1937_雷達(dá)頻率機(jī)械調(diào)控機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),雷達(dá),頻率,機(jī)械,調(diào)控,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書工 學(xué)院 機(jī)械 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 08 級 1 班學(xué)號 0801050 37 學(xué)生 史 杰 指導(dǎo)教師 王 飛畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目雷達(dá)頻率機(jī)械調(diào)控機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等）（紙張不夠可加頁）一、目標(biāo)、任務(wù)及設(shè)計(jì)要求雷達(dá)為了反干擾的需要，要求磁控管振動(dòng)頻率可調(diào)，上下升降磁控管的電感銷即可實(shí)現(xiàn)頻率的降升，磁控管裝在雷達(dá)發(fā)射機(jī)柜內(nèi)，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械調(diào)頻機(jī)構(gòu)，通過調(diào)整裝在發(fā)射機(jī)柜面板上該裝置的旋鈕，可使電感銷上下移動(dòng)，要求調(diào)整旋鈕旋轉(zhuǎn)一周，電感銷向上或向下移動(dòng)1毫米，移動(dòng)范 在 1 毫米 要 的 要工 ，應(yīng) 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 內(nèi) 資料， 設(shè)計(jì) ?，￠￡?￥?§currency1設(shè)計(jì)方'“?，設(shè)計(jì)?雷達(dá)頻率機(jī)械調(diào)控機(jī)構(gòu)的 要?? fi在fl 技術(shù)資料的–?上應(yīng) 設(shè)計(jì) ? 設(shè)計(jì) 通過 方'設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)?、· 要?? 構(gòu)設(shè)計(jì)以及標(biāo)? ??等?”，使學(xué)生?…‰ ? `學(xué)′的??ˉ?˙¨實(shí) ? 的? ，學(xué)??學(xué)ˇ—的方法、 ， 的?學(xué) ，為其即 向工 ￥ –?二、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1 文獻(xiàn)資料1? 以上， 文資料不a ? ?以上文獻(xiàn)???o裝 ? 文?技資料，不a ?，?o裝 ? ， ? ? 設(shè)計(jì)方'?? ?， ?? ? 設(shè)計(jì)， 該??的 要? ? ?制裝 ?，（ … 不a 1?紙1張，可以 計(jì)?機(jī)??） 6 編 摘要，英中文 全 照，中文不a ? 7、包含 次設(shè)計(jì)的` 內(nèi)容的光盤一張 8 編 設(shè)計(jì)說明書，不a 8 ?符 三、主要參考資料機(jī)械工 手 ，機(jī)械設(shè)計(jì)，C D??及 資料等 四、時(shí) 安排1、第1 周 調(diào)ˇ， 文獻(xiàn)??、? 及英文資料 ，掌握C D 應(yīng) 功? ? ?、第 周 讀資料，搞清– 原理，??原理?， 該??的 要? ? 、第6 8周 通過元器 的?型設(shè)計(jì)和計(jì)? 電路設(shè)計(jì)，??電路?和裝 ? 、第9 11周 文獻(xiàn)??、設(shè)計(jì)說明書 、第1? 1 周 修改 文 ?紙，?備答辯 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間 2012 ? 02 月 13 日至 2012 ? 05 月 15 日計(jì) 劃 答 辯 時(shí) 間： 2012 ? 05 月 19 日專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人簽名 2 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁————————————————————————————1 緒論1.1 頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類分立電子元件及其所構(gòu)成的相關(guān)功能單元，已逐步被功能更強(qiáng)大、性能更穩(wěn)定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外圍電路構(gòu)成的各種自動(dòng)控制、自動(dòng)測量、自動(dòng)顯示電路遍及各種電子產(chǎn)品和設(shè)備。數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。在電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路。供消費(fèi)用的微波爐和電視、先進(jìn)的工業(yè)控制系統(tǒng)、空間通訊系統(tǒng)、交通控制雷達(dá)系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計(jì)過程中無一不用到數(shù)字技術(shù)。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。頻率計(jì)是現(xiàn)代通信測量設(shè)備系統(tǒng)中不可缺少的測量儀器，不但要求電路產(chǎn)生頻率準(zhǔn)確的和穩(wěn)定度高的信號，而且能方便的改變頻率。頻率計(jì)主要實(shí)現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式和混合式四種。直接式的優(yōu)點(diǎn)是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。鎖相式的優(yōu)點(diǎn)是相位同步的自動(dòng)控制，制作頻率高，功耗低，容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。直接數(shù)字式的優(yōu)點(diǎn)是電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。隨著單片鎖相式數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展，鎖相式和數(shù)字式容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化，性能也越來越好，已逐步成為兩種最為典型，用處最為廣泛的數(shù)字頻率計(jì)。1.2 蝸輪蝸桿簡介蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)常用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條,蝸桿又與螺桿形狀相似。蝸輪蝸桿正確嚙合的條件 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁————————————————————————————1、中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即蝸輪的端面模數(shù)等于蝸桿的軸面模數(shù)且為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸輪的端面壓力角應(yīng)等于蝸桿的軸面壓力角且為標(biāo)準(zhǔn)值，即 ==m ，==2、當(dāng)蝸輪蝸桿的交錯(cuò)角為時(shí)，還需保證，而且蝸輪與蝸桿螺旋蝸輪蝸桿線旋向必須相同。3、幾何尺寸計(jì)算與圓柱齒輪基本相同，需注意的幾個(gè)問題 1.蝸桿導(dǎo)程角()是蝸桿分度圓柱上螺旋線的切線與蝸桿端面之間的夾角,與螺桿螺旋角的關(guān)系為，蝸輪的螺旋角，大則傳動(dòng)效率高，當(dāng)小于嚙合齒間當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖。4、引入蝸桿直徑系數(shù) q 是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，使蝸桿分度圓直徑進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化 m 一定時(shí)，q 大則大，蝸桿軸的剛度及強(qiáng)度相應(yīng)增大；一定時(shí)，q 小則導(dǎo)程角增大，傳動(dòng)效率相應(yīng)提高。5、蝸桿頭數(shù)推薦值為1、2、4、6，當(dāng)取小值時(shí)，其傳動(dòng)比大，且具有自鎖性；當(dāng)取大值時(shí)，傳動(dòng)效率高。6、與圓柱齒輪傳動(dòng)不同，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比不等于，而是，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)的中心距不等于，而是。7、蝸桿蝸輪傳動(dòng)中蝸輪轉(zhuǎn)向的判定方法，可根據(jù)嚙合點(diǎn) K 處方向、方向（平行于螺旋線的切線）及應(yīng)垂直于蝸輪軸線畫速度矢量三角形來判定；也可用“右旋蝸桿左手握，左旋蝸桿右手握，四指拇指”來判定。蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 1、可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊2、兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)3、蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小4、具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在其重機(jī) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁————————————————————————————械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。5、傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高6、蝸桿軸向力較大。應(yīng)用蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)功率不大或間歇工作的場合1.3 本課題研究的背景雷達(dá)工作原理核心是雷達(dá)發(fā)射一定頻率的電磁波，并接收目標(biāo)反射回來的回波，根據(jù)回波判定目標(biāo)的某些狀態(tài)。雷達(dá)發(fā)射的電磁波的頻率就是它的工作頻率。工作頻率對雷達(dá)起著倏關(guān)重要的作用，直接影響雷達(dá)的探測距離、角分辨率、多普勒測速性能和雷達(dá)的尺寸、重量和造價(jià)等。 前用的雷達(dá)工作頻率范圍為500-40，000兆赫，一些特殊用途的雷達(dá)的工作頻率則超出了上述范圍，如超視距雷達(dá)的工作頻率低到2-5兆赫，而毫米波雷達(dá)的工作頻率達(dá)到94，000光赫。對于一種特定的雷達(dá)，它的最佳工作頻率由它所要完成的任務(wù)決定。 同時(shí)，工作頻率的選擇又是對雷達(dá)的尺寸、發(fā)射功率、天線波束寬度等的綜合考慮。 雷達(dá)尺寸 頻率越低，電磁波的波長越長，產(chǎn)生產(chǎn)發(fā)射電磁波的發(fā)射管的尺寸就越大，同時(shí)重量越重；反之，頻率越高，發(fā)射管的尺寸越小，重量也隨之減少，這樣，就可以在一些空間受限的場合使用（如機(jī)載雷達(dá)） 。 波束寬度 深人的理論分析表明，雷達(dá)的波束寬度與波長成正比，而與天線尺寸成反比。所以，為了達(dá)到相同的角分辨力，頻率越高，波長越短，所需天線尺寸也越小。大氣衰減 電磁波在大氣中傳播時(shí)，由于大氣的吸收和散射而發(fā)生衰減，頻率越高，衰減越多。頻率低于100兆赫時(shí)，這種衰減可以忽略，因而能夠傳播得很遠(yuǎn)，例如，工作頻率很低的超視距雷達(dá)可以有幾千公里的探測范圍;頻率高于10,00O 兆赫時(shí)，衰減就很嚴(yán)重了，例如，毫米波雷達(dá)難以達(dá)到很遠(yuǎn)的距離。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁————————————————————————————多普勒效應(yīng) 多普勒頻移不僅與目標(biāo)和雷達(dá)的接近速度成正比，而且與波的頻率成正比，頻率越高，多普勒頻移越顯著。但是，過人的多普勒頻移有時(shí)也會(huì)造成麻煩，所以在某些場合需要限制雷達(dá)的工作頻率，但在另一些場合，又需要選擇相當(dāng)高的頻率，以提高多普勒測速的靈敏度。 背景噪聲 雷達(dá)的回波信號受到噪聲的干擾，這些噪聲一方面來源于雷達(dá)接收機(jī)內(nèi)部，另一方面來源于宇宙空間存在的電磁輻射和大氣變化帶來的噪聲，即背景噪聲。背景噪聲主要包括宇宙電磁輻射和大氣噪聲。宇宙噪聲在低頻段較高，而大氣噪聲在高頻段較高。很多雷達(dá)的噪聲主要來源于內(nèi)部，但當(dāng)雷達(dá)需要很遠(yuǎn)的探測范圍而使用低噪聲的接收機(jī)時(shí)，背景噪聲就占據(jù)主導(dǎo)地位1.4 探究本課題的研究意義頻率捷變雷達(dá)的發(fā)展發(fā)射的相鄰脈沖的載頻在一定頻帶內(nèi)隨機(jī)快速改變的脈沖雷達(dá)。這種雷達(dá)可以有效地對抗窄帶瞄準(zhǔn)式有源干擾，而且還具有加大探測距離、提高測角精度、抑制海浪雜波等優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)軍用雷達(dá)都采用這種體制，并已逐漸推廣到民用船載雷達(dá)。頻率捷變雷達(dá)可分為非相干頻率捷變雷達(dá)和全相干頻率捷變雷達(dá)兩類。非相干頻率捷變雷達(dá) 采用頻率捷變磁控管作為振蕩源的雷達(dá)。這種雷達(dá)于 60 年代初期研制成功，當(dāng)時(shí)采用了旋轉(zhuǎn)調(diào)諧磁控管作為頻率捷變磁控管。這種磁控管后來也常為非相干頻率捷變雷達(dá)所采用。這種雷達(dá)主要由頻率捷變磁控管、壓控本振器和頻率跟蹤器三部分組成（圖 1 非相干頻率捷變雷達(dá)框圖） 。① 頻率捷變磁控管：常用的有旋轉(zhuǎn)調(diào)諧、抖動(dòng)調(diào)諧、精確調(diào)諧、音圈調(diào)諧、壓電調(diào)諧等。在低微波段主要采用旋轉(zhuǎn)調(diào)諧；在高微波段主要采用壓電調(diào)諧。② 壓控本振：60 年代采用返波管，70 年代以來主要采用變?nèi)莨埽ㄒ娢⒉ǘO管）調(diào)諧微波半導(dǎo)體振蕩器。在低微波段常用晶體管振蕩器；在高微波段則常用體效應(yīng)管（見晶體二極管或場效應(yīng)管（見晶體三極管振蕩器。③ 頻率跟蹤器：預(yù)測磁控管的發(fā)射頻率（或直接利用磁控管頻率傳感器給出的頻率讀出信號） ，使壓控本振頻率跟上磁控管腔體調(diào)諧頻率的變化，并在雷達(dá)發(fā)射時(shí)根據(jù)準(zhǔn)確的發(fā)射頻率對本振進(jìn)行微調(diào)，使其和發(fā)射頻率相差一個(gè)中頻。非相干頻率捷變雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，造價(jià)低廉，但是不易控制發(fā)射頻率， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁————————————————————————————發(fā)射信號的頻率穩(wěn)定度差，無法和動(dòng)目標(biāo)顯示體制兼容。全相干頻率捷變雷達(dá) 主要是由主振放大鏈構(gòu)成的頻率捷變雷達(dá)。這種雷達(dá)于 60年代后期研制成功（圖 2 全相干頻率捷變雷達(dá)框圖） 。全相干頻率捷變雷達(dá)的核心是捷變頻率合成器，它能產(chǎn)生快速捷變的發(fā)射信號和本振信號，而且頻率穩(wěn)定度很高。這種頻率合成器通常用晶振-倍頻鏈直接合成,或者是用高速鎖相環(huán)間接合成，所產(chǎn)生的發(fā)射信號經(jīng)過功率放大鏈放大后發(fā)射出去。功率放大鏈的前級通常采用小功率和中功率行波管，末級則常采用大功率行波管、行波速調(diào)管或正交場器件(見正交場放大管)。全相干頻率捷變雷達(dá)易于實(shí)現(xiàn)可控捷變，可以和脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)顯示等體制相結(jié)合；但是造價(jià)昂貴，技術(shù)復(fù)雜。性能 頻率捷變雷達(dá)具有抗干擾能力強(qiáng)、增大探測距離、提高測角精度和抑制海浪雜波干擾等主要優(yōu)點(diǎn)。① 抗干擾能力強(qiáng)：專為提高抗干擾能力而設(shè)計(jì)的頻率捷變雷達(dá)，脈間最大頻差可達(dá)到雷達(dá)的整個(gè)工作頻帶。由于發(fā)射載頻作脈間捷變，有利于防止偵察。它具有很強(qiáng)的抗瞄準(zhǔn)式有源干擾的能力，因?yàn)楦蓴_機(jī)很難跟上雷達(dá)脈間捷變的調(diào)諧速率。即使干擾機(jī)采用極高速率的電子調(diào)諧，也只能在接收到雷達(dá)信號后才能跟上。為有效地干擾頻率捷變雷達(dá)，必須采用寬帶阻塞式干擾。這就迫使干擾機(jī)把功率分散到很寬的頻帶上去，從而降低干擾的功率密度。② 增大雷達(dá)的探測距離：由于頻率捷變雷達(dá)把目標(biāo)回波的慢起伏變?yōu)槊}間不相關(guān)的快起伏，從而減小了起伏損失,增大了探測距離。頻率捷變的增益主要取決于獨(dú)立脈沖數(shù)。為使相鄰脈沖不相關(guān),要求相鄰頻差大于臨界頻率。這一臨界頻率和目標(biāo)的徑向尺寸成反比，通常約在幾十兆赫范圍內(nèi)。實(shí)測表明，在高檢測概率（80％以上）時(shí)，頻率捷變雷達(dá)的探測距離比固定頻率雷達(dá)大 20％～30％。③ 提高測角精度：跟蹤雷達(dá)在近距離的測角誤差，主要是由目標(biāo)視在反射中心的抖動(dòng)所引起的。采用頻率捷變后也可以使這種角度誤差由慢抖動(dòng)變?yōu)榭於秳?dòng)，然后被伺服系統(tǒng)的大時(shí)間常數(shù)所平滑。單脈沖跟蹤雷達(dá)采用頻率捷變后，可以把近距離的跟蹤精度提高 2～3 倍。對于圓錐掃描雷達(dá),雖然頻率捷變也可減小角度抖動(dòng),但卻增加了在掃描頻率附近幅度起伏的分量，因而頻率捷變的效果不如單脈沖雷達(dá)顯著。④ 抑制海浪雜波干擾：同一距離單元的海浪雜波通常有較長的相關(guān)時(shí)間，因而不 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁————————————————————————————能依靠積累的方法來抑制。采用頻率捷變可以去除海浪雜波的相關(guān)性。雖然這時(shí)目標(biāo)回波也會(huì)失去相關(guān)性，但幅度起伏的方差減小而更接近平均值，因而采用積累后可以改善雜波上的可見度。頻率捷變雷達(dá)還有很多其他優(yōu)點(diǎn)，如能減小回波幅度起伏的方差，提高對雷達(dá)目標(biāo)截面積測量的精度，從而提高地貌測量雷達(dá)對目標(biāo)性質(zhì)的分辨能力。此外，它還能消除工作在相同頻段雷達(dá)間的相互干擾，消除由超折射引起的二次或多次環(huán)繞回波等。使用中的非相干和全相干雷達(dá)大多數(shù)可以改裝為頻率捷變雷達(dá)，尤其是非相干雷達(dá)更易改裝。頻率捷變雷達(dá)的主要缺點(diǎn)是不易與動(dòng)目標(biāo)顯示和脈沖多普勒體制兼容。只有全相干雷達(dá)可采用分組捷變的方法，部分地解決這個(gè)問題。脈間捷變和動(dòng)目標(biāo)顯示完全兼容，只能在近程、高重復(fù)頻率雷達(dá)中才能實(shí)現(xiàn)，但構(gòu)成更為復(fù)雜。趨勢 頻率捷變雷達(dá)正向自適應(yīng)方向發(fā)展。自適應(yīng)抗干擾頻率捷變雷達(dá)能測出干擾信號頻譜中的最弱點(diǎn)的頻率，并自動(dòng)地快速捷變到這一最弱點(diǎn)。自適應(yīng)頻率捷變跟蹤雷達(dá)還能自動(dòng)跳到回波幅度最強(qiáng)即角度誤差最小的頻率。人們正在研究把頻率捷變同自適應(yīng)旁瓣對消技術(shù)結(jié)合起來，以便同時(shí)具備對抗自備式干擾機(jī)和掩護(hù)式干擾機(jī)的能力。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁————————————————————————————2 雷達(dá)頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作原理和設(shè)計(jì)方案2.1 頻率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作原理本設(shè)計(jì)通過調(diào)節(jié)面板上的旋轉(zhuǎn)旋鈕從而帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特征帶動(dòng)蝸桿上下移動(dòng)，并通過連接軸把蝸桿和探頭連接，從而使探頭隨著蝸桿而上下移動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)電感銷的上下移動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)2.1.1 蝸輪部分蝸輪是作為交錯(cuò)軸齒輪副中的大齒輪，與配對蝸桿相嚙合的齒輪。蝸輪放在蝸輪箱里，與其相對應(yīng)的的蝸桿相配合，它們之間有一定的傳動(dòng)比，可以按照一定的比例來傳遞力，并改變運(yùn)動(dòng)形式。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁————————————————————————————2.1.2 蝸桿部分蝸桿只具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒，并且與蝸輪嚙合而組成交錯(cuò)軸齒輪副的齒輪。其分度曲面可以是圓柱面，圓錐面或圓環(huán)面。 從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很象斜齒圓柱齒輪。工作時(shí)，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動(dòng)和滾動(dòng)。為了改善輪齒的接觸情況，將蝸輪沿齒寬方向做成圓弧形，使之將蝸桿部分包住。這樣蝸桿蝸輪嚙合時(shí)是線接觸，而不是點(diǎn)接觸。2.1.3 連軸部分軸(shaft)是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁————————————————————————————的。軸是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。2.1.4 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸 承 的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運(yùn)輸，對軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，必要時(shí)可做幾個(gè)方案進(jìn)行比較，以便選出最佳設(shè)計(jì)方案，以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： 1、節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； 2、易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整； 3、采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施； 4、便于加工制造和保證精度。2.1.5 軸扭轉(zhuǎn)剛度軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核是計(jì)算的軸的工作時(shí)扭轉(zhuǎn)變形量，是用每米軸長的扭角 度量的。軸的扭轉(zhuǎn)變形要影響機(jī)器的性能和工作精度，如內(nèi)燃機(jī)凸輪軸的扭轉(zhuǎn)角過大，會(huì)影響氣門的正確啟閉時(shí)間；龍門式起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)角會(huì)影響驅(qū)動(dòng)輪的同步性；對有發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)危險(xiǎn)的軸以及操縱系統(tǒng)中的軸，都需要有較大的扭轉(zhuǎn)剛2.1.6 磨損分析磨 損 原 因軸類磨損是軸使用過程中最為常見的設(shè)備問題。軸類出現(xiàn)磨損的原因有很多，但是最主要的原因就是用來制造軸的金屬特性決定的，金屬雖然硬度高，但是退讓性差 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁————————————————————————————（變形后無法復(fù)原 ） ，抗沖擊性能較差，抗疲勞性能差，因此容易造成 粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損等，大部分的軸類磨損不易察覺，只有出現(xiàn)機(jī)器高溫、跳動(dòng)幅度大、異響等情況時(shí)，才會(huì)引起人們的察覺，但是到人們發(fā)覺時(shí)，大部分軸都已磨損，從而造成機(jī)器停機(jī)。 針 對 技 術(shù)大型設(shè)備軸頭磨損后的修復(fù)是一個(gè)值得關(guān)注的問題。當(dāng)軸的材質(zhì)為 45 號鋼（調(diào)質(zhì)處理）時(shí)，如果僅采用堆焊處理，則會(huì)產(chǎn)生焊接內(nèi)應(yīng)力，在重載荷或高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，可能在軸肩處出現(xiàn)裂紋乃至斷裂的現(xiàn)象。如果采用去應(yīng)力退火，則難于操作，且加工周期長，檢修費(fèi)用高。當(dāng)軸的材質(zhì)為 HT200 時(shí)，采用鑄鐵焊也不理想。 國內(nèi)針對軸類磨損一般采用的是補(bǔ)焊、襄軸套、打麻點(diǎn)等，如果停機(jī)時(shí)間短又有備件，一般會(huì)采用更換新軸，一些維修技術(shù)較高的企業(yè)會(huì)采用電刷鍍、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，這些維修技術(shù)需要采購高昂的設(shè)備和高薪聘請技術(shù)工人，國內(nèi)一些中小企業(yè)一般通過技術(shù)較高外協(xié)來幫助修復(fù)高價(jià)值軸，只不過要支付高昂的維修費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用。修 復(fù) 技 術(shù)對于以上修復(fù)技術(shù)，在歐美日韓企業(yè)已不太常見，因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)效果差，而激光焊、微弧焊等高級修復(fù)技術(shù)對設(shè)備和人員要求高，費(fèi)用支出大，現(xiàn)在歐美日韓一般采用的是福世藍(lán) 高分子復(fù)合材料技術(shù)和納米技術(shù)，現(xiàn)場操作，不僅有效提升了維修效率，更是大大降低了維修費(fèi)用和維修強(qiáng)度。 [1] 因金屬材質(zhì)為“常量關(guān)系” ，雖然強(qiáng)度較高，但抗沖擊性以及退讓性較差，所以長期的運(yùn)行必造成配合間隙不斷增大造成軸磨損，意識到這種關(guān)鍵原因后，歐美新技術(shù)研究機(jī)構(gòu)研制的高分子復(fù)合材料即具有金 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁————————————————————————————屬所要求的強(qiáng)度和硬度，又具有金屬所不具備的退讓性（變量關(guān)系） ，通過“模具修復(fù)”、 “部件對應(yīng)關(guān)系” 、 “機(jī)械加工”等工藝，可以最大限度確保修復(fù)部位和配合部件的尺寸配合；同時(shí)，利用復(fù)合材料本身所具有的抗壓、抗彎曲、延展率等綜合優(yōu)勢，可以有效地吸收外力的沖擊，極大化解和抵消軸承對軸的徑向沖擊力，并避免了間隙出現(xiàn)的可能性，也就避免了設(shè)備因間隙增大而造成相對運(yùn)動(dòng)的磨損，所以針對軸與軸承的靜配合，復(fù)合材料不是靠“硬度”來解決設(shè)備磨損的，而是靠改變力的關(guān)系來滿足設(shè)備的運(yùn)行要求。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁————————————————————————————3 總體設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)蝸桿的材料采用 45 鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用 ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由《機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版》主編 濮良貴 紀(jì)名剛 ，副主編 陳國定 吳立言 高等教育出版社出版 2006 年 第 11 章蝸桿傳動(dòng)為主要依據(jù)。表 3—1 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表項(xiàng) 目計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果中心距的計(jì)算蝸桿副的相對滑動(dòng)速度smTnVs/15.409.579602.3421???參考文獻(xiàn) 5 第 37 頁（23 式）4m/s
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