齒輪傳動(dòng)電動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 齒輪傳動(dòng)電動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 ee 學(xué)號(hào) ee 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ee 指導(dǎo)教師 ee __ ____

2、 完成地點(diǎn) 校內(nèi) 2007 年 6 月 10 日 36 / 44文檔可自由編輯打印 電動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ee （ee） 指導(dǎo)教師：ee [摘要]根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)自行車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，我們提出把少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)自行車上，開發(fā)一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的的電動(dòng)自行車傳動(dòng)裝置；將疊加式雙向單作用超越離合器應(yīng)用到電動(dòng)自行車上，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞；根據(jù)少齒數(shù)漸開線齒輪副

3、嚙合的特點(diǎn)，找出符合實(shí)際的應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)，然后建立接觸強(qiáng)度計(jì)算公式，公式中定量計(jì)入了綜合滾動(dòng)速度和齒面相對(duì)滑動(dòng)系數(shù)的影響；應(yīng)用少齒數(shù)齒輪接觸強(qiáng)度公式對(duì)它進(jìn)行接觸強(qiáng)度計(jì)算。 [關(guān)鍵詞] 電動(dòng)自行車 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 少齒數(shù)齒輪 應(yīng)力計(jì)算點(diǎn) 接觸強(qiáng)度計(jì)算 Gear design of electric bicycle ee (ee) Tutor:ee Abstract：According to the electric bicycle present situation an

4、d development trend of our country, We put forward a transmission technology of gear with few teach used in electric bicycle, developing a reasonable electric bicycle transmission device; The superposition type bidirectional single overrunning clutch is applied to the electr

5、ic bicycle, and skillful implement movement transmission; According to gear with few teach of engagement of characteristics, and find out the actual stress calculation point, creating the contact strength calculation formula, the formula the comprehensive quantitative included in rolling speed and t

6、ooth face relative sliding coefficient influence; Apply the gear with few teach contact strength formula of the simple calculation of the intensity. Key words：electric bicycle The transmission system design gear with few teach stress calculation points contact strength calculation 目 錄 1引言

7、 .....................................................1 2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) .............................................3 2.1 電動(dòng)自行車動(dòng)力電池的選擇......................................... .4 2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 4 2.2.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 4 2.2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇 4 2.3傳動(dòng)方案的確定 4 2.4傳動(dòng)原理 ........... …………………………………………………………… …..7 3漸開線少齒數(shù)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)

8、計(jì)計(jì)算 ...........................9 3.1本次設(shè)計(jì)的意義 9 3.2主要參數(shù)的制定 9 3.2.1齒輪齒數(shù)的確定 9 3.2.2齒輪模數(shù)的確定 10 3.2.3齒輪端面壓力角的確定 10 3.2.4齒輪端面嚙合角的確定 10 3.2.5端面齒頂高系數(shù)及頂隙系數(shù)的確定 10 3.3少齒數(shù)齒輪副設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 10 3.3.1齒輪副 10 3.3.2小齒輪（齒輪軸） 11 3.3.3大齒輪（齒圈） 11 3.3.4刀具 11 3.4設(shè)計(jì)結(jié)果校核計(jì)算 12 3.4.1齒輪副有關(guān)的參數(shù)驗(yàn)算 12 3.4.2小齒輪的幾何尺寸驗(yàn)算 13 3.4.

9、3大齒輪（齒圈）幾何尺寸計(jì)算 16 3.5修正設(shè)計(jì)結(jié)果 18 3.5.1修正設(shè)計(jì)結(jié)果 ...................................................18 4自行車牙盤的設(shè)計(jì)...........................................21 5聯(lián)軸器及離合器設(shè)計(jì) .........................................24 5.1 聯(lián)軸器的選擇 24 5.1 離合器的設(shè)計(jì) 25 6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 .........................................2

10、7 6.1計(jì)算各軸的動(dòng)力參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù) 27 6.1.1小齒輪軸 27 6.1.2大齒輪 27 6.1.3 齒輪軸上齒輪所受的力 28 6.1.4 大齒輪所受的力 28 6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 6.2.1齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 6.2.2低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 6.3齒輪軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 30 7軸承的選擇及校核 ............................................33 7.1軸承的選擇........................................................33 7.2軸承的校核.......

11、.................................................33 7.2.1對(duì)齒輪軸上軸承的校核.........................................33 8鍵的選擇 ....................................................35 8.1類型的選擇 .......35 8.2鍵的尺寸 35 9箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................36 9.1箱體要具有足夠的剛度 36 9.1.1確定箱體的尺寸與形狀

12、36 9.1.2合理設(shè)計(jì)肋板 36 9.1.3合理選擇材料及毛坯制造方法 36 9.2箱體的密封 37 9.3箱體的結(jié)構(gòu)工藝性 37 9.3.1鑄造工藝性 37 9.3.2機(jī)械加工工藝性 37 9.4箱體形狀應(yīng)力求均勻、美觀 3737 10潤(rùn)滑與密封 .................................................38 10.1減速器內(nèi)各處的潤(rùn)滑 38 10.2密封方式的確定 38 11其它 .......................................................39 12接觸強(qiáng)度公式的建立及校核

13、..................................40 12.1接觸強(qiáng)度的應(yīng)力計(jì)算點(diǎn) 40 12.1.1應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)的確定 40 12.1.2計(jì)算點(diǎn)的綜合曲率半徑 40 12.2少齒數(shù)齒輪副滑動(dòng)系數(shù)和綜合滾動(dòng)速度的計(jì)算 42 12.2.1應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)滑動(dòng)系數(shù)的計(jì)算 42 12.2.2應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)綜合滾動(dòng)速度的計(jì)算 43 12.3少齒數(shù)齒輪副齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 43 12.3.1少齒數(shù)齒輪副齒面接觸強(qiáng)度條件 43 12.3.2少齒數(shù)齒輪副接觸應(yīng)力的計(jì)算 44 12.3.3許用接觸應(yīng)力的計(jì)算 45 13總結(jié) .............................

14、..........................49 致謝 ..........................................................50 參考文獻(xiàn) ......................................................51 1引言 電動(dòng)自行車以其特有的電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)、高效環(huán)保節(jié)能的控制技術(shù)、人性化的操作方法，受到用戶的歡迎，正日益成為中國(guó)廣大普通消費(fèi)者出行的重要交通工具之一。因?yàn)樗?jīng)濟(jì)、實(shí)惠、便捷、實(shí)用，同時(shí)也是國(guó)家解決交通擁堵、環(huán)境污染、石油短缺的極為有效的手段。大力發(fā)展電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)已成為許多省

15、市的重要目標(biāo)。作為電動(dòng)自行車的關(guān)鍵部分——傳動(dòng)裝置，將直接影響它的結(jié)構(gòu)和性能。因此，我們提出將少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)應(yīng)用到電動(dòng)自行車上，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、承載能力高等優(yōu)點(diǎn)。 少齒數(shù)齒輪指的是齒數(shù)在2～10 之間的齒輪，是一種變位齒輪, 少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)是指含有少齒數(shù)齒輪的齒輪傳動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)械傳動(dòng)裝置向小型化、輕量化方向發(fā)展,少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)已經(jīng)被廣泛的研究和應(yīng)用。在少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)中大幅度減少了小齒輪的齒數(shù),所以其單級(jí)傳動(dòng)比大;在傳動(dòng)比一定時(shí)可明顯減小傳動(dòng)裝置的體積,或在體積一定時(shí)可以增大齒輪模數(shù),提高輪齒的彎曲強(qiáng)度;在保持較大單級(jí)傳動(dòng)比的同時(shí),還可以降低傳動(dòng)裝置的成本,提高傳

16、動(dòng)效率; 動(dòng)力齒輪傳動(dòng)裝置正沿著小型化、輕型化等方向發(fā)展。為達(dá)到齒輪裝置小型化的目的，通常采用像蝸桿傳動(dòng),行星齒輪傳動(dòng),少齒差齒輪傳動(dòng),諧波齒輪傳動(dòng)等單級(jí)傳動(dòng)比大的裝置,以減少齒輪裝置的體積。盡管采用蝸桿,行星齒輪傳動(dòng)等可以提高單級(jí)傳動(dòng)比,減少齒輪傳動(dòng)的體積。然而它們同漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)比較起來,又有一些明顯的不足之處,普通單頭蝸桿傳動(dòng)效率低，只有70%左右,帶自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率只有40%--50%，而且因?yàn)槲佪嘄X圈需采用貴金屬,所以造價(jià)較高。齒輪行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高。少齒差傳動(dòng)效率低,一般80-90%；擺線少齒差傳動(dòng)制造成本高,主要零部件加工精度要求高；活齒少齒差不但傳動(dòng)效率低。而

17、且制造復(fù)雜。又因?yàn)樵邶X輪傳動(dòng)中，普通齒輪單級(jí)傳動(dòng)比較??；而在傳動(dòng)比一定的情況下,相對(duì)于少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)裝置的體積大的多,或在體積一定的條件下,齒輪的模數(shù)比較小,而且齒輪的彎曲強(qiáng)度也降低了；要保持較大的單級(jí)傳動(dòng)比,傳動(dòng)裝置的成本較高，傳動(dòng)效率卻較低。 多年來，人們一直在探索提高其承載能力、效率、速度、傳動(dòng)比，減小噪聲、尺寸、重量、成本，以提高性能價(jià)格比的途徑。變位齒輪傳動(dòng)具有一系列優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)合理的變位齒輪，其綜合承載能力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪提高20%以上；在滿足一定傳動(dòng)比要求時(shí)，應(yīng)用正變位齒輪可以減小小齒輪的齒數(shù)，從而在整體上減小齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸、效率低的缺點(diǎn)。為改善多齒數(shù)齒輪傳動(dòng)中存在的這些缺點(diǎn)與不足，進(jìn)而

18、對(duì)少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行研究。而實(shí)踐表明，少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)確實(shí)能夠克服以上缺點(diǎn)與不足。 鑒于少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)有著普通齒輪傳動(dòng)所無法代替的一系列優(yōu)點(diǎn),所以將少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)應(yīng)用到電動(dòng)自行車中有著非常重大的意義。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是:首先，分析目前我國(guó)電動(dòng)自行車存在的主要問題（車速超標(biāo)，騎行功能差，輕摩化趨向明顯），將少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)中，開發(fā)一種保證電動(dòng)時(shí)車速不超過20Km/h的電動(dòng)自行車傳動(dòng)裝置；其次，根據(jù)選定的尺寸和數(shù)據(jù)繪制出電動(dòng)自行車傳動(dòng)裝置的裝配圖及非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖；最后,對(duì)該少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,驗(yàn)證該少齒數(shù)齒輪是否滿足實(shí)際的強(qiáng)度要求。 2.電機(jī)選擇 2.1

19、電動(dòng)機(jī)選擇 2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型 2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： ； 工作機(jī)所需功率為： ； 傳動(dòng)裝置的總效率為： ； 傳動(dòng)滾筒 滾動(dòng)軸承效率 閉式齒輪傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)值得： 所需電動(dòng)機(jī)功率為： 略大于 即可。 選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級(jí) ；型號(hào) Y160M-4.功率為11kW 2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑 1.分配傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比 (2)分配動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比 則

20、低速級(jí)的傳動(dòng)比 2.1.4 電機(jī)端蓋組裝CAD截圖 圖2.1.4電機(jī)端蓋 2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 2.2.1電動(dòng)機(jī)軸 2.2.2高速軸 2.2.3中間軸 2.2.4低速軸 2.2.5滾筒軸 3.齒輪計(jì)算 3.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1>按傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2>絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。 3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為24

21、0 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。 4>選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取 5初選螺旋角。初選螺旋角 3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即 3.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)1。 （2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。 （3）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-26查得，，則。 （4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 （5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-7 選取齒寬系數(shù) （6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) （7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)

22、度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。 13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 （9）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。 （10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-12）得 （11）許用接觸應(yīng)力 3.2.2計(jì)算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 ===49.56mm （2）計(jì)算圓周速度 （3）計(jì)算齒寬及模數(shù) ==2mm h=2.252.252=4.5mm 49.56/4.5=11.01 （4）計(jì)算縱向重合度 0.318124tan=20.73 （5）計(jì)算載荷系數(shù)K。

23、 已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-4查得的值與齒輪的相同，故 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖 10-13查得 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-3查得.故載荷系數(shù) 11.111.41.42=2.2 （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得 （7）計(jì)算模數(shù) 3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-17） 3.3.1確定計(jì)算參數(shù) （1）計(jì)算載荷系數(shù)。 =2.09 （2）根據(jù)縱向重合度 ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （3）

24、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。 （4）查齒形系數(shù)。 由表10-5查得 （5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-5查得 （6）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 ； （7）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，； （8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（10-12）得 （9）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。 = 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 3.3.2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)算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲

25、勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取2，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取 ，則 取 3.4幾何尺寸計(jì)算 3.4.1計(jì)算中心距 a= 將中以距圓整為141mm. 3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 3.4.3計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 3.4.4計(jì)算齒輪寬度 圓整后取. 低速級(jí) 取m=3; 由 取 圓整后取 表 1高速級(jí)齒輪： 名　　稱 代號(hào) 計(jì) 算 公 式

26、 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 2 2 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =227=54 =2109=218 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 表 2低速級(jí)齒輪： 名　　稱 代號(hào) 計(jì) 算 公 式 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3 3 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =327=54 =2109=218 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 4.　軸

27、的設(shè)計(jì) 4.1低速軸 4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則 4.1.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 圓周力 ,徑向力 及軸向力 的 4.1.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3,取 ,于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào). 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)G

28、B/T 5014-2003或手冊(cè),選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度. 4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈

29、,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取. 2)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,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩

30、定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(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l=30mm，故取 低速軸的相關(guān)參數(shù)： 表4-1 功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長(zhǎng) 84mm 1-2段直徑 50mm 2-3段軸長(zhǎng) 40.57mm 2-3段直徑 62mm 3-4段軸長(zhǎng) 49.5mm 3-4段直徑 65mm 4-5段軸長(zhǎng) 85mm

31、 4-5段直徑 70mm 5-6段軸長(zhǎng) 60.5mm 5-6段直徑 82mm 6-7段軸長(zhǎng) 54.5mm 6-7段直徑 65mm （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。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=63mm,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14mm9mm70mm，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渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 4.2中間軸 4.2

32、.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 4.2.2求作用在齒輪上的力 （1）因已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為： （2）因已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為： 4.2.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。 圖 4-2 4.2.4初步選擇滾動(dòng)軸承. （1）因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm

33、18.25mm，故，； （2）取安裝低速級(jí)小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；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95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 （3）取安裝高速級(jí)大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。 4.2.5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。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用

34、鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm,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14mm9mm70mm，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渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 中間軸的參數(shù)： 表4-2 功率 10.10kw 轉(zhuǎn)速 362.2r/min 轉(zhuǎn)矩 263.6 1-2段軸長(zhǎng) 29.3mm 1-2段直徑 25mm 2-3段軸長(zhǎng) 90mm 2-3段直徑 45mm 3-4段軸長(zhǎng) 12mm 3-4段直徑 57mm

35、 4-5段軸長(zhǎng) 51mm 4-5段直徑 45mm 4.3高速軸 4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則 4.3.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 4.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào). 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于

36、聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003 或手冊(cè),選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度. 4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4.1擬定軸上零件的裝配方案 圖4-3 4.4.2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) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長(zhǎng)度應(yīng)

37、比 略短一些,現(xiàn)取. 2)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,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(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l=30mm，故取。 5）軸上零件的周向

38、定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm,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14mm9mm70mm，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渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 高速軸的參數(shù)： 表4-3 功率 10.41kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長(zhǎng) 80mm 1-2段直徑 30mm 2-3段軸長(zhǎng) 45.81mm

39、2-3段直徑 42mm 3-4段軸長(zhǎng) 45mm 3-4段直徑 31.75mm 4-5段軸長(zhǎng) 99.5mm 4-5段直徑 48.86mm 5-6段軸長(zhǎng) 61mm 5-6段直徑 62.29mm 6-7段軸長(zhǎng) 26.75mm 6-7段直徑 45mm 5.齒輪的參數(shù)化建模 5.1齒輪的建模 （1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對(duì)話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。

40、 圖5-1“新建”對(duì)話框 2>取消選中“使用默認(rèn)模板”復(fù)選項(xiàng)。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框，選中其中“mmns_part_solid”選項(xiàng)，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境。 圖5-2“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框 （2）設(shè)置齒輪參數(shù) 1>在主菜單中依次選擇“工具” “關(guān)系”選項(xiàng)，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框。 2>在對(duì)話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。 圖5-3輸入齒輪參數(shù) （3）繪制齒輪基本圓 在右工具箱單擊，彈出“

41、草繪”對(duì)話框。選擇FRONT 基準(zhǔn)平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個(gè)圓。 （4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù) 1>按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對(duì)話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。 2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、、、修改的結(jié)果如圖5-6所示。 圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關(guān)系”對(duì)話框 圖5-6修改同心圓尺寸

42、 圖5-7“曲線：從方程”對(duì)話框 （5）創(chuàng)建齒輪齒廓線 1>在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項(xiàng)” “從方程” “完成”選項(xiàng)，打開“曲線：從方程”對(duì)話框，如圖5-7所示。 2>在模型樹窗口中選擇坐標(biāo)系，然后再從“設(shè)置坐標(biāo)類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項(xiàng)，如圖5-8所示，打開記事本窗口。 3>在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項(xiàng)保存設(shè)置。 圖5-8“菜單管理器”對(duì)話框

43、 圖5-9添加漸開線方程 4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過兩曲線交點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。 曲 線1 曲 線 2 圖5-11基準(zhǔn)點(diǎn)參照曲線的選擇 圖5-10“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話框 5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準(zhǔn)平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過兩平面交線的基準(zhǔn)軸A_1，如圖6-13所示。 圖5-12“基準(zhǔn)軸”對(duì)話框 圖5-13基準(zhǔn)軸A_1 6>如圖5-13所示，單擊“確

44、定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO和基準(zhǔn)軸A_1的基準(zhǔn)平面DTM1,如圖5-14所示。 5 5-15基準(zhǔn)平面對(duì)話框 5-15基準(zhǔn)平面DTM1 7>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準(zhǔn)軸A_1，并由基準(zhǔn)平面DTM1轉(zhuǎn)過“-90/z”的基準(zhǔn)平面DTM2，如圖5-17所示。 圖5-16“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框 圖5-17基準(zhǔn)平面DTM2 8>鏡像漸開線。使用基準(zhǔn)平面DTM2作為鏡像平面基準(zhǔn)曲線，結(jié)

45、果如圖5-18所示。 圖5-18鏡像齒廓曲線 （6）創(chuàng)建齒根圓實(shí)體特征 1>在右工具箱中單擊按鈕打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版。選擇基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)放置草繪平面。 2>在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對(duì)話框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標(biāo)中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實(shí)體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。 圖5-19草繪的圖形

46、 5-20拉伸的結(jié)果 （7）創(chuàng)建一條齒廓曲線 1>在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話框，選取基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面后進(jìn)入二維草繪平面。 2>在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對(duì)話框，選擇“單個(gè)”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。 圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑 3>打開“關(guān)系”對(duì)話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對(duì)話

47、框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。 圖5-23“關(guān)系“對(duì)話框 （8）復(fù)制齒廓曲線 1>在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項(xiàng)，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項(xiàng)，選取“移動(dòng)”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復(fù)制對(duì)象。 圖5-24依次選取的 菜單 2>選取“平移”方式，并選取基準(zhǔn)平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。 圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度 3>繼續(xù)在“移動(dòng)特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1

48、作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d))”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。 圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線 （9）創(chuàng)建投影曲線 1>在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤坝摇?，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪環(huán)境。 2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草繪的繪制。 圖5-27繪制二維草圖 3>主菜單中依次選擇

49、“編輯” “投影”選項(xiàng)，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結(jié)果如下圖5-28所示。 圖5-28投影結(jié)果 （10）創(chuàng)建第一個(gè)輪齒特征 1>在主菜單上依次單擊“插入” “掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。 2>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。 圖5-29 “掃描混合”操作面板 圖5-30“參照”上滑面板 3>在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框

50、內(nèi)選擇“垂直于軌跡”選項(xiàng)，在“水平/垂直控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于曲面”選項(xiàng)，如圖5-30示。 4>在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示。 掃描引線 圖5-31選取掃描引線 5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項(xiàng)，如圖5-32所示。 圖5-32“剖面”上滑面板 圖5-33 選取截面 6>在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。 7>在“

51、掃描混合”操控面板內(nèi)單擊按鈕完成第一個(gè)齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-34所示。 圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對(duì)話框 (11)陣列輪齒 1>單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對(duì)話框，如圖5-35所示。在該對(duì)話框中勾選“對(duì)副本應(yīng)用移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)變換”，然后單擊“確定”按鈕。 圖5-36 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖5-37復(fù)制生成的第二個(gè)輪齒 2>單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換”，在“

52、設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項(xiàng)，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如圖6-37所示的第2個(gè)輪齒。 3>在模型樹中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個(gè)輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯” “陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。 圖5-38 “陣列”操控面板 圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結(jié)構(gòu) 4>在“陣列”操控面板內(nèi)選擇

53、“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。 5>最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結(jié)構(gòu)，如圖5-40所示 致謝 本論文是在ee老師的悉心指導(dǎo)下完成的。e老師淵博的專業(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，后文是被我人為屏蔽掉了，想要原版嗎？小伙伴

54、，在第2章電機(jī)選擇CAD圖里找我聯(lián)系方式吧，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 在此，謹(jǐn)向e老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 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。感謝CAD培訓(xùn)中心老師的指導(dǎo)和幫助。 參考文獻(xiàn) [1]王定.礦用小絞車[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1981. [2]程居山.礦山機(jī)械[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.8. [3]王洪欣,李木,

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