萬能材料試驗(yàn)機(jī)畢業(yè)論文

1、摘 要 試驗(yàn)機(jī)是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)等的機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗(yàn)。在研究探索新材料、新工藝、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的過程中，試驗(yàn)機(jī)是一種不可缺少的重要測試儀器。 本文首先概述了試驗(yàn)機(jī)的基本定義、研究背景及意義、分類與國內(nèi)外一些重要生產(chǎn)商的成果。第二部分論述了滾珠絲杠-錐齒輪、滾珠絲杠-鏈傳動、滾珠絲杠-直齒輪和液壓驅(qū)動四種傳動方案，并進(jìn)行對比分析，最后選擇滾珠絲杠-錐齒輪傳動系統(tǒng)作為本文的設(shè)計(jì)對象。第三部分對試驗(yàn)機(jī)的主要機(jī)械

2、傳動部分，如電動機(jī)、滾珠絲杠傳動系統(tǒng)、錐齒輪傳動系統(tǒng)、減速器、軸以及軸承、無級變速器等各部分進(jìn)行選擇、詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算，經(jīng)過校核后所有設(shè)計(jì)均符合要求。在文章的最后簡明的介紹了做本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些心得體會。關(guān)鍵詞: 試驗(yàn)機(jī) 滾珠絲桿 錐齒輪 蝸輪蝸桿目 錄1 緒論41.1 研究背景及意義41.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.2.1 國內(nèi)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀41.2.2 國外材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀71.3 本論文研究內(nèi)容82 萬能材料試驗(yàn)機(jī)機(jī)械傳動部分設(shè)計(jì)方案92.1 方案簡述92.1.1 方案一 ：錐齒輪傳動92.1.2 方案二：圓柱齒輪傳動92.1.3 方案三：絲杠傳動102.1.4 方案四：液壓傳動112.2

3、各種方案分析113 萬能材料試驗(yàn)機(jī)傳動部分設(shè)計(jì)133.1 萬能材料試驗(yàn)機(jī)傳動部分總體結(jié)構(gòu)133.2 傳動部件的設(shè)計(jì)與校核133.2.1 電動機(jī)的選擇133.2.2 傳動裝置總傳動比的計(jì)算及其分配153.2.3 蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核153.2.4 錐齒輪的傳動設(shè)計(jì)與校核203.2.5 工作主軸的設(shè)計(jì)與校核273.2.6 滾珠絲杠傳動的設(shè)計(jì)與校核373.2.7 無級變速器設(shè)計(jì)與校核424 總結(jié)58參 考 文 獻(xiàn)59Abstract60致 謝611 緒論1.1 研究背景及意義材料試驗(yàn)機(jī)是在各種條件、環(huán)境下測定金屬材料、非金屬材料、機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)等的機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷和校驗(yàn)旋轉(zhuǎn)零

4、部件動態(tài)不平衡量的精密測試儀器，可以對材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞、蠕變、持久、松弛、磨損、硬度等試驗(yàn)。在研究探索新材料、新工藝、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的過程中，試驗(yàn)機(jī)是一種不可缺少的重要測試儀器。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通運(yùn)輸、等工業(yè)部門以及大專院校、科研院所的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室。對有效使用材料、改進(jìn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、保證產(chǎn)品安全可靠等都具有重要作用。材料試驗(yàn)機(jī)的種類很多，有多種不同的分類方法。按加荷方法分類: 靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(靜態(tài))和動負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(動態(tài))。其中靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)一個主要組成部分。萬能試驗(yàn)機(jī)又可分為機(jī)械萬能試驗(yàn)機(jī)、液壓萬能試驗(yàn)機(jī)、

5、電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)和電子萬能試驗(yàn)機(jī)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀圖1-1 電子萬能試驗(yàn)機(jī)我國計(jì)量檢測事業(yè)的歷史悠久，但試驗(yàn)機(jī)制造行業(yè)在舊中國是空白，中華人民共和國成立后，黨和政府十分重視計(jì)量檢測技術(shù)的發(fā)展，采取了許多重要措施來發(fā)展儀器儀表工業(yè)。經(jīng)過五十多年的努力，我國萬能材料試驗(yàn)機(jī)的制造，從無到有、從小到大，從單參數(shù)到多參數(shù)，從靜態(tài)到動態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產(chǎn)靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如拉、壓萬能試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、松弛試驗(yàn)機(jī)、持久強(qiáng)渡試驗(yàn)機(jī)、蠕變試驗(yàn)機(jī)、復(fù)合應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)等）和動負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如沖擊試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)等）的能力，有效地促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)的發(fā)展。我國

6、萬能材料試驗(yàn)機(jī)市場已形成一定的規(guī)模，試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展日趨大型化、智能化、動靜態(tài)功能復(fù)合化，有的試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品已出口到國外，遠(yuǎn)銷到亞洲和歐美市場，具有一定的競爭能力。上圖1-1所示為電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)，它主要用于金屬、非金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能測試和分析研究?？勺詣忧笕eH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等試驗(yàn)參數(shù)，并可根據(jù)GB、ISO、DIN、ASTM、JIS等國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供數(shù)據(jù)。電子萬能試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)性能特點(diǎn)：電子萬能試驗(yàn)機(jī)(雙柱落地式)采用高強(qiáng)度光杠固定在上橫梁和工作臺面，使之構(gòu)成高剛性的門式框架結(jié)

7、構(gòu)。采用伺服電機(jī)驅(qū)動,伺服電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動移動橫梁上下移動,實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)加載過程.分為單空間和雙空間兩種機(jī)型。主本機(jī)采用先進(jìn)的DSCC-1全數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制及測量，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)過程及試驗(yàn)曲線的動態(tài)顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，試驗(yàn)結(jié)束后可通過圖形處理模塊對曲線放大進(jìn)行數(shù)據(jù)再分析編輯，產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。圖1-2 液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上圖1-2所示為液壓萬能試驗(yàn)機(jī)WAW-100型，它的程序采用開放的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義，符合標(biāo)準(zhǔn)GB22887、GB/T2282002、GB7314-87等試驗(yàn)方法，也可恨據(jù)用戶要求定制特殊的試驗(yàn)方法。測量方式采用的是高精度壓力傳感器、高精度位移傳感器、高線性低雜信

8、的信號處理及放大模塊，人機(jī)交互方式分析計(jì)算測試材料的機(jī)械性能指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)束時自動計(jì)算彈性模量、屈服強(qiáng)度、非比例延伸應(yīng)力等，在自動分析的基礎(chǔ)上，還可以人工修正分析結(jié)果提高分析的準(zhǔn)確性。液壓萬能試驗(yàn)機(jī)可配置專用于材料試驗(yàn)機(jī)的閉環(huán)控制和數(shù)據(jù)采集的電液控制器(可以根據(jù)客戶要求配置進(jìn)口控制器，如：DOLI)，它具備強(qiáng)大的功能，叉兼有十分優(yōu)異的性能價格比。適用于科研單位、大專院校、質(zhì)監(jiān)部門及檢測中心進(jìn)行檢測、科研、仲裁及特殊試驗(yàn)的需要。一、液壓萬能試驗(yàn)機(jī)WAW-100型的特點(diǎn)：1、控制模式：等速率活塞行程控制、等速率力控制、等速率應(yīng)力控制、等速率應(yīng)變控制、力保持控制、定應(yīng)力轉(zhuǎn)定應(yīng)變控制。2、試驗(yàn)力量程自動

9、轉(zhuǎn)換功能：若達(dá)到容量的90%自動轉(zhuǎn)換到較大容量3、自動夾持：采用液壓自動夾緊，夾持可靠，不打滑4、多重保護(hù)：具有軟件、硬件過載和位置保護(hù)5、自動校準(zhǔn)：負(fù)荷、變形、位移可按標(biāo)準(zhǔn)值自動校準(zhǔn)6、自動停機(jī)：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后活塞自動停止工作圖1-3 電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī) 上圖1-3所示為電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)WAW-600L，它主要用于預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線的拉伸試驗(yàn)，適用于冶金、建筑、輕工、航空、航天、材料、大專院校、科研單位等領(lǐng)域。試驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理符合GB/T5224-1995預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線的要求。1.2.2 國外材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀產(chǎn)品詳細(xì)介紹 下圖1-4所示為AG-IC系列立式電子萬能試驗(yàn)機(jī)，它是日本島津蘇州

10、工廠組裝的最先進(jìn)的電子萬能試驗(yàn)機(jī)，現(xiàn)已在國內(nèi)的機(jī)械、電子、大學(xué)、研究院所等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。該系列立式電子萬能試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)取得國際CE認(rèn)證。 一電子萬能試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)1.簡便直觀的中文試驗(yàn)軟件。2.具有2.5ms采樣間隔的高速度數(shù)據(jù)采集，適合各種特性材料的測試數(shù)據(jù)的真實(shí)性。3.高速返回原點(diǎn)功能，縮短下次試驗(yàn)的準(zhǔn)備時間，提高試驗(yàn)效率。4.擁有多種完善的試驗(yàn)夾具，適合多種樣品的試驗(yàn)要求。二電子萬能試驗(yàn)機(jī)的用途1各種金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料的拉伸試驗(yàn)、壓縮、彎曲試驗(yàn)2機(jī)械部件、電子部件的拉伸、剝離、焊接強(qiáng)度試驗(yàn)3控制或循環(huán)試驗(yàn)4應(yīng)力松弛或蠕變試驗(yàn) 圖1-4 電子萬能試驗(yàn)機(jī)下圖1-5所示為島津液壓

11、萬能試驗(yàn)機(jī)UH-I系列，它是以電子控制液壓驅(qū)動的伺服式萬能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)載荷采用高精度壓力傳感器，被廣泛的應(yīng)用在鋼鐵、建材等行業(yè)。1 島津液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的用途1 各種金屬材料的拉伸試驗(yàn)、壓縮、彎曲試驗(yàn)2 木材、纖維板的壓縮、彎曲試驗(yàn)3 上述材料的載荷保持試驗(yàn)4 瀝青、混凝土的壓縮試驗(yàn)2 島津液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)1. 采用大形LCD輕觸屏，可以顯示試驗(yàn)曲線，操作方便、可視性好。2. 豐富的自動控制程序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)配置。3. 可以選擇模擬指針式度盤顯示器。4. 通過試驗(yàn)軟件，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。圖1-5 液壓萬能試驗(yàn)機(jī)1.3 本論文研究內(nèi)容以往，國內(nèi)外生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)主要包括:機(jī)械式、液壓式和電子式三種。七

12、十年代初期又發(fā)展了電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)。機(jī)械式萬能試驗(yàn)機(jī)是應(yīng)用較久的一種萬能試驗(yàn)機(jī)。其研究的具體內(nèi)容：一是明確材料試驗(yàn)機(jī)的改造思路；二是硬件部分設(shè)計(jì)；三是軟件部分設(shè)計(jì)。本論文主要研究萬能材料試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械傳動部分。材料試驗(yàn)機(jī)裝置包括機(jī)身、橫梁、齒輪、電動機(jī)、傳動軸、夾具等。其中機(jī)身、橫梁及支撐裝置只需滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求即可, 而齒輪、傳動軸、電動機(jī)等則是試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵裝置和部件。因此在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)盡量解決試驗(yàn)機(jī)內(nèi)機(jī)構(gòu)之間的傳動，材料方面的選擇，加工精度等諸多科學(xué)問題。通過各方面的考慮以及計(jì)算設(shè)計(jì)出一款實(shí)用、精度適中、效率較高、經(jīng)濟(jì)的萬能材料試驗(yàn)機(jī)的傳動部分。2 萬能材料試驗(yàn)機(jī)機(jī)械傳動部分設(shè)

13、計(jì)方案 本章主要描述四種萬能材料試驗(yàn)機(jī)的傳動方案，以及每個方案的特點(diǎn)，從而在這四種方案中選取最佳的那個方案為本論文的研究方案。2.1 方案簡述 2.1.1 方案一 ：錐齒輪傳動 電動機(jī)產(chǎn)生動力后通過減速箱，再經(jīng)過渦輪蝸桿的傳動，帶動圓錐齒輪運(yùn)動，由圓錐齒輪的轉(zhuǎn)動帶動絲杠轉(zhuǎn)動。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動上橫梁上下運(yùn)動。上夾具固定在上橫梁上，而下夾具則是通過離合器與減速箱電動機(jī)連在一起產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，至此完成試驗(yàn)。如圖2-1所示： 圖2-1 方案一示意圖2.1.2 方案二：鏈輪傳動電動機(jī)產(chǎn)生動力后輸出到減速器，然后進(jìn)入渦輪蝸桿傳動系統(tǒng)，進(jìn)一步減速并改變運(yùn)動旋轉(zhuǎn)方向后，通過鏈傳動系統(tǒng)傳遞到絲杠

14、。由鏈輪的轉(zhuǎn)動帶動絲杠轉(zhuǎn)動。與此同時與絲杠配合的絲杠螺母則帶動上橫梁上下運(yùn)動，上夾具固定在上橫梁上，下夾具則通過離合器與減速箱電動機(jī)連在一起產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，至此完成試驗(yàn)。如圖2-2所示：圖2-2 方案二示意圖2.1.3 方案三：絲杠傳動電動機(jī)產(chǎn)生動力后輸出到減速器，然后由渦輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動。絲杠轉(zhuǎn)動同時兩個絲杠螺母同步背向或相向運(yùn)動，兩個連桿同時遠(yuǎn)離或靠近。這就使下夾具所在試驗(yàn)臺向上或向下運(yùn)動。上面橫梁可以固定，也可以在液壓、絲杠等外力驅(qū)動下上下運(yùn)動，至此完成試驗(yàn)。如圖2-3所示：圖2-3 方案三示意圖2.1.4 方案四：液壓傳動本方案與上述三種文件有所不同，本方案是由油泵驅(qū)動油缸里的活塞提供外部

15、試驗(yàn)力。油泵輸出油經(jīng)進(jìn)油管達(dá)到液壓缸，然后經(jīng)回油管路流回回油缸再次利用。液壓系統(tǒng)帶動上橫梁上下運(yùn)動。下夾具通過離合器與減速箱電動機(jī)連在一起產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，而上夾具則是固定在上橫梁上。此方案要求液壓系統(tǒng)要有較精確的控制閥的配合才能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)?zāi)康摹Ｈ鐖D2-4所示： 圖2-4 方案四示意圖2.2 各種方案分析各種方案的特點(diǎn)如下：方案一：（1）傳動精度高，運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象 滾動絲杠傳動基本上是滾動摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎與運(yùn)動速度完全無關(guān)，這樣就可以保證運(yùn)動的平穩(wěn)性，且不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象（其靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)相差極?。唬?）有可逆性 滾珠絲杠摩擦損失小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也

16、可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；（3）但是采用了蝸桿傳動和圓錐齒輪傳動，可以實(shí)現(xiàn)絲桿自鎖（蝸桿傳動有兩個輸出軸，并且轉(zhuǎn)向相同，所以絲桿螺紋旋向要相反，才能使絲桿螺母運(yùn)動方向一致）； （4）成本高 滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也較高，故制造成本高。方案二：（1）傳動精度高，運(yùn)動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象 滾動絲杠傳動基本上是滾動摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎與運(yùn)動速度完全無關(guān)，這樣就可以保證運(yùn)動的平穩(wěn)性，且不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象（其靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)相差極?。?；（2）有可逆性 滾珠絲杠摩擦損失小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，也可以從直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； （3）成本高 滾珠絲杠

17、和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也較高，故制造成本高； （4）不能自鎖 特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關(guān)系，運(yùn)動部件在運(yùn)動停止后不能自鎖，需加制動裝置；（5）鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，成本也低。遠(yuǎn)距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便得多；（6）只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運(yùn)轉(zhuǎn)時不能保持恒定的瞬時傳動比；（7）磨損后易發(fā)生調(diào)齒；工作時有噪聲、振動沖擊。方案三：（1）絲杠水平放置利于自鎖。水平狀態(tài)下不受自重慣性力，故運(yùn)動停止較為容易；（2）采用渦輪驅(qū)動絲杠，由于渦輪尤其是單頭渦輪傳動效率低，傳動精確度也較差。同時渦輪一般采用較為貴重的減摩材料（如青銅）制造，從而增加了制造成本；（

18、3）工作臺有兩個連桿驅(qū)動所承受力較小。在較大試驗(yàn)力時，連桿安全性降低，必須增大連桿尺寸，這就使得試驗(yàn)機(jī)所需較大的外功率來驅(qū)動。方案四：由于采用了液壓驅(qū)動，故有以下特點(diǎn)：（1）液壓傳動能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，工作平穩(wěn)；同功率時液壓裝置體積小、質(zhì)量輕；（2）液體為工作介質(zhì)易泄露，造成污染；油液可壓縮故傳動比不準(zhǔn)確；傳動過程中損失較大，效率較低；（3）液壓傳動對油溫和負(fù)載變化極為敏感，對外部環(huán)境要求較高；（4）液壓元件精度高，造價高；（5）液壓傳動一旦出現(xiàn)故障時不易追查原因，不易迅速排除。綜合上述四種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及目前市場上主流試驗(yàn)機(jī)形式，最后決定選擇第一種方案為本設(shè)計(jì)所采取的最終方案。3 萬能材料試驗(yàn)

19、機(jī)傳動部分設(shè)計(jì) 本章主要確定萬能材料試驗(yàn)機(jī)傳動部分的總體結(jié)構(gòu)，把涉及到傳動部分的相關(guān)零件（電動機(jī)、錐齒輪、蝸輪蝸桿、滾珠絲桿、無級變速器、工作主軸等）設(shè)計(jì)出來，并校核。3.1 萬能材料試驗(yàn)機(jī)傳動部分總體結(jié)構(gòu) 經(jīng)過各方面的考慮初步確定試驗(yàn)機(jī)傳動部分的總體結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示：圖3-1 傳動部分總體結(jié)構(gòu)示意圖3.2 傳動部件的設(shè)計(jì)與校核3.2.1 電動機(jī)的選擇 由設(shè)計(jì)要求可知，試驗(yàn)機(jī)橫梁最大設(shè)計(jì)速度為500mm/min，試驗(yàn)機(jī)所施加的最大試驗(yàn)力為100KN。故 式中：F試驗(yàn)機(jī)輸出力，N；V絲杠速度，m/s；P有效功率。 電機(jī)功率在傳遞過程中必然有一定的損失。參閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知，絲杠與絲杠螺母間傳

20、動效率（0.850.95，在這里取0.9）為0.9，錐齒輪之間傳動（8級精度一般齒輪傳動）效率為0.94，渦輪蝸桿間（單頭蝸桿傳動）傳動效率為0.9，無級變速器的傳動效率為0.8，其他聯(lián)結(jié)件傳動效率為0.9。故故 上式中 P 試驗(yàn)機(jī)有效功率； 試驗(yàn)機(jī)總效率；試驗(yàn)機(jī)所需功率。查閱電機(jī)手冊結(jié)合實(shí)際情況選擇選擇電動機(jī)額定功率。為了試驗(yàn)機(jī)的傳動比不至于太大，故選擇初步選擇同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動機(jī)進(jìn)行比較，所以電動機(jī)的型號為：Y100L-6或Y90L-4，其技術(shù)參數(shù)如表1所示：表1 電動機(jī)參數(shù)型 號額定功率 額定電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩

21、噪聲振動速度 重量額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩1級2級kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skgY100L-61.5494077.50.72.06.02.262671.835Y90L-41.53.7140079.00.792.36.52.362671.826兩方案均可行,但方案1500r/min的傳動比適中,電動機(jī)尺寸小，且電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩都較大，過載能力也強(qiáng),因此采用方案1500r/min,選定電動機(jī)的型號為Y90L-4。如下圖3-2所示 圖3-2 所選電機(jī)Y100L1-4三維示意圖3.2.2 傳動裝置總傳動比的計(jì)算及其分配查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選擇螺距為10mm的普通絲桿已知橫梁

22、的最大速度為500mm/min，則求得此時的絲杠轉(zhuǎn)速 式中： V絲杠速度，mm/min； P絲杠螺距，mm。根據(jù)上面所選定的電動機(jī)，按照電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速及試驗(yàn)機(jī)工作部分轉(zhuǎn)速，可計(jì)算出傳動裝置的總傳動比。 再按照常用傳動機(jī)構(gòu)性能及適用范圍，初步選擇各個傳動部分傳動比如下：。3.2.3 蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核由設(shè)計(jì)要求可以知，蝸輪輸入功率 蝸桿的最大轉(zhuǎn)速 蝸輪的最大轉(zhuǎn)速 傳動比 預(yù)期壽命 15000h3.2.3.1 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)GB/T 10085-1998的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI傳動）。3.2.3.2 渦輪蝸桿材料的選擇 考慮到蝸桿速度不大，選擇蝸桿材料為45鋼；因希望效率高

23、些，耐磨性好些，故將其淬火至45-55HRC。渦輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSn10P1），金屬模鑄造。3.2.3.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查詢機(jī)械設(shè)計(jì)，得到按渦輪接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算的公式為：確定上式的各個參數(shù)：(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩(2)確定載荷系數(shù)。其中為使用系數(shù)，在表11-5中查得：；因工作載荷較穩(wěn)定，載荷分布不均現(xiàn)象將在由于工作表面良好的磨合而得到改善，故取齒向載荷分布系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，傳動較平穩(wěn)，沖擊不大，可取動載系數(shù)；則 (3)確定彈性影響系數(shù)因選取鑄錫青銅蝸輪和45鋼蝸桿配合，故取材料

24、的彈性影響系數(shù)。(4)確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，從圖11-18中可查得：接觸系數(shù)。(5)確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為采用ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿采用45號剛淬火，齒面硬度 45HRC，可從表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 其中為蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)每個輪齒嚙合的次數(shù)，為蝸輪轉(zhuǎn)速，為工作壽命。則接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 則 (6)計(jì)算中心距 mm根據(jù)表11-2，取中心距,因，按，故從表11-2中取模數(shù)mm,蝸桿分度圓直徑。這時，從圖11-18中可查詢接觸系數(shù)，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。2蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 (1)蝸桿 軸向齒距：mm；直徑系數(shù)

25、：mm；齒頂圓直徑：mm；齒根圓直徑：mm；分度圓導(dǎo)程角：；蝸桿軸向齒厚：mm；蝸桿齒寬：mm,取b1=50mm。(2)蝸輪蝸輪齒數(shù)：；變位系數(shù)：；驗(yàn)算傳動比：，這時傳動比誤差為，是允許的；蝸輪分度圓直徑： mm；蝸輪喉圓直徑： mm；蝸輪齒根圓直徑 ： mm；蝸輪咽喉母圓半徑： mm；蝸輪頂圓直徑： ，取=132mm；蝸輪齒寬： mm,取B=30mm。3.2.3.4 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 其計(jì)算公式如下： 確定上式各個參數(shù)如下：（1）、確定當(dāng)量齒數(shù) ： 根據(jù)，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-19中可查得蝸輪的齒形系數(shù)。（2）螺旋角系數(shù)： （3）許用彎曲應(yīng)力： 從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造

26、的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。壽命系數(shù) 彎曲強(qiáng)度是滿足的。3.2.3.5 驗(yàn)算效率 已知；與相對滑動速度有關(guān)。 從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-18中用插值法查得 ；代入式中得，大于原估計(jì)值，因此不用重算。3.2.3.6 精度等級公差和表面粗糙度的確定從圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側(cè)隙種類為,標(biāo)注為 。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。由于蝸桿滑動速度較低，產(chǎn)生熱量較少，故可以不進(jìn)行溫度驗(yàn)算。試驗(yàn)機(jī)利用頻率較低，故可以不潤滑，或者偶爾噴油潤滑即可。按照上述設(shè)計(jì)與校核畫出蝸輪二維圖如圖3-3所示：圖3-3 蝸輪二維示意圖3.2.4 錐齒輪的傳動設(shè)計(jì)與校核由設(shè)計(jì)要求可以知，錐齒輪最大的輸入功率：

27、錐齒輪最大的輸入轉(zhuǎn)速 傳動比 預(yù)期壽命 15000h說明錐齒輪的傳動設(shè)計(jì)的這部分全參照實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)，下面涉及的就不再說明了。3.2.4.1 選材、熱處理、選齒數(shù)1注意事項(xiàng)(1)大小齒輪選材，熱處理不同，小齒輪比大齒輪齒面硬度高；(2)一般用鍛鋼毛坯，尺寸太大可用鑄鋼；(3)軟尺面適用中載中速；(4)盡可能用優(yōu)質(zhì)碳素鋼；(5)熱處理后切齒，精度可達(dá)級左右； 2由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1、表10-4及相關(guān)資料查得 小齒輪45鋼，調(diào)質(zhì)217HBS255HBS，取中間值236HBS；大齒輪45鋼，正火163HBS217HBS,取中間值190HBS，8級精度。 3確定齒數(shù)z,校核計(jì)算公式為：由于是閉式傳動，小

28、齒輪齒數(shù)在20-40之間，為了保證不使同一對輪齒固定嚙合，小齒輪齒數(shù)盡量為奇數(shù)，選小圓錐齒輪齒數(shù) (1)選，??； (2)計(jì)算； (3)。3.2.4.2 按接觸強(qiáng)度計(jì)算由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1計(jì)算 mm 2計(jì)算載荷系數(shù) 計(jì)算公式為： 其中為使用系數(shù)、為動載系數(shù)、為齒間載荷分配系數(shù)、為齒向載荷分布系數(shù)。（齒間載荷分配系數(shù)是一個從定義到計(jì)算方法都尚不十分明了的問題。在近代齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法中,唯有西德標(biāo)準(zhǔn)DIN399070中存在這一系數(shù)。）。 (1)由表10-2選取使用系數(shù) (2)動載系數(shù)跟制造精度及圓周速度有關(guān)，現(xiàn)試選動載荷系數(shù)記試選(3)齒間載荷分配系數(shù)可取為1(4)查

29、機(jī)械設(shè)計(jì)表10-9得軸承系數(shù)，則齒向載荷分布系數(shù)： (5)計(jì)算因（試選）,所以： 3由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 4節(jié)點(diǎn)系數(shù)由最新中外齒輪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)文集查得5.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21按齒面硬度查得小齒輪、大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 9. 選齒寬系數(shù)值（一般），值，則 10. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值3.2.4.3 校核 因試選，可能與實(shí)際不符 1模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值 取 2按幾何關(guān)系計(jì)算： mm mm 3圓周速度 (1) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得 4校對

30、與相差不大，勿須重算。3.2.4.4 根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度校核 1計(jì)算公式 確定上式各參數(shù)值：2計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) (1) 、 、 (2)、 3由當(dāng)量齒數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)、，查得4-56得齒根應(yīng)力校正系數(shù)、。 4確定 (1) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪、大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；(2) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18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)，得 (4)比較與 值 小齒輪： 大齒輪： 故取大齒輪代入計(jì)算 這說明m=3符合齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件 5校核彎曲強(qiáng)度 而按接觸強(qiáng)度計(jì)算的，故取大者為模數(shù)。3.2.4.5 幾何尺寸計(jì)算 1分度圓直徑 mm mm

31、2節(jié)錐角 3節(jié)錐距 4圓整并確定齒寬、取整 5齒頂高mm 6齒根高mm 7.齒頂圓直徑 mm mm 根據(jù)上述設(shè)計(jì)與校核畫出大錐齒輪的二維圖如下圖3-4所示：圖3-4 大錐齒輪二維示意圖3.2.5 工作主軸的設(shè)計(jì)與校核3.2.5.1 計(jì)算工作主軸1.求軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 2. 考慮到軸與其它零件的配合，設(shè)計(jì)傳動軸的結(jié)構(gòu)如下圖3-5所示：圖3-5 工作主軸的大體結(jié)構(gòu)3、 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑：先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3查得A0=126103，取，得而此軸上有三個鍵槽和較多突變，軸徑應(yīng)加大35%，算得,取4. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直

32、徑和長度1) 、段軸與錐齒輪配合，取最小直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊錐齒輪輪轂寬度為，為使套筒端面可靠地壓緊齒輪?。?) 為了滿足錐齒輪的軸向定位，軸段右端與軸段左端需制出一軸肩，軸肩的高度一般取為，故取、段的直徑，、為過渡段，取；3) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用雙列深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承61110，其尺寸為，為使軸套可靠地壓緊軸承，段應(yīng)略短于軸承寬度，故??；4) 這對軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1查得61110型軸承的定位軸肩高度，因此??；5) 軸段與蝸輪配

33、合，由于蝸輪的齒寬，取與處的軸肩為，則，；6) 軸段為軸環(huán)，軸環(huán)寬度，取軸肩，則，取，所以；7) 由于設(shè)計(jì)要求中要求機(jī)器外形尺寸（長×寬×高）：1520mm×840mm×2125mm，故選取5.軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為32mm，蝸輪的周向定位采用平鍵連接，按由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為30mm同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。6.確定軸上圓角和倒角

34、尺寸取軸端倒角為 ，軸肩圓角半徑r取2.0mm。 綜上所述，設(shè)計(jì)軸的形狀如下圖所示：圖3-6 工作主軸的形狀及其尺寸3.2.5.2 工作主軸的校核1、按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：首先分析軸的受力情況：圖3-7 工作主軸的受力分析 對于左右錐齒輪：已知圓錐齒輪的分度圓半徑為，則其平均分度圓直徑：而mm對于蝸輪：對于中間兩組軸承：表2 軸上載荷載荷水平面H垂直面V軸承支反力FB、C截面彎矩M B、C截面總彎矩扭矩T則此軸彎矩圖如圖3-8所示：圖3-8 工作主軸的彎矩圖而此軸的轉(zhuǎn)矩圖如圖3-9所示：圖3-9 工作主軸的轉(zhuǎn)矩圖2.很顯然B、C截面危險(xiǎn)面根據(jù)軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算公式：根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸

35、的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力而 前已選定軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得，均符合強(qiáng)度要求，故安全。2、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（1) 判斷危險(xiǎn)截面 A、B、D、E截面均受到相同大小的轉(zhuǎn)矩，而截面B所受應(yīng)力最大，因此B截面的左側(cè)為危險(xiǎn)截面。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面C的鍵槽與軸用彈性擋圈槽引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載荷的情況來看，截面C上彎矩最大。因此截面C同樣為危險(xiǎn)截面。（2）截面B左截面抗彎截面系數(shù):抗扭截面系數(shù): 截面的彎矩M為：截面扭矩為：截面上的彎曲應(yīng)力:截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力: 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。截面上由

36、于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為又取碳鋼的特性系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)值故可知安全。（3）截面C右側(cè)抗彎截面系數(shù):抗扭截面系數(shù): 截面的彎矩M為：截面扭矩為：截面上的彎曲應(yīng)力:截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力: 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得又由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-1

37、可得軸的材料敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-2的尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)為又取碳鋼的特性系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)值故可知安全。綜上所述，該軸符合強(qiáng)度要求。根據(jù)上述設(shè)計(jì)與校核畫出工作主軸的二維圖如圖3-10所示：圖3-10 工作主軸二維示意圖3.2.6 滾珠絲杠傳動的設(shè)計(jì)與校核3.2.6.1 工作壓強(qiáng)計(jì)算1.螺母的軸向位移：式中：令該螺紋為單線螺紋。則x1由于試驗(yàn)機(jī)的整體高度為2125mm，故取絲杠帶動橫梁的移動距離為1200mm，又要留下一定的余量，可令螺紋長度L1500mm；設(shè)計(jì)使螺紋移動時，手輪轉(zhuǎn)動

38、120圈，即由此可知：2. 查詢滾動螺旋傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，螺紋中徑應(yīng)滿足：螺紋中徑： ， 其中 式中： 是螺母形式參數(shù)，整體式螺母取1.22.5，分體式螺母取2.53.5,取=2pp是螺紋副許用壓強(qiáng)，N/mm2,可取pp =10；帶入數(shù)據(jù)，有 由表可知，取 ，根據(jù)滾動螺旋傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表1-5選擇滾珠絲桿的材料為，熱處理為整淬；螺母的材料為，熱處理為淬火。3.螺母高度： 4.旋和圈數(shù)： ，符合要求5.基本牙型高度：6.工作壓強(qiáng)：工作壓強(qiáng)滿足要求。7.查表得其摩擦系數(shù)f為0.080.10為了保證自鎖，螺紋升角 8.螺紋牙根部的寬度：3.2.6.2 靜載荷計(jì)算查滾動螺旋傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知基本額定靜載荷特性值

39、K0計(jì)算公式：式中為接觸點(diǎn)處鋼球和滾道表面的主要曲率式中：鋼球直徑，?。宦輻U滾道曲率半徑，取；接觸角，取；滾動螺旋公稱直徑，取?；绢~定靜載荷 靜載荷條件 條件滿足，故合格。3.2.6.3螺桿的強(qiáng)度計(jì)算則根據(jù)第四強(qiáng)度理論：螺桿最大彎曲應(yīng)力，查表可知 故螺桿強(qiáng)度合格。3.2.6.4壽命計(jì)算其計(jì)算公式為：確定上式參數(shù)如下：1.螺母接觸系數(shù)：2.螺桿接觸系數(shù)：3.壽命系數(shù)：4.轉(zhuǎn)速系數(shù)： 5.壽命條件： 式中： 載荷系數(shù)； 硬度影響系數(shù)； 短行程系數(shù)； F試驗(yàn)機(jī)工作力，N。故滿足條件合格。采用固定式內(nèi)循環(huán)如圖3-11所示，為內(nèi)循環(huán)示意圖、圖3-12為滾珠絲桿副的組成圖3-11 固定式內(nèi)循環(huán)示意圖1-

40、滾珠；2-絲桿；3-反向器；4-螺母圖3-12 滾珠絲桿副的組成接觸角：鋼球直徑：mm螺紋滾道曲率半徑： mm偏心距： mm螺紋升角： 螺桿大徑：螺桿小徑：螺桿接觸點(diǎn)直徑：螺桿牙頂圓角半徑：螺母螺紋大徑：螺母小徑：根據(jù)上述設(shè)計(jì)與校核畫出滾珠絲桿與螺母的二維圖如圖3-13所示：圖3-13 滾珠絲桿與螺母二維示意圖3.2.7 無級變速器設(shè)計(jì)與校核3.2.7.1 選擇無級變速器的類型1. 查詢機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊知：鋼球外錐輪式無級變速器符合題目要求。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-14所示。動力由軸1輸入，通過自動加壓裝置2，帶動主動輪3同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一組（38）鋼球4利用摩擦力驅(qū)動輸出軸11，最后將運(yùn)動輸出。傳

41、動鋼球的支承軸8的兩端，嵌裝在殼體兩端蓋12和13的徑向弧行倒槽內(nèi)，并穿過調(diào)速渦輪5的曲線槽；調(diào)速時，通過蝸桿6和蝸輪5轉(zhuǎn)動，由于曲線槽的作用使鋼球軸線的傾斜角發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼球與兩錐輪的工作半徑改變，輸出軸轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。其動力范圍為：Rn=9，Imax=1/Imin，P11 kw ，4% ，0.800.92 。此種變速器應(yīng)用廣泛。從動調(diào)速齒輪5的端面分布一組曲線槽，曲線槽數(shù)目與鋼球數(shù)相同。曲線槽可用阿基米德螺旋線，也可用圓弧。當(dāng)轉(zhuǎn)動主動齒輪6使從動齒輪5轉(zhuǎn)動時，從動齒輪的曲線槽迫使傳動鋼球軸8繞鋼球4的軸心線擺動，傳動輪3以及從動輪9與鋼球4的接觸半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 圖3-14 鋼

42、球外推式無級變速器1,11-輸入，輸出軸 2，10-加壓裝置 3，9-主，從動錐輪 4-傳動鋼球5-調(diào)速蝸輪 6-調(diào)速蝸桿 7-外環(huán) 8-傳動鋼球軸 12，13-端蓋 3.2.7.2 鋼球與主從動錐齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 試確定傳動件的主要尺寸 1. 選材料：查詢機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊選鋼球，錐輪，外環(huán)及加壓盤均用Gr15，表面硬度HR61，摩擦系數(shù)f=0.04，許用接觸應(yīng)力，傳動件：；加壓元件：。 2. 預(yù)選有關(guān)參數(shù)為：查詢機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊錐齒輪錐頂半角，傳動鋼球個數(shù)為Z=6，加壓鋼球數(shù)m=8，錐齒輪與鋼球，。 3.有關(guān)運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 由，所以。 鋼球支撐軸承的極限轉(zhuǎn)角： 增速方向： 減速方向： 4.

43、計(jì)算確定傳動鋼球的直徑 按手冊由查得，帶入公式 根據(jù)機(jī)械無極變速器設(shè)計(jì)與選用指南按鋼球規(guī)格圓整取 錐齒輪直徑 圓整取則 驗(yàn)算接觸應(yīng)力 應(yīng)此在許用接觸應(yīng)力范圍內(nèi)，故可用。5. 計(jì)算尺寸 鋼球中心圓直徑 鋼球側(cè)隙 外環(huán)內(nèi)徑 由公式 外環(huán)軸向截面圓弧半徑R 應(yīng)此，取 錐齒輪工作圓之間的軸向距離B 6. 幾何尺寸計(jì)算 經(jīng)過查手冊我設(shè)計(jì)了錐輪的齒數(shù)為，由得錐齒輪的模數(shù) 取 分度圓直徑 節(jié)錐角 節(jié)錐距 圓整并確定齒寬、取整 齒頂高mm 齒根高mm 齒頂圓直徑 3.2.7.3 加壓盤的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.鋼球式自動加壓裝置它由加壓盤4，加壓鋼球3，保持架2，調(diào)整墊圈7，蝶形彈簧6和摩擦輪與加壓盤相對端面上各有的幾

44、條均布的V行槽。每個槽內(nèi)有一個鋼球，中間以保持架2保持鋼球的相對位置。摩擦輪與加壓盤之間還有預(yù)壓碟行彈簧并襯以調(diào)整墊圈。改變調(diào)整墊圈的厚度，即可調(diào)整彈簧的變形量及預(yù)壓力。如圖3-15所示。圖3-15 鋼球V行槽式加壓裝置1. 加壓裝置的主要參數(shù)確定 加壓盤作用直徑 式中錐齒輪直徑。 加壓盤V行槽的槽傾角 式中 錐輪錐頂半角； f 錐輪與鋼球的摩擦系數(shù)。 應(yīng)此 取加壓盤V行槽傾角 取 加壓鋼球按經(jīng)驗(yàn)公式取得 按接觸強(qiáng)度驗(yàn)算，強(qiáng)度符合。3.2.7.4 調(diào)速齒輪上變速曲線槽的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 調(diào)速渦輪槽型曲線及傳動鋼球的尺寸如下圖3-16所示 圖3-16 調(diào)速渦輪的槽型曲線 整個調(diào)速過程通常在渦輪轉(zhuǎn)角

45、的范圍內(nèi)完成，大多數(shù)取。槽型曲線可以為阿基米德螺旋線，也可以用圓弧代替，選用圓弧方法，變速槽中心線必須通過A,B,C三點(diǎn)，它們的極坐標(biāo)分別為： 定出A,B,C三點(diǎn)后，用作圖法作出A,B，C三點(diǎn)的圓弧半徑R及圓心 傳動比與渦輪轉(zhuǎn)角呈線性變化，則槽型曲線為： 與呈線性變化，故有邊界條件有 即 （A） （B） （C）聯(lián)立解式（A）和（C）得 故 設(shè)計(jì)的是對稱調(diào)速， 所以 即調(diào)速渦輪轉(zhuǎn)角3/4用于升速調(diào)速，而1/4用于降速調(diào)速，所以采用單頭蝸桿，以增強(qiáng)自索性，避免自動變速。在制造時，渦輪上的z條槽要保證其圓周不等分性不超過。否則會造成鋼球的轉(zhuǎn)速不一，支撐軸與曲線槽的側(cè)隙為0.03mm。3.2.7.5

46、輸入軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向東相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置所以我采用定位軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和螺母等來保證。 由前面設(shè)計(jì)知道，輸入功率P=1.5kw，轉(zhuǎn)速n=1400r/min1.初步確定軸的最小軸徑 其示意圖如下圖3-17所示圖3-17 輸入軸危險(xiǎn)截面示意圖先按公式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45號鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，取，于是得：輸入軸 輸出軸 由于軸上有鍵槽，且此為試驗(yàn)機(jī)，對傳動部件要求較高，因此取輸入，輸出軸端最小軸徑相同，同為35mm，根據(jù)最小軸徑根

47、據(jù)公式。查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則查機(jī)械實(shí)用手冊表6-8，選LT2型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為16000，半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為35mm。故 2.為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑,軸承端蓋的總寬度為96mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，故取3.初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，由機(jī)械實(shí)用手冊表2.20中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承61109，其尺寸為，而。這對軸承均采用軸肩進(jìn)行軸向定

48、位，由機(jī)械實(shí)用手冊表2.20查得61106型軸承的定位軸肩高度，因此取 4.安裝齒輪處的軸段6-7采用等距曲線的型面連接，虛擬圓的直徑；為使擋油環(huán)可靠地壓緊 軸承，5-6段應(yīng)略短于軸承寬度，故取。 5.由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊錐齒輪輪轂寬度為，加壓盤的伸長距離，取。 6. 7.軸上的周向定位圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1查得1-2軸段處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為20mm，2-3軸段處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為20mm，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為k6。（1） 確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，軸肩出的圓角8. 輸出軸的設(shè)計(jì) 輸出軸與輸入軸的設(shè)計(jì)相同。軸的最終設(shè)計(jì)如下圖3-18所示：圖3-18 輸入軸二維圖3.2.7.6 調(diào)速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算采用的是渦輪，蝸桿調(diào)速機(jī)構(gòu)，簡圖如3-19： 圖3-19 kopp-B型變速器調(diào)速機(jī)構(gòu)計(jì)算用簡圖 設(shè)調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速槽是半徑為R的圓弧，由圖可以得出其下幾何關(guān)系： 其中 因此 考慮到 ；解得