玉米聯(lián)合收割機(jī)左傳動(dòng)箱設(shè)計(jì)（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說明書）,玉米,聯(lián)合收割機(jī),傳動(dòng),設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 玉米聯(lián)合收割機(jī)左傳動(dòng)箱設(shè)計(jì) 教師姓名 職 稱 學(xué) 院 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 成果形式 A論文 B設(shè)計(jì)說明書 C實(shí)物 D軟件 E作品 □ ■ □ □ □ 任務(wù)下達(dá)時(shí)間 2012年12月04日 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求： 任務(wù)的內(nèi)容： 本課題來源于當(dāng)今企業(yè)批量生產(chǎn)的農(nóng)用機(jī)械——玉米聯(lián)合收割機(jī)，選取其左傳動(dòng)箱為設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。進(jìn)入企業(yè)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，分析產(chǎn)品工作參數(shù)與收割中存在的問題；完成傳動(dòng)箱的整體結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)方案的分析、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)箱精度設(shè)計(jì)；滿足傳動(dòng)箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的要求。 任務(wù)的要求： （1）應(yīng)有高度的自覺性和主動(dòng)性，主動(dòng)爭取教師的指導(dǎo)，嚴(yán)格按教師的布置、進(jìn)度要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，要努力學(xué)習(xí)，刻苦鉆研，獨(dú)立思考，高質(zhì)量地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)說明書的字?jǐn)?shù)在1-1.5萬； （2）目錄、摘要、引言、設(shè)計(jì)說明、結(jié)論、致謝、闡述、撰寫格式符合《天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫細(xì)則》； （3）設(shè)計(jì)說明書應(yīng)具有重要部分的設(shè)計(jì)說明；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理；結(jié)構(gòu)關(guān)系表達(dá)清晰繪圖規(guī)范；設(shè)計(jì)中所用的資料、數(shù)據(jù)要求真實(shí)、充分；相關(guān)內(nèi)容要充實(shí)、具體，應(yīng)有規(guī)范的插圖對(duì)應(yīng)說明；能用合理的觀點(diǎn)和方法提出問題，分析和解決問題，設(shè)計(jì)圖紙要清晰；標(biāo)注合理齊全。設(shè)計(jì)說明書如：數(shù)據(jù)圖表等圖面要清晰整潔，論述要結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、層次清楚、文筆流暢、書寫工整規(guī)范； （4）工程繪圖量折合成圖幅為0號(hào)圖紙2張以上；圖幅應(yīng)與表達(dá)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及尺寸相符； （5）譯文翻譯應(yīng)與課本有關(guān)的外文資料，譯文字?jǐn)?shù)3000以上； （6）文獻(xiàn)查閱：15篇以上； （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，不得由他人代筆，不得抄襲他人作品。 2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃： 周 次 工作內(nèi)容 早進(jìn)入階段 第 1 - 2 周 第 3 - 6 周 第 7 - 9 周 第 10-11 周 第 12 周 第 13-14 周 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，收集并研讀相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)方案，完成開題報(bào)告 收集現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，了解其輸入輸出端運(yùn)動(dòng)參數(shù)及位置要求。分析產(chǎn)品在工作中可能存在的問題。 外文資料的翻譯。傳動(dòng)齒輪、軸、箱體及相關(guān)附件的設(shè)計(jì)、選用和校核。 零件圖和裝配圖的設(shè)計(jì)、整理。 說明書的撰寫及說明書格式的整理。 對(duì)設(shè)計(jì)說明書的格式、裝配圖及零件圖進(jìn)行修改。 答辯 教研室（學(xué)科組）主任簽字： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 玉米聯(lián)合收割機(jī)左傳動(dòng)箱設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 課題題目 玉米聯(lián)合收割機(jī)左傳動(dòng)箱設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) A B C D E □ ■ □ □ □ 課題來源 A B C D □ □ ■ □ 成果形式 A B C D E □ ■ □ □ □ 同組同學(xué) 開題報(bào)告內(nèi)容（見附頁） 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 專家組及學(xué)院意見 專家組成員簽字： 教學(xué)院長（簽章）： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 課題題目 玉 米 聯(lián) 合 收 割 機(jī) 左 傳 動(dòng) 箱 設(shè) 計(jì) 1 課題來源： 本課題來源于當(dāng)今企業(yè)批量生產(chǎn)的農(nóng)用機(jī)械——玉米聯(lián)合收割機(jī)，選取其左傳動(dòng)箱為設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。本課題類型屬應(yīng)用開發(fā)型。 2 研究的目的： 通過此課題的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們調(diào)查研究、檢索中外文資料的能力；通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)一般方法和規(guī)律。如：在傳動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用到機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的知識(shí)；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用到理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的內(nèi)容；在精度設(shè)計(jì)時(shí)，用到機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測量技術(shù)等課程的知識(shí)；在設(shè)計(jì)中用到Auto CAD二維制圖、UG建模、UG分析、CATIA分析等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段。 3 主要研究內(nèi)容 具體包括分析產(chǎn)品實(shí)地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與收割中存在的問題；完成傳動(dòng)箱的整體結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)箱精度設(shè)計(jì)；滿足傳動(dòng)箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的要求。 （1）分析產(chǎn)品實(shí)地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與收割中存在的問題，并做優(yōu)化、填寫附表。 （2）傳動(dòng)箱的整體結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、以及相關(guān)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精度設(shè)計(jì)； 1>整體結(jié)構(gòu)方案：輸入軸輸入動(dòng)力，經(jīng)齒輪傳動(dòng)，由四個(gè)輸出軸輸出動(dòng)力。 以此思路為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)滿足工作要求、裝配要求、運(yùn)動(dòng)要求和結(jié)構(gòu)要求的整體結(jié)構(gòu)方案。 2> 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定輸入軸及四個(gè)輸出軸的位置關(guān)系，以及軸上傳遞動(dòng)力的齒輪之間的位置關(guān)系。通過以上兩個(gè)關(guān)系設(shè)計(jì)輸入軸、四個(gè)輸出軸、各傳動(dòng)齒輪、輸出鏈輪以及箱體的尺寸結(jié)構(gòu)，并選用所需的標(biāo)準(zhǔn)件。 按照以上思路，重點(diǎn)在傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)校核。 3>傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)及相關(guān)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)由輸入軸到輸出軸的傳動(dòng)方案，并設(shè)計(jì)各軸、各齒輪之間的運(yùn)動(dòng)方案。 4> 精度設(shè)計(jì) a. 為保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小振動(dòng)帶來的影響，需要保證輸入軸的圓柱度、跳動(dòng)公差、它與動(dòng)力輸出軸的垂直度。這就要求其自身的精度，以及箱體軸座孔的精度。 b. 為保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小振動(dòng)噪聲，并增加與軸承的配合性能，需要保證幾個(gè)輸出軸座孔的同軸度、圓柱度，及跳動(dòng)精度。 c. 為保證軸承的工作性能以及齒輪副的傳動(dòng)質(zhì)量，需要保證箱體底座及箱蓋上各孔的圓柱度、它們與箱體側(cè)面的垂直度、相互之間的垂直度、軸線相平行的孔的平行度、對(duì)應(yīng)孔的同軸度。 d. 對(duì)于可通端蓋和端蓋，為了保證其密封性，需要保證其有一定的端面圓跳動(dòng)，并控制其螺紋孔的位置度公差。 e. 為保證箱蓋上的輸出軸齒輪的配合精度，需要控制箱蓋上的螺紋孔的位置精度。 （3） 滿足傳動(dòng)箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的要求 由于要達(dá)到傳動(dòng)箱運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊的要求，所要涉及的因素很多，影響形式及關(guān)系也十分復(fù)雜，主要依照上文提到的準(zhǔn)確的精度設(shè)計(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)等主要因素來保證。 4 設(shè)計(jì)方法的選用 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡單，設(shè)計(jì)費(fèi)用低廉，但產(chǎn)品的費(fèi)用較高。作為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的延伸和發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法更注重設(shè)計(jì)方案的選擇，考慮對(duì)多種方案的評(píng)價(jià)，全面考慮現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)要求的可能性，并把設(shè)計(jì)作為一個(gè)系統(tǒng)工程來加以考慮，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作發(fā)生了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法種類很多，各種方法即相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系。 經(jīng)過查閱各種文獻(xiàn)，分析各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)及現(xiàn)實(shí)可行性后，選出兩組方案。 方案一：采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行箱體設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)完成的前提下利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，用AutoCAD軟件進(jìn)行二維圖形的繪制。在二維圖紙繪制完成之后，在利用UG軟件根據(jù)已有的二維圖紙進(jìn)行三維實(shí)體模型的建立。在三維實(shí)體模型全部建立完成后再根據(jù)要求進(jìn)行校核檢測是否合理。 方案二：采用二維圖形設(shè)計(jì)與三維實(shí)體模型建立并行的設(shè)計(jì)方法。在已有二維圖紙的基礎(chǔ)上，先用AutoCAD軟件進(jìn)行二維圖形的設(shè)計(jì)，在箱體尺寸基本確定的時(shí)候，根據(jù)已有二維圖紙進(jìn)行三維實(shí)體模型的建立，并進(jìn)行校核檢測是否合理，如不合理就對(duì)二維圖紙進(jìn)行修改，同時(shí)也對(duì)三維圖紙進(jìn)行修改，直到檢測合理。 方案比較：通過對(duì)兩種方案的評(píng)述，方案二比方案一明顯優(yōu)越的多，在設(shè)計(jì)中隨錯(cuò)改錯(cuò)，大大節(jié)約了時(shí)間，縮短了開發(fā)周期，從而節(jié)約人力、物力資源。 所以，最終選定方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，為使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有更好的可靠性，嘗試用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化。 5 課題的準(zhǔn)備情況 在本次設(shè)計(jì)過程中，需要綜合運(yùn)用相關(guān)的理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)。在三年多的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中，對(duì)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測量技術(shù)等理論知識(shí)已經(jīng)有所掌握，并可運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。 在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐中、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工程課程設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)等課程設(shè)計(jì)中，了解了基本的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)理念及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的查閱方法。具有進(jìn)一步進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 在金工實(shí)習(xí)、機(jī)械制圖實(shí)踐、數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)等實(shí)際操作中，對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方案、整體結(jié)構(gòu)、精度要求等方面有了一定的感性認(rèn)識(shí)，為在畢業(yè)設(shè)計(jì)中理性知識(shí)的運(yùn)用奠定了良好的基礎(chǔ)。使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更加的貼近生產(chǎn)實(shí)際。 基本具備Auto CAD二維制圖，UG、CATIA三維建模的能力。但是對(duì)于用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析的能力還有所欠缺，需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和加強(qiáng)。 6 參考文獻(xiàn) [1]劉思寧.大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)全程指導(dǎo).機(jī)械類[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2001. 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First is the overall pick ear of corn.it analysis the leaf wheel box and the employing and the problem at the production of agriculture.By existing pick ear of corn of the corn harvester, I make sure the gearbox’s working conditions 、installation requirements、transmission requirements. By correlative appealing, the structure design of the key parts of the leaf wheel box. Include: by strength analysis make sure the specific parameters of bevel gear transmission; the design and strength analysis of the spindle is made sure by the minimum shaft journal and the require of setting; ensuring the size of the box and correlative part depend on traditional formula and data. Guarantee the need of the mechanism’s strength at the theory. Key Words：Snapping mechanism;wheel box;design 目 錄 1 引 言 1 1.1 課題研究背景 1 1.2 課題的研究目的 1 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容 1 1.3.1 課題來源 1 1.3.2 主要研究內(nèi)容 1 2 傳動(dòng)方案分析及需要的輸入功率 2 2.1 傳動(dòng)方案分析 2 2.2 需要的輸入功率 2 2.2.1 各輸出功率已知 2 2.2.2 需要的輸入功率 2 3 各條傳動(dòng)線路傳動(dòng)比的計(jì)算 3 3.1 傳動(dòng)鏈1及傳動(dòng)鏈2傳動(dòng)比 3 3.2 傳動(dòng)鏈3及傳動(dòng)鏈4傳動(dòng)比 3 4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 4 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速及輸入功率 4 4.2 各軸轉(zhuǎn)矩 4 5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 5.1 傳遞動(dòng)力到鏈輪軸的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 5.1.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 5 5.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 6 5.1.3 計(jì)算幾何尺寸 8 5.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 9 5.2 傳遞動(dòng)力到輸出軸的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 5.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 11 5.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12 5.2.3 計(jì)算幾何尺寸 14 5.2.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 15 5.3 輸入、輸出鏈輪的尺寸結(jié)構(gòu)計(jì)算 16 5.4 圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 17 6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 6.1輸入軸（0軸)的設(shè)計(jì) 19 6.1.1 求輸入軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 19 6.1.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 19 6.1.3 初步確定軸的最小直徑 21 6.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 6.1.5 求軸上的載荷 23 6.1.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 25 6.2輸出鏈輪軸（軸)的設(shè)計(jì)（以軸為例） 26 6.2.1 求輸出鏈輪軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 26 6.2.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 26 6.2.3 初步確定軸的最小直徑 27 6.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 6.2.5 求軸上的載荷 29 6.2.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 30 6.3輸出軸（軸)的設(shè)計(jì)（以軸為例） 32 6.3.1 求輸出軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 32 6.3.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 32 6.3.3 初步確定軸的最小直徑 33 6.3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 6.3.5 求軸上的載荷 35 6.3.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 37 7 軸承、聯(lián)接件、潤滑及密封件的選擇和驗(yàn)算 38 7.1 軸承的校核 38 7.1.1 輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 38 7.1.2輸出鏈輪軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 40 7.1.3輸出軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 42 7.2 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 44 7.2.1輸入軸上鍵的計(jì)算 44 7.2.2輸出鏈輪軸上鍵的計(jì)算 45 7.2.3輸出軸上鍵的計(jì)算 45 7.3 潤滑與密封 46 7.3.1齒輪的潤滑 46 7.3.2軸承的潤滑與密封 46 7.3.3潤滑油牌號(hào)及油量計(jì)算 46 7.3.4傳動(dòng)箱的密封 46 8 減速器箱體及其附件 47 8.1 箱體結(jié)構(gòu)形式及材料 47 8.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表 47 8.3 主要附件作用及形式 47 結(jié) 論 49 參考文獻(xiàn) 50 附錄1 參考資料 51 附錄2 英文文獻(xiàn) 52 附錄3 中文翻譯 60 致 謝 66 III 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引 言 1.1 課題研究背景 該課題中的TN-4YD-4 型玉米聯(lián)合收獲機(jī)為背負(fù)式玉米聯(lián)合收割機(jī)。背負(fù)式玉米收獲機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，行走和轉(zhuǎn)彎都比較靈活。同時(shí)也提高了拖拉機(jī)的利用率降低了收獲機(jī)的成本，有利于在我國推廣。該型玉米收獲機(jī)的摘穗裝置采用縱臥式摘穗輥裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、田間作業(yè)時(shí)的可靠性較高，變相的提高了收獲的效率。 玉米收獲機(jī)在收獲時(shí)適應(yīng)性的重要部分便是玉米的種植行距問題。我國玉米種植方式、習(xí)慣的地域差異比較明顯，很難實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)地域間的流動(dòng)作業(yè)，這便成為玉米收獲機(jī)推廣的一個(gè)阻礙。行距相對(duì)于收獲機(jī)來說過寬或過窄，都將對(duì)玉米收獲機(jī)械摘穗機(jī)構(gòu)的合理配置產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而會(huì)影響到機(jī)具之后的摘穗效果。摘穗輥的間距即傳動(dòng)箱輸出軸之間的距離，會(huì)對(duì)摘穗效果造成影響。因此需要把摘穗輥的間隙維持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)或某一合適的值才能使摘穗效果達(dá)到最佳。 所以，傳動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)及其零部件的相對(duì)位置，將會(huì)影響摘穗機(jī)構(gòu)的摘穗效果。而且，摘穗輥上的動(dòng)載較大對(duì)傳動(dòng)箱傳動(dòng)零件的強(qiáng)度有較高要求。 1.2 課題的研究目的 中國的玉米收獲一直處于一個(gè)落后的階段，在我國急需解決玉米機(jī)械收獲的問題，用機(jī)械化收獲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工收獲勢在必行。本課題通過對(duì)現(xiàn)有的問題進(jìn)行分析，取摘穗機(jī)構(gòu)的左傳動(dòng)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。希望能夠?yàn)橛衩资斋@機(jī)的研發(fā)貢獻(xiàn)綿薄之力。 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容 1.3.1 課題來源 本課題來源于天津拖拉機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的鐵牛4YD-4背負(fù)式玉米聯(lián)合收獲機(jī)。選取其摘穗機(jī)構(gòu)的主要部件左傳動(dòng)箱為設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。 1.3.2 主要研究內(nèi)容 1.通過對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的調(diào)研，獲得收割機(jī)在工作中的相關(guān)參數(shù)及常見問題。對(duì)摘穗機(jī)構(gòu)左傳動(dòng)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。 2.完成傳動(dòng)箱總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的參數(shù)校核，繪制左傳動(dòng)箱裝配圖及箱體的零件圖。 3.綜合分析本設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)箱是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，并就生產(chǎn)實(shí)踐中可能會(huì)產(chǎn)生的一些問題并提出一些想法。 55 2 傳動(dòng)方案分析及需要的輸入功率 2.1 傳動(dòng)方案分析 此傳動(dòng)箱需要有四條傳動(dòng)鏈，并且輸入軸與輸出軸要垂直。要滿足以上傳動(dòng)要求可以選取蝸輪蝸桿傳動(dòng)或者錐齒輪傳動(dòng)。如果選用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比較平穩(wěn)、噪音小，但傳動(dòng)箱的尺寸比較大、成本比較高；如果選用錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)箱的尺寸比較小，并且錐齒輪的成本較蝸輪蝸桿要低。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，傳動(dòng)精度、工作環(huán)境要求不高；產(chǎn)品的成本不能太高，且要求結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊。 綜上所述，沿用現(xiàn)有產(chǎn)品的傳動(dòng)方案，即：四條鏈均采用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)。 2.2 需要的輸入功率 2.2.1 各輸出功率已知 P鏈左=P鏈右=0.5馬力=0.373kW，取0.4kW P軸左=P軸右= 1 馬力=0.7457kW，取0.75kW 其中，P鏈左、P鏈右-分別為左右鏈輪軸的輸出功率； P軸左、P軸右-分別為左右輸出軸的輸出功率。 2.2.2 需要的輸入功率 考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，需要的輸入功率為 (2-1) 其中，為各傳遞路線中輸入軸到各輸出軸的總效率，即： (2-2) 其中，-滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率取0.99（一對(duì)）； -圓錐齒輪傳動(dòng)效率取0.94（8級(jí)精度)。 綜合以上各數(shù)據(jù)，如表 2-1： 表2-1 輸入、輸出功率 P鏈左=P鏈右=0.4kW P軸左=P軸右=0.75kW P入=2.497kW 3 各條傳動(dòng)線路傳動(dòng)比的計(jì)算 3.1 傳動(dòng)鏈1及傳動(dòng)鏈2傳動(dòng)比 傳動(dòng)鏈1：主軸-錐齒輪嚙合-左鏈輪軸； 傳動(dòng)鏈2：主軸-錐齒輪嚙合-右鏈輪軸。 由于兩輸出鏈輪軸的輸出轉(zhuǎn)速一樣，故有： （3-1） 3.2 傳動(dòng)鏈3及傳動(dòng)鏈4傳動(dòng)比 傳動(dòng)鏈3：主軸-錐齒輪嚙合-左輸出軸； 傳動(dòng)鏈4：主軸-錐齒輪嚙合-右輸出軸。 由于兩輸出軸的輸出轉(zhuǎn)速一樣，故有： （3-2） 4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速及輸入功率 表4-1 輸入軸、輸出軸的轉(zhuǎn)速 名稱 數(shù)值 表4-2 各軸的輸入功率 名稱 數(shù)值 4.2 各軸轉(zhuǎn)矩 （4-1） （4-2） （4-3） 將計(jì)算結(jié)果匯總列表如表 4-3： 參數(shù) 軸名 輸入軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸 轉(zhuǎn)速n(r/min) 513 350 350 1000 1000 功率p(kW) 2.497 0.404 0.404 0.7576 0.7576 轉(zhuǎn)矩T（N.mm） 傳動(dòng)比 表4-3 各軸運(yùn)動(dòng)及受力參數(shù) 5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 傳遞動(dòng)力到鏈輪軸的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知： 表5-1 各軸的輸入功率 名稱 輸入軸轉(zhuǎn)速 輸出鏈輪軸轉(zhuǎn)速 輸出軸扭矩 數(shù)值 傳動(dòng)比，由柴油機(jī)通過鏈輪帶動(dòng)，工作壽命10年，每年收割兩季，每季20天，每天10小時(shí)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)、交變載荷、負(fù)載狀況惡劣，每季使用后進(jìn)行必要維護(hù)。 5.1.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1. 按傳動(dòng)方案，用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，齒形制GB/T12369-1990,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，用等頂隙收縮齒[6]。玉米收割機(jī)為農(nóng)業(yè)機(jī)械，齒輪選用8~11級(jí)精度。而傳動(dòng)箱的精度相對(duì)較高，故選用8級(jí)精度[7]。 2. 材料選擇。農(nóng)用機(jī)械中的錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)選用結(jié)構(gòu)鋼[6]。常用結(jié)構(gòu)鋼中45鋼用于制造齒輪、齒條、鏈輪等；40Cr用于承受交變載荷、中等轉(zhuǎn)速、中等負(fù)荷、強(qiáng)烈磨損而無很大沖擊的重要零件[8]。為滿足加工工藝要求，要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。故選取小圓錐齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為270HBS，大圓錐齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為230HBS[7]。直齒圓錐齒輪的最小齒數(shù)為14[6]。試選取小圓錐齒輪齒數(shù)，大圓錐齒輪齒數(shù) ，取25。 計(jì)算齒數(shù)比： （5-1） 驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差： <5% （5-2） 誤差在允許的范圍內(nèi)。 5.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： （5-3） 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）試選載荷系數(shù) 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 （5-4） 3） 取齒寬系數(shù) 4） 查得材料彈性影響系數(shù)<鍛鋼>[7]。 5）按齒面的硬度查得40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火270HBS）的接觸疲勞強(qiáng)度極限；45剛（調(diào)質(zhì)230HBS）的接觸疲勞極限[7]。 6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小圓錐齒輪：（5-5） 大圓錐齒輪： （5-6） 7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)[7] ， ； 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%,計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)S=1[7],則有： （5-7） （5-8） 2.計(jì)算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，將中的較小值帶入式 5-3，得： 2） 計(jì)算平均分度圓處的圓周速度 平均分度圓直徑： （5-9） 平均分度圓處的圓周速度： （5-10） 3）計(jì)算載荷系數(shù) 查表得使用系數(shù)； 根據(jù)v=0.9675m/s，8級(jí)精度，查表（按表中低一級(jí)的精度線）可得： 動(dòng)載系數(shù)； 直圓錐齒輪，齒間載荷分配系數(shù)，取：； （按兩個(gè)齒輪一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂）查得，； （5-11） 故載荷系數(shù)為： （5-12） 4） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑為 （5-13） 5） 計(jì)算模數(shù)m （5-14） 按標(biāo)準(zhǔn)取m=4。 5.1.3 計(jì)算幾何尺寸 1.計(jì)算大端分度圓直徑 （5-15） 2.計(jì)算分錐角 （5-16） 3.計(jì)算錐距 （5-17） 4.計(jì)算齒輪寬度 （5-18） 圓整?。? 尺寸整理及其余幾何尺寸計(jì)算見表 5-2。 5.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ，即： （5-19） 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）查表得大、小圓錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為、。 表5-2 錐齒輪尺寸 名稱 大端分度圓直徑 傳動(dòng)比 分錐角 錐距 齒輪寬度 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 符號(hào) R 數(shù)值 68 100 1.471 34°12′30″ 55°47′30″ 60.465 20 25 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 數(shù)值 基圓直徑 63.9 93.97 齒頂高 4 齒根高 4.8 齒頂圓直徑 74.61 104.5 齒根圓直徑 60.0 94.6 齒距 p 12.56 齒厚、齒槽寬 s、e 6.28 基圓齒距 11.8 頂隙 0.8 中心距 84 2） 查表，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5[7]，則有： （5-20） 4）查取齒形系數(shù)。 當(dāng)量齒數(shù)： （5-21） 用內(nèi)插值法查表得： （5-22） 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 用內(nèi)插值法查表得： （5-23） 2.設(shè)計(jì)計(jì)算 代入公式 5-19 計(jì)算得： 所以，抗彎疲勞強(qiáng)度足夠。 5.2 傳遞動(dòng)力到輸出軸的直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知： 表5-3 各軸的輸入功率 名稱 輸入軸轉(zhuǎn)速 輸出軸轉(zhuǎn)速 輸出軸扭矩 數(shù)值 傳動(dòng)比=0.518；由柴油機(jī)通過鏈輪帶動(dòng)；工作壽命10年，每年收割兩季，每季20天，每天10小時(shí)；連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)、交變載荷、負(fù)載狀況惡劣，每季使用后進(jìn)行必要維護(hù)。 5.2.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1.按傳動(dòng)方案，選用直齒圓錐齒輪，齒形制GB/T12369-1990,齒形角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，螺旋角，用等頂隙收縮齒[6]。 2.玉米收割機(jī)為農(nóng)業(yè)機(jī)械，齒輪選用8~11級(jí)精度。而傳動(dòng)箱的精度相對(duì)較高，故選用8級(jí)精度[7]。 3.材料選擇。農(nóng)用機(jī)械中的錐齒輪傳動(dòng)應(yīng)選用結(jié)構(gòu)鋼[6]。常用結(jié)構(gòu)鋼中45鋼用于制造齒輪、齒條、鏈輪等；40Cr用于承受交變載荷、中等轉(zhuǎn)速、中等負(fù)荷、強(qiáng)烈磨損而無很大沖擊的重要零件[8]。為滿足加工工藝要求，要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；為滿足金屬制的軟齒面齒輪配對(duì)齒面的硬度差應(yīng)該在30~50HBS或更多。且小齒輪齒面應(yīng)該較硬。故選取小圓錐齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為270HBS，大圓錐齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為230HBS，二者材料硬度相差40HBS[7]。 4.直齒圓錐齒輪正交傳動(dòng)不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)為14[6]。試選取小圓錐齒輪齒數(shù)16，大圓錐齒輪齒數(shù) ，取31。 5.計(jì)算齒數(shù)比 （5-24） 驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差： （5-25） 誤差在允許范圍內(nèi)。 5.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： （5-26） 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1）試選載荷系數(shù) 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3）取齒寬系數(shù) 4）查表得材料（鍛鋼）彈性影響系數(shù) [7] 5）按齒面的硬度查得40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火 270HBS）的接觸疲勞強(qiáng)度極限，45剛（調(diào)質(zhì) 230HBS）的接觸疲勞極限[7] 6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （5-27） 7）查表得接觸疲勞壽命系數(shù)[7] ， ； 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%,計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)S=1[7],則有: （5-28） 2.計(jì)算 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入中的較小值，得： （5-29） 2)計(jì)算平均分度圓處的圓周速度 平均分度圓直徑： （5-30） 平均分度圓處的圓周速度： （5-31） 3）計(jì)算載荷系數(shù) 由表查得，使用系數(shù)； 根據(jù)V= 1.68 m/s，8級(jí)精度，查表（按低一級(jí)的精度線查?。┛傻茫? 動(dòng)載系數(shù) ； 直圓錐齒輪，齒間載荷分配系數(shù)，取：； （按兩個(gè)齒輪一個(gè)兩端支承一個(gè)懸臂）查表得：； （5-32） 故載荷系數(shù) 4）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑為 （5-33） 5）計(jì)算模數(shù)m （5-34） 按標(biāo)準(zhǔn)取m=3.5。 5.2.3 計(jì)算幾何尺寸 1.計(jì)算大端分度圓直徑 （5-35） 2.計(jì)算分錐角 （5-36） 3.計(jì)算錐距 （5-37） 4.計(jì)算齒輪寬度 （5-38） 圓整取 5.尺寸整理及其余幾何尺寸計(jì)算見 表 5-4。 5.2.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 公式： ，即： （5-39） 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）查表得，大、小圓錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限、; 2）查表取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5[7]，則有： 表5-4 錐齒輪的尺寸 名稱 大端分度圓直徑 傳動(dòng)比 分錐角 錐距 齒輪寬度 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪 符號(hào) R 數(shù)值 56 108.5 0.516 27°17′37″ 62°42′23″ 61.05 21 26 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 數(shù)值 基圓直徑 52.623 101.96 齒頂高 3.5 齒根高 4.2 齒頂圓直徑 62.22 111.8 齒根圓直徑 48.54 104.65 齒距 10.99 齒厚、齒槽寬 5.495 基圓齒距 10.33 頂隙 0.7 中心距 82.25 （5-40） 4）查取齒形系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù)： （5-41） 用內(nèi)插值法查表得： ； （5-42） 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 用內(nèi)插值法表查得： ； （5-43） 2.設(shè)計(jì)計(jì)算： 代入公式計(jì)算得： （5-44） （5-45） 所以，抗彎疲勞強(qiáng)度足夠。 5.3 輸入、輸出鏈輪的尺寸結(jié)構(gòu)計(jì)算 1 輸入鏈輪尺寸，見表 5-5。 2 輸出鏈輪尺寸，見表 5-6。 表5-5 輸入鏈輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 節(jié)距 輪轂孔直徑 輪轂長度 輪轂厚度 輪轂直徑 分度圓直徑 符號(hào) P 數(shù)值 12.7 20 28 7 34 161.87 表5-6 輸出鏈輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 節(jié)距 輪轂孔直徑 輪轂長度 輪轂厚度 輪轂直徑 分度圓直徑 符號(hào) P 數(shù)值 31.75 20 30 6 32 83 5.4 圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 1 輸入小圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，見表 5-7。 2 輸出大圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，見表 5-8。 3 輸入大圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，見表5-9。 4 輸出小圓錐齒輪的幾何結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，見表 5-10。 表5-7 輸入小圓錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 輪轂孔直徑 輪轂直徑 輪轂長度 分度圓直徑 齒頂圓直徑 符號(hào) 數(shù)值 26 42 28 68 74.61 名稱 齒根圓直徑 分錐角 齒輪寬度 錐距 符號(hào) R 數(shù)值 60.06 34.25° 20 60.465 注：實(shí)際輪轂長為，T為滾動(dòng)軸承的寬度。 表5-8 輸出大圓錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 輪轂孔直徑 輪轂直徑 輪轂長度 分度圓直徑 齒頂圓直徑 符號(hào) 數(shù)值 15 26 30 100 104.5 名稱 齒根圓直徑 分錐角 齒輪寬度 錐距 符號(hào) R 數(shù)值 94.6 55.75 25 60.465 表5-9 輸入大圓錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 輪轂孔直徑 輪轂直徑 輪轂長度 分度圓直徑 齒頂圓直徑 符號(hào) 數(shù)值 31 50 64 108.5 111.8 名稱 齒根圓直徑 分錐角 齒輪寬度 錐距 符號(hào) R 數(shù)值 104.65 62.706 26 61.05 表5-10 輸出小圓錐齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 輪轂孔直徑 輪轂直徑 輪轂長度 分度圓直徑 齒頂圓直徑 符號(hào) 數(shù)值 12 20 30 56 62.22 名稱 齒根圓直徑 分錐角 齒輪寬度 錐距 符號(hào) R 數(shù)值 48.54 27.294 21 61.05 6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1輸入軸（0軸)的設(shè)計(jì) 6.1.1 求輸入軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 表6-1 輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 輸入端（） 與輸出鏈輪軸配合處 （） 與輸出軸配合處 （） 注：其中，；。 6.1.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 1.已知： 1）齒輪受力 輸入軸小圓錐齒輪(左右兩個(gè)圓錐齒輪相同)的平均分度圓直徑為 （6-1） 輸入軸大圓錐齒輪(左右兩個(gè)圓錐齒輪相同)的平均分度圓直徑為 （6-2） 則： （6-3） （6-4） 2）鏈輪處受力 ａ 輸入軸鏈輪的節(jié)距P為12.7，齒數(shù)為40。 ｂ 鏈條傳動(dòng)的壓軸力近似等于緊邊拉力和松邊拉力之和，懸垂拉力不大，故可用。 其中為壓軸力系數(shù)，可取1.2~1.3，取為1.3。則有： （6-5） 其中：； 2.圓周力、徑向力、軸向力及鏈輪的壓軸力的方向見 圖6-1 圖6-1 圓周力、徑向力、及軸向力的方向 表6-2 圖6-1中各力的大小 名稱 數(shù)值 320.834 96.573 65.651 331.133 55.479 106.995 名稱 數(shù)值 331.133 55.479 106.995 320.834 96.573 65.651 名稱 數(shù)值 747.37 46484 3.求解各作用點(diǎn)之間的距離 各力的作用點(diǎn)的距離示意見 圖6-2； 各段距離的求解及數(shù)值見 表6-3。 圖6-2 輸入軸上力的作用點(diǎn)示意圖 表6-3 各力的作用點(diǎn)間距離的求解 名稱 算式 數(shù)值 73.5 30.23 124.243 47.933 6.1.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。綜合性價(jià)比選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)） 查表取 （6-6） 輸入軸每一軸段最多有一個(gè)鍵槽，所以軸徑增大5%~7%。取 。 6.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.擬定軸上零件的裝配方案 由傳動(dòng)方案可確定輸入軸上零件的裝配方案，見圖6-3。 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足輸入鏈輪的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩，故取23段的直徑。左端用軸端擋圈定位，12段長度適當(dāng)小于輪轂長度L。 所以，取。 圖6-3 輸入軸軸上零件的裝配 2）為方便小錐齒輪的安裝，取安裝小錐齒輪齒輪處的軸段34、78的直徑；為滿足小錐齒輪的軸向定位，34、78段各需制出一軸肩，故取45、67段的直徑；為方便中間錐齒輪的安裝，取56段的直徑。 3）軸23段的長度需要根據(jù)箱體及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)而定，還需要考慮軸承端蓋上固定螺釘?shù)难b拆等方面的要求。取。 4）初步選擇滾動(dòng)軸承：因軸承承受徑向力和軸向力，選用單列角接觸球軸承，由工作要求及錐齒輪輪轂直徑為40，初步選取0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7207C，其尺寸為。且錐齒輪輪轂寬度為，所以： （6-7） 其中：L—錐齒輪輪轂寬；T—滾動(dòng)軸承寬度 這對(duì)軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，查表[9]得7207C型軸承的定位軸肩高度，因此錐齒輪輪轂直徑為42滿足要求。 5）軸56段的長度需要略大于輸入軸大齒輪的輪轂長度。取。 6）軸45、67段的長度需要根據(jù)軸56段的長度及兩輸出鏈輪軸的位置而定。要求兩輸出鏈輪軸軸線的距離為。且由前文的輸入小錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算可得： 輪轂內(nèi)端面到錐心的距離為（如圖6-4）。則取 圖6-4 輸入軸長度示意 軸各部分尺寸綜合，見表6-4： 表6-4 輸入軸各部分尺寸 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 L 30 50 45 100.9 68 100.9 45 d 20 24 26 30 31 30 26 3.軸上的周向定位 圓錐齒輪及鏈輪的周向定位均采用平鍵連接。按，由手冊(cè)[6]查得輸入鏈輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，普通平鍵應(yīng)小于輪轂長，故長為。鏈輪與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，且有一定的震動(dòng)，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為[9、10]；按，查得輸入小齒輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時(shí)為保證輸入小錐齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，且只在大修時(shí)拆卸，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；按，查得輸入大齒輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時(shí)為保證輸入大錐齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，且只在大修時(shí)拆卸，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為； 4.確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，軸上的圓角按R1選取。 6.1.5 求軸上的載荷 1.已知：，，，； ，，。 2.求解軸承的受力 水平面： （6-8） 帶入數(shù)據(jù)解得：， 通過材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩并繪制彎矩圖，見圖6-5。 垂直面： （6-9） 帶入數(shù)據(jù)解得：； 通過材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩、扭矩，繪制彎矩、扭矩圖，見圖6-5。 圖6-5 彎矩、扭矩圖 表6-5、軸上載荷 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T ,,, 6.1.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖 可知L2右端面或L3右端面為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取。軸的計(jì)算應(yīng)力為： （6-10） 綜上所述，L2右端面為危險(xiǎn)截面。前文選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），查表[7]得 故安全。 6.2輸出鏈輪軸（軸)的設(shè)計(jì)（以軸為例） 6.2.1 求輸出鏈輪軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 表6-6 輸出鏈輪軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 輸入端（） 輸出端（） 6.2.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 1.已知： 1）輸出大圓錐齒輪(左右兩個(gè)圓錐齒輪相同)的平均分度圓直徑為 （6-11） 則： 2）輸出鏈輪的節(jié)距P為31.75， 齒數(shù)為8 鏈條傳動(dòng)的壓軸力近似等于緊邊拉力和松邊拉力之和，懸垂拉力不大，故可用： （6-12） 其中為壓軸力系數(shù)，可取1.2~1.3，取為1.3。則有： 其中，； 圓周力、徑向力、軸向力及鏈輪的壓軸力的方向見圖6-6 ： 圖6-6 圓周力、徑向力、軸向力及壓軸力的方向 表6-7 圖6-6中各力的大小 名稱 數(shù)值 301.67 61.73 90.8 350.956 10914 2.求解各作用點(diǎn)之間的距離。各力的作用點(diǎn)的距離示意見圖6-7 圖6-7 輸出鏈輪軸的力的作用點(diǎn)示意 3.各段距離的求解及數(shù)值如表6-8 6.2.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。綜合性價(jià)比選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），查表，取 （6-13） 輸出鏈輪軸上有鍵槽，將軸徑增大5%~7%。且外伸端有注油孔，取 。 表6-8 各力的作用點(diǎn)之間的距離的求解 名稱 算式（單位：mm） 數(shù)值 18.356 34.476 17.512 6.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.擬定軸上零件的裝配方案，見圖6-8。 圖6-8 輸出鏈輪軸軸上零件的裝配方案 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足輸入鏈輪的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩。23段上要安裝軸承，初步選擇滾動(dòng)軸承：因軸承同時(shí)受有徑向力和一定的軸向力，選用單列角接觸球軸承，參照工作要求，初步選取0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7204C，其尺寸為。所以23段的直徑。12段左端用軸端擋圈定位，12段長度應(yīng)適當(dāng)小于輪轂長度L所以取。 2）為方便軸承的安裝，取安裝鏈輪處的軸段34的直徑仍為且取較23段松的配合；為了滿足軸承及鏈輪的安裝要求，故取45段的直徑小于34段的直徑，并考慮外端的固定螺母的選用，取45段直徑。 3）軸23段的長度需要根據(jù)軸承的寬度、擋圈的厚度以及套筒的結(jié)構(gòu)而定。還需要考慮軸端潤滑油孔的注油等方面的要求。則有： 為了鏈輪輪轂與軸承更好的接觸，取。 4）軸34段的長度需要略小于輸出鏈輪的輪轂長度。取。 5）軸45段的長度由普通墊圈厚度、彈簧墊圈最小厚度、螺母厚度及軸外伸長度而定。所以則取。 3.軸各部分尺寸綜合如表6-9 表6-9 輸出鏈輪軸各部分尺寸 1-2 2-3 3-4 4-5 L 29 39 28 28 d 15 20 20 16 4.軸上的周向定位 圓錐齒輪及鏈輪的周向定位均采用 平鍵 連接。按，由手冊(cè)查得輸出大齒輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，普通平鍵應(yīng)小于輪轂長，故長為，同時(shí)為保證輸入小錐齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，且只在大修時(shí)拆卸，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；按，查得輸出鏈輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，鏈輪與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，且有一定的震動(dòng)，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為[9、10]。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，軸上的圓角按R0.8選取。 6.2.5 求軸上的載荷 1.已知 1）齒輪及鏈輪的受力： ，，，。 2）兩軸承軸向固定方式： 內(nèi)圈通過輪轂及套筒進(jìn)行固定；外圈左端軸承用孔用彈性擋圈進(jìn)行固定，右端軸承自由浮動(dòng)，即右端軸承不承受軸向力。 2.軸承上所受力的求解 1）水平面： （6-14） 帶入數(shù)據(jù)解得：， 通過材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩并繪制彎矩圖。見圖6-9。 垂直面： （6-15） 帶入數(shù)據(jù)解得：，； 用材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩，扭矩。并繪制彎矩、扭矩圖。見圖6-9。 表6-10 軸上載荷 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 6.2.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖6-9可知12段右端面或右端截面（即輸出錐齒輪的作用截面）為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為： （6-16） 前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），查表[7]可得，。 故該軸安全。 圖7-9 彎矩、扭矩圖 6.3輸出軸（軸)的設(shè)計(jì)（以軸為例） 6.3.1 求輸出軸上的各功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 表6-11 輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 輸入端（） 輸出端（） 6.3.2 求作用在齒輪及鏈輪上的力 1.已知 輸出軸小圓錐齒輪的平均分度圓直徑為 （6-17） 則有： （6-18） 2.圓周力、徑向力、軸向力的方向如圖6-10。 圖6-10 圓周力、徑向力、及軸向力的方向 表6-11 圖6-10中各力的大小 名稱 數(shù)值 312.575 101.1 52.17 7234.85 3.求解各作用點(diǎn)之間的距離 1）各力的作用點(diǎn)的距離示意如圖6-11。 圖6-11 力的作用點(diǎn)示意 2）各段距離的求解及數(shù)值如表6-12。 表6-12 各力的作用點(diǎn)之間的距離的求解 名稱 算式（單位：mm） 數(shù)值 29.09 27.7 56.29 6.3.3 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。綜合性價(jià)比選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），查表[7]，取。 （6-18） 輸入軸每一軸段最多有一個(gè)鍵槽，所以軸徑增大5%~7%。取 。 6.3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.擬定軸上零件的裝配方案（見圖6-12） 圖6-12 輸出軸軸上零件的裝配 2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足輸出軸上小圓錐齒輪的軸向定位，12段軸右端需制出一軸肩。23段上要安裝軸承，初步選擇滾動(dòng)軸承：因軸承同時(shí)受有徑向力和一定的軸向力，選用單列角接觸球軸承，參照工作要求，初步選取0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7202C，其尺寸為。所以23段的直徑。12段左端用軸端擋圈定位，12段長度應(yīng)適當(dāng)小于輪轂長度L所以取。 2）軸23段的長度需要根據(jù)軸承的寬度及套筒的結(jié)構(gòu)而定 ，為了擋圈安裝方便，取油封段34的軸徑也為，且34段與23段取不同的公差帶。 3）軸34段的長度需要略大于軸端油封的寬度。取。 4）軸45段的直徑應(yīng)略小于34段，以方便安裝，取為；長度需要根據(jù)整機(jī)的裝配要求而定。要求錐齒輪的錐心到球形軸伸中心的距離為。所以則取。球形軸伸在45段右側(cè)適當(dāng)設(shè)置，由軸右端的直徑為，并考慮與摘穗輥的配合選取球面半徑為[11]。結(jié)合摘穗輥及球形軸伸選取圓柱銷為。 3.輸出軸各部分尺寸綜合如表6-13。 4.軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接。按，由手冊(cè)[6]查得輸出小圓錐齒輪處平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，普通平鍵應(yīng)小于輪轂長，故長為，同時(shí)為保證輸出小錐齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，且只在大修時(shí)拆卸，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。 5.確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為，軸上的圓角按R0.8選取。 表6-13 軸各部分尺寸 尺寸 1-2 2-3 3-4 4-5 L 29 33 10 44 d 12 15 15 13 6.3.5 求軸上的載荷 1.已知 1）齒輪的受力：，， 2）兩軸承軸向固定方式：內(nèi)圈通過輪轂、套筒及軸用彈性擋環(huán)進(jìn)行固定；外圈兩端用孔用彈性擋環(huán)進(jìn)行固定。 2.水平面 （6-19） 帶入數(shù)據(jù)，解得：， 通過材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩并繪制彎矩圖。見圖6-13。 3.垂直面 （6-20） 帶入數(shù)據(jù)解得：， 由材料力學(xué)所學(xué)公式，求解各段彎矩，扭矩。并繪制彎矩、扭矩圖。見圖6-13。 表6-14 軸上載荷 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 圖6-13 彎矩、扭矩圖 6.3.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)圖 可知12段右端面或L1右端面為危險(xiǎn)截面，由上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取。軸的計(jì)算應(yīng)力為 （6-21） 前文中已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），查表[7]得 故輸出軸安全。 7 軸承、聯(lián)接件、潤滑及密封件的選擇和驗(yàn)算 7.1 軸承的校核 7.1.1 輸入軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7207C，其尺寸為。查表可知，滾動(dòng)軸承樣本可知角接觸球軸承7207C的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷[9]。輸入軸上各齒輪所受的軸向力的總和為0，即：。如圖8-1。 圖7-1 輸入軸受力圖 1.兩軸承受到的徑向載荷 由6.1.5可知軸承受到的各徑向力的分力的數(shù)值如下表： 表7-1 支反力 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則： （7-1） 2.兩軸的計(jì)算軸向載荷 1）對(duì)于70000C型軸承，查表可知軸承派生軸向力。其中由的大小確定，但現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取。 因此可估算： （7-2） 則： （7-3） 且： 2）小于角接觸球軸承相對(duì)軸向載荷的最小值，所以 3.兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。 1）因?yàn)椋?，所以? ；。 2）查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1： 對(duì)軸承2： 3）因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查表有，取。則： （7-4） 4.驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)椋园摧S承2的受力大小驗(yàn)算（取預(yù)期計(jì)算壽命，取滾子軸承）： > （7-5） 故合格。 7.1.2輸出鏈輪軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7204C，其尺寸為。查滾動(dòng)軸承樣本可知角接觸球軸承7204C的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷[12]。輸出鏈輪軸上各齒輪所受的軸向力為。如圖7-2。 圖7-2 輸出鏈輪軸受力示意圖 1.兩軸承受到的徑向載荷 由6.2.5可知軸承受到的各徑向力的分力的數(shù)值如表7-2： 表7-2 支反力 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則： （7-6） 2.兩軸的計(jì)算軸向載荷 對(duì)于70000C型軸承，查表可知軸承派生軸向力。其中由的大小確定，但現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取，因此可估算： （7-7） 則： （7-8） 且： （7-9） 由此可查得，。 再計(jì)算： （7-10） （7-11） （7-12） 兩次計(jì)算的值相差不大，因此確定 ， 3.兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 因?yàn)椋? （7-13） 查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1：； 對(duì)軸承2：。 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查表有，取。則： （7-14） 4.驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)椋园摧S承1的受力大小驗(yàn)算（取預(yù)期計(jì)算壽命；滾子軸承）： 故合格。 7.1.3輸出軸滾動(dòng)軸承計(jì)算 初步選擇的滾動(dòng)軸承為0基本游隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7202C，其尺寸為。查滾動(dòng)軸承樣本可知,角接觸球軸承7202C的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷[12]。 輸出軸上各齒輪所受的軸向力為。受力示意如圖7-3。 圖7-3 輸出軸受力示意圖 1.兩軸承受到的徑向載荷 由6.3.5可知軸承受到的各徑向力的分力的數(shù)值如表7-3： 表7-3支反力 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 則： （7-15） 2.兩軸的計(jì)算軸向載荷 對(duì)于70000C型軸承，查表可知軸承派生軸向力。其中由的大小確定，但現(xiàn)在軸承軸向力未知，故先初取，因此可估算： （7-16） 則： （7-17） 且： （7-18） 由此可查得， 再計(jì)算： （7-19） （7-20） （7-21） 兩次計(jì)算的值相差不大，因此確定 ， 3.兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 因?yàn)椋? （7-22） 查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為： 對(duì)軸承1： 對(duì)軸承2： 因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查表有，取。則： （7-23） 4.驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)椋园摧S承1的受力大小驗(yàn)算（取預(yù)期計(jì)算壽命；滾子軸承）： > （7-24） 故合格。 7.2 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 7.2.1輸入軸上鍵的計(jì)算 1.校核輸入鏈輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為。由于輸入鏈輪在軸端，選用單圓頭普通平鍵（C型），接觸長度；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。鍵聯(lián)接的強(qiáng)度： （7-25） 故單鍵即可。 2.校核小圓錐齒輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為。由于右側(cè)小圓錐齒輪在軸端，選用單圓頭普通平鍵（C型）接觸長度，左側(cè)小圓錐齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵（A型）接觸長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度為： （7-26） 故單鍵即可。 3.校核大圓錐齒輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為。由于右側(cè)小圓錐齒輪在軸端，選用單圓頭普通平鍵（C型）接觸長度，左側(cè)小圓錐齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵（A型）接觸長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度為： （7-27） 故單鍵即可。 7.2.2輸出鏈輪軸上鍵的計(jì)算 1.校核輸入齒輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為。由于輸入齒輪在軸端，選用單圓頭普通平鍵（C型），接觸長度；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。鍵聯(lián)接的強(qiáng)度： （7-28） 故單鍵即可。 2.校核輸出鏈輪處的鍵連接 該處選用普通平鍵尺寸為。由于小圓錐齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵（A型）接觸長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。則鍵聯(lián)接的強(qiáng)度為： （7-29） 故單鍵即可。 7.2.3輸出軸上鍵的計(jì)算 校核輸入齒輪處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為。由于輸入齒輪在軸端，選用單圓頭普通平鍵（C型），接觸長度；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。鍵聯(lián)接的強(qiáng)度： 故單鍵即可。 7.3 潤滑與密封 7.3.1齒輪的潤滑 齒輪采用浸油潤滑，查表[7]可知，選用100號(hào)中負(fù)荷工業(yè)閉式齒輪油（GB5903-1995）。圓錐齒輪應(yīng)浸入全齒寬，至少應(yīng)浸入齒寬的一半。圓柱齒輪一般浸入油的深度不宜超過一個(gè)齒高、但不小于10mm，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x大于等于30~50mm。 以此為依據(jù)，進(jìn)行箱體的設(shè)計(jì)。 7.3.2軸承的潤滑與密封 由于傳動(dòng)箱內(nèi)的各軸承的值均小于，所以軸承均可采用脂潤滑。由于轉(zhuǎn)速不高，且工作條件較惡劣，故選用合成潤滑脂。裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的1/3~2/3為宜。密封防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?，由于采用脂潤滑，所以采用氈圈油封。輸入軸處軸承由于輸入軸上的小錐齒輪的潤滑