【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計 32 第 5 章 曲柄機構(gòu)的設(shè)計 曲柄機構(gòu)的設(shè)計 遺傳算法簡介 遺傳算法是一種模擬自然界生物群體進化過程的隨機全局優(yōu)化方法 ,具有簡單 ,通用 ,隱含并行性等優(yōu)點 。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上方根零件的裝配方向，順序和相互關(guān)系。齒輪傳動可做成開式，半開式及閉式。 查得 [4] Ka=； KL=； P0=； △ P0=， 本科生畢業(yè)設(shè)計 18 于是 Z=［（ +） ］ = 取 Z=2 根 確定帶的初拉力 F0 初拉力的大小是保證帶傳動正常工作的重要因素。由手冊查得 C=120 由公式 ? ?3 41 PdC n ?? ? （ ） 代入數(shù)據(jù)： / minnr? ； kw? ；取β =。反向時，由于棘爪后面是斜的，爪內(nèi)彈簧被壓縮，棘爪從棘輪頂滑過，因此工作臺橫向自動進給是間歇的。60176。60176。棘輪機構(gòu)：扇形齒輪，棘爪和棘輪。數(shù)控刨床無須人工操作 ,而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。刨床因其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉但是生產(chǎn)率高（加工平面的效率是銑床的 5 倍）等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于工廠加工中。如 2021 年 2 月 1417 日在上海浦東新國際展覽中心舉辦了 “ 中國數(shù)控機床展覽會 ”，國內(nèi)外著名機床廠家都展示了本科生畢業(yè)設(shè)計 2 最新數(shù)控機床產(chǎn)品。根據(jù)刨床工作特點在牛頭刨床的眾多機構(gòu)中實現(xiàn)刨頭切削運動的六桿機構(gòu)是一個關(guān)鍵機構(gòu)。 上軸由 9 和 7 兩齒輪組成滑移齒輪，再由伸在外面的操縱手柄 A 撥動該齒輪，使之與中軸上的齒輪適當(dāng)嚙合。 松開手柄 11，轉(zhuǎn)動軸 12，通過 1 14 錐齒輪轉(zhuǎn)動絲杠 9，由于固定在擺桿 6 上的絲杠螺母 10 不動，絲杠 9 帶動滑枕 8 改變起始位置。 0 .9 5H N H NKK??。 選取主動輪基準(zhǔn)直徑 D1=95 mm，從動輪基準(zhǔn)直徑 D2 = i1D1=95=361 mm 選取基準(zhǔn)直徑系列值 D2=355 mm 帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力，易打滑；帶 速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根數(shù)過多，故 V 應(yīng)在 5～ 25mm/s 之內(nèi)。 本章小結(jié) 本章對 主軸箱上 齒 和軸 輪進行了設(shè)計和校核使齒輪的強度適合設(shè) 計要求從而完成主要零件的設(shè)計工作 。七級精度。 ： 徑向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。 本科生畢業(yè)設(shè)計 28 主軸的設(shè)計（ Ⅵ 軸） 1. 已知：軸的最低轉(zhuǎn) n=，軸的功率 P=，轉(zhuǎn)矩 T= 2. 求作用在齒輪上的力： Ft =2T/d= 2 ?=5kN （ ） rttanFF??/ ?cos = （ ） tn cosF??= （ ） ta 3F F tg ???kN （ ） 3. 計算軸的直徑、長度： 取軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由手冊查得，取 A0=110， 由公式 [5]： 3 412 5 2 .6 3 / m in2 .1 9 72 .1 9 71 2 0 2 5 .22 5 2 .6 3 (1 0 .5 )30nrP k wdd??? ? ???? 代入數(shù)據(jù) ： n=30r/min, P=, 取 β=， 得 d? )(30 4 ??mm 考慮到軸最細處有鍵槽 則取 d1 =d+d%5=+%=62mm （ ） 圖 空心軸圖 取 d1=64 mm此處安裝大斜齒輪 該段軸長度： L1=62mm 21` 2 6 4 2 6 4 0 .0 6 7 1 .6 8d d h? ? ? ? ? ? ?mm （ ） 取 d2=72 mm，此處安裝滑動軸承 本科生畢業(yè)設(shè)計 29 尺寸： 7 2 8 2 8 0d D B? ? ? ? ?mm 因為考慮潤滑的因素中間處設(shè)計一段軸頸小些取 d3=70mm L3=76mm 剩余段仍然有一段安裝滑動軸承因為兩端軸承相同所以軸頸相同取L4=110mm在軸的右端安裝一個齒輪取 L5=21mm 同理可設(shè)計 :I 軸 ,II 軸， III 軸 , Ⅵ 軸； 求 M 因為齒輪懸臂放置所以水平面內(nèi)彎矩 H a 3 76 44. 6M F l? ? ? ? ? （ ） 豎直面內(nèi)彎矩 tv r / 2 31 F F l? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 四軸的的受力圖 其中 d 為大齒輪的分度圓直徑在第三章設(shè)計計算中已經(jīng)算出為 合成彎矩 2 2 2 2H v 296M M M? ? ? ? ? （ ） 做豎直方向彎矩圖，水平方向彎矩圖和合成彎矩圖 (3)由前面的轉(zhuǎn)矩為 (4) 計算相當(dāng)彎矩 Meq Meq= 22 )( TM ?? （ ） = 2 96)(2 96 22 ??? 本科生畢業(yè)設(shè)計 30 其中 ? 是考慮彎矩和轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)特性不同而引入的修正系數(shù)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化時 ? = 校核 [5]： 4221 1][)(10?????? TMd （ ） 查表得：? ? a65 ???? 165 29610 4 ????mm 軸的載荷分析圖 由上面設(shè)計得軸最小直徑 64 所以此軸合格。 當(dāng)刨刀處于空行程時 , 要求快速返回以提高生產(chǎn)率 , 為了改善傳力性能和機械效率 , 要求機構(gòu)的最大壓力角 ,盡可能小 。 W——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm3。流動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承。但對于齒面硬度很高，齒心硬度又低的齒輪（如用 20， 20Cr 鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪）或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。 根據(jù)帶輪截型確定輪槽尺寸，其余尺寸按圖中的經(jīng)驗公式計算確定。 帶傳動設(shè)計 確定計算功率 Pc 查 文獻 [5]查得工作情況系數(shù) KA=, 故 Pc=KA P= kW= kW 選擇帶型 根據(jù) Pc= kW， n1=960 r/min,初步選用普通 V帶 A 型 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 D D2 D1 根據(jù) V帶截型，選取 D1≥Dmin。 2. 按齒面接觸強度設(shè)計： 本科生畢業(yè)設(shè)計 11 由設(shè)計計算公式 [5]： 21312 1 []HEdHK T Z Zud u?????? ???? （ ） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值： （ 1） 根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K= （ 2） 計算齒輪傳遞扭矩： 3 3 5112 .0 59 5 5 0 1 0 ( 9 5 5 0 1 0 ) 3 .4 1 1 05 7 .4 1P N m m N m mn? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） （ 3）選齒寬系數(shù) 1d?? （ 4） 確定 E? 由參考文獻得材料的彈性影響系數(shù) ?? MPa ，標(biāo)準(zhǔn)齒輪?? （ 5） 確定 []H? 由參考文獻 中按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限lim1 600H? ? MPa； 小齒輪的接觸疲勞強度極限 lim2 550H? ? MPa。 傳動機構(gòu)組成及其工作原理 2—滑動齒輪組 4—齒輪 5—偏心滑塊 6—擺桿 7—下支點 8—滑枕 9—絲杠 10—絲杠螺母 11—手柄 12—軸 1 14—錐齒輪 圖 B655 牛頭刨床的主傳動系統(tǒng) 本科生畢業(yè)設(shè)計 7 B655 牛頭刨床的傳動系統(tǒng)如圖 所示，其典型機構(gòu)及其調(diào)整概述如下： 的變速機構(gòu)由 2 兩組滑動齒輪組成，軸 Ⅲ 有 32=6 種轉(zhuǎn)速，使滑枕變速。床身內(nèi)裝有變速機構(gòu)和搖臂機構(gòu)，床身上部裝有兩斜箱條與床身上平面組成供滑枕移動用的燕尾形導(dǎo)軌，二箱條中一個是固定的，另一個可以調(diào)整滑枕與導(dǎo)軌的間隙，床身前面為垂直方形導(dǎo)軌，橫梁滑面沿此導(dǎo)軌移動，后面裝一后罩，作防護用。于是安裝在滑枕前端刀架上的刨刀便作切削運動。 有許多公司早已開始研究并取得了很好的效果，實踐證明這種辦法是可行的。一個國家的機床工業(yè)的技術(shù)水平，在很大程度上標(biāo)志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。國外數(shù)控刨床的普及率十分高例如日本、德國所生產(chǎn)的數(shù)控刨床占總量的 %95 以上。裝在電動機的伸出軸端上的小皮帶輪，通過一組三角皮帶，驅(qū)動大皮帶輪，通過一個三級變速箱來調(diào)整速度使刨刀得到六種不同的速度 . 變速箱末端的齒輪驅(qū)動固定在空心主軸上的大齒輪。為了適用不同材料和不同尺寸 工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件 —刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動，且切削時刨刀的移動速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀裝于刀夾坐中刀夾座可以繞一水平小軸轉(zhuǎn)動，以使刨刀于返回行程時在工件上滑行。因 此調(diào)整橫向進給量，實際是調(diào)整棘輪護蓋 7 的位置。 (1) 2 2 83 .5 t TF d ?? ? ?KN 9550 n? ? ? ?KN t a n 2 . 0 9c o str FF ????KN （ ） n FF ???KN （ ） tan ? ???KN （ ） (2) 水平面內(nèi)彎矩 1 . 3 9 3 1 7 4 4 0 . 6 3HM F l K N m?? ? ? ? ? ? （ ） (3 )豎直面內(nèi)彎矩 2v t rdM F F l? ? ? ? （ ） 312? ? ? ? ? KN m? (4)合成彎矩 2 2 2 24 4 0 . 6 3 2 9 1 . 0 5 3 3 0 . 8 2HVM M M? ? ? ? ?KN m? （ ） (5)計算當(dāng)量彎矩 eqM ，取 ?? ? ? ? ?2222 3 3 0 . 8 2 0 . 6 8 3 . 0 5 3 3 4 . 5 5eqM M T K N m?? ? ? ? ? ? ? （ ） (6)校核軸的強度 本科生畢業(yè)設(shè)計 15 ? ? 22410 1[ ] 1MTd ??????? （ ） 查表得 []? =65MPa，β = 41 0 3 3 4 . 5 5 1 7 . 1 7 4 1 . 0 7 7 . 6 96 5 1 0 . 6d ?? ? ? ? ??mm 軸的載荷分析圖 1308 調(diào)心滾子軸承設(shè)計 初選兩個調(diào)心軸承 1308，公稱壓力角 aP=20o 由手冊查得 CN=，負(fù)荷性質(zhì)為中等沖擊，由表 524 查得 fd=。單跟 V 帶張緊后的初拉力 F0為 [4]： F0=500 Pca /（ zv） ()+qv2 () 查表得 q= kg 齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的，較為常見的形式有：輪齒拆斷、工作齒面磨損、齒面點蝕、齒面膠合及塑性變形。 零件的軸向定位： 、套筒、軸端擋圈和圓螺母等來保證的。 按彎扭合成強度條件計算 （即力學(xué)模型） 在作計算簡圖時，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間力分本科生畢業(yè)設(shè)計