【文章內(nèi)容簡介】 的一種傳動形式。 所以 根據(jù)推書機(jī)構(gòu) 的設(shè)計 要求 選用 了 齒輪齒條 傳動機(jī)構(gòu)，其中齒輪為圓柱直齒輪， 現(xiàn)設(shè)計齒輪齒條參數(shù)如下表 所示 ： 表 齒輪齒條參數(shù) 名稱 符號 齒數(shù) ? ?1Z 齒條 ? ?2Z 模數(shù) m 2 2 齒數(shù) z 21 287 壓力角 a ?20 ?20 齒頂高系數(shù) ?ah 1 1 頂隙系數(shù) ?c 幾何尺寸的計算 (1) 分度圓直徑 d ： mmmzd 4221211 ???? (2) 齒頂高 ah ： mmmhhh aaa 22121 ?????? (3) 齒頂圓直徑 ad ： mmmhzd aa 462)1221()2( 11 ??????? ? (4) 齒根圓直徑 fd ： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 mmmchzd af 372)()22( 11 ?????????? ?? (5) 基圓直徑 bd ： mmdd b o s42c o s 011 ????? 重合度的校核 齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)具 有傳動效率高和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，齒輪齒條設(shè)計中重合度的大小對設(shè)計的合理性和傳動的平穩(wěn)性影響較大。所以對打包機(jī)縱向推書機(jī)構(gòu)中齒輪齒條的重合度進(jìn)行校核驗(yàn)算是非常重要的。在安裝時要根據(jù)上表的設(shè)計參數(shù)計算出重合度，以校核該齒輪齒條設(shè)計能否滿足工作要求。 根據(jù)上述的幾何尺寸經(jīng)計算得 01 31??a ，繪出的齒輪齒條嚙合重合度如 圖 所示： ? ? ???????? ??????? ?s i nc os2t a nt a n2 1 11 mhz aaa ?? ? ? ?????? ?????? 000 20s i n20c os 21220t a n31t a n2121 o? ? 圖 齒輪齒條嚙合簡圖 計算結(jié)果表明，推書機(jī)構(gòu)中齒輪齒條傳動的重合度數(shù)值為 ，根據(jù)相關(guān)資料，認(rèn)為重合度在 ～ 范圍內(nèi)比較合理。據(jù)此判斷，推書機(jī)構(gòu)中齒輪齒條機(jī)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)合理，能夠滿足工作要求。 齒輪的強(qiáng)度校核 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 齒輪齒條傳動，不存在高轉(zhuǎn)速、長時間工作條件（要求），且應(yīng)力循環(huán)次數(shù)比齒輪傳動小的太多了，所以，就不存在輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞（點(diǎn)蝕等）強(qiáng)度計算問題 。比起直齒輪傳動，齒輪齒條傳動的重合系數(shù)要高，每個齒承受的力相對要小。所以，對齒輪齒條傳動進(jìn)行強(qiáng)度校核，只要通 過輪齒受力分析計算，滿足輪齒彎曲強(qiáng)度即可。 ：圓柱直齒輪， 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 300HBS； ： FLFCF bFF KKS 1lim][ ?? ? 查表有： 21lim /6 0 0 mmNbF ?? 取 2?FS ，單向傳動取 1?FcK ，因?yàn)椋?608 ?????? FHFV NNN 所以取 1?FLK ，則有： 21lim1 /300][ mmNKKS FLFCF bFF ?? ?? 3 驗(yàn)算彎曲應(yīng)力： ndVFF md KKTY ?? ?2112? 其中 ,20 ?? FYz (x=0), mNT ?? ， ?Kv mmd 401 ? mmmk nd 2,1 ??? ?? 211 /][ mmNYFF ??? 則 1221 11 ][/2Fnd VFF mmNmdKKTY ??? ? ???? 所以齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)介紹了齒輪齒條機(jī)構(gòu)的設(shè) 計，主要內(nèi)容包括 : (1) 分析設(shè)計了齒輪齒條機(jī)構(gòu)的參數(shù)； (2) 對齒輪齒條進(jìn)行了重合度的校核及對齒輪彎曲強(qiáng)度的校核。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 5 其它 零 部件的設(shè)計 與計算 軸的設(shè)計與校核 推書機(jī)構(gòu)的齒輪傳動軸和凸輪軸都采用平鍵。電動機(jī)正常工作的轉(zhuǎn)速為n0=960r/min。齒輪的轉(zhuǎn)速 n1=n0/i1=960/2=480r/min；功率 P1=10KW。凸輪軸的轉(zhuǎn)速n2=n1/i2=480r/min； 功率 P2=10KW。因此各軸的轉(zhuǎn)速如下： 齒輪軸： n1=480r/min； 凸 輪軸： n2=480r/min； 1．確定齒輪軸最小直徑 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： ][9 5 5 0 0 0 03 TTT dnPWT ?? ??? 式中： T? —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 MPa ； T—軸所受的扭距，單位 mmN? ； TW —軸的抗扭截面系數(shù)，單位 3mm ； n—軸的轉(zhuǎn)速，單位 min/r ； P —軸傳遞的功率。單位 KW； d —計算截面處軸的直徑，單位 mm ； [ T? ]—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位 MPa ； 由上式可得軸的直徑： 30333 ][][ nPAnPPnPdTT????? ?? 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 A0 查表取 112， P=10KW， n=480r/min 帶入得： 軸最小直徑的初始值： d? 。 所以根據(jù)要求現(xiàn)設(shè)計尺寸為齒輪軸小端直徑為 20mm ，長度為 60mm ；大端直徑為 25mm ，長度為 200mm 。 用同樣方法可確定凸輪軸的尺寸。 2． 軸的校核 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承 受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。取 1?? ， 用公式計算軸的應(yīng)力： W TMca22 )(?? ?? ca? —軸的計算應(yīng)力，單位 MPa ； M —軸所受的彎距，單位 mmN? ； T —軸所受的扭距，單位 mmN? ； W —軸的抗彎截面系數(shù)， 單位 3mm 。計算公式如下： 324 ])()([ mmD zbdDdDdW ?????? ? 找出齒輪軸的危險截面，現(xiàn)將計算出的截面處的 HM 、 VM 及 總M 的值列表如下： 表 載荷值計算 載 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NFNFNHNH , 21 ?? NFNF NVNV ,53111 21 ? 彎矩 M mmNMH ?? 29596 mmNM V ?? 3 5 4 2 總彎矩 mmNM ???? 3 0 0 4 3 5 4 22 9 5 9 622總 扭矩 T mmNT ?? 畫出軸的載荷分析圖。如圖 示 ： abF N V 1F N H 1F N V 2F N H 2F tF rC 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 M HF tF N H 1 MvFnv1 Fnv2 M總 圖 軸的載荷分析圖 上圖中 c 截面為危險截面。 通過計算 得： MP aW TMca )( 22 ??? ?? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 MPa90][ 1 ??? 。因此， ][ 1?? ??ca ，故安全。 3． 飛輪 的計算與安裝 飛輪是 具有適當(dāng)轉(zhuǎn)動慣量、起貯存和釋放動能作用的轉(zhuǎn)動構(gòu)件。 它是 安裝在機(jī)器回轉(zhuǎn)軸上的具有較大轉(zhuǎn)動慣量的輪狀蓄能器 ， 飛輪可以用來減少機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程的速度波動。 所以為了加強(qiáng)推書機(jī)構(gòu)運(yùn)動的平穩(wěn)性，要計算飛輪的 轉(zhuǎn)動慣量 ，并確定飛輪安裝在哪根軸上較合適來達(dá)到設(shè)計要求。 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算如下： 摩擦系數(shù)為 f =，周期為 t =2s 則包書速度為： smtv /?? 安全系數(shù)為 ?k 又由上述可算得：平均力矩 smm /? 所以總功率： kmP ??? ? 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 而 ω=2π*n/60 主軸轉(zhuǎn)速為： 10r/min ??P 所以， 飛輪應(yīng)該裝在推書機(jī)構(gòu)凸輪軸上較合理 ， 并且轉(zhuǎn)動慣量 J : mkgmNJ ???? 1675m a x / ?? 其中， δ≥ 鍵的選用 選用 A 型平鍵（ GB/T10961979）， 按帶輪和齒輪的寬度由手冊查得： mmmmmmlhb 866 ????? 強(qiáng)度校核，按公式計算： dkLTP 12021? 查得參數(shù) 2/100 mmNFF ?? （許用擠壓應(yīng)力）， k==,L=Lb=13mm 鍵 聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩為： mNT ?? 鍵的工作面壓強(qiáng) P 為： MP aMP adk LTP FF 1 ????? ??? ? 綜上，鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度合格。 連桿的設(shè)計 連桿機(jī)構(gòu)的示意圖如下 圖 所示： 圖 連桿機(jī)構(gòu)的示意圖 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 B 為連桿機(jī)構(gòu)的一般位置， A 和 C 分別為連桿端點(diǎn)的左右極限位置。又因?yàn)橥茣谐虨?mmACH 400?? 。 設(shè) R 為等效曲柄半徑， d 為連桿長度 ， xaA? 當(dāng)機(jī)構(gòu)出于拉 直共線和重合共線兩種位置時，連桿的推程分別取最大值和最小值。 由幾何關(guān)系可列出 ( 22 )()( xHRRd ???? 2/,2 hdxdR ??? 根據(jù)關(guān)系式可?。?mmR 200? mmd 600? 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電機(jī)來驅(qū)動。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別是三相異步電動機(jī)。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動帶、鑄造機(jī)械、功 率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。 （ 1） 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動機(jī)分成兩個基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種型式：鼠籠式和繞線式。鼠籠式和繞線式只是在轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的不同，它們的工作原理是一樣的。鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造上簡單，價格低廉，工作可靠，使用方便，就成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動機(jī)。 （ 2） 電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理 下圖 是三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖，圖中 N， S 表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中只示出兩根導(dǎo)條。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場向順時針方向旋轉(zhuǎn)時，其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo) 條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力 F。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 ， 轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理圖 （ 3） 三相異步電動機(jī)的選擇 要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺電動機(jī)，首先要考慮電動機(jī)的功率，合理選擇電動機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。如果電動機(jī)的功率選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)檫@不僅使設(shè)備投資增加和電動機(jī)未被充分利用，而且電動機(jī)經(jīng)常不是在滿載荷下運(yùn)行，它的效率和功率也都不高。如果 電動機(jī)的功率選小了，就不能保證電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮機(jī)械的效能，并使電動機(jī)由于過載而過早地?fù)p壞。 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦輪的功率和轉(zhuǎn)速情況，選擇電動機(jī)型號： Y160L6 額定功率：11KW；滿載轉(zhuǎn)速： 970r/min。 圖 電動機(jī) （ 4） 三相異步電動機(jī)的三維建模 在整個設(shè)計方案中，電動機(jī)屬于外購部分，不需要另行設(shè)計，故在三維圖中可用簡單的模擬圖形來代替。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)介紹了包裝帶捆扎機(jī)總體結(jié)構(gòu)和各部件的設(shè)計，主要內(nèi)容包括 : (1) 進(jìn)行了軸的設(shè)計及其校核計算 、飛輪 的計算與安裝 和連桿的設(shè)計； (2) 根據(jù)設(shè)計要求 選用了鍵和電動機(jī)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 6 推書機(jī)構(gòu)的三維建模 SolidWorks 軟件 簡介 SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)， SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁發(fā)起，當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個工程師的 桌面 上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計系 統(tǒng)。從 1995 年推出第一套 SolidWorks 三維機(jī)械設(shè)計 軟件 至今，至 2021年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300 家經(jīng)銷商在全球 140 個國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。 2021 年 9 月 20 日， DS SolidWorks 推出 SolidWorks2021 新品，這也是 SolidWorks 的 CAD 軟件史上發(fā)布的第 20 個版本 。 SolidWorks2021 新增了和完善了 200 多項功能，可以更好的 幫助提高企業(yè)創(chuàng)新能力和設(shè)計團(tuán)隊的工作效率。在這個版本中增加了大型審閱圖和走查等眾多功能，其中大型審閱圖可以快速打開復(fù)雜的大型裝配體，節(jié)省系統(tǒng)資源。走查功能可以模仿人眼的觀察走向，可以更加清晰的看到復(fù)雜的構(gòu)造內(nèi)部。 SolidWorks 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 在 SolidWorks 中，當(dāng)生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體， SolidWork 的 性能得到極大的提高