0168-三面翻廣告牌傳動系統(tǒng)設(shè)計【全套11張CAD圖】,全套11張CAD圖,三面翻,廣告牌,傳動系統(tǒng),設(shè)計,全套,11,十一,cad 三面翻廣告牌傳動系統(tǒng)設(shè)計說明書 目 錄 1 前言 1 1.1 簡介 1 1.2 國內(nèi)外三面翻廣告牌發(fā)展趨勢 1 2 總體方案的論證 3 3傳動方案的論..................................................................................4 3.1 方案一 齒輪傳動 4 3.2 方案二 帶傳動 5 3.3 方案三 鏈傳動 6 4 選用電動機(jī) 6 5 機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計與計算 7 6 機(jī)械傳動件的設(shè)計計算 9 6.1 齒輪傳動的設(shè)計與計算 9 6.1.1齒輪的設(shè)計計算 9 6.2 主要失效形式 14 7 間隙機(jī)構(gòu)方案的選擇 17 8 不完全齒輪效果造型 18 9 軸的設(shè)計計算 20 10 軸承的選擇和潤滑 23 10.1軸承的選擇 23 10.2軸承的潤滑 24 11 軸承蓋的設(shè)計計算 25 12結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 1. 前言 1.1簡介： 戶外廣告是一種典型的城市廣告形式，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，戶外廣告已不僅僅是廣告業(yè)發(fā)展的一種傳播媒介手段，而是現(xiàn)代化城市環(huán)境建設(shè)布局中的一個重要組成部分。本設(shè)計為三面翻廣告牌的傳動系統(tǒng)，三面翻廣告牌是由一組并排的三棱柱組成，三棱柱可由鋁型材制成，且可圍繞自身中心軸轉(zhuǎn)動，將三種廣告畫面分別設(shè)置在改組三棱柱的三個面上，從而利用三棱柱的三個側(cè)面可形成三副畫面，轉(zhuǎn)動三棱柱即可變換廣告畫面。因此，三面翻廣告牌具有同一面積可三陪表現(xiàn)的空間和視覺感的優(yōu)點。現(xiàn)有三面翻廣告牌通常由傳動裝置來實現(xiàn)其不斷變換畫面的功能，但現(xiàn)有的傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使其制造成本較高，而且使用上容易出現(xiàn)故障，使得三面翻廣告牌的工作可靠性降低。針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計的主要目的是提供三面翻廣告牌的傳動裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低且工作可靠度高。為實現(xiàn)上述目的，本三面翻廣告牌傳動裝置包括一用于連接電機(jī)的第一傳動軸、一用于連接廣告牌的第二傳動軸，連接在第一傳動軸的第一傳動輪及連接在第二傳動軸的第二傳動輪垂直設(shè)置，第一傳動輪可以帶動第二傳動輪轉(zhuǎn)動，而第二傳動輪的轉(zhuǎn)動帶動第二傳動軸及廣告牌進(jìn)行轉(zhuǎn)動，所述述第二傳動輪包括一第一齒輪于一第二齒輪，所述凸起可推動第一齒輪轉(zhuǎn)動，而所述凹槽則可配合且以其側(cè)壁帶動第二齒輪轉(zhuǎn)動，且在凹槽和凸起分別于第一和第二齒輪完成一次嚙合后，第二傳動輪繞第二傳動軸轉(zhuǎn)動120°。 三面翻廣告牌的傳動裝置，其中，所述第一于第二齒輪分別具有三個等角度間隔設(shè)計的齒，且第一于第二齒輪分別呈三角形狀。第一與第二齒輪沿其中心線重疊設(shè)計，且六個齒為等角度間隔設(shè)計。凹槽與凸起沿第一傳動輪的徑向設(shè)計，凸起大致呈圓弧狀，且其兩端設(shè)有導(dǎo)引面；凹槽的相對兩壁設(shè)有導(dǎo)引面，且大致呈八字狀。 傳動裝置包括數(shù)個第一、第二傳動輪及第二傳動軸，且所述第一傳動輪的凹槽與凸起排列在同一條直線上，沿廣告牌中心將數(shù)個第一傳動輪分成呈鏡像對稱設(shè)置的兩部分，且每一部分的凹槽與凸起依次沿一條曲線排列設(shè)置。 1.2. 國內(nèi)外三面翻廣告的發(fā)展趨勢： 日前，由國家發(fā)改委工業(yè)司牽頭編制的專項研究報告《國際裝備三面翻業(yè)的最新發(fā)展動態(tài)與趨勢》出爐。該報告對2000～2006年美國、日本、德國、法國、意大利、韓國、巴西、印度和國九個國家的裝備三面翻業(yè)總產(chǎn)值、增加值等數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面統(tǒng)計，以定量分析的方法研究了國際裝備三面翻業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、動態(tài)及趨勢，以及國際裝備三面翻業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢與組織結(jié)構(gòu)調(diào)整演變。 該報告預(yù)測，在國內(nèi)需求拉動與國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙重動力”帶動下，我國裝備三面翻業(yè)將繼續(xù)保持快速穩(wěn)定增長的良好勢頭，預(yù)計未來五年內(nèi)利潤增長率仍可持續(xù)在30%左右，而行業(yè)發(fā)展也將體現(xiàn)以下四個方面的特征： 第一，產(chǎn)業(yè)總規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，基礎(chǔ)地位不斷增強(qiáng)。作為為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性、支柱性和戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)，裝備三面翻業(yè)目前已成為我國規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)門類之一。據(jù)統(tǒng)計，2007年我國裝備三面翻業(yè)總產(chǎn)值首次突破7萬億元，比2006年增長近32%，連續(xù)5年以超過20%的速度持續(xù)快速發(fā)展；國內(nèi)規(guī)模以上裝備三面翻企業(yè)實現(xiàn)利潤3886.66億元，同比增長47.79%。 第二，研發(fā)投入進(jìn)一步增加，創(chuàng)新能力不斷提高。今后一段時期，我國增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力、振興裝備三面翻業(yè)的一系列重大項目將繼續(xù)實施，對于引導(dǎo)企業(yè)等社會各方面加大對裝備三面翻業(yè)的研發(fā)投入，提升裝備三面翻企業(yè)的創(chuàng)新能力，具有十分重要的意義。報告預(yù)測，未來5年內(nèi)我國裝備三面翻企業(yè)研發(fā)投入占銷售收入的比重將由現(xiàn)在的1.4%左右增長到2%左右。 第三，創(chuàng)造的自主知識產(chǎn)權(quán)總量進(jìn)一步增大，核心競爭力不斷提升。我國裝備三面翻業(yè)九大重點領(lǐng)域（發(fā)電設(shè)備、石化設(shè)備、冶金設(shè)備、機(jī)床、儀器儀表、煤炭機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、環(huán)保設(shè)備）的國內(nèi)單位或個人，在華申請專利數(shù)量呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。報告預(yù)測，未來5年內(nèi)裝備三面翻業(yè)九大重點領(lǐng)域的國內(nèi)單位或個人在華發(fā)明專利授權(quán)總量、發(fā)明專利申請總量和實用新型專利總量的增長率都將達(dá)到30%以上；我國裝備三面翻業(yè)被授予國馳名商標(biāo)的數(shù)量仍會進(jìn)一步增加，年均增長率將達(dá)到30%以上。 第四，國家重大工程項目進(jìn)一步實施，一大批重大技術(shù)裝備不斷實現(xiàn)自主化。報告預(yù)測，未來5年內(nèi)，依托國家重大工程，在能源、材料、機(jī)械三面翻等領(lǐng)域，加快研制開發(fā)大容量高水頭水電機(jī)組、百萬千瓦壓水堆核電關(guān)鍵設(shè)備、大型石油天然氣長輸管線成套裝備、大型煤礦綜合采掘及洗選成套裝備、百萬噸級大型乙烯成套設(shè)備、大型煤化工成套設(shè)備、大型寬帶薄板及寬厚鋼板生產(chǎn)關(guān)鍵裝備、新型船舶和海洋石油工程設(shè)備等，一大批重大技術(shù)裝備必將逐步實現(xiàn)自主化。 2 .總體方案的論證 三面翻廣告牌傳動機(jī)構(gòu)性能的好壞直接影三面翻廣告牌的使用效果，其主要體現(xiàn)在一下幾方面： 1、 安裝更簡單，將所有程序輸入微電腦控制系統(tǒng)，整個廣告牌只需三根電線連接，即可實現(xiàn)全部功能，不需任何調(diào)試即可正常工作；更換元件非專業(yè)人員只需幾分鐘；2、 性能更穩(wěn)定，內(nèi)設(shè)三級自動保護(hù)系統(tǒng)，幾乎無須維護(hù)，無故障連續(xù)工作時間可達(dá)3-5年，使用壽命可達(dá)20年；3、 結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，電機(jī)內(nèi)部設(shè)力矩自鎖系統(tǒng)，抗風(fēng)可達(dá)10級，不會出現(xiàn)三棱柱敵亂序現(xiàn)象，由于電機(jī)定位裝置全部采用模具生產(chǎn)，各三棱柱（畫面）排序也更平整。主要傳動方案： 方案一：單電機(jī)傳動，主要結(jié)構(gòu)為每個三面翻由對應(yīng)的電機(jī)控制其相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高等； 方案二：包括有一電機(jī)、輸出軸、傳動軸和設(shè)在三面廣告柱傳動中心軸處的轉(zhuǎn)動軸，在傳動軸與轉(zhuǎn)動軸之間設(shè)有配合連接傳動機(jī)構(gòu)，配合連接傳動機(jī)構(gòu)包括有固定安裝在傳動軸上的缺口圓盤和固定在傳動軸上的雙三角傳動塊，其中雙三角傳動塊有小三角形塊和大三角形塊錯位疊加為一體結(jié)構(gòu)，小三角形塊的頂角正對于大三角形塊的邊中線位置，大三角形塊的邊緣貼在缺口圓盤的側(cè)面，缺口圓盤一位置開有一缺口，并且缺口能容納大三角形塊的角，在缺口圓盤的缺口旁靠近圓心處設(shè)有凸塊，其特征在于缺口圓盤與傳動軸之間設(shè)有可移動定位機(jī)構(gòu)。 方案二結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，傳動簡單，可靠性高，使用壽命可以得到保障，制造成本低，加工簡單。方案一結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，安裝不方便。經(jīng)過二個方案的比較，選用方案二。 圖2-1 局部圖 3. 傳動方案的論證 3.1 方案一 齒輪傳動 圖3-1 齒輪傳動 齒輪傳動的主要優(yōu)點是：①瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；②適用于功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到300m/s；③傳動效率高，η=0.92～0.98，在常用的機(jī)械傳動中，齒輪的傳動效率較高；④工作可靠，使用壽命長；外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。 齒輪傳動的主要缺點：制造和安裝精度要求較高，需專門設(shè)備制造，成本較高，不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動。 齒輪傳動應(yīng)滿足的基本要求是：①瞬時傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小，能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；②在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪齒的強(qiáng)度高，耐磨性好，承載能力大，能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。 3.2 方案二 帶傳動 圖3-2 帶傳動 帶傳動的主要優(yōu)點：①緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；②帶傳動靠摩擦力傳動，過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；③適用于兩軸中心矩較大的場合；④結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。 帶傳動的缺點：①不能保證準(zhǔn)確的傳動比；②需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；③整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；④帶的壽命較短，傳動效率較低。 鑒于上述特點，帶傳動主要適用于：①速度較高的場合，多用于原動機(jī)輸出的第一級傳動。②中小功率傳動，通常不超過50 kw。③傳動比一般不超過7，最大用到10。④傳動比不要求十分準(zhǔn)確。 3.3 方案三 鏈傳動 圖3-3 鏈傳動 鏈傳動具有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；傳動尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較?。怀休d能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時；鏈傳動能吸振與緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。 鏈傳動的缺點是：高速運轉(zhuǎn)時不夠平穩(wěn)；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安裝精度和制造費用比帶傳動高。 鏈傳動的適用場合：廣泛應(yīng)用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準(zhǔn)確的傳動。環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動比I<=7。目前其最大傳遞功率可達(dá)500kw，最高中心距可達(dá)8m。 綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、制造成本和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計課題的傳動方案采用方案一，即采用齒輪傳動。 4 選用電動機(jī) 電動機(jī)的容量（功率）選得是否合適，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或電動機(jī)因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機(jī)的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。 根據(jù)后面所計算各軸的轉(zhuǎn)矩初步選擇電機(jī)參數(shù)為: 電源為220V,頻率為50HZ,電流為0.56A 功率：90W 轉(zhuǎn)速：60r/min 松下電機(jī)型號: M9MZ90GB4YGA 5機(jī)械傳動裝置的總體設(shè)計與計算 5.1本設(shè)計選定三面翻的有效凈尺寸為2000（高）*700（長），三角通寬為132mm，縫隙為6~8mm，一下為機(jī)械傳動部分布局圖： 圖5-1 機(jī)械傳動裝置 電動機(jī)選定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n m及三棱柱的轉(zhuǎn)速n w即 可確定傳動裝置的總傳動比。 具體分配傳動比時，應(yīng)注意以下幾點： a. 各級傳動的傳動比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對減速傳動盡可能不超過其允許的最大值。 b. 應(yīng)注意使傳動級數(shù)少﹑傳動機(jī)構(gòu)數(shù)少﹑傳動系統(tǒng)簡單，以提高和減少精度的降低。 c. 應(yīng)使各級傳動的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。 d. 應(yīng)使傳動裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。 傳動裝置的計算： A. 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n m=60r/min 三棱柱轉(zhuǎn)速 n w=20r/min 傳動裝置的總傳動比 60/20=3 B. 分配各級傳動比 因，取1 則3/1=3 C. 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù) a）確定各軸轉(zhuǎn)速 軸 60r/min 軸 20r/min b）各軸功率 軸 η=90*0.98=88.2W 軸 /N=90*0.96/25=3.75W c）各軸轉(zhuǎn)矩 軸 9550*0.0882/60=14.038N.m 軸 9550*0.00375/20=1.79N.m 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理并列于表5-1 表5-1 運動和動力參數(shù)表 參數(shù) 軸名 軸 軸 轉(zhuǎn)速r/min 60 20 功率W 88.2 3.75 轉(zhuǎn)矩N.m 14.038 1.79 傳動比 3 效率 0.91 6 機(jī)械傳動部件的設(shè)計計算 6.1 齒輪傳動的設(shè)計與計算 1. 類型 　（1）根據(jù)兩軸的相對位置和輪齒的方向，可分為以下類型： 　　<1>圓柱齒輪傳動； 　　<2>錐齒輪傳動； <3>交錯軸斜齒輪傳動。 結(jié)合本次設(shè)計的設(shè)計情況，選擇圓柱齒輪傳動； 　（2）根據(jù)齒輪的工作條件，可分為： 　　<1>開式齒輪傳動式齒輪傳動，齒輪暴露在外，不能保證良好的潤滑。 　　 <2>半開式齒輪傳動，齒輪浸入油池，有護(hù)罩，但不封閉。 <3>閉式齒輪傳動，齒輪、軸和軸承等都裝在封閉箱體內(nèi)，潤滑條件良好，灰沙不易進(jìn)入，安裝精確，齒輪傳動有良好的工作條件，是應(yīng)用最廣泛的齒輪傳動。 根據(jù)本次設(shè)計的條件選擇開式齒輪傳動； 2.設(shè)計準(zhǔn)則 針對齒輪五種失效形式，應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。但是對于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實際使用而且行之有效的計算方法及設(shè)計數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計算。對于高速大功率的齒輪傳動（如航空發(fā)動機(jī)主傳動、汽輪發(fā)電機(jī)組傳動等），還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計算（參閱GB6413－1986）。至于抵抗其它失效能力，目前雖然一般不進(jìn)行計算，但應(yīng)采取的措施，以增強(qiáng)輪齒抵抗這些失效的能力。 開式（半開式）齒輪傳動，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計算，對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善，故對開式（半開式）齒輪傳動，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計準(zhǔn)則。為了延長開式（半開式）齒輪傳動的壽命，可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。 對于齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位的尺寸，通常僅作結(jié)構(gòu)設(shè)計，不進(jìn)行強(qiáng)度計算。 圖6-1 齒輪嚙合圖 3.齒輪的設(shè)計計算 1．選擇齒輪材料和熱處理方法 查表7-1得，確定兩齒輪的材料都用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為215~240HBS； 由圖9-19，圖9-25 σHLmin1=610MPa σHLmin2=475MPa σFLmin1=610MPa σFLmin2=475MPa 2．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計主要參數(shù) 按齒面接觸強(qiáng)度公式試算，即 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù)＝1.3 2） 由機(jī)械設(shè)計實用手冊表8-3-4（計算參數(shù)的選擇）選取齒寬系數(shù)都為 ＝0.6； 3） 由機(jī)械設(shè)計實用手冊表8-3-34（彈性系數(shù)值）查材料的彈性影響系數(shù) ZE1= ZE2162MPa0.5， 4） 計算齒輪轉(zhuǎn)矩 T1=9550*P/n=9550*0.09/60=14.352N/m 5） 確定齒形系數(shù) 由圖7-18，YFa1=YFa2=2.53 6） 確定齒根應(yīng)力集中系數(shù) 由圖7-19，Ysa1=Ysa2=1.65 7)確定齒數(shù)比u U=n1/n2=60/60=1 8)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由式7-13得 60*60*1*(2*8*300*10) = 1.728*108 N1/u=1.728*108 /1=1.728*108 9） 由機(jī)械設(shè)計實用手冊圖8-3-17（接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)）查得接觸疲勞壽命系數(shù)；； 10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1,則： 0.9*610=549MPa 0.95*475=451.25MPa 3.計算 1） 試算齒輪分度圓直徑dt 代入較小值得 37.8mm 取dt=40mm 2） 計算圓周速度 =3.14*40*60/(60*1000)=0.1256m/s 3） 計算齒寬b 0.6*40=24mm 4） 確定齒數(shù)和其他參數(shù) 現(xiàn)在取 z1=27，m=dt/z1=40/27=1.48，m選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值，取m=1.5， 則d1=mz1=1.5*27=40.5mm 5） 確定重合度系數(shù)Zε 由式7-13得 εα=1.88-3.2（1/z1+1/z2）=1.88-3.2（1/27+1/27）=1.643 由式7-12，得 Yε=0.25+0.75/1.643=0.706 6） 計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以由機(jī)械設(shè)計實用手冊表8-3-31（使用系數(shù)）查的得1； 根據(jù)=0.1256m/s；8級精度，由機(jī)械設(shè)計書查得動載系數(shù)1.2; K3=1.05直齒輪； 由機(jī)械設(shè)計實用手冊表8-3-32（按硬齒面齒輪）查的硬齒面， ； 故載荷系數(shù)： 1.2*1.0*1.5*10.5=1.89 4．按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由齒根彎曲強(qiáng)度公式試算 σF1= 2YFa1 Ysa1 YεK1T1/(Ψdz12m3) =2*1.89*2.53*1.65*14352/(0.6*272*1.53) =153.4MPa 5.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查表7-8取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.1， 由圖7-9，YN1=YN2=0.9, 則： σFLmin1 YN1/S=610*0.9/1.1=499MPa 所以 499MPa σF1﹤[σF]1 , σF2﹤[σF]2 安全 6．計算中心距 (40.5+40.5)/2=40.5mm 7．各齒輪參數(shù)如下表 表3-6-3 所有齒輪幾何參數(shù) 參數(shù) 主動齒輪 從動齒輪 模數(shù) 1.5 1.5 齒數(shù) 27 27 齒寬 24 24 分度圓直徑 40.5 40.5 齒頂圓直徑 43.5 43.5 齒根圓直徑 36.75 36.75 全齒高 3.375 3.375 齒根高 1.875 1.875 齒頂高 1.5 1.5 壓力角 20° 20° 傳動比 1 中心矩 81 齒形及主要參數(shù)分布圖 6. 2 主要失效形式 齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒部分，其常見失效形式有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形等五種。齒輪其他部分（如齒圈、輪輻、輪轂等）失效很少發(fā)生，通常按經(jīng)驗設(shè)計。輪齒間的接觸壓力通常是很大的，而且是一種高副線接觸，在接觸線上將產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力(即局部擠壓應(yīng)力)，并且也是脈沖交變應(yīng)力。 1. 輪齒折斷 輪齒在工作過程中，齒根部受較大的交變彎曲應(yīng)力，并且齒根圓角及切削刀痕產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)齒根彎曲應(yīng)力超過材料的彎曲疲勞極限時，輪齒在受拉一側(cè)將產(chǎn)生疲勞裂紋，隨著裂紋的逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致輪齒疲勞折斷。齒寬較小的直齒輪常發(fā)生整齒折斷。齒寬較大的直齒輪，因制造裝配誤差易產(chǎn)生載荷偏置一端，導(dǎo)致局部折斷。斜齒輪及人字齒輪的接觸線是傾斜的，也容易產(chǎn)生局部折斷。輪齒受到短期過載或沖擊載荷的作用，會發(fā)生過載折斷。 采用正變位齒輪，增大齒根過渡圓角半徑，提高齒輪制造精度和安裝精度，采用表面強(qiáng)化處理（如噴丸、碾壓）等，都可以提高輪齒的抗折斷能力。 2． 齒面點蝕 齒輪工作時，在循環(huán)變化的接觸應(yīng)力、齒面摩擦力及潤滑劑的反復(fù)作用下，輪齒表面或次表層出現(xiàn)疲勞裂紋，裂紋逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致齒面金屬剝落形成麻點狀凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面疲勞點蝕。 齒面疲勞點蝕首先出現(xiàn)在齒面節(jié)線偏齒根側(cè)。這是因為節(jié)線附近齒面相對滑動速度小，油膜不宜形成，摩擦力較大；　且節(jié)線處同時參與嚙合的輪齒對數(shù)少，接觸應(yīng)力大。點蝕的發(fā)展，會產(chǎn)生振動和噪聲，以至不能正常工作而失效?！≤淉X面（≤350HBS）的新齒輪，開始會出現(xiàn)少量點蝕，但隨著齒面的跑合，點蝕可能不再繼續(xù)擴(kuò)展，這種點蝕稱為收斂性點蝕。硬齒面（>350HBS）齒輪，不會出現(xiàn)局限性點蝕，一旦出現(xiàn)點蝕就會繼續(xù)發(fā)展，稱為擴(kuò)展性點蝕。 對于潤滑良好的閉式齒輪傳動，點蝕是主要失效形式。而在開式傳動中，由于齒面磨損較快，一般不會出現(xiàn)點蝕。 　　提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，合理選擇潤滑油的粘度及采用正變位齒輪傳動等，都可以提高齒面抗點蝕能力。 3． 齒面磨損 由于粗糙齒面的摩擦或有砂粒、金屬屑等磨料落入齒面之間，都會引起齒面磨損。磨損引起齒廓變形和齒厚減薄，產(chǎn)生振動和噪聲，甚至因輪齒過薄而斷裂。磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。采用閉式齒輪傳動，提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，注意保持潤滑油清潔等，都有利于減輕齒面磨損。 4． 齒面膠合 高速重載齒輪傳動，因齒面間壓力大、相對滑動速度大，在嚙合處摩擦發(fā)熱多，產(chǎn)生瞬間高溫，使油膜破裂，造成齒面金屬直接接觸并相互粘著，而后隨齒面相對運動，又將粘接金屬撕落，使齒面形成條狀溝痕，產(chǎn)生齒面熱膠合。低速重載齒輪傳動（v≤4m/s ），由于嚙合處局部壓力很高齒，使油膜破裂而粘著，產(chǎn)生齒面冷膠合。齒面膠合會引起振動和噪聲，導(dǎo)致失效。 采用正變位齒輪、減小模數(shù)及降低齒高以減小滑動速度，提高齒面硬度，降低齒面粗糙度值，采用抗膠合能力強(qiáng)的齒輪材料，在潤滑油中加入極壓添加劑等，都可以提高抗膠合能力。 5． 齒面塑性變形 用較軟齒面材料制造的齒輪，在承受重載的傳動中，由于摩擦力的作用，齒面表層材料沿摩擦力的方向發(fā)生塑性變形。主動輪齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹坑，從動輪齒面節(jié)線處產(chǎn)生凸起。提高齒面硬度和潤滑油粘度，可以減輕或防止齒面塑性變形的產(chǎn)生。 7．間隙機(jī)構(gòu)方案選擇 7.1間隙機(jī)構(gòu)的方案選擇 間隙機(jī)構(gòu)主要有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇機(jī)構(gòu)。 1）方案一：棘輪機(jī)構(gòu)，擺桿左右擺動，當(dāng)擺桿左擺時，棘爪插入棘輪的齒內(nèi)推動棘輪轉(zhuǎn)過某一角度。當(dāng)擺桿右擺時，棘爪滑過棘輪，而棘輪靜止不動，往復(fù)循環(huán)。制動爪——防止棘輪反轉(zhuǎn) ，這種有齒的棘輪其進(jìn)程的變化最少是1個齒距，且工作時有響聲。 有齒的棘輪機(jī)構(gòu)運動可靠，從動棘輪容易實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時尤其嚴(yán)重，常用于低速、輕載的間歇傳動。 2）方案二：槽輪機(jī)構(gòu)，組成：具有徑向槽的槽輪，具有圓銷的構(gòu)件，機(jī)架 . 構(gòu)件1→連續(xù)轉(zhuǎn)動； 構(gòu)件2（槽輪）→時而轉(zhuǎn)動，時而靜止 當(dāng)構(gòu)件1的圓銷A尚未進(jìn)入槽輪的徑向槽時，槽輪的內(nèi)凹鎖住弧被構(gòu)件1的外凸圓弧卡住，槽輪靜止不動。當(dāng)構(gòu)件1的圓銷A開始進(jìn)入槽輪徑向槽的位置，鎖住弧被松開，圓銷驅(qū)使槽輪傳動。 當(dāng)圓銷開始脫出徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被構(gòu)件1的外凸圓弧卡住，槽輪靜止不動; 往復(fù)循環(huán). 從動輪每轉(zhuǎn)一周的停歇時間、運動時間及每次轉(zhuǎn)動的角度變化范圍都較大，設(shè)計較靈活；但加工工藝復(fù)雜，從動輪在運動開始，終了時沖擊較大，故一般用于低速、輕載場合。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動的角度。常用于要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中。 缺點：①對一個已定的槽輪機(jī)構(gòu)來說，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)。 ②在轉(zhuǎn)動始、末，加速度變化較大，有沖擊。 應(yīng)用：應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動的裝置中。 3）方案三：不完全齒輪機(jī)構(gòu)，由普通齒輪機(jī)構(gòu)演化而來，不同之處在于輪齒不布滿整個圓周。主動輪轉(zhuǎn)一周，從動輪轉(zhuǎn)一設(shè)定角度。從動輪停歇時，主動輪上的鎖住弧與從動輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在預(yù)定位置上。從動輪每轉(zhuǎn)一周的停歇時間、運動時間及每次轉(zhuǎn)動的角度變化范圍都較大，設(shè)計較靈活；但加工工藝復(fù)雜，從動輪在運動開始，終了時沖擊較大，故一般用于低速、輕載場合。不完全齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛,與其它間隙機(jī)構(gòu)相比,其動停時間比不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制,結(jié)構(gòu)簡單、其缺點是從動輪在每次運動始末,速度均有突變,沖擊較大,故一般用于低速、輕載的場合。 綜合分析上述三種方案，從傳動效率、傳動比范圍、傳動速度、應(yīng)用場合和設(shè)計，傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本間隙傳動機(jī)構(gòu)方案采用方案三，即采用不完全齒輪傳動。 8.不完全齒輪傳動的效果造型 8.1選擇齒輪材料和熱處理方法： 查表7-1得，確定凹槽輪的材料都用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為215~240HBS； 花形齒輪的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為190~225HBS； 8.2不完全齒輪結(jié)構(gòu)效果圖如下： 9.軸的設(shè)計計算 9.1長軸的材料和熱處理 應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理來選擇軸的材料。 軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。 根據(jù)本設(shè)計的要求，選45號鋼作材料，調(diào)質(zhì)處理硬度為215~250HBS； 9.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。 一般軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調(diào)整； c）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施； d）便于加工制造和保證精度。 由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （8-1） 式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為; 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為; 為軸傳遞的功率，單位為； 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為; 為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。 由此推得實心圓軸的最小直徑(單位為)為 (8-2) 式中為計算常數(shù)，，取決于軸的材料和受載情況 查表取 所以 112*（0.0882/60）0.3333=12.73mm 當(dāng)軸段上開有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱：時，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%；時，單鍵槽增大5%~7%，雙鍵槽增大10%~15%。最后應(yīng)對進(jìn)行圓整。 綜合以上d=（1.05~1.07）do=13.4~13.6mm， 則取安裝軸承處軸徑為20mm，帶鍵槽處軸徑為25mm； 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖： 圖8-1 主軸 軸的校核： 6.3.3軸的強(qiáng)度驗算 由文獻(xiàn)[14][17]對軸進(jìn)行校核： 由圖6.1并結(jié)合振動篩的工作特點對軸進(jìn)行受力分析，其受力分析如圖所示: Pr=90w，n=60r/min。 T=9550000P/n= 在齒輪上的受力計算： F=2T/D= 由水平方向得： FtY=F +F FtX=0 240 F =0 解得：F =6561.5N F =-715.8N 由垂直方向得： Fv=mg=25000 N Fv=F F 解得： 從偏心軸結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖中可以看出偏心軸的中間表面C是該軸的危險截面。 9.3 從動軸的設(shè)計計算 9.3.1從動軸（短軸）的材料和熱處理 應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理來選擇軸的材料。 軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。 根據(jù)本設(shè)計的要求，選45號鋼作材料，調(diào)質(zhì)處理硬度為215~250HBS； 9.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)9.0長軸所述的設(shè)計要求和步驟，由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 （8-1） 式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為; 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為; 為軸傳遞的功率，單位為； 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為; 為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。 由此推得實心圓軸的最小直徑(單位為)為 (8-2) 式中為計算常數(shù)，，取決于軸的材料和受載情況 查表取 所以 112*（0.00375/20）0.3333=6.4mm 由于此軸沒有鍵槽，其中一端與法蘭連接和三角鋁板固定， 則取安裝軸承處軸徑為20mm， 10 軸承的選擇和潤滑 10.1 軸承的選擇： 選擇滾動軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個主要因素： A.負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，方向和性質(zhì)來選擇軸承。 a)負(fù)荷大?。阂话闱闆r下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負(fù)荷，球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕，中等負(fù)荷。 b)負(fù)荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負(fù)荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負(fù)荷較大而軸向負(fù)荷較小時，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向負(fù)荷較大而徑向負(fù)荷小時，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。 c)負(fù)荷性質(zhì)：有沖擊負(fù)荷時，宜選用滾子軸承。 B.高速性能 球軸承不滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。在相同內(nèi)徑時，外徑越小，滾動體越輕小，運轉(zhuǎn)時滾動體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時宜選用超輕，特輕系列的軸承。 C.調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。 D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機(jī)械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。 E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承裝在長軸上時，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。 根據(jù)以上所述及本設(shè)計的具體要求， 主動軸選擇深溝球軸承，型號為：16004 從動軸上端選擇深溝球軸承，型號為: 61902 從動軸下端選擇推力球軸承，型號為：51101 10.2 軸承的潤滑 軸承潤滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。 常用的潤滑劑有潤滑油，潤滑脂及固體潤滑劑(二硫化鉬)。選擇潤滑劑應(yīng)當(dāng)考慮工作溫度，軸承負(fù)荷，轉(zhuǎn)速及其工作環(huán)境影響。一般來說，溫度高，負(fù)荷大，轉(zhuǎn)速低時選用粘度高的潤滑劑。 潤滑油選擇：常用的潤滑油有--機(jī)械油，高速機(jī)械油，汽輪機(jī)油，壓縮機(jī)油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉(zhuǎn)速越高，則選用較低粘度的潤滑油。負(fù)荷越重，則選用粘度較高的潤滑油。潤滑方法有：油浴潤滑，循環(huán)油潤滑，噴油潤滑及油霧潤滑。 選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則如表10-1： 表10-1 選擇潤滑油或脂潤滑的一般原則 影響選擇的因素 用潤滑脂 用潤滑油 溫度 當(dāng)溫度超過120時，要用特殊潤滑脂。當(dāng)溫度升高到200-220時，再潤滑的時間間隔要縮短 油池溫度超過90或軸承溫度超過200時，可采用特殊的潤滑油 溫度系數(shù) <400000 〈400000－500000 載荷 低到中等 各種載荷直到最大 軸承形式 不用于不對稱的球面滾子推力軸承 用于各種軸承 殼體設(shè)計 較簡單 需要較復(fù)雜的密封和供油裝置 長時間不需維護(hù)的地方 可用。根據(jù)操作條件，特別要考慮工作溫度 不可以用 集中供油 選用泵送性能好的潤滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質(zhì) 可用 最低轉(zhuǎn)矩?fù)p失 如填裝適當(dāng)，比采用油的損失還要低 為了獲得最低功率損失，應(yīng)采用有清洗泵或油霧裝置的循環(huán)系統(tǒng) 污染條件 可用。正確的設(shè)計可防止污染物的侵入 可用。但要采用有防護(hù)、過濾裝置的循環(huán)系統(tǒng) 11.軸承蓋的設(shè)計計算 9.1長軸軸承蓋的設(shè)計及計算 螺釘聯(lián)接式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好，應(yīng)用廣泛。 軸承外徑 D=42mm 根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑 d3=5mm 螺釘孔直徑 5+1=6mm 42+2.5*6=57mm 57+3*5=72mm m=0.5d3=2.5mm B=2d3=2*5=10mm 代號入下圖所示： 圖9-1 軸承蓋 12.結(jié)論 在本設(shè)計中，執(zhí)行工作的從動件能滿足生產(chǎn)工藝提出的運動形式、運動規(guī)律、功能范圍和運動性能等諸方面的具體要求。結(jié)構(gòu)簡單，尺寸大小適度，在整體布置上占有空間小，布局緊湊。制造加工容易，維修拆裝方便，工作中穩(wěn)定可靠，使用安全，具有足夠的壽命。滾筒與電動機(jī)的運動方式，功率、轉(zhuǎn)矩及其載荷特性能夠相互協(xié)調(diào)，與其他相鄰機(jī)構(gòu)的銜接正常，傳動運動和力可靠，不會發(fā)生運動干涉。本機(jī)符合生產(chǎn)的需要，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) [1] 王旭, 王積森. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 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[16] 吉衛(wèi)喜. 機(jī)械制造技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001. 致 謝 為期幾個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我深有感受。在設(shè)計工作的前期，熊老師帶領(lǐng)我們參觀了大豐市豐特鑄造機(jī)械有限公司，這次參觀最主要的目的是對拋丸機(jī)的實物進(jìn)行測繪和了解，在參觀過程中熊老師認(rèn)真地給我們講解了各個部件的工作原理和作用，讓我們是受益匪淺，正確的引導(dǎo)我們進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計階段。在設(shè)計過程中，我翻閱了很多與我課題相關(guān)的資料，同時將以前所學(xué)的有直接聯(lián)系的相關(guān)專業(yè)科目認(rèn)真的溫習(xí)了一邊，豐富了許多理論方面的知識。這次設(shè)計使我四年中學(xué)到的基礎(chǔ)知識得到了一次綜合的應(yīng)用，使學(xué)過的知識結(jié)構(gòu)得到了科學(xué)的組合，同時也從理論到實踐發(fā)生了一次質(zhì)的飛躍，可以說這次設(shè)計是理論知識與實踐運用之間相互過渡的橋梁，是我們即將踏上工作崗位的臺階。 在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，理論知識不夠扎實，設(shè)計經(jīng)驗不足，同時又缺乏實踐工作的磨礪，從而導(dǎo)致在設(shè)計時難以做出正確的選擇，對課題的內(nèi)容茫然不知所措。對資料的應(yīng)用也不夠確切，對設(shè)計產(chǎn)品的具體形狀、運作方式、性能指標(biāo)也不能有一個準(zhǔn)確的定位。缺乏對具體產(chǎn)品的想象力，當(dāng)查閱有關(guān)資料時， 設(shè)計思維又受到書本內(nèi)容的束搏，不能得到擴(kuò)展，始終局限于個別的、單一的理論或?qū)嶓w。這一切都是可能導(dǎo)致我本次設(shè)計的不足之處，懇請老師和同學(xué)指正。 由于自己能力所限，時間倉促,設(shè)計中還存在許多不足之處，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正。 29