發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)

1、2009屆畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 院 系：機(jī)械工程系專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 學(xué) 制： 完 成 時(shí) 間： 摘要 發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)是發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝修理的最基本的工具。本文提出了用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)的解決方案，并利用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的自鎖。蝸輪軸承受發(fā)動(dòng)機(jī)的全部重量及其產(chǎn)生的扭矩。翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)的萬向腳輪移動(dòng)性好，操作簡(jiǎn)便，不僅可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了生產(chǎn)率，并能將翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)鎖止在任意工作地點(diǎn)。專門油盤使整個(gè)維修過程及工作地點(diǎn)干凈整潔。關(guān)鍵字 發(fā)動(dòng)機(jī) 翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái) 步進(jìn)電機(jī)abstractthe rollover-stand is

2、the basic tool to inassemble and assemble the engine. in this paper, with step motor, the engine can achieve the rotation with angle of arbitrary. and with the worm gear agencies,the engine can achieve self-locking. worm shaft bears the full weight of the engine and its torque. its rollover wheel mo

3、ves flexibly which enable the operation labor-saving, and increase the productivity . futhermore, it can fix the rollover-stand wherever you want. the special oil pan make the the process of maintaining very tidy and clean. key words engine rollover-stand step motoriii目 錄摘要iabstractii第1章緒論11.1研究此課題的

4、目的11.2發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展概況11.2.1前期的發(fā)展11.2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11.3本文主要研究?jī)?nèi)容2第2章傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)32.1初始數(shù)據(jù)32.2傳動(dòng)方案的制定與確定32.2.1總的傳動(dòng)比i的估算32.2.2傳動(dòng)方案的擬定4第3章步進(jìn)電機(jī)的選擇83.1各軸傳遞的功率83.2各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩8第4章傳動(dòng)件的計(jì)算104.1蝸輪、蝸桿的選用和校核104.1.1確定蝸輪、蝸桿的類型和材料104.1.2確定蝸桿、蝸輪的基本尺寸104.1.3計(jì)算傳動(dòng)效率124.1.4蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核124.1.5潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑方式的選擇134.2v帶的選用和計(jì)算134.2.1求v帶計(jì)算功率pc134.2.2選普通v帶

5、型號(hào)134.2.3大、小帶輪基準(zhǔn)直徑134.2.4驗(yàn)算帶速134.3鏈條的選用和計(jì)算134.3.1鏈輪的齒數(shù)144.3.2鏈條節(jié)數(shù)144.3.3計(jì)算功率144.3.4計(jì)算節(jié)距144.3.5實(shí)際中心距144.3.6驗(yàn)算鏈速154.3.7選擇潤(rùn)滑方式154.3.8作用在軸上的壓力154.3.9鏈輪主要尺寸15第5章軸的計(jì)算165.1軸的計(jì)算165.1.1估算軸的基本直徑165.1.2強(qiáng)度校核185.2 軸的計(jì)算205.2.1估算mmax和t215.2.2確定蝸輪軸向和徑向尺寸21第6章滾動(dòng)軸承、鍵、立柱的計(jì)算276.1滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算276.1.1蝸桿兩端的軸承的計(jì)算276.1.2蝸輪兩端的軸

6、承的計(jì)算286.2鍵的選擇與校核296.2.1蝸桿軸上的鍵的選擇與校核296.2.2蝸輪的連接鍵的選擇與校核296.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)連接盤的連接鍵的選擇與校核306.3立柱的計(jì)算30第7章傳動(dòng)件的潤(rùn)滑及密封337.1蝸桿兩端的軸承的潤(rùn)滑337.2蝸輪兩端的軸承的潤(rùn)滑337.3鏈條的潤(rùn)滑33第8章 結(jié)論34致謝35參考文獻(xiàn)36第1章緒論1.1研究此課題的目的當(dāng)前，汽車技術(shù)已被國(guó)家列為高等職業(yè)教育的緊缺專業(yè)之一，是國(guó)家重點(diǎn)扶持發(fā)展的專業(yè)。“隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)高等汽車專業(yè)技術(shù)人才的需求為汽車運(yùn)用技術(shù)專業(yè)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇?！倍l(fā)動(dòng)機(jī)既是汽車的動(dòng)力源，又是汽車所有部件中最為復(fù)雜和最有科技含量的

7、部件。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)和維修變的越來越重要。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架試驗(yàn)臺(tái)是發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝修理的最基本的工具。它具有操作輕便使用時(shí)裝卸方便等特點(diǎn)。其萬向腳輪移動(dòng)性好，不僅可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)便，而且提高了生產(chǎn)率。專門油盤使整個(gè)維修過程及工作地點(diǎn)干凈整潔。可以說發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架試驗(yàn)臺(tái)既是汽車專業(yè)學(xué)生拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)的必備工具，也是普通汽車修理行業(yè)的理想工具。由于我校汽車專業(yè)實(shí)驗(yàn)室緊缺一種針對(duì)豐田佳美v8發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)，學(xué)生拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)很不方便，不能將發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式看的一清二楚。直接影響了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生探索的興趣。為了方便學(xué)院學(xué)生拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)，減輕學(xué)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，使學(xué)生通過實(shí)習(xí)能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)更

8、全面的了解，我設(shè)計(jì)了一種針對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)。1.2發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展概況1.2.1前期的發(fā)展汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生都已有百年的歷史，尤其是二戰(zhàn)后汽車工業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展。從而帶動(dòng)了包括發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造水平在內(nèi)了一系列的機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架的功能也從過去的只具有單一的拆卸，組裝向檢測(cè)，調(diào)試等多任務(wù)，多功能轉(zhuǎn)化?！半m然如此，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架功能的改造和技術(shù)提升進(jìn)展的相對(duì)較慢，特別是對(duì)于實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)來說不夠?qū)嵱??！?.2.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀“目前，國(guó)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架有固定式的和移動(dòng)式的兩種。固定式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在翻轉(zhuǎn)架上翻轉(zhuǎn)、起動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)，但需澆注混凝土，固定時(shí)費(fèi)工費(fèi)

9、時(shí)，不能在短時(shí)間內(nèi)投入使用。 且不能移動(dòng)，限制了實(shí)驗(yàn)室的調(diào)整。另外，油、水、工件、工具易落地，達(dá)不到衛(wèi)生清潔的起碼要求，也不便于檢測(cè)和排除故障。移動(dòng)式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架，雖然能夠移動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)只能在翻轉(zhuǎn)架上翻轉(zhuǎn)，不能起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)，無法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、故障設(shè)置和故障診斷與排除?！?現(xiàn)在較好的發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架一般可通過分體式液壓升舉缸等系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)上下動(dòng)以調(diào)整高度。通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)多級(jí)變速。有僅舉升準(zhǔn)確，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且操作安全，結(jié)構(gòu)合理，減輕了裝卸發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度?！斑m用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝移動(dòng)維修作業(yè)，運(yùn)輸當(dāng)中可以把發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)支架拆解。” 最近幾年，國(guó)內(nèi)有研究人員綜合固定式

10、和移動(dòng)式各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種新型翻轉(zhuǎn)架，它集發(fā)動(dòng)機(jī)的拆卸、組裝、調(diào)試、大修、起動(dòng)、故障設(shè)置及診斷、排除、檢測(cè)等功能為一體。而且還配備了具有移動(dòng)定位功能的“移動(dòng)臺(tái)架”。“移動(dòng)臺(tái)架”的工具箱內(nèi)置有齊全的發(fā)動(dòng)機(jī)解體、組裝、檢修、調(diào)試所需的工、量具。功能發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架與移動(dòng)臺(tái)架配合使用，改變了就地或在工作臺(tái)上解體、組裝發(fā)動(dòng)機(jī)等不理想的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式，解決了學(xué)生動(dòng)手少、浪費(fèi)師資和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地緊缺的難題?！坝捎诙喙δ馨l(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架與移動(dòng)臺(tái)架能夠自由移動(dòng)，從而可以任意組合、調(diào)整實(shí)驗(yàn)室，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)和移動(dòng)臺(tái)架的利用率。使用多功能發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架，可以方便地檢測(cè)、診斷、排除發(fā)動(dòng)機(jī)的各種故障，并能在教學(xué)中設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)故障和各

11、種異響。”在生產(chǎn)實(shí)際中，使用多功能發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架與移動(dòng)臺(tái)架，避免了修理廠在發(fā)動(dòng)機(jī)大修過程中重復(fù)吊裝和工作臺(tái)不能移動(dòng)造成的誤工現(xiàn)象?！斑@種新型發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架保留了傳統(tǒng)固定式和移動(dòng)式翻轉(zhuǎn)架的優(yōu)點(diǎn)，克服了其弊端，增加了翻轉(zhuǎn)架的功能，能夠完成發(fā)動(dòng)機(jī)的全部實(shí)訓(xùn)課題，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，并提高了汽車修理廠發(fā)動(dòng)機(jī)大修作業(yè)的工作效率?！?.3本文主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究了怎樣使發(fā)動(dòng)機(jī)在維修中實(shí)現(xiàn)360o任意回轉(zhuǎn)和鎖止，并使發(fā)動(dòng)機(jī)可停留（鎖止）在任何工作位置，以及怎樣實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)架本身的移動(dòng)和自鎖，用什么來支承發(fā)動(dòng)機(jī),以及如何通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。第2章傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)2.1初始數(shù)據(jù)aorbh·圖已知：發(fā)動(dòng)機(jī)重

12、量g = 20000 n，發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸（如下圖）a=900mm，b=700mm，h=800mm,發(fā)動(dòng)機(jī)重心到連接盤中心距離r=100 mm，最高翻轉(zhuǎn)速度n2= 2 r/min。o處為發(fā)動(dòng)機(jī)連接翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)的部位。2.2傳動(dòng)方案的制定與確定2.2.1總的傳動(dòng)比i的估算在滿足要求的條件下，應(yīng)盡量減小步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩mim，這樣可以節(jié)約成本，初定mim1570 ncm。發(fā)動(dòng)機(jī)重心旋轉(zhuǎn)的線速度： v= (2-1)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)所需功率： pwgv/1000 (2-2)電動(dòng)機(jī)的功率： pdpw/ (2-3)式中 傳動(dòng)件的總傳動(dòng)效率；電機(jī)軸產(chǎn)生的扭矩：td = (2-4)式中i減速裝置的總傳動(dòng)比；電動(dòng)機(jī)的啟

13、動(dòng)力矩：mq=ml0/k1 (2-5)式中ml0電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩, ml0=td ； k1比例系數(shù)，取0.30.5。步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩：mim= mq/k2 (2-6)k2比例系數(shù)。由得式(2-1) (2-6)得i67/(2-7)2.2.2傳動(dòng)方案的擬定方案一：步進(jìn)電機(jī)通過兩級(jí)圓柱齒輪減速器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)。圖2表1 兩級(jí)圓柱齒輪減速器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)齒輪傳動(dòng)具有承載能力大、傳動(dòng)效率高、允許速度高、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)首先考慮選用齒輪傳動(dòng)。而且斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的承載能力和平衡性比直齒圓柱齒輪好，這是兩級(jí)減速器中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。1. 齒輪相對(duì)于軸承位置不對(duì)稱

14、。當(dāng)軸產(chǎn)生彎扭變形時(shí)，載荷在齒寬分布不均勻，因此軸設(shè)計(jì)得具有較大剛度，并使高速軸齒輪遠(yuǎn)離輸入端。淬硬齒輪大多采用此結(jié)構(gòu)；2. 這種減速器減速比不大，不適用于大傳動(dòng)比的場(chǎng)合 =0.972=0.94 ,得 i71 而該減速器的傳動(dòng)比的范圍為7.150；3. 不能實(shí)現(xiàn)自鎖，需要專門的制動(dòng)裝置，這樣會(huì)增加制造成本，使其結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。方案二：步進(jìn)電機(jī)通過蝸桿齒輪減速器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn) 圖3 表 蝸桿齒輪減速器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)緊湊，綜合了蝸桿和齒輪各自的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)自鎖；2. 高速級(jí)采用蝸桿傳動(dòng)，在嚙合處易形成油膜，低速級(jí)齒輪精度可低些，但結(jié)構(gòu)不如齒輪蝸桿減速器緊湊。蝸桿軸采用可調(diào)壓緊力的多層氈圈

15、密封，也可以采用唇形密封圈結(jié)構(gòu)；低速級(jí)軸承采用脂潤(rùn)滑，并采用非接觸式密封結(jié)構(gòu)，密封件不會(huì)磨損。箱體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工軸承座有些困難，箱體結(jié)構(gòu)比較龐大。方案三：步進(jìn)電機(jī)通過鏈輪蝸桿減速器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)。圖4表3 鏈輪蝸桿減速器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝。與帶傳動(dòng)相比，無彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；需要的張緊力小，能在有油污的環(huán)境下工作；2.與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造和安裝精度要求較低，中心距較大時(shí)其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3.能實(shí)現(xiàn)自鎖。瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常數(shù) ，因此傳動(dòng)平穩(wěn)性較差 ，工作中有一定的沖擊和噪聲。方案四：步進(jìn)電機(jī)通過v帶蝸桿減速器帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)。圖5表4 v

16、帶蝸桿減速器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1. 與應(yīng)用廣泛的齒輪傳動(dòng)相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)；2. 與鏈輪相比，帶傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)，緩和沖擊，吸收振動(dòng)；3. 過載時(shí)帶與間會(huì)出現(xiàn)打滑，打滑雖使傳動(dòng)失效，但可防止損壞其他零件；4. 適用于中心距較大的傳動(dòng)。1. 傳動(dòng)的外廓尺寸較大；2. 需要張緊裝置；3. 由于帶的滑動(dòng)，不能保證固定的傳動(dòng)比；4. 帶的壽命較短；5. 傳動(dòng)效率較低。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架主要用于本學(xué)院汽車專業(yè)學(xué)生拆裝實(shí)習(xí)。要求操作輕便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用時(shí)裝卸方便等，而且對(duì)瞬時(shí)傳動(dòng)比的穩(wěn)定性無嚴(yán)格要求。在滿足要求的前提下，要盡可能降低成本。綜合考慮各種因素，優(yōu)先選用方案三和方案四?？紤]到帶傳動(dòng)

17、的優(yōu)點(diǎn)更多，先以帶傳動(dòng)為基礎(chǔ)計(jì)算。第3章步進(jìn)電機(jī)的選擇3.1各軸傳遞的功率傳動(dòng)件的 12 3 (3-1)式中1v帶傳動(dòng)效率，取0.92；2蝸桿傳動(dòng)效率,取0.36；3滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率,取0.98；得0.325由式(2-1) (2-3)以及(3-1)得pd =0.32kw。蝸桿軸（以下簡(jiǎn)稱i軸）傳遞的功率：p1= pd 1=0.30kw；蝸輪軸（以下簡(jiǎn)稱ii軸）傳遞的功率：p2 = pd 12=0.11kw;3.2各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 t= (3-2)式中t軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(nm)；p軸輸入的功率(kw)；n軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；電機(jī)軸輸出扭矩：td = = (3-3)i軸輸出扭矩：t1 = (3-4)

18、式中i12蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比；ii軸輸出扭矩：t2= (3-5)電機(jī)選用五相十拍工作方式，查表7-2 步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、拍數(shù)、啟動(dòng)力矩表得k2= 0.951；為降低成本，選用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，初選型號(hào)為150bf003,技術(shù)指標(biāo)如下：型號(hào)最大靜轉(zhuǎn)矩（ncm）運(yùn)行頻率（step/s）電壓（v）外徑長(zhǎng)度軸徑重量150bf0031570800080/1215018018 1:10k165表31 150bf003技術(shù)指標(biāo)由式(2-7)得i=67/=67/0.325=206;查手冊(cè)知在動(dòng)力傳動(dòng)中，蝸桿的傳動(dòng)比i12=880，v帶傳動(dòng)比i017。初選i01=3，i12=70。表32 各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩參數(shù)電機(jī)軸

19、i軸ii軸n (r/min)4201402p(kw)0.320.30.11t(nm)7.2820.3510步進(jìn)電機(jī)實(shí)際輸出的最大靜轉(zhuǎn)矩mimtd/k1k2=1531<1570；最高工作頻率：fmax=n0×360/(0.75×60)=3224<8000;所選電機(jī)合適。第4章傳動(dòng)件的計(jì)算4.1蝸輪、蝸桿的選用和校核4.1.1確定蝸輪、蝸桿的類型和材料4.1.1.1確定蝸桿的類型為了使蝸桿有很好的自鎖性，應(yīng)減少蝸桿的的頭數(shù)。初選z11；z2z1i1270。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架對(duì)蝸桿的要求為：一要能承受低速中載，二要加工方便。而對(duì)傳動(dòng)效率和傳動(dòng)精度無嚴(yán)格要求。所以優(yōu)先選用圓柱

20、蝸桿中的阿基米德蝸桿，即za型。其特點(diǎn)為：可車削加工，加工方便，但不易磨削，精度和傳動(dòng)效率較低，一般用于頭數(shù)較少、低速或不太重要的傳動(dòng)，應(yīng)用較廣。4.1.1.2選擇蝸輪、蝸桿的材料蝸桿傳動(dòng)屬一般用途，按簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表128蝸桿常用材料，初選45鋼，表面淬火，硬度為4555hrc，齒面粗糙度ra=0.80.4。由于蝸輪的轉(zhuǎn)速n=2r/min，為低速中載，按該手冊(cè)表129選用zcual10fe3(鋁青銅)。4.1.2確定蝸桿、蝸輪的基本尺寸4.1.2.1確定模數(shù)和分度圓直徑 m2d1kt2 (4-1)式中m蝸桿的軸向模數(shù)(mm)； d1蝸桿分度圓直徑(mm)； z2蝸輪齒數(shù)； h蝸輪的許用接觸

21、應(yīng)力(mpa)； k載荷系數(shù)； t2作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩(nmm)；估計(jì)蝸桿、蝸輪的相對(duì)滑動(dòng)速度vs=0.5m/s。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表125中查得h250mpa。因?yàn)槭褂面溳啎?huì)產(chǎn)生一些沖擊，另外發(fā)動(dòng)機(jī)的重心繞連接軸中心做圓周運(yùn)動(dòng)，屬于動(dòng)載荷，k取1.2；代入上式得m2d1474 mm3，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表121得m2d1=556, z1=1, d156，q=17.778, m=3.15, z270。4.1.2.2確定中心距a = 0.5m(q+ z2)=138.250mm；取q=72，得a=141.4，圓整取a=142。i12=72, 變位系數(shù)x=0.2。4.1.2.3計(jì)算導(dǎo)程角tan= z1/q=

22、1/17.778，得=3.22o（即3o1310”）4.1.2.4計(jì)算滑動(dòng)速度v1=d1n1/60000=0.422m/s ; vs= v1/cos=0.423 m/s。查表12-6 當(dāng)量摩擦系數(shù)f和當(dāng)量摩擦角得f0.09，=5.14o>,能實(shí)現(xiàn)自鎖。4.1.2.5蝸桿、蝸輪的基本尺寸表41蝸桿、蝸輪的基本尺寸名稱代號(hào)公式數(shù)值中心距/mmaa=( d1+ d2+2x2m)/2142mm蝸桿頭數(shù)z11蝸輪齒數(shù)z2z2z1i1272傳動(dòng)比i72齒形角20o模數(shù)/mmmm=mx3.15蝸輪變位系數(shù)x20.2蝸桿直徑系數(shù)qq= d1/m17.778蝸桿軸向齒距/mmpxpx=m9.896蝸桿導(dǎo)程

23、/mmp2p2=mz19.896蝸桿導(dǎo)程角=acrtan3o1310”za蝸桿法向齒形角ntann=tanxcos3o224”蝸桿齒頂高/mmha1ha1=m3.15蝸輪齒頂高/mmha2ha2=(1+x2)m3.75蝸桿齒根高/mmhf1hf1=1.2m3.78蝸輪齒根高/mmhf2hf2=(1.2- x2)m3.18工作齒高/mmhh=2m6.3頂隙/mmcc=0.2m0.63蝸桿分度圓直徑/mmd1d1=qm56蝸輪分度圓直徑/mmd2d2=z2m226.8蝸桿齒頂圓直徑/mmda1da1= d1+ 2ha162.3蝸輪齒頂圓直徑/mmda2da2= d2+ 2ha2234.3蝸桿齒根圓

24、直徑/mmdf1df1= d1-2 hf148.44蝸輪齒根圓直徑/mmdf2df2= d2- 2hf2220.44蝸桿齒寬/mmb1b1=(12+0.1z2m)60蝸輪齒寬/mmb2b2 =(0.670.75) da146蝸輪外徑/mmde2de2=da2+2m240.6蝸輪咽喉母圓半/mmrg2rg2=a-0.5da224.85蝸輪齒寬角=2arcsin(b2/ d1)110o4.1.3計(jì)算傳動(dòng)效率傳動(dòng)嚙合效率1(4-2)得1=0.38；攪油損失效率2取0.98；滾動(dòng)軸承效率3取0.98；總效率1230.36。4.1.4蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核fmax=fpmax (mpa) (4-3)式中t

25、2max蝸輪承受的最大扭矩(mpa)，t2max= t2；yf齒形系數(shù)，根據(jù)蝸輪當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2/cos3=72.3，查表12-11得yf=1.36；fpmax蝸輪的許用彎曲強(qiáng)度(mpa)，查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-9得fpmax=63mpa；代入公式得fmax=28.5 mpa<fpmax ，滿足要求。4.1.5潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑方式的選擇潤(rùn)滑油粘度查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表15-2選用l-an100潤(rùn)滑油，v40=100mm2/s ?；瑒?dòng)速度vs<5m/s，選用油池浸油潤(rùn)滑。4.2v帶的選用和計(jì)算4.2.1求v帶計(jì)算功率pc計(jì)算功率：pc=kap(4-4)ka工作情況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表

26、13-6，取 ka1.1；p電機(jī)功率；pc=1.1×0.32=0.352 kw；4.2.2選普通v帶型號(hào)根據(jù)pc0.352, n=420r/min ,由圖13-15查出此坐標(biāo)位于z型處，現(xiàn)暫按選用z型計(jì)算。4.2.3大、小帶輪基準(zhǔn)直徑由表13-7普通v帶輪最小基準(zhǔn)直徑,取d1=50mm。d2n1d1(1-)/ n2=432×50×(1-0.02)/140=151mm。由表13-7取d2150mm，(雖略有增加，但小于5%,故允許)。4.2.4驗(yàn)算帶速v=1.2m/s帶速不在525m/s范圍內(nèi)，選用v帶不合適，改換選用鏈條。4.3鏈條的選用和計(jì)算i= i01i12=

27、198式(3-1)中1鏈條的傳動(dòng)效率，取0.96；鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i018，初選i013；表42 各軸轉(zhuǎn)速、功率、扭矩（修正值）參數(shù)電機(jī)軸蝸桿軸（i軸）蝸輪軸（ii軸）n (r/min)4321442p(kw)0.310.30.11t(nm)6.85205104.3.1鏈輪的齒數(shù)假定v0.63m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-10小鏈輪齒數(shù)z1，選z1=17，z2=i01z1=51；4.3.2鏈條節(jié)數(shù)初定中心距取a0=30p；lp=2=94.9 取偶數(shù)lp=94;4.3.3計(jì)算功率由表13-13查得ka=1.3，故pc=kap=1.3×0.31=0.403;4.3.4計(jì)算節(jié)距p0= (4-

28、5)估計(jì)此鏈傳動(dòng)工作于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖13-33所示曲線的左側(cè)，即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞，由表13-11得kz=0.89 , kl=0.984 , 采用單排鏈km=1.0 ，p0=0.46kw由圖13-33查得當(dāng)n1=420r/min時(shí)，08a鏈條能傳遞的功率為2kw>0.46kw,故采用08a鏈條，節(jié)距p=12.7mm。4.3.5實(shí)際中心距將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，不必計(jì)算實(shí)際中心距，可取aa0=30p=381mm4.3.6驗(yàn)算鏈速v=(m/s) (4-6)得v=1.55m/s4.3.7選擇潤(rùn)滑方式按p=12.7mm, v=1.55m/s, 由圖13-34查得應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。4.3.8作用在

29、軸上的壓力作用在鏈輪上的圓周力：f=1000× (4-7)得f=267n, fq可近似?。?.21.3）f , 在此取fq=1.3f=1.3×267=338n4.3.9鏈輪主要尺寸表43 鏈輪主要尺寸名稱代號(hào)公式小鏈輪大鏈輪節(jié)圓節(jié)距p0p0=p12.7012.70分度圓直徑dd=69.10206.30節(jié)圓直徑d0d0=69.10206.30齒頂圓直徑dadamax=d+1.25p-drdamin=d+(1-1.6/z)p-dr76.00213.00齒根圓直徑dfdf=d- dr62.10199.30分度圓弦齒高h(yuǎn)ahamax=(0.625+0.8/z)p-0.5drhami

30、n=0.5(p-dr)3.003.00最大齒根距離lxlx=df62.10199.30第5章軸的計(jì)算5.1軸的計(jì)算5.1.1估算軸的基本直徑由于i軸既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，所以按公式d (5-1)估算。查表14-2 常用材料的值和c值；取c=118,所以d15mm取d1min=20mm表51 軸徑向尺寸位置直徑/mm說明簡(jiǎn)圖鏈輪處20等于d1min密封處30由密封圈尺寸確定上端軸承處35由軸承內(nèi)徑確定上端軸肩處42由軸承安裝尺寸確定蝸桿處62.3蝸桿齒頂圓直徑下端軸肩處42由軸承安裝尺寸確定下端軸承處35由軸承內(nèi)徑確定長(zhǎng)度/mm說明簡(jiǎn)圖處28由鏈輪輪轂寬確定密封處47上端軸承處20由軸承寬確定上

31、端軸肩處115由蝸輪直徑確定蝸桿處60b1=(12+0.1z2m)下端軸肩處115由蝸輪直徑確定下端軸承處20由軸承寬確定表52 軸向尺寸圖515.1.2強(qiáng)度校核5.1.2.1計(jì)算兩支承點(diǎn)間的距離l1 以及l(fā)2 l1=115×2+60+20×215×2=300mm l2=47+28+15=76mm5.1.2.2計(jì)算外力ft12t1/d1=2×20×1000/56=720nfa1 =2t2/d2 =2×510×1000/226.8=4500nfr1 = fa1tan=4500×tan20o =1640nf = fq=

32、338n5.1.2.3計(jì)算計(jì)算約束支反力由fx=0 faxfa10得fax4500n由fy=0 fay+ fbyfr1f=0 在xoy平面由mb=0 fr1 l1+ fay l1fa1d1+f l2=0 由式以上兩式得fay1154nfby=824n由fz=0 faz= fbz= ft1/2=360n 5.1.2.4繪制彎、扭圖mzmax=fay l1/2=173 nm mymax= faz l1/2=54 nm mmax=181 nm t= t1=20 nm x/mm207254t/nmmy/nmx/mm54m/nm26x/mm1734718154x/mm725426圖52mz/nm5.1.

33、2.5求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖中可見，截面1處為危險(xiǎn)截面,當(dāng)量彎矩為me=(5-8)認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)變應(yīng)力，取折合系數(shù)0.6,代入上式得me1=182 nm 5.1.2.6校核危險(xiǎn)截面處軸的直徑蝸桿的材料為45鋼，表面淬火。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表141查得b=650mpa，由表143查得許用彎曲應(yīng)力1b=60 mpa,則e=e1=10.4 mpa <1b(5-9)符合要求。5.2 軸的計(jì)算由于ii軸既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，所以按下面計(jì)算直徑公式dmm5.2.1估算mmax和tft2bayxzxfr2fa2gqyl2rl2l111圖53已知l2100+a/2=550mm>>l1

34、,fr2 =fr1=1640nft2 =fa1=4500nfa2 =ft1=720nmzmax出現(xiàn)在b處，mzmaxg l2=5000×550=2.75 nmm mymax出現(xiàn)在截面1處，mymaxft2 l1/2 << mzmaxmmaxmzmax2.75nmm t= t2=5.1 nmmme=認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)變應(yīng)力，取折合系數(shù)0.6,代入上式得me=2.77nmm5.2.2確定蝸輪軸向和徑向尺寸5.2.2.1估算危險(xiǎn)截面的軸徑蝸輪軸的材料為45鋼, 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表141查得b=600mpa, 由表143查得許用彎曲應(yīng)力1b=55 mpa,則d=80mm取軸頸直

35、徑為95 mm。5.2.2.2徑向和軸向尺寸表53 軸徑向尺寸位置直徑/mm說明簡(jiǎn)圖上軸承處95危險(xiǎn)截面，計(jì)算確定，取軸承內(nèi)徑軸肩120由軸承安裝尺寸確定蝸輪處100由軸承安裝尺寸確定下軸承處95由軸承內(nèi)徑確定密封及連接盤處90由密封圈尺寸確定表54 軸軸徑向尺寸位置長(zhǎng)度/mm說明簡(jiǎn)圖上軸承處50由軸承寬度確定軸肩10蝸輪處64由蝸輪寬度確定下軸承處55由軸承寬度確定密封及連接盤處77由連接盤厚度確定5.2.2.2危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核fbyfbzfayfaxft2byxzxfr2fa2gqyl2rl2l111圖54(1)計(jì)算兩支承點(diǎn)間的距離l1, 以及l(fā)2, rl150+10+64+542

36、5;35=108mml2=35+77+20+450=582mm(2)計(jì)算外力fr2 =fr1=1640n ft2 =fa1=4500n fa2 =ft1=720n g=5000n(3) 計(jì)算支反力由fx=0 faxfa20 fax720n由fy=0 fay+ fby+fr2g=0 在xoy平面內(nèi)由mb=0 fr2 l1+ fay l1+fa2d2+g l2=0由以上兩式得fay2.85×104nfby=3.19×104n在yoz平面內(nèi)由fz=0 faz= fbz= ft2/2=2250n(4)繪制彎、扭圖mzmax=g l2=2910nmmymax= faz l1/2=12

37、2 nmmmax=2910 nmt= t2=510 nmmz/nm14571539x/mm2910122x/mmmy/nm14621544x/mm2910m/nm510t/nmx/mm圖55(5)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖中可見，截面1處為危險(xiǎn)截面,當(dāng)量彎矩為me=認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)變應(yīng)力，取折合系數(shù)0.6,代入上式得me1=2926 nm(6)校核危險(xiǎn)截面處軸的直徑蝸輪的材料為45鋼。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表141查得b=600mpa，由表143查得許用彎曲應(yīng)力1b=55 mpa,則e=e1=34.1 mpa <1b第6章滾動(dòng)軸承、鍵、立柱的計(jì)算6.1滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算6.1.1蝸桿兩端的

38、軸承的計(jì)算fr2fr1faf1f2圖61fa=4500n（即蝸桿軸向力）fr1=1209nfr2=899n軸承型號(hào)為30207，查表15-24c=51500n e=0.37 y=1.6f1=378n （方向如上圖）f2=281n（方向如上圖）因?yàn)閒2fa281+4500=4781n> f1，所以fa1= f2+ fa=4781n，fa2= f2=281np=fp(xfr+yfa)查表15-12, fp=1.2，fa1/ fr1=4781/1209=3.95>e x=0.4 y=1.6p1=1.2×(0.4×1209+1.6×4781)=9760nfa2

39、/ fr2=281/899=0.31<e x=1 y=0p2=1.2×(1×899)=1079nc=p =10/3 (6-1)c1=p1=9760×=51288nc2=p2=1079×=5670nc1,c2 均小于c=51500n ,故滿足要求。6.1.2蝸輪兩端的軸承的計(jì)算fr2fr1faf1f2圖62計(jì)算軸承1、2的軸向力fa1、fa2fa=720n（即蝸輪軸向力）fr1=28589nfr2=31979n軸承型號(hào)為30219，查表15-24c=215000n e=0.42 y=1.4f1=10210n （方向如上圖）f2=11421n（方向如上

40、圖）因?yàn)閒2fa11421+720=12141n> f1，所以fa1= f2+ fa=12141nfa2= f2=11421np=fp(xfr+yfa)查表15-12, fp=1.2fa1/ fr1=11421/28589=0.40<e x=1 y=0p1=1.2×28589=34307nfa2/ fr2=11421/31979=0.36<e x=1 y=0p2=1.2×31979=38375nc=p =10/3c1=p1=34307×=49975nc2=p2=38375×=55901nc1,c2 均小于c=215000n ,故滿足要求

41、。6.2鍵的選擇與校核6.2.1蝸桿軸上的鍵的選擇與校核選用a型普通平鍵，鍵6×14 gb1096-79t=3.5 t1=2.8 k=h/2=3 l=l-b=8 由表7-10查得p100 mpap=83.3mpa< p6.2.2蝸輪的連接鍵的選擇與校核選用兩個(gè)a型普通平鍵，鍵14×50 gb1096-79t=5.5 t1=3.8 k=h/2=4.5 l=l-b=36 由表7-10查得p100 mpap=42.0mpa< p6.2.3發(fā)動(dòng)機(jī)連接盤的連接鍵的選擇與校核選用兩個(gè)a型普通平鍵，鍵14×36 gb1096-79t=5.5 t1=3.8 k=h/2

42、=4.5 l=l-b=22 由表7-10查得p100 mpap=79.9mpa< p6.3立柱的計(jì)算立柱為鑄件，材料為ht200。壁厚均勻，厚度為b,長(zhǎng)a340mm，寬b=230mm許用拉應(yīng)力t=35mpa，c=120mpa。由鏈輪的中心距估算立柱的高度約為ha0=381mm,取h380mm.減速器的質(zhì)量m110 kg. r=100 mm l=l1/2+l2=636mm g=5000n gmg=1100n。aa圖63 baazxxfnmxmzyxb圖64mz=gl=5000×636×10-3=3180 nmmx=gr =5000×100×10-3=

43、500 nmfn= g+ g=6100n立柱的柔度：= (6-2)式中長(zhǎng)度因數(shù)，2；i慣性半徑；i= (6-3)式中i立柱截面的慣性矩；a立柱的橫截面面積；取b=50mm, iz=0.3×109mm4ix=0.6×109 mm4a=ab(a2b)( b2b)=4.7×104 mm2將iz ,a代入公式(6-2)得iz=80mm,iz=80mm,2代入公式(6-1)得z=9.50= (6-4)式中bht200的抗拉強(qiáng)度, b=200mpa；a，b與ht200力學(xué)性能有關(guān)的常數(shù)，a=332, b=1.45mpa。 代入上式得0>z，立柱不會(huì)失穩(wěn)。a處受的壓應(yīng)力最

44、大，其大小a (6-5)s=ab-(a-2b)(b-2b)= 54.5 cm3wz=2321.7cm3wx=2223.3cm3將s=54.5 cm3，wz=2321.7cm3，wx=2223.3cm3代入式(6-5)得a=mpa<cb點(diǎn)受最大拉應(yīng)力，其大小b=mpa可見b點(diǎn)亦受壓應(yīng)力，且b<c,所以取鑄件壁厚b=50mm是合理的。第7章傳動(dòng)件的潤(rùn)滑及密封7.1蝸桿兩端的軸承的潤(rùn)滑采用箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，為防止箱內(nèi)潤(rùn)滑油過多的進(jìn)入軸承，在蝸桿軸承內(nèi)側(cè)安裝擋油環(huán)。為防止軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油外泄導(dǎo)致軸承磨損，設(shè)置密封裝置，采用帶骨架的唇形密封圈密封。7.2蝸輪兩端的軸承的潤(rùn)滑速度因數(shù)dn2=9

45、5×2=190 mm·r/min <1.5×105 mm·r/min,采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，由于箱體內(nèi)溫度高達(dá)84oc,查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-8選用zn-3鈉基潤(rùn)滑脂。為防止箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承，軸承內(nèi)側(cè)采用擋油環(huán)密封，外側(cè)用毛氈圈密封。7.3鏈條的潤(rùn)滑由于鏈條傳遞的功率僅0.3kw,可采用l-an32潤(rùn)滑油。第8章 結(jié)論我所設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)的主體部分是一個(gè)二級(jí)減速器，但這個(gè)二級(jí)減速器與一般的減速器的區(qū)別在于：一、它對(duì)傳動(dòng)比的穩(wěn)定性要求一般，但要求傳動(dòng)比必須很大，因?yàn)檫@個(gè)減速器是直接連在步進(jìn)電機(jī)上的，而步進(jìn)電機(jī)是控制類電機(jī)，輸出轉(zhuǎn)矩不大，需要經(jīng)過減速裝置才能將它輸出的扭矩放大；二、要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因?yàn)槲以O(shè)計(jì)的不是一個(gè)減速器。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)整體，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)雖然能提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，但也會(huì)提高