【正文】 .......... 7 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................. 7 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................. 8 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................ 8 蝸桿的設(shè)計(jì) ................................................... 11 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................... 18 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ................................................. 22 輸出軸的設(shè)計(jì) ................................................. 30 箱體的設(shè)計(jì) ................................................... 36 卷動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ............................................... 38 卷繩管 的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................. 41 絞盤 的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................... 41 滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) ............................................... 43 法蘭連接的設(shè)計(jì) ............................................... 43 4 結(jié)論 ............................................................ 466 參考文獻(xiàn) ........................................................... 477 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 II 頁 共 II 頁 致謝 ............................................................... 499 外文文獻(xiàn)原文 譯文 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 49 頁 1 緒論 本課題研究意義 隨著城鄉(xiāng)人民生活水平的提高，冬季栽培鮮菜、鮮果的溫室大棚蓬勃發(fā)展，其規(guī)模越來越大。 另 一種是走動(dòng)式 ，這種卷簾機(jī)由懸臂桿、支撐桿、電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和卷簾軸等組成。此款卷簾機(jī)結(jié)構(gòu)要合理，維修要方便，能在北方惡劣的環(huán)境下長期工作。支架則固定在溫室后墻的頂部。所以本款卷簾機(jī)擬采用兩級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)是蝸輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速高、受力小、效率損毫小 .第二級(jí)是齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)平穩(wěn) ,效率高 .并且減速機(jī)有二個(gè)輸出軸，二個(gè)輸出軸分別和與二個(gè)輸出軸相對(duì)應(yīng)的卷繩管相連接 ,這樣可以減小負(fù)載 ,增大轉(zhuǎn)矩 .卷簾機(jī)的傳動(dòng)方案見下圖 。 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù) GB/T 100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI） . 考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿采用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿 螺旋齒面要求淬火，硬度為 45～ 55HRC。 6)精度等級(jí)公差和表面粗糙度得確定 [9] 考慮到所設(shè)計(jì)得蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T 10089— 1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選 擇 8級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f GB/T 10089— 1988。半聯(lián)軸器與 蝸桿 配合的轂孔長度 L1=44mm 以 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)鈾器上而不壓在 蝸桿 的端面上，故 I— II 段的長度應(yīng)比 1L 略短一些，現(xiàn)取 IIL? =42mm (2)初步選擇滾動(dòng)軸承。 mm VM =74826N由手冊(cè)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，二者材料硬度差為 40HBS[11]。查表取 0A =112，于是 軸得最小直徑顯然是安裝 軸承 處 的 直徑 IIId? 為了使所選得軸直徑 IIId? 與軸承的內(nèi)徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取軸承的 型號(hào) 。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距 L2+L3+L4=62+76+58=扭矩圖 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 49 頁 圖 傳動(dòng) 軸的載荷分析圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 c 是軸的危險(xiǎn)截面。 mm NdTF t 1 8 7 0 8 64 5 4 9 9 7 82223 ???? NFF ntr 70 19c ost a n ?? ?? NFF ta 4 6 6 4t a n ?? ? 。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承舔加潤滑脂的要求 ,取端蓋的外端面與半聯(lián)鈾器 左 端面間的距離 L=20mm,故取 II III VIII IXLL??? =43mm. 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度 3)軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接 采用軸套連接 ， 尺寸為 D L=180mm 104mm,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是 借過渡配合來保證的 ,此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。故不必作強(qiáng)度校核 .截面 B 上雖然應(yīng)力最大 ,但應(yīng)力集中不大 (過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)人集中均在兩端 )。 1)判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 IV 和 V 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看。由手冊(cè)上查得 30220 型軸承的定位軸肩高度 h=6 因此取VIVIId? =Ⅲ Ⅳ =37mm. (4)為了使輸出軸與傳動(dòng)軸更好的配 合取 VIVIIL? =80mm。 mm 截面上的彎曲應(yīng)力 b? =?WM= 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P aWTTT 3 2 7 59 1 9 1 8 72 ???? 軸的材料為 45 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 .由手冊(cè)知 .155,275,640 11 M P aM P aM P aB ??? ?? ??? 截面上由于軸肩 而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按手冊(cè)查取 ,因 r/d=2/55=,D/d=60/55= 可查得 ?? =, ?? = 又因軸的材料的敏性系數(shù)為 ??q ??q 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ??1?k ?q ( ?? 1)=1+(21)= ??1?k ?q ( ?? 1)=1+()= 查手冊(cè)知尺寸系數(shù) ?? = 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? = 軸按磨削加工 則其表面系數(shù)為 ?? ?? ? = 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 ,即 q? =1 ,則綜合系數(shù)值為 ???? ???? ??kK ???? ???? ??kK 碳鋼的特性系數(shù) ?? =, ?? = 計(jì)算安全系數(shù) caS 值得 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 49 頁 ??? ?maKS ??? ???? ??? ?maKS ??? ???? caS = ?????? SS SS ＞ S= 故可知其安全 . 3)截面 V右 側(cè) 抗彎截面系數(shù) W== 552=21600mm3 抗扭截面系數(shù) WT== 552=43200mm3 彎矩 M為 M=782623 ??623562 340819 N 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 49 頁 2P 轉(zhuǎn)速 2n 和轉(zhuǎn)矩 2T 取蝸輪的傳動(dòng)效率為 ?? 則 2P = ?p = = 2n = min/8302401 rin ?? 2T =955000022np =9550000 =919187 N因此方案采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面 c處的 MH MV 以及 M的值列于表 。 IIId? ＝ 28mm,半聯(lián)軸器的長度Ｌ＝ 62mm,半聯(lián)軸器長度與蝸桿 配合的長度 1L =44mm。 ；蝸桿軸向齒厚as =. 2)蝸輪 蝸輪齒數(shù) 2z =31；變位系數(shù) 2x = 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i=12zz =31,這時(shí)得傳動(dòng)比誤差為（ 3029） /31=%是允許的。 mm () 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)功率 ，轉(zhuǎn)速 240r/min,傳動(dòng)比 i=1 caP 查得工作情況系數(shù) AK =,故 caP = AK P = V帶帶型 [6] 根據(jù) caP ,n 確定選取 SPZ 型。要在五分鐘內(nèi)完成作 業(yè)。另外減速機(jī)的兩端輸出軸分別和一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的卷繩管相連接。 圖 一種卷簾機(jī)的使用狀態(tài)示意圖 大棚頂端三角支架的結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示，卷繩軸頂端支承機(jī)構(gòu)的豎支桿的下端固定在橫支板上，斜支桿的兩端分別與豎支桿和橫支桿連接，橫支桿可固定在溫室大棚的墻體上，如此三個(gè)支板形成三角形支承，大大加強(qiáng)了支板的支承能力和安全性。 利用機(jī)械動(dòng)力把草簾子卷上去，利用 大棚的坡度和草簾子的重量往下滾放草簾子。 其主要機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、卷簾裝置 等。 2） 需在 5分鐘內(nèi)完成卷、放簾作業(yè)。 5） 外文資料翻譯一篇。但是，在溫室大棚作業(yè)中，卷鋪草簾是最費(fèi)時(shí)費(fèi)工的主要作業(yè)環(huán)節(jié)之一，尤其在嚴(yán)寒冬季的凌晨和傍晚，在寒風(fēng)刺骨的惡劣條件下，農(nóng)民站在大棚頂上從事著艱苦笨重的草簾卷鋪勞動(dòng)，情況可想而知。其工作方式是 采用機(jī)械手的原中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 49 頁 理，利用卷簾機(jī)的動(dòng)力上下自由卷放草簾子，不 必 受大棚坡度大小的限制 。此款卷簾機(jī)依靠電力采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 合 根據(jù)課題需要采用的電動(dòng)機(jī)功率為 千瓦，減速機(jī)降速后速度為 。 圖 卷簾機(jī)傳動(dòng)方案簡圖 1— 電動(dòng)機(jī) 2— V帶輪 3— 減速機(jī) 4— 卷繩管 電動(dòng)機(jī) 的選擇 卷簾機(jī)每天的工作時(shí)間是在早上和傍晚，且工作時(shí)間不到十分鐘，工作時(shí)間相比較很短。 蝸輪 用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造。然后由手冊(cè)查的要求得公差項(xiàng)目及表面粗糙度。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用， 考慮到蝸桿左側(cè)所受的載荷較大， 故 蝸桿左側(cè)選用雙 列圓錐 滾子 軸承。 mm 總彎矩 M =88623N 4)選小齒輪齒數(shù)為 Z1=大齒輪齒數(shù) Z2=U Z1=5 20=100 5）選取螺旋角。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?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面 c處的 MH MV 以及 M的值列于下表 。 選取軸得材料為 45 鋼，調(diào)制處理。 齒輪與 軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。而且這里軸的直徑較大，放截面 B 也不必校核。則由式及上表中的數(shù)值，并取 ? = 軸的計(jì)算應(yīng)力 M P aM P aW TMca )(1749285)( 3 222321 ?? ????? ?? 前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼、調(diào)質(zhì)處理．由手冊(cè)查得 [ 1?? ]=60MPa，因此 ca? [ 1?? ] 故安全。 右 端 滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。 mm 截面 V上的扭矩 T2 =919187 N各軸肩處的圓角零件圖。其它有關(guān)尺寸見零件圖。 mm 彎曲應(yīng)力為 b? = b? = 2160066467?WM = 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P aWTTT ???? 過盈配合處得 ?? ?/k 值 ,用插入法求出 ,并取 ?? ?/k = ?? ?/k 于是得 ?? ?/k = ?? ?/k = 軸按磨削加工 則其表面系數(shù)為 ?? ?? ? = 故得綜合系數(shù)為 ???? ???? ??kK ???? ???? ??kK 計(jì)算安全系數(shù) caS 值得 ??? ?maKS ??? ???? ??? ?maKS ??? ???? 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 49 頁 caS = ?????? SS SS ＞ S= 故該軸在截面 V 左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的 . 本題因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核 .至此 ,軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即告結(jié)束 . 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) [14]. 1）考慮到斜齒輪傳動(dòng)可以獲得較小的傳動(dòng)幾何尺寸，而且具有較大的承載能力。因此，作為簡支梁的 蝸桿 的支承跨距 L2+L3=+= 蝸桿 的計(jì)算 簡圖作出蝸桿 的彎矩圖和扭矩圖 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 49 頁 圖 蝸輪的載荷分析圖