手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì),手動(dòng),變速器,拆裝,臺(tái)架,設(shè)計(jì) 寧XX大學(xué) 設(shè)計(jì)(論文) 手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 摘 要 本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱拆裝臺(tái)，主要的功用就是搬運(yùn)轉(zhuǎn)移。首先，本文將設(shè)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱拆裝臺(tái)的底座、升將臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng)方式，搭建拆裝臺(tái)的結(jié)構(gòu)平臺(tái)；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計(jì)該拆裝臺(tái)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，包括蝸輪蝸桿的選擇，重點(diǎn)加強(qiáng)傳動(dòng)部分的可靠性和拆裝臺(tái)運(yùn)行過程的安全性，最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：底座的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，拆裝臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，拆裝臺(tái)的角度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能夠應(yīng)用于搬運(yùn)與裝配作業(yè)。 關(guān)鍵詞：拆裝臺(tái)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，動(dòng)力傳輸 Abstract This paper is to design a car engine and gearbox assembly, the main function is to carry and move. First of all, this paper will design a car engine and gearbox assembly station, ascending, base, rotating arm structure, and then select the appropriate drive, driving mode, build disassemble bench structure platform; on this basis, the paper design of the disassemble bench power transmission system, including a worm gear selection, key strengthen the transmission reliability and disassembling operation process safety, the ultimate realization of the objectives include: the base of steering and braking, disassemble bench lifting motion, disassemble bench angle rotation motion, can be applied to the handling and assembly operations. Key Words: Disassemble bench， worm gear transmission, power transmission 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.2? 拆裝臺(tái)的組成 1 1.2 拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)要求 2 1.3課題工作要求 2 第2章 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1基本技術(shù)參數(shù)確定 3 2.1.1自由度 3 2.1.2坐標(biāo)形式的選擇 3 2.1.3規(guī)格參數(shù) 4 2.1.4有效負(fù)載 5 2.2 運(yùn)動(dòng)方式 5 第3章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3.1 選擇蝸桿、蝸輪材料 6 3.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 6 3.3 傳動(dòng)比 6 3.4 確定蝸桿蝸輪中心距a 6 3.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 7 3.6 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算 9 3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 11 3.7.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì) 12 3.8 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 13 3.8.1蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核 13 3.8.2 蝸輪軸上軸承的校核 14 第4章 螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì) 16 4.1 螺旋傳動(dòng)的類型與特點(diǎn) 16 4.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 第5章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 20 5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定 20 5.2 架子材料的選擇確定 20 5.3 主要梁的強(qiáng)度校核 21 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 25 第1章 緒論 1.1 概述 在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器臺(tái)架前我們必須學(xué)習(xí)掌握汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器的相關(guān)知識(shí)，以及了解自動(dòng)變速器在汽車內(nèi)部的裝配位置。熟悉自動(dòng)變速器構(gòu)造是理解自動(dòng)變速器理論和設(shè)計(jì)方法的重要基礎(chǔ)。我們?cè)O(shè)計(jì)制造這個(gè)自動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架就是為了方便同學(xué)們拆裝自動(dòng)變速器，對(duì)自動(dòng)變速器的內(nèi)部構(gòu)造有一個(gè)更加感性直觀的認(rèn)識(shí)，有助于更深入地學(xué)習(xí)理論知識(shí)。自動(dòng)變速器拆裝臺(tái)是進(jìn)行拆裝自動(dòng)變速器實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)設(shè)備。 我們將要設(shè)計(jì)的拆裝臺(tái)是可移動(dòng)式的，其特點(diǎn)是：操作方便安全，整個(gè)試驗(yàn)操作直觀明了，易于操作者進(jìn)行操作，提高操作者感性認(rèn)識(shí)。本試驗(yàn)機(jī)架具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，操作方便，制作成本低廉，實(shí)用等特點(diǎn)，適用于教學(xué)。 本課題制作除了著重介紹自動(dòng)變速器拆裝翻轉(zhuǎn)架子、及其連接件的選擇安裝、架子受力最大梁的強(qiáng)度校核外，同時(shí)還簡(jiǎn)單介紹了整個(gè)機(jī)架的協(xié)調(diào)布置，還有對(duì)自動(dòng)變速器拆裝架保養(yǎng)修復(fù)的一些內(nèi)容。最后對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)拆裝架總結(jié)了使用說明 在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)與同組同學(xué)的共同努力下，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)順利完成。同時(shí)，XX等老師也給了我們很大的幫助，在此致以衷心的謝意！ 最后，期望老師對(duì)說明書中誤漏之處予以批評(píng)指正。 1.2? 拆裝臺(tái)的組成 拆裝臺(tái)主要由底座、升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖： ?????????????????????????????? ?? ?圖1-1 1.2 拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)要求 本課題將要完成的主要任務(wù)如下: (1)拆裝臺(tái)為專用輔助工具，因此相對(duì)于通用輔助工具來說，它的適用面相對(duì)較窄。 (2)選取拆裝臺(tái)的座標(biāo)型式和自由度。 (3)設(shè)計(jì)出拆裝臺(tái)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括:底座轉(zhuǎn)向輪，制動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。為了使通用性變強(qiáng)，底座設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)，不僅可以應(yīng)用于拆裝汽車大型發(fā)動(dòng)機(jī)，在工業(yè)需要的時(shí)候還可以用做其他重型機(jī)構(gòu)的搬移。 (4)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本課題將設(shè)計(jì)出拆裝臺(tái)的升降機(jī)構(gòu)，包括螺旋元件的選取，傳動(dòng)齒輪的的設(shè)計(jì)，并繪出升降原理圖。 (5)拆裝臺(tái)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本拆裝臺(tái)擬采用蝸輪蝸桿進(jìn)行控制旋轉(zhuǎn)角度，本課題將要選取蝸輪蝸桿型號(hào)，可使拆裝臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意角度的調(diào)整！ 1.3課題工作要求 技術(shù)要求 設(shè)計(jì)拆裝臺(tái)，要求能夠進(jìn)行三自由度運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)臺(tái)升降和整體位移），其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單、緊湊，動(dòng)作要靈活，能夠應(yīng)用于搬運(yùn)與裝配作業(yè)。 拆裝臺(tái)可承受的發(fā)動(dòng)機(jī)的重量為25kg。 ? 第2章 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 本文的重要任務(wù)是完成拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)，本章內(nèi)容是圍繞拆裝臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)來展開，介紹拆裝臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。 2.1基本技術(shù)參數(shù)確定 表示基本技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇、 2.1.1自由度 自由度是指拆裝臺(tái)所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，但是一般不包括手部（末端操作器）的開合自由度。自由度表示了拆裝臺(tái)靈活的尺度，在三維空間中描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度。 拆裝臺(tái)的自由度越多，越接近人手的動(dòng)作機(jī)能，其通用性就越好，但是結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，自由度的增加也意味著拆裝臺(tái)整體重量的增加。輕型化與靈活性和抓取能力是一對(duì)矛盾，，此外還要考慮到由此帶來的整體結(jié)構(gòu)剛性的降低，在靈活性和輕量化之間必須做出選擇。工業(yè)拆裝臺(tái)基于對(duì)定位精度和重復(fù)定位精度以及結(jié)構(gòu)剛性的考慮，往往體積龐大，負(fù)荷能力與其自重相比往往非常小。一般通用拆裝臺(tái)有5～6個(gè)自由度即可滿足使用要求（其中臂部有3個(gè)自由度，腕部和行走裝置有2～3個(gè)自由度），專用拆裝臺(tái)有1～2個(gè)自由度即可滿足使用要求。此次拆裝臺(tái)設(shè)計(jì)要求的工作方向?yàn)閮蓚€(gè)直線方向和一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。在控制器的作用下，它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作。在滿足前提條件上盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以我們這次選擇三自由度拆裝臺(tái)。 2.1.2坐標(biāo)形式的選擇 拆裝臺(tái)的坐標(biāo)形式主要可分為：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型另外還有比較復(fù)雜的SCARA型和并聯(lián)型。 1直角坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：這類拆裝臺(tái)就是如圖2-1(a)得直移型，其手部空間位置的改變通過沿三個(gè)互相垂直軸線的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，該形式拆裝臺(tái)具有位置精度高，控制無耦合、簡(jiǎn)單，壁障性好等特點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)較龐大，動(dòng)作范圍小，靈活性差，且移動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大。而且需架空線路。 2圓柱坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：這種拆裝臺(tái)如圖2-1（b）的回轉(zhuǎn)型拆裝臺(tái)，通過兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手部空間位置的改變，手臂的運(yùn)動(dòng)系由垂直立柱平面內(nèi)的伸縮和沿立柱的升降兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合而成。這種拆裝臺(tái)，占地面積小而活動(dòng)范圍較大，結(jié)構(gòu)亦較簡(jiǎn)單，并能達(dá)到較高的定位精度，因而應(yīng)用范圍較廣泛。機(jī)身采用立柱式，拆裝臺(tái)側(cè)面行走，順利完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。但是結(jié)構(gòu)也比較龐大，兩個(gè)移動(dòng)軸的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。 3球坐標(biāo)型拆裝臺(tái)： 這類拆裝臺(tái)如圖2-1（c）的俯仰型拆裝臺(tái)，其手臂沿X方向伸縮，繞Y軸俯仰和繞Z軸回轉(zhuǎn)。這類拆裝臺(tái)具有占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕、位置精度尚可等特點(diǎn)，能與其他拆裝臺(tái)協(xié)調(diào)工作，但避障性差，存在著平衡問題，位置誤差與臂長(zhǎng)有關(guān)。 4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：如圖2-1（d）的屈伸型拆裝臺(tái)，主要由立柱、前臂和后臂組成。拆裝臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由前、后臂的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他拆裝臺(tái)協(xié)調(diào)工作，避障性好，但是位置精度較低，存在平衡以及控制耦合的問題，故比較復(fù)雜。 圖2- 1拆裝臺(tái)的坐標(biāo)形式 本次設(shè)計(jì)的三自由度拆裝臺(tái)主要用來運(yùn)輸流水線的零件，這就要求拆裝臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小。根據(jù)上面4種坐標(biāo)形式，我選擇了圓柱坐標(biāo)形式，這種形式比較符合這次設(shè)計(jì)的需要。圖2-2是拆裝臺(tái)搬運(yùn)物品示意圖。圖中拆裝臺(tái)的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B。 2.1.3規(guī)格參數(shù) 用途：手動(dòng)變速器拆裝 重量：25 kg 自由度：3個(gè)自由度 坐標(biāo)形式：坐標(biāo)形式 2.1.4有效負(fù)載 有效負(fù)載是指拆裝臺(tái)操作臂在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，它表示了拆裝臺(tái)的負(fù)載能力。拆裝臺(tái)的載荷不僅僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，還與拆裝臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度和加速度的大小及方向有關(guān)。為了安全起見，有效負(fù)載是指運(yùn)行時(shí)的有效負(fù)載。 2.2 運(yùn)動(dòng)方式 根據(jù)主要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇運(yùn)動(dòng)形式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。常見的拆裝臺(tái)的運(yùn)動(dòng)形式有五種:直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和SCARA型。同一種運(yùn)動(dòng)形式為適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝的需要，可采用不同的結(jié)構(gòu)。具體選用哪種形式，必須根據(jù)作業(yè)要求、工作現(xiàn)場(chǎng)、位置以及搬運(yùn)前后工件中心線方向的變化等情況，分析比較并擇優(yōu)選取。 考慮到拆裝臺(tái)的作業(yè)特點(diǎn)，即要求其動(dòng)作靈活、有較大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點(diǎn)，故選用關(guān)節(jié)型拆裝臺(tái)。這類拆裝臺(tái)一般由2個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中，一個(gè)肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)肩關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)俯仰。這兩個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線正交。肘關(guān)節(jié)平行于第二個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線，如圖所示。這種構(gòu)形動(dòng)作靈活、工作空間大、在作業(yè)時(shí)空間內(nèi)手臂的干涉最小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、關(guān)節(jié)上相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵。但是這類拆裝臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)學(xué)的反解比較困難;確定末端桿件的姿態(tài)不夠直觀，且在進(jìn)行控制時(shí)，計(jì)算量比較大。 運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)工件采用手動(dòng)搖動(dòng)蝸桿，蝸桿帶動(dòng)蝸輪帶動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)旋轉(zhuǎn)。上下采用大小齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)一副螺紋傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升或下降。 第3章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 選擇蝸桿、蝸輪材料 1.選擇蝸桿傳動(dòng)的類型 采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng). 2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力 考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－2，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－3查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 [] =190 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－5查得蝸輪材料的許用彎 曲應(yīng)力 []=44 3.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－6， 選取Z＝1 則Z＝Z·i＝1×50＝50 故取Z＝50 3.3 傳動(dòng)比 實(shí)際傳動(dòng)比i＝50/1 3.4 確定蝸桿蝸輪中心距a 1.確定蝸桿的計(jì)算功率 估算功率，由于載重25kg,P=GV=1.5KW 以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2·5－22a，選取蝸桿的中心距：a＝100mm. a＝100mm由于準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿,它的優(yōu)點(diǎn)是:接觸面大,導(dǎo)程角,它的值穩(wěn)定且一定,則潤(rùn)滑好,接觸面大應(yīng)直接根據(jù)“原始型”傳動(dòng)蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)。 3.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算表 1.中心距：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版） 標(biāo)準(zhǔn)選取a=100mm 2.齒數(shù)比：u＝＝50 3.蝸輪齒數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版） 選取 4.蝸桿頭數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版） 選取 5.蝸桿齒頂圓直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16 選取 =45mm 6.蝸輪輪緣寬度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16 選取b=28mm 7.蝸輪齒距角：＝ 8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：K＝=5 9.蝸輪齒寬包角之半：＝0.5（K－0.45）= 10.蝸桿齒寬：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16 選取 =53mm 11.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－ 16，選取=59mm 12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－ 16，選取R=82mm 13.成形圓半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16 選取=65mm 14.蝸桿齒頂圓最大直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表 2.5－16，選取=53.8mm 15.蝸輪端面模數(shù)：m＝=mm 16.徑向間隙：=0.5104mm 17.齒頂高：h=0.75 m=2.233mm 18.齒根高：h= h+ C=2.7434mm 19.全齒高：h= h+ h=4.9764mm 20.蝸桿分度圓直徑：＝（0.624＋）a ＝40.534mm 21.蝸輪分度圓直徑：＝2a－＝159.466mm 22.蝸輪齒根圓直徑：d＝－2 h=153.9792mm 23.蝸桿齒根圓直徑：d＝－2 h=35.05， 判斷：因?yàn)?28.12mm,滿足要求 24.蝸輪喉圓直徑：d＝＋2 h=163.932mm 25.蝸輪齒根圓弧半徑：=82.475mm 26.蝸桿螺紋包角之半： == 27.蝸輪喉母圓半徑：= = =25.88mm 28.蝸輪外緣直徑：由作圖可得=164.95mm 29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角：＝ = 30.蝸桿平均導(dǎo)程角：＝ 31.分度圓壓力角：= 32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm 33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑：=35mm 34.蝸輪分度圓齒厚： 數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mm 35.齒側(cè)隙：查表4-2-6得 36.蝸桿分度圓齒厚：=4.2984 37.蝸桿分度圓法向齒厚：=4.285 38.蝸輪分度圓法向齒厚：=5.49 39.蝸輪齒冠圓弧半徑：=19.2775 40.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.2035 41.蝸桿測(cè)量齒頂高： =2.185 3.6 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算 環(huán)面蝸桿傳動(dòng)承載能力主要受蝸桿齒面膠合和蝸輪齒根剪切強(qiáng)度的限制。因而若許用傳動(dòng)功率確定中心距，則然后校核蝸輪齒根剪切強(qiáng)度。由于軸承變形增加了蝸桿軸向位移，使蝸輪承受的載荷集中在2－3個(gè)齒上。而且，由于蝸輪輪齒的變形，造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不均，使合力作用點(diǎn)向齒根方向偏移。 因而，蝸輪斷齒主要由于齒根剪切強(qiáng)度不足造成的 校核： 其中 —— 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷; —— 蝸輪包容齒數(shù) —— 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù); ——蝸輪齒根受剪面積; 公式中各參數(shù)的計(jì)算 1.的計(jì)算 = ——作用在蝸輪輪齒上的圓周力， ——蝸桿喉部螺旋升角 ，4.5 —— 當(dāng)量齒厚， 滑動(dòng)速度 = =2.01m/s 根據(jù)滑動(dòng)速度查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3－3－9得 將數(shù)據(jù)帶入公式得 =N 2.計(jì)算得 = 5 3.蝸輪齒根受剪面積 —— 蝸輪齒根圓齒厚； 由上可知 —— 蝸輪端面周節(jié)； —— 蝸輪理論半包角； —— 蝸輪分度圓齒厚所對(duì)中心角。 數(shù)據(jù)帶入公式得 =7.03mm 由上可得 對(duì)于錫青銅齒圈 取 查手冊(cè)取鑄錫磷青銅，砂模鑄造，抗拉強(qiáng)度=225MPa ， 則 < 3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 1.軸的材料選擇 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－1選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。 2.最小軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－2，取 ＝105，根據(jù) 公式 ㎜ 其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min —— 軸傳遞的功率 , 1.47kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得 =12.2mm 輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適. 3.7.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì) 1. 軸的材料選擇 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－1選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì) =650 2.軸徑的初步計(jì)算 由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－2，取A＝112，根據(jù)公式 ， 其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min —— 軸傳遞的功率 , 0.97kw —— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm 將數(shù)據(jù)代入公式得 mm 3.8 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 3.8.1蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核 1．軸承的徑向載荷的計(jì)算 2．派生軸向力的計(jì)算 查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30207型的 α=14o02，10，， 查表d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6； 故 所以，軸承2受壓 則： 3．求當(dāng)量動(dòng)載荷 所以，對(duì)于軸承1 x=1 ， y=0 對(duì)于軸承2 x=0.4 ， y=1.6 4．校核軸承的壽命 查手冊(cè)得c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min 故 此軸承的壽命滿足要求 3.8.2 蝸輪軸上軸承的校核 1．求徑向載荷 2．計(jì)算派生軸向力 查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30212型的 ， y=1.5 故 則：軸承2受壓 所以， 3．求當(dāng)量動(dòng)載荷 所以，對(duì)于軸承1：x=1 ，y=0 對(duì)于軸承2：x=1 ，y=0 4．校核軸承的壽命 查手冊(cè) c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min 故此軸承壽命滿足要求。 第4章 螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì) 螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的目的，主要是根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式、材料性質(zhì)和載荷狀態(tài)等條件，分析螺栓的受力和失效形式，然后按相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算螺紋小徑d1，再按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d和螺距P等。螺栓其余部分尺寸及螺母、墊圈等，一般都可根據(jù)公稱直徑d直接從標(biāo)準(zhǔn)中選定，因?yàn)橹贫?biāo)準(zhǔn)時(shí)，已經(jīng)考慮了螺栓、螺母的各部分及墊圈的等強(qiáng)度和制造、裝配等要求。 螺旋傳動(dòng)由螺桿、螺母和機(jī)架組成，主要用于把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其應(yīng)用廣泛，如螺旋千斤頂、螺旋絲杠、螺旋壓力機(jī)等。 4.1 螺旋傳動(dòng)的類型與特點(diǎn) 根據(jù)用途，螺旋傳動(dòng)可分為三種類型： （1）傳力螺旋 以傳遞動(dòng)力為主，要求用較小的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿（或螺母）而使螺母（或螺桿）產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)和較大的軸向力，這個(gè)力可以用來完成起重和加壓等工作，如螺旋千斤頂和螺旋壓力機(jī)等。 （2）傳導(dǎo)螺旋 以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高的運(yùn)動(dòng)精度，速度較高且能較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，如機(jī)床進(jìn)的給螺旋機(jī)構(gòu)。 （3）調(diào)整螺旋 用于調(diào)整并固定零、部件之間的相互位置，如機(jī)床卡盤，壓力機(jī)的調(diào)整螺旋。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)。 根據(jù)螺旋副的摩擦情況，可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋。滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、易于自鎖，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪聲，所以應(yīng)用最廣。它的缺點(diǎn)是工作時(shí)滑動(dòng)摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30%～40%），螺紋表面磨損快，傳動(dòng)精度低，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象。滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造困難，成本高，加工不方便，只有在高精度、高效率的機(jī)械中才宜采用。本節(jié)主要介紹滑動(dòng)螺旋。 4.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 選擇螺桿、螺母的材料 螺桿采用45#調(diào)制鋼，由參考文獻(xiàn)[2]表10.2查得抗拉強(qiáng)度，。 螺母材料用鋁黃銅。 2. 耐磨性計(jì)算 螺桿選用45# 鋼，螺母選用鑄造鋁黃銅，由參考文獻(xiàn)[1]表 5.8 查得 [p]=18~25MPa 從表 5.8 的注釋中可以查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)值可以加大20%，則 [p]=21.6~30MPa 取。 按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑，選用梯形螺紋，則 (1) 由參考文獻(xiàn)[1]查得，對(duì)于整體式螺母系數(shù) Ψ=1.2 – 2.5 取。 則 式中：－－－－－軸向載荷，N； －－－－－螺紋中徑，mm； －－－－－許用壓強(qiáng)，MPa； 查參考文獻(xiàn)[2]表11.5取公稱直徑mm，螺距mm，中徑mm，小徑mm，內(nèi)螺紋大徑mm，。 3. 螺桿強(qiáng)度校核 螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 (2) 式中：－－－－－軸向載荷，N； －－－－－螺紋小徑，mm； －－－－－螺紋副摩擦力矩，； －－－－－螺桿材料的許用應(yīng)力，。 其中螺紋副摩擦力矩 (3) 式中：－－－－－軸向載荷，N； －－－－－螺紋升角，； －－－－－螺紋副當(dāng)量摩擦角，度； －－－－－螺紋中徑，mm。 查參考文獻(xiàn)[1]表5.10得鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)，螺紋副當(dāng)量摩擦角，?。ㄓ杀?.10的注釋知，大值用于啟動(dòng)時(shí)，人力驅(qū)動(dòng)屬于間歇式，故應(yīng)取用大值）。把數(shù)據(jù)代入(3)式中，得 把數(shù)據(jù)代入(2)式中，得 由參考文獻(xiàn)[1]表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力 （4） 其中，則 取。 顯然，，螺桿滿足強(qiáng)度條件。 4. 螺母螺牙是我強(qiáng)度校核 螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度條件為 （5） 式中：－－－－－軸向載荷，N； －－－－－螺母螺紋大徑，mm； －－－－－螺紋旋合圈數(shù)，??； －－－－－螺紋牙根部厚度，梯形螺紋； －－－－－螺母材料的許用切應(yīng)力。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 查參考文獻(xiàn)[1]表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力，顯然。 螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為 （6） 式中：－－－－－軸向載荷，N； －－－－－彎曲力臂，； －－－－－螺母螺紋大徑，mm； －－－－－螺紋旋合圈數(shù)，?。? －－－－－螺紋牙根部厚度，mm； －－－－－螺母材料的許用彎曲應(yīng)力。 數(shù)據(jù)代入式（6）得 查參考文獻(xiàn)[1]表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力。 顯然，即滿足螺紋牙的強(qiáng)度條件。 5. 自鎖條件 因螺紋升角，螺紋副當(dāng)量摩擦角 所以滿足自鎖條件。 6. 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì) 由經(jīng)驗(yàn)公式知， 螺紋外徑 螺紋凸緣外徑。 第5章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定 機(jī)架是支撐及其自動(dòng)變速器所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝自動(dòng)變速器方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且自動(dòng)變速器每個(gè)總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系?？紤]到這些方面的因素后要確定的一些自動(dòng)變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長(zhǎng)高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動(dòng)變速器的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在機(jī)架上。 為了使機(jī)架能夠方便移動(dòng)，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個(gè)側(cè)面通過螺栓各連接兩個(gè)輪子，使得架子和輪子連接牢固。靠近轉(zhuǎn)盤這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。 5.2 架子材料的選擇確定 架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買材料時(shí)要考慮鋼材的性能，同時(shí)也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過到市場(chǎng)調(diào)查分析后，臺(tái)架選用60㎜×60㎜的方鋼和50×50的角鋼組合制作。其規(guī)格如表一所示。 受力比較小的底架就用50㎜的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60㎜的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。 表一 鋼材的尺寸 規(guī)格 60㎜×60㎜ 50㎜×50㎜ 橫截面圖 長(zhǎng)度 500㎜ 567㎜ 材料 Q235 Q235 5.3 主要梁的強(qiáng)度校核 自動(dòng)變速器的質(zhì)量為25㎏（250N），考慮到一些外在壓力，按照重量為600N進(jìn)行校核。支承軸160㎜，查機(jī)械工程材料 P105頁表5-2得，Q235鋼材的屈服強(qiáng)度σ b =375～460MPa，取σ b=375 MP a 解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。 以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖6.1所示的平面直角坐標(biāo)系。 因?yàn)椋篎RD =600N ，把RDE從D點(diǎn)移到E后的受力情況如圖6.1所示。 圖6.1 得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m 計(jì)算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的， 所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=180/（6773.69×10--6）P a=0.26MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.26MP a=1.5 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。 所以可以進(jìn)行制作。解：以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖2.2.1所示的平面直角坐標(biāo)系。軸的受力分析。軸的軸心受力簡(jiǎn)圖如圖2.2.1-b所示。通過受力圖可以明顯看出軸的最大彎矩是在BE點(diǎn)之間。 把F從C點(diǎn)移到B 后的受力情況如圖2.2.1- b 所示。 得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m 因?yàn)椋篎ba+Fde=2F=1200N 由于軸的受力完全對(duì)稱，故Fba=Fde=F=600N B點(diǎn)和F點(diǎn)的彎矩為：MB=WF=Fba×Lde+M=600×0.01+180 N·m=601.8N·m 受力情況如圖2.2.1所示. 計(jì)算軸的極慣性矩Ip 和抗彎截面系數(shù)Wz因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的，所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=305/（6773.69×10--6）P a=0.45MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.45 MP a=2.25 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。 所以可以進(jìn)行制作。 手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì)論文 致 謝 感謝我的指導(dǎo)老師XX老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ “師恩難忘，友誼長(zhǎng)存!”本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此，向曾經(jīng)幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 參考文獻(xiàn) 1.《機(jī)械工程手冊(cè)》第二版（傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷） 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 2.《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 吳相憲 王正為 黃玉堂 主編 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2001 3.《機(jī)械設(shè)計(jì)》 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 高等教育出版社 1996 4.《機(jī)械制造工藝學(xué)》趙志修 主編 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 1984.2 5.《機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》孫麗媛 主編 北京：冶金工業(yè)出版社 2002 6.《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》李洪 主編 北京： 北京出版社 1990，12 7.《金屬工藝學(xué)》鄧文英 主編 北京： 高等教育出版社 2000 8.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 華中理工大學(xué) 王昆 同濟(jì)大學(xué) 高等教育出版社1986 9.《齒輪手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 10.《機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)》 馬賢智 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994 11.《高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[M]，周永強(qiáng)，北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002 12. 《機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題集》 李益民 主編 黑龍江： 哈兒濱工業(yè)大學(xué)出版社 1984,