機械傳動多功能試驗臺(含全套說明書和CAD圖紙)

1、摘要實驗設(shè)備對于加深學(xué)生對理論知識的理解，鍛煉學(xué)生的實踐、創(chuàng)新能力具有十分重要的意義，在教學(xué)體系中占有舉足輕重的地位。目前，我國大部分高校的實驗設(shè)備存在陳舊、落后的問題，而實驗設(shè)備開發(fā)與實驗教學(xué)應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)，導(dǎo)致實驗設(shè)備無法滿足教學(xué)發(fā)展的要求。因此，迫切地需要通過新型實驗設(shè)備的自主設(shè)計研制，來改進實驗設(shè)備現(xiàn)狀、提高實驗教學(xué)水平。關(guān)鍵詞：機械傳動，運動學(xué)，動力學(xué)，實驗臺，仿真，測試abstractthe experimental facilities have the very important function for the understanding of the academic kn

2、owledge, exercises students practice, ability of creation. at present, problems of obsolete and backward facilities exist in majority of the universities.because of the disjoint between the development of the experimental facilities and the experimental teaching application, the experimental facilit

3、ies can not suit for the development of teaching. therefore, it is urgent to develop the new experimental facilities, to improve the test installation present situation, the enhancement experiment teaching level.keyword: mechanical transmission , kinematics, dynamics, laboratory bench, simulation, t

4、est第一章 引言1.1本課題提出的意義培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)機械傳動實驗任務(wù)，進行自主實驗的能力。實驗在“機械傳動性能綜合測試實驗臺”上進行，實驗室提供機械傳動裝置和測試設(shè)備資料，學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)自主設(shè)計實驗方案，寫出實驗方案書，搭接傳動系統(tǒng)進行測試，分析傳動系統(tǒng)設(shè)計方案，寫出實驗報告。掌握機械傳動合理布置的基本要求，機械傳動方案設(shè)計的一般方法，并利用機械傳動綜合實驗臺對機械傳動系統(tǒng)組成方案的性能進行測試，分析組成方案的特點；通過實驗掌握機械傳動性能綜合測試的工作原理和方法，掌握計算機輔助實驗的新方法。測試常用機械傳動裝置（如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等）在傳遞運動與動力過程中的參數(shù)曲線(速度

5、曲線、轉(zhuǎn)矩曲線、傳動比曲線、功率曲線及效率曲線等)，加深對常見機械傳動性能的認(rèn)識和理解。1.2多功能實驗臺的發(fā)展現(xiàn)狀第二章 試驗臺簡介2.1 多功能實驗臺的組成機械傳動多功能實驗臺由機械傳動裝置、聯(lián)軸器、變頻電機、加載裝置、和工控機幾個模塊組成，另外還有實驗軟件支持。系統(tǒng)性能參數(shù)的測量通過測試軟件控制，安裝在工控機主板上的兩塊轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試卡和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)接。學(xué)生可以根據(jù)自己的實驗方案進行傳動連接、安裝調(diào)試和測試，進行設(shè)計性實驗、綜合性實驗或創(chuàng)新性實驗。圖2-1 實驗臺的結(jié)構(gòu)布局1-變頻調(diào)速電機 2-聯(lián)軸器 3-轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 4-試件5-加載與制動裝置 6-工控機 7-電器控制柜 8-臺座

6、本次設(shè)計要完成三種方案的轉(zhuǎn)配圖及各需要加工零件的零件圖。方案一：v帶傳動-斜齒圓柱齒輪減速器方案二：鏈傳動-斜齒圓柱齒輪減速器方案三：v帶傳動-斜齒輪減速器- 蝸桿減速器2.2 實驗臺的功能在“機械傳動多功能實驗臺”上能開展典型機械傳動裝置性能測試、組合傳動系統(tǒng)布置優(yōu)化和新型機械傳動性能測試三類實驗。在本科生主要進行第二類實驗，即組合傳動系統(tǒng)布置優(yōu)化設(shè)計。學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)自主設(shè)計實驗方案和寫出實驗方案書，搭接傳動系統(tǒng)進行測試，分析傳動系統(tǒng)設(shè)計方案，寫出實驗報告。實驗方案書內(nèi)容包括已知條件、實驗?zāi)康?、機械傳動系統(tǒng)運動參數(shù)和組成方案設(shè)計、機械傳動系統(tǒng)性能測試原理、實驗步驟和注意事項。在實驗中觀察測

7、試系統(tǒng)運行情況，采集傳動性能數(shù)據(jù)，測繪實驗系統(tǒng)。實驗報告內(nèi)容包括測試系統(tǒng)平面布置圖、實驗曲線和分析結(jié)果等。2.3 實驗臺的結(jié)構(gòu)1、 工作臺和控制柜圖2-2 實驗平臺總圖圖2-3 實驗臺平面圖2、 工控機圖2-4 工控機3、 三相變頻調(diào)速電機和輸入端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖2-5 三相變頻調(diào)速電機和輸入端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖2-6 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)圖4、 磁粉制動器和輸出端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器圖2-7 磁粉制動器和輸出端轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器5、 機械傳動裝置圖2-8 斜齒圓柱齒輪減速器圖2-9 蝸輪減速器圖2-10 v帶輪圖2-11 鏈輪圖2-12 聯(lián)軸器圖2-13 支承圖2-14 支承底座7、聯(lián)接件t型螺栓圖2-1

8、5 t型螺栓除此外還有：六角螺栓、平墊圈gb95-85-10、柱銷8、輔助工具輔助工具有：開口扳手、活動扳手、一字起和十字起、內(nèi)六角扳手、拉馬、機油壺第三章 機械傳動多功能實驗臺的設(shè)計3.1 電動機的選擇綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比。由機械設(shè)計手冊選定型號為yz112-m-6的三相異步電動機，額定功率為1.5kw，額定電壓380v,額定電流4.2a，滿載轉(zhuǎn)速920 r/min。其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示圖3-1 三相異步電動機3.2齒輪傳動的設(shè)計齒輪傳動是機械傳動中最主要的一類傳動，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。本設(shè)計所

9、設(shè)計的是最常用的漸開線齒輪傳動。3.2.1齒輪傳動的主要特點有： 1)效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達(dá)99。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只提高1，也有很大的經(jīng)濟意義。 2)結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。 3)工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。4)傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價

10、格較員，且不宜用于傳動距離過大的場合。齒輪傳動可做成開式、半開式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用于低速傳動。當(dāng)齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。它的工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體(機匣)內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(齒輪箱)。它與開式或半開式的相比，潤滑及防護等

11、條件最好，多用于重要的場合。3.2.2 齒輪傳動的失效形式齒輪傳動就裝置型式來說，有開式、半開式及閉式之分；就使用情況來說，有低速、高速及輕載、重載之別；就齒輪材料的性能及熱處理工藝的不同，輪齒有較脆(如經(jīng)整體淬火、齒面硬度很高的鋼齒輪或鑄鐵齒輪)或較韌(如經(jīng)調(diào)質(zhì)、?；膬?yōu)質(zhì)碳鋼及合金鋼齒輪)，齒面有較硬(輪齒工作面的硬度大于350hbs或38hrc，并稱為硬齒面齒輪)或較軟(輪齒工作面的硬度小于或等于350hbs或38hrc，并稱為軟齒面齒輪)的差別等。由于上述條件的不同，齒輪傳動也就出現(xiàn)了不同的失效形式。3.2.3齒輪設(shè)計準(zhǔn)則由于齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，

12、以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此，針對上述各種工作情況及失效形式，都應(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)計一般使用的齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲。對于高速大功率的齒輪傳動(如航空發(fā)動機主傳動、汽輪發(fā)電機組傳動等)，還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進行計算。至于抵抗其它失效的能力，目前雖然一般不進行計算，但應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以增強輪齒抵抗這些失效的能力。由實踐得知，在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強度為主。但對于齒面硬度很高、齒芯強度又低的齒輪(如用20、20cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪)或

13、材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為卞。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時，則視具體情況而定。功率較大的傳動，例如輸入功率超過75kw的閉式齒輪傳動，發(fā)熱量大，易于導(dǎo)致潤滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應(yīng)作散熱能力計算。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)則進行計算，但如前所述，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。對于齒輪的輪困、輪輻、輪較等部位的尺寸，通常僅作結(jié)構(gòu)設(shè)計，不進行強度計算。3.

14、2.4齒輪傳動設(shè)計工作條件：已知輸入功率pt1.5kw，小齒輪轉(zhuǎn)速m1；920rmin 齒數(shù)比i2，由電動機驅(qū)動，工作壽命15年(設(shè)每年工作300天)，兩班制，工作干穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒效1) 由工作臺的傳動方案與設(shè)計要求選用斜齒圓柱齒輪傳動。2) 考慮此減速器的功率較大，故大、小齒輪都選用硬齒面。由表l0-1選得大、小齒輪的材料均為40cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火齒面硬度為4855hrc。3) 選取精度等級。因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故初選7級精度。4)選小齒輪齒數(shù):30，大齒輪齒數(shù)：.5) 選取螺旋角。初選螺旋角2.按齒面接觸強度設(shè)計（1）確定公式

15、內(nèi)各個計算數(shù)值1)試選。2)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)2.433。3)由圖10-26查得:則：4)許用接觸應(yīng)力：（2）計算(1)試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得其中：則：(2)計算圓周速度則：v=3.13m/s(3)計算齒寬b及摸數(shù)mnt則：b=65.4mmmnt=2.11mm即有： h=4.76mm(4)計算縱向重合度即：(5)計算裁荷系數(shù)k已知使用系數(shù)ka=1。根據(jù)v=3.13m/s， 7級精度，由查得動載系數(shù)；由查得143;由查得137;由查得。故裁荷系數(shù):即：k=2.78(6)按實際的裁荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。即：(7)計算模數(shù)mn即：3按齒根彎曲強度設(shè)計1) 確定計算參數(shù)(1

16、) 計算裁荷系數(shù)即：k=2.237(2) 根據(jù)縱向重合理，從查得螺旋角影響系數(shù);(3) 計算當(dāng)量齒數(shù)即：即：（4）查取齒形系數(shù)由查得 2)設(shè)計計算即：則由：選取則小齒輪和大齒輪的齒數(shù)分別為：30、60選取大小齒輪齒寬分別為：60、503）斜齒輪參數(shù)計算小齒輪參數(shù)計算：1.分度圓直徑2.齒頂圓直徑3.齒頂高mm4.齒根高mm圖3-2小齒輪大齒輪參數(shù)計算：1.分度圓直徑2.齒頂圓直徑3.齒頂高mm4.齒根高mm圖3-3 大齒輪3.3帶傳動設(shè)計3.3.1帶傳動簡介帶傳動是由固聯(lián)于主動軸上的帶輪1(主動輪)、固聯(lián)于從動軸上的帶輪3(從動輪)和緊套在兩輪上的傳動帶2組成的(如圖3-4)。當(dāng)原動機驅(qū)動主動

17、輪轉(zhuǎn)動時，由于帶和帶輪間的摩擦(或嚙合)，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動乎穩(wěn)、造價低廉以及緩沖吸振等特點，在近代機械中被廣泛應(yīng)用。圖3-4 帶傳動示意圖帶傳動的類型 在帶傳動中，常用的有平帶傳動、v帶傳動、多楔帶傳動、和同步帶傳動等。圖3-5 平帶傳動圖3-6 v帶傳動圖3-7多楔帶傳動圖3-8 同步帶傳動在一般機械傳動中，應(yīng)用最廣的是v帶傳動。v帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動時，v帶只和輪槽的兩個側(cè)面接觸，即以兩側(cè)面為工作面。根據(jù)槽面摩擦的原理，在同樣的張緊力下，v帶傳動較乎帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力。這是v帶傳動性能上的員主要優(yōu)點。再加上v

18、帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，以及v帶多已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)等優(yōu)點，因而v帶傳動的應(yīng)用比乎帶傳動廣泛得多，故本設(shè)計采用v帶傳動。3.3.2 v帶的類型與結(jié)構(gòu)v帶有普通v帶、窄v帶、聯(lián)組v帶夕形v帶、大楔角v帶、寬v帶等多種類型，其中普通v帶應(yīng)用最廣。 標(biāo)準(zhǔn)普通v帶都制成無接頭的環(huán)形。其結(jié)構(gòu)由項膠、抗拉體、底膠和包布等部分組成?？估w的結(jié)構(gòu)分為簾布芯v帶和繩芯v帶兩種類型。普通v帶的截型分為y、z、a、b、c、d、e七種，窄v帶的截型分為spz、spa、spb、spc四種。v帶輪設(shè)計的要求設(shè)計v帶輪時應(yīng)滿足的要求有；質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡

19、；輪槽工作面要精細(xì)加工(表面租糙度一般為6.3)，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以便載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為htl50或ht200；轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成)；小功率時可用鑄鋁或塑料。3.3.3 v帶傳動設(shè)計計算(一) 設(shè)計準(zhǔn)則和單根v帶的基本額定功率 根據(jù)前面的分析可知，帶傳動的主要失效形式即為打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。由機械設(shè)計手冊并對v帶用當(dāng)量摩擦系數(shù)代替平面摩擦系數(shù)，則可推導(dǎo)出帶在有打滑趨勢時的有效拉力(亦即最大有效拉力)為：再由

20、機械設(shè)計手冊可知v帶的疲勞強度條件為：或式中為在一定條件下，由帶的疲勞強度所決定的許用應(yīng)力。即有：即可得出單根v帶所允許傳遞的功率為：（二)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計v帶傳動給定的原始數(shù)據(jù)為：傳遞的功率p，傳動比i=2，傳動位置要求及工作條件等。（三)設(shè)計步驟和方法1確定計算功率pca。計算功率pca是根據(jù)傳遞的功率p，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的。即:式中：p-傳遞的額定功率(例如電動機的額定功率)，kw； ka-工作情況系數(shù)。2選擇帶型根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計手冊選定帶型。圖3-9 普通v帶選型圖3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d1和d21)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1

21、 根據(jù)v帶裁型，參考機械設(shè)計手冊選取dld2，為了提高v帶的壽命，宜選取較大的直徑。2)驗算帶的速度。根據(jù)來計算帶的速度，并應(yīng)使。對于普通v帶：如，則離心力過大，即應(yīng)減小d1；如v過小(例如v5ms)，則表示所選dl過小，這將使所需的有效拉力過大，即所需帶的根數(shù)過多，于是帶輪的寬度、軸徑及軸承的尺寸都要隨之增大。一般以20ms為宜。3)計算從動輪的基準(zhǔn)直徑d1、d2。其中：并按v帶輪的基準(zhǔn)直徑系列機械設(shè)計手冊以適當(dāng)圓整。4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度ld如果中心距末給出，可根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要韌定中心距a，?。喝《ê螅鶕?jù)帶傳動的幾何關(guān)系，按下式計算所需帶的基港長度。根據(jù)，由機械設(shè)計手冊選取和相近

22、的v帶的基準(zhǔn)長度ld 。再根據(jù)ld來計算實際中心距。由于v帶傳動的中心距一般是可以調(diào)整的，故可采用下式作近似計算，即：考慮安裝調(diào)整和補償頂緊力(如帶伸長而松弛后的張緊)的需要，中心距的變動范圍為：5驗算主動輪上的包角。根據(jù)機械設(shè)計手冊及對包角的要求，應(yīng)保證：6確定帶的根數(shù)：式中：考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)；考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)；單根v帶的基本領(lǐng)定功率。 計入傳動比的影響時，單根v帶額定功率的增量(因是按180，即dld2的條件計算的，而當(dāng)傳動比越大時，從動輪直徑就越比主動輪直徑大，帶繞上從動輪時的彎曲應(yīng)力就越比統(tǒng)上主動輪時的小，故其傳動能力即有所提高)。在確定

23、v帶的根數(shù)：時，為了使各根v帶受力均勻，根數(shù)不宜太多(通常：v40hrc；高速、重載、連續(xù)工作的傳動，采用低碳鋼、低碳合金鋼表面滲碳淬火(如用15、20cr、12crni3等鋼淬硬至55hrc-60hrc)或中碳鋼、中碳合金鋼表面淬火(如用45、40cr、45mn、35simn、35crmo等鋼淬硬到40hrc50hrc)。載荷平穩(wěn)、速度較低、齒數(shù)較多時，也允許采用 的鑄鐵制造鏈輪。由于小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，因此對材料的要求也比大鏈輪高。當(dāng)大鏈輪用鑄鐵制造時，小鏈輪通常都用鋼。3.4.4 鏈傳動的運動特性圖3-17 鏈輪運動圖鏈的水平方向的加速度鏈的垂直方向分速度相對嚙合沖擊動能圖3-1

24、8 鏈輪傳動若鏈條松弛，在起動、制動、反轉(zhuǎn)、載荷變化等情況下，將產(chǎn)生慣性沖擊，使鏈傳動產(chǎn)生很大的動載荷。 3.4.5 鏈傳動的受力分析1.工作拉力 ：2.離心拉力 ：3.垂度拉力 ：4.緊邊總拉力：5.松邊總拉力：6.軸上的載荷： 圖3-19 鏈的受力3.4.6滾子鏈傳動的失效形式及計算方法1.鏈傳動的失效形式有： (1) 鉸鏈元件由于疲勞強度不足而破壞。 (2) 因鉸鏈銷軸磨損使鏈節(jié)距過度伸長（在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下允許伸長率為3%），從而破壞正確嚙合和造成脫鏈現(xiàn)象； (3) 潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時，銷軸和套筒的摩擦表面易發(fā)生膠合破壞； (4) 經(jīng)常起動、反轉(zhuǎn)、制動的鏈傳動，由于過載造成沖擊破斷；

25、(5) 低速重載的鏈傳動，鉸鏈元件發(fā)生靜強度破壞； (6) 鏈輪輪齒磨損。2.額定功率曲線 圖3-20 額定功率曲線3.額定功率確定方法3.4.7 滾子鏈傳動的設(shè)計步驟和主要參數(shù)的確定設(shè)計滾子鏈時的原始數(shù)據(jù)為：傳動的功率、小鏈輪和大鏈輪的轉(zhuǎn)速（或傳動比）、原動機種類、載荷性質(zhì)以及傳動用途等。設(shè)計步驟 ： 1選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2 小鏈輪齒數(shù)對鏈傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響，鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少。過少時將：1)增加傳動的不均勻性和動載荷；2)增加鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角，從而增大功率消耗；3)增加鉸鏈承壓面間的壓強（因齒數(shù)少時，鏈輪直徑小，鏈的工作拉力將增加），從而加速鉸鏈磨損等；4)增加鏈傳動

26、的圓周力，從而加速了鏈條和鏈輪的損壞。由于鏈節(jié)數(shù)應(yīng)選用偶數(shù)，所以鏈輪齒數(shù)最好選質(zhì)數(shù)或不能整除鏈節(jié)數(shù)的數(shù)。并優(yōu)先選取17、19、21、23、25、38、57、76、95、114。 圖3-21 鏈輪節(jié)距2 確定傳動比i 鏈傳動的傳動比一般，推薦，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10（個別情況可到15）。如傳動比過大，則鏈包在小鏈輪上的包角過小，嚙合的齒數(shù)太少，這將加速輪齒的磨損，容易出現(xiàn)跳齒，破壞正常嚙合，通常包角最好不小于120，傳動比在3左右。本次設(shè)計中采用的傳動比i=2 3確定計算功率4確定鏈節(jié)距在承載能力足夠條件下，應(yīng)選取較小節(jié)距的單排鏈，高速重載時，可選用小節(jié)距的多排鏈。一般，載荷大

27、、中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈；速度不太高、中心距大、傳動比小時選大節(jié)距單排鏈。5確定中心距和鏈長6鏈速和鏈輪的極限轉(zhuǎn)速鏈速的提高受到動載荷的限制，所以一般最好不超過12 m/s。如果鏈和鏈輪的制造質(zhì)量很高，鏈節(jié)距較小，鏈輪齒數(shù)較多，安裝精度很高，以及采用合金鋼制造的鏈，則鏈速也允許超過20m/s30m/s。鏈輪的最佳轉(zhuǎn)速和極限轉(zhuǎn)速。7計算鏈傳動作用在軸上的力3.4.8鏈傳動的布置、張緊和潤滑1.鏈傳動的合理布置兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一垂直平面內(nèi);兩鏈輪中心連線最好是水平的，或與水平面成45以下的傾斜角，盡量避免垂直傳動。屬于下列情況時，緊邊最好布置在傳動的上面： 1)中心距和的水平傳

28、動； 2)傾斜角相當(dāng)大的傳動； 3)中心距、傳動比和鏈輪齒數(shù)的水平傳動。圖3-22 傳動鏈的布置2. 鏈傳動的張緊方法鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免由于鏈條垂度過大產(chǎn)生嚙合不良和鏈條振動現(xiàn)象，同時也為了增加鏈條的包角。張緊力并不決定鏈的工作能力，而只是決定垂度的大小。當(dāng)兩輪中心連線傾角大于60時，一般都要設(shè)置張緊裝置。最常見的張緊方法是移動鏈輪以增大兩輪的中心距。但如中心距不可調(diào)時，也可以采用張緊輪傳動。張緊輪應(yīng)裝在靠近主動鏈輪的松邊上。不論是帶齒的還是不帶齒的張緊輪，其分度圓直徑最好與小鏈輪的分度圓直徑相近。不帶齒的張緊輪可以用夾布膠木制成，寬度應(yīng)比鏈約寬5mm。此外還可用壓板或托板張緊。

29、對于中心距大的鏈傳動，用托板控制垂度更為合理。3. 鏈傳動的潤滑、護罩或鏈條箱人工定期潤滑；滴油潤滑；油浴或飛濺潤滑；壓力噴油潤滑圖3-23 建議使用的潤滑油方法3.5 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計3.5.1 蝸桿傳動的類型和特點 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩鈾線交錯的夾角可為任意值，常用的為90。這種傳動由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、傳動乎穩(wěn)以及在一定的條件下具有可取的自鎖性等優(yōu)點，應(yīng)用頗為廣泛；其不足之處是傳動效率低、常用耗用有色金屬等。蝸桿傳動通常用于減速裝置，但也有個別機器用作增速裝置。 隨著機器功率的不斷提高，近年來陸續(xù)出現(xiàn)了多種新型的蝸桿傳動，效率低的缺點正在逐步

30、改善。（一）蝸桿傳動的類型根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動。圖3-24 圓柱蝸桿傳動圖3-25 環(huán)面蝸桿傳動圖3-26 錐蝸桿傳動3.5.2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算1. 蝸桿傳動的最大特點是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大。2. 傳動平穩(wěn)、噪聲小。3. 可制成具有自鎖性的蝸桿。4. 蝸桿傳動的主要缺點是效率較低。5. 蝸輪的造價較高。圖3-27 蝸輪蝸桿設(shè)計參數(shù)垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。在蝸桿傳動的設(shè)計計算中，均以中間平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準(zhǔn) 。（一） 蝸桿傳動的主

31、要參數(shù)及其選擇1. 蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動比 i較少的蝸桿頭數(shù)（如：單頭蝸桿）可以實現(xiàn)較大的傳動比，但傳動效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動效率越高，但蝸桿頭數(shù)過多時不易加工。通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動比，即 。不宜太?。ㄈ?6)，否則將使傳動平穩(wěn)性變差。也不宜太大，否則在模數(shù)一定時，蝸輪直徑將增大，從而使相嚙合的蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。傳動比 i：2.模數(shù)m和壓力角a蝸桿與蝸輪嚙合時，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即 3.導(dǎo)程角在m和為標(biāo)準(zhǔn)值時，正確嚙合時，蝸輪蝸桿螺旋線方向相同，且4.蝸桿分度圓直徑和蝸桿直徑系數(shù)q由于

32、蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國家標(biāo)準(zhǔn)對每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑。直徑與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。當(dāng)模數(shù)m一定時，q值增大則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛度提高。因此，對于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的q值，以保證蝸桿有足夠的剛度。 5.中心距（二）蝸桿傳動的幾何尺寸計算表3-1蝸輪蝸桿設(shè)計參數(shù)3.5.3 蝸桿傳動的失效形式和計算1.齒面見相對滑動速度v ；2.齒輪的失效形式；蝸桿傳動的主要問題是摩擦磨損嚴(yán)重，這是設(shè)計中要解決的主要問題。蝸輪磨損、系統(tǒng)過熱、蝸桿剛度不足是主要的失效形式。3.蝸桿傳動的計算準(zhǔn)則對于閉式蝸輪傳動，通常按齒面接

33、觸疲勞強度來設(shè)計，并校核齒根彎曲疲勞強度。對于開式蝸輪傳動，或傳動時載荷變動較大，或蝸輪齒數(shù)z2大于90時，通常只須按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計。由于蝸桿傳動時摩擦嚴(yán)重、發(fā)熱大、效率低，對閉式蝸桿傳動還必須作熱平衡計算，以免發(fā)生膠合失效。3.5.4 蝸桿傳動的材料和結(jié)構(gòu)1.蝸桿傳動的材料為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。高速重載的蝸桿常用15cr、20cr滲碳淬火，或45鋼、40cr淬火。低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。2.蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個整體。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時，可以將

34、軸與蝸桿分開制作。無退刀槽，加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下： （a）整體式蝸輪 (b) 齒圈式蝸輪 （c）鑲鑄式蝸輪 (d)螺栓聯(lián)接式蝸輪圖3-28 蝸輪結(jié)構(gòu)3.5.5 蝸桿傳動的強度計算1、 蝸桿傳動的受力分析 蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒在受到法向載荷fn的情況下，可分解出徑向載荷fr、周向載荷ft、軸向載荷fa。在不計摩擦力時，有以下關(guān)系：圖3-29 蝸輪蝸桿受

35、力2.蝸輪齒面接觸疲勞強度計算適用于鋼制蝸桿對青銅或鑄鐵蝸輪渦輪齒面接觸疲勞強度的設(shè)計公式為3蝸輪齒輪的齒根彎曲疲勞強度計算渦輪齒根彎曲強度的校核公式為：設(shè)計為：3.5.6 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡1蝸桿傳動效率計及嚙合摩擦損耗的效率；計及軸承摩擦損耗的效率；計及濺油損耗的效率；是對總效率影響最大的因素，可由下式確定：式中：l 蝸桿的導(dǎo)程角； jv當(dāng)量摩擦角。所以 z1效率與蝸桿頭數(shù)的大致關(guān)系為：閉式傳動z1 總 效 率 0.7 0.75 0.750.82 0.820.92 2蝸桿傳動的潤滑潤滑的主要目的在于減摩與散熱。具體潤滑方法與齒輪傳動的潤滑相近。潤滑油潤滑油的種類很多，需根據(jù)蝸桿、

36、蝸輪配對材料和運轉(zhuǎn)條件選用。潤滑油粘度及給油方式一般根據(jù)相對滑動速度及載荷類型進行選擇。給油方法包括：油池潤滑、噴油潤滑等，若采用噴油潤滑，噴油嘴要對準(zhǔn)蝸桿嚙入端，而且要控制一定的油壓。潤滑油量潤滑油量的選擇既要考慮充分的潤滑，又不致產(chǎn)生過大的攪油損耗。對于下置蝸桿或側(cè)置蝸桿傳動，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高；當(dāng)蝸桿上置時，浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。3.蝸桿傳動的熱平衡計算由于傳動效率較低，對于長期運轉(zhuǎn)的蝸桿傳動，會產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過高，就會破壞潤滑狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進一步惡化。系統(tǒng)因摩擦功耗產(chǎn)生的熱量為：自然冷卻從箱壁散去的熱量為：式中：ks箱體表面的散熱系數(shù)，可取ks (8.1517.45)w/(m2)；a 箱體的可散熱面積(m2)；t1潤滑油的工作溫度()；t0環(huán)境溫度()。在熱平衡條件下可得：可用于系統(tǒng)熱平衡驗算，一般t1709