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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文)
摘 要
在煤炭工業(yè)發(fā)展過程中，長距離、大運(yùn)量、大功率的帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。而合理的帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式已成為長距離、大運(yùn)量、大功率的帶式輸送機(jī)的一個(gè)瓶頸，因而我們要求帶式輸送裝置具有較好的力矩。直角式可控調(diào)速裝置就可滿足該要求，可實(shí)現(xiàn)速度控制功能。
直角式可控調(diào)速裝置是在原有普通的2K--H型行星齒輪減速器的基礎(chǔ)上展開的，并進(jìn)行了改良與創(chuàng)新，使得原有的單一減速功能變?yōu)橛梢簤厚R達(dá)實(shí)現(xiàn)的可控調(diào)速的高性能的減速裝置。該裝置的設(shè)計(jì)采用了機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)與現(xiàn)代電器控制技術(shù)想結(jié)合，構(gòu)思新穎獨(dú)特，且方案在技術(shù)上是切實(shí)可行的，有一定的創(chuàng)新性。直角式可控調(diào)速裝置總體結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，并與采煤生產(chǎn)密切相結(jié)合，具有廣泛的推廣與應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：直角 調(diào)速 行星齒輪 減速器
Abstract
In the process of coal industry development in long distance,large capacity, high power belt conceyor application more and more widespread. Reasonable belt converor drivng mode has become a long distance, large capacitity, high power belt conveyor of a bottleneck. Therefore we request a belt conveying device has good torque. Right angle type controlled speed regulating device can meet the requirement, which can realize the speed control function.
The right-angle type device that can control of changing the speed is a function in the original common 2K--H plant wheel gear , which to go forward the improvement and innovation, make the only-one lower the speed function change into be press by the liquid the motor carry out of can control to adjust the speed of the deceleration of high performance equip. This equipment's design project adoption machine spreeds to move, the liquid presses to move control the technique with modern electric appliances to combine together, conceive outline novel, the project is on the technique is to slice actually viable, have the innovation and unique, the total structure is simple, make easily, the cost is low with adopting the coal production to combine together closely, having the extensive expansion application foreground.
Key words: Right-angle; Changing the speed; Plant gear; The machine of lowering the speed
60
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
目 錄
前 言 1
1 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 3
1.1 問題的提出及發(fā)展前景 3
1.2 系統(tǒng)的工作原理 4
1.2.1 行星輪 5
1.2.1.1 行星輪的特點(diǎn) 5
1.2.1.2 行星輪傳動(dòng)的類型 6
1.2.1.3 行星輪的制造與安裝 6
1.2.2 圓錐齒輪 7
1.2.3 蝸輪蝸桿 8
1.2.3.1 蝸輪蝸桿的雙重作用 8
1.2.3.2 蝸輪蝸桿的安裝與制造 9
2 系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 10
2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 10
2.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 10
2.1.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 10
2.2 錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
2.2.1 確定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 11
2.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11
2.2.2.2 計(jì)算 13
2.2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 14
2.2.3.1確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) 14
2.2.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 15
2.2.3.3 確定相關(guān)修正系數(shù) 15
2.2.3.4 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 15
2.3 行星齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20
2.3.1 材料的選擇 20
2.3.1.1 太陽輪和行星輪 20
2.3.1.2 內(nèi)齒圈 20
2.3.2 確定各主要參數(shù) 20
2.3.2.1 傳動(dòng)比 20
2.3.2.2 行星輪數(shù)目 21
2.3.2.3 配齒計(jì)算 21
2.3.3 幾何尺寸計(jì)算 24
2.3.4 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 26
2.3.4.1 齒輪承載能力計(jì)算參數(shù) 26
2.3.4.2 a-c嚙合副的強(qiáng)度校核 27
2.3.4.3 b-c嚙合副的強(qiáng)度校核 33
2.4 蝸桿蝸輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 37
2.4.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類型 37
2.4.2 選擇材料 37
2.4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 37
2.4.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 39
2.4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 40
3 系統(tǒng)的軸系設(shè)計(jì) 42
3.1 傳動(dòng)軸的校核 42
3.1.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 42
3.1.2 計(jì)算軸的載荷 42
3.1.3 計(jì)算軸徑 43
3.1.4 軸的受力分析 43
3.2 中間軸的軸承校核 46
3.2.1 軸承的選擇 46
3.2.2 軸上的受力分析 46
3.2.3 計(jì)算壽命 48
4 傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49
4.1 小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49
4.2 大錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49
4.3 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 50
4.4 太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51
4.5 行星輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51
4.6 內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52
4.7 蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53
4.8 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53
4.9 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 54
4.10 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 55
4.11 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 55
4.12 總裝配圖 57
結(jié)束語 58
致 謝 60
參考文獻(xiàn) 61
前 言
作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)的本科生，在完成大學(xué)四年的專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)之后，即將面臨畢業(yè)，而畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和運(yùn)用。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以使你把大學(xué)四年中學(xué)習(xí)的各門專業(yè)課有條理地組織起來，疏通它們之間的聯(lián)系，并將其運(yùn)用于工程實(shí)踐之中 。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，還可以考核我們的專業(yè)知識(shí)水平。在經(jīng)歷了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)之后，即將踏入工作的崗位，而畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)課程學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，它是實(shí)現(xiàn)大學(xué)工科教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)踐性、綜合性的環(huán)節(jié)。它不但有助于培養(yǎng)我們分析問題和創(chuàng)造性解決問題的能力，也可以全面提高我們的素質(zhì)，是我們?cè)谛Ｆ陂g最后一次用我們所學(xué)知識(shí)解決問題的能力的檢驗(yàn)?？傊鼘?duì)于大學(xué)生適應(yīng)工程實(shí)踐的需要具有不可替代的作用。
高等學(xué)校工科教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是德、智、體全面提高的高素質(zhì)人才，培養(yǎng)能夠解決各種技術(shù)性問題的技術(shù)人員為最終目標(biāo)。大學(xué)生應(yīng)該具備必要的理論基礎(chǔ)，扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中學(xué)生必須進(jìn)行的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、工程實(shí)踐相結(jié)合的重要結(jié)合點(diǎn)。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題。建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行工程知識(shí)和工程技術(shù)的綜合訓(xùn)練，使學(xué)生一旦走上工作崗位，就具有較強(qiáng)的應(yīng)用生產(chǎn)現(xiàn)場正在使用和近期可推廣使用的技術(shù)解決工程實(shí)踐生產(chǎn)中所遇到的現(xiàn)實(shí)問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求是：
既要完成任務(wù)，又要培養(yǎng)學(xué)生能力，應(yīng)把對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)放在第一位。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，根據(jù)所選的設(shè)計(jì)課題，通過實(shí)習(xí)并結(jié)合工程實(shí)踐去獨(dú)立地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，受到一次工程師是如何解決工程問題的初步訓(xùn)練。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生受到綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，提高自身技術(shù)水平、運(yùn)用能力及識(shí)圖和查閱手冊(cè)、使用國家標(biāo)準(zhǔn)、文字表達(dá)能力等各方面的能力。
培養(yǎng)自己獨(dú)立工作的能力，鞏固和擴(kuò)大專業(yè)知識(shí)面，有較強(qiáng)的自學(xué)能力及適應(yīng)能力，提高運(yùn)用科研成果及對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行技術(shù)改造的能力。
培養(yǎng)求實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng)及嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)和技術(shù)觀點(diǎn)。
1 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
1.1 問題的提出及發(fā)展前景
隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，長距離，大運(yùn)量，大功率的帶式輸送機(jī)的應(yīng)用也越來越廣泛。合理和最佳地確定大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，也成為制約長距離，大運(yùn)量，大功率的帶式輸送機(jī)的羈絆。一般地，我們所要求的大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要能夠提供可調(diào)的，平滑的，而且無沖擊的起動(dòng)力矩，以減小輸送機(jī)的張力，從而改善輸送機(jī)和整機(jī)的受力狀況，并保護(hù)電網(wǎng)免受沖擊。在多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下，希望各驅(qū)動(dòng)裝置之間能夠做到功率基本平衡，或者說是具有合理分配驅(qū)動(dòng)功率的能力?？偠灾?，長距離，大運(yùn)量，大功率的帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置要具有較好的力矩，即速度控制功能或可啟動(dòng)功能。
在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，電動(dòng)機(jī)帶著負(fù)荷直接啟動(dòng)，由于載荷很大，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要克服的阻力很大，導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)的電流過大，容易造成電機(jī)線圈的燒壞，而且對(duì)電網(wǎng)的沖擊過大，這都造成很大的不便。我這次設(shè)計(jì)的減速器是用于礦井絞車上的，電機(jī)一旦出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致重大事故，后果不堪設(shè)想。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就針對(duì)這一問題展開的。直角式可控變速裝置是在原有普通的2K—H型行星齒輪減速器的基礎(chǔ)上展開的，進(jìn)行改良與創(chuàng)新，使原有的單一的減速功能變?yōu)橛梢簤厚R達(dá)實(shí)現(xiàn)的可控調(diào)速高性能智能的減速裝置。它的設(shè)計(jì)方案采用機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)與現(xiàn)代電器控制技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)思新穎，方案在技術(shù)上可行的，具有創(chuàng)新性，總體結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低廉，與采煤生產(chǎn)密切相結(jié)合，具有廣泛的推廣前景和應(yīng)用市場。
1.2 系統(tǒng)的工作原理
直角式可控調(diào)速系統(tǒng)是由一級(jí)圓錐齒輪減速機(jī)構(gòu)和一級(jí)2K—H型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其工作原理為：
圖1-1 系統(tǒng)的工作原理圖
如圖1-1所示：齒輪減速器機(jī)構(gòu)起到減速和擴(kuò)大扭矩的作用，2K—H型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅可以進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大力矩，降低轉(zhuǎn)速，而且能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)的雙重功能。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上把2K—H型行星齒輪傳動(dòng)放在齒輪加速機(jī)構(gòu)的后面，既充分利用了2K--H型行星齒輪承載能力大的優(yōu)良特性，又可以避免過載時(shí)對(duì)齒輪產(chǎn)生大的沖擊力，有利于延長圓錐齒輪及相關(guān)零件的壽命。
該系統(tǒng)的工作原理為：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，蝸桿由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，蝸桿又帶動(dòng)蝸輪，而蝸輪與內(nèi)齒圈是一體的，內(nèi)齒圈帶動(dòng)行星輪，再帶動(dòng)太陽輪，通過錐齒輪，使運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)到電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)通電，當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，其運(yùn)動(dòng)反過來由電動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)錐齒輪，傳動(dòng)到太陽輪，行星輪，此時(shí)由于蝸桿的反向自鎖原理，轉(zhuǎn)速不能傳到內(nèi)齒輪，而是經(jīng)由轉(zhuǎn)臂，傳到負(fù)載進(jìn)行工作。在此過程中，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)沒有造成啟動(dòng)電流太大，電網(wǎng)沖擊達(dá)到的負(fù)面影響。
下面將分別介紹各主要零部件的特點(diǎn)及安裝制造：
1.2.1 行星輪
1.2.1.1 行星輪的特點(diǎn)
由于我們所做的直角式可控調(diào)速裝置機(jī)械系統(tǒng)裝置適用于大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，因此它應(yīng)具有較高的承載能力。如果選用普通的齒輪傳動(dòng)，必然會(huì)造成驅(qū)動(dòng)裝置的重量過大，體積過大等一系列的弊端。由于輸送機(jī)的輸入功率為1483r/min，輸入功率為60r/min,其傳動(dòng)比為1483/60=24.72,若采用普通的減速裝置必然會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)比過大，進(jìn)而導(dǎo)致傳動(dòng)效率下降，所有這些都要求我們要尋求另一種減速裝置來克服上述的種種弊端，于是我們選擇了漸開線行星齒輪來做減速裝置。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這些已被我國越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是承載能力大，體積小，效率高，重量輕，傳動(dòng)比大，噪聲小，可靠性高，壽命長，便于維修的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)的箱體比普通定軸齒輪的箱體在同樣條件下，其重量要小好幾倍，因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)箱體外廓尺寸比普通定軸齒輪傳動(dòng)的箱體要小得多。
綜上所述行星齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下：
(1) 體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊
(2) 傳動(dòng)功率大，承載能力高
原因是：①用多個(gè)相同的行星齒輪來分擔(dān)載荷
②應(yīng)用內(nèi)齒輪，減小徑向尺寸
③共軸式傳動(dòng)可減小軸向尺寸
(3) 傳動(dòng)效率高
(4) 傳動(dòng)比大
(5) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊和抗振動(dòng)能力較強(qiáng)
1.2.1.2 行星輪傳動(dòng)的類型
行星齒輪傳動(dòng)的類型很多，分類方法也很多。行星齒輪傳動(dòng)根據(jù)基本構(gòu)件的組成情況可分為：2K—H、3K、及K—H—V三種，其中構(gòu)件的代號(hào)為：K—中心輪，H—轉(zhuǎn)臂，V—輸出軸；若按各對(duì)齒輪的嚙合方式，又可分為：NGW型、NN型、WW型、WGW型、NGWN型和N型等。代表類型的字母含義為：N—內(nèi)嚙合、W—外嚙合、G—公用的行星輪。
1.2.1.3 行星輪的制造與安裝
通過對(duì)傳動(dòng)原理的認(rèn)識(shí)可知，為使機(jī)械系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，壽命長，行星輪的制造與安裝起著關(guān)鍵的作用。
從結(jié)構(gòu)圖紙可以看出，為了改善行星輪系中各個(gè)零件的受力狀態(tài)和工作條件，在結(jié)構(gòu)上采用中心輪和內(nèi)齒圈均浮動(dòng)的工作方式，其優(yōu)點(diǎn)是不僅是齒輪接觸良好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)均載。同時(shí)，在整體性能要求不變的情況下，對(duì)各個(gè)零件的精度要求在一定程度上適當(dāng)?shù)慕档汀?
2K—H型行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架采用整體結(jié)構(gòu)，其剛度好，承載能力大，制造方便，精度容易得到保證。行星架與輸出軸采用了過盈配合和銷軸連接，不僅能夠傳遞較大的扭矩，而且工作可靠，在承載能力不變的條件下，制造容易，精度要求低。行星架裝有支撐套筒，并通過球面滾動(dòng)軸承裝在箱體中，其力學(xué)模型為兩端簡支，避免了行星架懸臂安裝的種種弊端，而且可顯著減小支撐的軸向尺寸，使箱體的結(jié)構(gòu)更加合理。
綜上所述，由于行星輪的眾多優(yōu)點(diǎn)，尤其是2K—H型行星輪更加具備了這些特點(diǎn)，故選用此作為該機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)器。
1.2.2 圓錐齒輪
1.2.2.1 圓錐齒輪的選擇與應(yīng)用
該機(jī)械傳動(dòng)我們采用垂直式圓錐齒輪傳動(dòng)。垂直軸的傳動(dòng)從原理上可以有兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是圓錐齒輪傳動(dòng)，一種是蝸輪蝸桿傳動(dòng)。但是蝸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)比大，效率低，結(jié)構(gòu)具有反向自鎖性。但是這里總的傳動(dòng)比為：i=1483/60=24.72,并且后肢齒輪分擔(dān)了較大的傳動(dòng)比，故在這里不需要太大的傳動(dòng)比，而需要較高的效率，而蝸桿的傳動(dòng)效率較低，圓錐齒輪的傳動(dòng)效率較高，故選用圓錐齒輪傳動(dòng)。
綜上所述，圓錐齒輪的作用主要有兩方面：一方面，它能起到改變轉(zhuǎn)速的作用，變垂直方向傳動(dòng)為水平方向傳動(dòng)；另一方面，它能起到減速的作用，分擔(dān)了系統(tǒng)總的傳動(dòng)比。
1.2.2.2 圓錐齒輪的制造和安裝
為了獲得較大的傳動(dòng)比獲得垂直的輸出雙重作用，為此在行星輪前面設(shè)計(jì)了一級(jí)圓錐齒輪減速裝置。結(jié)構(gòu)比較簡單，制造和安裝也很容易。
1.2.3 蝸輪蝸桿
1.2.3.1 蝸輪蝸桿的雙重作用
其作用一是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，液壓馬達(dá)帶動(dòng)蝸桿，蝸桿又帶動(dòng)蝸輪（即內(nèi)齒圈），內(nèi)齒圈與行星輪內(nèi)嚙合，內(nèi)齒圈帶動(dòng)行星輪動(dòng)。此時(shí)運(yùn)動(dòng)的傳遞有兩個(gè)走向。一是傳向太陽輪，二是傳向轉(zhuǎn)臂，但由于與轉(zhuǎn)臂，但由于與轉(zhuǎn)臂相連的輸出軸上帶有較大的載荷，故運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)給太陽輪，再經(jīng)錐齒輪傳給電動(dòng)機(jī)輸出軸，使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
其傳動(dòng)路線為液壓馬達(dá)—蝸桿—蝸輪（內(nèi)齒圈）--行星輪—太陽輪—錐齒輪—電動(dòng)機(jī)。
總之，其作用一就是電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前有一個(gè)轉(zhuǎn)速。其作用二就是利用當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不傳給內(nèi)齒圈，而是傳給轉(zhuǎn)臂來帶動(dòng)負(fù)載工作。
其傳動(dòng)路線為電動(dòng)機(jī)—錐齒輪—太陽輪—行星輪—轉(zhuǎn)臂—負(fù)載。
總之，其作用二是蝸輪蝸桿的自鎖作用。
1.2.3.2 蝸輪蝸桿的安裝與制造
由于行星輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)來使用的，當(dāng)液壓馬達(dá)通過蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而蝸輪由于內(nèi)齒圈一體的，因此液壓馬達(dá)通過蝸輪帶動(dòng)內(nèi)齒圈以不同的轉(zhuǎn)速，可以使輸出軸的轉(zhuǎn)速隨之變化。如果先使液壓馬達(dá)帶動(dòng)內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，且其轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的數(shù)值，根據(jù)行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理可知，輸出軸和輸入軸都可能轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)在該裝置中起著非常重要的作用。為了保證它長期可靠地工作，必須具有優(yōu)良的制造和安裝精度。
考慮到蝸輪蝸桿的實(shí)際作用不是傳遞動(dòng)力，為了制造方便，該裝置中采用了普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，蝸桿采用單頭，使制造容易，精度能夠保證，蝸輪采用整體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔裝在行星架的支撐套上，組成滑動(dòng)軸承。從零件本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，內(nèi)孔尺寸較大，正好滿足蝸輪蝸桿傳動(dòng)和滑動(dòng)的要求，因此該機(jī)構(gòu)是合理的。
2 系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
本章節(jié)將討論直角式可控調(diào)速裝置的運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，其中包括傳動(dòng)比的計(jì)算與分配，錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)、行星齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。
2.1 傳動(dòng)比的計(jì)算與分配
由設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出的條件有：輸入功率=132kw; 輸入轉(zhuǎn)速=1483r/min;輸出轉(zhuǎn)速=60 r/min。
2.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
查看《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》得電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下：
型號(hào)：Y280M-4 額定功率：132kw
轉(zhuǎn)速：1483r/min 定子電流：241.3A
效率：93% 功率因數(shù)：0.88
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：2.2 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：1.8
堵轉(zhuǎn)電流/額定電流：7.0 噪聲：9.6dB
質(zhì)量：820kg
2.1.2 傳動(dòng)比的計(jì)算
=/==24.72
2.1.3 傳動(dòng)比的分配
錐齒輪傳動(dòng)比：按傳動(dòng)要求來確定，通常i=110，取=3.09
行星齒輪傳動(dòng)比：由于是2K—H行星齒輪，其嚙合方式為NGW，傳動(dòng)比u=1.1313.7，一般取2.79，這里我們?nèi)?8
2.2 錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.2.1 確定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
2.2.1.1 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)
2.2.1.2 運(yùn)輸機(jī)一般為機(jī)器，故選用7級(jí)精度
2.2.1.3 材料選擇
由教材表10-1選擇，大小齒輪均采用20Cr滲碳、淬火處理，齒面硬度為5863HRC，其材料和熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求
2.2.1.4 齒數(shù)的選擇
選擇小齒輪的齒數(shù)為=26，則大齒輪的齒數(shù)為==3.0926=80.34
取=81
2.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由教材設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-26）進(jìn)行試算來初步估計(jì)小輪分度圓直徑，其中齒形角=，=2.5，則有
2.92 （2-1）
2.2.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
(1) 試選載荷系數(shù)=1.3
(2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
=
(3) 選取齒寬系數(shù)=0.30
(4) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8M
(5) 由圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1300M，
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=1300M
(6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，設(shè)工作壽命10年，每年工作300天，兩班制，則
=60j=
(7) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)
(8) 確定區(qū)域載荷系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)
(9) 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，則
2.2.2.2 計(jì)算
(1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值
=93.6mm
(2) 計(jì)算齒輪的圓周速度
符合所選取的v=3m/s
其中
(3) 計(jì)算載荷系數(shù)
① 齒輪的使用系數(shù)載荷狀況以均勻平穩(wěn)為依據(jù)查得教材表10-2得
② 由教材圖10-8查得
③ 取
④ 依據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查得教材表10-9得軸承系數(shù)
⑤ 由公式得
⑥接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)
(4) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑
，取標(biāo)準(zhǔn)值m=5mm
(5) 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)
(6) 圓整并確定齒寬
圓整取 ，
2.2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
2.2.3.1確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)
2.2.3.2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
2.2.3.3 確定相關(guān)修正系數(shù)
查教材表10-5得 ，
,
2.2.3.4 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
由圖得彎曲疲勞壽命系數(shù) ,
取安全系數(shù)
由教材圖10-20（d）得
按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力
2.2.3.5 校核彎曲強(qiáng)度
根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式
(2-2)
進(jìn)行校核，則
滿足彎曲強(qiáng)度，故所選參數(shù)合適
2.2.4 錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算
表2-1 錐齒輪各幾何尺寸
序
數(shù)
項(xiàng)
目
代
號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
小輪
大輪
1
齒數(shù)
Z
26
81
2
大端模數(shù)
m
5mm
3
齒形角
4
齒頂系數(shù)
0.25
5
錐角
6
齒頂高系數(shù)
1
7
大端分度圓直徑
d
d=mZ
130mm
405mm
序
號(hào)
項(xiàng)
目
代
號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
小輪
大輪
8
錐距
R
211.1mm
9
齒寬
b
取b=64mm
64mm
64mm
10
齒寬系數(shù)
0.303
11
平均分度圓直徑
110.3mm
343.6mm
12
平均分度圓模數(shù)
4.243mm
13
大端齒頂高
5mm
14
大端齒根高
6.25mm
15
大端齒厚
S
7.85mm
16
大端全齒高
h
11.25mm
2.3 行星齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.3.1 材料的選擇
2.3.1.1 太陽輪和行星輪
材料：20，滲碳淬火，齒面硬度
齒面接觸疲勞極限：太陽輪
行星輪 （對(duì)稱載荷）
齒形為漸開線，最終加工為磨齒，精度為6級(jí)
2.3.1.2 內(nèi)齒圈
材料: 調(diào)質(zhì)處理，要求表面硬度
齒面接觸疲勞極限
齒根彎曲疲勞極限
齒形為漸開線，最終加工為插齒，精度為7級(jí)
2.3.2 確定各主要參數(shù)
2.3.2.1 傳動(dòng)比
2.3.2.2 行星輪數(shù)目
2.3.2.3 配齒計(jì)算
A先估算太陽輪的齒數(shù)
對(duì)于非變位或高變位傳動(dòng)，
取=20，此時(shí)C=54
B按照行星齒輪傳動(dòng)齒數(shù)應(yīng)該滿足的條件進(jìn)行配齒
下面分別驗(yàn)算其四個(gè)條件
傳動(dòng)比條件
滿足傳動(dòng)比要求
2）裝配條件
為整數(shù)，滿足裝配條件
3）同軸條件
滿足同軸條件
4）鄰接條件
保證相鄰兩個(gè)行星輪的齒頂不相碰，即
滿足鄰接條件
5）估算模數(shù)和中心距
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初定太陽輪分度圓直徑
式中：--算式系數(shù)，對(duì)于一般鋼制齒輪，直徑傳動(dòng)=768
--使用系數(shù)，查表10-2取=1.25
--計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星齒輪間載荷不均衡系數(shù)，查《齒輪手冊(cè)》（第二版）表7.3-7，齒輪精度6級(jí)得=1.20
--綜合系數(shù)，查表7.3-4，由行星輪輪數(shù)~2.7,取=2
--小齒輪齒寬系數(shù)，查表7.3-3取=0.6
u--齒數(shù)比，u=
--一對(duì)嚙合副中小齒輪名義轉(zhuǎn)矩（Nm）
--齒輪的接觸疲勞極限（M），由前面知道，帶入式中：式中“+”為外嚙合，“—”為內(nèi)嚙合，太陽輪與行星輪為外嚙合，取“+”
所以模數(shù)，取
則中心距
2.3.3 幾何尺寸計(jì)算
表2-2 行星齒輪的各幾何尺寸
序數(shù)
項(xiàng)目
代號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
太陽輪
行星輪
內(nèi)齒圈
1
齒數(shù)
Z
20
61
142
2
模數(shù)
m
4mm
4mm
4mm
3
齒寬
b
48mm
48mm
48mm
4
齒頂高系數(shù)
1
1
1
5
頂隙系數(shù)
0.25
0.25
0.25
6
壓力角
7
裝配條件
為整數(shù)，滿足條件
8
中心距
a
9
同軸條件
，滿足同軸條件
10
分度圓直徑
d
，
80mm
242mm
568mm
11
齒頂圓直徑
88mm
250mm
560mm
序數(shù)
項(xiàng)目
代號(hào)
計(jì)算公式
結(jié)果
太陽輪
行星輪
內(nèi)齒輪
12
齒根圓直徑
77.5
mm
239.5
mm
570.5
mm
13
齒高
h
5.25
mm
5.25
mm
5.25
mm
14
頂隙
c
1mm
1mm
1mm
15
基圓直徑
75.18mm
227.4mm
533.75mm
16
齒頂圓壓力角
17
重合度
18
鄰接條件
，
滿足鄰接條件
2.3.4 齒輪強(qiáng)度計(jì)算
2.3.4.1 齒輪承載能力計(jì)算參數(shù)
表2-3
太陽輪（a)
行星輪（c）
內(nèi)齒圈（b）
接觸疲勞極限（）
1450
1450
1450
彎曲疲勞極限（）
400
280
280
E()
206000
材料彈性系數(shù)
189.8
7.89
2.3.4.2 a-c嚙合副的強(qiáng)度校核
A 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
1）計(jì)算載荷
小輪轉(zhuǎn)矩：
分度圓圓周力：
2）計(jì)算接觸應(yīng)力基本值
（2—3）
式中=8500N，b=48mm，==80mm，u=
--節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查得
--材料彈性系數(shù)，查得（鍛鋼）
--重合度系數(shù)，查得
--螺旋角系數(shù)，查得
代入式中：
3）計(jì)算接觸應(yīng)力
（2—4）
式中：
為使用系數(shù)，=1.25
為動(dòng)載荷系數(shù)。查得=1.05
其中
--齒向載荷分布系數(shù)
其中，查圖得
()
, （與載荷系數(shù)有關(guān)）
故
--齒間載荷分布系數(shù)，取=1.0
--行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)，=1.15
代入得
4）計(jì)算接觸許用應(yīng)力
(2—5）
式中:
--壽命系數(shù)，查得 ,
其中
(t--齒輪同側(cè)齒面總工作時(shí)間，單位h）
--最小安全系數(shù)，取=1.0
--潤滑劑系數(shù)，查得=1.03
--速度系數(shù)，查得
(其中 )
--工作硬化系數(shù)，查得=1.1
--粗糙度系數(shù)，查得=0.9
--尺寸系數(shù)，查得=1.0
代入式中得：
5) 接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)
故接觸疲勞強(qiáng)度合格
B 彎曲疲勞強(qiáng)度校核
1) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
由前面的計(jì)算結(jié)果可知 ，
2) 計(jì)算彎曲應(yīng)力基本值
(2—6）
式中：
=8500N，b=48mm，m=4mm
--齒形系數(shù)，由教材10-5查得
--應(yīng)力修正系數(shù)，查表10-5得
--重合度系數(shù)，
--螺旋角系數(shù)，由圖查得=1.0
代入式中得：
3) 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力
(2—7）
式中：
--動(dòng)載荷系數(shù)，取=1.05
--齒向載荷分布系數(shù)，
其中：，
由圖5-3a查得，，其為載荷有關(guān)的系數(shù)
所以
--齒間載荷分布系數(shù)，由表5-9查得=1.1
（因)
--齒間載荷分配不均勻系數(shù)，查表得=1.15
代入式中得：
4) 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力
（2-8）
式中：
--試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，取=2.0
--壽命系數(shù)，查表1.2-96得
--最小保證安全系數(shù)，取=1.0
--相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，查表1.2-97得=0.95
--相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，取=1.0（）
--尺寸系數(shù)，查得=0.99
代入式中得：
4) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)
故彎曲強(qiáng)度合格
2.3.4.3 b-c嚙合副的強(qiáng)度校核
A 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
1）計(jì)算載荷
小齒輪轉(zhuǎn)矩：
分度圓圓周力：
2）計(jì)算接觸應(yīng)力基本值
所用為公式（2-3）
其中：=8570N，b=48mm，齒數(shù)比u=
由圖5-13a查得=2.5（）
由表5-10查得=189.8（鍛鋼）
由圖5-21查得
由圖5-21查得=1.0
代入式中得:
3）計(jì)算接觸應(yīng)力
所用公式為（2-4）
式中：
取為1.25
由圖5-1查得=1.05
其中：
又：查圖5-2a得=1.02 （）
取=0.4，=1（與載荷有關(guān)）
故：
另外查表得
將以上參數(shù)代入公式（2-4）得：
4）計(jì)算接觸許用應(yīng)力
所用公式為（2-5）
式中：由圖5-19查得
其中：
最小安全系數(shù)=1.0
潤滑劑系數(shù)由圖5-14查得為1.03
由圖5-15查得
其中：
由圖5-17查得=1.1
由圖5-16查得=0.9
由圖5-18查得=1.0
將以上各系數(shù)代入公式（2-5）得：
5）接觸強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)
故接觸疲勞強(qiáng)度合格
B 彎曲疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算彎曲應(yīng)力基本值
所用公式為（2-6）
式中：,b=48mm,m=4mm
由教材表10-5查得
又： ，查得=1.0
將以上各系數(shù)代入公式（2-6）中得：
2) 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力
所用公式為(2-7)
式中：=1.25，=1.05
由表5-9查得=1.0
由表5-9查得=1.15
代入公式（2-7）得：
3）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力
所用公式為（2-8）
式中：取為2.0，=1.0
由表1.2-96確定，
查表1.2-97得=0.95，=1.0（2.6）
查得=0.99
將以上各數(shù)據(jù)代入公式（2-8）得：
4) 彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)
故彎曲強(qiáng)度合格
2.4 蝸桿蝸輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.4.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類型
根據(jù)GB/T10085——1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）
2.4.2 選擇材料
考慮到蝸桿傳動(dòng)的功率不是很大，速度只是中等，故蝸桿選用45號(hào)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。蝸輪用鑄錫磷青銅,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，而軟芯用灰鑄鐵HT1000制造。
2.4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，現(xiàn)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。按傳動(dòng)中心距
1）確定作用在蝸桿上的扭矩
由于蝸輪上的扭矩與內(nèi)齒圈上的扭矩相等，故其扭矩為：
2）確定載荷系數(shù)
因工作載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)=1,由表查得使用系數(shù)為=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取載荷系數(shù)=1.05，則：
3) 確定彈性影響系數(shù)
因選用的鑄錫磷青銅和鋼蝸桿相匹配，故
確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值，從表中查得=2.9
5）確定接觸許用應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度為45HRC，可從表中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力
因?yàn)槲佪單仐U的使用時(shí)間很少，僅在啟動(dòng)的時(shí)候起作用，故可取其壽命系數(shù)為
6) 計(jì)算中心距
由教材表11-2選配參數(shù)，取a=250mm,模數(shù)m=6.3mm,蝸桿分度圓直徑，，從教材圖11-18查得=2.6
因?yàn)?故以上計(jì)算結(jié)果可用
2.4.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1）蝸桿
由表11-2查得，蝸桿頭數(shù)=1,
則軸向齒距
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿軸向齒厚
2) 蝸輪
蝸輪齒數(shù)=61，變位系數(shù)=+0.2937
蝸輪分度圓直徑
蝸輪喉圓直
=400.6mm
蝸輪齒根圓直
蝸輪咽喉母圓半徑
2.4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
1）確定載荷系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)
2) 確定齒形系數(shù)根據(jù)由教材圖11-19得齒形系數(shù)
3）確定螺旋角影響系數(shù)
4) 確定許用彎曲應(yīng)力由教材表11-8得蝸輪的基本許用應(yīng)力為
因?yàn)槲佪單仐U的使用時(shí)間很少，僅在啟動(dòng)的時(shí)候起作用，故可取壽命系數(shù)為=1，則許用彎曲應(yīng)力
校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
根據(jù)蝸輪的許用彎曲應(yīng)力公式
（3—1）
彎曲強(qiáng)度符合要求
6）精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
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.
3 系統(tǒng)的軸系設(shè)計(jì)
3.1 傳動(dòng)軸的校核
大錐齒輪的齒數(shù),分度圓直徑=405mm，轉(zhuǎn)速
3.1.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
選擇軸的材料為45號(hào)鋼，正火處理，其強(qiáng)度值為：
許用應(yīng)力為：
3.1.2 計(jì)算軸的載荷
中間軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為
3.1.3 計(jì)算軸徑
由公式
（3—2）
由于所選的材料為45號(hào)鋼，由教材表15-3查得,則
考慮到所選用的是調(diào)心滾子軸承，取軸徑為75mm
3.1.4 軸的受力分析
軸在嚙合處受力，受有軸向力，圓周力，在軸承處起支撐作用，故也受力有： ，
1）求軸的支反力，作用在軸的受力分析簡圖如下
圖3-1
在水平面上，由得：
在垂直面上：
負(fù)號(hào)表示與原假設(shè)的方向相反
作出彎矩圖：
在水平面上，
在垂直面上：
合成彎矩圖：
按彎矩和扭矩的合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由圖可知截面B處彎矩最大，故該截面的強(qiáng)度最大，截面的當(dāng)量彎矩為
則
所以該截面的強(qiáng)度足夠
太陽輪上只有轉(zhuǎn)矩，由公式可得
故強(qiáng)度符合要求
3.2 中間軸的軸承校核
3.2.1 軸承的選擇
中間軸上雖然有四個(gè)軸承，均為雙列向心球面滾子軸承，型號(hào)分別為：30615，30619，30617，30617.其中30615的額定動(dòng)載荷為
3.2.2 軸上的受力分析
中間軸上雖然有四個(gè)軸承支撐，但后兩個(gè)軸承為浮動(dòng)，對(duì)軸的合力為0，所以受力分析時(shí)僅考慮前兩個(gè)軸承。受力分析圖如下：
圖3-2
A 求齒輪嚙合處的作用力
B 求軸承處的徑向載荷
在水平面內(nèi)有：
①
②
聯(lián)立兩個(gè)等式求得：
在垂直面內(nèi)有：
③
④
聯(lián)立兩個(gè)等式求得：
所以：
C 求軸承的軸向載荷
查表取e=0.37
因
故軸承1放松，軸承2壓緊
則
D 求當(dāng)量載荷
則
3.2.3 計(jì)算壽命
A 預(yù)期壽命
B 在動(dòng)載荷P作用下軸承基本額定壽命為
故壽命滿足要求
4 傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
前面已經(jīng)從強(qiáng)度的角度對(duì)裝置內(nèi)主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核，并計(jì)算出了這些零件的主要尺寸，但由于各零件的作用及其各自的功能要求，必須對(duì)其進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本章節(jié)將介
紹各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4.1 小錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-1為小錐齒輪軸的零件圖，其中兩支撐處均安裝6216型軸承。
圖4-1
4.2 大錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-2為大錐齒輪的零件圖，考慮到增加強(qiáng)度又節(jié)省材料，采用加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)。
圖4-2
4.3 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-3為中間軸的零件圖，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。軸上要安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承，另外還要安裝大錐齒輪和太陽輪，并通過鍵來聯(lián)接和傳動(dòng)。
圖4-3
4.4 太陽輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖 4-4為太陽輪的零件圖，其為直齒圓柱齒輪，通過平鍵與中間軸聯(lián)接。
圖4-4
4.5 行星輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-5為行星輪的零件圖，將其設(shè)計(jì)為浮動(dòng)型，太陽輪共有三個(gè)行星輪與之嚙合傳動(dòng)，中間孔安裝軸與行星架相聯(lián)接，因而對(duì)其安裝精度要求較高。
圖4-5
4.6 內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-6為內(nèi)齒圈的零件圖，它與蝸輪結(jié)構(gòu)固定在一起，兩者采用花鍵聯(lián)接，其中花鍵采用矩形花鍵。
圖4-6
4.7 蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-7為蝸輪的組件圖，蝸輪采用螺栓聯(lián)接式，其中輪緣處材料為錫青銅，輪芯處為灰鑄鐵?？撞捎脙?nèi)花鍵結(jié)構(gòu)與內(nèi)齒圈聯(lián)為一體。
圖4-7
4.8 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-8為蝸桿軸的零件圖，蝸桿軸結(jié)構(gòu)較為簡單，兩端軸承處對(duì)稱支撐，且裝有擋油環(huán)。另外蝸桿軸一端因要與液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接，因而開有鍵槽。
圖4-8
4.9 行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-9為行星架的結(jié)構(gòu)圖，由結(jié)構(gòu)需要，為減小軸向尺寸，行星架采用單臂式行星架，其與行星輪之間用行星輪軸聯(lián)接，因有三個(gè)行星輪，故需開三個(gè)軸孔用來聯(lián)接。
圖4-9
4.10 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-10為輸出軸的零件圖，輸出軸的部分尺寸由行星架來定，再根據(jù)軸的設(shè)計(jì)思路完成輸出軸的設(shè)計(jì)。
圖4-10
4.11 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4-11為該裝置的箱體結(jié)構(gòu)圖，箱體的總體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)出來的零部件尺寸和結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，并依據(jù)該系統(tǒng)的工作原理來對(duì)各零部件的位置進(jìn)行布局。
圖4-11
4.12 總裝配圖
系統(tǒng)的總體裝配圖如圖4-12：
圖4-12
結(jié)束語
漫長的畢業(yè)設(shè)計(jì)之路終于接近尾聲了，在這幾個(gè)月里，自己困惑過，懈怠過，但也努力過，堅(jiān)持過，最終經(jīng)過自己的不斷嘗試和學(xué)習(xí)，不僅順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，而且實(shí)實(shí)在在地學(xué)到了不少東西，這對(duì)自己以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的益處。
畢業(yè)設(shè)計(jì)之前學(xué)校安排了兩周的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，這是為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)和提供思路。在這兩周的時(shí)間里，我綜合整理了以前實(shí)習(xí)過的內(nèi)容并結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)課知識(shí)開始準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)開題之后我按自己制定的計(jì)劃開始進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于前期準(zhǔn)備較充分，再加上這段時(shí)間進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算部分自己也較為熟悉，因而進(jìn)展得很順利，基本都能按原定計(jì)劃完成。但是隨著設(shè)計(jì)部分的深入和知識(shí)的擴(kuò)展，自己不了解的東西越來越多，這就需要自己去不斷地查閱和搜集相關(guān)資料了。由于這里面的東西很多，也有點(diǎn)亂，自己心里沒有一定的知識(shí)定位和儲(chǔ)備是很難理清楚的。這期間我就遇到過不少困惑，有的時(shí)候真想省事繞過去，但自己最后基本上都堅(jiān)持做下去了。我感覺現(xiàn)在這種按部就班的方法還是挺有用的，能夠讓自己對(duì)所設(shè)計(jì)的東西運(yùn)用專業(yè)知識(shí)去有調(diào)理地解決，這不僅讓自己對(duì)設(shè)計(jì)過程中所涉及的專業(yè)知識(shí)更為熟悉，同時(shí)也有益于培養(yǎng)自己的機(jī)械設(shè)計(jì)素養(yǎng)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，我感觸最深的是后期的零件設(shè)計(jì)和三維繪圖工作。這是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的最為重要和困難的部分，它綜合性很強(qiáng)，同時(shí)又考察了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。依據(jù)前期的設(shè)計(jì)計(jì)算部分進(jìn)行各零部件的設(shè)計(jì)對(duì)我來說不算很難，因?yàn)橐郧暗恼n程設(shè)計(jì)部分自己做得就不錯(cuò)，在完成這部分任務(wù)后便開始三維繪圖了。我們要求用PROE三維繪圖軟件來進(jìn)行各零部件的繪制并最終完成裝配圖和工程圖，大三的時(shí)候我們學(xué)過一些簡單的零件繪制，但是面對(duì)如此多的零件加上零件形狀的復(fù)雜程度，對(duì)我們來說不能不說是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。從熟悉自己以前所學(xué)的一點(diǎn)知識(shí)到自己去主動(dòng)借閱相關(guān)書籍去學(xué)習(xí)，就這樣自己一點(diǎn)一點(diǎn)地開始繪制。除這些學(xué)習(xí)外，我還在自學(xué)網(wǎng)上對(duì)學(xué)習(xí)了幾天，對(duì)一些操作有了大致的了解。另外自己也自學(xué)了一些東西，盡管花了很長時(shí)間，但感覺非常值，更有一種如獲至寶的感覺，也正是這份喜悅讓我堅(jiān)持到最后并且順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的。
對(duì)于我畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的課題——直角式可控調(diào)速裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整體做下來不僅使我對(duì)這種裝置的工作原理有了更為深刻的了解，而且也讓我對(duì)這種裝置的優(yōu)勢(shì)把握地更為深刻，這也基本上滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的目地。
畢業(yè)設(shè)計(jì)從頭到尾地做下來讓我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)而又明晰的了解，最為重要的是對(duì)自己所選專業(yè)方向有了更為深刻地把握，這對(duì)自己以后工作有很大的益處。這其中我感受頗深的不是自己所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，感覺更為重要的是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的那種持之以恒和不懼困難敢于挑戰(zhàn)的寶貴精神，自己以前的進(jìn)步就得益于此，這也是作為機(jī)械設(shè)計(jì)人員的我們所應(yīng)該具備的一種素質(zhì)。
致 謝
首先，我要感謝河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院，感謝機(jī)械系對(duì)我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識(shí)，感謝各位老師在這四年里對(duì)我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。
畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題到最后定稿成文，本校王得勝老師一直給予我了悉心的指導(dǎo)，王老師那種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師王得勝老師致以深深的謝意。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多原來不懂的東西，其規(guī)模之宏大，任務(wù)之繁瑣是以前課程設(shè)計(jì)所無法比擬的。每當(dāng)自己遇到問題時(shí)，就請(qǐng)教老師和同學(xué)，要不就自己查閱相關(guān)資料直到搞懂為止。是老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助讓我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。但是，由于自己水平有限，在設(shè)計(jì)計(jì)算部分難免會(huì)出錯(cuò)，在系統(tǒng)整