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畢業(yè)設(shè)計(jì)
樹(shù)木保暖機(jī)械的設(shè)計(jì)
72
摘要
本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際,目前，我國(guó)正在大力加強(qiáng)植樹(shù)造林建設(shè)，特別是江蘇沿海地區(qū)，政府部門(mén)每年都規(guī)劃植樹(shù)造林，然而植樹(shù)造林存在一個(gè)問(wèn)題，需要大量的人力來(lái)投入，而現(xiàn)在，國(guó)家倡導(dǎo)綠色造林，為了更有效的植樹(shù)造林,出現(xiàn)了樹(shù)木保暖機(jī)，也即為樹(shù)木保暖機(jī)。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、傳動(dòng)帶、蝸桿減速器構(gòu)成。由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過(guò)同步同步帶輪減速器將需要的動(dòng)力傳遞到同步同步帶輪上，同步同步帶輪1帶動(dòng)帶同步同步帶輪2，從而帶動(dòng)整機(jī)裝置運(yùn)動(dòng).
本論文研究?jī)?nèi)容摘要：
(1) 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4)對(duì)自動(dòng)包樹(shù)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。
(5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。
(6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。?
?
關(guān)鍵詞：自動(dòng)包樹(shù)機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，樹(shù)木保暖機(jī)
Abstract
?
Keywords:
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 5
第1章 緒論 5
第2章 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)方案設(shè)計(jì) 8
2.1 動(dòng)力系統(tǒng)選擇依據(jù) 8
2.2 常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 8
2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 11
1. 總體方案設(shè)計(jì) 11
2. 產(chǎn)品功能及特色 15
第3章 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)傳動(dòng)部分的計(jì)算 16
3.3 電機(jī)的選取 16
4.1 確定傳動(dòng)裝置效率 19
4.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 20
4.2.1 選擇蝸桿、蝸輪材料 20
4.2.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 20
4.2.3 驗(yàn)算的速度 20
4.2.4 確定蝸桿蝸輪中心距a 20
4.2.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 21
4.3 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算 23
4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
4.4.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 25
4.4.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì) 28
4.5 軸的校核 31
4.5.1 蝸桿軸的強(qiáng)度校核 31
4.5.2 蝸輪軸的強(qiáng)度校核 34
4.6 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 37
4.6.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核 37
4.6.2 蝸輪軸上軸承的校核 39
4.7 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 40
4.7.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接 40
4.7.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接 41
所以，，所選平鍵合適。 41
3.2.1同步帶介紹 41
3.2.2 同步帶的特點(diǎn) 42
3.2.3 同步帶傳動(dòng)的主要失效形式 42
3.2.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 45
3.2.5 同步帶分類(lèi) 45
3.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算 46
3.4.1 同步帶計(jì)算選型 46
3.4.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 49
3.4.3 同步帶的設(shè)計(jì) 51
3.4.4 同步同步帶輪的設(shè)計(jì) 51
第5章 繩子纏繞提升部分設(shè)計(jì)計(jì)算 52
5.1 精度的選擇 52
5.2絲杠導(dǎo)程的確定 52
5.3 最大工作載荷的計(jì)算 52
5.4 最大動(dòng)載荷的計(jì)算 53
5.5 滾珠絲杠螺母副的選型 53
5.6 滾珠絲杠副的支承方式 54
5.7 傳動(dòng)效率的計(jì)算 54
5.8 剛度的驗(yàn)算 54
5.9 穩(wěn)定性校核 55
5.10 臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)證 56
3.3.2 初步計(jì)算齒輪主要參數(shù) 57
3.3.3 按彎強(qiáng)度曲初算模數(shù)m 60
3.3.4 齒輪疲勞強(qiáng)度校核 61
結(jié) 論 68
參考文獻(xiàn) 69
致 謝 70
第1章 緒論
第1章 緒論
2 3
在國(guó)家“十二五”規(guī)劃中，提出了生態(tài)文化是中華傳統(tǒng)文化、和諧文化的重要組成
部分，是支撐生態(tài)文明的基礎(chǔ)。國(guó)家林業(yè)局第七次全國(guó)森林資源清查結(jié)果顯示，全國(guó)森
林面積達(dá)到 1.95 億 hm ，森林覆蓋率達(dá)到 20.36%，森林蓄積量為 137.21 億 m 。從以
上統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出，我國(guó)森林資源的平均水平依然很低，雖然我國(guó)的森林面積居世界
第五位， 但森林覆蓋率只相當(dāng)于世界森林覆蓋率（31.7%）的 64%；全國(guó)人均森林面積
相當(dāng)于世界人均水平的 25%。另外， 我國(guó)的森林質(zhì)量不高， 單位面積森林蓄積量?jī)H為
世界平均水平的 84.8%。為了進(jìn)一步提高我國(guó)的森林覆蓋率及生態(tài)環(huán)境，發(fā)展生態(tài)文化，
需要開(kāi)展大規(guī)模的造林工程，大面積地進(jìn)行植樹(shù)造林活動(dòng)。人工造林投入大、產(chǎn)出少、
用工多，效率低、速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而使用機(jī)械造林則可以解決這些問(wèn)題。造林機(jī)
械化是造林工程的發(fā)展方向，而要進(jìn)行機(jī)械化造林就必須有配套的造林機(jī)械。
第2章 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1 動(dòng)力系統(tǒng)選擇依據(jù)
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等形式。
液壓驅(qū)動(dòng)具有體積小、出力大、控制性能好、動(dòng)作平穩(wěn)等特點(diǎn)，它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)具有潤(rùn)滑性能好、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。定位精度高，克實(shí)現(xiàn)任意位置開(kāi)停。有很多專(zhuān)業(yè)機(jī)械手能直接利用主機(jī)的液壓系統(tǒng)。但缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。
氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。氣源方便，所需的壓縮氣源一般工廠(chǎng)都有，并且無(wú)污染，一般采用的壓力0.4-0.6MPa,最高可達(dá)1MPa。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位控制，而且潤(rùn)滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。
機(jī)械式用于簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。
電動(dòng)由于減速和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)適用于無(wú)污染，有電就可以工作，操作簡(jiǎn)單方便，在工作場(chǎng)合只需要接通電源即可工作，而工作場(chǎng)合在各個(gè)大樓區(qū)域，很容易找到電源。
根據(jù)上述說(shuō)明最終選擇電動(dòng)機(jī)的作為機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源。
2.2 常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用
類(lèi)型
特點(diǎn)
應(yīng)用
連桿機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，傳遞載荷較大，可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但不易獲得勻速運(yùn)動(dòng)或其他任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，傳動(dòng)不平穩(wěn)，沖擊與振動(dòng)較大。
用于從動(dòng)件行程較大或承受重載的工作場(chǎng)合，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、擺動(dòng)等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡。
凸輪機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可獲得任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但動(dòng)載荷較大，傳動(dòng)效率較低。
用于從動(dòng)件行程較小和載荷不大以及要求特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。
非圓齒輪機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，但齒輪制造較困難
用于從動(dòng)件作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和要求有特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。
槽輪間歇機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從動(dòng)件轉(zhuǎn)位較平穩(wěn)，而且可實(shí)現(xiàn)任意等時(shí)的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，但當(dāng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，動(dòng)載荷較大
常用作自動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，特別適用于轉(zhuǎn)位角度在45°以上的低速傳動(dòng)。
凸輪式間歇機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)載荷較小，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)任何預(yù)期的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，但凸輪制造困難
用作高速分度機(jī)構(gòu)或自動(dòng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。
不完全齒輪機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，從動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)較大范圍的單向間歇傳動(dòng)，但嚙合開(kāi)始和終止時(shí)有沖擊，傳動(dòng)不平穩(wěn)
多用作輕工機(jī)械的間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
螺旋機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲，減速比大；可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)與直線(xiàn)移動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲，互換；滑動(dòng)螺旋可做成自鎖螺旋機(jī)構(gòu)；工作速度一般很低，只適用于小功率傳動(dòng)
多用于要求微動(dòng)或增力的場(chǎng)合，如機(jī)床夾具以及儀器、儀表，還用于將螺母的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻z桿的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的裝置。
摩擦輪機(jī)構(gòu)
有過(guò)載保護(hù)作用；軸和軸承受力較大，工作表面有滑動(dòng)，而且磨損較快；高速傳動(dòng)時(shí)壽命較低
用于儀器及手動(dòng)裝置以傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圓柱齒輪機(jī)構(gòu)
載荷和速度的許用范圍大，傳動(dòng)比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求較高，精度低時(shí)傳動(dòng)噪聲較大，無(wú)過(guò)載保護(hù)作用；斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，但在傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生軸向力，在使用時(shí)必須安裝推力軸承或角接觸軸承
廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)，傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速或增速、變速以及換向等。
齒輪齒條機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，傳動(dòng)效率高，易于實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)行程；當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度較高或?yàn)樘岣哌\(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性時(shí)，可采用斜齒或人字齒條機(jī)構(gòu)
廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，變速操縱裝置，自動(dòng)機(jī)的輸送、轉(zhuǎn)向、進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及直動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置
圓錐齒輪機(jī)構(gòu)
用來(lái)傳遞兩相交軸的運(yùn)動(dòng)；直齒圓錐齒輪傳遞的圓周速度較低，曲齒用于圓周速度較高的場(chǎng)合
用于減速、轉(zhuǎn)換軸線(xiàn)方向以及反向的場(chǎng)合，如汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床等。
螺旋齒輪機(jī)構(gòu)
常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)，但其齒面間為點(diǎn)嚙合，且沿齒高和齒長(zhǎng)方向均有滑動(dòng)，容易磨損，因此只宜用于輕載傳動(dòng)
用于傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)。
蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，可做成自鎖蝸桿；自鎖蝸桿傳動(dòng)的效率很低，低速傳動(dòng)時(shí)磨損嚴(yán)重，中高速傳動(dòng)的蝸輪齒圈需貴重的減摩材料(如青銅)，制造精度要求較高，刀具費(fèi)用昂貴
用于大傳動(dòng)比減速裝置(但功率不宜過(guò)大)、增速裝置、分度機(jī)構(gòu)、起重裝置、微調(diào)進(jìn)給裝置、省力的傳動(dòng)裝置
行星齒輪機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，制造和安裝精度要求高，其他特點(diǎn)同普通齒輪傳動(dòng)；主要有漸開(kāi)線(xiàn)齒輪、擺線(xiàn)針輪、諧波齒輪3種齒形的行星傳動(dòng)
常作為大速比的減速裝置、增速裝置、變速裝置，還可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。
帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
軸間距離較大，工作平穩(wěn)無(wú)噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動(dòng)有過(guò)載保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝要求不高，外廓尺寸較大；摩擦式帶傳動(dòng)有彈性滑動(dòng)，不能用于分度系統(tǒng)；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場(chǎng)合；軸和軸承受力較大，傳動(dòng)帶壽命較短
用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。
鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
軸向距離較大，平均傳動(dòng)比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對(duì)惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷較小；瞬時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)；鏈條工作時(shí)因磨損伸長(zhǎng)后容易引起共振，一般需增設(shè)張緊和減振裝置。
用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。
2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定
根據(jù)上述表格和任務(wù)書(shū)條件，初步選擇渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是由于上升過(guò)程中不得出現(xiàn)打滑和倒退現(xiàn)象，減速比比較大。最終渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
1. 總體方案設(shè)計(jì)
在生長(zhǎng)于地面的樹(shù)木不動(dòng)的情況下，要對(duì)樹(shù)干部分纏繞草繩，就必須使草繩圈圍繞樹(shù)干作圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)繩圈自身要能自轉(zhuǎn)，這樣才能保證草繩源源不斷地繞在樹(shù)干上，且不會(huì)發(fā)生干涉、打結(jié)現(xiàn)象。另外，要使草繩能緊密的纏繞在樹(shù)干上，還必須保證草繩在纏繞過(guò)程中能穩(wěn)定上升，不出現(xiàn)重疊或縫隙。事實(shí)上，只要草繩在每圈上升一個(gè)繩徑(d)的距離，并不需要?jiǎng)蛩偕仙?，后面的草繩便會(huì)在前面纏繞的草繩的導(dǎo)引下實(shí)現(xiàn)緊密排列。針對(duì)以上兩點(diǎn)，我，們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1的自動(dòng)包樹(shù)機(jī)。包樹(shù)機(jī)主要由底板機(jī)架、動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制裝置五部分組成，能適應(yīng)不同胸徑的樹(shù)木，并且草繩纏繞的緊密度與高度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。
圖1 包樹(shù)機(jī)主體效果圖
1.手推柄 2.張緊輪 3.軸承座 4.軸 5.摩擦輪 6.張緊螺釘 7.儲(chǔ)繩筒 8.絲杠1 9.螺母及滑塊1 10.光軸 11.導(dǎo)繩桿 12.固定齒輪1 13.轉(zhuǎn)盤(pán) 14.固定貼板 15.導(dǎo)軌 16. 絲杠2 17. 螺母及滑塊2 18. 固定齒輪2 19.排線(xiàn)齒輪 20.軸 21.調(diào)整塊 22.螺釘 23.支架 24.底板 25.車(chē)輪 26.從動(dòng)同步帶輪 27.張緊螺母 28.張緊輪支架 29.普通V帶 30.減速器 31.蓄電池 32.螺栓 33.直流電機(jī) 34.主動(dòng)同步帶輪
1.1工作原理及過(guò)程
如圖1，包樹(shù)前，先將草繩圈置于儲(chǔ)繩筒上。然后推動(dòng)小車(chē)，使樹(shù)木通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)及導(dǎo)軌的缺口進(jìn)入到轉(zhuǎn)盤(pán)中央。再將最外面的繩頭穿過(guò)導(dǎo)繩孔,系在樹(shù)干上。工作時(shí)，直流電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)主動(dòng)同步帶輪，進(jìn)而通過(guò)帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到兩同步摩擦輪，從而帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)包樹(shù)功能。
包樹(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)帶著儲(chǔ)繩筒繞樹(shù)作圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)儲(chǔ)繩筒在草繩的牽引下不斷自轉(zhuǎn)，不斷給繩，從而使草繩源源不斷地纏繞在樹(shù)干上。當(dāng)排線(xiàn)齒輪碰到固定齒輪1時(shí)，會(huì)有一段嚙合區(qū)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠。由于排線(xiàn)螺母被滑塊約束，其自身不能自轉(zhuǎn)，于是在齒輪嚙合過(guò)程中沿著絲杠上升半個(gè)繩徑（d/2）的距離。同理，在碰到固定齒輪2時(shí)又上升半個(gè)繩徑(d/2)距離。如此往復(fù)，在每圈中纏繞過(guò)程中都能上升一個(gè)繩徑(d)的距離，從而實(shí)現(xiàn)緊密排列。到達(dá)預(yù)定的極限位置時(shí)，螺母便會(huì)觸動(dòng)極限開(kāi)關(guān)，電路便自動(dòng)斷開(kāi)，包樹(shù)結(jié)束。
包樹(shù)結(jié)束時(shí)，只需將草繩剪斷，打個(gè)結(jié)即可。接著就可以退出小車(chē)，反方向纏繞下一棵樹(shù)。
1.2主要組成部分
1.2.1底板機(jī)架
底板機(jī)架的主要功能為固定和連接其它四個(gè)功能裝置，還可以通過(guò)它方便的移動(dòng)包樹(shù)機(jī)。其大小及結(jié)構(gòu)主要由上面的主體機(jī)構(gòu)決定，效果圖如圖2所示。
1.2.2動(dòng)力裝置
考慮到包樹(shù)過(guò)程負(fù)載較小，所需轉(zhuǎn)速也不大，以及室外使用等因素，動(dòng)力裝置采用由蓄電池驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)，配合減速換向裝置使用。動(dòng)力裝置主要參數(shù)如表1所示：
表1 動(dòng)力裝置主要參數(shù)
額定電壓
額定電流
額定功率
轉(zhuǎn)速
24V
5A
120W
220r/min
1.2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要將動(dòng)力傳給包樹(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由同步帶輪、同步帶、張緊裝置、摩擦輪組成，帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)相對(duì)較遠(yuǎn)距離的動(dòng)力傳送，摩擦輪壓緊轉(zhuǎn)盤(pán)，將動(dòng)力傳送給轉(zhuǎn)盤(pán)，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2：
圖2 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1.2.4執(zhí)行機(jī)構(gòu)
包樹(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)盤(pán)及導(dǎo)軌，排線(xiàn)裝置，儲(chǔ)繩裝置三大部分組成，共同完成了包樹(shù)功能。其中排線(xiàn)裝置和儲(chǔ)繩裝置要成對(duì)使用，筆者建議采用兩對(duì)，不僅使效率提高一倍，還充分利用了轉(zhuǎn)盤(pán)上的空間，另外還能平衡負(fù)載，防止轉(zhuǎn)盤(pán)傾覆；減小轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡量，減小振動(dòng)。具體如圖3所示。
因?yàn)榇蟛糠謽?shù)均為豎直生長(zhǎng)，所以包樹(shù)機(jī)需有一缺口以方便樹(shù)木進(jìn)入到轉(zhuǎn)盤(pán)中央，同時(shí)為使機(jī)器能平穩(wěn)運(yùn)行，不致產(chǎn)生過(guò)大噪音和摩擦，應(yīng)采用導(dǎo)軌引導(dǎo)。導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)盤(pán)缺口處應(yīng)采用平滑過(guò)渡以避免過(guò)大剛性沖擊。
排線(xiàn)裝置主要為保證繞繩緊密，排列有序，避免每匝繩之間有過(guò)大間隙，確保能起到保溫保濕效果。排線(xiàn)裝置的核心部件為光桿、固定齒輪（參見(jiàn)圖1）、排線(xiàn)齒輪、絲桿和螺母，絲桿底端的排線(xiàn)齒輪，可帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并與底座齒輪間歇嚙合。光桿固定在轉(zhuǎn)盤(pán)上，絲桿在轉(zhuǎn)盤(pán)上可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母與絲桿配合，且被光桿約束，只能上下移動(dòng)。整個(gè)裝置隨轉(zhuǎn)盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)每旋轉(zhuǎn)一周，齒輪和絲桿也通過(guò)與另外兩個(gè)齒輪嚙合傳動(dòng)，使絲桿被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)特定角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)螺母上升（或下降）一定距離，保證草繩逐漸上升（或下降）。
轉(zhuǎn)盤(pán)及導(dǎo)軌
儲(chǔ)繩裝置
排線(xiàn)裝置
圖3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)效果圖
繞線(xiàn)機(jī)構(gòu)主要是為了實(shí)現(xiàn)將繞有繩子的線(xiàn)筒置于轉(zhuǎn)盤(pán)上，為排線(xiàn)機(jī)構(gòu)連續(xù)提供繩子，同時(shí)避免繩子纏死和打結(jié)。線(xiàn)筒軸置于轉(zhuǎn)盤(pán)上，并可在轉(zhuǎn)盤(pán)上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)筒拆卸方便，并可固定在線(xiàn)筒軸上。當(dāng)繩子用完后，更換線(xiàn)筒即可。同時(shí)包樹(shù)的松緊可通過(guò)改變繩子與導(dǎo)線(xiàn)孔的摩擦及線(xiàn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2. 產(chǎn)品功能及特色
(1)目前市場(chǎng)上還沒(méi)有能給未挖起的樹(shù)木纏繞草繩的機(jī)械裝置。而此機(jī)器采用了特殊設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)盤(pán)實(shí)現(xiàn)了此功能,樹(shù)可以通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上的缺口直接進(jìn)入轉(zhuǎn)盤(pán)的中心，因此可以用于已經(jīng)植好的樹(shù)木。為了傳動(dòng)這個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，此機(jī)器采用“兩點(diǎn)傳動(dòng)”的方式——兩個(gè)摩擦輪在不同位置同時(shí)和轉(zhuǎn)盤(pán)接觸，從而保證在任何時(shí)間，至少有一個(gè)摩擦輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)。
(2)此機(jī)器采用了專(zhuān)門(mén)的排線(xiàn)裝置，不僅可以保證草繩纏繞的緊密度，還能在保證纏線(xiàn)緊密地前提下對(duì)一定范圍內(nèi)任意直徑的樹(shù)木進(jìn)行纏繞。
(3)此機(jī)器采用了專(zhuān)門(mén)的儲(chǔ)繩裝置，此裝置可以作為草繩的儲(chǔ)存和供給機(jī)構(gòu)，減少了對(duì)繩子的限制。
(4)通過(guò)采用多對(duì)排線(xiàn)機(jī)構(gòu)和繞線(xiàn)機(jī)構(gòu)，可使效率成倍提高。
(5)可以正反轉(zhuǎn),包樹(shù)時(shí)，若第一棵從下往上包，下一棵則可從上往下包，以提高效率。
(6)通過(guò)調(diào)節(jié)K2和K3的高度，即可實(shí)現(xiàn)包樹(shù)高度的可控。
(7)該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高 (660mm/min),體積小(1000×750×800mm3),重量輕(25～35kg),方便操作,適合所有圓林養(yǎng)護(hù)人員使用。
第3章 自動(dòng)包樹(shù)機(jī)傳動(dòng)部分的計(jì)算
3.3 電機(jī)的選取
（1）粗略計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率
已知重量為m=100kg
g=10N/kg
總重力G1=mg=1000N
1）驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算
則工件受到的摩擦力為：
則移行電機(jī)所需牽引力為：
假設(shè)直徑R=125mm
假設(shè)轉(zhuǎn)速na=61rpm
速度vω=πRna=π×0.125×61=24m/min
設(shè)功率安全系數(shù)為1.2，驅(qū)動(dòng)裝置的效率為0.8，則需要的驅(qū)動(dòng)功率為：
2）電動(dòng)機(jī)至的總效率η
ηc—聯(lián)軸器效率，ηc=0.99
ηb—對(duì)滾動(dòng)軸承效率，ηb=0.99
ηv—帶效率，ηv=0.94
ηcy—效率，ηcy=0。96
估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率
η=ηvηbηcηcy=0.94×0.99×0.99×0.96=0.88
3） 所需電動(dòng)機(jī)的功率Pd（kw）
Pd=Pw/η=0.05/0.88=0.06kw
（1） 基于電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)，本文選用作為北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)輸送機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖3.4是北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司部分110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)。
圖3.4 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)
所以根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)選擇110BYG350DH-SAKRMA型號(hào)的電機(jī)，圖3.5是110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說(shuō)明。
圖3.5 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)說(shuō)明
110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸，如圖3.6所示。
圖3.6 110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸
110BYG系列混合式步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線(xiàn)，如圖3.7所示。
圖3.7 110BYG350DH型電機(jī)矩頻特性曲線(xiàn)
4.1 確定傳動(dòng)裝置效率
由下列要求致動(dòng)器的效率：
（1）在這一問(wèn)題的產(chǎn)量較低是相關(guān)的一對(duì)軸承。
（2）同類(lèi)型的活動(dòng)千萬(wàn)不要錯(cuò)過(guò)，你需要采取一些具有傳輸效率占到副或機(jī)構(gòu)。
（3）驅(qū)動(dòng)蝸桿和第一對(duì)頂部的蝸桿Z1的效率，這是經(jīng)過(guò)一番初步選舉估計(jì)第一效率，而且必須。
此外，蝸桿傳動(dòng)效率高，不包括一對(duì)承載蝸桿軸的效率，因此，在蝸桿軸的計(jì)算的總效率將不再返回低計(jì)數(shù)。
每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，磨損的效率：
法蘭效率：
一級(jí)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)效率:
一對(duì)滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率：
凸緣聯(lián)軸器效率：
——從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率故傳動(dòng)裝置總效率：
＝，
4.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.2.1 選擇蝸桿、蝸輪材料
1.設(shè)得蝸桿傳動(dòng)的形式：
使用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng).
2.設(shè)出蝸桿、蝸輪材料，設(shè)出許用應(yīng)力
考慮蝸輪傳動(dòng)，讓我們想想功率傳輸，而不是速度，這些期望效率高，相應(yīng)的參考表5-2中，由于優(yōu)異的耐磨性，蝸桿選擇40Cr鋼，按照適度要求一些溫暖的牙齒表面變得如此：為了挽救加強(qiáng)貴金屬，磷青銅鑄ZQSn10-1，金屬鑄造，選擇HB265285蝸桿，只有錫的磷青銅齒圈，灰鑄鐵HT100鋼產(chǎn)量輪轂中心。
按照相關(guān)引用書(shū)本表格5－3設(shè)得蝸輪材質(zhì)的許用接觸應(yīng)力式子是：
[] =190
按照相關(guān)引用書(shū)本表格5－5找到并設(shè)得蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力：
[]=44
4.2.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z
按照相關(guān)引用書(shū)本表格5－6，
設(shè)得Z＝1
則Z＝Z·i＝1×50＝50
設(shè)得值Z＝50
4.2.3 驗(yàn)算的速度
實(shí)際傳動(dòng)比： i＝50/1
舉升速度：
=
速度誤差： ％＝％＝0.78％<5%，合適。
4.2.4 確定蝸桿蝸輪中心距a
1.確定蝸桿的計(jì)算功率
式子里， K——使用場(chǎng)合系數(shù)，每天工作一小時(shí),輕度震動(dòng)從書(shū)本上找到相關(guān)數(shù)據(jù)并設(shè)得：K＝0.7；
K——制造精度系數(shù)，設(shè)得7級(jí)，找到并設(shè)得：K＝0.9；
K——材料配對(duì)系數(shù)，齒面滑動(dòng)速度 < 10，從相關(guān)引用書(shū)本找到參數(shù)并并設(shè)得：K＝0.85。
代到數(shù)據(jù)得出：
＝KW
按照相關(guān)引用書(shū)本表格2·5－22a，以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的設(shè)得數(shù)據(jù)值，找出并設(shè)得蝸桿的中心距：a＝100mm.
由于準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿,接觸面大,導(dǎo)程角,它的值穩(wěn)定且一定是它的優(yōu)勢(shì),潤(rùn)滑好,接觸面大應(yīng)直接根據(jù)“原始型”傳動(dòng)蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)。
4.2.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)
準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)以及尺寸計(jì)算表：
1.中心距：從相關(guān)引用書(shū)本找出數(shù)據(jù)，設(shè)得數(shù)據(jù)a=100mm。
2.齒數(shù)比：u＝＝50
3.蝸輪齒數(shù)：從相關(guān)引用書(shū)本找出數(shù)據(jù)，并設(shè)得。
4.蝸桿頭數(shù)：從相關(guān)引用書(shū)本找出數(shù)據(jù)，設(shè)得數(shù)據(jù)
5.蝸桿齒頂圓直徑：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù) =45mm
6.蝸輪輪緣寬度：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù)b=28mm
7.蝸輪齒距角：＝
8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：K＝=5
9.蝸輪齒寬包角之半：＝0.5（K－0.45）=
10.蝸桿齒寬：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù) =53mm
11.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù)=59mm
12.蝸桿齒頂圓弧半徑：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù)R=82mm
13.成形圓半徑：找到相關(guān)引用書(shū)本表格2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù)=65mm
14.蝸桿齒頂圓最大直徑：找到相關(guān)引用書(shū)本表格，2.5－16，設(shè)得數(shù)據(jù)=53.8mm.
15.蝸輪端面模數(shù)：m＝=mm
16.徑向間隙：=0.5104mm
17.齒頂高：h=0.75 m=2.233mm
18.齒根高：h= h+ C=2.7434mm
19.全齒高：h= h+ h=4.9764mm
20.蝸桿分度圓直徑：＝（0.624＋）a ＝40.534mm
21.蝸輪分度圓直徑：＝2a－＝159.466mm
22.蝸輪齒根圓直徑：d＝－2 h=153.9792mm
23.蝸桿齒根圓直徑：d＝－2 h=35.05，
判斷：因?yàn)?28.12mm,滿(mǎn)足要求
24.蝸輪喉圓直徑：d＝＋2 h=163.932mm
25.蝸輪齒根圓弧半徑：=82.475mm
26.蝸桿螺紋包角之半：
==
27.蝸輪喉母圓半徑：=
=
=25.88mm
28.蝸輪外緣直徑：從圖設(shè)出=164.95mm
29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角：＝
=
30.蝸桿平均導(dǎo)程角：＝
31.分度圓壓力角：=
32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm
33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑：=35mm
34.蝸輪分度圓齒厚：
把數(shù)據(jù)代到下面式子得 5.508mm
35.齒側(cè)隙：找到表格4-2-6得
36.蝸桿分度圓齒厚：=4.2984
37.蝸桿分度圓法向齒厚：=4.285
38.蝸輪分度圓法向齒厚：=5.49
39.蝸輪齒冠圓弧半徑：=19.2775
40.蝸桿測(cè)量齒頂高：
=2.2035
41.蝸桿測(cè)量齒頂高：
=2。185
4.3 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算
蝸輪強(qiáng)度，主要是，通過(guò)蝸輪齒面的有限暖根剪切強(qiáng)度和粘合劑的影響。允許發(fā)射功率為中心，因?yàn)樗鼪Q定著距離，如果，請(qǐng)檢查牙齒剪路線(xiàn)。
變形以下，所以，以增加蝸輪，蝸輪的軸向位移和電阻都集中在齒2-3的負(fù)載。由于蝸輪的齒的變形，負(fù)載導(dǎo)致在牙齒，卸載，所得，所以根尖的高度的不均勻分布切換的組合效果的方向。因此，破碎蝸輪齒主要由剪切強(qiáng)度缺乏齒的原因的控制：
式子里， —— 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷;
—— 蝸輪包容齒數(shù)
—— 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù);
——蝸輪齒根受剪面積;
公式子里，各參數(shù)的計(jì)算：
1.的計(jì)算
=
——作用在蝸輪輪齒上的圓周力，
——蝸桿喉部螺旋升角 ，4.5
—— 當(dāng)量齒厚，
滑動(dòng)速度
=
=2.01m/s
按照滑動(dòng)速度找出相關(guān)引用書(shū)本3－3－9得
將把數(shù)據(jù)代到下面式子得：
=N
2.算出得到： = 5
3.蝸輪齒根受剪面積
—— 蝸輪齒根圓齒厚；
由上可知：
—— 蝸輪端面周節(jié)；
—— 蝸輪理論半包角；
—— 蝸輪分度圓齒厚所對(duì)中心角。
把數(shù)據(jù)代到下面式子得：
=7.03mm
由上可得：
對(duì)于錫青銅齒圈 設(shè)得
找到書(shū)本設(shè)得鑄錫磷青銅，砂模鑄造，抗拉強(qiáng)度=225MPa
， 則 <
4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
1.設(shè)出軸的材質(zhì)
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－1設(shè)出45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。
2.最小軸徑的預(yù)設(shè)
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－2，取 ＝105，根據(jù)
公式
㎜
式子里， —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min
—— 軸傳遞的功率 , 1.47kw
—— 算出截面處的軸的直徑， mm
把數(shù)據(jù)代到式子算出：
=12.2mm
輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)設(shè)得數(shù)據(jù)聯(lián)軸器的型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距，找到表格15—3，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)（GB5843-86）設(shè)出YL4型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取 =22mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=52mm。
3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)設(shè)出請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖的裝配方案。
1) 為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端制 出一軸肩，故取=28mm，左端用軸端擋定位，按軸端直徑 取擋圈直徑D=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度=52mm,保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，故取=50mm.
2) 初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力
的作用，故設(shè)出單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)
=28mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步設(shè)得數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為d×D×T=35×72×18.25mm，
故==35mm。
3) 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑=45mm，最大齒頂圓直徑=53.8mm，蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度L=59mm，蝸桿齒寬=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。
4) 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=20 mm，
故取=40mm.
5) 為避免蝸輪與箱體內(nèi)壁干涉，應(yīng)取箱體內(nèi)壁凸臺(tái)之間距離略大于蝸輪的最大直徑，取內(nèi)壁距離=175mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，
S，取S=8mm（請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖）。
6）在3-4和7-8軸段應(yīng)各裝一個(gè)濺油輪，形狀請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖，取其長(zhǎng)度L=27.75mm。
所以，可求得：
mm，
33.75mm
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
4 軸上零件的周向定位 ；
半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。按由手冊(cè)找到并設(shè)得平鍵截面為mm(GB／T1095--1979)，鍵槽用鍵 槽銑刀加工，長(zhǎng)為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
4)確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角半徑請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖5-1
圖5-1軸肩處的圓角半徑
4.4.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)
1. 設(shè)出軸的材質(zhì)
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－1設(shè)出45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。
=650
2.軸徑的預(yù)設(shè)
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－2，設(shè)A＝112，按式子，
，
式子里， —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min
—— 軸傳遞的功率 , 0.97kw
—— 算出截面處的軸的直徑， mm
把數(shù)據(jù)代到式子算出：
mm
輸出軸的最小直徑明顯是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，所以設(shè)得數(shù)據(jù)聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)距，找到表格15—3，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則式子是：
按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，找到相關(guān)書(shū)本并設(shè)出YL11型凸緣聯(lián)軸器，數(shù)據(jù)如下：
半聯(lián)軸器的孔徑是：=50mm，設(shè)得=50mm，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=112mm。
3.根據(jù)段落的直徑和長(zhǎng)度的要求，確定所述軸的軸向位置
組件程序的軸組件的詳細(xì)描述：分析當(dāng)前組的問(wèn)題，進(jìn)行了比較顯示在前面，是當(dāng)前的裝配程序。
1）為了滿(mǎn)足一半的耦合的要求軸向定位的，因?yàn)樗x擇，有一個(gè)從一個(gè)右肩制成的1-2軸部=55mm，設(shè)得=110mm。
2）預(yù)設(shè)滾動(dòng)軸承，參照要求并根據(jù) =55mm，找到，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30212，它的尺寸d×D×T= 60×110×23.75mm，所以==60毫米，而=23.75毫米。
3) 設(shè)蝸輪處的軸段為65毫米，
前面已經(jīng)了解，
蝸輪輪緣寬度為28毫米，所以可取蝸輪輪轂寬度為52毫米，根據(jù)需要，4-5段的尺寸要比輪轂寬度小，所以設(shè)為50毫米。
4）軸肩高度0.07d，
設(shè)為為6毫米；
軸環(huán)處直徑為77毫米，
軸環(huán)寬度，設(shè) 為12毫米，
為12毫米，
為68毫米。
5) 軸承的總寬度（可以是齒輪單元和設(shè)計(jì)，軸承帽結(jié)構(gòu)）28毫米已被損壞。簡(jiǎn)要地蓋分解軸承根據(jù)該距離來(lái)潤(rùn)滑脂添加到軸承的要求，覆蓋的右端面之間的耦合的外周端面的一半l為22毫米，
所以設(shè)得為50毫米。
6)設(shè)蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離a為16毫米．因誤差的存在，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，設(shè)定：
s=8mm（請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖），則
=2+16+8+23.75=49.75mm，
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
4.軸上零件的周向定位
蝸輪，半聯(lián)軸器和軸的周向定位是通過(guò)平健聯(lián)接。本文設(shè)得軸的直徑尺寸公差為m6。
5.設(shè)出軸上圓角以及倒角尺寸。設(shè)得軸端倒角是2，各軸肩處的圓角半徑請(qǐng)參請(qǐng)參見(jiàn)圖5-2。
圖5-2各軸肩處的圓角半徑
4.5 軸的校核
4.5.1 蝸桿軸的強(qiáng)度校核
1．制定軸的草圖
在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從相關(guān)引用書(shū)本設(shè)得a值，單列圓錐滾子軸承，30207型設(shè)值，a=16mm，所以，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距
=（20+43.75+34）+（20+43.75+34）
=97.75+97.75=195.5mm
2．算出軸所承受得力：
=736.67N，
=6179.88N，
3．算出支點(diǎn)反力：
水平反力：
垂直反力：
4．算出彎矩，畫(huà)出彎矩圖：
水平彎矩：
垂直彎矩：
合成彎矩
5．扭矩圖：
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－18 找到并設(shè)得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
從相關(guān)引用書(shū)本表格15-1找到并設(shè)得：
，強(qiáng)度足夠。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5-3。
圖5-3 軸的強(qiáng)度
4.5.2 蝸輪軸的強(qiáng)度校核
1．制定軸的草圖
在設(shè)出軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從相關(guān)引用書(shū)本設(shè)得a值，對(duì)于30212列圓錐滾子軸承，a=22mm，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距式子是：
=（20+43.75+34）+（20+43.75+34）
=97.75+97.75=195.5mm
2．算出軸所承受得力
=6179.88N，
=736.67N，
3．算出支點(diǎn)反力：
水平反力：
垂直反力：
4．計(jì)算彎矩，作彎矩圖
水平彎矩：
垂直彎矩：
合成彎矩：
5．扭矩圖
按照相關(guān)引用書(shū)本表格6－18 找到并設(shè)得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
從相關(guān)引用書(shū)本表格15-1找到并設(shè)得：
，
，強(qiáng)度足夠。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5-4。
圖3-6軸的強(qiáng)度
4.6 滾動(dòng)軸承的選擇及校核
4.6.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核
1．軸承的徑向載荷式子如下：
2．派生軸向力的計(jì)算
從相關(guān)引用書(shū)本設(shè)出，，圓錐滾子軸承30207型的派生軸向力式子是：
α=14o02，10，，
找到表格d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6；
故
所以，軸承2受壓。
則：
3．算得當(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1.
x=1 ， y=0
對(duì)于軸承2
x=0.4 ， y=1.6
4．驗(yàn)證軸承壽命
從相關(guān)引用書(shū)本設(shè)出，c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min
故，經(jīng)以上驗(yàn)證，軸承壽命合格 。
4.6.2 蝸輪軸上軸承的校核
1．求徑向載荷
2．算得派生軸向力
從相關(guān)引用書(shū)本設(shè)出，，圓錐滾子軸承30212型的派生軸向力式子如下：
， y=1.5
故 ：
則：軸承2受壓
所以，
3．算得當(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1：x=1 ，y=0
對(duì)于軸承2：x=1 ，y=0
4．驗(yàn)證軸承壽命
查手冊(cè) c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min
所以經(jīng)以上驗(yàn)證，軸承的壽命是合格的。
4.7 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核
4.7.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接
按照相關(guān)引用書(shū)本表格8－1 設(shè)出普通平鍵：
8×7mm， 取L＝45mm。
按照相關(guān)引用書(shū)本表格8－7 找到并設(shè)得，
鍵的工作長(zhǎng)度
l＝L－b＝45－8＝37mm，
鍵的工作高度
k＝＝3mm。
按照相關(guān)引用書(shū)本表格8－8 找到并設(shè)得，
鍵聯(lián)接的許用壓力
，
所以，，所選平鍵合適。
4.7.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接
按照相關(guān)引用書(shū)本表格8－1 設(shè)出普通平鍵
18×11mm， 取L＝45mm
按照相關(guān)引用書(shū)本表格8－7 找到并設(shè)得
鍵的工作長(zhǎng)度
l＝L－b＝45—18=27mm
鍵的工作高度
k＝＝5.5mm
由書(shū)表8－8 找到并設(shè)得鍵聯(lián)接的許用壓力
所以，，所選平鍵合適。
3.2.1同步帶介紹
同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形同步帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng)，其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)度基本保持不變，帶與同步帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng)，從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)（見(jiàn)圖3-1）時(shí)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，對(duì)軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度-20℃―80℃，v<50m/s，P<300kw,i<10,對(duì)于要求同步的傳動(dòng)也可用于低速傳動(dòng)。
圖3-1 同步帶傳動(dòng)
同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應(yīng)吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)帶齒與輪的齒槽相嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力。 同步帶傳動(dòng)具有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，無(wú)滑差，可獲得恒定的速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動(dòng)比范圍大，一般可達(dá)1:10。允許線(xiàn)速度可達(dá)50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，結(jié)構(gòu)緊湊，適宜于多軸傳動(dòng)，不需潤(rùn)滑，無(wú)污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場(chǎng)所下正常工作。 本產(chǎn)品廣泛用于紡織、機(jī)床、煙草、通訊電纜、輕工、化工、冶金、儀表儀器、食品、礦山、石油、汽車(chē)等各行業(yè)各種類(lèi)型的機(jī)械傳動(dòng)中。同步帶的使用，改變了帶傳動(dòng)單純?yōu)槟Σ羵鲃?dòng)的概念，擴(kuò)展了帶傳動(dòng)的范圍，從而成為帶傳動(dòng)中具有相對(duì)獨(dú)立性的研究對(duì)象，給帶傳動(dòng)的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。
3.2.2 同步帶的特點(diǎn)
(1)、傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比；
(2)、傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；
(3)、傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯；
(4)、維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤(rùn)滑，維護(hù)費(fèi)用低；
(5)、速比范圍大，一般可達(dá)10，線(xiàn)速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦；
(6)、可用于長(zhǎng)距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。
3.2.3 同步帶傳動(dòng)的主要失效形式
在同步帶傳動(dòng)中常見(jiàn)的失效形式有如下幾種：
(1)、同步帶的承載繩斷裂破壞
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承載繩斷裂損壞是常見(jiàn)的失效形式。失效原因是帶在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，在承載繩作用有過(guò)大的拉力，而使承載繩被拉斷。此外當(dāng)選用的主動(dòng)撈輪直徑過(guò)小，使承載繩在進(jìn)入和退出帶掄中承受較大的周期性的彎曲疲勞應(yīng)力作用，也會(huì)產(chǎn)生彎曲疲勞折斷(見(jiàn)圖3-2)。
圖3-2 同步帶承載繩斷裂損壞
(2)、同步帶的爬齒和跳齒
根據(jù)對(duì)帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學(xué)兩種因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒和跳齒，可采用以下一些措施：
1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號(hào)所決定的許用圓周力。
2、控制帶與同步帶輪間的節(jié)距差值，使它位于允許的節(jié)距誤差范圍內(nèi)。
3、適當(dāng)增大帶安裝時(shí)的初拉力開(kāi)。，使帶齒不易從輪齒槽中滑出。
4、提高同步帶基體材料的硬度，減少帶的彈性變形，可以減少爬齒現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(3)、帶齒的剪切破壞
帶齒在與同步帶輪齒嚙合傳力過(guò)程中，在剪切和擠壓應(yīng)力作用下帶齒表面產(chǎn)生裂紋此裂紋逐漸向齒根部擴(kuò)展，并沿承線(xiàn)繩表面延件，直至整個(gè)帶齒與帶基體脫離，這就是帶齒的剪切脫落（見(jiàn)圖3-3）。造成帶齒剪切脫落的原因大致有如下幾個(gè)：
1、同步帶與同步帶輪問(wèn)有較大的節(jié)距差，使帶齒無(wú)法完全進(jìn)入輪齒槽，從而產(chǎn)生不完全嚙合狀態(tài)，而使帶齒在較小的接觸面積上承受過(guò)大的載荷，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致帶齒剪切損壞。
2、帶與同步帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)過(guò)少，使嚙合帶齒承受過(guò)大的載荷，而產(chǎn)生剪切破壞。
3、同步帶的基體材料強(qiáng)度差。
為減少帶齒被剪切，首先應(yīng)嚴(yán)格控制帶與同步帶輪間的節(jié)距誤差，保證帶齒與輪齒能正確嚙合；其次應(yīng)使帶與同步帶輪在圍齒區(qū)內(nèi)的嚙合齒數(shù)等于或大于6，此外在選材上應(yīng)采用有較高勿切韌擠壓強(qiáng)度的材料作為帶的基體材料。
圖3-3 帶齒的剪切破壞
(4)、帶齒的磨損
帶齒的磨損（見(jiàn)圖3-4）包括帶齒工作面及帶齒齒頂因角處和齒谷底部的廓損。造成磨損的原因是過(guò)大的張緊力和忻齒和輪齒間的嚙合干涉。因此減少帶齒的磨損，應(yīng)在安裝時(shí)合理的調(diào)整帶的張緊力；在帶齒齒形設(shè)計(jì)時(shí)，選用較大的帶齒齒頂圓角半徑，以減少?lài)Ш蠒r(shí)輪齒的擠壓和刮削；此外應(yīng)提高同步帶帶齒材料的耐磨性。
圖3-4 帶齒磨損
(5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-5)
同步帶在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)期后，有時(shí)在帶背會(huì)產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象，而使帶失效。同步帶帶背產(chǎn)
生龜裂的原因如下，
1、帶基體材料的老化所引起；
2、帶長(zhǎng)期工作在道低的溫度下，使帶背基體材料產(chǎn)生龜裂。
圖3-5 同步帶帶背龜裂
防止帶背龜裂的方法是改進(jìn)帶基體材料的材質(zhì)，提向材料的耐寒、耐熱性和抗老化性能，此外盡量避免同步帶在低溫和高溫條件下工作。
3.2.4 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
據(jù)對(duì)同步帶傳動(dòng)失效形式的分析，可知如同步帶與同步帶輪材料有較高的機(jī)械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴(yán)格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動(dòng)的主要失效形式為如下三種；
(1)同步帶的承載繩疲勞拉斷；
(2同步帶的打滑和跳齒；
(3)同步帶帶齒的磨損。
因此，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，保證承線(xiàn)繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應(yīng)對(duì)帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。
3.2.5 同步帶分類(lèi)
同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類(lèi)，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H系列又稱(chēng)HTD帶)、平頂圓弧齒(S系列又稱(chēng)為STPD帶)和凹頂拋物線(xiàn)齒（R系列)。
梯形齒同步帶 梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱(chēng)為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對(duì)稱(chēng)齒型（代號(hào)DA)和交錯(cuò)齒型(代號(hào)DB〕。
梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國(guó)采用節(jié)距制，并根據(jù)ISO 5296制訂了同步帶傳動(dòng)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11361～11362-1989和GB/T 11616-1989。
弧齒同步帶 弧齒同步帶除了齒形為曲線(xiàn)形外，其結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當(dāng)，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。帶齒受載后，應(yīng)力分布狀態(tài)較好，平緩了齒根的應(yīng)力集中，提高了齒的承載能力。故弧齒同步帶比梯形齒同步帶傳遞功率大，且能防止嚙合過(guò)程中齒的干涉。
弧齒同步帶耐磨性能好，工作時(shí)噪聲小，不需潤(rùn)滑，可用于有粉塵的惡劣環(huán)境。已在食品、汽車(chē)、紡織、制藥、印刷、造紙等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
3.4 同步帶傳動(dòng)計(jì)算
3.4.1 同步帶計(jì)算選型
設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)類(lèi)型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素共同確定的，表達(dá)式如下：
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；
表2.工作情況系數(shù)
1. 確定帶的型號(hào)和節(jié)距
可根據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小同步帶輪轉(zhuǎn)速n1，由同步帶選型圖中來(lái)確定所需采用的帶的型號(hào)和節(jié)距。
其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm
3) 選擇小同步帶輪齒數(shù)z1，z2
可根據(jù)同步帶的最小許用齒數(shù)確定。查表3-3-3得。
查得小同步帶輪最小齒數(shù)14。
實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z(mì)1=34故大同步帶輪齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34，z2=34。
4） 確定同步帶輪的節(jié)圓直徑d1，d2
小同步帶輪節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大同步帶輪節(jié)圓直徑d2=Pbz2