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Mechanical Engineering English Lesson 1 Modern Manufacturing Engineering A．What Is Manufacturing Maybe you’ve never thought about it before, but it is all around you. It affects every part of your life. What is it? In this case, “it” is manufacturing. Actually “manufacturing” is not all around you. But manufactured products are. Look around you right now. Name some things you see that were manufactured. Chairs, notebooks, blue jeans, books, floor tile, chalkboards, light bulbs, pencils, eyeglasses—nearly everything around you was manufactured. The manufacturing industry is important to our society. It’s essential to our economy. An economy is a system for producing and distributing products and services. Many people work in manufacturing. They help produce products. And they buy products with the money they earn. The more products people buy, the more products are manufactured. And this allows more people to work. Manufacturing is also important to the economy in another way. A piece of material is worth more after it’s been changed into a useful product. That’s added value. Value is increased by the manufacturing process. B. Modern Manufacturing A manufacturing industry needs three basic types of resources: Material resources, Human resources, Capital resources. The elements of industry are seven key steps for organizing production: Research and Development, Production Tooling, Production Planning and Control, Quality Control, Personnel Management, Manufacturing, Marketing. R&D is the planning of new products, processes, or materials and the improvement of old skill. R&D is such a large, important part of the industrial world and requires many people with different talents. Production Tooling is the element of industry concerned with these tools. The PT obtains the tools, machines, and equipment needed to make a product. The most important parts of Production Planning and Control are routing, scheduling, dispatching, and plan layout. The machinery and equipment must be arranged so that production can take place smoothly, without wasted time and effort. Quality Control can be defined as those activities which prevent defective articles. In this way management tries to insure that a product will be acceptable to the buyer. Marketing is the process of getting products from those who make them to those who use them and it helps to deliver the right kinds of goods to us, in the right form and amount, at the time and price. Lesson 2 Mechanical Engineering Design ?? Mechanical engineering design is a major segment of engineering, it deals with the conception, design, development, refinement, and application of machines and mechanical apparatus of all kinds. For many students, mechanical engineering design is one of their first professional engineering courses. Professional engineering is concerned with obtaining solutions to practical problems, and the engineers are able to devise better solutions to practical problems. The most problems in mechanical engineering design do not have a single right answer. Hence, modern mechanical engineers are able to produce distinctly better solutions to meet today’s needs. The engineer must use the best available scientific understanding together with empirical information, good judgment. When considering a complete machine, the engineer invariably finds that the requirements and constraints of the various components are interrelated. The modern engineer has become increasingly concerned with the broader considerations of safety, ecology, and overall “quality of life.” Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expanded. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated. New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new design can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change. During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise. Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted. 英文文獻(xiàn)翻譯 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專業(yè)及班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2011年 4月 25 日 機(jī)械工程英語(yǔ) 第1課現(xiàn)代制造工程 A.什么是制造業(yè) 也許你從來(lái)沒(méi)有想過(guò)這個(gè)問(wèn)題之前，但它是你周圍的一切。它影響著你生活的一部分。是什么呢？在這種情況下，“它”是制造業(yè)。其實(shí)“制造”是不是你周圍的一切。而是人為制造的產(chǎn)品?，F(xiàn)在看看你周圍。名稱有些事情你看到這些制造。椅子，筆記本電腦，藍(lán)色牛仔褲，書籍，地板磚，黑板，燈泡，鉛筆，眼鏡，近周圍的一切你是制造。 制造業(yè)是香港的重要的社會(huì)。這對(duì)于我們的經(jīng)濟(jì)。一個(gè)經(jīng)濟(jì)體是生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品和服務(wù)體系。許多人工作在制造業(yè)。他們幫助生產(chǎn)的產(chǎn)品。他們用這些錢購(gòu)買他們賺的產(chǎn)品。人們購(gòu)買的產(chǎn)品越多，越產(chǎn)品的生產(chǎn)。這讓更多的人來(lái)工作。 制造業(yè)也是重要的另一種方式的經(jīng)濟(jì)。甲片的材料后，更是值得它被改變成一個(gè)有用的產(chǎn)品。這就是附加值。價(jià)值是增加了生產(chǎn)過(guò)程。 二現(xiàn)代制造 ??? 一個(gè)制造業(yè)的資源需要三個(gè)基本類型：物質(zhì)資源，人力資源，資本資源。 工業(yè)的七個(gè)關(guān)鍵要素是組織生產(chǎn)步驟：研究，開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)模具，生產(chǎn)計(jì)劃與控制，質(zhì)量控制，人事管理，制造，營(yíng)銷。 ?研發(fā)新產(chǎn)品，工藝或材料，舊技術(shù)的改進(jìn)計(jì)劃。 R＆D是這么大，工業(yè)世界的重要組成部分，需要與不同的人才很多人。 生產(chǎn)工具是工業(yè)元素與這些工具有關(guān)。在PT獲得的工具，機(jī)器和設(shè)備需要做出的產(chǎn)品。 ??? 生產(chǎn)計(jì)劃與控制最重要的部分是路由，調(diào)度，調(diào)度，并規(guī)劃布局。機(jī)械及設(shè)備，必須使生產(chǎn)安排，可以進(jìn)行順利，沒(méi)有浪費(fèi)時(shí)間和精力。 質(zhì)量控制可以被定義為那些活動(dòng)，防止缺陷的文章。在嘗試這種方式管理，以確保產(chǎn)品將可以接受的買家。 營(yíng)銷是讓那些誰(shuí)使他們對(duì)那些誰(shuí)使用它們，有助于提供各種貨物的權(quán)利給我們，在正確的方式和數(shù)額，時(shí)間及價(jià)格，產(chǎn)品的過(guò)程。 第2課機(jī)械工程設(shè)計(jì) 機(jī)械工程設(shè)計(jì)是工程的主要部分，它涉及的概念，設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)，改進(jìn)和應(yīng)用機(jī)器及各種機(jī)械設(shè)備。對(duì)于許多學(xué)生，機(jī)械工程設(shè)計(jì)是他們的第一個(gè)專業(yè)的工程課程之一。專業(yè)工程關(guān)注的是獲得解決實(shí)際問(wèn)題，工程師們能夠設(shè)計(jì)出更好的解決實(shí)際問(wèn)題。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的大多數(shù)問(wèn)題沒(méi)有唯一正確的答案。因此，現(xiàn)代機(jī)械工程師能夠產(chǎn)生顯著更好的解決方案，以滿足今天的需要。工程師必須使用現(xiàn)有的最佳科學(xué)信息的理解以及經(jīng)驗(yàn)，良好的判斷力。當(dāng)考慮一個(gè)完整的機(jī)器，工程師都認(rèn)為，要求和約束是相互關(guān)聯(lián)的各個(gè)組成部分?，F(xiàn)代工程師已越來(lái)越多地安全，生態(tài)，更廣泛的考慮和整體有關(guān)“生活質(zhì)量”。 好的設(shè)計(jì)需要嘗試新的想法并愿意采取了一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗麄冎廊绻碌挠^點(diǎn)并不工作中存在的方法可以恢復(fù)。因此，設(shè)計(jì)者必須要有耐心，因?yàn)闆](méi)有時(shí)間和擴(kuò)大的努力取得成功的保證。創(chuàng)建一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，通常需要許多舊的和行之有效的方法，將重點(diǎn)放在一邊。這并不容易，因?yàn)樵S多人抱著熟悉的想法，技巧和態(tài)度。設(shè)計(jì)工程師必須不斷尋找方法來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，必須決定哪些舊的，成熟的概念，應(yīng)使用什么新的，未經(jīng)試驗(yàn)的想法應(yīng)該被納入。 新的設(shè)計(jì)通常有“錯(cuò)誤”或之前，必須制定新設(shè)計(jì)出來(lái)的優(yōu)良特性，可享有不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題。因此，有一個(gè)優(yōu)越的產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，但只有在較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)不保證激進(jìn)的新方法，這種方法不能申請(qǐng)的改變而而已。 在設(shè)計(jì)的開(kāi)始階段，創(chuàng)意應(yīng)該允許繁榮沒(méi)有大量的約束。盡管許多不切實(shí)際的想法可能發(fā)生時(shí)，通常很容易消除在設(shè)計(jì)的早期階段，他們之前是由公司生產(chǎn)所需的細(xì)節(jié)。通過(guò)這種方式，創(chuàng)新的思想不是抑制。很多時(shí)候，一個(gè)以上的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)，到那里他們可以相互比較點(diǎn)。這是完全可能的是，最終設(shè)計(jì)將接受使用心得在被拒絕的設(shè)計(jì)，沒(méi)有太多的整體表現(xiàn)為一個(gè)現(xiàn)有的承諾。 另一項(xiàng)重要的一點(diǎn)，應(yīng)該承認(rèn)的是，設(shè)計(jì)工程師必須能夠與其他人交流意見(jiàn)，如果他們要納入。傳達(dá)給其他人設(shè)計(jì)的最后，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要一步。毫無(wú)疑問(wèn)，許多偉大的設(shè)計(jì)，發(fā)明和創(chuàng)新工程已失去了人類僅僅是因?yàn)閯?chuàng)始人是無(wú)法或不愿解釋他們的成就給其他人。演講是一個(gè)銷售的工作。這位工程師，當(dāng)提出一個(gè)新的解決方案，行政，管理或監(jiān)督人，正試圖出售或向他們證明這個(gè)解決方案是一個(gè)更好的。除非這是可以做到成功，獲得的時(shí)間和精力花在解決方案已經(jīng)在很大程度上浪費(fèi)了。 機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書 學(xué)院： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書-----------------------------------------1 二、傳動(dòng)方案分析---------------------------------------2 三、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算-----------------------------------3 四、總傳動(dòng)比的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的分配-------------------3 五、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算-------------------------------3 六、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)-------------------------------------4 七、軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算------------------------------------11 八、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算------------------------------16 九、鍵連接的選擇和計(jì)算--------------------------------19 十、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算--------------------------------20 十一、潤(rùn)滑和密封的說(shuō)明--------------------------------21 十二、拆裝和調(diào)整的說(shuō)明--------------------------------21 十三、減速箱體的附件的說(shuō)明----------------------------21 十四、設(shè)計(jì)小節(jié)----------------------------------------21 十五、參考資料----------------------------------------22 二、傳動(dòng)方案分析 1．蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，尺寸緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率較低，適用于中、小 功率的場(chǎng)合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，由于允許齒面有較高的相對(duì)滑動(dòng)速度， 可將蝸桿傳動(dòng)布置在高速級(jí)，以利于形成潤(rùn)滑油膜，可以提高承載能力和傳動(dòng)效率。因此 將蝸桿傳動(dòng)布置在第一級(jí)。 2．斜齒輪傳動(dòng) 斜齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，常用在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。 因此將斜齒輪傳動(dòng)布置在第二級(jí)。 3．圓錐齒輪傳動(dòng) 圓錐齒輪加工較困難，特別是大直徑、大模熟的圓錐齒輪，只有在需要改變軸的布置 方向時(shí)采用，并盡量放在高速級(jí)和限制傳動(dòng)比，以減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。所以 將圓錐齒輪傳動(dòng)放在第三級(jí)用于改變軸的布置方向。 4．鏈?zhǔn)絺鲃?dòng) 鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適于高速傳動(dòng)，應(yīng)布置在低速級(jí)。所以鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)布 置在最后。 因此，蝸桿傳動(dòng)—斜圓柱齒輪傳動(dòng)—圓錐齒輪傳動(dòng)—鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，這樣的傳動(dòng)方案是比較合 理的。 計(jì) 算 及 說(shuō) 明 三．電動(dòng)機(jī)選擇計(jì)算 1．原始數(shù)據(jù)如下： ①運(yùn)輸鏈牽引力F=6000N ②運(yùn)輸鏈工作速度V=0.15m/s ③運(yùn)輸鏈齒數(shù)Z=16 ④運(yùn)輸鏈節(jié)距P=100 2．電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 運(yùn)輸鏈所需功率 取η1=0.99（連軸器）,η2=0.98（軸承） ,η3=0.97（斜齒輪）,η4=0.72（蝸桿）,η5=0.93（圓錐齒輪）； ηa=η1×( η2)3 × η3× η4×η5=0.605 電動(dòng)機(jī)功率 Pd=Pw / ηa=1.488 kw 運(yùn)輸鏈鏈輪節(jié)圓直徑 鏈輪轉(zhuǎn)速 取圓錐齒輪傳動(dòng)比i1’=2~4 ; 蝸桿傳動(dòng)比i2’=60~90 則電動(dòng)機(jī)總傳動(dòng)比為 ia’=i1’×i2’=120~360 故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍是nd’=ia’×n=(120~360)×5.6=670~2012 r / min 故選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90L-4 主要參數(shù)： 四．總傳動(dòng)比確定及各級(jí)傳動(dòng)比分配 由電動(dòng)機(jī)型號(hào)查表得nm=1440 r / min；ia=nm / n=1440 / 5.6=257 取蝸桿傳動(dòng)比i1=31；直齒圓柱齒輪傳動(dòng)比i2=0.05（ia / i3）=3；圓錐齒輪傳動(dòng)比i3=2.77 五．運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 設(shè)蝸桿為1軸，蝸輪軸為2軸，圓柱齒輪軸為3軸,鏈輪軸為4軸， 1.各軸轉(zhuǎn)速： n1=nm / i1=1440 / 31 =46.45 r / min n2=nm / i2=46.45 / 3= 15.48 r / min n3=nm / i3=15.48 / 2.77=5.59 r / min 2.各軸輸入功率： P1=Pd×η01=1.488×0.99=1.473kw P2=P1×η02=1.473×0.98×0.72=1.039kw P3=P2×η34=1.039×0.98×0.72=0.988kw P4=P3×η45==0.988×0.98×0.97=0.900kw 3.各軸輸入轉(zhuǎn)距： Td=9550×Pd/nm=9550×1.488/1440=9.868N·m T1=Td×η01=9.868×0.99=9.77 N·m T2=T1×i1×η12=9.77×31×0.98×0.72=213.7 N·m T3=T2×i2×η34=213.7×3×0.98×0.97=609.43 N·m T4=T3×i3×η45=609.43×2.77×0.98×0.93=1538.55 N·m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表： 軸名 效率P(kw) 轉(zhuǎn)距T(N·m) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 傳動(dòng)比i 效率 η 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 1.488 9.87 1440.00 1.00 0.99 一軸 1.473 1.444 9.770 9.57 1440.00 31.0 0.71 二軸 1.093 1.018 213.7 209.4 46.45 3.00 0.95 三軸 0.988 0.968 609.4 597.2 15.48 2.77 0.91 四軸 0.900 0.882 1538.6 1507.8 5.59 六．傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1．蝸桿蝸輪的選擇計(jì)算 (1).選擇蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù)GB/T 10085—1988的推薦,采用漸開(kāi)線蝸桿(ZI)。 (2).選擇材料 蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿用45鋼，蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 (3).按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 傳動(dòng)中心距 ①確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T2 z1=1，η=0.7 ,則 N·mm ②確定載荷K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)Kβ=1，《機(jī)械設(shè)計(jì)》250頁(yè)查表11-5取KA=1.15，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取KV=1.05；則 K=KA×Kβ×KV =1.15×1×1.05≈1.21 ③確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPa1/2 ④確定接觸系數(shù)Zρ 先假設(shè)分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=0.35，從圖11-18中查得Zρ=2.9 ⑤確定許用接觸應(yīng)力[σH]9 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬鑄造膜，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σH]’=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 ⑥計(jì)算中心距 取從表11-2中查得m=5，蝸桿分度圓直徑。這時(shí)，從圖11-18中查得2.37，因，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 (4).蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸 ①蝸桿 軸向齒距 =15.7mm；直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑 =60mm；分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚 7.85mm ②蝸輪 蝸輪齒數(shù)z2=31；變位系數(shù)x2=-0.5； 驗(yàn)算傳動(dòng)比i = z2/z1=31；傳動(dòng)比誤差為0 蝸輪分度圓直徑 d2=m×z2=5×31=155mm 蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2×ha2=155+2×5=165mm 蝸輪齒根圓直徑 df2=d2-2×hf2=155-2×1.2×5=143mm 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2= a-0.5×da2=100-0.5×165=17.5mm (5).校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù) 由此，查表11-19可得齒形系數(shù)。 螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力=56MPa 壽命系數(shù) 滿足彎曲強(qiáng)度。 (6).精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T 10089—1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8f GB/T 10089—1988。 (7).熱平衡核算。 由于摩擦損耗的功率，則產(chǎn)生的熱流量為 P——蝸桿傳遞的功率 以自然方式 ——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可??； S——內(nèi)表面能被論化油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，單位為m2；取S=0.5 m2 ——油的工作溫度，可取； ——周圍空氣的溫度，常溫情況可??； 按熱平衡條件，可求得在即定工作條件下的油溫 < 滿足溫度要求。 2．斜齒輪傳動(dòng)選擇計(jì)算 (1).選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) ①運(yùn)輸機(jī)一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。 ②材料選擇。有表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 ③選小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù) ④選取螺旋角。初選螺旋角。 (2).按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 a.試選 b.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433 c.由圖10-26查得則 d.小齒輪傳遞轉(zhuǎn)距 N·mm e.由表10-7選取齒寬系數(shù) f.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) g.由圖10-21d查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 h.應(yīng)力循環(huán)次數(shù) i.由表10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=1.07 j.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)S=1 ②計(jì)算iu a.試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 b.計(jì)算圓周速度 c.計(jì)算齒寬b及模數(shù) d.計(jì)算縱向重合度 e.計(jì)算載荷系數(shù)K 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v=0.16m/s，7級(jí)精度，有圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)，故 由表10-13查得 由表10-3查得 故載荷系數(shù) f.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 g.計(jì)算模數(shù) (3).按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①確定計(jì)算參數(shù) a.計(jì)算載荷系數(shù) b.根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) c.計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) d.查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 e.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 ②設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 因此取，可滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。為滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度取 取，則 (4).幾何尺寸計(jì)算 ①計(jì)算中心距 將中心距圓整為130mm ②按圓整后的中心距修正螺旋角 因β值改變不多，故等值不必修正。 ③計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 ④計(jì)算齒輪寬度 所以取。 七．軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 1.初步計(jì)算軸徑 軸的材料選用常用的45鋼 當(dāng)軸的支撐距離未定時(shí)， 無(wú)法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式為： 1，3軸為外伸軸，初算軸徑作為最小直徑，應(yīng)取較小的A值；2軸為非外伸軸，初算軸徑作為最大直徑，應(yīng)取較大的A值；查表15-3，取A1=A3=110，A2=120。 考慮到1軸要與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，初算直徑d1必須與電動(dòng)機(jī)軸和聯(lián)軸器空相匹配，所以初定d1=24mm 取d2 =35mm；d3 =45mm 2．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1軸的初步設(shè)計(jì)如下圖： 裝配方案是：套筒、左端軸承、端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的左端向又端安裝，右端只安裝軸承和軸承座。 軸的徑向尺寸：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時(shí)，直徑變化值要大些，可?。?~8）mm，否則可取（4~6）mm 軸的軸向尺寸：軸上安裝傳動(dòng)零件的軸段長(zhǎng)度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關(guān)，確定了直徑，即可確定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應(yīng)留有距離L，以保證零件端面與套筒接觸起到軸向固定作用，一般可取L=（1~3）mm。軸上的鍵槽應(yīng)靠近軸的端面處。 3軸的初步設(shè)計(jì)如下圖： 裝配方案：左端從左到右依次安裝斜齒輪、套筒和滾動(dòng)軸承，右端從右到左依次安裝套筒、滾動(dòng)軸承、端蓋和圓錐齒輪。 尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則同1軸 2軸的初步設(shè)計(jì)如下圖： 裝配方案：左端從左到右依次安裝套筒、滾動(dòng)軸承，右端從右到左依次安裝蝸輪、套筒、滾動(dòng)軸承和端蓋。 尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則同1軸 3．2軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 由2軸兩端直徑d=35mm，查《機(jī)械零件手冊(cè)》得到應(yīng)該使用的軸承型號(hào)為7207C，D=72mm，B=17mm， a=15.7mm（軸承的校核將在后面進(jìn)行）。 (1).求作用在齒輪上的力，蝸輪、軸承對(duì)軸的力，軸上的彎距、扭距，并作圖 齒輪上的作用力： 蝸輪對(duì)軸的作用力： 再由下圖求出軸承對(duì)軸的作用力 作出2軸的力學(xué)模型，如下圖 再計(jì)算出各個(gè)作用點(diǎn)處的彎距和扭距 彎距圖和扭距圖如下： 軸的受力分析及彎距、扭距圖 (2).校核軸的強(qiáng)度 由軸的扭距、彎距圖可知，齒輪軸的輪齒處存在危險(xiǎn)截面，因此在該處計(jì)算應(yīng)力 （因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故引入折合系數(shù)α）取 抗彎截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的彎扭強(qiáng)度條件為 查表15-1得 MPa 所以 符合彎扭強(qiáng)度條件 八．滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 1．1軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算 左端采用雙列角接觸球軸承，根據(jù)軸直徑d=45mm，選擇角接觸球軸承的型號(hào)為 7209C，主要參數(shù)如下：D=85mm;B=19mm;a=18.2mm 基本額定靜載荷 Co=27.2 kN 基本額定動(dòng)載荷 C =38.5 kN 極限轉(zhuǎn)速 Vmax=6700 r / min 右端采用深溝球軸承，根據(jù)軸直徑d’ =45mm，選擇深溝球軸承代號(hào)為6209， 主要參數(shù)如下： D=85mm;B=19mm 基本額定靜載荷 Co=20.5 kN 基本額定動(dòng)載荷 C =31.5 kN 極限轉(zhuǎn)速 Vmax=7000 r / min 因1軸所受的軸向力向左，所以只有最左邊的角接觸球軸承受軸向力 該軸承所受的徑向力約為 查表13-5得雙列角接觸球軸承判斷系數(shù) e =0.8 所以 當(dāng)量動(dòng)載荷 深溝球軸承所受的徑向力約為 當(dāng)量動(dòng)載荷 所以 ，應(yīng)用核算軸承的壽命 因?yàn)槭乔蜉S承，所以取指數(shù) 軸承計(jì)算壽命 減速器設(shè)計(jì)壽命 所以 滿足壽命要求 2．2軸上軸承的選擇計(jì)算 (1).軸承的選擇 選擇使用深溝球軸承，根據(jù)軸直徑d=35mm，選用深溝球軸承的型號(hào)為7207C， 主要參數(shù)如下： D=72mm；B=17mm；a=15.7mm 基本額定靜載荷 Co=20 kN 基本額定動(dòng)載荷 C =30.5 kN 極限轉(zhuǎn)速 Vmax=11000 r / min (2).壽命計(jì)算 查表13-5得 所以 軸承計(jì)算壽命 減速器設(shè)計(jì)壽命 所以 滿足壽命要求。 (3).靜載荷計(jì)算 查機(jī)械零件手冊(cè)可知，角接觸球軸承當(dāng)量靜載荷 因載荷穩(wěn)定，無(wú)沖擊，所以取靜強(qiáng)度安全系數(shù) 所以 滿足強(qiáng)度條件 (4).極限工作轉(zhuǎn)速計(jì)算 以上所選各軸承的極限轉(zhuǎn)速都成立，所以他們的極限工作 轉(zhuǎn)速一定滿足要求。 九、鍵連接的選擇和計(jì)算 1．鍵的選擇 1軸鍵槽部分的軸徑為24mm，所以選擇普通圓頭平鍵 鍵 3軸左端鍵槽部分的軸徑為50mm，所以選擇普通圓頭平鍵 鍵 右端選擇與左端相同的鍵 鍵 2軸鍵槽部分的軸徑為43mm，所以選擇普通圓頭平鍵 鍵 2．鍵的強(qiáng)度計(jì)算 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為 查表6-2得，鋼材料在輕微沖擊下的許用擠壓應(yīng)力為100~120MPa，所以取 (1).1軸上鍵的強(qiáng)度計(jì)算 所以 滿足強(qiáng)度條件 (2).2軸上鍵的強(qiáng)度計(jì)算 所以 滿足強(qiáng)度條件 (3).3軸左端鍵的強(qiáng)度計(jì)算 所以 滿足強(qiáng)度條件 右端鍵的強(qiáng)度計(jì)算 所以 滿足強(qiáng)度條件 十．聯(lián)軸器的選擇計(jì)算 1．計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距 查表14-1得小轉(zhuǎn)距、電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)情況下取 2．型號(hào)選擇 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)距選擇撓性聯(lián)軸器HL2-Y型 主要參數(shù)如下： 公稱扭距 （滿足要求） 許用轉(zhuǎn)速 （滿足要求） 軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)度 十一．潤(rùn)滑和密封說(shuō)明 1．潤(rùn)滑說(shuō)明 因?yàn)槭窍轮檬轿仐U減速器，且其傳動(dòng)的圓周速度，故蝸桿采用浸油潤(rùn)滑， 取浸油深度h=12mm；大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤(rùn)滑；潤(rùn)滑油使用50號(hào)機(jī)械潤(rùn) 滑油。 軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，因?yàn)檩S承轉(zhuǎn)速v<1500r /min，所以選擇潤(rùn)滑脂的填入量為軸承 空隙體積的1/2。 2．密封說(shuō)明 在試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或 水玻璃，不允許使用任何碘片。軸伸處密封應(yīng)涂上潤(rùn)滑脂。 十二．拆裝和調(diào)整的說(shuō)明 在安裝調(diào)整滾動(dòng)軸承時(shí)，必須保證一定的軸向游隙，因?yàn)橛蜗洞笮⒂绊戄S承的正常 工作。當(dāng)軸直徑為30~50mm時(shí)，可取游隙為40~70mm。 在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點(diǎn)，側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)是 由傳動(dòng)精度確定的，可查手冊(cè)。當(dāng)傳動(dòng)側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符合精度要求時(shí)，可以對(duì)齒 面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動(dòng)件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片，使蝸桿軸心線通 過(guò)蝸輪中間平面。 十三．減速箱體的附件說(shuō)明 機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣 寬度、肋板厚度等，對(duì)機(jī)座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影 響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計(jì)算 ，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式大概計(jì)算出尺寸，加上一個(gè)安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度 和強(qiáng)度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動(dòng)件的尺寸大小及考慮散熱、潤(rùn)滑等因素后確定的 。 十四．設(shè)計(jì)小結(jié) 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，設(shè)計(jì)是要反復(fù)思考、反復(fù)修改，設(shè)計(jì)是要以堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ) 為前提的，設(shè)計(jì)機(jī)械的最終目的是要用于實(shí)際生產(chǎn)的，所以任何一個(gè)環(huán)節(jié)都馬虎不得 ，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)讓我又重溫了一遍學(xué)過(guò)的機(jī)械類課程的知識(shí)。 經(jīng)過(guò)多次修改，設(shè)計(jì)的結(jié)果還是存在很多問(wèn)題的，但是體驗(yàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程，學(xué)會(huì) 了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法，能為以后學(xué)習(xí)或從事機(jī)械設(shè)計(jì)提供一定的基礎(chǔ)。 十五．參考資料 1．《機(jī)械設(shè)計(jì)》濮良貴 紀(jì)名剛 主編，高等教育出版社，2005年。 2．《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》龔義 主編，高等教育出版社，2005年。 3.《機(jī)械零件手冊(cè)》周開(kāi)勤 主編，高等教育出版社，2005年。 4．《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》龔義 主編，高等教育出版社，2004年。 結(jié) 果 電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-4 n1= 46.45 r / min n2= 15.48 r / min n3= =5.59 r / min P1= 1.473kw P2= 1.039kw P3= 0.988kw P4= 0.900kw Td=9.868N·m T1= 9.77 N·m T2= 213.7 N·m T3= 609.43 N·m T4= 1538.55 N·m 蝸桿材料用45鋼，蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 ZE=160MPa1/2 Zρ=2.9 d2=155mm da2=165mm df2=143mm rg2= 17.5mm ZH=2.433 N·mm KHN=1.07 軸的材料選用常用的45鋼 d=35mm D=72mm B=17mm MPa D=85mm;B=19mm a=18.2mm Co=27.2 kN C =38.5 kN Vmax=6700 r / min D=85mm;B=19mm Co=20.5 kN C =31.5 kN Vmax=7000 r / min 1軸軸承計(jì)算壽命 D=72mm；B=17mm a=15.7mm Co=20 kN C =30.5 kN Vmax=11000 r / min 2軸軸承計(jì)算壽命 - 24 -