滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目： 滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2016年3月 摘 要 本設(shè)計(jì)研究的是滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理與方法的擬訂、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析與計(jì)算和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用機(jī)械傳動(dòng)方式，基本上包含了各種比較典型和常用的機(jī)械傳動(dòng)，如：帶傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒輪傳動(dòng)等。總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用了分離式傳動(dòng)，能夠比較直觀地反映出齒輪滾齒加工的特點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)是關(guān)于滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)計(jì)出的滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了齒輪加工所需的滾齒、圓周進(jìn)給、徑向進(jìn)給等運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，使得此種類型的滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用范圍更廣泛，更加靈活，并且對(duì)今后的選型設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：滾齒機(jī); 傳動(dòng)機(jī)構(gòu); 滾齒加工；參考價(jià)值 I 目 錄 1 概述 1 1.1本設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1.2本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容 2 2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2 2.1滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)圖 3 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 4 2.3選擇電動(dòng)機(jī)類型 6 2.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 7 2.5計(jì)算主要傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 8 2.5.1各軸轉(zhuǎn)速 8 2.5.2各軸輸入功率 9 2.5.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 10 3主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)參數(shù) 10 3.1V帶設(shè)計(jì) 11 3.1.1V帶型號(hào)和帶輪直徑 11 3.1.2計(jì)算帶長(zhǎng) 12 3.1.3求中心距 12 3.1.4求帶根數(shù) 13 3.1.5求軸上載荷 13 3.2圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 13 3.2.1齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù) 14 3.2.2齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式 14 3.2.3材料及熱處理 15 3.2.4齒輪基本參數(shù)(mm) 15 3.2.5接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果和參數(shù) 15 3.3鍵的選擇 16 4各關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與校核 17 4.1概述 18 4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 19 4.2.1軸Ⅰ的設(shè)計(jì)與校核 19 4.2.2軸Ⅱ的設(shè)計(jì)與校核 21 4.2.3軸Ⅲ的設(shè)計(jì)與校核 21 4.3軸承強(qiáng)度的校核 23 致 謝 24 參考文獻(xiàn) 25 附 錄 26 1 概述 1.1 本設(shè)計(jì)的目的和意義 在交通，電力，冶金，石化，電力，建筑，紡織，航空，航天，電子，醫(yī)療，軍事，生活，甚至人們的日常各行各業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的科研成果，被廣泛用于各種機(jī)械，設(shè)備和工具。他們的品種，數(shù)量和性能極大地影響了生產(chǎn)能力，勞動(dòng)效率，這些行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。這些機(jī)器，儀器和工具被稱為機(jī)械設(shè)備。能生產(chǎn)這些機(jī)械設(shè)備等行業(yè)，被稱為機(jī)械制造行業(yè)。顯然，機(jī)械制造業(yè)的主要任務(wù)是提供一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。因此，機(jī)械制造業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和強(qiáng)大支柱的重要基礎(chǔ)，它是國(guó)家綜合國(guó)力的重要方面。 近年來(lái)，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是由于微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳統(tǒng)制造技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)入快速發(fā)展的新理念的新境界，計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）。在工藝設(shè)計(jì)，生產(chǎn)管理，設(shè)備制造，質(zhì)量控制，產(chǎn)品組裝及產(chǎn)品儲(chǔ)存和銷售，計(jì)算機(jī)區(qū)分自己，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP），計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理（CAPM），計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）中，計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQ），柔性制造系統(tǒng)（FMS），諸如一系列單個(gè)技術(shù)?；谙冗M(jìn)制造系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，這些單個(gè)技術(shù)（CIMS）是生產(chǎn)的未來(lái)模式的工廠。制造技術(shù)是從氣蝕的數(shù)量轉(zhuǎn)向靈活，集成化，智能化。這已成為引進(jìn)現(xiàn)代制造技術(shù)。所有這些發(fā)展和進(jìn)步，不僅催生了機(jī)械制造學(xué)科的理論體系，也成為最具活力，具有學(xué)科領(lǐng)域重要的研究?jī)r(jià)值。 如上所述，機(jī)械制造業(yè)起著國(guó)民經(jīng)濟(jì)非常重要的作用。這是國(guó)家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。但是，先進(jìn)的技術(shù)在我們的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展有這些？答案是不能。我們的實(shí)驗(yàn)室甚至連最基本的齒輪加工實(shí)驗(yàn)并不常見，也很難給我們的學(xué)生在學(xué)校和工廠的運(yùn)行呢？所以絕對(duì)必要設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)齒輪的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這將是在學(xué)生的學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，目前真正的實(shí)體，讓學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，抹去模糊的概念。 1.2本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要研究滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真,主要體現(xiàn)機(jī)械加工裝備的各級(jí)傳動(dòng)過(guò)程及用滾齒法加工齒輪。其主要內(nèi)容包括： (1) 滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理及傳動(dòng)方案的擬訂。 (2) 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的分析與計(jì)算。 (3) 主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)。 (4) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 2.1滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)圖 滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用來(lái)加工內(nèi)、外嚙合的圓柱齒輪，尤其適合于加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。這是滾齒機(jī)無(wú)法加工的。裝上附件，滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還能加工齒條，但滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能加工蝸輪。 滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加工原理為一對(duì)圓柱齒輪的嚙合。其中一個(gè)是工件，另一個(gè)是齒輪形刀具——滾齒刀。他的模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同。滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同樣是按展成法加工圓柱齒輪的。滾齒運(yùn)動(dòng)包括滾齒刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)所形成的展成運(yùn)動(dòng)以及滾齒刀上下往復(fù)所形成的成型運(yùn)動(dòng)。 滾齒開始時(shí)，滾齒刀和工件除做展成運(yùn)動(dòng)外，還要做相對(duì)的徑向切入運(yùn)動(dòng)，直到全齒深為止；然后，工件再轉(zhuǎn)過(guò)一周，全部輪齒就切削完畢；滾齒刀與工件分開，機(jī)床停止。滾齒刀在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回程中不切削。為了減少刀具的磨損還需要有讓刀運(yùn)動(dòng)，即刀具在回程中徑向退離工件，切削時(shí)恢復(fù)。 用齒輪型滾齒刀滾削直齒圓柱齒輪時(shí)，機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 機(jī)通常包括原動(dòng)機(jī)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)工作機(jī)械是由三部分組成，所述滾齒機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾刀。傳輸被分為三個(gè)層次即主傳輸鏈的傳動(dòng)鏈，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈鏈。這是通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單獨(dú)的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。通過(guò)兩個(gè)齒輪滾刀主傳輸體系達(dá)到所需的速度（帶驅(qū)動(dòng)齒輪和齒輪傳動(dòng)）。根據(jù)滾動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，首先是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)減速過(guò)程完成兩次。由皮帶第一階段減速，原因是緩解精度高負(fù)荷帶，制造和安裝，防過(guò)載等的影響..齒輪傳動(dòng)與第二傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)，其原因是工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。 第二個(gè)是傳動(dòng)鏈被分成兩個(gè)：一通到主滾刀運(yùn)動(dòng)鏈，一通到工件的圓周飼料和接觸鏈的滾刀產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。往復(fù)式與偏心輪主運(yùn)動(dòng)鏈滾刀和滾刀位置越高，傳輸距離長(zhǎng)，所以滾子鏈傳動(dòng)。齒輪和工件相對(duì)較大，并且兩個(gè)階段蝸桿和蝸輪傳動(dòng)被采用。 最后，工件的徑向進(jìn)料和切割刀片的移動(dòng)制成。在徑向進(jìn)給采用棘輪和凸輪機(jī)構(gòu)。讓刀運(yùn)動(dòng)是齒輪齒刀每讓刀一次，和讓刀距離是小的時(shí)候。所以被添加的偏心盤的偏心輪速度與偏心輪聯(lián)動(dòng)機(jī)制。 2.3選擇電動(dòng)機(jī)類型 根據(jù)工作要求，穩(wěn)定，沖擊小，時(shí)間短，功率小，如采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)，voltaje Y，380V型。作為工件的材料是45號(hào)鋼，切割力的要求是體積小，而電動(dòng)機(jī)的功率只要各級(jí)機(jī)械傳動(dòng)滿足正常即可。因此，沒(méi)有必要計(jì)算功率的選擇，這可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接選擇適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)。低速電機(jī)的極對(duì)，扭矩，所以外形尺寸和重量都大，價(jià)格高，但可以使齒輪傳動(dòng)比減小時(shí)，該卷的傳動(dòng)裝置，較小的重量;高速電機(jī)是相反的。因此，以確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)考慮，分析和馬達(dá)和傳動(dòng)裝置，大小，重量，價(jià)格等因素的性能的比較。綜合考慮以上因素選擇Y2-712-4電動(dòng)機(jī)，其性能如下表： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 (kw) 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載時(shí) 電流 A 效率 ％ 轉(zhuǎn)速 r/min 1 Y2-712-4 0.37 1500 1 67 1380 電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸表(安裝型式尺寸): (mm) 中心高H 外形尺寸 L(AC/2+AD)HD 底腳安裝尺寸 AB 地腳螺孔直徑 K 250(145/2+80)195 11290 7 軸伸尺寸 DE 裝鍵部位尺寸 FD G AB A/2 C 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)座號(hào) 1430 514 24 150 56 45 71M14 2.3確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 將已知條件中的滾齒刀次數(shù)轉(zhuǎn)換成曲柄偏心盤的轉(zhuǎn)速，即曲柄偏心盤的轉(zhuǎn)速為184r/min。將滾齒刀的旋轉(zhuǎn)即圓周進(jìn)給轉(zhuǎn)換為滾齒刀的轉(zhuǎn)速為 =1840.251/=0.3855 r/min 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和滾齒刀偏心盤的轉(zhuǎn)速，可得電機(jī)到偏心盤的總傳動(dòng)比為 ===7.5 電機(jī)到滾齒刀的總傳動(dòng)比 ===3579.77 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 式中、、分別為帶傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 考慮V帶傳動(dòng)比與其外廓尺寸的關(guān)系以及鏈輪傳動(dòng)的穩(wěn)定性選取V帶傳動(dòng)比=3，=1，則圓柱齒輪傳動(dòng)比 =/=7.5/（31）=2.5 滾齒刀圓周進(jìn)給時(shí)經(jīng)過(guò)二級(jí)蝸輪傳動(dòng)減速，取第一級(jí)蝸輪的傳動(dòng)比為=25.5，則第二級(jí)蝸輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 =3579.77/（32.525.5）=18.72 將蝸輪傳動(dòng)比圓整為=19。 選定所有傳動(dòng)鏈中圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 =1，則內(nèi)傳動(dòng)鏈中工件處蝸輪蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比 ==19=30 滾齒刀的實(shí)際轉(zhuǎn)速 = =1380/（32.525.519） =0.3798 r/min 1.5% 誤差允許 2.4計(jì)算主要傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 為了進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。現(xiàn)將傳動(dòng)裝置各軸轉(zhuǎn)速由高至低依次定義為Ⅰ軸、Ⅱ軸……，以及 ，，…為相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率； ，，…為各軸的輸入功率（kW）； ，，…為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）； ，，…為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）， 則可按電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 2.4.1各軸轉(zhuǎn)速 r/min 式中： ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； ——電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)比。 所以 r/min r/min 184 r/min 7.22 r/min； 2.4.2各軸輸入功率 ＝? kW， = =?=?? kW， =? =?=??? kW， =? 式中、、、分別為帶傳動(dòng)、軸承、圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。 Ⅰ 軸 ＝?＝? ＝0.370.96＝0.3552 kW； Ⅱ 軸 =?=??? ＝0.370.960.980.97＝0.338 kW Ⅲ 軸 =?＝??=?? ＝0.3380.980.93＝0.308 kW 2.4.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 ＝? Nm 其中為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，按下式計(jì)算： ＝9550 Nm； 所以 ＝??＝9550?? Nm； ＝??＝??? Nm； ＝??=??? Nm； 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 ＝9550＝9550＝2.56 Nm； Ⅰ～Ⅲ 軸輸入轉(zhuǎn)矩 Ⅰ 軸 ＝?? =2.560.963 =7.37 Nm； Ⅱ 軸 ＝??＝??? =7.372.50.980.97 =17.51 Nm； Ⅲ 軸 ＝??=???； =17.5110.980.93； =15.96 Nm； 3 主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)參數(shù) 3.1 V帶設(shè)計(jì) 3.1.1 v帶型號(hào)和帶輪直徑 1.根據(jù)工作情況查手冊(cè)得工作情況系數(shù) =1 2.計(jì)算功率 10.37=0.37 kW 3.選帶型號(hào) 查手冊(cè)選用Z型V帶，且最小帶輪直徑為=120mm 4.帶輪直徑 取=120 mm，==140 mm 3.1.2 計(jì)算帶長(zhǎng) 1.中心距的取值范圍 2（）≥≥0.55（）+ 640≥≥182 2.初取中心距 取=500 mm 3.帶長(zhǎng) L= 4.基準(zhǔn)長(zhǎng)度 取Ld =1600 mm 3.1.3 求中心距 1. 中心距 ==500 mm； 2. 中心距的變動(dòng)范圍 （-0.015Ld）～（+0.015d）=476～524 mm 2.小帶輪包角 =160.8 >120 3.1.4求帶根數(shù) 1.帶速 5.78m/s 2.帶根數(shù) 查手冊(cè) =0.34，=0.95，=1.16，=0.03 =0.91 取z=4 3.1.5求軸上載荷 1.張緊力 =500 =28.1 N 2.軸上載荷 = =110.83 N 3.2 圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.1齒輪設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù) 1.傳遞功率 P 0.37 (kW) 2.傳遞轉(zhuǎn)矩 T 7.68 (N.m) 3.齒輪1轉(zhuǎn)速 n1 460.00 (r/min) 4.齒輪2轉(zhuǎn)速 n2 184.00 (r/min) 5.傳動(dòng)比 i 2.50 6.預(yù)定壽命 H 35000 (小時(shí)) 7.原動(dòng)機(jī)載荷特性 均勻平穩(wěn) 8.工作機(jī)載荷特性 均勻平穩(wěn) 3.2.2齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式和布置形式 1. 結(jié)構(gòu)形式 開式 2. 齒輪1布置形式 對(duì)稱布置 3. 齒輪2布置形式 對(duì)稱布置 3.2.3材料及熱處理 1.齒面類型 軟齒面 2.熱處理質(zhì)量要求級(jí)別 MQ 3.齒輪1的材料及熱處理 材料名稱 45 熱處理 正火 硬度范圍 162～217(HBS) 硬度取值 190 (HBS) 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(H1) 540 MPa 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H1) 1.10 彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F1) 214 MPa 彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F1) 1.40 4.齒輪2的材料及熱處理 材料名稱 45 熱處理 正火 硬度范圍 162～217(HBS) 硬度取值 190 (HBS) 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) S(H2) 1.10 彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力 σb(F2) 214 MPa 彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) S(F2) 1.40 彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力 [σ](F2) 294 MPa 3.2.4齒輪基本參數(shù)(mm) 名 稱 代 號(hào) 單 位 小 齒 輪 大 齒 輪 模數(shù) Mm 2.50 齒數(shù) 18 45 變位系數(shù) X 0.00 0.00 總變位系數(shù) 0.00 齒寬 B Mm 32.00 27.00 齒寬系數(shù) 0.71 0.24 分度圓直徑 D Mm 45.00 112.50 齒頂圓直徑 Mm 49.99 117.49 齒根圓直徑 Mm 38.75 106.25 基圓直徑 Mm 42.29 105.72 節(jié)圓直徑 d′ Mm 45.00 112.50 齒頂高 Mm 2.50 2.50 齒根高 Mm 3.13 3.13 全齒高 H Mm 5.62 齒數(shù)比 U 2.50 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A Mm 78.75 實(shí)際中心距 A′ Mm 78.75 中心距變動(dòng)系數(shù) Y -0.001 端面嚙合角 ′ （） 20.00 齒高變動(dòng)系數(shù) 0.001 齒頂壓力角 （） 32.24 25.88 端面重合度 1.63 縱向重合度 0.00 總重合度 1.63 分度圓弦齒厚 S Mm 3.92 3.93 分度圓弦齒高 H Mm 2.58 2.53 固定弦齒厚 Mm 3.47 3.47 固定弦齒高 Mm 1.87 1.87 公法線跨齒數(shù) K 2 5 公法線長(zhǎng)度 Mm 11.70 34.79 3.2.5接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果和參數(shù) 校核結(jié)果： 1. 接觸疲勞強(qiáng)度： []= = 齒輪接觸強(qiáng)度許用應(yīng)力==466.36 MPa 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力=339.37 MPa <466.36 MPa 滿足 2. 彎曲疲勞強(qiáng)度： = 齒輪彎曲強(qiáng)度許用應(yīng)力293.87 MPa 齒輪1彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力22.49 MPa <293.87 MPa 滿足； 齒輪2彎曲強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力23.82 MPa <293.87 MPa 滿足； 參數(shù)： 1. 圓 周 力 Ft 341.38 (N) 2. 齒輪線速度 V 1.08 (m/s) 3. 使用系數(shù) Ka 1.00 4. 動(dòng)載系數(shù) Kv 1.39 5. 齒向載荷分布系數(shù) KHβ 1.19 6. 綜合變形對(duì)載荷公布的影響 Kbs 1.10 7. 安裝精度對(duì)載荷分布的影響 Kbm 0.09 8. 齒間載荷分布系數(shù) KHα 1.00 9. 安裝處理方法 一般 10. 是否修形齒輪 0 11. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh 2.49 12. 材料的彈性系數(shù) ZE 189.80 13. 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) Ze 0.89 14. 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Zb 1.00 15. 重合、螺旋角系數(shù) Zεβ 0.89 16. 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn 1.00 17. 是否允許有一定量的點(diǎn)蝕 0 18. 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) Zlvr 0.95 19. 潤(rùn)滑油粘度（50度） 120.00 20. 工作硬化系數(shù) Zw 1.00 21. 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) Zx 1.00 22. 齒向載荷分布系數(shù) KFβ 1.19 23. 齒間載荷分布系數(shù) KFα 1.00 24. 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù) Ye 0.71 25. 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Yb 1.00 26. 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù) Yεβ 0.71 27. 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs 4.49 4.01 28. 應(yīng)力校正系數(shù) Ysa 1.54 1.69 29. 壽命系數(shù) Yn 1.00 1.00 30. 齒根圓角敏感系數(shù) Ydr 0.95 0.95 31. 齒根表面狀況系數(shù) Yrr 1.00 1.00 32. 尺寸系數(shù) Yx 1.01 1.01 33. 載荷類型 靜載荷 34. 齒根表面粗糙度 Rz≤16μm 3.3鍵的選擇 鍵連接是機(jī)械設(shè)計(jì)中幾個(gè)常用鏈接方式之一，對(duì)于動(dòng)力的傳遞有著不可替代的意義。鍵的類型有多種，例如平鍵，半圓鍵等等多種，鍵的類型可根據(jù)使用要求、工作條件和聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇，鍵的長(zhǎng)度根據(jù)軸轂的長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，鍵的bh根據(jù)徑來(lái)確定。 軸和帶輪的聯(lián)結(jié)，d=30mm,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)(GB/T1095-1979)選用B835，B650和B1030的普通A型平鍵，鍵長(zhǎng)分別為35㎜，50㎜，30㎜。 4 各關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)與校核 4.1概述 作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件安裝的軸實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大部分的軸也起著傳遞轉(zhuǎn)矩的一部分。軸的兩端都在滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承直接軸承。共同的軸線直軸和曲軸，曲軸主要用于往復(fù)機(jī)械，直軸廣泛的應(yīng)用。這種設(shè)計(jì)是直線軸的主要設(shè)計(jì)。軸材料主要采用碳鋼和合金鋼。碳素鋼，合金鋼是便宜的，應(yīng)力集中不敏感，因此應(yīng)用范圍廣。這樣的設(shè)計(jì)主要是由碳鋼制成。 4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核 4.2.1 軸I的設(shè)計(jì)與校核 估算軸徑，選材料為45鋼調(diào)質(zhì)，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則軸的最小直徑 ≥ mm 此根軸上有一帶輪和一圓柱直齒齒輪，直齒輪分度圓直徑==2.560=150mm，根圓直徑146 mm，齒輪根徑小，采用軸齒輪結(jié)構(gòu)。 軸的結(jié)構(gòu)圖 圖- 4 軸Ⅰ結(jié)構(gòu)圖 a）小齒輪受力圖 N N N Mxz/Nmm N N N N N b）水平面受力圖 7481 914 7481 c）水平面 彎矩圖 Mxy/Nmm d）垂直面受力圖 7790 7843 7481 M/Nmm 8968 8653 4348 e）垂直面彎矩圖 Mxz/Nmm f）合成 彎矩圖 h）當(dāng)量 彎矩圖 g）轉(zhuǎn)矩圖 Nmm T=7370 Nmm T=4348 Nmm 圖-5 軸Ⅰ受力圖 小齒輪受力： N N 小齒輪受力圖 見圖-5a N 水平面反力 N N 垂直面反力 N 水平面受力圖 見圖-5b 垂直面受力圖 見圖-5c 水平面彎矩圖 見圖-5d 垂直面彎矩圖 見圖-5e 合成彎矩圖 M= 見圖-5f 軸受轉(zhuǎn)矩 T= 轉(zhuǎn)矩圖 見圖-5g 用插入法查手冊(cè)得：[]=102.5MPa，[]=60MPa 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 Nmm 當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處 Nmm 在右軸頸中間截面處 Nmm 當(dāng)量彎矩圖 見圖-5h 校核軸徑 <37.5 mm <25mm 所以，該軸強(qiáng)度合格。 4.2.2 軸Ⅱ的設(shè)計(jì)與校核 估算軸徑，選材料為45鋼，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則 軸的最小直徑 ≥ mm 此根軸上左端安裝有錐齒輪，右端安裝有直齒圓柱齒輪，錐齒輪需用兩個(gè)角接觸球軸承來(lái)支承?？紤]整體布局安裝，此根軸用三個(gè)軸承。軸的結(jié)構(gòu)圖如下： 考慮軸傳遞的功率不是很大，且第一根軸滿足強(qiáng)度要求的安全度較高，所以無(wú)須再校核該軸強(qiáng)度。 4.2.3 軸Ⅲ的設(shè)計(jì)與校核 估算軸徑，選材料為45鋼，=650 MPa，=360MPa。取C=112，則 軸的最小直徑 ≥ mm 該軸特點(diǎn)是：左端連接圓錐齒輪，右端連接鏈輪，中間是蝸桿傳動(dòng)。所以用三個(gè)軸承來(lái)支撐，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)圖如下： 同上，該軸無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，只須蝸桿部分滿足傳動(dòng)要求，而此項(xiàng)計(jì)算已在設(shè)計(jì)蝸桿時(shí)校核過(guò)。 4.3軸承強(qiáng)度的校核 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命163658=48720小時(shí)； 計(jì)算輸入軸承 （1）已知nⅡ=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N； 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型。 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則:FS1=FS2=0.63FR1=315.1N； (2)∵FS1+Fa=FS2；Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1NFA2=FS2=315.1N； (4)計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本P263表（11-9）取fP=1.5;根據(jù)課本P262（11-6）式得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5(1500.2+0)=750.3N; P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N; ∵P1=P2故取P=750.3N； ∵角接觸球軸承 ε=3； 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，直到今天，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算接近尾聲了，通過(guò)這次對(duì)于滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，通過(guò)初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)過(guò)程是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在前期的設(shè)計(jì)中，都是靠查找相關(guān)設(shè)計(jì)資料來(lái)進(jìn)行的，需要進(jìn)過(guò)理論的分析和考察來(lái)確定整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)是不是正確。在不斷的設(shè)計(jì)修改過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題呵不足，然后針對(duì)的逐漸進(jìn)行改進(jìn)，從而才能得到現(xiàn)在的完整設(shè)計(jì)。特別是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，如果直接進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制作的話，對(duì)設(shè)計(jì)的要求十分高，要保證一次行成功。這幾乎是不可能的。所以需要經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算和繪圖來(lái)確定方案的可靠與否。經(jīng)過(guò)最后的檢測(cè)，可以證明本次設(shè)計(jì)是可靠正確的。 參考文獻(xiàn) [1] 徐灝等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2、3冊(cè))[M](第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003:98—100 [2] 程悅蓀.滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1981:67—69 [3] 周紀(jì)良.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991:102—105 [4] 吉林工業(yè)大學(xué)教研室編.滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1982:209—211 [5] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)——減速器電機(jī)與電器[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999:81—83 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Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998.45—49 [12] Queen Y. Beardsly, Mechanical Engineering, Regents Publishing Company,Inc,2003.99—103 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動(dòng)，在這里，我打心里向我的導(dǎo)師和同學(xué)們表示衷心的感謝！因?yàn)橛辛死蠋煹恼佌伣虒?dǎo)，才讓我學(xué)到了很多知識(shí)和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)，也學(xué)到了很多有用的知識(shí)，同時(shí)我的生活中的也有了一個(gè)明確的目標(biāo)。知道想要什么,不再是過(guò)去的那個(gè)愛玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，創(chuàng)新的學(xué)術(shù)風(fēng)格，認(rèn)真負(fù)責(zé)，無(wú)私奉獻(xiàn)，寬容豁達(dá)的教學(xué)態(tài)度都是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)和提倡的。通過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算，查找各類的滾齒機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真相關(guān)資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲?，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識(shí)和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是來(lái)自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識(shí)，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫?，鼓?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長(zhǎng)談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 21