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The electric roller of this design mainly consists of roller body, gear, shaft, bearing, bearing, end cover, shaft coupling and so on. In the design process, the first survey of rolling and gear transmission research status and working principle, overall design scheme was put forward on the basis of this; and then, the detailed design of the main parts of the mechanism is discussed. Finally, draw the exterior type gear transmission of electric drum assembly drawing and parts drawing by using AutoCAD software, and the Pro / E components of the 3D model. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; also mastered the design method of general machinery products, and can skillfully use AutoCAD, Pro / e three dimensional design software, for future work are of great significance. Keywords: Electric roller gear; design; 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1滾筒簡(jiǎn)介 1 1.2齒輪傳動(dòng)概述 1 1.2.1齒輪傳動(dòng)的基本要求 1 1.2.2齒輪傳動(dòng)的種類(lèi) 1 1.2.3齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 2 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2 第二章 方案選定及主要參數(shù)的確定 3 2.1 方案設(shè)計(jì) 3 2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 3 2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 3 2.2.3 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 4 2.3 分配傳動(dòng)比 4 2.3.1 總傳動(dòng)比 4 2.3.2 分配傳動(dòng)比 4 2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 5 2.4.1 各軸的轉(zhuǎn)速 5 2.4.2 各軸的輸入功率 5 2.4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 5 第三章 主要零部件的設(shè)計(jì) 7 3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 7 3.1.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 7 3.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 3.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 8 3.1.4幾何尺寸計(jì)算 10 3.1.5驗(yàn)算 10 3.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 10 3.2.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 10 3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10 3.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12 3.2.4幾何尺寸計(jì)算 13 3.2.5驗(yàn)算 13 3.3軸的設(shè)計(jì)與校核 13 3.3.1輸入軸 14 3.3.2中間軸 16 3.4軸承的選擇與校核 20 3.4.1輸入軸的軸承 20 3.4.2中間軸、軸承 20 3.5鍵的選擇與校核 20 3.5.1輸入軸的鍵 20 3.5.2中間軸的鍵 21 3.6聯(lián)軸器選擇 21 3.7滾筒體設(shè)計(jì) 22 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì) 24 4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 24 4.2三維設(shè)計(jì) 25 4.2.1輸入齒輪軸 25 4.2.2輸入大齒輪 26 4.2.3中間齒輪軸 26 4.2.4滾筒體 26 4.2.5 端蓋 27 4.2.6三維裝配 27 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 31 第一章 緒論 1.1滾筒簡(jiǎn)介 滾筒又叫絞車(chē)，是由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)滾筒、卷繞繩索來(lái)完成牽引工作的裝置。它是一種垂直提升、水平或傾斜拽引的簡(jiǎn)單起重裝置。在國(guó)外，滾筒的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家中，即使是在工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新的前提下，仍不能完全淘汰滾筒這樣的行之有效的簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備。而與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)滾筒也在向大型化、采用先進(jìn)電子技術(shù)、發(fā)展手提式滾筒和大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的滾筒的方向發(fā)展。 1.2齒輪傳動(dòng)概述 1.2.1齒輪傳動(dòng)的基本要求 兩個(gè)齒輪相互嚙合，其中一個(gè)輪的齒將力傳到另一個(gè)輪的齒上，從而使另一個(gè)輪跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，這種傳動(dòng)叫齒輪傳動(dòng)。如圖3.32所示 圖1.1 齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 采用齒輪傳動(dòng)時(shí)，因嚙合傳動(dòng)過(guò)程比較復(fù)雜，所以在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力上，應(yīng)該具有以下兩個(gè)基本要求： （1）傳動(dòng)平穩(wěn)，要求齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)傳動(dòng)比應(yīng)保持不變，這樣可保持傳動(dòng)的平衡，以適應(yīng)于高精度及高速傳動(dòng)。 （2）承載能力強(qiáng)，要求齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕、承受載荷能力大。 為滿足這兩個(gè)基本要求，必須對(duì)輪齒的形狀、齒輪的材料、熱處理的方法、齒輪加工、裝配質(zhì)量提出相應(yīng)的要求。 1.2.2齒輪傳動(dòng)的種類(lèi) 齒輪傳動(dòng)的分類(lèi)： （1）按軸的布置方式分為平行軸齒傳動(dòng)，相交軸齒輪傳動(dòng)（圖3.33），交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)（圖3.34）。 其中平行軸齒傳動(dòng)又分為直齒輪傳動(dòng)、平行軸斜齒輪傳動(dòng)、人字齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、內(nèi)齒輪傳動(dòng)。 （2）按齒輪傳動(dòng)的工作條件分為閉式齒輪傳動(dòng)，開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。 其中閉式齒輪傳動(dòng)的齒輪精度較高，并能保證良好的潤(rùn)滑條件，所以很多重要的齒輪都采用閉式傳動(dòng)，如減速器齒輪。 而開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的齒輪一般都是外漏的，不能保證良好的潤(rùn)滑，只能定期加油，所以多用于低速或不重要的傳動(dòng)及便于拆卸更換的場(chǎng)合，如建筑攪拌機(jī)上的齒輪。 半開(kāi)式齒輪介于上述兩者之間，傳動(dòng)齒輪浸入油池內(nèi)，上面裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩。 1.2.3齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一類(lèi)傳動(dòng)，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。兩軸距離較近，要求傳遞較大轉(zhuǎn)矩，且傳動(dòng)比要求較嚴(yán)時(shí)，一般都用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一種傳動(dòng)。其形式很多，應(yīng)用廣泛。 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： 1）齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。 2）傳動(dòng)比精確，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)。 3）傳動(dòng)效率高。 4）結(jié)構(gòu)緊湊。 5）使用的功率、速度和尺寸適用范圍很廣。 齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)： 1）制造成本高，精度要求高。 2）精度低時(shí)，振動(dòng)和噪聲較大。 3）不宜用于軸間距離大的傳動(dòng)。 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 （1）設(shè)計(jì)題目：外裝式齒輪傳動(dòng)電動(dòng)滾筒設(shè)計(jì) （2）原始數(shù)據(jù)： 傳動(dòng)功率 滾筒直徑（mm） 滾筒工作速度(m/s) 滾筒寬度(mm) 3KW 315 1.2 500 第二章 方案選定及主要參數(shù)的確定 2.1 方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用內(nèi)置二級(jí)定軸式齒輪傳動(dòng)，方案如下圖示： 圖2-1 傳動(dòng)方案 2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件，因?yàn)槭覂?nèi)工作，運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 1）運(yùn)輸機(jī)所需要的功率為： 2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 ——電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)裝置總效率。 取聯(lián)軸器效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率，軸承效率，電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)裝置總效率為： 3）電動(dòng)機(jī)所需功率為： 因有輕微震動(dòng) ，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為4kw。 2.2.3 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 滾筒工作轉(zhuǎn)速： 展開(kāi)式二級(jí)減速器推薦的傳動(dòng)比為： 所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。 綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。 型號(hào)為Y112M-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率4。 2.3 分配傳動(dòng)比 2.3.1 總傳動(dòng)比 滿載轉(zhuǎn)速，故總傳動(dòng)比為： 2.3.2 分配傳動(dòng)比 取則 ； 2.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 2.4.1 各軸的轉(zhuǎn)速 1軸 ； 2軸 ； 3軸 滾筒 2.4.2 各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 2.4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 ； 1軸 ； 2軸 ； 3軸 ； 整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比 電機(jī)軸 3.35 22.22 1440 1軸 3.32 22.02 1440 1 2軸 3.19 84.62 360 4 3軸 3.06 400.57 72 5 第三章 主要零部件的設(shè)計(jì) 3.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 3.1.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 3.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 　　　 （3）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱(chēng)分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由于載荷平穩(wěn)，由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計(jì)算模數(shù)ｍ 3.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由上式得 計(jì)算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.39mm，圓整取標(biāo)準(zhǔn)值m＝1.5mm 并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取 大齒輪齒數(shù)　取 3.1.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度取36mm 3.1.5驗(yàn)算 合適 3.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 3.2.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)， 大齒輪齒數(shù)，取 3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱(chēng)分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表5.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計(jì)算模數(shù)ｍ 3.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.3，由式10-12得 計(jì)算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.23mm，于是取標(biāo)準(zhǔn)值m＝2.5mm。 并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 3.2.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度取45mm 3.2.5驗(yàn)算 合適 3.3軸的設(shè)計(jì)與校核 3.3.1輸入軸 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1）高速軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表11.3，取，于是得： 該處開(kāi)有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與電機(jī)聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故取；。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長(zhǎng)度。 (b) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6206，故，軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 (c) 齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=50mm。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級(jí)齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機(jī)械設(shè)計(jì)表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面。 （2）強(qiáng)度校核計(jì)算 1）求作用在軸上的力 已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為=52，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于6206型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得a=15mm。因此，軸的支撐跨距為L(zhǎng)1=72mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是過(guò)渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 3.3.2中間軸 1） 軸2的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩： P2=3.19Kw，n2=360n/min，T2=84.62N.m 2） 求作用在齒輪上的力 （1）求作用在低速級(jí)小齒輪上的力 　　 圓周力： 　　　徑向力： 　　　軸向力： （2）求作用在高速級(jí)大齒輪上的力。因大齒輪為從動(dòng)輪，所以作用在其上的力與主動(dòng)輪上的力大小相等方向相反。 　　　圓周力： 徑向力： 軸向力： 3）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)-表15-3，取，于是得： 該軸有兩處鍵槽，軸徑應(yīng)增加5~10%，Ⅱ軸的最小直徑顯然是軸承處軸的直徑和，故 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　（1）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(zhǎng)度 　 (a)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承不受軸向力的作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求，根據(jù)　，選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承30206型，其尺寸為，得： 軸段取安裝齒輪處的Ⅱ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅴ取，根據(jù)齒輪寬并為保證齒輪定位準(zhǔn)確軸段適當(dāng)縮短1~2mm，故：， 軸段Ⅲ-Ⅳ為兩側(cè)齒輪定位軸環(huán)，根據(jù)箱體尺寸。(3)軸上零件的周向定位 　 齒輪采用平鍵聯(lián)接，按，查機(jī)械設(shè)計(jì)表得平鍵截面，聯(lián)接小圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為40mm，聯(lián)接大圓柱齒輪的平鍵長(zhǎng)度為50mm. 5）求軸上的載荷 對(duì)于深溝球軸承6207，， 計(jì)得：，，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。如下圖所示 載荷 水平面 垂直面 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 　 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即圓柱齒輪的截面，取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)表，查得，因此，安全。 3.4軸承的選擇與校核 3.4.1輸入軸的軸承 （1）按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類(lèi)型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計(jì)算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， （2）初步選擇深溝球軸承6206，其基本額定動(dòng)載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 （3）徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 動(dòng)載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 3.4.2中間軸、軸承 選擇的深溝球軸承6207，尺寸為，基本額定動(dòng)載荷。 校核方式同理，壽命合格。 3.5鍵的選擇與校核 3.5.1輸入軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵、軸材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長(zhǎng)度 ，合適 3.5.2中間軸的鍵 （1）中間軸鍵 聯(lián)接小圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 聯(lián)接大圓柱齒輪處選用圓頭平鍵，尺寸為 （3）校核 校核方式同理，強(qiáng)度合格。 3.6聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器是用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車(chē)時(shí)才可將兩軸分離。 聯(lián)軸器的種類(lèi)： 圖2.16 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。如圖2.16所示這就要求選擇聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。 根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力，聯(lián)軸器器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類(lèi)。撓性聯(lián)軸器按是否具有彈性元件分為無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩類(lèi)。 （1）剛性聯(lián)軸器 被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無(wú)補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這類(lèi)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。這類(lèi)聯(lián)軸器主要有套筒式、夾殼式和凸緣式。 剛性聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，適用于低速、無(wú)沖擊、對(duì)中性好的情況。 （2）撓性聯(lián)軸器 1）無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類(lèi)聯(lián)軸器本身具有撓性，可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，但不能緩沖減振。這類(lèi)聯(lián)軸器主要有：十字滑塊聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器 、萬(wàn)向聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器、滾子鏈聯(lián)軸器等 2）有彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類(lèi)聯(lián)軸器與上述凸緣式聯(lián)軸器相似，不同之處是在兩個(gè)半聯(lián)軸器的聯(lián)接是用套有橡膠襯圈的柱銷(xiāo)。其優(yōu)點(diǎn)是在傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)具有緩沖、吸振的能力，同時(shí)還可以補(bǔ)償安裝時(shí)兩軸同軸度的誤差。 選擇聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)全面了解工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、工作環(huán)境等，結(jié)合常用聯(lián)軸器的性能、應(yīng)用范圍及使用場(chǎng)合選擇聯(lián)軸器的類(lèi)型。 低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器； 低速、剛性小的長(zhǎng)軸可選用無(wú)彈元件撓性聯(lián)軸器； 傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械選用齒式聯(lián)軸器； 對(duì)于高速、有振動(dòng)和沖擊的機(jī)械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器； 軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，應(yīng)選用萬(wàn)向聯(lián)軸器； 有安全保護(hù)要求的軸，選用安全聯(lián)軸器。 綜上，本次選用剛性凸緣聯(lián)軸器。 3.7滾筒體設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，滾筒直徑D=315mm，寬度B=500mm，結(jié)合其他傳動(dòng)及結(jié)構(gòu)零件采用AutoCAD匹配得到滾筒結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示： 圖3-9 滾筒體 第4章 基于Pro/E的三維設(shè)計(jì) 4.1 Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件概述 Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱(chēng)，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的軟件名稱(chēng)，但在中國(guó)用戶所使用的名稱(chēng)中，并存著多個(gè)說(shuō)法，比如ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指Pro/Engineer軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0\creo2.0等等都是指軟件的版本。 Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 （1）參數(shù)化設(shè)計(jì) 相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無(wú)論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。但是無(wú)法在零件模塊下隱藏實(shí)體特征。 （2）基于特征建模 Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。 （3）單一數(shù)據(jù)庫(kù)（全相關(guān)） Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專(zhuān)用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其他相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒(méi)有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（運(yùn)動(dòng)分析、人機(jī)工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下： （1）特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； （2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （3）通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)； （4）支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。 （5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng)）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。 4.2三維設(shè)計(jì) 4.2.1輸入齒輪軸 輸入齒輪軸如下圖示： 圖4-1輸入齒輪軸 4.2.2輸入大齒輪 輸入大齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖示： 圖4-2輸入大齒輪 4.2.3中間齒輪軸 中間齒輪軸設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖示： 圖4-3中間齒輪軸 4.2.4滾筒體 滾筒體如下： 圖4-4 滾筒體 4.2.5 端蓋 端蓋設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖示： 圖4-5 端蓋 4.2.6三維裝配 圖4-6 裝配 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)這次對(duì)圓柱齒輪減速器理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范能力以及其他專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我積累了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝起來(lái)，也必然讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。 順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專(zhuān)業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過(guò)不足與遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。 參考文獻(xiàn) [1] 徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社. 1991 [2] 許福玲 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