【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)誤差蝸桿齒槽徑向跳動(dòng)Ⅲ蝸桿齒形誤差表211蝸桿的公差和極限偏差公差組項(xiàng)目公差值（極限偏差值）（單位mm）Ⅰ蝸輪齒距累計(jì)公差Ⅱ蝸輪齒距極限偏差177。Ⅲ蝸輪齒形誤差177。（4）蝸輪蝸桿材料選擇蝸輪蝸桿是胎架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)。選取材料時(shí)，一般會(huì)選取碳鋼或合金鋼等材料。因?yàn)?，不僅要考慮蝸桿的強(qiáng)度，還需要考慮材料的耐熱性、耐磨性能等特性。 通常情況下，對(duì)于高速重載蝸桿以及在核心傳動(dòng)中、蝸桿常用15Cr、20Cr、20c、20MnVB和MnTi等型號(hào)的鋼材進(jìn)行滲碳萍火，也可用440Cr等型號(hào)的鋼材進(jìn)行表面淬火；在低中載傳動(dòng)以及不太重要的傳動(dòng)的中載，蝸桿一般使用常用45等型號(hào)的鋼進(jìn)行正火或者調(diào)質(zhì)處理。本文使用45號(hào)鋼，作為蝸輪蝸桿的材料。（5）蝸輪蝸桿工作圖綜上所述，計(jì)算得出蝸輪蝸桿的幾何尺寸以及基本參數(shù)，在本設(shè)計(jì)的當(dāng)中，為了實(shí)現(xiàn)手自一體的功能，在蝸輪的兩邊設(shè)計(jì)兩根蝸桿，一根由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一根由手動(dòng)操作。蝸輪的工程圖見(jiàn)圖24，蝸桿的工程圖見(jiàn)圖25圖24蝸輪圖24手動(dòng)蝸桿（上）與機(jī)動(dòng)蝸桿（下）在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在胎架中僅起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于空載狀態(tài)。為了防止絲杠在到達(dá)與定位置后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)生停滯，需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一定的過(guò)載保護(hù)功能，因此可以選取帶傳動(dòng)。一般情況下，傳送帶的長(zhǎng)度與帶輪的中心距存在一定的誤差，容易發(fā)生松動(dòng)，為解決上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種張緊輪。張緊輪安裝在張緊輪軸上，通過(guò)螺栓與支架聯(lián)接，其余支架的位置可以通過(guò)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到張緊皮帶的作用。其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖25。圖25張緊輪軸與張緊輪支架為了防止絲杠在到達(dá)與定位置后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)生故障，在電機(jī)軸上安裝一扭力限制器。根據(jù)電機(jī)的工作扭矩選擇扭力限制器，電機(jī)的工作扭矩與蝸桿的轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)。根據(jù)蝸輪蝸桿的傳力公式：（29）式中，為蝸桿的工作扭矩，i是傳動(dòng)比。將上文i=20帶入（公式29），計(jì)算得到=m，考慮到啟動(dòng)加速度，取整15 Nm。根據(jù)=15Nm，選擇02X型AQ扭力限制器。支撐機(jī)構(gòu)是對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效的保護(hù)而設(shè)計(jì)的，保證其受到外界干擾時(shí)仍然能運(yùn)作，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的工作平臺(tái)，保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了使蝸輪蝸桿的安裝更加方便，將支持機(jī)構(gòu)分為上中下三個(gè)部分：上立柱、箱體和底柱。三者對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，使得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能穩(wěn)定的工作。與此同時(shí)，為方便胎架高度上的調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)專門(mén)設(shè)計(jì)一種柔性止推螺母。下面對(duì)立柱進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了使底柱具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，將其設(shè)計(jì)為由法蘭、立柱鋼管、底座以及肘板等幾個(gè)部分組成。（1） 立柱鋼管設(shè)計(jì)無(wú)縫立柱鋼管的的設(shè)計(jì)主要依據(jù)絲杠的尺寸。前文已經(jīng)得出絲杠的直徑為70mm，為保證絲杠在豎直方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)空間充足，同時(shí)，保證在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，設(shè)計(jì)立柱鋼管的外徑為100毫米，壁厚為10毫米。（2）底座以及肘板的設(shè)計(jì)底座是胎架與地基直接連接的部分，通過(guò)四個(gè)地腳螺栓與地基相連接。胎架的下立柱與底座焊接在一起，在四周均布四塊相同的肘板（加強(qiáng)筋）進(jìn)行局部加強(qiáng)。為使得整個(gè)胎架系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，設(shè)計(jì)底座為邊長(zhǎng)200mm的正方形。底座結(jié)構(gòu)以及底座的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖25。圖25底柱（3）法蘭的設(shè)計(jì)法蘭的作用是連接下立柱與箱體，它與立柱鋼管焊接在一起，通過(guò)六個(gè)均布的螺栓與箱體相連接。設(shè)計(jì)法蘭的與立柱鋼管部分直徑為155mm；與箱體配合部分直徑為115mm，期配合公差為mm；法蘭內(nèi)徑為80mm。法蘭的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖26。圖26法蘭根據(jù)蝸輪蝸桿的幾何參數(shù)以及具體尺寸，設(shè)計(jì)出箱體的結(jié)構(gòu)以及幾何尺寸。箱體外形大體是一個(gè)長(zhǎng)寬高分別為330mm、220mm、150mm的長(zhǎng)方體。箱體分為主箱體和箱蓋，在一邊的長(zhǎng)壁板設(shè)計(jì)有一個(gè)安裝步進(jìn)電機(jī)的耳板。主箱體內(nèi)安裝蝸輪蝸桿。主箱體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖27，箱蓋結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖28。圖27箱體圖28箱蓋上立柱與箱體以及下立柱一起構(gòu)成密閉空間，保護(hù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供平穩(wěn)工作的條件。它由法蘭、立柱鋼管和支撐蓋組成。（1） 法蘭與立柱鋼管的設(shè)計(jì)法蘭與立柱鋼管焊接在一起，結(jié)構(gòu)與下立柱相似。見(jiàn)圖29圖29上支柱（2） 支撐蓋的設(shè)計(jì)支撐蓋與空心鋼管焊接，其作用是限制絲杠在圓周方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及限制絲杠的左右擺動(dòng)。設(shè)計(jì)支撐蓋的內(nèi)徑為70mm，開(kāi)有鍵槽，在鍵槽上開(kāi)有螺紋孔。通過(guò)安裝螺釘就可起到固定絲杠，限制其在圓周方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。其具體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖210。圖210支撐蓋在實(shí)際工作當(dāng)中，有可能出現(xiàn)胎架高度達(dá)不到要求的情況，以往的解決辦法就是設(shè)計(jì)一種新的型號(hào)的胎架。針對(duì)這一問(wèn)題，本文專門(mén)設(shè)計(jì)了一種柔性止推螺母。其結(jié)構(gòu)與支撐蓋類似，通過(guò)螺紋以及鍵固定在絲杠上。當(dāng)絲杠高度不夠時(shí)，可以再止推螺母上加套筒，以此來(lái)提高胎架的高度。這樣就可以使胎架的型號(hào)統(tǒng)一，使得胎架的設(shè)計(jì)和制造成本大大降低。止推螺母的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖211。圖211止推螺母經(jīng)過(guò)上述一步一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成手自一體柔性胎架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖212，圖中1為下立柱、2為箱體、3為絲杠、4為蝸輪、5為蝸桿、6為上立柱、7為止推螺母、8為支撐頭。各零件規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表212。212胎架零件規(guī)格參數(shù)表名稱數(shù)量材料質(zhì)量（kg）備注單件總計(jì)下立柱1Q235包括四塊加強(qiáng)筋箱體1Q235包括箱體和箱蓋絲杠145蝸輪145蝸桿245包括手動(dòng)蝸桿和機(jī)動(dòng)蝸桿上立柱1Q235止推螺母1Q235支撐頭1Q235圖212胎架整體結(jié)構(gòu)本章重點(diǎn)介紹了手自一體柔性胎架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。首先，分析胎架的功能以及技術(shù)要求，根據(jù)胎架的設(shè)計(jì)原則對(duì)胎架的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后，依據(jù)機(jī)械功能，將胎架分解為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。先設(shè)計(jì)的是胎架的主體結(jié)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)給定的胎架額定工作承載能力（初定為30000N），確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)尺寸參數(shù)。而后，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其幾何參數(shù)，設(shè)計(jì)支撐機(jī)構(gòu)，完成支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)以及尺寸設(shè)計(jì)。至此，手自一體柔性胎架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全部完成。第3章手自一體柔性胎架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核工程機(jī)械在設(shè)計(jì)和制造完成之后，必須要校核其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要考慮手自一體柔性胎架在常規(guī)工況下的強(qiáng)度校核。常規(guī)工況即校核胎架是否可以支持分段船體的重量，根據(jù)給定的胎架額定工作承載能力（初定為30000N）就可以計(jì)算出胎架是否滿足強(qiáng)度要求。校核的的主要內(nèi)容包括：校核絲杠受到分段船體施加的壓力時(shí)的應(yīng)力；校核蝸輪與絲杠受到來(lái)自分段壓力產(chǎn)生自鎖時(shí)螺紋的剪應(yīng)力；校核螺紋的受力通過(guò)蝸輪傳遞到支柱無(wú)縫鋼管上的應(yīng)力。由于分段船體外板有弧度，胎架支柱會(huì)受到側(cè)向力，這個(gè)力產(chǎn)生的彎矩由胎架支柱與地基相連接的地角螺栓承受。因此，需要考慮在受到側(cè)向力時(shí)，地腳螺栓的強(qiáng)度。由于功能需要，絲杠與蝸輪之間的螺紋具有自鎖功能。當(dāng)胎架受到分段船體的壓力時(shí)，螺紋就會(huì)受到來(lái)自胎架支柱的壓力。因此，需要計(jì)算絲杠螺紋上的螺紋牙所能承受的最大外載荷，來(lái)校核當(dāng)胎架上加載分段船體時(shí)的強(qiáng)度。蝸輪與絲杠之間配合螺紋的剪應(yīng)力的計(jì)算，需要先給出螺紋的基本參數(shù)。根據(jù)前文結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇的螺紋類型確定其基本參數(shù)。蝸輪與絲杠之間配合螺紋的基本參數(shù)見(jiàn)表31。表31配合螺紋的基本參數(shù)螺紋材料公稱直徑d螺距P外螺紋中徑外螺紋小徑45鋼70mm10mm65mm59mm校核螺紋牙根部受到的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力：（1）螺紋牙彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式: （31）式中，b為螺紋牙根寬度，h為螺紋牙高度，d為螺紋大徑， z為螺紋圈數(shù)，為許用彎曲應(yīng)力。首先計(jì)算彎曲情況下，螺紋的屈服極限。前文中選取的螺栓類型為梯形螺紋，因此：螺紋牙寬：b==10=；螺紋牙高： ； 螺紋圈數(shù)z=45鋼的屈服極限[]=310MPa,取安全系數(shù)為2,45號(hào)鋼的許用應(yīng)力 ，許用彎曲應(yīng)力 。根據(jù)公式（31）有， ，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，得到F≤,，則有F≤。（2）螺紋剪切強(qiáng)度的計(jì)算公式： （32）式中， []為許用剪切應(yīng)力，許用剪應(yīng)力 。根據(jù)公式（32），有 ，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得F≤，則有F≤。綜上所述。而所給定的胎架額定工作承載能力初定為30000N，在螺紋的承受范圍以內(nèi)。校核絲杠的強(qiáng)度需要校核兩個(gè)方面：一是絲杠的拉壓強(qiáng)度，二是絲杠的彎曲應(yīng)力，根據(jù)鋼材的許用應(yīng)力，就能計(jì)算出絲杠能負(fù)載的極限拉壓力，同時(shí)也能計(jì)算出絲杠能負(fù)載的極限側(cè)向力。（1） 根據(jù)材料力學(xué)，絲杠所受拉壓力的校核公式為： （33）式中，F(xiàn)為桿件所受拉壓力，A為截面面積，[σ]為材料的許用應(yīng)力。絲杠的材料選取45號(hào)鋼，查表得45 號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度為590MPa，屈服極限為310MPa，前文計(jì)算得到[σ]=155MPa。由公式（33）可得 ,絲杠的截面面積 ，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，得F≤。（2） 校核絲杠的彎曲應(yīng)力，根據(jù)材料力學(xué)彎曲應(yīng)力公式： (34)式中，M為界面彎矩，為截面模數(shù)(抗彎截面模量)，對(duì)于圓形截面，D是圓形截面的直徑。是相對(duì)于中性層的慣性矩,是相對(duì)于中性層的最大鉅離。絲桿的截面為圓形，直徑為70mm，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算其截面模數(shù)Wz=2199，將Wz帶入公式（34）可得，M=m。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)胎架的結(jié)構(gòu)，絲杠在上立柱底部承受的彎矩最大，前文設(shè)計(jì)胎架上立柱的高度：L=335mm，則絲杠頂端所能承受的最大側(cè)向力 KN。綜合以上兩種情況的分析。在這里，計(jì)算的是單個(gè)胎架支柱所受的側(cè)向力，實(shí)際工作中，會(huì)在胎架之間會(huì)增加支撐鋼材，來(lái)加強(qiáng)胎承受架側(cè)向力的能力。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，胎架所能承受的側(cè)向力會(huì)比計(jì)算值要大很多。、下立柱強(qiáng)度校核螺紋受到的壓力會(huì)通過(guò)蝸輪傳遞到支柱無(wú)縫鋼管上，因此需要對(duì)鋼管的強(qiáng)度進(jìn)行校核。鋼管強(qiáng)度的校核包括兩個(gè)部分：一是鋼管的彎曲強(qiáng)度，二是鋼管的拉壓強(qiáng)度。（1） 校核拉壓強(qiáng)度根據(jù)公式（33）可計(jì)算出鋼管的拉壓強(qiáng)度。前文中已經(jīng)設(shè)計(jì)好，鋼管的外徑為100毫米，壁厚為10毫米，選取的材料是Q235鋼。經(jīng)過(guò)查閱手冊(cè)，可得Q235鋼的屈服極限=235MPa,彎曲應(yīng)力為158MPa。鋼管的截面面積 。根據(jù)公式（33），得到立柱鋼管所能承受的最大壓力為：（2