【正文】 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 22 頁(yè) 共 49 頁(yè) 強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)．取 nm =，可滿足彎曲強(qiáng)度。 5=21900 (9)接觸疲勞壽命系數(shù) ?HNK ?HNK （ 10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1% ，安全系數(shù) S=1， M P aSK HHNH ][ 1lim11 ???? ?? () M P aSK HHNH ][ 2lim22 ???? ?? () 接觸許用應(yīng)力 ][ H? =（ ][ H? 1+ ][ H? 2） /2=（ 660+715） /2MPa = 2）計(jì)算 (1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑 td1 由計(jì)算公式得 td1 mmmm ) ( 9 1 9 1 8 2 ????? ??? () (2)計(jì)算圓周速度 smndv t / 0 0 060 0 0 060 11 ?? ????? ?? () (3)計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm ?b d? td1 =1 = () ntm = mmZd t ???? () h = ntm = = () b/h=() (4)計(jì)算縱向重合度 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 20 頁(yè) 共 49 頁(yè) ?? = d? Z1tanβ = 1 20 tan14176。㎜ (3)查表選取齒寬系數(shù) d? ＝ 1 (4)由表查得材料的彈性影響系數(shù) EZ = 2/1 (5)按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 1limH? =600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 2limH? =550MPa。初選螺旋角 ? =14176。由手冊(cè)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) )硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS[11]。因此方案采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 mm 截面上的彎曲應(yīng)力 b? = ?WM = () 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 16 頁(yè) 共 49 頁(yè) M P aWTTT2 4 7 6 9 4 74 3 7 7 02 ???? () 蝸桿 的材料為 45鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 .由手冊(cè)知 .155,275,640 11 M P aM P aM P aB ??? ?? ??? 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按手冊(cè)查取 ,因 r/d=2/55=,D/d=60/55= 可查得 ?? = ?? = 又因 蝸桿 的材料的敏性系數(shù)為 ??q ??q 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 ??1?k ?q ( ?? 1)=1+(21)= () ??1?k ?q ( ?? 1)=1+()= () 查手冊(cè)知尺寸系數(shù) ?? =， 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?? = 蝸桿 按磨削加工 ， 則其表面系數(shù)為 ?? ?? ? = 蝸桿 未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 ,即 q? =1 ,則綜合系數(shù)值為 ???? ???? ??kK () ???? ???? ??kK () 碳鋼的特性系數(shù) ?? =, ?? = 計(jì)算安全系數(shù) caS 值得 1191 ??? ?maKS ??? ???? () ??? ?maKS ??? ???? () 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 49 頁(yè) caS = ?????? SS SS ＞ S= () 故可知其安全 . 3)截面 IV 左 側(cè) 抗彎截面系數(shù) W== 603=21600mm3 抗扭截面系數(shù) WT== 603=43200mm3 彎矩 M為 M=88623 ??60 66467 N因?yàn)殒I槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小 ,因而該軸只需校核截面 V左右兩端即可 [13]. 2)截面 V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W== 963= () 抗扭截面系數(shù) WT== 963= () 截面 IV 左 側(cè)的彎矩 M為 M=88623 ??96 N故不必作強(qiáng)度校核 .截面 C 上雖然應(yīng)力最大 ,但應(yīng)力集中不大 (過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)人集中均在兩端 )。 從應(yīng)力集中對(duì) 蝸桿 的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面 IV 和 V 處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看。則由式及上表中的數(shù)值，并取 ? = 蝸桿 的計(jì)算應(yīng)力 [12] M P aM P aW TMca )(88623)( 3 222321 ?? ????? ?? () 前已經(jīng)選定 蝸桿 的材料為 45 鋼、調(diào)質(zhì)處理．由手冊(cè)查得 [ 1?? ]=60MPa，因此 ca? [ 1?? ]故安全。 mm 扭矩 T 3T =43770N mm VM =74826N現(xiàn)將計(jì)算出的截面 c處的 MH MV 以及 M的值列于表 。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取 a值 .對(duì)于 30208型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得 a=。各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)零件圖。滾動(dòng)軸承與 蝸桿 的周向定位是 借 過(guò)渡配合來(lái)保證的 ,此處選 蝸桿 的直徑尺寸公差為m6。 3)蝸桿 上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與 蝸桿 的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 13 頁(yè) 共 49 頁(yè) (4)取 V VI VII VIIILL??? = 15mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定 )。參照工作要求并根據(jù)III IVd? =38mm，由軸承產(chǎn)品目 錄中初步選取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的 雙 列圓錐滾子軸承 30208， 尺寸為 d D T=40mm 80mm 。半聯(lián)軸器與 蝸桿 配合的轂孔長(zhǎng)度 L1=44mm 以 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)鈾器上而不壓在 蝸桿 的端面上，故 I— II 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 1L 略短一些，現(xiàn)取 IIL? =42mm (2)初步選擇滾動(dòng)軸承。 IIId? ＝ 28mm,半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度Ｌ＝ 62mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度與蝸桿 配合的長(zhǎng)度 1L =44mm?？紤]到聯(lián)軸器要與電機(jī)軸相聯(lián)，因此聯(lián)軸器的孔徑為 [10] 5 6 9 0 14 3 7 7 ???? TKT ACA Ｎ因此考慮的它的通用性，可適當(dāng)增大蝸桿的直徑 來(lái) 適應(yīng)多種選擇。 選取蝸桿的 材料為 45 鋼，調(diào)制處理。 蝸桿的設(shè)計(jì) 蝸桿上 的 功率 1P 轉(zhuǎn)速 1n 和轉(zhuǎn)矩 1T 根據(jù)已知 1P =,1n =240r/min,1T ==43770 N蝸輪蝸桿在工作中產(chǎn)生得熱量少，對(duì)機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生影響。詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)零件圖。 6)精度等級(jí)公差和表面粗糙度得確定 [9] 考慮到所設(shè)計(jì)得蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T 10089— 1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選 擇 8級(jí)精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f GB/T 10089— 1988。 ；蝸桿軸向齒厚as =. 2)蝸輪 蝸輪齒數(shù) 2z =31；變位系數(shù) 2x = 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i=12zz =31,這時(shí)得傳動(dòng)比誤差為（ 3029） /31=%是允許的。齒頂圓直徑 1ad =96mm。 1)蝸桿 軸向齒距 aP =。Z =，因?yàn)??39。=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) hLjnN 260? =60 1 5 365=109500 () 壽命系數(shù) 8 7 109500/10?HNK = () 則 ][ H? = HNK ][ H? 185。傳動(dòng)中心距 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 9 頁(yè) 共 49 頁(yè) 3 22 )][(HE ZZKT ?? ?? () 1)確定作用在 蝸 輪上的轉(zhuǎn)矩 2T ,根據(jù)式 得 2T =919187N為了節(jié)約貴重的有色金屬降低成本，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造 [7]。 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù) GB/T 100851988 的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（ ZI） . 考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿采用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿 螺旋齒面要求淬火，硬度為 45～ 55HRC。 mm () 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)功率 ，轉(zhuǎn)速 240r/min,傳動(dòng)比 i=1 caP 查得工作情況系數(shù) AK =,故 caP = AK P = V帶帶型 [6] 根據(jù) caP ,n 確定選取 SPZ 型。 mm=919187N 1P ， 2P ， 3P 依次為蝸桿，傳動(dòng)軸和輸出軸上的輸入功率 1P =P w? = () 2P =P w? 1? = = () 3P =P w? 1? ?2? = () 1T =955000011np =9550000 =43770 N 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) m in/2 4 01 rnn w ?? () m in/8302 4 0112 rinn ??? () m in/ rinn ??? () 12,w? ?? 依次為電動(dòng)機(jī)與蝸桿，蝸桿與傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸與輸出軸之間的傳動(dòng)效率。 中北大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 6 頁(yè) 共 49 頁(yè) 綜合考慮 各種因素 ,所選擇的電動(dòng)機(jī)為 一款齒輪減速電動(dòng)機(jī)型號(hào) YCJ71 配用電機(jī) 90SF14 輸出功率 ,輸出轉(zhuǎn)速 240r/min，輸出轉(zhuǎn)矩 42N/m ,極數(shù) 4，電動(dòng)機(jī)的安裝型式為 B3基本安 裝型 [5]. 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 為 1 5 0 4 0 ??? wmnni () 分配結(jié)果為第一級(jí) 蝸輪蝸桿 傳動(dòng)比為 30。 主要影響電動(dòng)機(jī)壽命的因素是 功率、轉(zhuǎn)速及環(huán)境因素 。因 此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與升溫。所以本款卷簾機(jī)擬采用兩級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)是蝸輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速高、受力小、效率損毫小 .第二級(jí)是齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)平穩(wěn) ,效率高 .并且減速機(jī)有二個(gè)輸出軸，二個(gè)輸出軸分別和與二個(gè)輸出軸相對(duì)應(yīng)的卷繩管相連接 ,這樣可以減小負(fù)載 ,增大轉(zhuǎn)矩 .卷簾機(jī)的傳動(dòng)方案見(jiàn)下圖 。要在五分鐘內(nèi)完成作 業(yè)。用 CAD 制圖，并分析圖紙總結(jié)出現(xiàn)的情況和結(jié)果。根據(jù)切削加工的知識(shí)及材料的力學(xué)性能確定卷繩管的長(zhǎng)度直徑及機(jī)構(gòu)的材料構(gòu)成。通過(guò)螺栓可減少滾動(dòng)摩擦。 支架上端固定有卷繩管支承環(huán)，支架與支承環(huán)之間可通過(guò)螺栓連接或焊接。所以本款卷簾機(jī)擬采用兩級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)是蝸輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速高、受力小、效率損毫小，第二級(jí)是齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。要在五分鐘內(nèi)完成作業(yè)。支架則固定在溫室后墻的頂部。另外減速機(jī)的兩端輸出軸分別和一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的卷繩管相連接。經(jīng)過(guò)分析可將電機(jī)和減速機(jī)分別固定在一個(gè)電機(jī)支桿上。 4)電動(dòng)機(jī)功率為 ，經(jīng)減速機(jī)減速后降為 。 3)需在 5分鐘內(nèi)完成卷、放簾作業(yè)。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1)利用電機(jī)作動(dòng)力，經(jīng)減速機(jī)降速，通過(guò)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，完成卷簾、放簾作業(yè)。卷簾機(jī)通過(guò)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，完成卷簾，放簾作業(yè)。經(jīng)過(guò)減速機(jī)降速，將扭矩傳輸給卷動(dòng)機(jī)構(gòu)。此款卷簾機(jī)結(jié)構(gòu)要合理，維修要方便，能在北方惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作。 圖 一種卷簾機(jī)的使用狀態(tài)示意圖 大棚頂端三角支架的結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示，卷繩軸頂端支承機(jī)構(gòu)的豎支桿的下端固定在橫支板上，斜支桿的兩端分別與豎支桿和橫支桿連接，橫支桿可固定在溫室大棚的墻體上，如此三個(gè)支板形成三角形支承，大大加強(qiáng)了支板的支承能力和安全性。其中電機(jī)通過(guò)減速機(jī)予以減速，帶動(dòng)整體。支架通過(guò)螺栓固定在大棚的頂墻上。 大棚卷簾機(jī)包括多個(gè)卷繩管支承機(jī)構(gòu)， 卷繩 管直接與減速箱的輸出軸相連。電動(dòng)反轉(zhuǎn)，卷簾在自身重力作用下沿繩放下，完成放的過(guò)程。 圖 1[4]是一種卷簾機(jī)的使用狀態(tài)示意圖，該卷簾機(jī)采用固定式結(jié)構(gòu)，主要由工作電機(jī)及固定機(jī)構(gòu)，減速機(jī)，卷繩管，卷簾繩，螺栓，軸承等組成。但存在以下不足，懸臂桿和支撐桿穩(wěn)定性差，對(duì)草簾整體彎度要求較高，不易滿足長(zhǎng)度較大的大棚，且其卷簾軸被焊接成整體構(gòu)件，拆裝不方便。 另 一種是走動(dòng)式 ，這種卷簾機(jī)由懸臂桿、支撐桿、電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和卷簾軸等組成。 利用機(jī)械動(dòng)力把草簾子卷上去，利用 大棚的坡度和草簾子的重量往下滾放草簾子。 因此，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的電動(dòng) 卷簾機(jī)