【正文】 準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已總新確定，但并為圓整，故分度圓直徑不會(huì)改變， 即=28 3=84mm d=84mmdmz??齒寬 b= D b=84mm?因齒輪與齒條嚙合，所以中心距無限大齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù) =+ = = （式 [20]）Y? Y?? 齒間載荷分配系數(shù) 由表 [20]， =1/ FK? FK?=?齒向載荷分布系數(shù) b/h=84/( 4)=?? 由圖 [20] =?載荷系數(shù) K K= K=??齒型系數(shù) 由圖 [20] =? FY? =彎曲疲勞極限 由圖 [20] =450MPalimF? limF?彎曲最小安全系數(shù) 由表 [20] = in應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖 [20]，估計(jì) 指數(shù)LN4610310CN??? M= =()nhiVitTt??? = .80?原估計(jì)力循環(huán)次數(shù)正確 =?彎曲壽命系數(shù) 由圖 [20] = NY尺寸系數(shù) 由圖 [20] = X許用彎曲應(yīng)力 ??F? = =360MPa （式 [20]）??F?limnNXYS驗(yàn)算 （式 [20]）2KTbd?? =262MPa??F 傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。 動(dòng)力齒輪與齒條傳動(dòng)計(jì)算齒條為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229HB286HB，平均取為 240HB齒輪 齒數(shù) =28 模數(shù) M=3 螺旋角 =01Z0?基本齒廓：壓力角 a= =1m c= 20?*ah = (GB/13562022)*f?齒輪變位系數(shù) 耐磨條件好 X，選取 取 X=齒寬 齒輪 =84mm1b 1b齒條 = 2齒條基準(zhǔn)面到齒頂高距離 J J=40mm齒條長(zhǎng)度 L L=840mm 主要幾何參數(shù)計(jì)算齒輪分度圓直徑 =mz =84mm1d 1d齒頂高 齒輪 =*()ahxm??ahm 齒條 = =4 2 2齒根高 齒輪 =*1()facx? 1f 齒條 =（ ） =52fh1m2fhm齒高 齒輪/齒條 h=9mmafh??齒輪到齒條中心線的距離 ??齒距 = ?齒條齒數(shù) 取整數(shù) = ?? 2Z齒條切齒部分精確長(zhǎng)度 L=(.)L 齒條齒厚測(cè)量計(jì)算齒條齒中線弦齒厚 s= mm ?齒條齒中線弦齒高 =m 4mmah量柱直徑 D= mm?齒條基面至量柱表面的測(cè)量距 M=J+(1/sina)??/(4tan)1m?? = 編碼器傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)因批量較小，強(qiáng)度無較高的要求，則只需較高的傳動(dòng)精度即可。故齒輪用 40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度 241HB286HB,平均取 260HB。則因?yàn)闊o轉(zhuǎn)動(dòng)載荷要求，只要能過與齒條進(jìn)行正確的嚙合即可。齒條的模數(shù)為 m=3，即我們選擇齒輪為 m=3，取齒輪的齒數(shù)為 18。則可得編碼器每個(gè)脈沖推桿前進(jìn)的距離：L 1= = 式中 L 為齒條齒長(zhǎng)，Z1 為齒條的齒數(shù)，Z313NZL?為與光電脈沖編碼器連接的齒輪的齒數(shù)，N1 為光電脈沖編碼器的線數(shù)，從而可得一個(gè)脈沖下齒條移動(dòng)的距離。安裝方法因編碼器的軸徑太小無法與齒輪直接相連，所以我們制造一個(gè)齒輪軸與齒輪相連接。這樣也可以減小震動(dòng)給編碼器帶來的影響，也可以有助齒輪于齒輪齒條的嚙合。 鍵的選擇與計(jì)算 6 級(jí)精度差齒輪要求一定的定心性，因此選擇平鍵。由于是靜連接，選用普通平鍵，平頭。由手冊(cè)可查得當(dāng) d=38 時(shí)，鍵的截面尺寸為：b=6mm，高 h=6mm。取鍵長(zhǎng)l=50mm。鍵的接觸長(zhǎng)度 =50mm，鍵與軸的鍵槽接觸高度 k=h=3㎜。由表 ?39。取鍛鋼的鍵槽的許用擠壓力 =80MPa（載荷平穩(wěn)所以取大值）。由式 德聯(lián)接所能??p?傳遞的轉(zhuǎn)矩 T= =228000N M199416 N Mhld41??p??? 可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠，取鍵的材料為 45 號(hào)鋼。 螺栓的選擇與校核計(jì)算 我們對(duì)地腳螺栓進(jìn)行校核計(jì)算，以保證機(jī)構(gòu)在運(yùn)行平穩(wěn)。估算殼體的重量為m=2022kg校核計(jì)算如下：殼體最大壓力 p = N42DFQ???1962?QF螺栓工作載荷 =0， （式 [20]） 1192?zFQ32701?F剩余預(yù)緊力 N （見 節(jié) [20]）???F4907??F螺栓最大壓力 N （式 [20]）49039。02?812相對(duì)剛度系數(shù) 采用銅皮石棉墊片 ??c預(yù)緊力 N （式 [20]） ???????FcF 56??F 螺栓拉力變化幅 N2568702?a 1308?a計(jì)算螺栓應(yīng)力幅假設(shè)螺栓直徑 自定義 dm? 2dm螺栓幾何尺寸 查手冊(cè) ?螺栓危險(xiǎn)截面面積 21()(.)cAd????螺栓應(yīng)力幅 ?? .4aMP?確定許用應(yīng)力幅選擇螺栓材料 35 鋼選擇螺栓性能等級(jí) 級(jí) （見 [20]節(jié)）105??B?MPB50?? （同上）106BS S3螺栓疲勞極限 （表 [20]）PB6532..01 ?????極限應(yīng)力幅 Mkuma ????許用應(yīng)力幅 （表 [20]）][li??校核螺栓變載荷強(qiáng)度 ][a??即，所選螺栓符合要求。 誤差的分析 誤差理論分析 測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)對(duì)精度要求高，因此有必要進(jìn)行誤差分析，以便進(jìn)一步控制和提高系統(tǒng)的精度?？芍摴艿拈L(zhǎng)度由 、 、 三部分組成，下面分別分析每分對(duì)系統(tǒng)誤差的影響:1L23(1) 對(duì)系統(tǒng)誤差的影響1L為電動(dòng)機(jī)推移行程完成時(shí)，推桿上推塊與鋼管接觸面到第一對(duì)測(cè)長(zhǎng)光電傳感器之間的距離。在計(jì)算鋼管長(zhǎng)度時(shí)這是一個(gè)定值，其誤差主要決定于滾輪工作行程的理論值與實(shí)際值之間的誤差、滾輪與第一對(duì)光電傳感器的安裝的位置精度。系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，由于各種元件的老化、磨損等因素， 的數(shù)值肯定1L會(huì)改變。所以要求系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，必須重新測(cè)量 的值，再在軟件中進(jìn)1行更新，以保證測(cè)長(zhǎng)精度。(2) 對(duì)系統(tǒng)誤差的影響2L為鋼管長(zhǎng)度的主要部分， 的測(cè)量誤差占系統(tǒng)誤差的很大一部分。由于光電傳感2L器安裝誤差，被測(cè)鋼管端面和傳感器中心線之間存在一個(gè)偏差角 a(假設(shè)光電傳感器和接收管在同一個(gè)水平面內(nèi))，對(duì)于測(cè)量不同管徑 和 的鋼管( )就會(huì)帶來測(cè)量誤差:iD0i?0D并可以提出了兩條定性結(jié)論: △ 與 a 角成正比。 △ 與 有關(guān)， 越20()/2iLtgaX???2L2LiZi小越好。其中 是光電傳感器所在安裝平面到鋼管底面的高度。iZ按照上述結(jié)論，在實(shí)際使用中存在兩方面的問題:①△ 表達(dá)式是相對(duì)于任意兩直徑鋼管而言，具體如何掌握、在測(cè)量范圍內(nèi)△ 可能2L 2L達(dá)到什么程度，概念不是十分明確。②設(shè)計(jì)者近似認(rèn)為，測(cè)量不同管徑鋼管，鋼管底面均處于同一高度。實(shí)際上光電傳感器一旦安裝之后，高度確定，對(duì)于不同管徑鋼管， 是相對(duì)變化的，存在一個(gè)高度差△iZZ，△Z 對(duì)△ 影響有多大，無法評(píng)價(jià)。為了較為準(zhǔn)確地應(yīng)用上述結(jié)論，克服其不足，得2L出定量的數(shù)據(jù)，控制測(cè)長(zhǎng)誤差，可以以檢測(cè)范圍內(nèi)的最小直徑鋼管為基準(zhǔn)，推導(dǎo)出任一直徑鋼管測(cè)長(zhǎng)誤差算式:（式 ） 式中: △L2 由 L2 引起的被測(cè)鋼管的測(cè)量誤差 (mm)。一光電傳感器中心線的安裝偏差角(度)。?一被測(cè)鋼管管徑(mm)。iD一測(cè)量范圍內(nèi)的最小鋼管直徑。?一最小直徑鋼管的底面到光電傳感器所在平面的高度(mm)。Z一被測(cè)鋼管底面到光電傳感器所在平面的高度(mm)，按 = i iZ??計(jì)算， 由幾何結(jié)構(gòu)所決定，計(jì)算值見表 31。 z?應(yīng)該指出，在實(shí)際使用中，鋼管外形幾何尺寸不是絕對(duì)精確的(尤其是直度誤差較大時(shí))，為了保證不漏測(cè)，光電傳感器平面到被測(cè)鋼管管底的高度 Zi 不可能達(dá)到理想狀態(tài) =0，必須設(shè)置一個(gè)合理的值。假設(shè) Z。=20mm，a=1“、2 、3 ，可計(jì)iZ ?算出不同規(guī)格鋼管的測(cè)量誤差如表 32。表 31 D48～D246 范圍 ?管徑 48 73 96 124 149 173 205 245Z0 0 表 32 Z0=20mm， 時(shí)間不同規(guī)格鋼管相對(duì)測(cè)量誤差 (mm)1,23??? 2L? Di?48 73 96 124 149 173 205 246Zi 20 ?0 0 ?0 ??222 00iDzZtag???????表 32 可見，a 角的存在是導(dǎo)致測(cè)長(zhǎng)誤差的必要條件，△ 與 角成正比例關(guān)系，也2L?應(yīng)注意到，如果鋼管規(guī)格改變之后光電傳感器不作相應(yīng)調(diào)整( 不變)，由此產(chǎn)生的測(cè)長(zhǎng)誤0Z差亦不可忽視，以 =3 為例，測(cè) D73 鋼管的 理論誤差為 ，對(duì) D246 鋼管則達(dá)?2L到 1. 11mm，表 32 的計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)備調(diào)整提供了較為準(zhǔn)確的參考。(3) 對(duì)系統(tǒng)誤差的影響， 是脈沖編碼器每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)推桿沿鋼管軸向走過的距離3L3L與高速計(jì)數(shù)模塊中的絕對(duì)計(jì)數(shù)值的積。所以 的誤差 △ 主要由編碼器的誤差脈沖值