沖壓式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及其三維設(shè)計(jì).doc

濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目 沖壓式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 及其三維設(shè)計(jì) 摘 要本設(shè)計(jì)是沖壓式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要分為兩大部分。第一部分是沖壓機(jī)構(gòu)，另一部分是傳動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中由于沖錘要實(shí)現(xiàn)的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以需要將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，沖錘的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以有很多方式實(shí)現(xiàn)。例如，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，等等。由于沖錘頻率是比較快的，所以我們不能用凸輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)橥馆喸诟哳l率的運(yùn)動(dòng)中容易磨損過快。為此選用曲軸連桿機(jī)構(gòu)，曲軸連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單并且容易設(shè)計(jì)，簡單的曲軸機(jī)構(gòu)不僅能適應(yīng)高頻率的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也不受速度變化的影響。傳動(dòng)系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的重中之重，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于要實(shí)現(xiàn)沖動(dòng)系統(tǒng)的變速功能。傳動(dòng)系統(tǒng)又分為兩個(gè)主要功能，第一個(gè)功能是減速功能，主要是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速減到一個(gè)合適的速度；第二個(gè)功能是變速功能。本設(shè)計(jì)中的所有傳動(dòng)都是靠齒輪來實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)沖動(dòng)系統(tǒng)的變速功能，我們采用了滑移齒輪來實(shí)現(xiàn)變速。本設(shè)計(jì)對以上的內(nèi)容都做了詳細(xì)的論述，對于此相關(guān)的設(shè)計(jì)可做依照。關(guān)鍵詞：沖壓機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)系統(tǒng) 變速 abstractthis design is the drive system of the ramjet abrasive wear testing machine, which is mainly divided into two parts. the first part is the press agency, and the other is the drive system. as the hammer, in this design is aimed to achieve the reciprocating motion, so it is necessary to make the rotary motion into reciprocating linear motion, so that the reciprocating motion of the hammer can achieve in a lot of ways, such as the crank-rocker mechanism, the cam mechanism, and so on. as the frequency of the hammer is relatively fast, we cannot use the cam, because the cam is easy to wear too fast in a movement at high frequencies. so we use the crank link mechanism, which is designed simply and easy to design. simple crank institution not only can adapt to high frequency movements, but also rise superior tothe speed change. the drive system is the top priority of this design, whose focus is to achieve the function of the impulse transmission system. the transmission system has two main functions. the first is to slow down, mainly decelerate the motor an appropriate speed; the second is the speed capabilities. all of the transmission in this design is achieved by the gear. in order to achieve the transmission function of the impulse system, we use sliding gears to achieve transmission. all of the content of the above are particularly discussed in this design, which can be samples to the designs interrelated to this.key words：press agency drive system transmission目 錄摘 要iabstractii1 前言11.1 背景和意義11.2摩擦試驗(yàn)機(jī)的分類11.3摩擦試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢22沖壓式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)32.1試驗(yàn)機(jī)工作原理32.2沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)32.2.1曲軸的計(jì)算42.2.2連桿的計(jì)算42.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)62.3.1電動(dòng)機(jī)的選擇62.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)72.4.1傳動(dòng)裝置的中傳動(dòng)比及其分配72.4.2各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算72.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算（齒輪）82.5.1單級減速器齒輪的計(jì)算82.5.2軸的設(shè)計(jì)112.滾動(dòng)軸承的計(jì)算152.6.1求比值152.6.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷p162.3計(jì)算軸承的壽命163 結(jié) 論17參 考 文 獻(xiàn)18致 謝19- 22 -1 前言1.1 背景和意義 摩擦學(xué)是研究相對運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門交叉學(xué)科。 摩擦學(xué)研究的對象很廣泛，在機(jī)械工程中主要包括動(dòng)、靜摩擦；零件表面受工作介質(zhì)摩擦或碰撞、沖擊；機(jī)械制造工藝的摩擦學(xué)問題；彈性體摩擦；特殊工況條件下的摩擦學(xué)問題；深海作業(yè)的高壓、腐蝕、潤滑劑稀釋和防漏密封等情況下的摩擦。摩擦學(xué)涉及許多學(xué)科。如完全流體潤滑狀態(tài)的滑動(dòng)軸承的承載油膜，基本上可以運(yùn)用流體力學(xué)的理論來解算。在計(jì)算摩擦阻力時(shí)則需要認(rèn)真考慮油的流變性質(zhì)，甚至要考慮瞬時(shí)變化過程的效應(yīng)，而不能把它簡化成牛頓流體。為了了解磨損的發(fā)生發(fā)展機(jī)理，尋找各種磨損類型的相互轉(zhuǎn)化以及復(fù)合的錯(cuò)綜關(guān)系，需要對表面的磨損進(jìn)行全過程進(jìn)行微觀研究。僅就油潤滑金屬摩擦來說，就需要研究潤滑力學(xué)、彈性和塑性接觸、潤滑劑的流變性質(zhì)、表面形貌、傳熱學(xué)和熱力學(xué)、摩擦化學(xué)和金屬物理等問題，涉及物理、化學(xué)、材料、機(jī)械工程和潤滑工程等學(xué)科。1.2摩擦試驗(yàn)機(jī)的分類摩擦試驗(yàn)的目的是為了對摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評價(jià)各種因素對摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。摩擦磨損試驗(yàn)研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤滑機(jī)理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤滑劑進(jìn)行評定等。由于摩擦磨損現(xiàn)象十分復(fù)雜，摩擦磨損條件不同，試驗(yàn)方法和裝置種類繁多，如何準(zhǔn)確地獲取摩擦磨損過程中的參數(shù)變化成為一個(gè)十分重要的研究課題。為了探索和驗(yàn)證機(jī)械工程中摩擦磨損問題的機(jī)理以及有關(guān)影響因素，在摩擦學(xué)研究中開展摩擦磨損測試技術(shù)和數(shù)據(jù)分析研究具有非常重要的作用。摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的種類繁多，分類的方式各不相同，最具代表性的分類方法有蘇聯(lián)的一種分類法和美國潤滑工程師協(xié)會(huì)的分類法。參照磨損類型的分類提出了一種按摩擦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和摩擦副的相對運(yùn)動(dòng)形式對摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行分類的新方法。這種分類方法突出了摩擦元素的特點(diǎn)和對試驗(yàn)的特殊功能要求，從而便于采用設(shè)計(jì)方法學(xué)原理對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種方法將摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分成了五大類:第一類是固體固體摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)這類試驗(yàn)機(jī)根據(jù)摩擦副的運(yùn)動(dòng)形態(tài)又分為5小類，即單項(xiàng)滑動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)、沖擊和微動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(根據(jù)需要可以在摩擦元素間加或不加潤滑劑)。可以認(rèn)為，大部分摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)種都屬于這一大類，它們可以重現(xiàn)粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和摩擦化學(xué)磨損。根據(jù)試件的磨損特性和運(yùn)動(dòng)特性可以將其分為3小類，即三體磨粒磨損、二體磨粒磨損和動(dòng)載磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)。與第一類試驗(yàn)機(jī)相比，三體磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)要在摩擦副的摩擦面上加磨粒。固定磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦副的一邊是固定磨粒(一般都采用砂布盤)，另一邊則可設(shè)計(jì)成各種不同形式，其特例是研究單個(gè)磨粒磨損的試驗(yàn)機(jī)。第二類是固體固體加磨粒(或固體磨粒)的試驗(yàn)機(jī)，統(tǒng)稱為磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)第三類是固體液體加磨粒(或固體液體)的試驗(yàn)機(jī)該類試驗(yàn)機(jī)的最大特點(diǎn)是使含磨粒(或不含磨粒)的液體沖刷固體表面，因而其關(guān)鍵是要在試件表面形成具有一定流速的液流。通常利用泵、勢能和離心力來實(shí)現(xiàn)這種目的。從相對運(yùn)動(dòng)的原理出發(fā)，也可以讓試件相對于液體運(yùn)動(dòng)。液流和試件形成的沖擊角是一個(gè)重要參數(shù)，通常要求可調(diào)。第四類是固體氣體加磨粒的試驗(yàn)機(jī)其功能是使含磨粒的氣流去沖刷固體表面。作為這類試驗(yàn)機(jī)的特例是單顆磨粒沖擊裝置。這種試驗(yàn)機(jī)有以下三種形式:供氣系統(tǒng)加磨粒試件；高速運(yùn)動(dòng)的試件加供給的磨粒。利用離心力拋出磨粒。第五類是除了以上所述之外的特殊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可控載荷、可控氣氛、高溫或低溫磨損試驗(yàn)機(jī)均可歸入此類。這類試驗(yàn)機(jī)在摩擦過程中摩擦元素所受的載荷是變化的?？煽貧夥漳Σ聊p試驗(yàn)機(jī)有抽真空、通入或不通入特種氣體和控制或不控制濕度等特殊要求。密封問題對這類試驗(yàn)機(jī)而言十分重要，非接觸式傳動(dòng)磁力傳動(dòng)在這類試驗(yàn)機(jī)上也得到了充分的應(yīng)用。高溫或低溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)要求在高溫或低溫下工作，因而需要考慮高溫隔熱和低溫防護(hù)，其選材也要能夠滿足高溫或低溫要求。1.3摩擦試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢由于實(shí)際摩擦的環(huán)境可能千變?nèi)f化，而進(jìn)行摩擦試驗(yàn)要模擬實(shí)際的摩擦系統(tǒng)，在試驗(yàn)室再現(xiàn)摩擦現(xiàn)象及其規(guī)律性，以便對各參數(shù)進(jìn)行觀察測量，因此，設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的試驗(yàn)機(jī)成為很多人研究的課題。相信隨著研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，各種環(huán)境不同的需要，很多新型的試驗(yàn)機(jī)也將同樣隨之不斷的涌現(xiàn)出來。2沖壓式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)2.1試驗(yàn)機(jī)工作原理圖2.1 試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)示意圖2.工作情況：已知條件試驗(yàn)機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：（1） 試驗(yàn)機(jī)采用3相380v、50hz的電源供電，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)；（2） 試驗(yàn)機(jī)的沖錘做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而得到?jīng)_擊載荷。沖擊功可以改變；（3） 沖擊次數(shù)可以隨著主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整而得到改變，要求沖錘的沖擊次數(shù)可以在以下范圍內(nèi)調(diào)整：50、100、150、200次/分。已知數(shù)據(jù)：（1） 沖擊功：0-5焦耳；（2） 沖錘質(zhì)量：100牛頓；（3） 沖擊頻率：50、100、150、200次/分。2.2沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求試驗(yàn)機(jī)的沖錘能夠做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)能夠改變沖錘的頻率，所以為了滿足任務(wù)書中的要求，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，做如下設(shè)計(jì)：由于沖錘要實(shí)現(xiàn)的是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以需要將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，沖錘的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以有很多方式實(shí)現(xiàn)。例如，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，等等。任務(wù)書中規(guī)定的沖錘頻率是比較快的，所以我們不能用凸輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)橥馆喸诟哳l率的運(yùn)動(dòng)中容易磨損過快。為此我們聯(lián)想到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸，汽缸的運(yùn)動(dòng)頻率是非?？斓?，而且可以適應(yīng)不同的速度變化。所以選用曲軸機(jī)構(gòu)，曲軸設(shè)計(jì)簡單并且容易設(shè)計(jì)，簡單的曲軸機(jī)構(gòu)不僅能適應(yīng)高頻率的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也不受速度變化的影響。2.2.1曲軸的計(jì)算因?yàn)闆_錘所做的功在0-5j內(nèi)，最大轉(zhuǎn)速200r/min，最小50r/min。如果沖錘只靠重力做功，并且在最大轉(zhuǎn)速時(shí)做功在5j之內(nèi)，即可不必考慮最小轉(zhuǎn)速時(shí)重錘做功的多少。根據(jù) 以上條件可得： 圖2.2曲軸連桿機(jī)構(gòu)簡圖mgl=1/2mv2=5l=0.05（m） v=1（m/s）所以曲軸的最大長度l=0.05m，v 最大速度v =1m/s沖錘沖壓試件做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如圖2-3設(shè)角，因?yàn)榍S的最大長度為0.05m，對此我們?nèi)=0.03m并取最大速度v=1m/s來計(jì)算。2.2.2連桿的計(jì)算 圖2-3 假設(shè)=0時(shí)，沖錘沖擊試件，此時(shí)沖錘不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖擊試件。假設(shè)=15時(shí)，沖錘沖擊試件，當(dāng)沖錘沖擊到試件時(shí)，曲軸連續(xù)運(yùn)動(dòng)。由于沖錘已經(jīng)與試件接觸，所以不能實(shí)現(xiàn)曲軸的連續(xù)回轉(zhuǎn)。所以可以在連桿的末端加一個(gè)彈簧。在沖錘接觸試件時(shí)，彈簧壓縮，當(dāng)沖錘運(yùn)動(dòng)到最低端時(shí)，彈簧達(dá)到最大變形量，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，彈簧恢復(fù)變形。l” 由三心定則得p點(diǎn)，p點(diǎn)的速度與沖錘的速度是相等的，即p點(diǎn)的速度v1=1m/sl=v1=2nn=r/60得：l=0.048(m)根據(jù)余弦定理：=0.4958(m)根據(jù)正弦定理：得：3=69.251=54.25根據(jù)正弦定理：得：d=0.0776(mm)即連桿的長度是0.0776m（長度太短不適合）。依次嘗試=30=60。當(dāng)=60時(shí)，連桿的長度適宜d=27.1mm，取整d=30mm。2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)主要是靠機(jī)械傳動(dòng)，首先根據(jù)任務(wù)書中的要求的沖錘的頻率沖錘所做的功來選擇電動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)方式選擇選用齒輪傳動(dòng)，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、傳動(dòng)比精度高、工作效率好、使用壽命長。齒輪傳動(dòng)的使用功率、轉(zhuǎn)速和尺寸的范圍都很寬。能夠?qū)崿F(xiàn)多級傳動(dòng)，并保證良好的穩(wěn)定性。確定傳動(dòng)比保證了沖錘能夠按照一定的速度工作。為了保證沖錘能夠?qū)崿F(xiàn)變速的功能，選擇滑移齒輪，滑移齒輪在軸上可以移動(dòng)，用滑鍵或花鍵連接，齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)變速。電動(dòng)機(jī)將輸出的轉(zhuǎn)矩動(dòng)力傳給傳動(dòng)部分的軸，軸傳遞電動(dòng)機(jī)上的扭矩與動(dòng)力，同時(shí)支撐齒輪，軸傳遞來自于軸上的扭矩，支撐齒輪，齒輪，齒輪，齒輪，齒輪。軸傳遞軸的扭矩和動(dòng)力支撐齒輪，齒輪，齒輪。軸也能夠傳遞軸的扭矩和動(dòng)力，支撐齒輪和齒輪。軸軸用一個(gè)安全離合器連接，若操作人員誤將兩邊傳動(dòng)齒輪同時(shí)掛入時(shí)，軸是不能傳動(dòng)的，如果傳動(dòng)將發(fā)生嚴(yán)重事故。因此用安全離合器將軸連接，若操作人員操作失誤將兩側(cè)齒輪同時(shí)掛入，軸的兩側(cè)的轉(zhuǎn)矩差就會(huì)使安全離合器斷開，從而避免事故的發(fā)生。軸的末端的齒輪和曲軸上的齒輪：傳動(dòng)，其目的主要是要保證曲軸能夠按照一定轉(zhuǎn)速帶動(dòng)沖錘平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。2.3.1電動(dòng)機(jī)的選擇因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)采用3相380v、50hz的電源供電，所以選用封閉式系列的交流電動(dòng)機(jī)。（1）電動(dòng)機(jī)容量的選擇工作機(jī)所需功率pw，查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，工作情況系數(shù)ka=1.2。設(shè)計(jì)方案的總功率n0=n1n2n3n4n5n本設(shè)計(jì)中的：聯(lián)聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率（2個(gè)），軸軸承的傳動(dòng)功率（3對），齒齒輪的傳動(dòng)功率（六對），離離合器的傳動(dòng)功率（1個(gè)）。其中聯(lián)=0.99（彈性聯(lián)軸器），軸=0.98（滾子軸承），齒=0.98為7級，離=0.99（剪切銷離合器）。總=聯(lián)軸3齒6離=0.8172（2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率pw=ka=1.2（kw）pd= pw/總=1.4684（kw）（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)需要的最大轉(zhuǎn)速為200r/min所以只要大于200即可。（4）電動(dòng)機(jī)型號的確定由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇電動(dòng)機(jī)的型號為y90l-4,其中額定功率為1.5kw，滿載轉(zhuǎn)速1400r/min?；痉项}目所需的要求。表2.1 y90l-4電動(dòng)機(jī)型號額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量（kg）y90l-41.514002.32.3272.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2.4.1傳動(dòng)裝置的中傳動(dòng)比及其分配（1）計(jì)算傳動(dòng)比由于沖錘的沖擊次數(shù)可以隨著主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整而得到改變，要求沖錘的沖擊次數(shù)可以在以下范圍內(nèi)調(diào)整：50、100、150、200 r/min。而電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為1400r/min，所以可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的傳動(dòng)比為：i=28,14,28/3，7（2）合理分配各級傳動(dòng)比由于所做的傳動(dòng)系統(tǒng)是可以變速的，所以需要將傳動(dòng)分成兩部分。根據(jù)原理圖軸1軸2為單級減速部分，剩下的為變速傳動(dòng)部分。為了便于計(jì)算將單級減速部分的傳動(dòng)比設(shè)置成為n0=7，而變速的部分的傳動(dòng)比分為n1=4,n2=3,n3=2,n4=1.由于選用滑移齒輪，所以每次傳動(dòng)只有一個(gè)齒輪嚙合。最后一對齒輪只是為了能夠得到的傳動(dòng)所以n5=1。2.4.2各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸速度：n0=1400r/min 功率：pw=1.5kw 轉(zhuǎn)矩： 軸1： n1=1400r/min p1=pw聯(lián)滾=1.4553kw t1=td聯(lián)滾=9.9272 nm軸2： n2=n1/i0=200r/min p2=p1單i1=1.4262kw t2= t1單i1= 68.1005 nm軸3： n3（極限最大值）= n2/i4=200r/min p3min=p2 =1.3560kw p3max=p2齒滾=1.3697kw t3min= t2齒滾離i4=66.7385 nm t3max=t2齒滾i1=264.2844 nm2.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算（齒輪）2.5.1單級減速器齒輪的計(jì)算表2 參數(shù)輸入功率小齒輪轉(zhuǎn)速齒數(shù)比小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)1.4553kw1400r/min7:19.9272 nm1.2選精度等級、材料及其齒數(shù)（1）材料及其熱處理選擇小齒輪材料為40cr(調(diào)質(zhì))，硬度為200hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者的材料硬度差為40hbs。（2）精度等級選用7級精度。（3）試選小齒輪的齒數(shù)z1=20，大齒輪的齒數(shù)z2=140（4）由于是閉式軟齒面齒輪，所以應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌壍妮d荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（以下出現(xiàn)的圖，表，公式都在機(jī)械設(shè)計(jì)書上）。按設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值設(shè)計(jì)（1）試選載荷系數(shù)kt=1.3。（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1。 t1=td聯(lián)滾=9.9272 nm=0.99272104 nmm（3）由表10-7選取齒寬系數(shù)=1。（4）由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)ze=189.8mpa1/2。（5）由圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限hlim1=600mpa：大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限hlim2=550mpa。（6）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)khn1=0.90；khn2=0.95。（7）計(jì)算基礎(chǔ)疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式（10-12）得計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值。（2）計(jì)算圓周素的v。（3）計(jì)算齒寬b。b=dd1t=29.2590(mm)（4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h。模數(shù)：mt=d1t/z1=29.2590/20=1.46295（mm）齒高：h=2.25mt=2.251.46295=3.2916(mm)b/h=29.2590/3.2916=8.8890（5）計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=2.1437m/s，7級精度，由圖10-8查的動(dòng)載系數(shù)kv=1.1；直齒輪，kh=kf=1.1；由表10-2查得使用系數(shù)ka=1.5；由表10-4用插值法查的7級精度、小齒輪相對支撐非對稱分布時(shí)，kh=1.3。由b/h=8.8890，kh=1.3查圖10-13得kf=1.28；故載荷系數(shù)k=kakvkhkh=1.51.111.3=2.145（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得：（7）計(jì)算模數(shù)m。圓整取模數(shù)m=2mm校核查取齒形系數(shù)，盈利校正系數(shù)由表（10-5）yfa1=2.8；yfa2=1.55fsa1=2.1；ysa2=1.9大小齒輪均為調(diào)制處理，小齒輪的硬度為280hbs，大齒輪的硬度為240hbs由式（10-12）知：計(jì)算大小齒輪的并比較：因?yàn)橹睌?shù)值大的彎曲疲勞強(qiáng)度低，所以校核小齒輪。k=kakvkfkf=2.112 t=9.9272 nm d1=mz1=40mm b=dd1=dmz1=40mm設(shè)計(jì)的齒輪滿足要求。幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算分度圓直徑 d1=z1m=202=40mm d2=z2m=1402=280mm(2)計(jì)算中心距 (3)計(jì)算齒輪寬度 b=dd1=140mm=40mm取b1=45mm，b2=40mm。(4)此設(shè)計(jì)有表 設(shè)計(jì)結(jié)果模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)小齒輪2404520大齒輪228040140(5)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖（從略）2.5.2軸的設(shè)計(jì)軸1的設(shè)計(jì)1.總結(jié)數(shù)據(jù)表4 數(shù)據(jù)功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速分度圓直徑壓力角1.4553kw9.9272 nm1400r/min40mm202.求作用在齒輪上的力3.初步確定軸的直徑（下面所用到的圖，表以及公式都在機(jī)械設(shè)計(jì)上）先按照式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表（15-3），取a0=112.于是得：此軸的最小直徑分明是安裝聯(lián)軸器處的軸的最小直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，固需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號。4.聯(lián)軸器的型號的選取查表14-1，取ka=1.5則tca=kat1=1.59.9272 nm=15.3482 nm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩tca應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5843-2003或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選用gyh1型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為25 nm。5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（）擬定軸上零件的裝配方案 （2）（）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求1-2軸段左端要求制出一軸肩；固取2-3段的直徑d2-3=20mm；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=25mm、半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度l=70mm。初步選擇滾動(dòng)軸承考慮到主要承受徑向力，軸向也可以承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少。在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量較小，大量生產(chǎn)價(jià)格最低，固選用深溝球軸承。又根據(jù)d2-3=20mm選6005號。左端采用軸肩定位，d3-4和d7-8=25mm。取安裝齒輪處的軸段4-5的直徑d4-5=35mm齒輪的內(nèi)徑與軸的內(nèi)徑相差很少，為了能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪的傳動(dòng)，所以直接將齒輪加工在軸上，做成一根齒輪軸。軸承端蓋的總寬度為15mm，根據(jù)軸承的裝拆及便于對軸承天價(jià)潤滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器的距離為25mm。固取l2-3=40mm。其余軸段的長度可根據(jù)軸與軸之間的配合關(guān)系自行得到，l3-4=40mm，l6-7=50mm。（3）軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按d4-5=35mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得平鍵的界面b*h=10*8，l=28mm同理按d1-2=18mm，b*h=6*6，l=70mm。（4）確定軸的倒角和圓角參考表15-2取軸端倒角為1.0*45。軸2的設(shè)計(jì)1. 1.總結(jié)數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速分度圓直徑壓力角1.4262kw68.1005 nm200r/min 280mm202.求作用在齒輪上的力3.初步確定軸的直徑（下面所用到的圖，表，以及公式都在機(jī)械設(shè)計(jì)上）先按照式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表（15-3），取a0=112.于是得：4.選軸承初步選擇滾動(dòng)軸承?？紤]到主要承受徑向力，軸向也可以承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少。在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量較小，大量生產(chǎn)價(jià)格最低，固選用深溝球軸承。本次設(shè)計(jì)中盡可能統(tǒng)一型號，所以選擇6005號軸承。5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度l1-2=l6-7=25mm，l2-3=280mm，l3-4=50mm，l4-5=35mm,l5-6=440mm軸上零件得周向定位齒輪，軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按d4-5=50mm由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得平鍵b*h=14*9，l=32mm。另外，此軸上安放滑移齒輪，所以周向定位用滑鍵連接。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好的對中性，固選擇齒輪輪轂與軸得配合選h7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位，是借過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸的倒角和圓角參考表15-2，取軸端倒角為1.0*45。軸3的設(shè)計(jì)1.總結(jié)數(shù)據(jù)表6 數(shù)據(jù)功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速分度圓直徑壓力角1.3697kw66.7385 nm150r/min 156mm202.求作用在齒輪上的力3.初步確定軸的直徑（下面所用到的圖，表，以及公式都在機(jī)械設(shè)計(jì)上）先按照式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表（15-3），取a0=112.于是得：4.選軸承初步選擇滾動(dòng)軸承?？紤]到主要承受徑向力，軸向也可以承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少。在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量較小，大量生產(chǎn)價(jià)格最低，固選用深溝球軸承。本次設(shè)計(jì)中盡可能統(tǒng)一型號，所以選擇6007號軸承。5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度l1-2=l4-5=25mm,l2-3=284mm,l3-4=6mm軸上零件得周向定位此軸上安放滑移齒輪，所以周向定位用滑鍵連接。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好的對中性，固選擇齒輪輪轂與軸得配合選h7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位，是借過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸的道教和圓角參考表15-2，取軸端倒角為1.0*45軸4的設(shè)計(jì)1.總結(jié)數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速分度圓直徑壓力角1.3560kw w264.2844 nm50r/min 105mm202.求作用在齒輪上的力3.初步確定軸的直徑（下面所用到的圖，表，以及公式都在機(jī)械設(shè)計(jì)上）先按照式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼。根據(jù)表（15-3），取a0=112.于是得：4.選軸承初步選擇滾動(dòng)軸承?？紤]到主要承受徑向力，軸向也可以承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少。在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量較小，大量生產(chǎn)價(jià)格最低，固選用深溝球軸承。本次設(shè)計(jì)中盡可能統(tǒng)一型號，所以選擇6005號軸承。5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定軸上零件的裝配方案因?yàn)榇溯S為輸出軸，輸出軸的末端還需要一個(gè)齒輪為沖壓式的機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，為此在軸的末端又加入一段安裝齒輪的軸段。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度l1-2=l7-8=25mm,l2-3=l5-6=6mm，l3-4=441mm，l4-5=100mm，l6-7=42mm軸上零件得周向定位此軸上安放滑移齒輪，所以周向定位用滑鍵連接。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合得有良好的對中性，固選擇齒輪輪轂與軸得配合選h7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位，是借過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。確定軸的倒角和圓角參考表15-2，取軸端倒角為1.0*452.滾動(dòng)軸承的計(jì)算根據(jù)要求對所選的在軸2上的兩個(gè)滾動(dòng)軸承進(jìn)行校核，在前面進(jìn)行的軸的計(jì)算時(shí)，確定了所需的兩個(gè)滾動(dòng)軸承型號為6005，其基本額定動(dòng)載荷cr=4650n，基本淡定靜載荷c0r=4320n，現(xiàn)對他們進(jìn)行校核。兩個(gè)軸承所受的載荷分別為fnh1=758n fnv1=330.267nfnh2=1600.2 fnv2=697.23n由上可知軸承2所受的載荷遠(yuǎn)大于軸承1，所以只需要對軸承2進(jìn)行校核，如果軸承2滿足要求，軸承1必滿足要求。2.6.1求比值軸承所受徑向力 ： 所受的軸向力 ： fa=0n它們的比值為 ： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，深溝球軸承的最小e值為0.19，故此時(shí)e。2.6.2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷p根據(jù)：p=f p (x fr +y fa)按照機(jī)械設(shè)計(jì)（13-5）表1，x=1，y=0，按照（13-6），f p=1.01.2，取f p=1.1則：p=1.111745.50=1920（n）2.3計(jì)算軸承的壽命3 結(jié) 論（1）機(jī)械的傳動(dòng)是機(jī)器能否實(shí)現(xiàn)所需功能的重要環(huán)節(jié)，提高工作效率，增強(qiáng)機(jī)器的功能是現(xiàn)在我們所要開發(fā)和研究的重要課題。單純的機(jī)械傳動(dòng)我感覺已不能滿足現(xiàn)在人們?nèi)找嫣嵘纳畈椒?，在機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)上加上液壓，機(jī)電等相關(guān)知識(shí)為機(jī)械的傳動(dòng)服務(wù)是非常有必要的。多學(xué)科的綜合運(yùn)用不僅可以在機(jī)械傳動(dòng)上提高機(jī)械的性能，更有利于機(jī)器生產(chǎn)中效率和精度的提高。（2）設(shè)計(jì)中的變速傳動(dòng)，是依靠齒輪的滑動(dòng)嚙合實(shí)現(xiàn)。對于這種變速方式，是非常機(jī)械化的，思維局限在傳動(dòng)的過程當(dāng)中。如果我們可以在電動(dòng)機(jī)后面加一個(gè)能夠改變輸出軸轉(zhuǎn)速的機(jī)電裝置，就會(huì)大大的減輕設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。（3）由于本人學(xué)識(shí)淺薄，在設(shè)計(jì)中各個(gè)零件以及機(jī)構(gòu)并不是最好的選擇。而且本人感覺自己設(shè)計(jì)的方案是非常的復(fù)雜的，但是經(jīng)過很多方案的對比，這個(gè)方案算是里面比較合理簡單的。希望在以后能夠找到更好的方案來將本設(shè)計(jì)進(jìn)行完善。參 考 文 獻(xiàn)1劉立平往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制d甘肅：蘭州理工大學(xué).20062 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