【文章內(nèi)容簡介】 ?? ????V （ m/s） ③ 計(jì)算齒寬 b td db ??? （ mm） （式 312） ???b （ mm） ④ 計(jì)算齒寬與齒高比 b/h 模數(shù) ： ??? zdm tt （ mm） 齒高： ? ? 7 8 6 9 ????? ?? ta mchh （ mm） ??hb ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) ?? HHVA KKKKK ? （式 313） 根據(jù) smV /? ， 7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) ?VK 。 由于所設(shè)計(jì)的齒輪為直齒輪，假設(shè) mmNbFK tA /100? ，查得 7級(jí)精度未經(jīng)表面硬化齒輪 ?? ?? FH KK 。 查得使用系數(shù)為，均勻平穩(wěn)狀態(tài)時(shí) 1?AK 。 查得 7級(jí)精度，小齒輪懸臂布置時(shí) ? ? 2 4 32 ?????? ? bK ddH ??? 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 8 － 由 ?hb ， ??HK 查得 ??FK 。 故，載荷系數(shù) ?????K ⑥ 按實(shí)際載荷系數(shù)校正做得分度圓直徑 3 KtKdd t?（ mm） （式 314） 31 ???d （ mm） ⑦ 計(jì)算模數(shù) ??? zdm （ mm） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為： ? ?3 2112 ??????????? F SFd YYzKTm ?? ?? （式 315） ⑴ 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MpaFE 4501 ?? ，大齒輪 MpaFE 4502 ?? ； ② 查得彎曲壽命系數(shù) ?FNK ， ?FNK ； ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 ? ? sK FEFNF ?? ? （式 316） 取彎曲疲勞安全系數(shù) s= ? ? ???? sK FEFNF ?? ? ?Mpa ? ? ???? sK FEFNF ?? ? ?Mpa ④ 計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù) K ?? FFVA KKKKK ? （式 317） 0 7 7 ?????K ⑤ 查取齒形系數(shù) 181?z 時(shí)， ?FaY ； ?SaY 542?z 時(shí)， ?FaY ； ?SaY ⑥ 計(jì)算大、齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較 ? ? 11 ???F SaFa YY ? ? ? 013 47 22 ???F SaFa YY ? 取小值。 ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)（式 314）得： 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 9 － 347 2 3 ??? ????m （ mm） 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，可由齒面接觸疲勞強(qiáng)度，取模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 1?m 。 按接觸疲勞強(qiáng)度算出： 分度圓直徑： ?d （ mm） 小齒輪齒數(shù)： ??? mdz ，取 181?z 。 大齒輪齒數(shù)： 54312 ??? zz 幾何尺寸計(jì)算 ⑴ 計(jì)算分度圓直徑 1811811 ????? mzd （ mm） 5415422 ????? mzd （ mm） ⑵ 計(jì)算中心距 ? ? 36221 ??? dda （ mm） ⑶ 計(jì) 算齒輪寬度 ????? db d? （ mm） 取 mmB 92 ? ； mmB 141 ? 。 驗(yàn)算 311 ????? dTF t N mmNmmNb FK tA /100/ ???? 。 X 方向齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 初步擬定已知條件為：傳動(dòng)比 i=3， n4max=30r/min,工作壽命為 20 年（每天工作 24小時(shí)，一 年工作 360 天） 選定齒輪類型、精度、材料、齒數(shù) ⑴ 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 。 ⑵ 由于該減速器傳動(dòng)功率不大，所以大、小齒輪都選用軟齒面齒論。選大、小齒輪材料為 45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 217255HBS。 ⑶ 選取精度等級(jí)為 7級(jí)（ GB1009588） 。 ⑷ 選取小齒輪齒數(shù) 183?z ,大齒輪齒數(shù) 543184 ???z 。 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)（式 38）設(shè)計(jì)進(jìn)行試算。 ⑴ 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 載荷系數(shù) ?tK ； ② 確定小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩，由于所選電機(jī) 36BF003 的最大靜轉(zhuǎn)矩為 mNT ?? ③ 取齒寬系數(shù) ?d? 。 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 10 － ④ 查得材料的彈性影響系數(shù) ?EZ 21Mpa ⑤ 查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 M p aHH 3 8 04lim3lim ?? ?? ⑥ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （見式 39） 93 6 024133060 ?????????N 9934 ????? jNN ⑦ 根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查得接觸疲勞壽命系數(shù)為： ?HNK ； ?HNK 。 ⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 (見式 310) 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1。 ? ? ????? sK imHHNH ?? MPa ? ? ????? sK imHHNH ?? MPa ⑵ 計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑 td3 （見式 38） ,代入中較小的值 3 233 ??????????????td ? ?mm ② 計(jì)算圓周速度 V （見式 311） ?? ????V （ m/s） ③ 計(jì)算齒寬 b （見式 312） ???b （ mm） ④ 計(jì)算齒寬與齒高比 b/h 模數(shù) ??? zdm tt （ mm） 齒高 ? ? ????? ?? ta mchh （ mm） ??hb ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) （見式 313） 根據(jù) smV /? ， 7 級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) ?VK ； 由于所設(shè)計(jì)的齒輪為直齒輪，假設(shè) mmNbFK tA /100? ，查得 7級(jí)精度未經(jīng)表面硬化齒輪 ?? ?? FH KK ； 查得使用系數(shù)為，均勻平穩(wěn)狀態(tài) 1?AK ； 查得 7級(jí)精度，小齒輪懸臂布置時(shí)； ? ? 2 4 32 ?????? ? bK ddH ??? 由 ?hb ， ??HK 查得 ??FK 故，載荷系數(shù)為： ?????K ⑥ 按實(shí)際載荷系數(shù)校正做得分度圓直徑 （見式 314 ） 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 11 － 33 ???d （ mm） ⑦ 計(jì)算模數(shù) ??? zdm （ mm） 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)（式 315）進(jìn)行彎曲強(qiáng)度試算。 ⑴ 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 ① 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MpaFE 4503 ?? ，大齒輪 MpaFE 4504 ?? ； ② 查得彎曲壽命系數(shù) ?FNK ， ?FNK ； ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 （見式 316） 取彎曲疲勞安全系數(shù) s= ? ? ???? sK FEFNF ?? ? ?Mpa ? ? ???? sK FEFNF ?? ? ?Mpa ④ 計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù) K （見式 317） 0 4 7 9 ?????K 0 4 7 9 ?????? ?? FFVA KKKKK ⑤ 查取齒形系數(shù) 183?z 時(shí)， ?FaY ； ?SaY 544?z 時(shí)， ?FaY ； ?SaY ⑥ 計(jì)算大、齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較 ? ? 01 22 ???F SaFa YY ? ? ? 44 ???F SaFa YY ? 取小值。 ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 （見式 315） 2 3 ??? ????m （ mm） 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，可由齒面接觸疲勞強(qiáng)度，取模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 1?m 。按接觸疲勞強(qiáng)度算出： 分度圓直徑 ?d （ mm） 小齒輪齒數(shù) ??? mdz ，取 184?z 。 大齒輪齒數(shù) 54334 ??? zz 幾何尺寸計(jì)算 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 12 － ⑴ 計(jì)算分度圓直徑 1811833 ????? mzd （ mm） 5415444 ????? mzd （ mm） ⑵ 計(jì)算中心距 ? ? 36243 ??? dda （ mm） ⑶ 計(jì)算齒輪寬度 ????? db d? （ mm） 取 mmB 94 ? ； mmB 143 ? 。 驗(yàn)算： 31 3 ????? dTF t N mmNmmNb FK tA /100/ ???? 。 注：考慮云臺(tái)垂直運(yùn)動(dòng)是 45176?！?+45176。，取齒扇為 122176。 軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)也和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度，剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決與 軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需要對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂和塑性變形。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常采用 45 號(hào)鋼。 Z 方向軸的設(shè)計(jì) 由于控制攝像機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng)的 Z軸有上下兩根軸，上軸只承受軸向拉力作用，故只須滿足抗拉強(qiáng)度要求； Z方向下軸，既承受軸向拉伸作用，又承受扭矩作用，應(yīng)該分別進(jìn)行強(qiáng)度校核。⑴ Z 方向上軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)拉伸強(qiáng)度條件公式試算（見 [2]）： ? ?bAF ?? ?? （式 318） 其中： ? 為正應(yīng)力； F為軸向力； A為軸的橫截面面積。 設(shè)上軸承受質(zhì)量為 1㎏的器件，即： ????? gmF （ N） 查得 45號(hào)鋼的抗彎強(qiáng)度極限為 ? ? Mpab 598?? ，根據(jù)（式 317）得： ? ? 0 16 ??? bFA ? ? ?2mm 假設(shè)上軸軸徑最小處為 16㎜，內(nèi)開一個(gè) mm10? 的內(nèi)孔，用以同視頻線、電源線等線路，其有效面積為： ? ? ? ? )( 222222 mmmmdDS ??????? ? 滿足設(shè)計(jì)要求。 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 13 － ⑵ Z 方向下軸的設(shè)計(jì) ① 抗拉強(qiáng)度校核 設(shè)下軸承受質(zhì)量 m= ㎏的器件，所以 NgmF ????? ，根（式 318）得： ? ? 013 ??? bFA ? ? ?2mm 假設(shè)下軸軸徑最小處為 8㎜，內(nèi)留一個(gè) mm4? 的孔，則有效面積為： ? ? ? ? 222222 mmmmdDS ??????? ? 滿足設(shè)計(jì)要求。 ② 抗扭強(qiáng)度校核 抗扭強(qiáng)度條件為（見 [2]）： ? ??? ?? tWTm axm ax （式 319） 其中： maxT 為軸承受的最大轉(zhuǎn)矩； tW 為抗扭截面系數(shù)； ??? 為許用剪切應(yīng)力。 水平電機(jī) mNT ?? ，折算到軸上的扭矩為： 5 8 9 a x ????? iTT 電機(jī) （ mN? ） 抗扭截面系數(shù)為： ? ? 3649343 100 9 4 mDW t ?? ?????????? ???????????? ?? 則： 6m a x ??? ?? 查得 45號(hào)鋼的許用剪切應(yīng)力為 ? ? Mpa60?? ， ? ??? ?max ，滿足強(qiáng)度要求。 X 方向軸的設(shè)計(jì) 材料為 45 號(hào)鋼，經(jīng)正火，淬火和回火熱處理。 由于 X方向的軸同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩和彎曲作用，所以要按彎扭組合強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 由第四強(qiáng)度理論強(qiáng)度條件（見 [2]）： ? ?122 ???? ?? TMWca （式 320） 初步確定軸的最小直徑為： mmd 10? 抗彎截面系數(shù)： 36933 mdW ?? ?????? ? ⑴ 確定軸承受的最大彎矩 由于所選攝像機(jī)質(zhì)量 gm 540? ，考慮其附加器件的質(zhì)量，設(shè)總質(zhì)量 gm 700?總 ，即NmF ??? 總 。 設(shè)最大彎曲變形發(fā)生在軸上離支承處 20㎜處，即： 廣東海洋大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文 － 14 － mNlFM ??????? ? 3m a x ⑵ 確定軸上承受的最大扭矩 所選電機(jī) 36BF003Ⅱ的轉(zhuǎn)矩 mNT ?? ，折算到 X軸上： mNiTT ?????? 2 3 7 按（式 320）計(jì)算 Mpaca 1 226 ????? ?? 由于正火，回火處理的 45號(hào)鋼的許用彎曲應(yīng)力 ? ? Npa551 ??? ，即 ? ?1?? ??ca ，滿足強(qiáng)度要求。 軸承的選用