摘 要通過對第二屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練參賽作品“無碳重力勢能小車”的分析。發(fā)現(xiàn)小車在設(shè)計方面存在不足。為了改進(jìn)小車的不足之處，對小車的結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行重新設(shè)計。通過每一階段的深入分析把設(shè)計盡可能向最優(yōu)設(shè)計靠攏。根據(jù)小車功能要求，把小車分為車架 、原動機(jī)構(gòu) 、傳動機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)六個模塊，進(jìn)行模塊化設(shè)計。首先針對每一個模塊進(jìn)行多方案設(shè)計，通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合。確定的方案為：車架采用三角底板式、原動機(jī)構(gòu)采用了錐形軸、傳動機(jī)構(gòu)采用齒輪、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿、行走機(jī)構(gòu)采用單輪驅(qū)動實現(xiàn)差速、微調(diào)機(jī)構(gòu)采用微調(diào)螺母。然后對方案進(jìn)行理論分析，綜合考慮零件材料性能、加工工藝等，進(jìn)而得出了小車的具體參數(shù)和運(yùn)動規(guī)律。關(guān)鍵字：工程訓(xùn)練；參賽作品；重力勢能小車； IAbstractBased on the second national college engineering training entries“ carbon-free gravitational potential energy car“ analysis. Find cart in the design deficiencies. In order to improve the deficiency of the trolley car, a portion of the structure redesign. Through each phase of the in-depth analysis of the design as possible to move closer to optimal design.According to the functional requirements of the trolley car, divided into frame, driving mechanism, a transmission mechanism, a steering mechanism, a walking mechanism, a fine adjustment mechanism of six modules, modular design. First, for each module performs multiple design, through comprehensive comparison and choose the optimal scheme of combination. Determining the scheme are: frame with triangular bottom plate type, motive mechanism adopts a conical shaft, the drive mechanism adopts gear, steering mechanism with crank rocker, walking mechanism driven by a single wheel to achieve differential, fine tuning mechanism by fine adjustment nut. Then the scheme theory analysis, considering the parts and materials properties, processing technology, and then the specific parameters, and movement rules.Keywords:engineering training; entries; gravitational potential energy;II目 錄摘 要 IAbstract II第 1 章 緒論 11.1 小車功能設(shè)計要求 .11.2 小車的設(shè)計方法 .1第 2 章 方案設(shè)計 22.1 重塊支架 .32.2 原動機(jī)構(gòu) .32.3 傳動機(jī)構(gòu) .42.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) .52.5 行走機(jī)構(gòu) .62.6 微調(diào)機(jī)構(gòu) .7第 3 章 技術(shù)設(shè)計 .83.1 影響小車性能主要因素的分析 .83.1.1 能耗規(guī)律分析 .83.1.2 運(yùn)動學(xué)分析 103.1.3 動力學(xué)分析 14第 4 章 典型零件的設(shè)計及強(qiáng)度校核 .164.1 主動齒輪的設(shè)計 .164.2 主動齒輪的強(qiáng)度校核 .174.2.1 齒輪的設(shè)計計算 17第五章 典型零件加工工藝的分析及編寫 .205.1 驅(qū)動軸加工工藝分析 205.1.1 零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析 205.1.2 零件技術(shù)要求分析 205.2 驅(qū)動軸加工工藝編寫 .21結(jié)論 22致謝 23附錄 24參考文獻(xiàn) 29IIICatalogChinese abstractIAbstract .IIFirst chapter Introduction.41.1 Car functional design repuirements .41.2 Car design method4The second chapter Scheme design 22.1 A heavy block bracket32.2 Driving mechanism 32.3 Transmission mechansim .42.4 Steering mechansim .52.5 Walking mechansim.6The third chapter Technical design73.1 Analysis of the factors affecting the performance car .83.1.1 Energy dissipation analysis .83.1.2 Kinematic analysis 83.1.3 Dynamics analysis.14The fourth chapter Typical part desgin and strength check164.1 Driving gear desgin 164.2 Driving gear strength173.1.3 Dynamics analysis.17The fifth chapter Typical part machining analysis preparationof.205.1 Drive shaft processing technology analysis .205.1.1 Parts of the structure and process analysis205.1.2 Technical requirements of.205.2 Drive axle processingpreparation.21Conclusion.22Thank 23Appendix .24Reference.29 0第 1 章 緒論1.1 小車功能設(shè)計要求給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔 1 米，放置一個直徑 20mm、高 200mm 的彈性障礙圓棒） 。以小車前行距離的遠(yuǎn)近、以及避開障礙的多少來綜合評定成績。給定重力勢能為 5 焦耳（取 g=10m/s2） ，競賽時統(tǒng)一用質(zhì)量為 1kg 的重塊（ 50×65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差 500±2mm，重塊落下后，?須被小車承載并同小車一起運(yùn)動，不允許掉落。要求小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。小車要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1 個轉(zhuǎn)向輪，2 個驅(qū)動輪） ，具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由參賽者自主設(shè)計完成。要求滿足：①小車上面要裝載一件外形尺寸為 60×20 mm 的實心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷，其質(zhì)量應(yīng)不小于 750 克；?在小車行走過程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于 30mm。?1.2 小車的設(shè)計方法小車的設(shè)計一定要做到目標(biāo)明確，通過對命題的分析得到了比較清晰開闊的設(shè)計思路。設(shè)計需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。設(shè)計過程中需要綜合考慮材料、加工、制造成本等給方面因素。小車的設(shè)計是提高小車性能的關(guān)鍵。在設(shè)計方法上考慮優(yōu)化設(shè)計 、系統(tǒng)設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計理論方法。1第 2 章 方案設(shè)計通過對小車的功能分析小車需要完成重力勢能的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動自身行走、自動避開障礙物。為了方便設(shè)計這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五個部分進(jìn)行模塊化設(shè)計（車架 、原動機(jī)構(gòu) 、傳動機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 、行走機(jī)構(gòu) 、微調(diào)機(jī)構(gòu)） 。為了得到令人滿意方案，采用擴(kuò)展性思維設(shè)計每一個模塊，尋求多種可行的方案和構(gòu)思。設(shè)計圖框如圖 2-1圖 2-1 設(shè)計步驟在選擇方案時應(yīng)綜合考慮功能、材料、加工、制造成本等各方面因素，同時盡量避免直接決策，減少決策時的主觀因素，使得選擇的方案能夠綜合最優(yōu)。2圖 2-2 方案選擇2.1 重塊支架車架不用承受很大的力，精度要求低。但考慮到重量以及小車轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生的離心力造成重塊晃動從而使小車不穩(wěn)定等，重塊支架采用鋁合金制作成三角底板式。2.2 原動機(jī)構(gòu)原動機(jī)構(gòu)的作用是將重塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為小車的驅(qū)動力。能實現(xiàn)這一功能的方案有多種，就效率和簡潔性來看繩輪最優(yōu)。小車對原動機(jī)構(gòu)還有其它的具體要求。1. 驅(qū)動力適中，不至于小車拐彎時速度過大傾翻，或重塊晃動厲害影響行走。32. 到達(dá)終點(diǎn)前重塊豎直方向的速度要盡可能小，避免對小車過大的沖擊。同時使重塊的動能盡可能的轉(zhuǎn)化到驅(qū)動小車前進(jìn)上，如果重塊豎直方向的速度較大，重塊本身還有較多動能未釋放，能量利用率不高。3. 由于不同的場地對輪子的摩擦摩擦可能不一樣，在不同的場地小車是需要的動力也不一樣。在調(diào)試時也不知道多大的驅(qū)動力恰到好處。因此原動機(jī)構(gòu)還需要能根據(jù)不同的需要調(diào)整其驅(qū)動力。4. 機(jī)構(gòu)簡單，效率高。圖 2-1-1 繞線軸基于以上分析我們提出了輸出驅(qū)動力可調(diào)的錐形螺旋槽原動機(jī)構(gòu)。如上圖可以通過改變繩子繞在繞線軸上不同位置來改變其輸出的動力。2.3 傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)的功能是把動力和運(yùn)動傳遞到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和驅(qū)動輪上。要使小車行駛的更遠(yuǎn)及按設(shè)計的軌道精確地行駛，傳動機(jī)構(gòu)必需傳遞效率高、傳動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等。1. 不用其它額外的傳動裝置，直接由動力軸驅(qū)動輪子和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，此種方式效率最高、結(jié)構(gòu)最簡單。在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式。2. 帶輪具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸震等特點(diǎn)，但其效率及傳動精度并不高。不適合本小車設(shè)計。3. 齒輪具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定但價格較高。因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動。42.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是本小車設(shè)計的關(guān)鍵部分，直接決定著小車的功能。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也同樣需要盡可能的減少摩擦耗能，結(jié)構(gòu)簡單，同時還需要有特殊的運(yùn)動特性。能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為滿足要求的周期回擺動，帶動轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)拐彎避障的功能。能實現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)有：凸輪機(jī)構(gòu)+搖桿、曲柄連桿+搖桿、曲柄滑塊等等。凸輪：凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動。優(yōu)點(diǎn)：只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預(yù)期運(yùn)動，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便。缺點(diǎn)：凸輪輪廓加工比較困難。在本小車設(shè)計中由于：凸輪輪廓加工比較困難、尺寸不能夠可逆的改變、精度也很難保證、重量較大、效率低能量損失大（滑動摩擦）因此不采用曲柄連桿+搖桿優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動副單位面積所受壓力較小，且面接觸便于潤滑，故磨損減小，制造方便，已獲得較高精度；兩構(gòu)件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的，它不像凸輪機(jī)構(gòu)有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸。缺點(diǎn)：一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運(yùn)動規(guī)律或運(yùn)動軌跡，且設(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)給定的運(yùn)動要求較多或較復(fù)雜時，需要的構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動副數(shù)往往比較多，這樣就使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作效率降低，不僅發(fā)生自鎖的可能性增加，而且機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律對制造、安裝誤差的敏感性增加；機(jī)構(gòu)中做平面復(fù)雜運(yùn)動和作往復(fù)運(yùn)動的構(gòu)件所長生的慣性力難以平衡，在高速時將引起較大的振動和動載荷，故連桿機(jī)構(gòu)常用于速度較低的場合。在小車設(shè)計中由于小車轉(zhuǎn)向頻率和傳遞的力不大，故機(jī)構(gòu)可以做的比較輕，可以忽略慣性力，機(jī)構(gòu)并不復(fù)雜。對于安裝誤差的敏感性問題我們可以增加微調(diào)機(jī)構(gòu)來解決。曲柄搖桿結(jié)構(gòu)較為簡單，但和凸輪一樣有一個滑動的摩擦副，其效率低且急回特性導(dǎo)致難以設(shè)計出較好的機(jī)構(gòu)。5綜合上面分析我們選擇曲柄連桿+搖桿作為小車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的方案。2.5 行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)即為三個輪子，輪子又厚薄之分，大小之別，材料之不同需要綜合考慮。有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關(guān)系為文獻(xiàn)[7]MN???對于相同的材料 為一定值，滾動摩擦阻力 ?文獻(xiàn)[7]fR?所以輪子越大小車受到的阻力越小，因此能夠走的更遠(yuǎn)。但由于加工問題材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進(jìn)一步分析確定。由于小車是沿著曲線前進(jìn)的，后輪必定會產(chǎn)生差速。對于后輪可以采用雙輪同步驅(qū)動，雙輪差速驅(qū)動，單輪驅(qū)動。雙輪同步驅(qū)動必定有輪子會與地面打滑，由于滑動摩擦遠(yuǎn)比滾動摩擦大會損失大量能量，同時小車前進(jìn)受到過多的約束，無法確定其軌跡，不能夠有效避免碰到障礙。雙輪差速驅(qū)動可以避免雙輪同步驅(qū)動出現(xiàn)的問題，可以通過差速器或單向軸承來實現(xiàn)差速。差速器涉及到最小能耗原理，能較好的減少摩擦損耗，同時能夠?qū)崿F(xiàn)滿足要運(yùn)動。單向軸承實現(xiàn)差速的原理是其中一個輪子速度較大時便成為從動輪，速度較慢的輪子成為主動輪，這樣交替變換著。但由于單向軸承存在側(cè)隙，在主動輪從動輪切換過程中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致運(yùn)動不準(zhǔn)確，但影響有多大會不會影響小車的功能還需進(jìn)一步分析。單輪驅(qū)動即只利用一個輪子作為驅(qū)動輪，一個為主動輪，另一個為從動輪。就如一輛自行車外加一個車輪一樣。從動輪與主動輪間的差速依靠與地面的運(yùn)動約束確定的。其效率比利用差速器高，但前進(jìn)速度不如差速器穩(wěn)定，傳動精度比利用單向軸承高。綜上所述行走機(jī)構(gòu)的輪子應(yīng)有恰當(dāng)?shù)某叽?，采用單輪?qū)動。62.6 微調(diào)機(jī)構(gòu)一臺完整的機(jī)器包括：原動機(jī)、傳動機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制部分、輔助設(shè)備。微調(diào)機(jī)構(gòu)就屬于小車的控制部分。由于前面確定了轉(zhuǎn)向采用曲柄連桿+滑塊方案，并且曲柄連桿機(jī)構(gòu)對于加工誤差和裝配誤差很敏感，因此就必須加上微調(diào)機(jī)構(gòu)，對誤差進(jìn)行修正。這是采用微調(diào)機(jī)構(gòu)的原因之一，其二是為了調(diào)整小車的軌跡（幅值，周期，方向等） ，使小車走一條最優(yōu)的軌跡。微調(diào)機(jī)構(gòu)可以采用微調(diào)螺母式如圖 2-6-1圖 2-6-1 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)7第 3 章 技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計階段的目標(biāo)是完成詳細(xì)設(shè)計確定個零部件的的尺寸。設(shè)計的同時綜合考慮材料加工成本等各因素。3.1 影響小車性能主要因素的分析通過對小車的能耗規(guī)律、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)進(jìn)行分析，可以實現(xiàn)小車的優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計的效率和得到較優(yōu)的設(shè)計方案。3.1.1 能耗規(guī)律分析為了簡化分析，先不考慮小車內(nèi)部的能耗機(jī)理。設(shè)小車內(nèi)部的能耗系數(shù)為 ，即小車能量的傳遞效率為 。小車輪與地面的摩阻系數(shù)為 ，理??1??想情況下認(rèn)為重塊的重力勢能都用在小車克服阻力前進(jìn)上。則有文獻(xiàn)[1]31iiniiNSmghR????????總式中 ──為第 i 個輪子對地面的壓力iN──為第 i 個輪子的半徑R── 為第 i 個輪子行走的距離iS──為小車總質(zhì)量總m為了更全面的理解小車的各個參數(shù)變化對小車前進(jìn)距離的變化下面分別從1.輪子與地面的滾動摩阻系數(shù)、2.輪子的半徑、3.小車的重量、4.小車能量轉(zhuǎn)換效率。四方面考慮。由文獻(xiàn)[10]知道一般材料的滾動摩阻系數(shù)為 0.1-0.8 間。圖 3-1-1 為當(dāng)車輪半徑分別為（222mm，70mm）摩阻系數(shù)分別為 0.3，0.4，0.5.mm 時小車行走的距離與小車內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標(biāo)圖。8由圖 3-1-1 可知滾動摩阻系數(shù)對小車的運(yùn)動影響非常顯著，因此在設(shè)計小車時也特別注意考慮輪子的材料，輪子的剛度盡可能大，與地面的摩阻系數(shù)盡可能小。同時可看到小車為輪子提供能量的效率提高一倍小車前進(jìn)的距離也提高一倍。因此應(yīng)盡可能減少小車內(nèi)部的摩擦損耗，簡化機(jī)構(gòu)，充分潤滑。圖 3-1-2 為當(dāng)摩阻系數(shù)為 0.5mm，車輪半徑依次增加 10mm 時的小車行走的距離與小車內(nèi)部轉(zhuǎn)換效率的坐標(biāo)圖。圖 3-1-19圖 3-1-2由圖 3-1-2 可知當(dāng)小車的半徑每增加 1cm 小車便可多前進(jìn) 1m 到 2m。因此在設(shè)計時應(yīng)考慮盡可能增大輪子的半徑。圖 3-1-33.1.2 運(yùn)動學(xué)分析涉及的物理量：──驅(qū)動輪半徑R── 齒輪傳動比i──驅(qū)動輪 A 與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距1a──驅(qū)動輪 B 與轉(zhuǎn)向輪橫向偏距2──驅(qū)動軸（軸 2）與轉(zhuǎn)向輪中心距離d──曲柄軸（軸 1）與轉(zhuǎn)向輪中心距離b10──曲柄的旋轉(zhuǎn)半徑r──搖桿長c── 連桿長l──繞線軸的半徑2r圖 3-1-4a、驅(qū)動：當(dāng)重物下降 dh 時，驅(qū)動軸（軸 2）轉(zhuǎn)過的角度為 d ，2?則有 文獻(xiàn)[1]2hdr??則曲柄軸（軸 1）轉(zhuǎn)過的角度文獻(xiàn)[1]21i小車移動的距離為（以 A 輪為參考）文獻(xiàn)[1]2dsR???b、轉(zhuǎn)向：當(dāng)轉(zhuǎn)向桿與驅(qū)動軸間的夾角 為時，曲柄轉(zhuǎn)過的角度為?1?11則 與 滿足以下關(guān)：?1?文獻(xiàn)[1]222211(cos)(sin)cosIbcr??????????解上述方程可得 與 的函數(shù)關(guān)系式1文獻(xiàn)[1](f?c、小車行走軌跡只有 A 輪為驅(qū)動輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過角度 時，?則小車轉(zhuǎn)彎的曲率半徑為文獻(xiàn)[1]1tanb???小車行走 ds 過程中，小車整體轉(zhuǎn)過的角度文獻(xiàn)[1]ds?當(dāng)小車轉(zhuǎn)過的角度為 時，有?sincoxdy??????d、小車其他輪的軌跡以輪 A 為參考，則在小車的運(yùn)動坐標(biāo)系中，B 的坐標(biāo)、 C 的坐標(biāo)12(,0)Ba?(,)ad?在地面坐標(biāo)系中，有 12(cos)inABxy???????11siCAad?整理上述表達(dá)式有： 2122222111121(cos)(sin)costansico()sincosiBACAdhridsRIbcrfbdxyaxdy??????????????????????????????? 求解方程，把上述微分方程改成差分方程求解，通過設(shè)定合理的參數(shù)的到了小車運(yùn)動軌跡如圖12圖 3-1-53.1.3 動力學(xué)分析a、驅(qū)動重物以加速度向下加速運(yùn)動，繩子拉力為 ，有T文獻(xiàn)[11]()mga??產(chǎn)生的扭矩文獻(xiàn)[11]21Mr??式中 ── 考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)。1?驅(qū)動輪受到的力矩 ，曲柄輪受到的扭矩 ， 為驅(qū)動輪 A 受到的壓A AN力， 為驅(qū)動輪 A 提供的動力，有AF文獻(xiàn)[11]12Ai????式中 ── 考慮到摩擦產(chǎn)生的影響而設(shè)置的系數(shù)2?文獻(xiàn)[11]AMFR??b、轉(zhuǎn)向假設(shè)小車在轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向輪受到的阻力矩恒為 ，其大小可由赫茲公式求c得文獻(xiàn)[9]221()ccNBRE???????132cNBb???由于 b 比較小，故 214ccM?對于連桿的拉力 ，有cF1sin2ircl???1 2(co)acl???????21csinCcMF??1()cc???c、小車行走受力分析設(shè)小車慣量為 ，質(zhì)心在則此時對于旋轉(zhuǎn)中心 的慣量為I O?I?文獻(xiàn)[11] ' 213[()]AIma??' 12()c BA ANNIaFdarR????? ???????小車的加速度為： Aa???整理上述表達(dá)式得： 2Rr14第 4 章 典型零件的設(shè)計及強(qiáng)度校核4.1 主動齒輪的設(shè)計主動齒輪設(shè)計如圖 4-1-115圖 4-1-14.2 主動齒輪的強(qiáng)度校核4.2.1 齒輪的設(shè)計計算1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪（2）選用 7 級精度（3）材料選擇。由參考文獻(xiàn)[9]表 10—1 選擇大齒輪材料為 LD6061 鋁合金，硬度為 280HBS，小齒輪材料為黃銅，硬度為 280HBS（4）選大齒輪齒數(shù) z1=120，小齒輪的齒數(shù)為 z2=302． 按齒面強(qiáng)度設(shè)計(1) 確定各式計算數(shù)字試選載荷系數(shù) 2tK?。1） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 416.70NmT??2） 由參考文獻(xiàn)[10] 查得，大齒輪做懸臂布置，選取齒寬系數(shù) 。d0.6??3） 由參考文獻(xiàn)[10] 查得，鋁合金的彈性影響系數(shù)126MPaEZ4） 由參考文獻(xiàn)[10] 查得，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限；大齒輪的接觸疲勞極限 。lim160MPaH??lim25H?5） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 716091(308)1.30hNnjL????169624.3510.24N??6） 由參考文獻(xiàn)[10] 查得，接觸疲勞壽命系數(shù) ；1.0HNK?21.8HN7） 計算接觸疲勞需用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1 1lim[].06MPaHNKS???2li28549a?（2）計算1）試算大齒輪分度圓直徑 d1t，代入 中較小的值。H[]?2）計算圓周速度 v190m/s.4239/s60tdn????3）計算齒寬 b1.6dt??4）計算齒寬與齒高之比 。h模數(shù) 190.752ttmz?齒高 2.5.168mt??3.75bh5）計算載荷系數(shù)。根據(jù) ，7 級精度，查得動載系數(shù) ，直齒輪0.4239m/sv? v1.0K?；1HFK?由參考文獻(xiàn)[9]查得使用系數(shù) ；1.75AK???2421331 6.7106.1()90mtEHtdKTZu???????????? ?????17由參考文獻(xiàn)[9]用插值法查得 7 級精度，大齒輪相對支撐為懸臂布置。1.35HK??由 ， ，由參考文獻(xiàn)[10]查得 ；故載荷系數(shù)1.35H??1.24FK??1.503586AVHK????6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 3312.8699mttd7）計算模數(shù) m150.72z?3．幾何尺寸計算。表 3 直齒圓柱齒輪傳動計算結(jié)果計算公式名稱 符號小齒輪 大齒輪模數(shù) m 0.75齒數(shù) z 1z=301z=20變位系數(shù) x xx嚙合角 1212'tan()(z)ivinv????0'3.89?分度圓直徑 d 1.5mz2dmz中心距 a 12().5ad?齒頂高 *11().896ahxy????*2()8.96ahxy?????齒根高 0375fc20375fc齒頂圓直徑 /1124aad /21.aad齒根圓直徑 /.ffh/289ffh齒輪寬度 B B1=10 B2=418第 5 章 典型零件加工工藝的分析及編寫5.1 驅(qū)動軸加工工藝分析驅(qū)動軸是無碳小車的一個典型零件，它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。該軸按給定的生產(chǎn)綱領(lǐng) 600 件/年，則生產(chǎn)批量為 50 件/月，生產(chǎn)類型屬于中批生產(chǎn)。而生產(chǎn)類型的不同，則其工藝特征也不同，則該驅(qū)動軸的工藝應(yīng)結(jié)合中批生產(chǎn)的工藝特征來考慮。5.1.1 零件結(jié)構(gòu)及其工藝性分析該軸為細(xì)長小臺階軸，由外圓柱面、螺紋和鍵槽組成，結(jié)構(gòu)比較簡單，但長徑比 L/d12 屬撓性軸，剛性差，工藝性差，加工時極易造成彎曲變形，但可以使用中心架來防止其變形，能夠保證以高生產(chǎn)率和低成本制造。5.1.2 零件技術(shù)要求分析1. 尺寸精度19該軸的主要尺寸精度要求在幾處臺階軸處，即安裝軸承和安裝齒輪的部位，精度較高，均是 6 級精度，過渡配合?？赏ㄟ^在 MG1320E 高精度磨床上磨削加工，均能保證其要求。2. 形狀與位置精度分析該軸沒有形狀精度要求，只有 3 處階梯軸段對兩處基準(zhǔn)的徑向圓跳動的要求，屬位置精度要求，精度較高，最高值為 0.008mm，且該軸長徑比比較大，屬細(xì)長軸類零件，該徑向圓跳動要求屬于加工關(guān)鍵，加工時應(yīng)優(yōu)先考慮基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，可通過以兩端中心孔為工藝基準(zhǔn)（精基準(zhǔn)）和中心架來保證其圓跳動的位置精度要求；兩處鍵槽的對稱度要求較高，為 0.01mm，在普通銑床上很難保證，應(yīng)使用數(shù)控銑床來完成，但必須以兩端中心孔為工藝基準(zhǔn)再輔以千斤頂做輔助支撐。3. 表面粗糙度分析 表面粗糙度最低值為 Ra 1.6μm，要求不高，通過磨削可以保證。4. 零件選材及熱處理分析 該軸雖屬臺階軸，但外圓直徑尺寸相差不大，且強(qiáng)度要求不高，毛坯選用棒料即可。該軸選用了比較常用的 45 圓鋼，切削性能良好，加工時不需采取特殊工藝措施，刀具材料選擇范圍較大，高速鋼或 YT 類硬質(zhì)合金均可。選材合理。熱處理調(diào)質(zhì)硬度 170-230HBS，容易達(dá)到。5.2 驅(qū)動軸加工工藝編寫驅(qū)動軸加工工藝卡片詳見附錄20結(jié)論從對試制的樣品小車進(jìn)行反復(fù)實驗來看小車的優(yōu)點(diǎn)：（1）小車機(jī)構(gòu)簡單，單級齒輪傳動，損耗能量少。（2）多處采用微調(diào)機(jī)構(gòu)，便于糾正軌跡，避開障礙物。（3）采用大的驅(qū)動輪，滾阻系數(shù)小，行走距離遠(yuǎn)。（4）采用磁阻尼，小車穩(wěn)定性提高，不致使車速過快。小車的缺點(diǎn)： （1）小車精度要求高，使得加工零件成本高。（2）微調(diào)各個機(jī)構(gòu)都很費(fèi)時，避障穩(wěn)定性差，時而偏左，時而偏右。小車需要的改進(jìn)方向：（1）小車最大的缺點(diǎn)是精度要求非常高，改進(jìn)小車的精度要求。（2）使調(diào)整簡單，小車便能達(dá)到很好的行走效果。21致謝為期近四個月的畢業(yè)設(shè)計，將近尾聲，大學(xué)生活也即將結(jié)束，畢業(yè)前的這次畢業(yè)設(shè)計，是對四年來所學(xué)知識的一次系統(tǒng)復(fù)習(xí)和綜合運(yùn)用。這次畢業(yè)設(shè)計，復(fù)習(xí)并運(yùn)用了以前所學(xué)過的知識，是在老師的帶指導(dǎo)下接觸和學(xué)習(xí)新知識的過程，更是將所學(xué)知識運(yùn)用到生產(chǎn)生活具體實踐的一次練習(xí)。其實知識并不難學(xué)，也并不是最重要的；重要的是知識的運(yùn)用，也就是說學(xué)會運(yùn)用知識遠(yuǎn)比知識本身更重要。只有通過不斷的練習(xí)，通過老師的指點(diǎn)和同學(xué)的幫助，才能將課本知識熟練的運(yùn)用到生產(chǎn)生活實踐中，為人類社會造福。在這一過程中，老師的指導(dǎo)非常重要，沒有老師的細(xì)心指導(dǎo)我不可能順利完成設(shè)計。尤其是李光輝導(dǎo)師的科學(xué)研究精神，惜時如金的工作態(tài)度深深地影響了我，使學(xué)生受益匪淺。在此表示衷心感謝，并致以崇高的敬意。同時也感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的各級領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)。由于學(xué)生水平有限，論文難免有不足和錯誤之處，懇請各位專家、教授批評、指正，再次表示感謝。22附錄后軸加工工藝卡230參考文獻(xiàn)[1] 同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系.高等數(shù)學(xué)[M].北京：高等教育出版社， 2007.[2] 何銘新，錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.第五版[M].北京：高等教育出社， 1993.[3] 梁正強(qiáng).機(jī)械零件設(shè)計計算實例[M].北京：中國鐵道出版社出版， 1989.[4] 劉曹茹，吳志軍，高政一，等. 機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社,2000.[5] 劉品.機(jī)械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009.[6]羅圣國，龔溎義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，1990.[7] 席慧智，谷萬里，高玉芳.機(jī)械工程材料[M]. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué) 出版社，2001.[8] 孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社， 2005.[9] 濮良貴，紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社， 2005.[10] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[11] 楊建華，戴兵，秦玉明.大學(xué)物理[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2009.1附錄翻譯部分車床和車削車床及它的結(jié)構(gòu)車床是一個主要用來生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)表面和端面的機(jī)床。 基于他們的目的，結(jié)構(gòu)，能同時裝夾刀具的數(shù)量，自動化的程度，車床， 或更正確的說， 車床類型的機(jī)床依下列各項被分類為:(1) 普通車床(2) 刀剖車床(3) 六角轉(zhuǎn)塔車床(4) 立式的車削和鏜銑機(jī)床(5) 自動化車床(6) 專用車床盡管車床類型機(jī)床的多種多樣，他們結(jié)構(gòu)和工作的原則都有很大程度上的相似性。通過具有代表性的普通車床這些特征能最好地被說明。 床身 車床的床身是主要的框架，包括在二個垂直支撐架上的水平橫梁。它通常由鑄鐵或者球墨鑄鐵通過鑄造加工而成的用于減少振動。車床上的導(dǎo)軌讓床鞍容易地沿縱長滑動。車床床身的高度應(yīng)該適中，這樣使操作人員能夠容易地而且舒適地做他或她的工作。主軸箱 主軸箱安裝在車床床身的左手邊位置而且主軸與導(dǎo)軌(床的滑動表面) 平行。 主軸由齒輪箱驅(qū)動，齒輪箱安裝在主軸箱中。齒輪箱的功能將提畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 任務(wù)下達(dá)日期：設(shè)計開題日期：設(shè)計開始日期：中期檢查日期：設(shè)計完成日期：一、設(shè)計題目：無碳重力勢能小車設(shè)計二、設(shè)計的主要內(nèi)容：綜合運(yùn)用知識，全面考慮有關(guān)科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的及社會的情況，進(jìn)行多種方案比較，確定最優(yōu)方案。設(shè)計計算——這是設(shè)計過程中工作量最大的階段， 它包括設(shè)計計算與工程圖繪制和技術(shù)文件的編制，完成主動軸加工工藝及主要工裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中 1 張圖必須徒手畫。按照工程技術(shù)規(guī)范要求，整理好技術(shù)資料，編寫設(shè)計說明書。三、設(shè)計目標(biāo)：根據(jù)功能設(shè)計要求，設(shè)計一種可將重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置，小車前進(jìn)的路線以“s”周期性變化能夠自動避開路線上設(shè)置的障礙物。按照工程技術(shù)規(guī)范要求，整理好技術(shù)資料，編寫出設(shè)計說明書。指 導(dǎo) 教 師： 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 12 月 19 日 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目： 無碳重力勢能小車設(shè)計 院 （系）： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目 無碳重力勢能小車設(shè)計 來源 科技創(chuàng)新1、研究目的和意義開發(fā)新能源和可再生能源是能源可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)有之義。我國的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)里，煤炭、石油與天然氣等不可再生能源占絕大部分，新能源和可再生能源開發(fā)不足，這不僅造成環(huán)境污染等一系列問題，也嚴(yán)重制約能源發(fā)展，必須下大力氣加快發(fā)展新能源和可再生能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)能源供給能力，緩解壓力。2、國內(nèi)外發(fā)展情況目前，我國“ 新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 ”已編制完畢，即將上報國務(wù)院； “十二五”能源發(fā)展規(guī)劃也正在編制中。總體而言，在今后 20—30 年內(nèi)，我國傳統(tǒng)能源的主導(dǎo)地位仍然難以改變，新能源只能起到補(bǔ)充作用。從發(fā)展戰(zhàn)略來說，新能源必須具備一定規(guī)模，這樣才能降低發(fā)展成本，并為相關(guān)裝備制造業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新提供有力支撐。根據(jù)目前我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀和今后發(fā)展?jié)摿浪?，?2020 年，我國新能源占一次能源消費(fèi)的比重應(yīng)該達(dá)到 15%左右。因此，在“十二五” 期末，新能源所占比重應(yīng)該達(dá)到 12%—13%。世界部分主要國家新能源發(fā)展?fàn)顩r美國推行“綠色新政” ，明確發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)奧巴馬提出的新能源政策構(gòu)想，美國將在可再生能源、節(jié)能汽車、分布式能源供應(yīng)、天然氣水合物、清潔煤、節(jié)能建筑、智能網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域探索出一個能夠?qū)崿F(xiàn)利益最大化的創(chuàng)新戰(zhàn)略。日本通過法律約束、稅收優(yōu)惠和政策引導(dǎo)等一系列配套措施，大力推動新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，積極開發(fā)太陽能、風(fēng)能、核能等新能源和節(jié)能技術(shù)。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，日本在新能源發(fā)電、新能源電池和節(jié)能環(huán)保方面處于世界領(lǐng)先地位。巴西生物能源在其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)半壁江山，汽車市場售出的新車中約有 80%是可以使用乙醇燃料的新能源汽車，新能源汽車普及率較高，有效地降低了對石油的依賴，在使用生物乙醇解決污染方面走在世界前列。3、研究/設(shè)計的目標(biāo)給定一重力勢能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計一種可將該重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置。該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物（每間隔 1 米，放置一個直徑 20mm、高 200mm 的彈性障礙圓棒） 。給定重力勢能為 5 焦耳（取 g=10m/s2） ，即質(zhì)量為 1Kg 的重塊（￠50×65 mm，普通碳鋼）鉛垂下降來獲得，落差 500±2mm，重塊落下后，須被小車承載并同小車一起運(yùn)動，不允許掉落。小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。小車要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1 個轉(zhuǎn)向輪，2 個驅(qū)動輪）綜合運(yùn)用知識，多種方案比較，確定最優(yōu)方案。圖紙總量 A0 號圖紙 2.5 張：其中 1 張圖必須徒手畫。設(shè)計說明書一份（1.5 萬~2 萬字） 。 4、設(shè)計方案（1）根據(jù)功能設(shè)計要求，設(shè)計一種可將重力勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來驅(qū)動小車行走的裝置，小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，因此設(shè)計中要充分利用重錘的重力勢能，以確保小車行駛距離更遠(yuǎn)；（2）根據(jù)功能設(shè)計要求，小車在前行時能夠自動避開賽道上設(shè)置的障礙物，因此小車前進(jìn)的路線以“s”周期性變化，同時，在小車能夠順利前行的的前提下，確定小車軌跡與中心線之間合適的偏距；（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計要最大程度地減小小車的重量和阻力，同時要與生產(chǎn)綱領(lǐng)、工藝性（加工、裝配） 、成本、質(zhì)量統(tǒng)籌考慮，力求產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計要從重要到次要、從總體到局部、從粗略到精細(xì)，權(quán)衡利弊，反復(fù)推敲，逐步改進(jìn)。5、方案的可行性分析（1）能力轉(zhuǎn)化裝置重塊的重力勢能通過線繩→定滑輪→繞線軸→齒輪傳動機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)化為小車的動能。我們知道：1）小車在在靜止時的所受的靜摩擦力大于運(yùn)動中所受的動摩擦力；2）小車在啟動時需要一定的加速度；3）小車在平穩(wěn)運(yùn)行時需要阻力矩于動力矩相平衡。在設(shè)計繞線結(jié)構(gòu)時，突破了傳統(tǒng)的思想，將繞線軸設(shè)計為錐面螺紋與圓柱面相結(jié)合。小車啟動時線繩繞在錐面螺紋的大端，以增加其啟動力矩，使小車能夠順利啟動，之后線繩通過錐面螺紋平滑過渡到圓柱面上，實現(xiàn)阻動力矩平衡，以確保小車平穩(wěn)運(yùn)行。（2）傳動比確定“s”型曲線其波長為 2m。通過一系列計算，設(shè)計了完成“s”型曲線一周期，驅(qū)動輪須轉(zhuǎn) 4 圈，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn) 1 個周期，因此可以確定小車的總傳動比為 1:4。為了使小車傳動機(jī)構(gòu)盡量緊湊簡單，將傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計為二級傳動，并將總傳動比平均分配，即為Ⅰ軸到Ⅱ軸傳動比為 2:1，Ⅱ軸到Ⅲ軸傳動比為2:1。（3）主副輪驅(qū)動在這部分設(shè)計中，我們發(fā)揮了創(chuàng)造性思維，沒有將兩個后輪均與驅(qū)動軸固定，而是將驅(qū)動軸的一側(cè)通過鍵與一后輪聯(lián)接，另一側(cè)通過軸承與另一后輪聯(lián)接，此結(jié)構(gòu)解決了小車在行駛過程中兩后輪轉(zhuǎn)彎半徑不相同的缺點(diǎn)，使其轉(zhuǎn)向更靈活，也同時減小了小車啟的動力矩。（4）轉(zhuǎn)向裝置將小車轉(zhuǎn)向運(yùn)動通過空間四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。由于理論計算與實際情況有一定差距，將轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計為可調(diào)：經(jīng)過分析，小車行駛軌跡的振幅與曲柄的長短成正比；軌跡偏左偏右與連桿的長短有密切關(guān)系。因此可以調(diào)節(jié)曲柄的長短來控制軌跡的振幅，調(diào)節(jié)連桿的長短來控制軌跡偏向，從而使小車軌跡處于最佳狀態(tài)。（5）重塊高度可調(diào)當(dāng)小車出發(fā)點(diǎn)已經(jīng)確定時，重塊高度不一致。經(jīng)分析其產(chǎn)生的原因是繞線過程中存在誤差。而命題要求重塊落差為 500±2mm。為了解決此問題，設(shè)計了重塊高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過此機(jī)構(gòu)保證了重塊落差要求的同時也保證了小車正確的出發(fā)點(diǎn)。6、該設(shè)計的創(chuàng)新之處主副輪驅(qū)動在這部分設(shè)計中， ，沒有將兩個后輪均與驅(qū)動軸固定，而是將驅(qū)動軸的一側(cè)通過鍵與一后輪聯(lián)接，另一側(cè)通過軸承與另一后輪聯(lián)接，此結(jié)構(gòu)解決了小車在行駛過程中兩后輪轉(zhuǎn)彎半徑不相同的缺點(diǎn)，使其轉(zhuǎn)向更靈活，也同時減小了小車啟的動力矩。7、設(shè)計產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域可作為自動化生產(chǎn)線產(chǎn)品物流中的一個基本搬運(yùn)環(huán)節(jié)，真正做到低碳減排，節(jié)能環(huán)保，保護(hù)環(huán)境的同時節(jié)約了傳統(tǒng)搬運(yùn)環(huán)節(jié)因耗電等增加的生產(chǎn)成本。8、時間進(jìn)程3 月 28 號-4 月 6 號 整理實習(xí)日記、撰寫實習(xí)總結(jié)和開題報告4 月 7 號-5 月 4 號 設(shè)計計算、總體結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計5 月 5 號-5 月 25 號 總體圖和部件圖設(shè)計5 月 26 號-5 月 31 號 零件圖設(shè)計6 月 1 號-6 月 10 號 整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書和設(shè)計圖紙6 月 10 號-6 月 20 號 答辯9、參考文獻(xiàn)1 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20082 劉品.機(jī)械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009指導(dǎo)教師意見教師簽字：年 月 日開題答辯小組意見：組長簽字： 成員簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)小組意見: 組長簽字：年 月 日實 習(xí) 總 結(jié)專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 性 質(zhì)： 學(xué) 年： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)實習(xí)總結(jié)畢業(yè)實習(xí)期間我在學(xué)校進(jìn)行了 JZQ(PM)-400 型減速器的拆卸實習(xí)，了解到了很多關(guān)于減速器的專業(yè)知識，對我的畢業(yè)設(shè)計有很大的幫助。減速器是由封閉在箱體內(nèi)的齒輪傳動或蝸桿傳動所組成的獨(dú)立部件，為了提高電動機(jī)的效率，原動 機(jī)提供的回轉(zhuǎn)速度一般比工作機(jī)械所需的轉(zhuǎn)速高，因此齒輪減逨器、蝸桿減速器常安裝在機(jī)械的原動機(jī) 與工作機(jī)之間，用以降低輸入的轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大輸出的轉(zhuǎn)矩.在機(jī)器設(shè)備中被廣泛采用。例如寶山鋼 鐵公司就有 10 多萬臺減速器，在其他機(jī)器中減速器也有大量應(yīng)用。一、實習(xí)所用設(shè)備、工具及其他準(zhǔn)備事項1、設(shè)備：JZQ(PM)-400 型減速器 1 臺；金相顯微鏡；沖擊試驗機(jī)；箱式電阻爐；洛氏硬度計；砂輪機(jī)；2、工具：游標(biāo)卡尺 1 把；活動扳手呆扳手各 1 把；套筒扳手 1 套；鋼板尺 1 把；毛刷；3、準(zhǔn)備：柴油；汽油；45 鋼。1 箱體結(jié)構(gòu)減速器的箱體用來支承和固定軸系零件，應(yīng)保證傳動件軸線相互位置的正確性，因而軸孔必須精確加工。箱體必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，一面引起沿齒輪齒款上載荷分布不勻。為了增加箱體的剛度，通常在箱體上制出筋板。為了便于軸系零件的安裝和拆卸，箱體通常制成剖分式。剖分面一般取在軸線所在的水平面內(nèi)（即水平剖分〉 ，以便于加工。箱蓋〔機(jī)蓋〉和箱座〔機(jī)座〉之間用螺栓聯(lián)接成一整體，為了使軸承座旁的聯(lián) 接螺栓盡量靠近軸承座孔，并增加軸承支座的剛性，應(yīng)在軸承座旁制出凸臺。設(shè)計螺栓孔位置時，應(yīng)注 意留出扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，能夠承受堅向載荷和彎矩，在軸承孔附近加支撐肋即箱 肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座-般不 采用完整的平面。箱體通常用灰鑄鐵（HT150 或 HT200〉鑄成，灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能，對于受沖擊載 荷的重型減速器也可采用鑄鋼箱體。單件生產(chǎn)時為了簡化工藝，降低成本可采用鋼板焊接箱體。2 減速器附件（1）定位銷：在精加工軸承座孔前，在箱蓋和箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷，以保證箱蓋和箱座的裝配精度，同時也保證了軸承座孔的精度。兩定位圓錐銷應(yīng)設(shè)在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，且不宜對稱布置，以加強(qiáng) 定位效果。同時在確定銷孔位置時應(yīng)考慮加工箱座鉆孔、鉸孔的方便和不妨礙鄰近聯(lián)接螺栓的裝拆，并且銷釘長度應(yīng)稍大于箱蓋和箱座的厚度之和。（2）視孔蓋為了檢查傳動件的嚙合情況，并向箱體內(nèi)加注潤滑油，在箱蓋的適當(dāng)位置設(shè)置一觀察孔，觀察孔 多為長方形，視孔蓋板平時用螺釘固定在箱蓋上，蓋板下墊有紙質(zhì)密封墊片；以防漏油。（3）通氣器減速器中的零件工作時產(chǎn)生的熱量會使箱體內(nèi)部的溫度升髙，使箱內(nèi)氣體膨脹，壓力增大。為防止 潤滑油黏度隨溫度的升髙而下降，同時也防止?jié)櫥蛷南潴w分界處和外伸軸密封處泄漏，也在減速器的箱體頂部或觀察孔蓋板上應(yīng)安裝通氣器。應(yīng)注意的是,通氣器的孔不能直通頂端,以免臟物掉入其內(nèi)。（4）油尺為了檢查箱體內(nèi)的油面高度，及時補(bǔ)充潤滑油，應(yīng)在油箱便于觀察和油面穩(wěn)定的部位，最好在低速 級齒輪附近裝設(shè)油面指示器。油面指示器分油標(biāo)和油尺兩類，圖中釆用的是油尺。設(shè)計油尺傾斜角度時， 應(yīng)使加工斜孔的刀具以及取放油尺時不致與箱座的上凸緣相碰。（5）油塞換油時，為了排放汚油和淸洗劑，應(yīng)在箱體底部、油池最低位置設(shè)放油孔，平時放油孔用油寒旋 緊，放油螺塞和箱體結(jié)合面之間應(yīng)加防漏墊圈。另外，為了便于污油流出，油孔一般做成向孔端傾斜 1-2 度的結(jié)構(gòu)。（6）啟蓋螺釘裝配減速器時，常常在箱蓋和箱座結(jié)合面涂上水玻璃或密封膠，以增強(qiáng)密封效果，但卻給開啟箱蓋帶來困難。為此，在箱蓋側(cè)邊的凸緣上開設(shè)螺紋孔，并擰入啟蓋螺釘。啟箱蓋吋，擰動啟箱螺釘， 迫使箱蓋與箱座分離。（7）起吊裝置:為了便于搬運(yùn)，需在箱體上設(shè)置起吊裝置。圖中箱蓋上鑄有兩個吊耳，用于起吊箱蓋。箱座上鑄有 兩個吊鉤,用于吊運(yùn)整臺減速器。（8）平墊圈：既可起到保護(hù)工件表面、增加螺絲受力面積防止時間一長而造成螺絲松動，又可增加摩擦阻力； 由于其質(zhì)地比螺絲軟，壓緊時壓力過大它可以變形，從而防止螺絲崩斷。二、有序的拆分減速器，觀察傳動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，并分祈傳動系統(tǒng)中各種軸承部件的組合設(shè)計的特點(diǎn)。 1、拆卸減速器拆卸之前，要先淸除表面的灰塵及污垢，然后按拆卸的順序給所有零、部件編號，并登記名稱和數(shù)量，然后分類、分組保管，避免產(chǎn)生混亂和丟失;拆卸時避免隨意敲打造成破壞,并防止碰傷、變形等， 以使再裝配時仍能保證減速器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。拆卸順序：（1）拆卸觀察孔蓋；（2）拆卸箱體與箱蓋連接螺栓，啟出定位銷，然后寧東啟蓋螺釘，卸下箱蓋；（3）拆卸各軸兩邊的軸承端蓋；（4）一邊轉(zhuǎn)動軸順著旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒏咚佥S軸系拆下，再用橡膠錘輕敲軸將低中素軸系拆卸下來；（5）最后拆卸其他附件如油標(biāo)、油塞等。2、兩級展開式閼柱齒輪減速器：結(jié)構(gòu)簡單、但齒輪相對 1 軸承的位置不對稱，因此此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn) 矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎矩變形可部分地互相抵消， 以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。它用于載荷比較平穩(wěn)的場合。三個軸的齒輪均釆用斜齒,其優(yōu)點(diǎn) 為：1、斜齒輪的齒廓是逐漸進(jìn)入接觸，又逐漸脫離接觸的，故工作平穩(wěn)；2、重合度較直齒輪大。缺點(diǎn)是： 1、存在軸向力；2、制造較困難。（1）軸承端蓋(該減速器為嵌入式結(jié)構(gòu))為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向力，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點(diǎn)是拆裝、調(diào)整軸承間隙方便，用螺釘固定密封性好，所以應(yīng)用廣泛，但零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整，而嵌入式軸承蓋結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，不需要用螺釘緊固、重量輕，軸承座端面與軸承孔中心線不需要嚴(yán)格垂直，但密封性較差，一般需摘端蓋的外凸部分開槽，并加 O 型密封圈，裝拆端蓋和調(diào)整軸承間隙較麻煩，需打開機(jī)蓋放只置和調(diào)整墊片，或釆用調(diào)節(jié)螺釘和壓蓋進(jìn)行調(diào)節(jié)。 （2）擋圈（彈簧式）主要作用是防止軸承與軸承端蓋直接接觸而造成磨損或其他形式的破壞，并起到一定的密封作用。 （3）調(diào)整環(huán)：主要足用來調(diào)整軸承與軸承端蓋的間隙，防止間隙過大使得軸系左右運(yùn)動太大而產(chǎn)生太大的震動, 甚至打壞軸承端蓋。在減速器設(shè)計時應(yīng)注意的工藝問題減速器的設(shè)計是高校機(jī)械類專業(yè)進(jìn)行初步設(shè)計訓(xùn)練的必選項目之一,一般高職髙專機(jī)械類專門開 設(shè) 1-2 周的 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計，設(shè)計一個單級或二級齒輪減速器。學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計時受力計算 一般不會出現(xiàn)問題，但在結(jié)構(gòu)工藝方面就比較容易出問題，且現(xiàn)在市場出售的一些減速器的結(jié)構(gòu)工藝也 存在問題。雖然這些結(jié)構(gòu)工藝方面問題不是太大，但往往既影響制造又影響使用，下面我將常見結(jié)構(gòu)工 藝方面問題指出并糾正，供大家參考。（1)減速器的上蓋殼體而外緣設(shè)計不合理圖 1 所示的內(nèi)外緣都設(shè)計為 90 度，這樣的鑄件在起模時鑄型容易被破壞，而圖 2 所示結(jié)構(gòu)有了斜度有利于鑄型的起模。（2）加強(qiáng)筋的設(shè)計不合理為了增加箱體軸承座的強(qiáng)度，一般在箱體上設(shè)計加強(qiáng)筋，但圖的加強(qiáng)筋由于成直角，在鑄件冷卻時由于各部位的厚薄不同存在冷卻速度差，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，這是鑄件開裂的主要原因之一，而圖 4 的結(jié)構(gòu)設(shè)計是采取尺寸平緩過渡，使內(nèi)應(yīng)力減少，鑄件不易開裂。（3）箱體上的孔位置結(jié)構(gòu)不利于鉆孔圖 5 上圖雖然在圖上標(biāo)出了孔的位置，但在加工時無法正確鉆孔，而圖 5 下圖在課題鑄出一個平臺之后就可以保證空的位置和精度了。圖 6 的上下圖的原理相同。典型零部件加工工藝1、軸類零件的加工軸式機(jī)械加工中常見的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動 件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏 心軸、各種絲桿等，其中具有等強(qiáng)度特征階梯傳動軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能全面地反映軸類零件的加 工規(guī)律和共性。根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以卜方面：⑴尺寸精度：軸類零件的主要表面常為兩類:一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸即支承軸頸, 用 于 確定軸的位置并支承軸,尺寸精度要求較髙，通常為 IT 5?IT7；另-類為與各類傳動件配合的軸頸 即配合軸頸，其精度稍低，常為 IT6?IT9(2）幾何形狀精度：主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差-般應(yīng) 限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。（3）相互位置精度：包括內(nèi)外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直 度、端面間的平行度等。(4)表而粗糙度：軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工 的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。支承 軸頸常為 0.2?0.6 微米，傳動件配合軸頸為 0.4?3.2 微米。（5）其他：倒角、倒棱及外觀修飾等要求。軸類零件材料：常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 4Cr、軸承鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵：對高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。軸類毛坯：常用圓棒料和鍛件，大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。熱處理方面：鍛造毛坯在加工前均需要安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時效處理。軸的材料 45 鋼，則加工工序為：下坯一鍛造一正火一粗車一調(diào)質(zhì)一半精車一精車—表面淬火一 低溫回火或低溫時效處理一粗磨一精磨。加工后的檢驗：單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批量生產(chǎn)時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗;長度大而精度高的工件的工件可用比較儀檢驗；表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗；要求較高時則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借助 V 形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支支承軸頸上方分別用千分表測量。2、箱體類零件的加工箱體類零件通常作為裝配吋的基準(zhǔn)零件。它們將軸、套、軸承、齒輪和端蓋等零件裝配聯(lián)結(jié)起來,使其保持正確的相互位置關(guān)系，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成所需的運(yùn)動或動力。因此，箱體類零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、加工質(zhì)量對機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命都有較大的影響。箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。 箱體零件的主要技術(shù)要求：軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的位置精度，定位銷孔的精度與孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。箱體零件材料及毛坯：常選用灰鑄鐵(HT200〉 ，為減少毛坯鑄造時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，箱體鑄造后應(yīng)安排人工時效。箱體的村料若為 HT200，則加工工序為：鑄造一人工時效一噴涂底漆一粗加工—精加工一油漆。箱體零件的檢驗：(1）孔的尺寸精度：一般用塞規(guī)檢驗；單件小批生產(chǎn)時可用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表檢驗：若精度要求很高可用氣動量儀檢驗。(2）平面的直線度：可用平尺和厚薄規(guī)或水平儀與橋板檢驗。（3）平面的平面度：可用準(zhǔn)直儀或水平儀與橋板檢驗，也可用涂色檢驗。（4）同軸度檢驗：一般工廠常用檢驗棒檢驗同軸度。（5）孔間距和孔軸線平行檢驗：根據(jù)孔距精度的高低，可分別使用游標(biāo)卡尺或千分尺，也可用塊規(guī)測量。三坐標(biāo)測量機(jī)可同時對零件的尺寸、形狀和位置等進(jìn)行高精度的測量。3、圓柱齒輪的加工齒輪是機(jī)械工業(yè)的標(biāo)志，它是用來按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動和動力的重要零件，在各種機(jī)器和儀器中應(yīng)用非常普遍，尤以圓柱齒輪的應(yīng)用較為廣泛，其精度要求:（1） 運(yùn)動精度：確保齒輪準(zhǔn)確的傳遞運(yùn)動和恒定的傳動比，要求最大轉(zhuǎn)角誤差不能超過相應(yīng)的規(guī)定（2） 工作平穩(wěn)性 ： 要求傳動平穩(wěn)，振動、沖擊、噪聲小。（3）齒面接觸精度：為保證傳動中載荷分布均勻，齒面接觸要求均勻，避免局部載荷過大、應(yīng)力集中等造成過早磨損或折斷。（4）齒側(cè)間隙：要求傳動中的非工作面留有間隙以補(bǔ)償溫升、彈性形變和加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲存和油膜的形成。齒輪材料的選擇：根椐使用要求和工作條件選取合適的材料，普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼， 如 40、45、50、40MnB、42SiMn、35SiMn2MoV 等：要求高的齒輪可選取 20 Mn2B、18CrMnTi、30 CrMnTi、 20Cr 等低碳合金鋼：對于低速輕載的開式傳動可選取 ZG40、ZG45 等鑄鋼材料或灰口鑄鐵；非傳力齒輪可選取尼龍、夾布膠木或塑料。齒輪毛坯：毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批量等因素，常用的毛坯種類有：①鑄鐵件：用于受力小、無沖擊、受力不大的齒輪；②棒料：用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪；③鍛坯：用于高速重載齒輪；④鑄鋼坯：用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大不易鍛造的齒輪。齒輪熱處理：在齒輪加工工藝過程中，熱處理工序的位置安排十分重要，它直接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處理工序：①毛坯熱處理：為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力，改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后安排的預(yù)先熱處理為正火或調(diào)質(zhì)。②齒面熱處理：為了提高齒面硬度，增加齒輪的承載能力和耐磨性而進(jìn)行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序，安排在滾、插、剃齒之后，珩、磨齒之前。二級展開式減速器所用圓柱齒輪的材料若為 45 鋼，則加工工序為：毛坯形成（棒料）-粗加工-半精加工-熱處理（調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻淬火等）-精加工通過本次實習(xí)讓我進(jìn)一步的了解了減速器的從設(shè)計到加工的多方面知識深刻的理解了設(shè)計與制造之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過本次實習(xí)對我個人有很大的提高，對我的畢業(yè)設(shè)計有很大的幫助。