便攜式絞盤機(jī)的設(shè)計【說明書+CAD】

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Among the process of designing, having checked detailedly about the interference which generated by internal mesh transmission. From how to improve the life of bearing arms to the starting point, choosing and calculating the modulus of the gear reducer for designing the internal gear pair of a few-tooth difference and the final overall structure of the reducer.Key words：Small tooth number difference planet transmission; Planetary gear reducer; Annular g1 緒論1.1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械化和自動化水平的不斷提高，便攜式絞盤機(jī)的重要性逐漸體現(xiàn)出來。交通的通暢和發(fā)達(dá)也隨之帶來許多安全隱患，而每每發(fā)事往往不能及時將受困車輛救出，而救援設(shè)備又體積龐大，調(diào)運(yùn)極其不靈活。為解決以上問題，我設(shè)計了便攜式絞盤機(jī)，能在很大程度上解決困難，為人身安全起到一定的保障作用。便攜式絞盤機(jī)的設(shè)計關(guān)鍵在減速器的設(shè)計。減速器的種類雖然很多，但普通的圓柱齒輪減速器的體積大，結(jié)構(gòu)笨重；普通的蝸輪減速器在大的傳動比時，效率較低；擺線針輪行星減速器雖能滿足以上提出的要求，但成本較高，需要專用設(shè)備制造；而漸開線少齒差行星減速器不但基本上能滿足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齒機(jī)上加工，因而成本較低。能適應(yīng)特種條件下的工作，在國防，冶金，礦山，化工，紡織，食品，輕工，儀表制造，起重運(yùn)輸以及建筑工程等工業(yè)部門中取得廣泛的應(yīng)用。漸開線少齒差行星減速器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕 由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當(dāng)傳動比相等時，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少三分之一至三分之二；2.傳動比范圍大 N型一級減速器的傳動比為10100以上；二級串聯(lián)的減速器，傳動比可達(dá)一萬以上；三級串聯(lián)的減速器，傳動比可達(dá)百萬以上。NN型一級減速器的傳動比為1001000以上；3.效率高 N型一級減速器的傳動比為10100時，效率為8094；NN型當(dāng)傳動比為10200時，效率為7093.效率隨著傳動比的增加而降低。4.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大 由于式內(nèi)嚙合傳動，兩嚙合齒輪一位凹齒，一為凸齒，兩齒的曲率中心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動時，不是一對輪齒嚙合，而是39對輪齒同時接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，并且在相同模數(shù)的情況下，其傳遞力矩臂普通圓周齒輪減速器大。5.結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低；6.輸入軸和輸出軸在同一軸線上，安裝和使用較為方便；7.運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、使用壽命長。但是，這種減速器還存在以下缺點(diǎn)：1.計算較復(fù)雜 當(dāng)內(nèi)齒輪與行星輪的齒數(shù)差小于5時，容易產(chǎn)生各種干涉，為了避免這些干涉，需采用變位齒輪，所以計算較復(fù)雜。2.轉(zhuǎn)臂軸承受力較大，壽命較短 由于齒輪變位后嚙合角較大，所以轉(zhuǎn)臂軸承上徑向載荷較大；并且軸承轉(zhuǎn)速還稍高于輸入軸轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)臂軸承是減速器的薄弱環(huán)節(jié)，因而使高速軸傳遞的功率受到限制。3.有的結(jié)構(gòu)需加平衡塊 型及某些型減速器，需要仔細(xì)地進(jìn)行動平衡，否則會引起較大的振動。1.2 國內(nèi)外研究狀況上個世紀(jì)60年代，國外就開始探討圓弧少齒差傳動，到70年代中期，日本已開始進(jìn)行圓弧少齒差行星減速器的系列化生產(chǎn)。這種傳動的特點(diǎn)在于：行星輪的論過曲線用凹圓弧代替了擺線。輪齒與針齒在嚙合點(diǎn)的曲率方向相同，形成兩凸圓弧的內(nèi)嚙合，從而提高了輪齒的接觸強(qiáng)度和嚙合效率，其針齒不帶吃套，并采用半埋齒機(jī)構(gòu)，既提高了彎曲強(qiáng)度又簡化了針齒結(jié)構(gòu)。此外，圓弧形輪齒的加工無需專用機(jī)床，精度也易保證，而且修配方便。1956年我國著名的機(jī)械學(xué)家朱景梓教授根據(jù)雙曲柄機(jī)構(gòu)的原理提出了一種新型少齒差傳動。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)式出入軸旋轉(zhuǎn)時=時，行星輪不是坐擺線運(yùn)動高速公轉(zhuǎn)與低速自轉(zhuǎn)的合成，而是通過雙曲柄機(jī)構(gòu)導(dǎo)引作圓周平動。這種獨(dú)特的“雙曲柄輸入少齒差傳動機(jī)構(gòu)”的到了國內(nèi)外同行的高度評價。1958年開始研制擺線針輪減速器。60年代投入工廠化生產(chǎn)，目前已形成系列，制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛用于各類機(jī)械中。1960年制成第一臺二齒差漸開線行星齒輪減速器，其傳動比37.5，功率為16kw，用于橋式起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)中。1963年朱景梓教授在太原學(xué)院學(xué)報上發(fā)表了少齒差漸開線K-H-V型行星齒輪減速器及其設(shè)計一文，詳細(xì)闡述了漸開線少齒差傳動的原理和設(shè)計方法。這些創(chuàng)造性的工作，為少齒差行星齒輪傳動在我國的推廣應(yīng)用起了重要的指導(dǎo)作用。隨著少齒差行星齒輪傳動研究的深入，已成功地開發(fā)處不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動形式。目前，我國研究出一種連桿行星齒輪傳動平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動。該類傳動是以連桿內(nèi)齒輪（齒板）為行星輪。采用雙曲柄輸入，并且無輸出機(jī)構(gòu)，主要有一齒環(huán)（一片連桿行星齒板）、二齒環(huán)（兩片連桿行星齒板）、三齒板及四環(huán)等機(jī)構(gòu)形式的減速器。國內(nèi)外學(xué)者在齒形分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、接觸分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動態(tài)性能、傳動效率、運(yùn)動精度方面進(jìn)行了大量的研究。利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行減速器各主要不見的是他建模、仿真、干涉檢查等，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)這慪氣，并應(yīng)用到了產(chǎn)品的設(shè)計中，取得了許多有價值的成果。N型內(nèi)齒行星齒輪傳動的基本機(jī)構(gòu)式環(huán)式減速器的傳動機(jī)理進(jìn)行了分析研究，建立了環(huán)視減速器系統(tǒng)受力分析模型，得處目前環(huán)式減速器存慣性力矩不平衡的結(jié)論。對平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題動平衡進(jìn)行了研究，以有限單元彈性接觸分析理論為基礎(chǔ)，建立了平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題時的有限單元分析模型，提出了一種對研究平行動軸少齒差內(nèi)齒輪副內(nèi)核過程中實際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計算方法。為平行動軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動的承載能力的計算、齒輪幾何參數(shù)的確定及幾何零部件的強(qiáng)度分析計算提供了理論依據(jù)。通過優(yōu)化后的少齒差傳動裝置具有較小的體積和較好的傳動性能。我國在這種新型的傳動機(jī)構(gòu)的技術(shù)水平與國際上一些工業(yè)科技水平發(fā)達(dá)的國家相比，還有很大的差距，主要由于我國從事該項技術(shù)研究設(shè)計及應(yīng)用的單位和個人比較少，同時相關(guān)的書籍和資料也相當(dāng)?shù)那啡?。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特殊在材料和締造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，利用壽命長。但其傳動格式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。日本研制的FA型高精度減速器和美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與本項目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。但是我相信，在不久的將來我們做這種新型的減速器性能和構(gòu)造等能趕上外國先進(jìn)水平的。目前，少齒差減速器在設(shè)計和制造過程中，還存在一些問題，如輸出機(jī)構(gòu)精度要求較高，對大功率減速器無實踐經(jīng)驗，一些計算方法和圖表還很不完善等等。有待今后將對以上問題進(jìn)一步進(jìn)行實驗研究，以求改進(jìn)和提高。1.3 發(fā)展趨勢齒輪傳動技術(shù)是機(jī)械工程技術(shù)的重要組成部分，在一定程度上標(biāo)志著機(jī)械工程技術(shù)的水平。因此，齒輪被工人為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)械的承載能力和傳動效率，減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速器傳動比等，國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率、小型化、低震動、低噪音、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、飛機(jī)、輪船、汽車、起重機(jī)、電工機(jī)械、儀表、化工業(yè)等許多領(lǐng)域少齒差行星齒輪傳動有著廣泛的發(fā)展前景。1.4 本課題的意義與設(shè)計任務(wù)通過攻克減速器的設(shè)計難題，來解決便攜式絞盤機(jī)的研究難題。為轎車等小型車自救而設(shè)計一種懸掛在固定物和車兩端的絞盤設(shè)備?？梢詫④?yán)鲈恢茫窘Y(jié)構(gòu)采用的鏈條鏈輪式少齒差行星輪減速器。要求該減速器重量輕 ,結(jié)構(gòu)緊湊，使用該減速器要大大地降低絞盤機(jī)的重量 。所以對于我們在設(shè)計這類減速器時如何進(jìn)行參數(shù)的選擇，避免大量繁雜的計算，如何選擇好轉(zhuǎn)臂軸承使其使用壽命增加具有一定的設(shè)計意義。 2 減速器結(jié)構(gòu)型式的確定在少齒差內(nèi)嚙合傳動中，由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少，在切削和裝配時會產(chǎn)生種種干涉，以致造成產(chǎn)品的報廢。因此，在設(shè)計減速器內(nèi)齒輪副參數(shù)的時候，需要對一些參數(shù)進(jìn)行合理的限制，以保證內(nèi)嚙合傳動的強(qiáng)度和正確的嚙合。同時要對一些主要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。2.1 減速器結(jié)構(gòu)型式的確定選用臥式電機(jī)直接驅(qū)動，因傳動比，傳動i59100時，少齒差行星齒輪減速器有幾種類型設(shè)計方案可供選擇。第一種是采用K-H-V型少齒差行星齒輪減速器；第二種是采用2K-H型正號機(jī)構(gòu)少齒差行星齒輪減速器；第三種是3K型少齒差行星齒輪減速器。以下分別闡述其特點(diǎn)： K-H-V型這種傳動機(jī)構(gòu)輪齒強(qiáng)度高，傳動效率可高達(dá)90%以上，且這種減速器體積銷、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長，但注意吃面干涉，工作中轉(zhuǎn)臂軸承受力較大。2K-H(正號機(jī)構(gòu))這種傳動機(jī)構(gòu)傳動比范圍大，但外型尺寸及重量較大，效率很低，制造困難，一般部用于動力傳動。當(dāng)行星架從動時，傳動比的絕對值從某一數(shù)值起會發(fā)生自鎖。3K型這種傳動機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)緊湊，體積小，傳動比范圍大，但工藝性差?；谝陨暇C合考慮，采用第一種方案作為本次課題的設(shè)計方案。K-H-V型少齒差行星齒輪減速器按輸出機(jī)構(gòu)型內(nèi)齒圈固定，低速軸輸出分有：銷軸式輸出、十字滑塊式輸出、浮動盤式輸出、零齒差輸出。其特點(diǎn)如下：銷軸式輸出，應(yīng)用廣泛，效率較高，但銷孔加工精度要求較高。十字滑塊式輸出，機(jī)構(gòu)簡單，加工方便，但承載能力與效率均較為銷軸式低常用于小功率場合。浮動盤式輸出，機(jī)構(gòu)形式新穎，加工方便，使用效果好。零齒差式輸出，其特點(diǎn)式通過一對零齒差齒輪副將行星輪的低速反向轉(zhuǎn)動傳遞給輸出軸。零齒差系值齒輪副的內(nèi)齒輪齒數(shù)相同，象齒輪聯(lián)軸器那樣，但內(nèi)齒輪的齒間間隙較大，其結(jié)構(gòu)型式叫簡單，制造困難，較設(shè)用于中心距較小的一齒差傳動。綜上考慮，采用浮動盤式輸出機(jī)構(gòu)的K-H-V型少齒差行星齒輪減速器方案作為本次課題的設(shè)計方案。 圖2-1傳動原理簡圖圖2-1為典型一級K-H-V型少齒差齒輪減速器的傳動原理簡圖，傳動原理如下：當(dāng)電動機(jī)帶動偏心軸H轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)齒輪b與機(jī)殼固定不動，迫使行星齒輪繞內(nèi)齒輪做行星運(yùn)動；又由于行星輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)差很少，當(dāng)齒數(shù)差為1時，輸入軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪沿相反方向轉(zhuǎn)動一個齒，達(dá)到減速目的，并通過傳動比等于1的帶有一個W型輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸V輸出。3 減速器的內(nèi)齒和外齒輪參數(shù)的確定3.1齒輪齒數(shù)確定因為根據(jù)機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表17.1-2 常用行星齒輪傳動的傳動比和嚙合效率計算公式查得：。因為，故和很容易得到齒輪的齒數(shù)為：。3.2主要零件的材質(zhì)和齒輪精度行星輪：40淬火后磨齒，HRC，精度7JB GB/T10095-2001.內(nèi)齒輪：45剛調(diào)質(zhì)，235250HBS，精度7JB GB/T10095-2001.柱銷：淬火，5864HRC。浮動盤：淬火，5560HRC。輸入偏心軸：45鋼調(diào)質(zhì)，260300HBS。輸出軸：45鋼調(diào)質(zhì)，250280HBS。3.3 齒輪系數(shù)確定按機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表17.2-35初選嚙合角為齒頂高系數(shù)齒形角取外齒輪變?yōu)橄禂?shù)的初值，計算幾何尺寸參數(shù)，按結(jié)構(gòu)要求取模數(shù)m=3。所以： 外齒輪分度圓直徑為： 外齒輪分度圓直徑為： 外齒輪節(jié)圓直徑為： 內(nèi)齒輪節(jié)圓直徑為： 外齒輪齒頂圓直徑為：內(nèi)齒輪變?yōu)橄禂?shù)為： 內(nèi)齒輪齒頂圓直徑為：外齒輪齒頂圓嚙合角為：內(nèi)齒輪齒頂圓嚙合角為：齒輪嚙合中心距為：綜上所述，外齒輪的相應(yīng)參數(shù)為：表3-1外齒輪相應(yīng)參數(shù)序號名稱符號尺寸關(guān)系1齒數(shù)592模數(shù)33齒形角4齒頂高系數(shù)0.605變位系數(shù)-0.59456精度等級（GB 1009588）8-GK7齒距累積誤差0.0908齒圈徑向跳動公差0.0459公法線長度變動公差0.04010齒距極限偏差0.02011基節(jié)極限偏差0.01812齒向誤差0.01813跨測齒數(shù)714配嚙齒輪齒數(shù)6015中心距離2.14850.0010內(nèi)齒輪的相應(yīng)參數(shù)為：表3-2內(nèi)齒輪相應(yīng)參數(shù)序號名稱符號尺寸關(guān)系1齒數(shù)602模數(shù)33齒形角4齒頂高系數(shù)0.605變位系數(shù)-0.21806精度等級（GB 1009588）8GK7齒距累積誤差0.0908齒圈徑向跳動公差0.0459公法線長度變動公差0.04010齒距極限偏差0.02011基節(jié)極限偏差0.01812齒向誤差0.01813跨測齒數(shù)714配嚙齒輪齒數(shù)5915中心距離2.14850.00104 強(qiáng)度計算4.1 銷軸受力參看機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的圖17.233 4.2 銷軸的彎曲應(yīng)力 銷軸材料為，硬度為5864HRC5 軸的設(shè)計 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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。軸的工作能力計算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(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(qiáng)度。這時只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計算，以防止斷裂或塑性變形。5.1 軸的材料選擇軸的材料種類很多，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素： 1.軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求； 2.軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求； 3.軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性等。 軸的常用材料是碳鋼和合金鋼。 碳鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，可通過熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.250.5%的中碳鋼。尤其是45號鋼，對于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。 合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，且價格較貴，多用于對強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。 值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時，如想通過選用合金鋼來提高軸的剛度是難以實現(xiàn)的。低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對應(yīng)力集中的敏感性低，近年來被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是鑄件質(zhì)量難于控制。 軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。軸的常用材料機(jī)械性能見機(jī)械設(shè)計表11.1。本減速器的偏心軸材料選45鋼調(diào)質(zhì)，齒輪輸出軸跟輸出內(nèi)齒輪的材料相同為40Cr調(diào)質(zhì)。5.2 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個因素：1.軸的毛坯種類；2.軸上作用力的大小及其分布情況；3.軸上零件的位置、配合性質(zhì)及其聯(lián)接固定的方法；4.軸承的類型、尺寸和位置；5.軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求?？梢娪绊戄S的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計軸時必須針對不同的情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等?？偨Y(jié)一條原則是：便于裝拆，定位準(zhǔn)確，固定可靠，便于制造，受力合理。 對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計主要是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時的已知條件有：機(jī)器的裝配簡圖，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。 以下為該傳動的偏心軸的機(jī)構(gòu)確定過程：5.2.1 輸入偏心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 2 3 4 5 6 7圖5-1偏心軸根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長度： 1）1到2段利用連軸器接電機(jī)，根據(jù)GB/T5O14-2003選擇連軸器，其長度為50mm。 2）2到3段，由選擇的深溝球軸承6006，其內(nèi)徑d=30mm，軸承寬度B=36mm,同時考慮到一個箱蓋的厚度問題，故這段取也取為50mm,同時在這段末尾開一個退刀槽方面定位和加工。3）3到4這段主要式考慮到齒輪與箱體壁之間的間隙，同時開一退刀槽方便固定用，根據(jù)選用的深溝球軸承6308，其內(nèi)徑d=40mm,軸承寬度B=23mm，所以取這段為33mm，同時為方便定位和加工開一退到槽。4）4到5這段主要用于支撐滾子用，取為20mm。5）5到6之間考慮到安裝設(shè)計一個臺階，每個寬為3mm，第6到7段根據(jù)選用的深溝球軸承NJ204E，其內(nèi)徑d=20mm,軸承寬度B=14mm，故取該段為12mm。同時為方便定位和加工開一退刀槽。以上所開的退刀槽的寬度都取為2mm。參考機(jī)械設(shè)計，取該軸的倒角為，所有倒圓為r1。輸入偏心軸上零件的軸向定位:連軸器與該軸的軸向定位采用平鍵連接，由西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編寫的機(jī)械設(shè)計第八版中表6-1查得該平鍵為149405.2.2 輸出軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計 1 2 3 4 5 6 7 8圖5-2偏心軸根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑和長度:1） 1到3段用于連接輸入軸取其長度為30mm。1到2為10mm,2到3為20mm。2）3到4段，頂軸承。3）4到5段根據(jù)選擇的圓錐滾子軸承33112，其內(nèi)徑d=50mm，軸承寬度為B=30mm,故取其長度為36mm。4）5到6這段繞鋼絲繩，取其長度為150mm。5）6到7段頂軸承。6）7到8段根據(jù)選擇的圓錐滾子軸承33111，其內(nèi)徑d=45mm，軸承寬度為B=30mm,故取其長度為26mm。參考機(jī)械設(shè)計，取該軸的倒角為，所有倒圓為r1。5.3 強(qiáng)度計算查得材料力學(xué)性能s數(shù)據(jù)為：5.3.1 輸入軸上受力分析軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為 齒輪的圓周力 齒輪的徑向力齒輪的軸向上圖5-3軸力圖5.3.2 輸入軸支反力分析1、在水平平面的支反力，由,得為負(fù)值說明方向與假設(shè)方向相反。由,得2、在垂直平面內(nèi)的支反力，由圖可得3、做彎矩和轉(zhuǎn)矩圖1）齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖由于齒輪作用力在D截面做出的最大合成彎矩2) 做轉(zhuǎn)矩圖5.3.3 軸的強(qiáng)度校核1）確定危險截面 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖，截面B處彎矩較大，且有軸承配合引起的引力集中；截面D處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險截面?，F(xiàn)對D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。2）安全系數(shù)校核計算 由于該減速器機(jī)軸轉(zhuǎn)動，彎矩引起對稱循環(huán)的應(yīng)力，彎矩引起的為脈動循環(huán)的切應(yīng)力。彎曲應(yīng)力幅為：式中 W抗斷面系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-15查得由于式對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力根據(jù)機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的式（19.3-2）式中45鋼彎曲對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.1-1查得=270MPa; 正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-6，并根據(jù)配合查得 =2.62； 表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19-3-8查得=0.92； 尺寸系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-11查得=0.81.切應(yīng)力幅為：式中 W抗斷面系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-15查得由于式對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力式中 45鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.1-1查得=155MPa; 切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-6，并根據(jù)配合查得 =1.89； ，同正應(yīng)力情況； 平均應(yīng)力折算系數(shù)，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-13查得=0.21.軸D截面的安全系數(shù)由式（19.3-1）確定由機(jī)械工業(yè)出版社出版的新版機(jī)械設(shè)計手冊第三卷中的表19.3-5可知，S=1.31.4，故SS，該軸D截面是安全的。同理可驗證輸出軸也符合強(qiáng)度要求。6 浮動盤式輸出機(jī)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度計算6.1 機(jī)構(gòu)形式 浮動盤滾動軸式和浮動盤滾套式，機(jī)械工業(yè)出版社出版的第2版齒輪試論手冊上冊圖7.7-26即為浮動盤滾動軸式，圖7.7-27即為浮動盤滾套式，前者用于小功率減速器，結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小；后者用于中小功率，這種結(jié)構(gòu)形式可降低盤體重量圖7.7-28用于較大功率減速器，是一種裝配式結(jié)構(gòu)，變于加工，降低盤體重量。次處設(shè)計的少齒差行星齒輪減速器屬于小功率，故選浮動盤滾動軸式。6.2幾何尺寸的確定 因前面所設(shè)計的是雙偏心傳動，故兩行星輪中間的浮動盤尺寸為：mm式中 銷軸中心分布圓直徑(mm)； 滾子外徑（mm）； 偏心距（即齒輪副的中心距）（mm）。6.3 銷軸與浮動盤平面的接觸應(yīng)力 7 箱體與附件的設(shè)計7.1 減速器箱體的基本知識簡介減速器箱體是用以支持和固定軸系零件并保證傳動件的嚙合精度和良好的潤滑及軸系可靠地密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的30%50%。因此設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)時必須綜合考慮傳動質(zhì)量、加工工藝及成本等。減速器箱體可以是鑄造的，也可以使焊接的。鑄造機(jī)體一般采用鑄鐵（HT150或HT200）制成。鑄鐵具有較好的吸振性、容易切削且承壓性能好。在重型減速器中，為了提高箱體的強(qiáng)度和剛度，也可用鑄鋼（ZG15或ZG25）鑄造的。鑄造箱體的缺點(diǎn)是重量較大，但仍廣泛應(yīng)用。焊接箱體用鋼板（A3）焊接而成。減速器箱體可以采用剖分式結(jié)構(gòu)或整體式結(jié)構(gòu)。剖分式箱體結(jié)構(gòu)被廣泛采用，其剖分面多與傳動件軸線重合。一般減速器只有一個水平剖分面，但某些水平軸在垂直面內(nèi)排列的減速器，為了便于制造和安裝，也可以采用兩個剖分面。減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮以下幾個方面。(1).箱體要具有足夠的剛度箱體在加工和使用過程中，因受復(fù)雜的變載荷引起相應(yīng)的變形，若箱體的剛度不夠，會引起軸承孔中心線的過度偏斜，從而影響傳動件的運(yùn)動精度，甚至由于載荷集中而導(dǎo)致運(yùn)動副的加速損壞。因此設(shè)計時候要注意以下幾點(diǎn)：1) 確定箱體的尺寸與形狀 箱體的尺寸直接影響它的剛度。首先要確定合理的箱體壁厚。它與受載荷大小有關(guān)，可以用一下經(jīng)驗公式檢查：式中，為箱體表面形狀系數(shù)，當(dāng)無散熱筋時值取1，有散熱筋時取值為； 與內(nèi)齒圈直徑有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)內(nèi)圈分度圓直徑時，取，當(dāng)時，?。?作用于機(jī)體上的轉(zhuǎn)矩，。在相同壁厚情況下，增加箱體底面積及箱體的輪廓尺寸，可以增加抗彎扭的慣性矩，有利于提高箱體的剛性。箱體軸承孔附近和箱體底座與地結(jié)合處受著較大的集中載荷，故此處應(yīng)有更大的壁厚，以保證局部剛度。為了保證接合面連接處的局部剛度與接觸剛度，箱蓋和箱座連接部分都應(yīng)具有較厚的連接凸緣，箱座底面凸緣厚度更要適當(dāng)厚些（其與地面接觸處寬度應(yīng)超過箱座內(nèi)壁，以利于支承受力）。所有受載的接合面（箱體剖分面和軸承座孔表面）都要限制其微觀不平度以保證實際接觸面積，從而達(dá)到一定的接觸剛度。對于連接螺栓的數(shù)量、間距、大小等都要有一定要求，見機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表11-1。2) 合理設(shè)計肋板 在箱體的受載集中處設(shè)置肋板可以明顯提高局部剛度。例如，軸承座孔與箱底結(jié)合處設(shè)計加強(qiáng)肋，就可以減少側(cè)壁的彎曲變形。加強(qiáng)肋的布置應(yīng)盡量使它受壓應(yīng)力，以起支承作用。對于伸向箱體內(nèi)部的軸承座孔，可以設(shè)置內(nèi)肋。內(nèi)肋較外肋可更好的提高局部剛度。 (2).箱體應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性箱體的制造工藝性對箱體的質(zhì)量和成本，以及對加工、裝配、使用和維修都有直接影響。1) 鑄造工藝性 設(shè)計鑄造箱體時，要考慮到制模、造型、澆注和清理等工藝的方便。外形應(yīng)力求簡單（如各軸承孔的凸臺高度應(yīng)一致），盡量減少沿拔模方向的凸起部分，并應(yīng)具有一定的拔模斜度。箱體壁厚應(yīng)力求均勻，過渡平緩，金屬不要局部積聚。凡外形轉(zhuǎn)折都應(yīng)有鑄造圓角，以減小鑄件的熱應(yīng)力和避免縮孔?？紤]到液態(tài)金屬的流動性，一般鑄件有最小壁厚的限制。2) 機(jī)械加工工藝性 箱體結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)有利于減少加工面積。設(shè)計時應(yīng)考慮減少工件與刀具的調(diào)整次數(shù)，以提高加工精度和生產(chǎn)率。例如，同一軸心線兩軸承座孔徑應(yīng)盡量相同，以便一次鏜出。又如，被加工面（如軸承座端面）應(yīng)力求在同一平面上。箱體上的加工面與非加工面應(yīng)嚴(yán)格分開，并且不應(yīng)在同一平面內(nèi)。因此，箱體與軸承端蓋接合面、檢查孔蓋、通氣器、油標(biāo)和油塞接合處與螺栓頭部或螺母接觸處都應(yīng)做出凸臺。3) 箱體形狀應(yīng)力求均勻、美觀 箱體設(shè)計應(yīng)考慮藝術(shù)造型問題。例如采用“方形小圓角過渡” 的造型比“曲線大圓角過渡”顯得挺拔有力、莊重大方。外形的簡潔和整齊會增加統(tǒng)一的美感，例如盡量減少外凸形體，箱體剖分面的凸緣、軸承座凸臺伸到箱體內(nèi)壁，并設(shè)置內(nèi)肋代替外肋（或去掉剖分面），這種構(gòu)型不僅提高了剛性，而且有的還克服了造型形象支離破碎，使形象更加整齊、協(xié)調(diào)和美觀。7.2 減速器箱體材料和尺寸的確定因鑄鐵容易切削，抗振性能好，并具有一定的吸振性，所以在本次設(shè)計當(dāng)中采用灰鑄鐵HT200制造。按機(jī)械設(shè)計手冊:單行本.第1114篇,機(jī)械傳動表15-5-30和15-5-31計算公式計算減速器箱體的尺寸列表如下：表7-1箱體尺寸名稱符號減速器型式及尺寸關(guān)系/mm機(jī)體壁厚10前箱蓋壁厚8加強(qiáng)筋厚度10加強(qiáng)筋斜度機(jī)體內(nèi)壁直徑196機(jī)體機(jī)蓋緊固螺釘直徑10軸承端蓋螺釘直徑8地腳螺釘直徑14機(jī)體底座凸緣厚度20地腳螺栓孔的位置24地腳螺栓孔的位置20視孔蓋螺釘直徑67.3 減速器附件的設(shè)計7.3.1 配重的設(shè)計因偏心軸質(zhì)量的分布不能再近似地認(rèn)為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，這就要添加配重以使軸達(dá)到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)而不振動。配重塊材料選HT200。因配重塊對稱放置于偏心軸偏心部分的兩側(cè)，離偏心軸質(zhì)心的距離為，設(shè)配重塊質(zhì)量為，矢徑為r，偏心軸質(zhì)量為。由機(jī)械原理公式10-3得又 解得 設(shè)矢徑 ，得 7.3.2減速器附件設(shè)計 (1)聯(lián)軸器的選擇考慮到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑、軸的最小直徑、傳動轉(zhuǎn)矩選取聯(lián)軸器。聯(lián)軸器1為彈性柱銷聯(lián)軸器：型號如下LX2聯(lián)軸器 (GB/T 5014-2003)公稱轉(zhuǎn)矩 1000 額定轉(zhuǎn)速 6300 質(zhì)量 5 外徑 120聯(lián)軸器2為彈性柱銷聯(lián)軸器：型號如下LX3聯(lián)軸器 (GB/T 5014-2003)公稱轉(zhuǎn)矩 1250 許用轉(zhuǎn)速 4700 質(zhì)量 8 外徑 160(2)通氣器減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升高，空氣膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)的空氣能自由排出，保持內(nèi)外壓力相等，不至于使?jié)櫥脱胤窒涿婊蚨松w處密封件等其它縫隙溢出，通常在上箱體頂部設(shè)置通氣罩?？紤]到減速器工作環(huán)境,其尺寸要與減速器大小相合適，這里選用提手式通氣器。(3)油面指示器為檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，保持油池內(nèi)有適量的潤滑油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位設(shè)置油面指示器。油面指示器可以是帶透明玻璃的油孔或油標(biāo)尺， 由減速器機(jī)體機(jī)構(gòu)用長形油標(biāo)。(4)放油孔螺塞減速器工作一定時間后需要更換潤滑油和清洗，為排放污油和清洗劑，在下箱體底部油池最低的位置開設(shè)排油孔，平時用螺塞將排油孔堵住。(5)吊環(huán)螺釘可按起重重量選擇,箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處設(shè)置凸臺,以使吊環(huán)螺釘有足夠的深度。(6)軸承端蓋為固定軸承在軸上的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承端蓋密封。(7)油杯為了給傳動機(jī)體內(nèi)部注入潤滑油，箱體上壁應(yīng)設(shè)計一注油油杯。(8)密封與潤滑根據(jù)浸油齒輪的圓周速度N=11.47 m/s 2m/s,則軸承應(yīng)采用潤滑油潤滑。1) 減數(shù)器的潤滑方式：浸油潤滑方式2) 選擇潤滑油：工業(yè)閉式齒輪油（GB5903-1995）中的一種。3) 密封類型的選擇：密封件：氈圈 1 25 JB9877.1-1988 氈圈 2 40 JB9877.1-1988 密封膠：DJM7302 Q/JZZX.03-20058 工作條件 該減速器的工作環(huán)境溫度為-40+，最高油溫不超過。其次，連接電動機(jī)的供電電源的額定電壓為380V，額定頻率50Hz.當(dāng)海拔部超過1000m時,允許工作環(huán)境溫度不超過。再次，該減速器適合正、反兩個方向運(yùn)轉(zhuǎn)。絞盤機(jī)其余附件見圖紙。總結(jié)少齒差行星減速器與普通相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動比范圍大、效率高、 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低、安裝和使用較為方便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。因此，對于研究和開發(fā)設(shè)計此類減速器有一定的價值。在設(shè)計少齒差減速器過程當(dāng)中，因內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差很少，內(nèi)外齒輪應(yīng)制成變位齒輪。在選擇變位系數(shù)時候要充分考慮嚙合傳動當(dāng)中的各種干涉問題。我們可以通過試湊法來選取變位系數(shù)，但此方法比較繁瑣。也可以通過查表法來選擇，這種方法簡單，在具體的計算驗證過程中發(fā)現(xiàn)通過查表所得數(shù)據(jù)，雖滿足各種限制條件，卻并非最優(yōu)。所以如何設(shè)計出高效的少齒差減速器，還有待進(jìn)一步研究。轉(zhuǎn)臂軸承是少齒差行星齒輪減速器中的一個薄弱環(huán)節(jié)，增大齒輪的模數(shù)，可以使行星輪的直徑增大，可選擇較大尺寸的軸承；另外增加兩軸承之間的安裝距離，使轉(zhuǎn)臂軸承上的載荷減小，因此能使轉(zhuǎn)臂軸承的壽命提高。致 謝本學(xué)期開學(xué)，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計工作，時至今日，設(shè)計基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設(shè)計過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了近三個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設(shè)計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千。查找資料后，我便與導(dǎo)師進(jìn)行交流，并將自己的方案講給老師聽。當(dāng)在導(dǎo)師覺得方案可行后，便給予我參數(shù)，我此時就著手設(shè)計的工作了。在設(shè)計過程中遇到困難我就及時同學(xué)互相交流和請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設(shè)計也慢慢成型。 5月底，設(shè)計的大致模型已經(jīng)呈現(xiàn)。當(dāng)我終于快完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務(wù)后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了，因為此時心里有種莫名的成就感。 我不會忘記這難忘的三個月的時間。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多關(guān)于少齒差行星齒輪的知識，讓我對我所學(xué)過的知識有所鞏固和提高，并且讓我對當(dāng)今少齒差行星齒輪的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個過程中，我學(xué)到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。 在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的就去請教他們，有助我更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 在此更要感謝我的老師張宏，是你的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文中無不傾注著老師的辛勤汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。參考文獻(xiàn)1 機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊新版第三卷M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.9.2 齒輪手冊編委會.齒輪手冊(上冊)第2版M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5.3 漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造編委會M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5.4 陳坐模，葛文杰等. 機(jī)械原理第七版M.北京:高等教育出版社,2007.12.5 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計第八版M.北京:高等教育出版社,2008.4.6 卜炎. 螺紋連接連接設(shè)計與計算J.北京:高等教育出版社,1993.7 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