【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)極變速器的結(jié)構(gòu) 圖 總體裝配圖 傳動(dòng)原理 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器用于能包裝多種長(zhǎng)度的物品的包裝機(jī)上。由于包裝紙的輸送長(zhǎng)度是根據(jù)被包裝物決定的，因此，每當(dāng)變換被包裝物時(shí)，必須相應(yīng)調(diào)節(jié)包裝紙的輸送長(zhǎng)度。 包裝紙輸送長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)滑輪的位置，改變變速器的速比，即輸紙滾筒的送紙速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要改變變速器的速比時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器降低轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)錐齒輪將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)到 ? 17軸上，又 經(jīng)鏈傳動(dòng)，降低速比，將動(dòng)力傳動(dòng)到 ? 20軸上。通過(guò)錐齒輪將動(dòng)力傳至螺桿，因螺桿與滑座為螺紋配合，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使得滑座上下移動(dòng)，從而導(dǎo)致滑輪上下移動(dòng)。又上下對(duì)稱布置的兩個(gè)皮帶輪是固定在軸套上的，故滑輪的移動(dòng)使得主動(dòng)輪的直徑發(fā)生變化，從而使速比得以改變，也就改變了輸送滾筒的送紙速度，使得包裝紙輸送長(zhǎng)度得到了調(diào)節(jié)。 5 調(diào)節(jié)過(guò)程 1—— 螺桿； 2—— 皮帶輪； 3—— 軸； 4—— 滑座； 5—— 軸套； 6—— 滑輪； 7—— 減速器； 8—— 刻度盤； 9—— 減速器； 10—— 電動(dòng)機(jī) 圖 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器 當(dāng)需要調(diào)節(jié)包裝紙輸送長(zhǎng)度時(shí)，可用手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)，使紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī) 10 進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，經(jīng)減速器 10 進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，經(jīng)減速器 9（速比 121?i ）和齒輪、鏈輪傳動(dòng)后，螺桿 1 帶動(dòng)滑座 4 左右移動(dòng)，因滑輪 6 是固定，而對(duì)稱布置的皮帶輪 2 將沿豎直方向上下移動(dòng)，從而 ，滑輪 6 兩側(cè)三角帶的傳動(dòng)中心距發(fā)生的改變，和滑輪 6 依靠交代的張力自動(dòng)進(jìn)行的前后移動(dòng)，使變速器的速比隨即得到了調(diào)整，也就改變了輸送滾筒的送紙速度，使得包裝紙輸送長(zhǎng)度得到了調(diào)節(jié)。紙長(zhǎng)的變動(dòng)由刻度盤 8的指針指示出。由于螺桿 1 是傾斜設(shè)置的，因此在變速過(guò)程中三角帶始終是保持平直的。 紙長(zhǎng)調(diào)節(jié)必須在包裝機(jī)開(kāi)動(dòng)情況下進(jìn)行。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 滑輪裝配圖 無(wú)級(jí)變速器調(diào)速時(shí)，滑座上下移動(dòng)，使得滑輪同時(shí)上下移動(dòng)，又因?qū)ΨQ布置的兩個(gè)皮帶輪是固定于軸套上的，從而使滑輪與皮帶輪間的間隙發(fā)生變化。由21ddi? 可知，在 1d 固定不變的情況下， 2d 的大小變化使得傳動(dòng)速比發(fā)生變化。 護(hù)套的作用，固定皮帶輪位置，防止無(wú)級(jí)變速器調(diào)速時(shí)，皮帶輪掉落。 無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速范圍： 當(dāng)滑座位置處于螺桿的最上端位置時(shí)，上面皮帶輪與滑輪的 mmd 581 ? ，下面皮帶輪與滑輪的 mmd 701 ?? 。 又主動(dòng)輪 mmd 1002 ? 所以變速器的速比范圍為 107~50291 0 070~1 0 058 ??i 又主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為 min20r 故變速器的調(diào)速范圍為 n i nrv 14~)107~5029(20 ??? 結(jié)論：無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速范圍： min14~ r 。 7 3 電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此，無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相交流異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛。所以選擇使用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為 JW4524。 由資料可知， JW4524 型三相交流異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下： 額定功率： wPN 25? 額定電壓： VUN 380? 額定電流： AIN ? 額定轉(zhuǎn)速： n=1400r/min 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 4 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 概述： 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用非常廣泛的機(jī)構(gòu)。其主要優(yōu)點(diǎn)是： 1）適用的圓周速度和功率范圍廣； 2)傳動(dòng)比準(zhǔn)確； 3）傳遞的機(jī)械效率高； 4）工作可靠 。6)可實(shí)現(xiàn)平行軸，相交軸，交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng) 。7)結(jié)構(gòu)緊湊。但制造及安裝要求較高，且需專門的加工，測(cè)量設(shè)備，因而成本較高。 錐 齒輪 是圓錐齒輪的簡(jiǎn)稱，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng) ,兩軸交角 S稱為軸角，其值可根據(jù)傳動(dòng)需要確定，一般多采用 90176。 。錐齒輪的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖所示。由于這一特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圓柱齒輪中的各有關(guān)圓柱 在錐齒輪中就變成了 圓錐 ，如分度錐、節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜齒錐齒輪設(shè)計(jì)、制造及安裝均較 簡(jiǎn)單，但噪聲較大，用于低速傳動(dòng)（＜ 5m/s）；曲線齒錐齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小及承載能力大等特點(diǎn)，用于高速重載的場(chǎng)合。本節(jié)只討論 S=90176。 的標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)。 齒輪設(shè)計(jì)： 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ⑴ 根據(jù)使用要求，選用錐齒輪傳動(dòng)； ⑵ 無(wú)極變速器為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（ GB1009588)； ⑶ 材料選擇： 由表 101 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)）， 9 硬度為 240HBS。二者材料硬度差為 40HBS。 ⑷ 選小齒輪 齒數(shù)為 131?Z 。 初步設(shè)計(jì) Zb≥ , Z? =， KA=, Kβ =, u=, σ Hlim=1500 N/ mm, e=1100, Σ =90176。 DH1≥ e Zb Zφ ［ KAKβ T12Hlim )u(sim? ?］ 1/3 （ ） =1100 （ 220 sim? ?） 1/3 = 1）選定齒數(shù) Z 和模數(shù) m: 選 Z1=13, 則 Z2=u Z1 =, 取 Z2=49 m =DH1/ Z1 = = 2）選變位系數(shù)： 螺旋角 =176。接近零度曲齒錐齒輪，取 x1=, x2= XΣ =x1+x2=+= 切向變位系數(shù)： X1= 使小齒輪齒頂變 尖，取 xt1= 根據(jù)保持標(biāo)準(zhǔn)齒全高 σ =0 xt2=xtΣ xt1== 幾何計(jì)算 軸交角Σ Σ =90176。 齒數(shù)比 u u=Z2/Z1=49/13= 節(jié)錐角δ‘ δ’ 1 =arc tan ?????? ?? ? COSU sin=176。 δ’ 2==176。 分度圓大端端面模數(shù) m m= 齒形角α 0=20176。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 齒頂高系數(shù) ?ah =1 頂隙系數(shù) c*= 齒寬 b=R/4— R/3=50 徑向變位系數(shù) x1= x2= 齒高變動(dòng)系數(shù) σ =0 平均當(dāng)量齒輪 Zvm = ?????? ? 39。239。1 c osc os ?? ZZ （ ） = 節(jié)錐與分錐的比值 Ka=(XΣ / Zvm)+1 = 中點(diǎn)當(dāng)量齒輪分度圓壓力角 α m=arc tanα 0 /cosβ m=176。 中點(diǎn)當(dāng)量齒輪齒合角 α‘ m=arc cos (cosα m /Ka)=176。 切向變位系數(shù)之和 XtΣ =2Zvm[inv α’ minv α m] 2XΣ tan α m= 176。 切向變位系數(shù) xt 按σ =0 及補(bǔ)償小齒輪尖頂： xt1= , xt2= 分度圓直徑 d1=mz1= d2=mz2= 節(jié)錐距 R’ =’ 2= 中點(diǎn)錐距 Rm== 齒全高 h=(2h*+c*σ )m= 分圓齒頂高 ha=( h*+xσ ) m ha1=12 ha2= 分圓齒根高 hf=hha hf1= hf2= 節(jié)圓齒根高 h’ f=( Ka1 ) d/cosδ’ hf1= hf2= 節(jié)圓齒頂高 h’ a=hh’ f h’ a1= h’ a2= 節(jié)錐齒根角 θ’ f= arc tan(h’ fR’ ) θ’ f1 =176。θ’ f2=176。 根錐角 δ f= δ’ – θ’ f1 δ f1=176。δ f2=176。 頂錐角 11 δ a=δ +θ f δ a1=176。 δ a2=176。 頂圓直徑 da=Kd+2h’ a cosδ’ da1=, da2= 冠頂距 Aa=R’ cosδ’ h’ a sin δ’ Aa1= Aa2= 安裝距 A A1=168 A2=80 輪冠距 Ha=AAa Ha1 = Ha2= 強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按國(guó)標(biāo) GB/ T =100621988 公式驗(yàn)算計(jì)算接觸應(yīng)力 σ H=ZH ZE Zε Zβ Zκ1mbe H/)1(??? uuuuFKKKK tmHHVA ????? （ 1）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH ZH=tbw t a n c o s c o s 2 c o stt ???? （ ） β b=arc sin[ sin β m cos α 0]=176。 α t= α w1= ZH= (2) 查表，彈性系數(shù) ZE= N/mm2 (3) 重合度系數(shù) Zε Zε = 3 )1)(4( ?? ?? ?? +???? = （ ） mm=mRm/ R = mm ε β = beH tan β m/(π mm)= mm ramv1=Rm d a1 / (2R COSδ 1) = mm ramv2 =Rmda2/ (2R cosδ 2)= rbmv1=Rmd1cos α m/ ( 2RCOSδ 1)= 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 rbmv2=Rmd2cos α m/ (2Rcosδ 2)= gam= 2121 amvmv rbra ? + 2222 mvmv rbra ? (rbmv1+rbmv2)tanα m = pm=π mmcos α m= εα = gα m/ pm= (4) 螺旋角系數(shù) Zβ = m?cos = (5)有效寬度 beH== （ 6）錐齒輪系數(shù) Zk= （ 7)使用系數(shù) KA= (8)齒寬中點(diǎn)分錐的圓周力： dm1= Rm d1/R=74mm Ftm=2020T1/dm1= (9)動(dòng)載系數(shù) Kv=NK+1 N= K=K1beH/ (KAFtm) + cv3= Kv= （ 10）齒向載荷分布系數(shù) KHβ = （ 11）齒間載荷分配系數(shù) KHα = （ 12）輪滑劑系數(shù) ZL= (13)速度系數(shù) Zv= (14)粗糙度系數(shù) ZR= (15)溫度系數(shù) ZT=1 (16)尺寸系數(shù) Zx=1 (17)SHmin=1 (18)查表，σ Hlim=1500 N/mm2 σ H= N/ mm2 許用接觸應(yīng)力 σ Hp=ZLZvZRZXσ Hlim/ZTSHmin =1355 N/mm2＜Σ h 用變位類型影響系數(shù) Zb= 修正 σ‘ H= H=1272 N/mm2 故安全 齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算 σ f1。 2=KAKvKFα KFβ Ftm Yα KFα = KFβ = beF= 13 Sfmin= 1 YST=2 Yk=1 Mnm= Yfa1= Yfa2= Ysa1= Ysa2= Yε = Yβ = Yδ re1T= Yrre1T= Yx= σ Flim=470 N/mm 2(MQ ) 320 N/mm2 (ML) 小輪計(jì)算應(yīng)力σ F1=740N/mm2 大輪計(jì)算應(yīng)力σ F2=803N/mm2 小輪許用齒根應(yīng)力σ Fp1=824N/mm2 大輪許用齒根應(yīng)力σ Fp2=828N/mm2 故安全 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 概述 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件如齒輪、帶輪、鏈輪等都要安裝在軸 上才能實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸的主要功能在于支持傳動(dòng)零件，使其具有確定的工作位置，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 軸的設(shè)計(jì) 求輸入軸上的功率 p1,轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T1 若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)） ?? ，則 wpp 221 ????? ? 又 m in/1 rinn ????? 于是