多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),多功能,齒輪,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),設(shè)計(jì) 目錄 第一章 封閉齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的介紹……………………………2 1．1． 主要特性及用途…………………………………………………2 1．2． 組成部分及其工作原理…………………………………………2 1．3． 實(shí)驗(yàn)機(jī)的操作……………………………………………………3 1．4． 齒輪的拆裝………………………………………………………3 1．5． 測(cè)扭傳感器的使用和標(biāo)定………………………………………4 1．6． 配套儀器…………………………………………………………4 第二章 多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)……………………………4 2．1．齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………4 2．2．輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………7 2．3．輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………12 2．4．滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算…………………………………16 2．5．鍵的選擇…………………………………………………………17 2．6．聯(lián)軸器的選擇……………………………………………………18 2．7．鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………19 2．8．軸承端蓋的設(shè)計(jì)…………………………………………………23 總結(jié)………………………………………………………………24 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………25 第一章．封閉齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的介紹 1．1．主要特性及用途 本試驗(yàn)臺(tái)為封閉功率流式，用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能在運(yùn)行中進(jìn)行雙向加載，可同時(shí)進(jìn)行封閉扭矩與電機(jī)扭矩的測(cè)量及顯示。 本試驗(yàn)機(jī)最大封閉功率為40公斤米。如改為單向加載最大可達(dá)80公斤米，轉(zhuǎn)速為0—1000轉(zhuǎn)/分，無(wú)級(jí)可調(diào)。 本試驗(yàn)機(jī)配有測(cè)量封閉牛局及電機(jī)你局的傳感器及輸出裝置。配以扭矩轉(zhuǎn)換儀（數(shù)字頻率計(jì)）可同時(shí)進(jìn)行該兩項(xiàng)扭矩的數(shù)字顯示。這兩種傳感器靜態(tài)標(biāo)定誤差滿載時(shí)低于0.2%。 本試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行以下的試驗(yàn)： 1． 齒輪效率。 2． 齒輪的承載能力(可按載荷譜模擬實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度及壽命試驗(yàn))。 1． 2、組成部分及工作原理（參看附圖） 2． 齒輪箱：被試齒輪箱及陪試齒輪箱為結(jié)構(gòu)及尺寸完全相同，齒數(shù)比為1：1的兩個(gè)齒輪箱，均安裝在同一底板上。 3． 加載器：用套筒滾珠及左右螺旋組成機(jī)械式加載器。用專用鉤子扳手旋動(dòng)加載器螺旋，通過(guò)軸承及拉桿拉動(dòng)套筒而使左、右旋的螺旋輪作反向旋轉(zhuǎn)，從而使齒輪加載。 4． 扭矩測(cè)量及顯示裝置：電機(jī)扭矩及封閉扭矩均用板行彈性元件及可變電容組成的傳感器，通過(guò)隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的L.C振蕩器輸出頻率扭矩而變的正弦波。接收裝置為一線圈，通過(guò)感應(yīng)接受正弦波訊號(hào)，用屏蔽線接入扭矩轉(zhuǎn)換裝置（數(shù)字頻率計(jì)）顯示正弦波的頻率。經(jīng)靜態(tài)標(biāo)定后頻率即可轉(zhuǎn)換成扭矩值。 5． 潤(rùn)滑裝置：本試驗(yàn)臺(tái)齒輪箱可采用兩種潤(rùn)滑方式：（1）浸油飛濺潤(rùn)滑，在箱蓋下部設(shè)有油標(biāo)。（2）恒溫噴油潤(rùn)滑（此裝置為附加設(shè)備，在定貨時(shí)須另行提出）?？販貎x溫度最高可達(dá)100℃，使用使，可根據(jù)試驗(yàn)需要控制油溫（一般可取50℃～70℃）。恒溫箱加熱后，電源電壓為交流220V。 6． 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電器：本試驗(yàn)臺(tái)用4KW直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)由可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速設(shè)備控制。潤(rùn)滑油泵為90瓦。交流異步電動(dòng)機(jī)（接線及操作請(qǐng)看電機(jī)及可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器說(shuō)明書）。 1．3．試驗(yàn)機(jī)的操作。 運(yùn)轉(zhuǎn)前用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器，觀察各部分是否能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，檢查電池及各部分接線。 1． 操作程序 1＞。接通恒溫加熱裝置溫控儀的電源，將感溫探頭插入油箱蓋孔內(nèi)，將溫控選擇盤旋至需要控制的溫度。此時(shí)，油箱加熱后的電路自動(dòng)接通，開始加熱油（具體使用參考溫控儀說(shuō)明書）。 2＞首先裝好測(cè)電機(jī)及封閉扭矩兩傳感器的電池（積層電池9伏），接同扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）電源及接好訊號(hào)接受儀與儀器兩組連線。訊號(hào)接受器與傳感器距離20mm。然后觀察數(shù)字頻率計(jì)的讀書看是否為零點(diǎn)的頻率值（扭矩與頻率的標(biāo)定值見附表），如果不是，可松開相應(yīng)的有機(jī)玻璃套后端鋼套上的緊固螺釘（見附表），緩慢反復(fù)旋動(dòng)有機(jī)玻璃套后，使頻率讀書為零點(diǎn)的值。調(diào)好后，再將緊固螺釘旋緊（一般誤差在300HZ以下即可）。由于其及電器元件參數(shù)變化，可能調(diào)不到適合的零點(diǎn)值。此時(shí)，可將訊號(hào)接受器與傳感器距離前后移動(dòng)，以調(diào)整零點(diǎn)。 3＞當(dāng)油溫升至預(yù)定值后，起動(dòng)油泵，向齒輪箱送油。待油溫穩(wěn)定后，即可緩慢啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)使試驗(yàn)臺(tái)緩慢升速（切忌啟動(dòng)時(shí)使試驗(yàn)臺(tái)電機(jī)扭矩測(cè)扭裝置受到明顯的沖擊載荷，以免損壞測(cè)扭傳感器的元件和影響測(cè)量的精確性），轉(zhuǎn)速到預(yù)定值時(shí)（最高轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分），即可按預(yù)定程序進(jìn)行試驗(yàn)。 注：無(wú)恒溫潤(rùn)滑裝置的試驗(yàn)臺(tái)不進(jìn)行1＞、3＞兩步。 4＞用專用的勾扳手旋動(dòng)加載器螺旋加載。其方向可根據(jù)試驗(yàn)要求確定。加載值可由扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）顯示頻率，由頻率查曲線，可得相應(yīng)扭矩。如為預(yù)定載荷，則可預(yù)先根據(jù)扭矩查出相應(yīng)的頻率值，然后加到該值即可。在次同時(shí)，電機(jī)的扭矩由轉(zhuǎn)換儀的另一組數(shù)字顯示。 2． 其他說(shuō)明 1＞ 作一般教學(xué)試驗(yàn)求效率，可認(rèn)為兩齒輪箱效率相等，用下式求效率（）是足夠精確的。 T封——封閉扭矩 T電——電機(jī)扭矩 總——總效率 兩齒輪箱的材料或工藝等條件不同時(shí)，可先用次法求得陪試齒輪箱的效率（陪），再更換被試齒輪測(cè)效率，則 2＞ 作強(qiáng)度或壽命試驗(yàn)時(shí)，由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，為了防止由于振動(dòng)等原應(yīng)引起加載器螺旋松動(dòng)而使載荷下降，應(yīng)用專用的內(nèi)六角扳手，擰緊加載螺旋端的內(nèi)六角螺釘使螺旋與螺母鎖緊。 3＞ 用戶可根據(jù)附表的數(shù)據(jù)繪制成電機(jī)扭矩——頻率曲線與封閉扭矩——頻率曲線。 1． 4、齒輪的拆裝： 在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，常需要拆裝齒輪，拆裝的步驟如下： 1． 拆去側(cè)蓋螺釘，并取下側(cè)蓋。 2． 松開軸上圓螺母的防松螺釘，并旋緊螺母。 3． 取出壓在齒輪端凹坑內(nèi)的兩個(gè)半圓塊。 4． 拆去觀察孔有機(jī)玻璃蓋板，從蓋孔可插入銅棒撥松齒輪，即可將齒輪從軸上退出。 5． 裝上要換入的齒輪裝兩半圓塊及旋緊圓螺母，擰緊防松螺釘，蓋上才側(cè)蓋，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1．5.測(cè)扭傳感器使用說(shuō)明及其標(biāo)定： 本機(jī)專用的電容傳感器，多采用片式電容，制造及裝配要求較高，請(qǐng)勿拆卸。如發(fā)現(xiàn)異常情況可作以下檢查： 1． 電池電壓一般在7.5V以下須更換。 2． 取出電容傳感器內(nèi)的振蕩器線路板，檢查是否有零件損壞及斷線。 3． 檢查接受器是否斷線。 傳感器一般在使用兩年后，可連同鋼板以及扭矩頻率對(duì)照表，一并寄回我校，重新標(biāo)定。 此類傳感器，我們雖經(jīng)上十次該進(jìn)，但設(shè)計(jì)及制作經(jīng)驗(yàn)尚不足，請(qǐng)同志們?cè)谑褂弥邢蛭覀兎从硶r(shí)候情況和意見，不勝感謝。 1． 6、配套儀器： 2． 本實(shí)驗(yàn)機(jī)配用的溫度控制器（WMZK——01型）系上海醫(yī)用儀表廠生產(chǎn)。配以CJ10系列交流接觸器，電壓220V（恒溫箱內(nèi)電熱管電源為220V） 3． 本試驗(yàn)機(jī)配用的扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）與可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速器均為我們推薦及代運(yùn)。 以上設(shè)備如發(fā)生故障請(qǐng)直接與生產(chǎn)單位聯(lián)系。 第二章、多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 2．1．齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）根據(jù)所設(shè)計(jì)傳動(dòng)的方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （2）此齒輪箱為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 （3）材料選擇。因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪都設(shè)計(jì)成完全一樣的一對(duì)齒輪，所以都選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS。 （4）選擇兩個(gè)齒輪的齒數(shù)Z1=Z2=70個(gè)。 （5）選取螺旋角。初選螺旋角β=140。 2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式得： d1t= （1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ①選擇載荷系數(shù)Kt。 由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，根據(jù)載荷的情況、齒輪的精度、結(jié)構(gòu)、位置，取Kt=1.2。 ②齒輪的轉(zhuǎn)矩T T1=T2=T=400, (最大封閉功率) ③選擇齒寬系數(shù) 由于齒輪為軟齒面和齒輪在兩軸承間為對(duì)稱布置，所以取=1 ④確定許用接觸應(yīng)力 由?機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)?查得： 550 MPa []1=[]2=540 MPa (取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1) ⑤選取材料的彈性影響系數(shù)ZE ZE=189.8 MPa0.5 （由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-6查得） ⑥選取區(qū)域系數(shù)ZH ZH=2.42 （由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-30查得） ⑦ 故 （2）計(jì)算 ①試計(jì)算齒輪的分度圓直徑d1t d1t= = =92.76mm ②計(jì)算圓周速度V0 V0== =4.85m/s ③計(jì)算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)V=4.85m/s，7級(jí)精度，由?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?查得： =1.11 =1.22 =1.35 ==1.3 K==11.111.31.22=1.76 ④按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算出的分度圓直徑d 95 mm 取d1=95 mm ⑤計(jì)算模數(shù) 故取=2.5 mm 3、校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）確定齒輪的彎曲應(yīng)力 ①由?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖10-20C查得： 齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 ②由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.88 =0.88 ③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 MPa （2）計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力 ①查取齒形系數(shù)。由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-5查得： ②查取應(yīng)力校正系數(shù)。由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-5查得: ③計(jì)算載荷系數(shù)K 11.1211.35=1.512 ④計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力為： MPa =268.9 MPa<278.66 MPa 故齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠、滿足要求。 4、齒輪的幾何尺寸計(jì)算 齒頂高 2.5（1+0）=2.5 齒根高 （1+0.25）2.5=3.125 齒頂圓直徑 190+22.5=195 齒根圓直徑 190-23.125=183.75 齒全高 5.625 齒寬 B=60 齒厚 5、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪的結(jié)構(gòu)采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)，具體有關(guān)尺寸計(jì)算如下： 軸孔直徑 d=55mm 輪轂直徑 D1=1.6~1.7d=90mm 輪轂的長(zhǎng)度 L=60mm 輪緣厚度 (3~4)mn=(7.5~10)mm 取10mm 輪緣內(nèi)徑 D2=da-2h-2=195-25.625-20=163.75mm 取D2=160mm 腹板的厚度 c=0.3B2=0.360=18mm 腹板中心孔直徑 D0=0.5(D2+D1)=0.5(160+90)=125mm 腹板孔直徑 d0=0.25(D2-D1)=0.25(160-90)=17.5mm 取d0=18mm 齒輪倒角 n=0.5mn=0.52.5=1.25mm 取n=1.5mm 齒輪的具體工作圖見齒輪的零件圖（附）。 2、2、輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T (1)已知傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min (2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率) 2、求作用在齒輪上的力 已知兩個(gè)齒輪的分度圓直徑為 d=mz=3×70=210mm 圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。 3、選擇材料、確定許用應(yīng)力 (1)選取軸的材料為45號(hào)崗，調(diào)質(zhì)處理。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得材料強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[]=60MPa 。 (2)估算軸的最小直徑 (A0=110，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3查得) 考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個(gè)系數(shù)K， 查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)根據(jù)軸上零件的定位、拆裝方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)成階梯軸，如下圖所示： (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ①為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅱ軸段的直徑，；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=50mm。 半聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長(zhǎng)度L1=45mm,為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故Ⅰ-Ⅱ軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取44mm。 ②初步選定滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇 圓錐滾子軸承和角接觸的球軸承，同時(shí)也考慮到兩者的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和角接觸球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇0組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的求軸承7210C，其尺寸為 故 ③取安裝齒輪處的軸段Ⅴ-Ⅵ的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為60mm，為了使套筒端面可靠地要壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短與輪轂的寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度，則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)的寬度為10 mm。 ④軸承端蓋的總寬度為30 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。 ⑤取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為10 mm，角接觸球軸承距箱體內(nèi)壁的距離17 mm，故取。 至此，基本上已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 (3)軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為50 mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選擇軸的直徑尺寸公差為k6。 (3)參考表15-2，取軸端倒角為2-450,各軸肩處的圓角半徑具體見軸的零件圖。 5、校核軸的強(qiáng)度 (1)受力分析（如下圖） 軸上的扭矩： T=400Nm 圓柱斜齒輪 圓周力 徑向力 垂直面支反力 水平面支反力 (因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半) (2)求危險(xiǎn)截面的彎矩，并繪制彎矩圖 垂直面 水平面 (3)合成彎矩 (4)扭矩 (5)當(dāng)量彎矩 （脈動(dòng)扭矩，長(zhǎng)啟動(dòng)停車，取折合系數(shù)） (6)強(qiáng)度校核 考慮到鍵槽的影響，，所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁(yè)： 2、3、輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T (1)已知傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min (2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率) 2、求作用在齒輪上的力 已知兩個(gè)齒輪的分度圓直徑為 d=mz=2.538=190mm 圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。 3、選擇材料、確定許用應(yīng)力 (1)選取軸的材料為45號(hào)崗，調(diào)質(zhì)處理。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得材料強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[]=60MPa 。 (2)估算軸的最小直徑 (A0=110，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3查得) 考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個(gè)系數(shù)K， 查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （設(shè)計(jì)的方法與原則同輸出軸） (1)確定各軸段的直徑 ①段: ，根據(jù)最小的軸徑來(lái)估算。 ②段: ，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)。 ③段: ，與軸承（角接觸球軸承7210C）配合。 ④段: ，大于，減少加工面。 ⑤段: ，大于，安裝齒輪處的尺寸盡量圓整。 ⑥段: ，軸肩，。 ⑦段: ，與第三段相同，與軸承配合。 ⑧段: ，與第二段相同，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)選擇。 ⑨段: ，與第一段相同，與聯(lián)軸器相連，根據(jù)最小的軸徑來(lái)估算。 ⑵確定箱體的內(nèi)寬 由于箱體內(nèi)有齒輪的旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)應(yīng)留有的間隙；考慮到鑄造的不精確，要將箱體內(nèi)寬圓整到整數(shù)。因?yàn)辇X輪寬度，故箱體的內(nèi)寬度W ⑶確定各軸段的長(zhǎng)度 ①段: ，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。 ②段: ，外露尺寸，軸承端蓋的長(zhǎng)度。 ③段: ，軸承的寬度為，套筒伸出軸肩一點(diǎn)點(diǎn)。 ④段: ，軸承距左端箱體內(nèi)壁，齒輪距箱體壁。 ⑤段: ，小于輪轂，便于定位可靠。 ⑥段: ，軸環(huán)的長(zhǎng)度。 ⑦段: ，（套筒的軸承寬度） ⑧段: ，與第二段軸的長(zhǎng)度相同，外露尺寸，軸承端蓋的長(zhǎng)度。 ⑨段: ，與第一段軸相同，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。 總軸長(zhǎng)L： ⑷各支撐點(diǎn)的間距 軸承間距 各段軸的直徑、長(zhǎng)度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)基本完成。但是最終能不能用還必須校核其危險(xiǎn)截面。主要是根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭組合來(lái)校核軸的強(qiáng)度。 5、校核軸的強(qiáng)度 (1)受力分析（如下圖） 軸上的扭矩： T=400Nm 圓柱斜齒輪 圓周力 徑向力 垂直面支反力 水平面支反力 (因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半) (2)求危險(xiǎn)截面的彎矩，并繪制彎矩圖 垂直面 水平面 (3)合成彎矩 (4)扭矩 (5)當(dāng)量彎矩 （脈動(dòng)扭矩，長(zhǎng)啟動(dòng)停車，取折合系數(shù)） (6)強(qiáng)度校核 考慮到鍵槽的影響，，所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁(yè)： 2、4、滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算 考慮到軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇圓錐滾子軸承和深溝球軸承，同時(shí)也考慮到兩者的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和深溝球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇（0）2尺寸系列組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的深溝球軸承6208，其尺寸為 查滾動(dòng)軸承樣本可知深溝球軸承6208的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。軸承的的受力分析圖如下： (1)求兩軸承受到的徑向力 因?yàn)橐阎X輪所受的徑向力，又因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以。 (2)求兩軸承的計(jì)算軸向力和 對(duì)于7210AC型軸承，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-7，軸向派生力，其中，為表13-5中的判斷系數(shù)，其值。 根據(jù)上面的受力圖，可知 ① 軸承被放松： 因此， ②軸承被壓緊： 所以， 又因?yàn)? ； 所以兩軸承的當(dāng)量載荷為和 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-5可知， ，； ，； 所以， 因?yàn)椋园摧S承2的疲勞壽命來(lái)計(jì)算 年（壽命足夠） 2、5、鍵的選擇及其校核 1、齒輪輪轂與軸相連接的鍵 (1)選擇鍵的連接類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于輪轂寬度，并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)（比輪轂的寬度略小一些） (2)校核鍵的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得 （強(qiáng)度足夠） 鍵的標(biāo)記為： 2、聯(lián)軸器輪轂與軸相連接的鍵 (1)選擇鍵的連接類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的聯(lián)軸器傳動(dòng)有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于鍵的位置的設(shè)計(jì)不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于聯(lián)軸器輪轂寬度，并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)（比聯(lián)軸器輪轂的寬度略小一些） (2)校核鍵的強(qiáng)度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得 （強(qiáng)度不夠） 可見連接的擠壓強(qiáng)度不夠。考慮到相差較大，因此改用雙鍵，相隔180度布置。雙鍵的工作長(zhǎng)度，由式（6-1）可得 <（強(qiáng)度不夠） 鍵的標(biāo)記為： 2、6、聯(lián)軸器的選擇 由于齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的載荷平穩(wěn)，速度也不怎么高，并且無(wú)特殊的要求，考慮到拆裝方便及經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，選用凸緣聯(lián)軸器。 取K=1.3， 因?yàn)門=400Nm 所以 選用GY5型凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，。 采用Y型軸孔，A型鍵。 型彈性柱銷式聯(lián)軸器的有關(guān)參數(shù)如下表： 型 號(hào) 公稱 轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)數(shù) 軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)度 外徑 材 料 軸孔 類型 鍵槽 類型 GY5 630 8000 32 82 120 45 Y BI GY5 630 8000 38 82 120 45 Y BI GY5 630 8000 42 112 120 45 Y BI 2．7、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為4KW，主動(dòng)鏈鏈輪的轉(zhuǎn)速為n1=20r/min,傳動(dòng)比為i=2，載荷平穩(wěn)，中心線水平布置。 1． 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)z1=19,大鏈輪齒數(shù)為z2=i×z1=2×19=38 2.確定計(jì)算功率 有表9-7查得KA=1.3,由表9-13查得KZ=1，三排鏈，則計(jì)算功率為 =2.08KW 3選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)Pca=2.08及n1=20r/min查圖9-11，可選10A。查表9-1，鏈條節(jié)距為p=15.875mm。 4．計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距a0=（30～50）×15.875mm=476.25～793.75mm 。取a0=476mm 。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 Lp0= =69.3取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp=69節(jié) 查表9-8得到中心距計(jì)算系數(shù) f1=0.24708,則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 a=f1p【2Lp-（z1+z2）】=0.24708×15.875×【2×69-（19+38）】=478 5.計(jì)算鏈速v,確定潤(rùn)滑方式 V==m/s=5.027m/s .由v=5.027m/s和鏈號(hào)10A，查表9-14可知應(yīng)采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑 6．計(jì)算壓軸力Fp 有效圓周力為：Fe=1000=1000×=795.7N 鏈輪的鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 小鏈輪的設(shè)計(jì) 小鏈輪采用剛制小鏈輪,材料選用45鋼 分度圓直徑d===96.45 齒頂圓直徑==100.83 =96.45＋1.25×15.875－10.16=106.13 取da=105.7 齒根圓直徑=96.45-10.1686.29 齒高 =0.5×=2.8575 =0.625×15.875－0.5×10.16＋=5.510 確定的最大軸凸緣直徑 = =78.68 大鏈輪設(shè)計(jì) 選用腹板式多排鑄造鏈輪，材料采用普通灰鑄鐵。 分度圓直徑d===192 齒頂圓直徑da=202 齒根圓直徑=182 確定的最大軸凸緣直徑dg=175 鏈傳動(dòng)的受力分析 鏈傳動(dòng)在安裝時(shí)，應(yīng)使鏈條受到一定的張緊力。張緊力是通過(guò)使鏈 條保持適當(dāng)?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力來(lái)獲得的。鏈傳動(dòng)張緊的木土主要是使松 不至過(guò)松，以免出現(xiàn)鏈條的不正常齒合 跳齒或脫鏈。因?yàn)殒渹鲃?dòng) 為齒合傳動(dòng)，所以與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)所需的張緊力要小得多。 鏈傳動(dòng)在工作時(shí)，存在緊邊拉力和松邊拉力。如果不計(jì)傳動(dòng)中的載 荷，則緊邊拉力和松邊拉力分別為 式中；——有效圓周力，N ——離心力引起的拉力，N ——懸垂拉力，N 有效圓周力為 =795.7 N S式中：P——傳遞的功率，KW V——鏈速，m/s 離心力引起的拉力為 懸垂拉力為 其中： 式中：a——鏈傳動(dòng)的中心距，mm ——垂度系數(shù)，見圖9-9 2、8、軸承端蓋的設(shè)計(jì)及計(jì)算 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖如下： (1) 螺釘?shù)闹睆剑? 軸承的外徑 取 ， ，由結(jié)構(gòu)決定。 由密封圈的尺寸確定。 (2) （各參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與上面的端蓋完全相同） 2、9、傳感器的選擇 選用新型先進(jìn)傳感器，量程500N/m轉(zhuǎn)距，圖如下 總結(jié) 通過(guò)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得我對(duì)專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用以及CAD 繪圖能力都得到了很大的提升。雖然兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)是相當(dāng)辛苦的，但我 認(rèn)為這小小的辛苦是值得的，并且是相當(dāng)有意義的。 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)湘潭大學(xué)的齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，由于本 試驗(yàn)臺(tái)為封閉功率流式，用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能在運(yùn)行中進(jìn)行雙向 加載，可同時(shí)進(jìn)行封閉扭矩與電機(jī)扭矩的測(cè)量及顯示，所以設(shè)計(jì)中 涉及到設(shè)計(jì)合適的齒輪，選用新型的扭距傳感器。我選用的設(shè)計(jì)題 目是多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與CAD，需要新加一個(gè)鏈傳動(dòng)。設(shè)計(jì) 要求不僅能測(cè)試原先的齒輪的效率 、功率 以及壽命，還要求能對(duì) 鏈傳動(dòng)的效率、 壽命進(jìn)行測(cè)試。 設(shè)計(jì)題目分下來(lái)后，我經(jīng)過(guò)了前期查閱治療、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，然后就是構(gòu)思 設(shè)計(jì)方案，隨后通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算繪制了裝配圖和零件圖，最后整理說(shuō)明書 翻譯外文完成了設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程歷時(shí)兩個(gè)多月，我雖然感受到個(gè)人獨(dú)立 設(shè)計(jì)的艱苦性，但是更多的是通過(guò)設(shè)計(jì)鞏固的專業(yè)知識(shí)和提高了實(shí)際 設(shè)計(jì)的能力，其結(jié)果是令人欣慰的，成果是另人驚喜的！ 設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)了眾多問(wèn)題，我發(fā)現(xiàn)自身的不足，通但是過(guò)與同組 同學(xué)交流以及梁老師的知道使的自身能力不斷的提升，這為我以 后出社會(huì)工作積累了相當(dāng)大的財(cái)富。 感謝老師提供里這樣寶貴的機(jī)會(huì)，這將是我走向社會(huì)邁出的重要 一步。感謝指導(dǎo)老師梁教授的辛苦指導(dǎo)以及同組同學(xué)的幫助。 廖爭(zhēng)洪. 2008.5 參考文獻(xiàn) [1]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京：高等教育出版社，2006. [2]紀(jì)名剛,濮良貴,機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京：高等教育出版社，2006. [3]孫恒,陳作模.機(jī)械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2001. [4]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003. [5]陳鐵鳴.新編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2003. [6]劉鴻文.材料力學(xué)[M].4版.北京：高等教育出版社，2004. 25