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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： 多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與CAD
一、 主要內(nèi)容及基本要求
主要內(nèi)容:
齒輪是各種機(jī)器必不可少的零件，對(duì)齒輪各種性能進(jìn)行測(cè)試是保證其可靠使用的必須之路，目前齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)一般分為兩大類，一：開式；二，閉式。開 式實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率損耗大，而閉式實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有明顯的節(jié)能效果，為了利用其特點(diǎn)，本課題是研究在一般閉式齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加聯(lián)軸器、離合器、帶傳動(dòng)或其他傳動(dòng)件的效率和壽命測(cè)試，使其成為多功能的機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)(已知參數(shù)最高轉(zhuǎn)數(shù)1000轉(zhuǎn)/分，最大封閉功率40公斤米)
基本要求:
1、所設(shè)計(jì)產(chǎn)品，要求達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
2、圖紙清晰工整
3、轉(zhuǎn)配圖用計(jì)算機(jī)繪制,要求百分之五十以上的圖用計(jì)算機(jī)繪制,用圖量不少于 2.5張A0
4、提交計(jì)算書、圖紙、外文翻譯1000-1500字
二、重點(diǎn)研究的問題
1,在一般閉式齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上,增加聯(lián)軸器,離合器,帶傳動(dòng)或其他穿傳動(dòng)件的效率和壽命測(cè)試
2.更換新的傳感器.
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
完成時(shí)間
1
查閱資料、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪
3.4——3.10
2
總圖調(diào)研與構(gòu)思方案
3.10——4.1
3
進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1——4.15
4
繪制裝配圖零件圖
4.15——5.10
5
整理計(jì)算書、說明書、翻譯外文準(zhǔn)備答辯
5.10——5.16
6
答辯
5.23
7
8
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
1.<<機(jī)械設(shè)計(jì)>>,<<現(xiàn)代機(jī)械>>.<<機(jī)械科學(xué)與技術(shù)>>,<<機(jī)械傳動(dòng)>>,<<機(jī)械設(shè)計(jì)與制造>>和雜志（從1992年至進(jìn)的有關(guān)文章）
2 有關(guān)傳感器的資料
3.有關(guān)聯(lián)軸器.離合器、帶輪的資料
目錄
第一章 封閉齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的介紹……………………………2
1．1． 主要特性及用途…………………………………………………2
1．2． 組成部分及其工作原理…………………………………………2
1．3． 實(shí)驗(yàn)機(jī)的操作……………………………………………………3
1．4． 齒輪的拆裝………………………………………………………3
1．5． 測(cè)扭傳感器的使用和標(biāo)定………………………………………4
1．6． 配套儀器…………………………………………………………4
第二章 多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)……………………………4
2．1．齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………4
2．2．輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………7
2．3．輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………12
2．4．滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算…………………………………16
2．5．鍵的選擇…………………………………………………………17
2．6．聯(lián)軸器的選擇……………………………………………………18
2．7．鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………19
2．8．軸承端蓋的設(shè)計(jì)…………………………………………………23
總結(jié)………………………………………………………………24
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………25
英文翻譯…………………………………………………………25
第一章．封閉齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的介紹
1．1．主要特性及用途
本試驗(yàn)臺(tái)為封閉功率流式，用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能在運(yùn)行中進(jìn)行雙向加載，可同時(shí)進(jìn)行封閉扭矩與電機(jī)扭矩的測(cè)量及顯示。
本試驗(yàn)機(jī)最大封閉功率為40公斤米。如改為單向加載最大可達(dá)80公斤米，轉(zhuǎn)速為0—1000轉(zhuǎn)/分，無級(jí)可調(diào)。
本試驗(yàn)機(jī)配有測(cè)量封閉牛局及電機(jī)你局的傳感器及輸出裝置。配以扭矩轉(zhuǎn)換儀（數(shù)字頻率計(jì)）可同時(shí)進(jìn)行該兩項(xiàng)扭矩的數(shù)字顯示。這兩種傳感器靜態(tài)標(biāo)定誤差滿載時(shí)低于0.2%。
本試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行以下的試驗(yàn)：
1． 齒輪效率。
2． 齒輪的承載能力(可按載荷譜模擬實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度及壽命試驗(yàn))。
1． 2、組成部分及工作原理（參看附圖）
2． 齒輪箱：被試齒輪箱及陪試齒輪箱為結(jié)構(gòu)及尺寸完全相同，齒數(shù)比為1：1的兩個(gè)齒輪箱，均安裝在同一底板上。
3． 加載器：用套筒滾珠及左右螺旋組成機(jī)械式加載器。用專用鉤子扳手旋動(dòng)加載器螺旋，通過軸承及拉桿拉動(dòng)套筒而使左、右旋的螺旋輪作反向旋轉(zhuǎn)，從而使齒輪加載。
4． 扭矩測(cè)量及顯示裝置：電機(jī)扭矩及封閉扭矩均用板行彈性元件及可變電容組成的傳感器，通過隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的L.C振蕩器輸出頻率扭矩而變的正弦波。接收裝置為一線圈，通過感應(yīng)接受正弦波訊號(hào)，用屏蔽線接入扭矩轉(zhuǎn)換裝置（數(shù)字頻率計(jì)）顯示正弦波的頻率。經(jīng)靜態(tài)標(biāo)定后頻率即可轉(zhuǎn)換成扭矩值。
5． 潤(rùn)滑裝置：本試驗(yàn)臺(tái)齒輪箱可采用兩種潤(rùn)滑方式：（1）浸油飛濺潤(rùn)滑，在箱蓋下部設(shè)有油標(biāo)。（2）恒溫噴油潤(rùn)滑（此裝置為附加設(shè)備，在定貨時(shí)須另行提出）?？販貎x溫度最高可達(dá)100℃，使用使，可根據(jù)試驗(yàn)需要控制油溫（一般可取50℃～70℃）。恒溫箱加熱后，電源電壓為交流220V。
6． 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電器：本試驗(yàn)臺(tái)用4KW直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)由可控硅無級(jí)調(diào)速設(shè)備控制。潤(rùn)滑油泵為90瓦。交流異步電動(dòng)機(jī)（接線及操作請(qǐng)看電機(jī)及可控硅無級(jí)調(diào)速器說明書）。
1．3．試驗(yàn)機(jī)的操作。
運(yùn)轉(zhuǎn)前用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器，觀察各部分是否能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，檢查電池及各部分接線。
1． 操作程序
1＞。接通恒溫加熱裝置溫控儀的電源，將感溫探頭插入油箱蓋孔內(nèi)，將溫控選擇盤旋至需要控制的溫度。此時(shí)，油箱加熱后的電路自動(dòng)接通，開始加熱油（具體使用參考溫控儀說明書）。
2＞首先裝好測(cè)電機(jī)及封閉扭矩兩傳感器的電池（積層電池9伏），接同扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）電源及接好訊號(hào)接受儀與儀器兩組連線。訊號(hào)接受器與傳感器距離20mm。然后觀察數(shù)字頻率計(jì)的讀書看是否為零點(diǎn)的頻率值（扭矩與頻率的標(biāo)定值見附表），如果不是，可松開相應(yīng)的有機(jī)玻璃套后端鋼套上的緊固螺釘（見附表），緩慢反復(fù)旋動(dòng)有機(jī)玻璃套后，使頻率讀書為零點(diǎn)的值。調(diào)好后，再將緊固螺釘旋緊（一般誤差在300HZ以下即可）。由于其及電器元件參數(shù)變化，可能調(diào)不到適合的零點(diǎn)值。此時(shí)，可將訊號(hào)接受器與傳感器距離前后移動(dòng)，以調(diào)整零點(diǎn)。
3＞當(dāng)油溫升至預(yù)定值后，起動(dòng)油泵，向齒輪箱送油。待油溫穩(wěn)定后，即可緩慢啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)使試驗(yàn)臺(tái)緩慢升速（切忌啟動(dòng)時(shí)使試驗(yàn)臺(tái)電機(jī)扭矩測(cè)扭裝置受到明顯的沖擊載荷，以免損壞測(cè)扭傳感器的元件和影響測(cè)量的精確性），轉(zhuǎn)速到預(yù)定值時(shí)（最高轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分），即可按預(yù)定程序進(jìn)行試驗(yàn)。
注：無恒溫潤(rùn)滑裝置的試驗(yàn)臺(tái)不進(jìn)行1＞、3＞兩步。
4＞用專用的勾扳手旋動(dòng)加載器螺旋加載。其方向可根據(jù)試驗(yàn)要求確定。加載值可由扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）顯示頻率，由頻率查曲線，可得相應(yīng)扭矩。如為預(yù)定載荷，則可預(yù)先根據(jù)扭矩查出相應(yīng)的頻率值，然后加到該值即可。在次同時(shí)，電機(jī)的扭矩由轉(zhuǎn)換儀的另一組數(shù)字顯示。
2． 其他說明
1＞ 作一般教學(xué)試驗(yàn)求效率，可認(rèn)為兩齒輪箱效率相等，用下式求效率（）是足夠精確的。
T封——封閉扭矩
T電——電機(jī)扭矩
總——總效率
兩齒輪箱的材料或工藝等條件不同時(shí)，可先用次法求得陪試齒輪箱的效率（陪），再更換被試齒輪測(cè)效率，則
2＞ 作強(qiáng)度或壽命試驗(yàn)時(shí)，由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，為了防止由于振動(dòng)等原應(yīng)引起加載器螺旋松動(dòng)而使載荷下降，應(yīng)用專用的內(nèi)六角扳手，擰緊加載螺旋端的內(nèi)六角螺釘使螺旋與螺母鎖緊。
3＞ 用戶可根據(jù)附表的數(shù)據(jù)繪制成電機(jī)扭矩——頻率曲線與封閉扭矩——頻率曲線。
1． 4、齒輪的拆裝：
在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，常需要拆裝齒輪，拆裝的步驟如下：
1． 拆去側(cè)蓋螺釘，并取下側(cè)蓋。
2． 松開軸上圓螺母的防松螺釘，并旋緊螺母。
3． 取出壓在齒輪端凹坑內(nèi)的兩個(gè)半圓塊。
4． 拆去觀察孔有機(jī)玻璃蓋板，從蓋孔可插入銅棒撥松齒輪，即可將齒輪從軸上退出。
5． 裝上要換入的齒輪裝兩半圓塊及旋緊圓螺母，擰緊防松螺釘，蓋上才側(cè)蓋，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1．5.測(cè)扭傳感器使用說明及其標(biāo)定：
本機(jī)專用的電容傳感器，多采用片式電容，制造及裝配要求較高，請(qǐng)勿拆卸。如發(fā)現(xiàn)異常情況可作以下檢查：
1． 電池電壓一般在7.5V以下須更換。
2． 取出電容傳感器內(nèi)的振蕩器線路板，檢查是否有零件損壞及斷線。
3． 檢查接受器是否斷線。
傳感器一般在使用兩年后，可連同鋼板以及扭矩頻率對(duì)照表，一并寄回我校，重新標(biāo)定。
此類傳感器，我們雖經(jīng)上十次該進(jìn)，但設(shè)計(jì)及制作經(jīng)驗(yàn)尚不足，請(qǐng)同志們?cè)谑褂弥邢蛭覀兎从硶r(shí)候情況和意見，不勝感謝。
1． 6、配套儀器：
2． 本實(shí)驗(yàn)機(jī)配用的溫度控制器（WMZK——01型）系上海醫(yī)用儀表廠生產(chǎn)。配以CJ10系列交流接觸器，電壓220V（恒溫箱內(nèi)電熱管電源為220V）
3． 本試驗(yàn)機(jī)配用的扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計(jì)）與可控硅無級(jí)調(diào)速器均為我們推薦及代運(yùn)。
以上設(shè)備如發(fā)生故障請(qǐng)直接與生產(chǎn)單位聯(lián)系。
第二章、多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
2．1．齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、選定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1）根據(jù)所設(shè)計(jì)傳動(dòng)的方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
（2）此齒輪箱為一般工作機(jī)器，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。
（3）材料選擇。因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪都設(shè)計(jì)成完全一樣的一對(duì)齒輪，所以都選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS。
（4）選擇兩個(gè)齒輪的齒數(shù)Z1=Z2=70個(gè)。
（5）選取螺旋角。初選螺旋角β=140。
2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式得：
d1t=
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①選擇載荷系數(shù)Kt。
由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，根據(jù)載荷的情況、齒輪的精度、結(jié)構(gòu)、位置，取Kt=1.2。
②齒輪的轉(zhuǎn)矩T
T1=T2=T=400, (最大封閉功率)
③選擇齒寬系數(shù)
由于齒輪為軟齒面和齒輪在兩軸承間為對(duì)稱布置，所以取=1
④確定許用接觸應(yīng)力
由?機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)?查得：
550 MPa
[]1=[]2=540 MPa (取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1)
⑤選取材料的彈性影響系數(shù)ZE
ZE=189.8 MPa0.5 （由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-6查得）
⑥選取區(qū)域系數(shù)ZH
ZH=2.42 （由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-30查得）
⑦ 故
（2）計(jì)算
①試計(jì)算齒輪的分度圓直徑d1t
d1t=
=
=92.76mm
②計(jì)算圓周速度V0
V0==
=4.85m/s
③計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)V=4.85m/s，7級(jí)精度，由?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?查得：
=1.11 =1.22 =1.35
==1.3
K==11.111.31.22=1.76
④按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算出的分度圓直徑d
95 mm 取d1=95 mm
⑤計(jì)算模數(shù)
故取=2.5 mm
3、校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）確定齒輪的彎曲應(yīng)力
①由?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖10-20C查得：
齒輪的彎曲強(qiáng)度極限
②由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
=0.88 =0.88
③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2
MPa
（2）計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力
①查取齒形系數(shù)。由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-5查得：
②查取應(yīng)力校正系數(shù)。由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表10-5查得:
③計(jì)算載荷系數(shù)K
11.1211.35=1.512
④計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力為：
MPa
=268.9 MPa<278.66 MPa
故齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠、滿足要求。
4、齒輪的幾何尺寸計(jì)算
齒頂高 2.5（1+0）=2.5
齒根高 （1+0.25）2.5=3.125
齒頂圓直徑 190+22.5=195
齒根圓直徑 190-23.125=183.75
齒全高 5.625
齒寬 B=60
齒厚
5、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
齒輪的結(jié)構(gòu)采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)，具體有關(guān)尺寸計(jì)算如下：
軸孔直徑 d=55mm
輪轂直徑 D1=1.6~1.7d=90mm
輪轂的長(zhǎng)度 L=60mm
輪緣厚度 (3~4)mn=(7.5~10)mm 取10mm
輪緣內(nèi)徑 D2=da-2h-2=195-25.625-20=163.75mm 取D2=160mm
腹板的厚度 c=0.3B2=0.360=18mm
腹板中心孔直徑 D0=0.5(D2+D1)=0.5(160+90)=125mm
腹板孔直徑 d0=0.25(D2-D1)=0.25(160-90)=17.5mm 取d0=18mm
齒輪倒角 n=0.5mn=0.52.5=1.25mm 取n=1.5mm
齒輪的具體工作圖見齒輪的零件圖（附）。
2、2、輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
(1)已知傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min
(2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率)
2、求作用在齒輪上的力
已知兩個(gè)齒輪的分度圓直徑為
d=mz=3×70=210mm
圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。
3、選擇材料、確定許用應(yīng)力
(1)選取軸的材料為45號(hào)崗，調(diào)質(zhì)處理。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得材料強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[]=60MPa 。
(2)估算軸的最小直徑
(A0=110，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3查得)
考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個(gè)系數(shù)K，
查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)根據(jù)軸上零件的定位、拆裝方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)成階梯軸，如下圖所示：
(2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
①為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故取Ⅰ-Ⅱ軸段的直徑，；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=50mm。
半聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長(zhǎng)度L1=45mm,為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故Ⅰ-Ⅱ軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取44mm。
②初步選定滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇 圓錐滾子軸承和角接觸的球軸承，同時(shí)也考慮到兩者的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和角接觸球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇0組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的求軸承7210C，其尺寸為
故
③取安裝齒輪處的軸段Ⅴ-Ⅵ的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為60mm，為了使套筒端面可靠地要壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短與輪轂的寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度，則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)的寬度為10 mm。
④軸承端蓋的總寬度為30 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。
⑤取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為10 mm，角接觸球軸承距箱體內(nèi)壁的距離17 mm，故取。
至此，基本上已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
(3)軸上零件的周向定位
齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為50 mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選擇軸的直徑尺寸公差為k6。
(3)參考表15-2，取軸端倒角為2-450,各軸肩處的圓角半徑具體見軸的零件圖。
5、校核軸的強(qiáng)度
(1)受力分析（如下圖）
軸上的扭矩： T=400Nm
圓柱斜齒輪
圓周力
徑向力
垂直面支反力
水平面支反力
(因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半)
(2)求危險(xiǎn)截面的彎矩，并繪制彎矩圖
垂直面
水平面
(3)合成彎矩
(4)扭矩
(5)當(dāng)量彎矩
（脈動(dòng)扭矩，長(zhǎng)啟動(dòng)停車，取折合系數(shù)）
(6)強(qiáng)度校核
考慮到鍵槽的影響，，所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁：
2、3、輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T
(1)已知傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min
(2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率)
2、求作用在齒輪上的力
已知兩個(gè)齒輪的分度圓直徑為
d=mz=2.538=190mm
圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。
3、選擇材料、確定許用應(yīng)力
(1)選取軸的材料為45號(hào)崗，調(diào)質(zhì)處理。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得材料強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[]=60MPa 。
(2)估算軸的最小直徑
(A0=110，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-3查得)
考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個(gè)系數(shù)K，
查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（設(shè)計(jì)的方法與原則同輸出軸）
(1)確定各軸段的直徑
①段: ，根據(jù)最小的軸徑來估算。
②段: ，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)。
③段: ，與軸承（角接觸球軸承7210C）配合。
④段: ，大于，減少加工面。
⑤段: ，大于，安裝齒輪處的尺寸盡量圓整。
⑥段: ，軸肩，。
⑦段: ，與第三段相同，與軸承配合。
⑧段: ，與第二段相同，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)選擇。
⑨段: ，與第一段相同，與聯(lián)軸器相連，根據(jù)最小的軸徑來估算。
⑵確定箱體的內(nèi)寬
由于箱體內(nèi)有齒輪的旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)應(yīng)留有的間隙；考慮到鑄造的不精確，要將箱體內(nèi)寬圓整到整數(shù)。因?yàn)辇X輪寬度，故箱體的內(nèi)寬度W
⑶確定各軸段的長(zhǎng)度
①段: ，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來選擇。
②段: ，外露尺寸，軸承端蓋的長(zhǎng)度。
③段: ，軸承的寬度為，套筒伸出軸肩一點(diǎn)點(diǎn)。
④段: ，軸承距左端箱體內(nèi)壁，齒輪距箱體壁。
⑤段: ，小于輪轂，便于定位可靠。
⑥段: ，軸環(huán)的長(zhǎng)度。
⑦段: ，（套筒的軸承寬度）
⑧段: ，與第二段軸的長(zhǎng)度相同，外露尺寸，軸承端蓋的長(zhǎng)度。
⑨段: ，與第一段軸相同，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來選擇。
總軸長(zhǎng)L：
⑷各支撐點(diǎn)的間距
軸承間距
各段軸的直徑、長(zhǎng)度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)基本完成。但是最終能不能用還必須校核其危險(xiǎn)截面。主要是根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭組合來校核軸的強(qiáng)度。
5、校核軸的強(qiáng)度
(1)受力分析（如下圖）
軸上的扭矩： T=400Nm
圓柱斜齒輪
圓周力
徑向力
垂直面支反力
水平面支反力
(因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半)
(2)求危險(xiǎn)截面的彎矩，并繪制彎矩圖
垂直面
水平面
(3)合成彎矩
(4)扭矩
(5)當(dāng)量彎矩
（脈動(dòng)扭矩，長(zhǎng)啟動(dòng)停車，取折合系數(shù)）
(6)強(qiáng)度校核
考慮到鍵槽的影響，，所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁：
2、4、滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算
考慮到軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇圓錐滾子軸承和深溝球軸承，同時(shí)也考慮到兩者的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和深溝球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇（0）2尺寸系列組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的深溝球軸承6208，其尺寸為
查滾動(dòng)軸承樣本可知深溝球軸承6208的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷。軸承的的受力分析圖如下：
(1)求兩軸承受到的徑向力
因?yàn)橐阎X輪所受的徑向力，又因?yàn)閮蓚€(gè)軸承與齒輪成對(duì)稱布置，所以。
(2)求兩軸承的計(jì)算軸向力和
對(duì)于7210AC型軸承，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-7，軸向派生力，其中，為表13-5中的判斷系數(shù)，其值。
根據(jù)上面的受力圖，可知
① 軸承被放松：
因此，
②軸承被壓緊：
所以，
又因?yàn)?
；
所以兩軸承的當(dāng)量載荷為和
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-5可知，
，； ，；
所以，
因?yàn)?，所以按軸承2的疲勞壽命來計(jì)算
年（壽命足夠）
2、5、鍵的選擇及其校核
1、齒輪輪轂與軸相連接的鍵
(1)選擇鍵的連接類型和尺寸
一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。
根據(jù)從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于輪轂寬度，并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)（比輪轂的寬度略小一些）
(2)校核鍵的強(qiáng)度
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得
（強(qiáng)度足夠）
鍵的標(biāo)記為：
2、聯(lián)軸器輪轂與軸相連接的鍵
(1)選擇鍵的連接類型和尺寸
一般8級(jí)以上精度的聯(lián)軸器傳動(dòng)有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于鍵的位置的設(shè)計(jì)不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。
根據(jù)從《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于聯(lián)軸器輪轂寬度，并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)（比聯(lián)軸器輪轂的寬度略小一些）
(2)校核鍵的強(qiáng)度
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得
（強(qiáng)度不夠）
可見連接的擠壓強(qiáng)度不夠。考慮到相差較大，因此改用雙鍵，相隔180度布置。雙鍵的工作長(zhǎng)度，由式（6-1）可得
<（強(qiáng)度不夠）
鍵的標(biāo)記為：
2、6、聯(lián)軸器的選擇
由于齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的載荷平穩(wěn)，速度也不怎么高，并且無特殊的要求，考慮到拆裝方便及經(jīng)濟(jì)性的問題，選用凸緣聯(lián)軸器。
取K=1.3， 因?yàn)門=400Nm
所以
選用GY5型凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，。
采用Y型軸孔，A型鍵。
型彈性柱銷式聯(lián)軸器的有關(guān)參數(shù)如下表：
型
號(hào)
公稱
轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)數(shù)
軸孔直徑
軸孔長(zhǎng)度
外徑
材
料
軸孔
類型
鍵槽
類型
GY5
630
8000
32
82
120
45
Y
BI
GY5
630
8000
38
82
120
45
Y
BI
GY5
630
8000
42
112
120
45
Y
BI
2．7、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為4KW，主動(dòng)鏈鏈輪的轉(zhuǎn)速為n1=20r/min,傳動(dòng)比為i=2，載荷平穩(wěn)，中心線水平布置。
1． 選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)z1=19,大鏈輪齒數(shù)為z2=i×z1=2×19=38
2.確定計(jì)算功率
有表9-7查得KA=1.3,由表9-13查得KZ=1，三排鏈，則計(jì)算功率為
=2.08KW
3選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)Pca=2.08及n1=20r/min查圖9-11，可選10A。查表9-1，鏈條節(jié)距為p=15.875mm。
4．計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距a0=（30～50）×15.875mm=476.25～793.75mm 。取a0=476mm 。相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為
Lp0=
=69.3取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp=69節(jié)
查表9-8得到中心距計(jì)算系數(shù) f1=0.24708,則鏈傳動(dòng)的最大中心距為
a=f1p【2Lp-（z1+z2）】=0.24708×15.875×【2×69-（19+38）】=478
5.計(jì)算鏈速v,確定潤(rùn)滑方式
V==m/s=5.027m/s
.由v=5.027m/s和鏈號(hào)10A，查表9-14可知應(yīng)采用油池潤(rùn)滑或油盤飛濺潤(rùn)滑
6．計(jì)算壓軸力Fp
有效圓周力為：Fe=1000=1000×=795.7N
鏈輪的鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料
小鏈輪的設(shè)計(jì)
小鏈輪采用剛制小鏈輪,材料選用45鋼
分度圓直徑d===96.45
齒頂圓直徑==100.83
=96.45＋1.25×15.875－10.16=106.13
取da=105.7
齒根圓直徑=96.45-10.1686.29
齒高 =0.5×=2.8575
=0.625×15.875－0.5×10.16＋=5.510
確定的最大軸凸緣直徑
=
=78.68
大鏈輪設(shè)計(jì)
選用腹板式多排鑄造鏈輪，材料采用普通灰鑄鐵。
分度圓直徑d===192
齒頂圓直徑da=202
齒根圓直徑=182
確定的最大軸凸緣直徑dg=175
鏈傳動(dòng)的受力分析
鏈傳動(dòng)在安裝時(shí)，應(yīng)使鏈條受到一定的張緊力。張緊力是通過使鏈
條保持適當(dāng)?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力來獲得的。鏈傳動(dòng)張緊的木土主要是使松
不至過松，以免出現(xiàn)鏈條的不正常齒合 跳齒或脫鏈。因?yàn)殒渹鲃?dòng)
為齒合傳動(dòng)，所以與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)所需的張緊力要小得多。
鏈傳動(dòng)在工作時(shí)，存在緊邊拉力和松邊拉力。如果不計(jì)傳動(dòng)中的載
荷，則緊邊拉力和松邊拉力分別為
式中；——有效圓周力，N
——離心力引起的拉力，N
——懸垂拉力，N
有效圓周力為
=795.7 N
S式中：P——傳遞的功率，KW
V——鏈速，m/s
離心力引起的拉力為
懸垂拉力為
其中：
式中：a——鏈傳動(dòng)的中心距，mm
——垂度系數(shù)，見圖9-9
2、8、軸承端蓋的設(shè)計(jì)及計(jì)算
軸承端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖如下：
(1)
螺釘?shù)闹睆剑? 軸承的外徑
取
，
，由結(jié)構(gòu)決定。
由密封圈的尺寸確定。
(2)
（各參數(shù)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與上面的端蓋完全相同）
2、9、傳感器的選擇
選用新型先進(jìn)傳感器，量程500N/m轉(zhuǎn)距，圖如下
總結(jié)
通過兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得我對(duì)專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用以及CAD
繪圖能力都得到了很大的提升。雖然兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)是相當(dāng)辛苦的，但我
認(rèn)為這小小的辛苦是值得的，并且是相當(dāng)有意義的。
本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)湘潭大學(xué)的齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，由于本
試驗(yàn)臺(tái)為封閉功率流式，用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能在運(yùn)行中進(jìn)行雙向
加載，可同時(shí)進(jìn)行封閉扭矩與電機(jī)扭矩的測(cè)量及顯示，所以設(shè)計(jì)中
涉及到設(shè)計(jì)合適的齒輪，選用新型的扭距傳感器。我選用的設(shè)計(jì)題
目是多功能齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與CAD，需要新加一個(gè)鏈傳動(dòng)。設(shè)計(jì)
要求不僅能測(cè)試原先的齒輪的效率 、功率 以及壽命，還要求能對(duì)
鏈傳動(dòng)的效率、 壽命進(jìn)行測(cè)試。
設(shè)計(jì)題目分下來后，我經(jīng)過了前期查閱治療、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，然后就是構(gòu)思
設(shè)計(jì)方案，隨后通過設(shè)計(jì)計(jì)算繪制了裝配圖和零件圖，最后整理說明書
翻譯外文完成了設(shè)計(jì)。整個(gè)過程歷時(shí)兩個(gè)多月，我雖然感受到個(gè)人獨(dú)立
設(shè)計(jì)的艱苦性，但是更多的是通過設(shè)計(jì)鞏固的專業(yè)知識(shí)和提高了實(shí)際
設(shè)計(jì)的能力，其結(jié)果是令人欣慰的，成果是另人驚喜的！
參考文獻(xiàn)
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英文翻譯
深度探索
對(duì)海洋深處超過4年的探索后，美海軍將研制出能潛水更深的潛水潛。
大家都知道，人體經(jīng)過七八面的代謝后，其人體大廈的氨基酸，細(xì)胞， DNA鏈都已被替換。但不知何故，雖然我們的生活方式不同，它仍然同樣的會(huì)慢慢變老
我們認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)是因?yàn)槲覀兊乃伎及栁?，首先我們已建成載人深海潛水器，經(jīng)過42年的深刻俯沖，隨著壓力容器所經(jīng)營的伍茲霍爾海洋學(xué)研究所的沉淪，漫漫走向走向退休
看來，每經(jīng)過3年或者通過小組拆解其船體，潛水器的每一個(gè)部分，都可以進(jìn)行檢查。那是跟新，同時(shí)也是改善。在過去40年已經(jīng)發(fā)生這么多次的跟新和檢查，船只每部分都已取代。據(jù)說雪萊總公共關(guān)系研究所稱：經(jīng)過漫長(zhǎng)的42年，原來的每個(gè)部分都被取代了。
但在某種程度上，它仍然是相同的阿爾文，自1964年來這是其第一次潛水。原本潛水器被派到水深六〇〇〇英尺，也就是2000米左右?，F(xiàn)在，因?yàn)殁佋?973年取代不銹鋼船員模塊，它可以下潛4000米，或以上一點(diǎn)四萬英尺。這意味著它可以達(dá)到約63 ％的洋底，在那里的小心翼翼，約一英里或一個(gè)半小時(shí)，由高爾夫球車電池，通過地形，可以達(dá)到以往達(dá)不到的地步
dawicki告訴我們，艾文之一，其大約不到一年前，其工藝無法升級(jí)到做更多直到現(xiàn)在。
在其一生中，在地中海中小潛找到了遺失的氫彈，探索深海熱液噴口（如收集證據(jù)，約300以前未知的生命形式，包括巨管蟲） ，它可以調(diào)查并協(xié)助拍攝的鐵達(dá)尼號(hào)，意外的是科學(xué)家的反饋至關(guān)重要的意見——深部在衰變。研究人員需要先報(bào)名并且等待多年才有機(jī)會(huì)去深海，如果他們得到這個(gè)機(jī)會(huì)將贏得了泊位8小時(shí)的潛水。
艾文告訴我們，他們經(jīng)過了4000多次的潛水。伍茲霍爾海洋學(xué)研究所在馬薩諸塞州的領(lǐng)導(dǎo)是阿爾文，為的是在美國海軍建立所謂的“國家海洋設(shè)施” ?，F(xiàn)在該研究所計(jì)劃把船上的第二個(gè)潛水計(jì)劃在未來的兩年實(shí)施。
新船將是一個(gè)民用船只，經(jīng)費(fèi)由美國國家科學(xué)基金會(huì)提供。我們無法證實(shí)，這將是所謂的阿爾文第二。我們也知道，雖然，這將大大加深潛水深度，下降到6500米，或者超過21000英尺，幾乎能到達(dá)整個(gè)洋底。
Dawicki解釋另一項(xiàng)創(chuàng)新，將在該地區(qū)提升能見度。艾文介紹到其三視圖港口之一，為飛行員和每?jī)擅芯咳藛T提供特殊的能見度。Dawick解釋說新潛艇將有共5檢視港口。
艾文的主要工程師，哈羅德froehlich ，是航空航天和機(jī)械工程師，在1962年他為通用公司設(shè)計(jì)建造從來沒有建成深海潛艇。
就如谷物公司，總部設(shè)在明尼蘇達(dá)州的內(nèi)陸來發(fā)生在美國的首次載人潛深的故事， 這就是froehlich帶領(lǐng)船員，為美海軍建造3人深海潛水器。
二戰(zhàn)結(jié)束后，海軍官員認(rèn)識(shí)到，日本和德國知道更多關(guān)于建立潛艇的技術(shù)，主要是美國沒有潛水的經(jīng)驗(yàn)，所以要大力發(fā)展海軍。
達(dá)到這一目的，于1953年美軍購買由瑞士Explorer的奧古斯特設(shè)計(jì)的里雅斯特 。里雅斯特是相當(dāng)大的，而不但非常機(jī)動(dòng)，而且當(dāng)它能獨(dú)立運(yùn)行。海軍尋求深海潛艇就是為了會(huì)擺脫依賴于船舶。
二戰(zhàn)期間 ， froehlich 花了5年，在太平洋戰(zhàn)區(qū)建立深水潛水基地，這正是美國所需要的。但這樣的事是否可行呢？在50年代后期，他盡心研究潛水的途徑。
原來，這樣一個(gè)東西可以工作，而當(dāng)行政人員在通用模仿獲悉froehlich的潛水技術(shù)，他們決定申辦海軍潛水的合同。雖然公司的名稱，就是今天的谷物，但是一定的情況并非總是如此。事實(shí)上，在通用公司已經(jīng)大量參與了在戰(zhàn)爭(zhēng)中的工作和由50年代后期期待重組的戰(zhàn)時(shí)行動(dòng)為主要前線的活動(dòng)。一般重要目的是精簡(jiǎn)食品，對(duì)說kirstie來說，效果一般。
在 froehlich和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)表的潛艇一少兩年后，該公司所賺取的競(jìng)標(biāo)價(jià)格在1962年為472517美元。當(dāng)前系統(tǒng)接管建設(shè)的阿爾文從通用公司以及 froehlich協(xié)議，太
伍茲霍爾應(yīng)當(dāng)感謝froehlich為潛艇的獨(dú)特的改進(jìn)（潛艇已經(jīng)多次重組，但仍保留了其原來的形狀） 。航空工程師提出要用好他的知識(shí)，機(jī)器人和水力。通用公司贏得了合同，部分是因?yàn)樵摴に嚢╬ortholes設(shè)計(jì)足以承受激烈的水下壓力和有兩個(gè)液壓臂機(jī)器人。
這樣的潛艇工藝，能夠經(jīng)受住6500防擴(kuò)散安全倡議。雖然漫漫的退出歷史舞臺(tái)，它仍然是國家的藝術(shù)，據(jù)伍茲霍爾說，退休的唯一的理由是沒有足夠的金錢提供來經(jīng)營兩個(gè)深海潛艇
1986年7月，綠巨人的銹蝕鐵達(dá)尼號(hào)表示這次潛艇是最出名的首次載人潛水，大約潛水至一二四六零英尺在海中。照片已發(fā)表在國家地理雜志，因?yàn)檫@是國家地理學(xué)會(huì)資助的潛水。
1989年，F(xiàn)roehlich因此收到埃爾默答-斯佩里獎(jiǎng)，在與時(shí)俱進(jìn)的藝術(shù)運(yùn)輸時(shí)代。四工程機(jī)構(gòu)，像美國航空和航天研究所都授予了他獎(jiǎng)勵(lì)，包括了ASME ，贊助獎(jiǎng)
這名男子背后的一個(gè)小組，有這樣的一個(gè)豐富的歷史經(jīng)歷卻仍然保持溫和的舉止，我們一定要給予支持和幫助，因?yàn)樗麑?duì)艾文及的了解和利用影響他的生命。
畢竟， froehlich告訴大家，在他的家中，他和他的妻子的第三個(gè)小孩文始終承認(rèn)艾文
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