轉臂式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析說明書

1、<p>　　轉臂式加速度過載模擬實驗臺結構設計與分析 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　1.1選題的依據(jù)及意義 …………………………………………… (1)</p><p>　　1.2 試驗臺的簡要介紹與國內

2、外發(fā)展概況 ………………………… (1)</p><p>　　1.3 論文的主要內容 ………………………………………………… (3)</p><p>　　2 試驗臺的總體方案設計 </p><p>　　2.1試驗臺各零件參數(shù)設計 ………………………………………… (3)</p><p>　　2.2總體方案的提出以及特點 ………

3、……………………………… (4)</p><p>　　2.3確定方案 ………………………………………………………… (8)</p><p>　　3 試驗臺的結構設計</p><p>　　3.1 電動機的選擇 …………………………………………………… (9)</p><p>　　3.2 聯(lián)軸器的設計 …………………………………………

4、………… (12)</p><p>　　3.3 潤滑的選擇 ……………………………………………………… (14)</p><p>　　4　裝配圖及其各零件的設計</p><p>　　4.1傳動形式的對比及選擇 ………………………………………… (15)</p><p>　　4.2直齒錐齒輪的計算與校核 ………………………………………

5、(16)</p><p>　　4.3軸的設計 ………………………………………………………… (23)</p><p>　　4.4箱體的設計 ……………………………………………………… (27)</p><p>　　4.5套杯的設計 ……………………………………………………… (29)</p><p>　　4.6軸承蓋的設計 ………………

6、…………………………………… (30)</p><p>　　結論 ………………………………………………………………… （32）</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………… （33） </p><p>　　致謝 ………………………………………………………………… (34)</p><p>　　摘要

7、：現(xiàn)代軍事、國防領域對火工品飛行器的機動性要求很高?；鸸て返臋C定性越好，對其整體強度要求及越高，其承受機動過載的能力越強。為保證火工品的產品的質量和可靠性，必須進行火工品的地面過載實驗，對火工品在法向加速度作用下的性能進行評價，用于指導產品設計與質量控制。離心加速度實驗裝置就是在地面上測試過載情況下火工品飛行器(如導彈等)某些性能的一種專用設備。</p><p>　　此次設計的實驗臺，采用箱體式結構，由圓錐齒輪傳

8、動帶動轉臂傳動。用轉臂取代圓盤轉架，大大減輕質量，節(jié)省材料，降低成本，同時減輕加于支撐基礎的載荷。本系統(tǒng)的傳動方案采用一對圓錐齒輪傳動取代帶傳動，可避免更換帶傳動帶來的一系列問題，而且齒輪傳動所需的空間尺寸較小，易于維護。</p><p>　　研究的主要內容：查閱資料，了解離心實驗臺在國內外的發(fā)展狀況和存在的問題。了解轉臂式離心加速度過載模擬實驗裝置的特點以及在日常生產生活中的用途。在對所選課題有個初步的了解之后

9、，再確定轉臂式離心加速度過載模擬實驗的研究內容及實驗方案。根據(jù)方案，畫出裝配圖,裝配圖畫好后,從裝配圖中設計計算選擇各零件以及完成對零件圖的初步繪制。</p><p>　　關鍵字： 過載、測試、錐齒輪、維護、裝配圖</p><p>　　urning arm centrifugal acceleration to overload simulation design</p>&

10、lt;p>　　Supervisor: Professor Xu Yi</p><p>　　Abstract: The modern military and the national defense , need high maneuverability</p><p>　　of aircraft explosive. The machine is qualitative bett

11、er, its overall strength requirement is</p><p>　　higher , its ability to withstand motor overloaded is stronger. To ensure the quality of</p><p>　　products and explosive reliability, must be pre

12、sented to the ground overload experiment ,</p><p>　　explosive to acceleration in the performance evaluation for product design and quality</p><p>　　control . Centrifugal acceleration experiment

13、device is on the ground to test explosive</p><p>　　vehicle (such as missiles , etc .) some of the performance of a dedicated device in the case</p><p>　　of overload situation </p><p&g

14、t;　　The design of the experimental platform, by using box structure, bevel gears transmission belt regulated arm. Replace the tumbler with disk transfer frame, greatly </p><p>　　reduce the quality, reduce co

15、st, and reduce the load on base of support. This system uses a pair of transmission project conical gear replace belt, can avoid a series of problems which caused by belt replaced. and in gear drive, the space sizes need

16、ed is smaller, easy</p><p>　　maintenance.</p><p>　　Main contents: access to information, learn bench centrifuge at home and abroad and the development status and existing problems. About turning

17、 arm centrifugal acceleration overload simulation experiment device’s characteristic in daily life as well as the usage. After have a preliminary understanding on selected topic, then determine the spin arm centrifugal a

18、cceleration overload’s simulation research and experiment scheme. According to the plan, draw assembly drawing, assembly drawing is compl</p><p>　　Key words: overload, testing, bevel gears, maintenance, asse

19、mbly drawings</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　1.1選題的依據(jù)及意義：</p><p>　　現(xiàn)代軍事、國防領域對火工品飛行器的機動性要求很高?；鸸て返臋C定性越好，對其整體強度要求及越高，承受機動過載的能力越強。</p><p>　　為保證火工品的產品的質量和可靠性，必須進行火工

20、品的地面過載實驗，對火工品在法向加速度作用下的性能進行評價，用于指導產品設計與質量控制。離心加速度實驗裝置就是在地面上測試過載情況下火工品飛行器(如導彈等)某些性能的一種專用設備。</p><p>　　例如，飛機在作水平盤旋機動時所受的力與角加速度有直接關系，質量大的飛機由于有受力極限角加速度就不能太大，而質量小的飛機在同樣的受力極限上可以達到更大的角加速度，也就是說可以轉的更快，轉彎半徑更小，水平機動性能更好

21、。 </p><p>　　離心試驗臺是由電機驅動帶動實驗臺轉動，從而通過測算軸的轉速計算出加速度的試驗裝置，此外，還可以將樣品進行分離。實驗室用試驗臺的處理里量較小，體積和重量也較小，但分離的精確度較好，主要用在實驗室中的分離提取與分析研究中。由于其功能的獨特性，廣泛應用干生物醫(yī)學、石油化工、農業(yè)、食品衛(wèi)生、航空工業(yè)等領域，它利用不同物質在離心力場中沉淀速度的差異，實現(xiàn)樣品的分析分離。</p>&l

22、t;p>　　1.2國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：</p><p>　　轉臂式離心過載模擬實驗臺是通過傳動系統(tǒng)使固定在旋轉架上的發(fā)動機轉動而產生離心力，在過載情況下測試其某些性能參數(shù)的變化情況，主要用于航天航空等領域的科學研究。普通的離心機裝置是靠不同物質的沉降系數(shù)的不同，在一定的離心力的作用下，將不同的物質分離出來。即它是通過離心運動中不同比重的物質所受離心力不同，因而被分離開來，在工業(yè)生產中，離

23、心機基本上屬于后處理設備，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應發(fā)展起來的。</p><p>　　至目前為止,在加速度對發(fā)動機性能的影響方面,人們主要進行了由火箭自旋引起的橫向加速度對推進劑藥柱產生的加速度效應研究,即燃速增加導致發(fā)動機內彈道性能發(fā)生畸變,影響發(fā)動機的正常工作。這方面,國內外學者進行了大量的試驗研究和理論分析工作,并取得了重大進展。</p

24、><p>　　然而，某飛行試驗的結果發(fā)現(xiàn)，由自旋產生的橫向加速度與由導彈機動飛行產生的橫向加速度對發(fā)動機工作產生影響的側重面是有較大差別的，后者對發(fā)動機內絕熱層燒蝕的影響最為突出，而且長期被人們所忽視，國內外至今缺乏對其的研究資料</p><p>　　已有專家設計了實驗發(fā)動機與實驗裝置,進行了一系列飛行固體火箭發(fā)動機橫向過載模擬試驗,獲得了不同加速度下發(fā)動機內絕熱層燒蝕率定量化的試驗數(shù)據(jù)。驗證

25、了橫向加速度嚴重影響局部絕熱層燒蝕的事實。機理分析表明,此種結果是由于橫向加速度作用下燃氣中Al2O3液態(tài)粒子偏離發(fā)動機中心線,沿離心力方向大量沉積所致。此項研究為相關的工程設計提供了基礎性的依據(jù)。</p><p>　　離心試驗臺不僅在調速技術方面取得進展，而且隨著制造和應用技術的發(fā)展，在多功能和自動化方面也有長足進步，如可變速率起制動、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲和調用、儀器狀態(tài)的自動診斷、要求盡可

26、能全的顯示離心機的參數(shù)和狀態(tài)信息、更加完善的安全保護功能等，有些功能不僅是錦上添花，而且直接影響離心效果，如可變速率起制動和程序變速可以改善區(qū)帶離心效果和縮短離心時間等。</p><p>　　從離心試驗臺制造業(yè)整體來看，不可否認的是，我國離心試驗臺制造行業(yè)的整體水平與國外的離心試驗臺的制造、新技術研發(fā)、尤其在整機可靠性、穩(wěn)定性、使用壽命、裝配精度、操作的靈活性、人性化、以及某些新技術的應用（主要是是新概念的應用）

27、等方面等方面還存在一定的差距。但我國離心試驗臺工業(yè)已經(jīng)有部分廠家、在某些技術、性能方面，已經(jīng)達到了國際先進水平，在某些專項技術上甚至已經(jīng)超過了部分國外品牌。目前國內離心試驗臺制造商主要從多方面考慮進行設計、改進，使我國的臥螺離心試驗臺新技術應用、生產技術等方面得到進一步提高。</p><p>　　離心試驗（過載試驗、恒定加速度試驗、恒加速度試驗、加速度試驗）一般可分為兩類：第I類為性能試驗，用以驗證設備功能適應使

28、用加速度環(huán)境的能力；第II類為結構試驗，用以驗證設備結構承受使用加速度環(huán)境的能力。如無明確規(guī)定，設備一般應進行這兩類試驗，在通過所規(guī)定各方向的性能試驗考核后，再作各方向結構試驗的考核。</p><p>　　1.3論文的主要內容</p><p>　　設計一個測量離心加速度的立式轉臺，待測件重量15kg，直徑90-120mm，長度</p><p>　　900-1200

29、mm，最大離心加速度70g。要求轉臺的結構設計，并進行相應的強度計算。</p><p>　　第一步，查閱資料，熟悉離心機原理，了解離心實驗臺在國內外的發(fā)展狀況和存在的問題。了解轉臂式離心加速度過載模擬實驗裝置的特點以及在日常生產生活中的用途。根據(jù)其運用場合不同，適當選擇合適的方案，以達到實用、經(jīng)濟、可靠的目的。</p><p>　　第二步，在對所選課題有個初步的了解之后，再確定轉臂式離心加

30、速度過載模擬實驗的研究內容及實驗方案。</p><p>　　第三步，試驗臺的總體方案設計，進行系統(tǒng)方案的設計、比較與確定,依據(jù)對選擇的傳動方案,查閱相關參考文獻，從而完成，聯(lián)軸器的設計. 裝配圖及其各零件的設計，設計好了之后再對各主要零部件進行強度校核，最后確定整體方案。</p><p>　　第四步，根據(jù)方案，畫出裝配圖,裝配圖畫好后,從裝配圖中設計計算選擇各零件以及完成對零件圖的初步繪制

31、。</p><p>　　第五步，對工件的夾緊方案進行設計、比較與確定，最后選擇合適的潤滑劑。</p><p>　　2 試驗臺的總體方案設計</p><p>　　2.1試驗臺各零件參數(shù)設計</p><p>　　2.1.1待測件結構尺寸設計</p><p>　　本試驗臺應該適應以下發(fā)動機試驗要求：</p>

32、<p><b>　　過載模擬</b></p><p>　　待測件長度：900 ～1200mm</p><p>　　待測件直徑：90 ～120mm</p><p>　　待測件重量： 15Kg</p><p>　　2.1.2 待測件載荷要求</p><p>　　最大離心加速度：70g<

33、/p><p>　　旋轉架承載能力：大于1500N</p><p>　　2.1.3 轉臺運動參數(shù)設計</p><p>　　轉臺采用變頻調速方式，技術指標如下：</p><p>　　旋轉架轉速：小于300r/min</p><p>　　旋轉架啟動平穩(wěn)時間：180S</p><p>　　電機額定功率：5.

34、5KW</p><p>　　實驗轉臺上裝有壓力應變片，且配有控制箱，從而更好的保障人員安全</p><p>　　2.2總體方案的提出以及特點</p><p><b>　　方案1</b></p><p><b>　　方案圖：</b></p><p>　　圖2-1 方案1總圖&

35、lt;/p><p><b>　　組成：</b></p><p>　　1.支撐定架； 2.帶輪傳動； 3.旋轉平臺； 4.旋轉支架；</p><p>　　5.剎車系統(tǒng)； 6.定 軸； 7.減震系統(tǒng)； 8.安裝系統(tǒng)；</p><p>　　9.軸 承； 10.底 座；</p><

36、p><b>　　方案一優(yōu)點：</b></p><p>　?。?）整個結構尺寸較大，適合大型試件的測試；</p><p>　　（2）傳動部分采用帶傳動，在過載情況下可以保護電動機，系統(tǒng)的安全性能好</p><p>　?。?）結構簡單、拆裝方便、較好的制造工藝。相對于箱體結構而言，支撐柱的使用使整體結構更簡單，裝配也更方便。易于實現(xiàn)自動化，提

37、高生產率。其二，使用空心軸的同時不僅能夠滿足引出線的目的，同時也提高了軸的抗扭強度。</p><p>　　（3）：整個傳動過程平穩(wěn)，噪音小</p><p>　?。?）：可以測量多種形式放置和多種形狀的元件。</p><p>　　但是同時這也對設計提出了更高的要求，因為還有考慮剃度加速度對測試件的影響。</p><p><b>　　方

38、案一缺點：</b></p><p>　?。?）傳動帶更換時需要同時拆卸實驗裝置主軸等部件，維修不方便。</p><p>　?。?）用八根立柱作為支承承擔整個載荷，載荷過大時，立柱受載荷后容易產生扭轉變形，從而降低實驗裝置的可靠性。</p><p>　　（3）：只能測量一定重量的待測件。由于帶傳動只能在輕載條件下工作，當被測件超過一定重量時，同步帶傳動易出

39、現(xiàn)打滑現(xiàn)象，從而無法實現(xiàn)傳動。</p><p>　?。?）：傳動效率低，準確性不足。由于采用帶傳動，使整個結構傳動效率低，壽命短，而且由于帶傳動的傳動比不準確，故在測算離心力時，其轉速存在偏差，使離心力的計算結果不準確。又實驗臺中采用的8根細長的支撐柱支撐，當轉臺和帶測件稍重時，很容易使整個結構很失穩(wěn)，從而產生很大的振動，從而影響測量的準確性，此時壽命也將降低。</p><p>　?。?）

40、：實驗臺床身體積龐大，操作不方便。本實驗臺高度上近三米，操作時極其的不方便，當機床運動時，其穩(wěn)定性也很得到保證。</p><p>　　（6）生產效率低，成本高。過高的床身會增加工人的勞動強動，且生產成本也將增加。</p><p><b>　　方案2</b></p><p><b>　　方案圖：</b></p>

41、<p>　　圖2-2 方案2總圖</p><p><b>　　組成：</b></p><p>　　1.支撐定架； 2.帶輪傳動； 3.旋轉平臺； 4.夾具；</p><p>　　5.定 軸； 6.減震系統(tǒng)；7.安裝系統(tǒng)；8.軸承；9.底座；</p><p><b>　　方案二優(yōu)點： <

42、/b></p><p>　　相對方案一的結構尺寸大為減小</p><p>　　實驗裝置的重心降低，動架上的載荷減小，穩(wěn)定性增加</p><p>　　對測量件的要求也大大降低了，而且可以實現(xiàn)多個角度范圍測量。</p><p><b>　　方案二缺點</b></p><p>　　（1）每個角度都

43、需設計一套專用夾具，對于不同角度的測量需要多個夾具，提</p><p><b>　　高了生產成本高。</b></p><p>　?。?）測量的角度也比較固定，在測量不同角度時，要更換夾具，給拆卸方面帶</p><p>　　來不便，從而降低了生產效率。</p><p><b>　　方案3</b><

44、;/p><p><b>　　方案圖：</b></p><p>　　圖2-3 方案3總圖</p><p><b>　　組成：</b></p><p>　　1.箱體； 2.集流環(huán)； 3.角接觸球軸承； 4.大轉動軸；</p><p>　　5.大錐齒輪； 6.套筒； 7.箱體蓋

45、； 8.大軸承蓋； 9.拉桿；</p><p>　　13.旋轉架； 19.套杯； 20.圓錐滾子軸承； 22.小軸承蓋；</p><p>　　24.齒輪軸； 29.箱體底蓋； 31.連接塊</p><p><b>　　方案三優(yōu)點:</b></p><p>　?、俎D盤結構的變化：從圓盤式變成圓盤帶轉臂式；<

46、;/p><p>　　通過和以上兩方案中轉盤的比較，本方案中轉盤有以下特點：</p><p>　?。?）采用轉臂式轉架，使測試件在轉臂上的范圍擴大</p><p>　?。?）采用圓錐齒輪傳動取代帶傳動，可避免更換帶傳動所帶來的一系列問題</p><p>　?。?）采用箱體作為支撐零件，可承受較大的扭矩，使整個裝置的穩(wěn)定性和可靠 </p&

47、gt;<p><b>　　性提高。</b></p><p>　?。?）節(jié)省材料，降低成本。使用鑄造的方法很生成轉盤，較上述兩方案中轉盤的制造更能節(jié)約成本。此外，適當降低轉盤和待測件對箱體的作用力，可以降低軸承等受力大的零部件的制造要求，可以使整個系統(tǒng)結構更簡潔，制造工藝更好，從而降低生產成本。</p><p>　?。?）工作穩(wěn)定，使測量精度高。本方案中才

48、用齒輪傳動，它具有效率高、壽命長、工作可靠、傳動比穩(wěn)定等特點，使測量結果更可靠，精度更高。</p><p>　?。?）扭矩低。過大的盤在高速的旋轉狀態(tài)下，產生很大的離心力和扭矩，這樣很容易對零部件造成破壞，本方案中的采用的轉盤和夾具固定在一起的方法可以減少運動時產生的離心力和扭矩。</p><p>　?、谡w結構的變化： </p><p>　　在綜合考慮實驗臺的使用

49、性能、測量精度和生產成本的前提下，采用箱體的結構設計，使整機的高度從3167㎜降到1800㎜，并不影響其測量結果。當實驗臺的高速旋轉時，由于離心力很大，產生的扭矩隨之加大，這對軸承的選材和制造工藝有很大的要求，而且實驗臺的穩(wěn)定性也難以保證。這中失穩(wěn)在實驗臺越大時表現(xiàn)得更加明顯。而且很高的實驗臺在高速旋轉時易發(fā)生傾倒切對地基的要求也很高，因此適當簡化整體的結構對測量精度和生產成本有很大影響。</p><p>　　③

50、傳動形式的變化：帶傳動改為齒輪傳動；</p><p>　　齒輪傳動的主要特點是效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長、傳動比穩(wěn)定。在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率最高，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小，在設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，綜合比較以上方案中傳動形式，齒輪傳動明顯更好。</p><p><b>　　2.3 確定方案</b></p

51、><p>　　以上提出了三種設計方案結果來看，幾種方案都能滿足設計要求，但在綜合比較其制造成本，制造工藝，實用性以及測量精度等各方面的要求后，方案三更合理。因此選擇方案三。</p><p><b>　　3試驗臺的結構設計</b></p><p>　　3.1電動機的選擇：</p><p>　　已知條件： 旋轉架轉速： 小于30

52、0r/min</p><p>　　旋轉架啟動平穩(wěn)時間：180s</p><p>　　最大離心加速度：70g</p><p>　　3.1.1選擇電動機的容量</p><p>　　由于該回轉實驗臺是空載實驗，并不需要承受多大的載荷（估計就是一些系統(tǒng)上的摩擦力矩和風阻）。 所以該電機的功率主要是取決于啟動時的功率。</p><p

53、>　　現(xiàn)假設該實驗臺作勻角加速度啟動： </p><p><b>　　則 角速度 </b></p><p>　　ω=3002Л/60=31.4 rad/s</p><p><b>　　角加速度 </b></p><p>　　α=(ω1-ω2)/Δt=(3002Л/60-0)/180=0.17

54、453 rad/s2</p><p><b>　　驅動轉矩 </b></p><p>　　T=Jα ‘J為該系統(tǒng)的轉動慣量</p><p>　　計算大約的最大回轉半徑：</p><p>　　ω2maxrmax=amax</p><p>　　rmax=a/ω2 =(70g

55、/31.42)1/2=0.696 m</p><p>　　注意： 轉速變小時，回轉半徑應加大。</p><p>　　單個測試件 </p><p>　　J=mr2 =150.6962 =7.26624 kg?m2</p><p>　　試驗時測試件是兩邊對稱分布</p><p>　　J=2J=14.53

56、248 kg ?m2</p><p>　　T=Jα=14.532480.17453=2.5364N? m</p><p><b>　　最大的驅動功率</b></p><p>　　Pmax=Tωmax=79.6415 w</p><p>　　考慮到回轉臺以及軸的J</p><p>　　Pmax=30

57、Pmax=2389.25 w</p><p>　　再考慮到2對軸承 與一對錐齒輪的傳動效率，聯(lián)軸器的傳動效率</p><p>　　η總=0.9820.940.99=0.894</p><p>　　Pd=Pw/η=2.25kw</p><p>　　因為忽略了風阻以及系統(tǒng)的一些摩擦力矩，電動機額定功率Pde大于Pd即可，由《機械設計指導》的表14

58、-1選得 Y 系列電動機額定功率Pde為3 kW。</p><p>　　3.1.2選擇電動機的轉速</p><p>　　回轉臺的轉約速為300r/min</p><p>　　通常，單級圓錐齒輪傳動i=3~6 ,故電動機的轉速范圍為900~1500 r/min。</p><p>　　同一類型、功率相同的電動機具有多種轉速。如選用轉速高的電動機，

59、其尺寸和重量小，價格較低，但是會使傳動裝置的總傳動比、尺寸結構和重量增加。選用速度低的情況剛好相反。因此，在綜合考慮電動機及傳動裝置的尺寸、重量、價格，并且根據(jù)傳動比的需要，選用電動機的同步轉速為：1000 r／min?，F(xiàn)由根據(jù)《機械設計實用手冊》選電動機的型號為：Y160M2—8。具體參數(shù)如下：</p><p>　　3.1.3電動機的安裝</p><p><b>　　B3型安裝

60、型式尺寸</b></p><p><b>　　安裝圖樣</b></p><p>　　圖3-1 電動機的結構設計</p><p>　　3.2 聯(lián)軸器的設計</p><p><b>　　3.2.1用途</b></p><p>　　聯(lián)軸器主要用來聯(lián)接軸與軸（或聯(lián)接軸與其

61、它回轉零件），以傳遞運動與轉矩。</p><p>　　聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。20世紀后期國內外聯(lián)軸器產品發(fā)展很快，在產品設計時如何

62、從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機器要求的聯(lián)軸器，對多數(shù)設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器 ，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。</p><p>　　3.2.2特點與選擇</p><p>　　聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎上，根據(jù)傳動系統(tǒng)的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標準的聯(lián)軸

63、器中選擇，目前我國制訂為國標和行標的有十幾種，這些標準聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點和適用范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設計人員無需自行設計聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標準聯(lián)軸器不能滿足需要時才需自行設計聯(lián)軸器。標準聯(lián)軸器選購方便，價格比自行設計的非標準聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標準聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關系到機械產品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節(jié)能、傳動效率、傳動

64、精度、經(jīng)濟性等一系列問題，也關系到機械產品的質量。</p><p>　　聯(lián)軸器的類型應根據(jù)工作要求選定。聯(lián)接電動機軸和減速器高速軸的聯(lián)軸器，由于軸的轉速較高，一般應選用具有緩沖、吸振作用的彈性聯(lián)軸器，現(xiàn)根據(jù)聯(lián)軸器的類型和尺寸選擇HL3聯(lián)軸器 38×82 GB5014—85，它的主要特點是結構簡單，維護方便，耐久性好，傳遞轉矩的能力大，具有一定補償兩軸相對便移和一般減振性能，相關圖形、尺寸和各參數(shù)如下：&

65、lt;/p><p>　　圖3-2 彈性柱銷聯(lián)軸器</p><p>　　注： 1-6-半聯(lián)軸器， 材料為HT200 、35鋼、ZG35Ⅱ；</p><p>　　2-柱銷， 材料為MC尼龍6；</p><p>　　3-擋板， 材料為Q235；</p><p>　　4-螺栓， 材料為

66、Q235、15、35、45鋼；</p><p>　　5-墊圈， 材料為65Mn </p><p><b>　　3.3潤滑的選擇</b></p><p><b>　　3.3.1概述</b></p><p>　　潤滑劑的主要作用是降低摩擦、減少磨損、提高效率、延長機件的使用壽命，同時還起到

67、冷卻、緩沖、防腐蝕、密封和排污等作用。脂潤滑結構簡單、易于密封，但是潤滑效果不如油潤滑，故常用于開式齒輪的傳動、開式蝸桿傳動和低速滾動軸承（）的潤滑。并且在這里考慮以簡單設計為原則，若使用油的潤滑方式，不僅要考慮到由于油路的設計而造成的成本的提高，而且對于這種直力式的設計方案，同時也不方便使用油的設計方式。現(xiàn)根據(jù)運動速度、載荷大小、工作環(huán)境溫度、摩擦副表面、周圍環(huán)境、潤滑裝置等方面考慮，確定齒輪副用油潤滑，其余部分用脂潤滑。</p

68、><p>　　3.3.2 潤滑劑的選擇</p><p>　　齒輪副用潤滑油標準號為：SH 0357—92；名稱為：工業(yè)齒輪油；牌號為：90</p><p>　　其余部分用潤滑脂標號為：GB 36001—88；名稱為：鈣鈉基潤滑脂；牌號為：ZGN—2。</p><p><b>　　裝配圖的設計</b></p>&

69、lt;p>　　試驗臺的方案的總體裝配圖如下所示：</p><p>　　圖4-1 裝配圖的設計</p><p>　　轉臂的長度1271mm; 整體高度：670mm</p><p>　　箱體底座離高速軸的距離：300mm</p><p>　　4.1 傳動形式的對比及選擇</p><p><b>　　V帶傳動

70、</b></p><p>　　帶傳動設計雖然傳動平穩(wěn)，結構簡單，成本低，但需要避免與機座或其它零部件發(fā)生碰撞，而且?guī)鲃涌磕Σ羵鲃?，傳動比不準確，一般運用于高速傳動，傳動效率低。而在本設計中，電機轉速不高，且要求精確的計算軸的角速度，因此不適合運用帶傳動。</p><p><b>　　鏈傳動</b></p><p>　　鏈傳動與齒輪

71、傳動相比，其制造和安裝精度要求較低；鏈傳動的受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距較大而結構輕便。</p><p>　　與摩擦型帶傳動相比，具有平均傳動比準確；傳動效率稍高；鏈條對軸的拉力較?。煌瑯邮褂脳l件下，結構尺寸更為緊湊。一般只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動，運轉時不能保持恒定的順勢傳動比。但當其磨損后，易發(fā)生跳齒，工作時噪聲比較大。它不能保證恒定傳動比，故不適宜在高速和運動精度要求高以及

72、其他采用齒輪傳動的場合。因此，在可能有其它的傳動形式下盡可能也不用鏈傳動。</p><p><b>　　齒輪傳動</b></p><p>　　齒輪傳動的特點:能保證瞬時傳動比恒定,平穩(wěn)性較高,傳遞運動準確可靠;傳遞的功率和速度范圍較大;結構緊湊、工作可靠,可實現(xiàn)較大的傳動比;傳動效率高,使用壽命長;齒輪的制造、安裝要求較高.齒輪材料一般是鑄鐵等.</p>

73、<p>　　在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率最高，其瞬時傳動比恒定，速度（指節(jié)圓圓周速度）和傳遞功率的范圍大，可用于高速、中速和低速的傳動；功率可以從1KW～100000KW；傳動效率高；結構緊湊，使用于近距離傳動等。</p><p>　　綜合以上傳動類型的分析，從緊湊、高速、大功率傳動等方面考慮，優(yōu)選齒輪傳動。</p><p>　　4.2直齒錐齒輪的選擇與計算</p&

74、gt;<p>　　4.2.1錐齒輪傳動設計 </p><p>　　由選擇的電動機型號Y132M2—6的相關數(shù)據(jù)知：輸入功率P1=3kW , 小齒輪轉速n1=960r/min , 齒數(shù)比u=3.2,由電動機驅動，工作壽命15年（每年工作300天，一天大約4個小時），工作平穩(wěn)，轉向不變[4]。</p><p>　　[解] 1.選定齒輪類型、材料、熱處理方法、精度等級</p

75、><p>　　按上面所述，選用直齒圓錐齒輪傳動。</p><p>　　2）回轉實驗臺為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。</p><p>　　3）材料選擇。由《機械設計》表10-1選擇小錐齒輪材料為40Cr（調質），硬度為HBS241~286；大錐齒輪材料為35SiMn（調質），HBS217~269,二者材料硬度差為40HBS。</p

76、><p>　　4)按齒面接觸疲勞簡化設計公式設計主要參數(shù)由式(4-11)</p><p><b>　　1.齒數(shù)比u=i=</b></p><p>　　2.取齒寬系數(shù)=0.3</p><p>　　3.取載荷系數(shù)K=1.3</p><p><b>　　4.許用應力</b></p

77、><p>　　=0.9*550=495 Mpa</p><p><b>　　代入公式:</b></p><p><b>　　=63.1mm</b></p><p><b>　　初選d=70</b></p><p>　　5.幾何尺寸計算：

78、</p><p><b>　　齒形角：α=20°</b></p><p>　　分錐角:=17.35°</p><p>　　齒數(shù)：按參考文獻材料成形學，不產生切根的最少齒數(shù)</p><p>　?。趍in=2cosδ\(sinδ)²=16.32</p><p>　　取Z1

79、=20，則Z2=u*z1=67.39 Z2=70</p><p>　　模數(shù)：按選取模數(shù)=3.13</p><p>　　取標準模數(shù)m=3.5</p><p><b>　　分度圓直徑: </b></p><p>　　齒輪中點分度圓直徑:</p><p><b>　　外錐矩:R=</b&

80、gt;</p><p>　　齒寬:b= 取b=36</p><p><b>　　齒頂高:</b></p><p><b>　　齒根高: </b></p><p><b>　　齒頂圓直徑: </b></p><p><b>　　齒根角: <

81、;/b></p><p><b>　　齒頂角: </b></p><p><b>　　頂錐角: </b></p><p><b>　　根錐角: </b></p><p><b>　　分度圓弧齒厚: </b></p><

82、p><b>　　實際齒寬系數(shù): </b></p><p><b>　　端面重合度:</b></p><p><b>　　=1.7</b></p><p><b>　　齒寬中點速度:</b></p><p><b>　　=</b>

83、</p><p>　　外錐高AK:: </p><p><b>　　分度圓弦齒厚: </b></p><p><b>　　分度圓弦齒高: </b></p><p><b>　　當量齒數(shù):</b></p><p><b>　　中

84、點分度圓模數(shù):</b></p><p>　　4.2.2 精確校核齒面疲勞強度</p><p>　　1.齒面接觸疲勞應力由式(4-10)</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　代入公式得:</b></p><p>　　2.許用應力由式

85、(3-20)</p><p><b>　　代入公式得:</b></p><p>　　滿足齒面接觸疲勞強度條件</p><p>　　4.2.3 精確校核齒根彎曲疲勞強度</p><p>　?、冽X根彎曲疲勞應力由式(4-12)</p><p><b>　　. </b></p

86、><p><b>　　其中, </b></p><p><b>　　前面已查: </b></p><p><b>　　代入公式得:</b></p><p><b>　?、?許用應力:</b></p><p><b>　　由式(

87、3-23) </b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　代入公式得:</b></p><p>　　4.2.4 齒輪的結構設計及繪制零件圖</p><p>　　齒輪的結構設計與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟等因素有關。進行齒輪的結

88、構設計時，必須綜合地考慮上數(shù)各方面的因素。通常是先按齒輪的直徑大小，選定合適的結構形式，然后在根據(jù)推薦用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行結構設計。</p><p>　　對錐齒輪，設齒根圓到鍵槽底部的距離e<1.6m時，應該把齒輪和軸做成一體，即齒輪軸。當齒頂圓直徑 160mm<da<500mm 時，應當做成腹板式的結構，腹板的開孔數(shù)由結構尺寸的大小及需要決定。</p><p>　　小錐齒

89、輪小端面到鍵槽底部的距離e現(xiàn)在還不清楚。所以小錐齒輪的結構設計要等到軸的結構設計完成之后。</p><p><b>　　現(xiàn)在設計大錐齒輪。</b></p><p>　　圖4－2 大錐齒輪的設計</p><p><b>　　經(jīng)驗設計數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　D1≈(D0+D3)/2; D

90、2≈(0.25～0.35)(D0-D3)</p><p>　　D3≈1.6D4(鋼材)；D3≈1.7D4(鑄鐵)；n1≈0.5mn；r≈5mm；</p><p>　　錐齒輪：l≈(1～1.2)D4; c≈(3～4)m; 尺寸J由結構設計而定；</p><p>　　Δ≈（0.1～0.2）B C值不應小于10mm.</p><p&g

91、t;　　綜上所述 設計出大錐齒輪如下圖所示。</p><p>　　圖4－3大錐齒輪的結構尺寸</p><p><b>　　4.3軸的設計 </b></p><p>　　軸設計的主要包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容.</p><p>　　軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸

92、的結構形式和尺寸。軸的結構設計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結構設計是軸設計中的重要內容。</p><p>　　軸的工作能力計算是指軸的強度、剛度和震動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需對軸進行強度計算，以防止鍛裂和塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力的細長軸，還應進行剛度</p><

93、p>　　計算，以防止工作是產生過大的彈性變形。</p><p>　　4.3.1 高速軸的設計</p><p>　　設計過程如下： 以下數(shù)據(jù)均出自《機械設計》</p><p>　　1.初步確定高速軸的最小直徑</p><p>　　先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45號鋼，調質處理。根據(jù)表15-3，取A0=12

94、6,于是得</p><p>　　dmin=A0=126=18.4mm</p><p>　　為安全，乘安全系數(shù)1.8，d=18.4×1.5=27.6mm，現(xiàn)取d=33mm</p><p>　　考慮軸上開有兩個鍵槽應增大10%-15%即d=38mm.</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器處軸的直徑dⅠ-Ⅱ.為了使所選的軸

95、直徑dⅠ-Ⅱ與連軸器的孔徑相適應，故需同時選取連軸器型號。</p><p>　　T1=9550000=95500005.5/960≈54710N·mm</p><p>　　連軸器的計算轉矩Tca=KAT1查表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取KA=1.3,則：</p><p>　　Tca=KAT1=1.354710N·mm=71123N·

96、;mm</p><p>　　按照計算轉矩Tca應小于連軸器的公稱轉矩的條件，查GB5843—86，選用YL7型凸緣連軸器，其公稱轉矩為160000N·mm。選YL7連軸器。半連軸器與軸配合的轂孔長度L1=84mm。</p><p>　　2. 錐齒輪軸的結構設計</p><p>　　圖4－4錐齒輪軸的結構設計</p><p>　　1)

97、擬定軸上零件的裝配方案</p><p>　　2)根據(jù)軸向的定位要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　(1)為了滿足半連軸器的軸向的定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段又端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑為43mm,左端軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=40mm.半連軸器與軸配合的轂長度L1=84mm,為了保證軸端擋圈只壓在半連軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的長度應比L1略短些，現(xiàn)取lⅠ

98、-Ⅱ=82mm.</p><p>　　(2)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。查照工作要求并根據(jù)dⅡ-Ⅲ=43mm,由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度的單列圓錐滾子軸承303010，其尺寸為dDT=5011029.25,故dⅢ-Ⅳ=dIV-V=48mm.而lⅢ-Ⅳ=32mm,lIV-V=65mm.</p><p>　　(3)由軸承蓋的

99、結構確定lII-III =62mm,由箱體的內壁到軸的距離可確定lVI-VII=20</p><p>　　經(jīng)過計算得小端齒根圓到鍵槽底部的距離e≈8mm,雖然e≥1.6m,但是也是處于危險邊緣，所以還是做成齒輪軸。</p><p>　　3)軸上零件的周向定位</p><p>　　半連軸器與軸的周向定位用平鍵連接。按dⅠ-Ⅱ=38mm由手冊查得平鍵截面尺寸為bh=12

100、6(GB/T1095-1979),鍵用鍵槽銑刀加工，長為63 mm,.并選擇半連軸器與軸的配合為H7/r6.</p><p>　　4)確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　取軸端倒角為245°，各軸肩初的圓角半徑見上圖。</p><p>　　小錐齒輪軸的零件圖如下：</p><p>　　圖4－5 錐齒輪軸的結構尺寸&

101、lt;/p><p>　　4.3.2 低速軸的設計</p><p>　　初步確定軸的最小直徑：</p><p>　　P2=P1η=30.990.940.99=2.76 Kw</p><p>　　n2=960/i=960/2.76=347.8r/min</p><p>　　dmin=A0=126=25.2mm</p>

102、;<p>　　取d=48mm顯然，軸徑最小處是螺紋處。選取M48的螺母</p><p>　　查表 螺母 GB6170-86 M48 的厚度為30。</p><p>　　(1)為了滿足軸承的軸向的定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，參照軸承安裝尺寸，故?、?Ⅱ段的直徑為75mm，Ⅱ-Ⅲ段的直徑為85 mm。Ⅰ-Ⅱ段的長度參照軸承寬度尺寸，現(xiàn)取lⅠ-Ⅱ=97mm。Ⅱ-Ⅲ

103、段的長度暫時定為64.5 mm。軸承與軸的配合公差為H7/r6。確定軸上圓角和倒角尺寸，取軸端倒角為245°。</p><p>　?。?）軸Ⅲ-Ⅳ段為錐齒輪的配合。根據(jù)大錐齒輪內徑確定直徑d=80mm，所以取段軸直徑dⅢ-Ⅳ=80mm，帶輪與軸的配合公差為H7/r6。長度方向上，為滿足軸向定為，此段軸長應小于大錐齒輪內徑，取LⅢ-Ⅳ=85mm。</p><p>　?。?）軸Ⅳ-Ⅴ

104、段為支撐段，考慮受力及大錐齒輪直徑、大錐齒輪厚度，現(xiàn)取dⅣ-Ⅴ=75mm，lⅣ-Ⅴ=40mm.</p><p>　?。?）軸Ⅴ-Ⅵ段為支撐板，取代號為 7211C GB292-83 的角接觸球軸承配合安裝，參照軸承的安裝尺寸，取dⅤ-Ⅵ=70mm，lⅤ-Ⅵ=68mm。</p><p>　?。?）軸Ⅵ-Ⅶ段，軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑d>100m

105、m的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3%,兩個鍵槽時，應增大7%。對于直徑d≦100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%~7%；有兩個鍵槽時，應增大10%~15%?，F(xiàn)在，方案開有2個鍵槽。所以</p><p>　　dmin=dmin×115%=63mm</p><p>　　所以，?、?Ⅷ這軸段為支撐旋轉臺，厚度和半徑當然是越大越好，現(xiàn)在臨時取為d=65mm l=97mm。</p&

106、gt;<p><b>　　軸的零件圖如下：</b></p><p>　　圖4-6低速軸的結構設計</p><p><b>　　4.4箱體設計</b></p><p>　　4.4.1箱體結構設計</p><p>　　圖4－7箱體結構設計</p><p>　　4.4

107、.2 主要結構尺寸</p><p>　　4.4.3 箱體零件圖如下：</p><p><b>　　圖4－8箱體零件圖</b></p><p><b>　　4.5 套杯的設計</b></p><p>　　為滿足圓錐齒輪傳動的嚙合精度要求,裝配時需要調整兩個圓錐齒輪的軸向位置.因此通常將小圓錐齒輪軸

108、和軸承放在套杯內,利用套杯凸緣與箱體軸承座端面之間的墊片來調整小圓錐齒輪的軸向距離,同時,采用套杯結構也便于設置用來固定軸承的凸肩(套杯加工方便),并可使小圓錐齒輪軸系部件成為一個獨立的裝配單元.</p><p>　　由《機械設計指導》P表F： 材料為HT150</p><p>　　圖4-9 套杯的結構設計</p><p>　　S、e=7～12mm；D=d+2S+2

109、.5d；D= D+2.5d；D由軸承安裝尺寸確定；d指螺釘直徑；其它尺寸由結構確定。</p><p>　　4.6 軸承蓋的設計</p><p>　　大小軸承蓋都設計為透蓋,由《機械設計指導》P表D：材料為HT150</p><p>　　圖4-10軸承蓋的結構設計</p><p>　　d= d+1；D =D+2.5d；D= D+2.5d；e=1

110、.2d；e≥e；D=D-（10～15）；D=D-3d；D=D-（2～4）；m由結構確定，其它尺寸由密封件尺寸確定。具體尺寸</p><p><b>　　見零件圖：</b></p><p>　　圖4－11 軸承蓋零件圖</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　這是畢業(yè)前的一次比較

111、綜合性的設計，在老師的指導下，能獨立的擬定設計方案，能熟練應用已學過的理論知識，采用工程分析計算方法或數(shù)值計算法，正確的完成了設計中的計算工作。熟練地掌握工程制圖的方法和技巧。</p><p>　　此次設計的實驗臺，采用箱體式結構，由圓錐齒輪傳動帶動轉臂傳動。用轉臂取代圓盤轉架，大大減輕質量，節(jié)省材料，降低成本，同時減輕加于支撐基礎的載荷。本系統(tǒng)的傳動方案采用一對圓錐齒輪傳動取代帶傳動，可避免更換帶傳動帶來的一系

112、列問題，而且齒輪傳動所需的空間尺寸較小，易于維護。</p><p>　　通過此次畢業(yè)設計，利用所學的知識，此類課題是包含面比較廣的，要求綜合大</p><p>　　學期間的所學知識，把他們有機的結合起來，增強了我們對專業(yè)知識綜合應用的能力，提高了對設計各種理念的領悟，相信在以后的工作和學習中都會給我們帶來更多的幫助。</p><p><b>　　參考文獻&

113、lt;/b></p><p>　　【1】. 肖玉梅主編.機械系統(tǒng)鑄造機械化通用圖冊 帶式輸送機設計選用手冊.</p><p>　　北京：機械工業(yè)出版社.1986</p><p>　　【2】. 廖念釗等主編.互換性與技術測量.中國計量出版社，2002</p><p>　　【3】. 曹維慶等主編.機構設計.機械工業(yè)出版社，2000</

114、p><p>　　【4】. 孫桓等主編.機械原理. 北京:高等教育出版社，2001</p><p>　　【5】. 劉慶國 劉力主編.計算機繪圖.北京：高等教育出版社2004</p><p>　　【6】. 濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社，2001</p><p>　　【7】. 成大先主編，機械設計手冊（液壓傳動）. 北京:化學工業(yè)出版

115、社，2004</p><p>　　【9】. 吳宗澤主編,機械設計實用手冊. 北京:化學工業(yè)出版社,1999.1(2000.6)</p><p>　　【10】.洪家娣等主編.機械設計指導.江西高校出版社，2001</p><p>　　【11】.成大先主編.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，1997</p><p>　　【12】.章宏甲，黃誼主編，液

116、壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2000.9</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導師許瑛的指導與督促，本論文的完成，離不開許瑛老師悉心的指導和幫助。她淵博的學識，嚴謹治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。本論文從選題到完成，每一步都是在許老師指導下完成的，在此謹向許老師致以誠摯的謝意和崇高

117、的敬意。</p><p>　　此外還要感謝在我做畢業(yè)設計過程中給與過我?guī)椭鸵黄鹛接戇^問題的同學和室友們，正是他們的幫助和支持，我才能克服畢業(yè)設計中遇到的諸多的困難和疑惑，每當我遇到難題之時，我的室友徐丁昌總是陪我一起去圖書館查相關資料。在運用CAD畫裝配圖和零件圖時，感謝我的室友李皓東，在關鍵的地方能給我及時的指導。</p><p>　　在論文完成之際，我的心情無法平靜，再次感謝所有幫助

118、過我的老師，學長，同學以及真摯朋友，沒有你們的幫助我是無法取得今天的成績，在這里請他們接受我誠摯的謝意。感謝大學四年所有教我知識，教我做人的老師，是他們的引導與督促，是他們的支持和鼓勵，使我在大學四年，學到了，玩到了，成長了，使我有了一段精彩的，難以忘懷的大學生活。</p><p>　　謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻給你們！</p><p>