水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院</p><p>　　全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p>　　DESIGN OF WATER JET CUTTING EXPERIMRNTAL APPARATUS </p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></

2、p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p>　　年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)機(jī)制（七）班</p><p><b>　　指導(dǎo)老師及職稱：</b></p><p>　　學(xué) 部：理工學(xué)部</p><p><b>　　湖南·長(zhǎng)沙</b&g

3、t;</p><p>　　提交日期：2012年5月 </p><p>　　湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)

4、容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時(shí)，本設(shè)計(jì)的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p>

5、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 前言…………………………………………………………………………………1</p&

6、gt;<p>　　1.1水力切割………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1.1切割原理………………………………………………………………2</p><p>　　1.1.2發(fā)展過程 ……………………………………………………………2</p><p>　　1.2水力切割的應(yīng)用…………………………………………………………

7、…3</p><p>　　1.2.1水力切割在工業(yè)中的應(yīng)用……………………………………………3</p><p>　　1.2.2水力切割在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用……………………………………………3</p><p>　　1.2.3水力切割在其他方面的應(yīng)用…………………………………………4</p><p>　　1.3 水力切割應(yīng)用的設(shè)想……………………………

8、…………………………4</p><p>　　2 水力切割試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………5</p><p>　　2.1 傳動(dòng)方案的擬定……………………………………………………………5</p><p>　　2.2 電機(jī)的選擇…………………………………………………………………6</p><p>　　2.2.1電動(dòng)機(jī)類

9、型的選擇……………………………………………………6</p><p>　　2.2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇……………………………………………………6</p><p>　　2.2.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇……………………………………………………6</p><p>　　2.2.4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)………………………………………………………7</p><p>　　2

10、.3 總傳動(dòng)比及各傳動(dòng)比的分配………………………………………………7</p><p>　　2.4 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算…………………………………………8</p><p>　　3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………8</p><p>　　3.1 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………8</p>

11、;<p>　　3.1.1選擇普通V帶截形……………………………………………………8</p><p>　　3.1.2 確定帶輪基本直徑并驗(yàn)算帶速……………………………………8</p><p>　　3.1.3確定帶長(zhǎng)和中心距……………………………………………………9</p><p>　　3.1.4驗(yàn)算小帶輪包角………………………………………………………9

12、</p><p>　　3.1.5確定帶的根數(shù)…………………………………………………………9</p><p>　　3.1.6計(jì)算軸上壓力…………………………………………………………9</p><p>　　3.1.7帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)…………………………………………………9</p><p>　　3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………

13、……………………10</p><p>　　3.2.1選擇齒輪材料與熱處理……………………………………………10</p><p>　　3.2.2按照齒面疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)……………………………………………10</p><p>　　3.2.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度……………………………………………11</p><p>　　3.2.4計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距……

14、…………………………………………11</p><p>　　3.2.5計(jì)算齒輪的圓周速度………………………………………………11</p><p>　　3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………11</p><p>　　3.3.1 選擇鏈的齒數(shù)………………………………………………………11</p><p>　　3.3.2

15、 確定計(jì)算當(dāng)量單排鏈的功率………………………………………11</p><p>　　3.3.3 選擇鏈條的型號(hào)和節(jié)距……………………………………………12</p><p>　　3.3.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距………………………………………………12</p><p>　　3.3.5計(jì)算鏈速V…………………………………………………………12</p><p

16、>　　3.3.6計(jì)算壓軸力…………………………………………………………12</p><p>　　3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………12</p><p>　　3.4.1 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………12</p><p>　　3.4.2 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………14</

17、p><p>　　3.4.3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)………………………………………………15</p><p>　　3.5 滾動(dòng)軸承選擇及校核計(jì)算………………………………………………16</p><p>　　3.5.1 從動(dòng)軸上的軸承…………………………………………………16</p><p>　　3.5.2 主動(dòng)軸上的軸承…………………………………………………

18、…16</p><p>　　3.5.3 鏈輪軸上的軸承……………………………………………………17</p><p>　　3.6 鍵的選擇及校核計(jì)算………………………………………………………17</p><p>　　3.6.1 鍵連接的選擇………………………………………………………17</p><p>　　3.6.2 鍵強(qiáng)度的校核…………………

19、……………………………………17</p><p>　　4 水力切割試驗(yàn)臺(tái)水槍部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………18</p><p>　　5 水力切割試驗(yàn)臺(tái)底座部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………18</p><p>　　6 減速器箱體、箱蓋及各附件的設(shè)計(jì)………………………………………………19</p><p>　　6

20、.1 減速器附件的選擇…………………………………………………19</p><p>　　6.2箱體的主要尺寸……………………………………………………19</p><p>　　7 密封與潤滑……………………………………………………………………19</p><p>　　7.1齒輪的潤滑…………………………………………………………19</p><p>

21、;　　7.2滾動(dòng)軸承的潤滑……………………………………………………20</p><p>　　7.3 鏈輪傳動(dòng)的潤滑…………………………………………………20</p><p>　　7.4 潤滑劑的選擇………………………………………………………20</p><p>　　7.5 密封方法的選取…………………………………………………20</p><p&g

22、t;　　8 全文總結(jié)……………………………………………………………………………20</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………21</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………23</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………23&

23、lt;/p><p>　　水力切割除草實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 生：吳 迪</p><p><b>　　指導(dǎo)老師：李 明</b></p><p>　　(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 長(zhǎng)沙 410128)</p><p>　　摘 要：水力切割技術(shù)是國外70年代開發(fā)、80年代發(fā)展起來的

24、高新技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、食品加工等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)方法比較得出水切割技術(shù)除草具有無污染、清潔衛(wèi)生、粉塵少、刀具無磨損、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文通過對(duì)水力切割技術(shù)的理論分析，得出水力切割效果的影響因素，設(shè)計(jì)了一臺(tái)綜合型水力切割實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并對(duì)軸、鏈輪、皮帶輪、齒輪等主要零件進(jìn)行了校核。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水力切割；除草；試驗(yàn)臺(tái)；設(shè)計(jì) </p><p>　　Desi

25、gn Of Water Jet Cutting Experimental Apparatus </p><p>　　Student: Wu Di</p><p>　　Tutor: Li Ming</p><p>　　(College of Orient Science&Technology,Hunan Agricultural University,

26、Changsha ,410128)</p><p>　　Abstract: The hydraulic cutting technology, a high and new technology which is exploited in the 70s and developed in the 80s abroad, has been widely applied in many fields like ind

27、ustry, healthcare, food processing. Compared with the traditional technology, the hydraulic cutting technology has advantages of pollution-free when weeding, environmental protection, little dust, no tool wear, low noise

28、, and so on, which equip it with a broad prospect in application. Through theoretical analyzing of t</p><p>　　Key words: water jet cutting; removing weeds;Laboratory Apparatus; Layout</p><p><

29、;b>　　前言</b></p><p>　　水切割技術(shù)化水為刀，通過加壓水泵的作用使水從一個(gè)極細(xì)噴嘴噴出，形成高速水射流。這種水射流具有極大能量，能切割木材、紙張、塑料等軟性物質(zhì)。若在水中混入一定比例石英砂料，這種高速夾砂水射流幾乎可以切割任何物質(zhì)。在切割時(shí)，材料不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)或物理的變化及機(jī)械切割的噪音，切割成品邊緣平整不毛糙，是一種綠色環(huán)保的切割方式，正越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、機(jī)械制造、醫(yī)

30、學(xué)和食品加工等領(lǐng)域，而在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域尚無相關(guān)報(bào)道。本文在綜述水力切割應(yīng)用和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，首次提出水力切割除草。</p><p><b>　　1.1 水力切割</b></p><p>　　1.1.1 切割原理</p><p>　　水力切割就是利用超高壓技術(shù)把普通水加壓到250-400 MPa壓力，通過內(nèi)孔直徑0.15-0.35 mm的寶石噴嘴

31、噴射形成速度800-1000 m/s的高速射流，俗稱水箭[1-3]，可用來切割軟基性材料；若在水箭中加入適量的磨料則幾乎可切割所有軟硬材料。目前所用水刀主要包括供水系統(tǒng)、增壓器、蓄能器、開關(guān)、控制系統(tǒng)、磨料添加系統(tǒng)、噴頭及接收器，系統(tǒng)裝置如圖1所示：</p><p>　　圖1 水切割系統(tǒng)簡(jiǎn)圖[6]</p><p>　　Fig1 Sketch of the water jet cutting

32、 system</p><p>　　水從供水系統(tǒng)輸入增壓器，形成高壓水；在蓄能器的作用下，水壓被維持在一定范圍內(nèi)，便于輸送連續(xù)、穩(wěn)定的水流至開關(guān)；控制系統(tǒng)控制增壓器壓力大小及開關(guān)的打開、閉合，控制一定壓力的連續(xù)水流至噴頭；磨料添加系統(tǒng)用于在水流中加入石英砂等磨料，若用純水切割，則不需此部分；水流從噴頭射出，完成切割；接收器用來消除切割后水流的能量。</p><p>　　1.1.2 發(fā)展過

33、程</p><p>　　水刀的提出可追溯到1950年，被公認(rèn)為“水刀之父”的Normen Franz博士[2]尋找一種高效的大型木材切割方法，他迫使水流通過極細(xì)噴嘴，第一次獲得了短暫的高壓水射流，這種高壓水射流可切割木材及不太堅(jiān)硬的物質(zhì)； 60年代，高壓柱塞泵和增壓器的使用推動(dòng)了水射流的研究工作[4]；1974年美國FLOW公司研制出第一臺(tái)水切機(jī)產(chǎn)品；1979年，被稱為“加砂水刀之父”的Mohamed Hashi

34、sh博士[5-7]開始研究增加水刀切割能量的方法，1980年他發(fā)明了在普通水刀中添加砂料的方法，幾乎能切割任何物質(zhì)，水切割技術(shù)第一次用于切割金屬、玻璃和混凝土[8-9]；1984年在美國首先開始采用磨料水切技術(shù)。1996年南京大地水刀公司研制開發(fā)出了我國第一臺(tái)高壓水切割產(chǎn)品[10]。到目前為止，主要在其應(yīng)用范圍發(fā)展。</p><p>　　1.2 水力切割的應(yīng)用</p><p>　　1.2

35、.1 水力切割在工業(yè)中應(yīng)用</p><p>　　水射流技術(shù)在我國應(yīng)用于工業(yè)的初次嘗試是20世紀(jì)50年代末與前蘇聯(lián)合作發(fā)展水力采煤[8]。經(jīng)過近年發(fā)展，水射流技術(shù)已廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)中。李岳峰[11]、廖勇[12]等總結(jié)水刀切割石材的特點(diǎn)為加工精確、材料利用充分、操作簡(jiǎn)便、無污染等。在機(jī)械加工中， 由于刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，刀具好壞明顯地表現(xiàn)在產(chǎn)品的加工質(zhì)量上，且在切削加工中刀具對(duì)工件的摩擦產(chǎn)生切削熱使刀

36、具磨損變鈍[13]。水刀切割刀具為純水或加砂水，不會(huì)磨損，加工過程中產(chǎn)生的熱量也被水流帶走。水刀加工特殊的切削方法給制造業(yè)提出了新的加工途徑。張海龍等[14]對(duì)水力切割鈦及鈦合金做了研究，結(jié)果表明用水力切割鈦及鈦合金成本為普通切割的1/3，效率是普通切割的5倍，數(shù)據(jù)見表1</p><p>　　表1 高壓水刀切割與火焰切割比較[14]</p><p>　　Table 1 Comparison

37、 between of water- jet cutting and fire cutting plus edge planning</p><p>　　另外，水刀切割精度高、熱影響區(qū)小、金屬損失少，明顯優(yōu)于火焰切割。水力切割技術(shù)也應(yīng)用于地基處理[15]，它與工程施工技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，具有施工速度快、可靠性高、費(fèi)用低等特點(diǎn)。因其獨(dú)特的的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過近年發(fā)展，亦廣泛應(yīng)用于航空航天、國防等領(lǐng)域。</p>&l

38、t;p>　　1.2.2 水力切割在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用</p><p>　　1982年，德國兩位醫(yī)學(xué)教授Papachirstou和Barters[3]首次將水刀切割技術(shù)引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將水刀設(shè)備（工業(yè)水刀）用于肝臟外科手術(shù)，用水切割將肝臟病變部分洗掉而不損傷肝內(nèi)血管和膽管，成功施行了肝葉切除手術(shù)。1990年，德國Rau[16]將醫(yī)用水刀應(yīng)用于臨床，從此水刀在外科手術(shù)中得到廣泛應(yīng)用；目前已用于肝膽外科、泌尿外科、頜面外

39、科、骨科、神經(jīng)外科、耳鼻喉科及眼科手術(shù)等[17-19]。它的作用是代替手術(shù)刀，與傳統(tǒng)手術(shù)相比，水刀手術(shù)具有失血少、無熱效應(yīng)產(chǎn)生的壞死和粘連、切割線平整鮮明[20]、精確控制水壓可精確控制切割深度、選擇水壓可切除實(shí)體組織而保留血管和神經(jīng)且對(duì)其無明顯損害[21,22]，配備抽吸功能可避免污染[23]、使用酒精檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)液體吸入[24]、加磨料微粒增加切割深度和切割硬度大的組織（如骨）及切割深度[25]等優(yōu)點(diǎn)。</p><

40、;p>　　1.2.3 水力切割在其他方面的應(yīng)用</p><p>　　李昕晟[26]等提到水力切割在“5.12”大地震中的應(yīng)用，與其他救援方式比較，具有切割材料無選擇、可控性好、操作性強(qiáng)、切割速度快、工作環(huán)境好、安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在家具生產(chǎn)中，水力切割主要用于分割和切削各種材料，使得原材料分割精確，削面更光潔[27]；水力切割不產(chǎn)生切削應(yīng)力和切削熱效應(yīng)，無需二次加工，減少了加工時(shí)間和制造成本。水力切

41、割在食品加工中可切割各種食物，切割介質(zhì)除水外還可用酒精、甘油等；切割方式可用純水也可加磨料（如鹽、糖）切割[4]。切割時(shí)，食品營養(yǎng)和功能損失少，提高加工產(chǎn)品質(zhì)量；食品斷面光滑、形狀規(guī)整，也可切出特殊形狀，作為新的產(chǎn)品造型。水力切割還被用于陶瓷切割工藝[28]，具有切割速度快、無熱效應(yīng)、節(jié)約材料、不變形等優(yōu)點(diǎn)。水力切割加工技術(shù)具有加工質(zhì)量高、切縫窄、材料利用率高、切口質(zhì)量好、切割面垂直、切削無火花、無污染等特點(diǎn)；由于水的冷卻作用，工件溫度

42、低，適合對(duì)易燃易爆物件如木材、紙張等的加工，提高了操作人員的安全性。加工刀具為高壓高速水流，加工過程中不會(huì)變鈍，減少了刀具準(zhǔn)備、刃磨等時(shí)間[29,30]。因其適用范圍廣，操作安全性高，工作環(huán)境好，近年來已迅速被應(yīng)用于工業(yè)</p><p>　　1.3 水力切割應(yīng)用設(shè)想</p><p>　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中, 農(nóng)田雜草直接影響各種作物產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益[31]，它生長(zhǎng)于田間及地邊農(nóng)作物旁，長(zhǎng)期適

43、應(yīng)當(dāng)?shù)刈魑?、耕作、氣侯、土壤等生態(tài)條件，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分；主要特點(diǎn)為傳播方式多，繁殖與再生力強(qiáng)，生活周期短，種子隨熟隨落，抗逆性強(qiáng)等[32]。由于它的這些特點(diǎn)，平均每年給糧食產(chǎn)量帶來的損失高達(dá)7.5% ～25%[33]。另外，當(dāng)前環(huán)境問題已經(jīng)成為人類關(guān)注的焦點(diǎn)，大氣、土地等環(huán)境污染已嚴(yán)重干擾人類的生存與發(fā)展。治理中，植樹種草等綠化措施可以涵養(yǎng)水源，減少水土流失，改良?xì)夂蚣案纳瓶諝赓|(zhì)量等，因此越來越受到人們的重視[34]；因

44、而草坪雜草的治理也是一個(gè)嚴(yán)重的問題，我國草坪雜草種類約有450種，分屬45科、127屬；其中主要雜草種類有60多種，與草坪爭(zhēng)光、爭(zhēng)肥、爭(zhēng)水，嚴(yán)重影響草坪的生長(zhǎng)與發(fā)育，甚至使草坪變成荒草地[35]。因此清除雜草在農(nóng)業(yè)工程中具有重要意義。目前常用的除草方法有機(jī)械除草、化學(xué)除草及生物除草[36]。機(jī)械除草即利用專門設(shè)計(jì)制造的機(jī)械設(shè)備清除有害植物；它可以快速地清除雜草，且目標(biāo)明確，可達(dá)高效除草的目的。然而機(jī)械除草噪聲大、粉塵多，工作環(huán)境惡劣?；?/p>

45、學(xué)除草主要是噴灑除</p><p>　　水力切割除草屬機(jī)械除草范疇，它以水為切割介質(zhì)，與傳統(tǒng)的機(jī)械除草比較，具有清潔衛(wèi)生、粉塵少、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)；與常用的化學(xué)除草比較，具有無污染、無毒副作用等優(yōu)勢(shì)；與生物除草比較，具有見效快，不影響生物鏈，適用廣泛等特點(diǎn)。隨著水切割技術(shù)的不斷發(fā)展，水力切割除草將有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　綜述，水力切割是一種新型的切割方式, 具有適應(yīng)范圍廣、切割

46、效率高、切割精度好、刀具無消耗、對(duì)材料性質(zhì)無影響等優(yōu)點(diǎn)，由于它的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在很多行業(yè)以得到應(yīng)用。而在除草范疇，它沒有污染，對(duì)環(huán)境影響小；工作時(shí)不產(chǎn)生灰塵及有毒氣體，可提供清潔安全的工作條件；低壓水射流工作時(shí)噪聲小，對(duì)居住密集地區(qū)的居民影響較??；只要解決工作臺(tái)及相關(guān)技術(shù)問題，水力切割除草將會(huì)大有作為。</p><p>　　水力切割實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1 傳動(dòng)

47、方案的擬定</p><p>　　通過對(duì)水力切割技術(shù)資料的認(rèn)真閱讀和分析，確定了水力切割除草效果與噴嘴距離物體的遠(yuǎn)近、噴射高低、噴射角度、物體與水槍移動(dòng)的相對(duì)速度等要素有著密切關(guān)系。因此，這里將從水槍與植被莖干距離遠(yuǎn)近、噴嘴與植被的相對(duì)位置高低、噴嘴與植被的角度位置和水槍與植被水平相對(duì)移動(dòng)速度作為研究設(shè)計(jì)對(duì)象來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。</p><p>　　在傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)中，我們主要分析水平傳動(dòng)的設(shè)計(jì)部分

48、。考慮到設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與合理性，水槍與植被水平相對(duì)移動(dòng)速度不能太快，而電機(jī)的價(jià)格是轉(zhuǎn)速越高、尺寸越小、價(jià)格才越便宜，我們不能采用一級(jí)傳動(dòng)，直接將電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)到鏈輪帶動(dòng)植被水平運(yùn)動(dòng)，這樣太貴，不經(jīng)濟(jì)、不合理。所以在此加入一個(gè)減速器來調(diào)節(jié)速度，以達(dá)到其合理性。此外對(duì)于水平運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)，我選擇使用兩個(gè)水平鏈條帶動(dòng)，相比較與皮帶傳動(dòng)，首先是相對(duì)移動(dòng)速度的精度得不到確定，其實(shí)由于傳動(dòng)速度很小（小于25cm/s），不合適皮帶傳動(dòng)，容易打滑。因此綜合設(shè)

49、計(jì)方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性、合理性，我們將通過電機(jī)帶動(dòng)減速器進(jìn)而帶動(dòng)兩水平鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一定速度的水平相對(duì)位移。</p><p>　　2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的選擇內(nèi)容包括電機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓。這里主要通過討論電動(dòng)機(jī)類型、功率及速度的選擇。</p><p>　　2.2.1 電動(dòng)機(jī)的類型選擇</p>&l

50、t;p>　　根據(jù)工作機(jī)械的工作載荷特性，有無沖擊、過載情況，調(diào)速范圍，起動(dòng)、制動(dòng)的頻繁程度以及電網(wǎng)供電狀況，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的機(jī)械，一般選用機(jī)械特性為硬特性的電動(dòng)機(jī)。此外，由于直流電動(dòng)機(jī)需要的直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)能滿足工作機(jī)械要求時(shí)，一般不采用直流電動(dòng)機(jī)。無特殊要求一般均應(yīng)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。對(duì)于應(yīng)用最多的三相異步電動(dòng)機(jī)，其常用的為Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。由于此機(jī)械傳動(dòng)裝置不是整圈轉(zhuǎn)動(dòng)，需要經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)

51、和正、反轉(zhuǎn)，要求電機(jī)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過載能力，因此應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)，常用的為YZ或YZR系列。此外，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、濕度、通風(fēng)及有無防塵、防爆等特殊要求，選擇不用的防護(hù)性的外殼結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)機(jī)械的連接形式，決定其安裝方式，一般采用臥式。</p><p>　　2.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的功率由額定

52、功率表示。所選電機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或者使得電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，發(fā)熱大而過早損壞，功率過大，則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的功率主要運(yùn)動(dòng)的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和起動(dòng)力矩。</p><p>　　(1)傳動(dòng)裝置的總效率：</

53、p><p>　　η總 =η帶×η2軸承×η輪減速器×η聯(lián)軸器 (1)</p><p>　　=0.96×0.97×0.97×0.97×0.99</p><p><b>　　=0.9035</b></p>

54、;<p>　　(2)電機(jī)所需的工作功率：由輸出功率Pw為2500W，則</p><p>　　Pd = Pw/1000η總 (2)</p><p>　　=2500/1000×0.9035</p><p><b>　　=2.767KW

55、</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇</b></p><p>　　同一功率的電動(dòng)機(jī)通常有幾種轉(zhuǎn)速可供選擇，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，磁極越少，尺寸重量越小，價(jià)格也越低，但是傳動(dòng)裝置的總體傳動(dòng)要增大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)增大，從而使成本增加。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反。因此，應(yīng)全面分析比較其利弊來選定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。按照工作機(jī)轉(zhuǎn)速要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的合理傳動(dòng)比范圍，可以推算電

56、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)度的可選范圍。由已知運(yùn)輸帶水平移動(dòng)的速度在0.0083m/s～ 0.3m/s范圍內(nèi)調(diào)控滾筒的直徑為220mm，則保證0.3m/s的速度，鏈輪軸的工作轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　Nw =60×1000V/πD (3)</p><p>　　=60×1000

57、5;0.3/π×220</p><p>　　=25.99r/min</p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-8中推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比Iv=2～7，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍Ic=4～6，則合理總傳動(dòng)比i的范圍為i=8～43，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i×nw=（8～43）×26=208～1092r/min。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有855 r/m

58、in和900r/min。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-7查出YZR系列的有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。</p><p><b>　　表2 電機(jī)性能比較</b></p><p>　　Table 2 Comparison with nature of power-driven machine </p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳

59、動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，比較兩種方案可知：方案1因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)裝置尺寸較大，價(jià)格較高。方案2適中。故選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR132M2-6。</p><p>　　2.2.4 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZR132M2-6。其主要性能： 6次/小時(shí) Fc=25% 額定功率：4.0KW，滿載轉(zhuǎn)速900r/min。&l

60、t;/p><p>　　2.3 總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的分配</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)教材總傳動(dòng)比公式可知：i總 =n電機(jī)/n鏈輪=900/26=34.62，則 分配各級(jí)傳動(dòng)比可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材【1】取i帶=6，而i總=i減速器×i帶，所以i減速器=i總/i帶=34.62/6=5.77。</p&g

61、t;<p>　　2.4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí)，需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或者功率，因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率推算到各軸上。（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：由n電機(jī)=900（r/min），則nII=n電機(jī)/i帶=900/6=150(r/min)，nIII= nII/i減速器=150/5.77=25.99(r/min)， n鏈輪=nIII=25.99(r/min

62、)（2）計(jì)算各軸的功率:PII=Pd×η帶=2.767×0.96=2.656KW ,PIII= PII×η減速器=2.656×0.97=2.576KW ,P鏈輪 = PIII×η聯(lián)軸器×η軸承=2.576×0.99×0.98=2.499 KW (3)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩:Td=9.55Pd/n電機(jī)=9550×2.767/900=29.36N?m ,TII=

63、9.55 PII / nII =9550x2.656/150=169.10N?m ,TIII=9.55 PIII/ nIII =9550x2.576/25.99=946.55N?m。 </p><p>　　表3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表</p><p>　　Table3 Parameter of movement and motive power</p><p>　　

64、3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　進(jìn)行相關(guān)裝配圖設(shè)計(jì)時(shí)，必須先求得各級(jí)傳動(dòng)件的尺寸、參數(shù)，并選定聯(lián)軸器的類型和尺寸。當(dāng)減速器外有傳動(dòng)件時(shí)，一般應(yīng)先進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)，以便使減速器設(shè)計(jì)的原始條件比較準(zhǔn)確。</p><p>　　3.1 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1.1 選擇普通V帶截型</p><p>　　根據(jù)機(jī)

65、械設(shè)計(jì)教材[1]表8-7考慮到實(shí)驗(yàn)臺(tái)的反復(fù)啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件比較復(fù)雜，最終選擇得：kA=1.2 P=2.767KW，則Pca= kA P=1.2×2.767=3.3KW 據(jù)Pca=3.3KW和nII=150r/min由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]圖8-11得：選用A型V帶。</p><p>　　3.1.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速</p><p>　　由于在帶傳動(dòng)需要傳遞

66、的功率給定的條件下，減小帶輪的直徑，會(huì)增大帶傳動(dòng)的有效拉力，從而導(dǎo)致V帶根數(shù)的增加。這樣不僅增大了帶輪的寬度，而且也增大了載荷在V帶之間的不均勻性。另外，帶輪直徑的減小，增加了帶的彎曲應(yīng)力。為了避免彎曲應(yīng)力的過大，小帶輪的基準(zhǔn)直徑就不能過小。一般情況下，應(yīng)保證基準(zhǔn)直徑大于最小基準(zhǔn)直徑。所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材表8-6 ,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=106mm>最小基準(zhǔn)直徑(dd)min=75mm dd2=i帶×dd1

67、5; (1-ε) =6×106×(1-0.02)=623.28 mm ,則由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]表8-8，取dd2=630mm。</p><p>　　帶速V：V =πdd1n/60×1000 (4)</p><p>　　=π×106×900/60

68、15;1000 </p><p><b>　　=5.06m/s</b></p><p>　　在5～25m/s范圍內(nèi)，帶速合適。</p><p>　　3.1.3 確定帶長(zhǎng)和中心距</p><p>　　根據(jù)帶傳動(dòng)的總體尺寸的限制條件或者要求放人中心距結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]式8-20初定中心距0.

69、7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)即515.2≤a0≤1472 ，由此初定中心距a0=800mm,Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×800+3.14(106+630)+(630-106)2/4×800=2801.2mm ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材表[1]（8-2）選取相近的Ld=2800mm,確定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2 =800+(2800-2801.2)

70、/2=799.4mm。 </p><p><b>　　驗(yàn)算小帶輪包角</b></p><p>　　由于小帶輪上的包角小于大帶輪上的包角，則校帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總的摩擦力，因此打滑只可能在小帶輪上發(fā)生，為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使小帶輪的包角大于90°&

71、lt;/p><p>　　α1=180°-57.3°×(dd2-dd1)/a (5) =180°-57.3°×(630-108)/799.4</p><p>　　=158.67°>120°（適用

72、）</p><p>　　3.1.5 確定帶的根數(shù)</p><p>　　單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n電機(jī)，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表(8-4a)得P0 = 0.95KW，i≠1時(shí)單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查機(jī)械設(shè)計(jì)教材(8-4b)得 △P0=0.11KW，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表（8-5），得Kα=0.94；查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表（8-2）得 KL=0.99</p><p&

73、gt;　　Z= Pca/[(P0+△P0)KαKL] (6) =3.3/[(0.95+0.11) ×0.94×0.99]</p><p>　　=2.946 (取3根)</p><p>　　3.1.6 計(jì)算軸上壓力</p><p>

74、;　　由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]表8-3查得q=0.1kg/m，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]式（8-27）單根V帶的最小初拉力F0：F0 =500Pca/ZV[（2.5/Kα）= [ (2.5/0.94-1)]+0.10x25.6036=134.3kN ，則作用在軸承的壓力FQ：FQ =2ZF0sin(α1/2)=2×3×134.3sin(158.67°/2=791.9N。

75、 </p><p>　　3.1.7 帶輪結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)</p><p>　　V帶輪由輪緣、輪輻、輪轂組成。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為dd≤2.5d（d為安裝輪帶的軸的直徑，mm）時(shí)，可采用實(shí)心式；當(dāng)dd≤300mm時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)dd≤300mm，同時(shí)D1-d1≥100mm時(shí)，可采用孔板式；當(dāng)dd＞

76、300mm時(shí)，可采用輪輻式。由于此皮帶小帶輪直徑為106mm≤300mm，采用腹板式，大帶輪直徑較大為630mm＞300mm,采用輪輻式。</p><p>　　3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.1 選擇齒輪材料與熱處理</p><p>　　所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)教材表[1] 表10-1，選用價(jià)格便宜便于

77、制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級(jí)：試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)傳動(dòng)精度有一定要求的機(jī)器，但速度不高，選8級(jí)精度。</p><p>　　3.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 (7) </p><p>　　

78、確定有關(guān)參數(shù)如下：（1）確定載荷系數(shù)k t: 取kt=1.2（2）由傳動(dòng)比i齒=5.77，取小齒輪齒數(shù)Z1=20，則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= 5.77×20=114.5取Z2=115 （3）由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-7取齒寬系數(shù)φd=1.1（4）計(jì)算小齒輪傳遞矩轉(zhuǎn)T1 ：T1= 9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.66/150= 52660N?mm（5）許用接觸應(yīng)力[σH

79、]：[σH]= σHlim KHN/S 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]圖10-21d按吃面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞極限σHlim1=610Mpa 大齒輪的接觸疲勞極限σHlim2=500Mpa。（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表【1】10-6查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2 (7)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：按一年300個(gè)工作日，每天16h計(jì)算，由公式N=60njtn 計(jì)算N1=60×150×10×300×

80、18=1.36x109 N2=N/i=1.36x109 /5.77=3.4×108 （8）查機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]圖10-19，得KHN1 =1 KHN2=1.05 (9)計(jì)算接觸疲勞許應(yīng)力：取失效概率為1%，</p><p>　　[σH]1=σHlim1 KHN1/S=610x1/1=610 Mpa [σH]2=σHlim2 KHN2/S=500x1.05/1=525Mpa。 故可試算小齒輪分度圓直

81、徑，代入[σH]中較小的值得：</p><p>　　=49.04mm (8) </p><p>　　(1)計(jì)算圓周速度v：v=πn1d1t/(60×1000)= 3.14×150×49.04/(60×1000)=0.38m/s</p><p>　

82、　(2)計(jì)算齒寬b：b=φd·dd1=1.1×49.04=53.944mm (3)計(jì)算齒寬與齒高之比：模數(shù)mt=d1t/z1=49.04/20=2.45 齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25×2.45=5.517 ，齒高之比 b/h=9.78。</p><p>　　(3)計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.38m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材【1】圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.12;直齒輪，K

83、H=KF=1;由表10-2查的使用系數(shù)KA=1;由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，KHB=1.423,又由b/h=9.78， 查圖10-13得KFB=1.35,故載荷系數(shù)K=KAKVKHaKHB=1×1.12×1×1.423=1.594。因此按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)教材分度圓直徑公式得=49.14mm (4)模數(shù)的計(jì)算：m=d1/Z1=49.14/20=

84、2.42mm，取機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一數(shù)列上的值，m=2.5。</p><p>　　3.2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算公式σ F=2KT1YFaYSa/bmd1 (9)

85、 </p><p>　　確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)：(1)求取分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm d2=mZ2=2.5×78mm=195mm (2)齒寬：b=φdd1=1.1×50mm=55mm 取b2=55mm b1=60mm查取齒形系數(shù)YFa、應(yīng)力校正系數(shù)YSa 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材[1]表10-5查得：YFa1=2.65,YFa2=2.226

86、 YSa1=1.58,YSa2=1.764，又許用彎曲應(yīng)力[σF]= σFEKFN/S，由課本[1]圖10-20c得彎曲疲勞極限σFE應(yīng)為： σFE1=490Mpa σFE2 =410Mpa由課本[1]圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN：KFN1=1 KFN2=1，彎曲疲勞的最小安全系數(shù)S：按一般可靠性要求，取S=1，計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為：[σF1]=σFE1 KFN1/S=490×1/1=490Mpa

87、 [σF2]= σFE2 KFN2/S =410×1/1=410Mpa (3)校核計(jì)算σF1=2KT1YFa1YSa1/ b1md1</p><p>　　3.2.4 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a</p><p>　　a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=108mm。

88、 (10) 3.2.5 計(jì)算齒輪的圓周速度 </p><p>　　V=πn1d1/60×1000=3.14×150×49.14/60×1000=0.38m/s ，因?yàn)閂＜6m/s，故取8級(jí)精度合適。</p><p>　　3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p

89、><p>　　3.3.1 選擇鏈輪的齒數(shù)</p><p>　　鏈輪齒數(shù)少可以減小外輪廓尺寸，但齒數(shù)過少，也會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷。所以鏈輪的齒數(shù)不能過少，最少齒數(shù)為9個(gè)，一般Z1≥17，對(duì)于高速傳動(dòng)或承受沖擊的載荷的鏈傳動(dòng)Z1不宜少于25。此外鏈輪齒數(shù)也不宜過多，通常限定鏈輪的最大齒數(shù)ZMAX≤150，一般不大于114。綜合考慮各傳動(dòng)環(huán)境，選擇齒數(shù)為25。</p><

90、;p>　　3.3.2 確定計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的功率</p><p>　　根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)， 計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的功率公式為PCA=KAKZP/KP ,而由機(jī)械設(shè)計(jì)教材【1】表9-7查得KA=1.0，由圖9-13查得KZ=1.52，雙排KP=1.75，則PCA=KAKZP/KP=4.56KW。 (11)3.3.3

91、 選擇鏈條的型號(hào)和節(jié)距</p><p>　　根據(jù)PCA=4.56KW及轉(zhuǎn)速為n=25.99r/min，查圖9-11，可選A20-1。查表9-1，鏈條節(jié)距為P=11.75mm。</p><p>　　3.3.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距</p><p>　　初選中心距a0=(30～50)P=(30～50)X11.75=352.5～687.5mm,取a0=600mm。相應(yīng)的

92、鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為L(zhǎng)PO=2ao/p+z1+z2/2+[(z2-z1)/（2X3.14）]2(p/a0)=94.1,取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)LP=94節(jié)。</p><p>　　3.3.5 計(jì)算鏈速v</p><p>　　V=n1Z1P/60X1000=25.99X25X11.75/60X1000=0.0127m/s。 (12)3.3.6 計(jì)算壓軸力</p>&

93、lt;p>　　有效圓周力為：Fe=1000P/V=3330N,鏈輪的水平布置時(shí)壓軸力系數(shù)KFP=1.15，則壓軸力為FP=KFPFe=1.15X3330=3830N。 (13)3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.4.1 從動(dòng)軸設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）選擇軸的材料和確定許用應(yīng)力：選軸的材

94、料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa,查表15-6可知：[σ-1] =60Mpa。</p><p>　　（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑：?jiǎn)渭?jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d≥C 查[2]表13-5可得，45鋼取C=118則d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=21.74mm 考慮鍵槽

95、的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm。</p><p>　?。?）齒輪上作用力的計(jì)算：齒輪所受的轉(zhuǎn)矩T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N 齒輪作用力：圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N 徑向力：Fr=Fttan20°=2036×tan20°=741N。<

96、/p><p>　?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。</p><p>　?。?）聯(lián)軸器的選擇：可采用十字滑塊聯(lián)軸器，查表14-4可得聯(lián)軸器的型號(hào)為HL3聯(lián)軸器：35×82 GB5014-85。</p><p>　?。?）確定軸上零件的位置與固定方式：?jiǎn)渭?jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體

97、中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向定位。</p><p>　?。?）確定各段軸的直徑：將估算軸d=22mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=26mm齒輪和

98、左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應(yīng)大于d2，取d3=35mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3，取d4=40mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5，滿足齒輪定位的同時(shí),還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同,取d6=30mm。</p><p>　?。?）選擇軸承型號(hào):由機(jī)械設(shè)計(jì)教材初選深溝球軸承,代號(hào)為6209,查手

99、冊(cè)可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=20,故軸環(huán)直徑d5=20mm。</p><p>　?。?）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度:Ⅰ段：d1=22mm 長(zhǎng)度取L1=52mm II段：d2=30mm 初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該

100、段長(zhǎng)為55mm，安裝齒</p><p>　　圖2 從動(dòng)軸的載荷分析圖</p><p>　　Fig.2 The load analysis chart of driven shaft</p><p>　　輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+19+55）=96mm III段直徑d3=45mm L3=L1-L=50-2=48mm Ⅳ段直徑d

101、4=50mm，長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=20mm Ⅴ段直徑d5=52mm.長(zhǎng)度L5=19mm,由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=96mm。</p><p>　　(10)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算:①求分度圓直徑：已知d1=195mm;②求轉(zhuǎn)矩：已知T2=198.58N?m;③求圓周力：Ft根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式得 ：Ft= 2T2/d2=2×198.58/195=2.03N;④求徑向力Fr根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公

102、式得：Fr=Ft?tanα=2.03×tan200=0.741N；⑤因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=48mm；軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAyL/2=0.37×96/2=17.76N?m。截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1.01×96/2=

103、48.48N?mMC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N?m轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N?m）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.2，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[51.632+(0.2×198.58)2]1/2=65.13N?m</p><p>　　3.4.2

104、主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)選擇軸的材料和確定許用應(yīng)力:選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa,查表15-6可知： [σ-1] =60Mpa。</p><p>　　(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑：?jiǎn)渭?jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d≥C 查[2]表15-5可得，45

105、鋼取C=118則d≥118×(2.64/473.33)1/3mm=21.92mm 考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm。</p><p>　　(3)齒輪上作用力的計(jì)算：①齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106P/n=9.55×106 ×2.64/473.33=53265 N ②齒輪作用力：圓周力：Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N 徑向力：Fr

106、=Fttan20°=2130×tan20°=775N。</p><p>　　(4)確定軸上零件的位置與固定方式：?jiǎn)渭?jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位。</p><p>　　(5)確定軸的

107、各段直徑和長(zhǎng)度：初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為24mm,寬度為16mm.。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)36mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。</p><p>　　(6)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算：①求分度圓直徑：已知d2=50mm，②求轉(zhuǎn)矩：已知T=53.26N?m③求圓周力Ft：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材公式： Ft=2T3/d2=2×53.26/50

108、=2.13N④求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft?tanα=2.13×0.36379=0.76N⑤因?yàn)閮奢S承對(duì)稱，所以LA=LB=50mm。</p><p>　　(7)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ： FAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38N FAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N。</p><p>　　(8)截面C在垂直面彎矩

109、為MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19N?m。</p><p>　　(9)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N?m。</p><p>　　(10)計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83N?m。</p><p>　　圖3 從動(dòng)軸的載荷分析圖<