小型板材剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含開題及4張CAD圖

小型板材剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含開題及4張CAD圖,小型,板材,板機(jī),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),開題,cad 摘要 機(jī)械式剪板機(jī)不論是在傳統(tǒng)機(jī)械還是現(xiàn)代機(jī)械中地位都是極其重要的。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，所以在板材切割上廣泛適用。本次設(shè)計(jì)以給出的設(shè)計(jì)參數(shù)中的電機(jī)作為動(dòng)力源，先是通過一級(jí)帶傳動(dòng)和一級(jí)齒輪傳動(dòng)使其減速，然后通過前后兩根軸傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)刀架，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樯舷峦鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，滿足切割厚度2mm，寬度500mm的板材。主要是設(shè)計(jì)分析帶和帶輪、齒輪、軸及軸系零件、凸輪機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞 機(jī)械式剪板機(jī)；帶傳動(dòng)；齒輪傳動(dòng)；凸輪機(jī)構(gòu) Abstract Mechanical shears are extremely important in both traditional and modern machinery. Due to its simple structure, convenient maintenance and high cost performance, it is widely used in sheet metal cutting. In this design, the motor in the given design parameters is used as the power source. Firstly, it is decelerated by the first belt drive and the first gear transmission, and then the power is transmitted through the front and rear axles to drive the cam mechanism to drive the tool holder. The movement becomes a linear motion of up and down reciprocating, which satisfies the cutting of a plate having a thickness of 2 mm and a width of 500 mm. Mainly to design analysis belts and pulleys, gears, shafts and shafting parts, cam mechanisms. Keywords Mechanical shearing machine;Belt drive;Gear transmission;Cam mechanism 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1 研究的主要內(nèi)容 1 1.1.2 本論文的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 1 1.2 選題的目的、意義和背景 1 1.2.1 選題的目的和意義 1 1.2.2 剪板機(jī)的背景 2 1.2.3 剪板機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 3 第2章 整體方案和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 2.1 整體方案的確定 4 2.1.1 傳動(dòng)方法 4 2.1.2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 4 2.2 傳動(dòng)數(shù)據(jù)的計(jì)算 4 2.2.1 根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算總傳動(dòng)比 4 2.2.2 各軸轉(zhuǎn)速的確定 5 2.2.3 各軸輸入功率的確定 5 2.2.4 輸入轉(zhuǎn)矩的確定 5 2.3 本章小結(jié) 6 第3章 主要零件的設(shè)計(jì) 7 3.1 V帶傳動(dòng)的計(jì)算 7 3.1.1 設(shè)計(jì)功率 7 3.1.2 帶型的選擇 7 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 7 3.1.4 帶的速度計(jì)算 7 3.1.5 帶長(zhǎng)與中心距計(jì)算 8 3.1.6 小輪包角的計(jì)算 8 3.1.7 計(jì)算V帶個(gè)數(shù) 8 3.1.8 初拉力計(jì)算 9 3.1.9 計(jì)算作用在軸上的壓力 9 3.1.10 帶輪寬度計(jì)算 10 3.2 離合器的設(shè)計(jì) 10 3.2.1 離合器的基本性能關(guān)系式 10 3.2.2 選擇合適的后備系數(shù) 10 3.3 大小齒輪的設(shè)計(jì) 10 3.3.1 直齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 10 3.3.2 齒輪的傳動(dòng)尺寸 11 3.3.3 計(jì)算傳動(dòng)尺寸 12 3.4 齒面齒根接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 13 3.4.1 齒根許用彎曲應(yīng)力的確定 13 3.4.2 校核齒根疲勞強(qiáng)度 14 3.5 軸的設(shè)計(jì) 14 3.5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 15 3.5.2 軸上載荷的計(jì)算 16 3.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 16 3.6.1 分析判斷危險(xiǎn)截面 16 3.6.2 計(jì)算是否安全 16 3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 3.8 偏心輪的設(shè)計(jì) 20 3.8.1 選擇偏心輪的材料 20 3.8.2 初定偏心輪尺寸 20 3.9 本章小結(jié) 20 第4章 設(shè)計(jì)主要部件 21 4.1 主要部件的設(shè)計(jì) 21 4.1.1 機(jī)身的設(shè)計(jì) 21 4.1.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 21 4.1.3 后檔料裝置的設(shè)計(jì) 21 4.1.4 壓料架與平衡裝置的設(shè)計(jì) 21 4.2 日常注意事項(xiàng) 22 4.2.1 機(jī)器搬運(yùn)和潤(rùn)滑 22 4.2.2 機(jī)器的試車與操作 22 4.3 機(jī)器的維護(hù) 22 4.4 本章小結(jié) 23 結(jié)論 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 附錄1 27 附錄2 31 IV 第1章 緒論 1.1 概述 1.1.1 研究的主要內(nèi)容 總體包括三大方面，一是總體方案和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，二是主要零件的設(shè)計(jì)，三是主要部件的設(shè)計(jì)[1]。 1.1.2 本論文的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 本課題設(shè)計(jì)的是機(jī)械剪板機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為： 1.剪切最大板厚：6mm； 2.剪切最大板寬：2000mm； 3.材料的強(qiáng)度極限：≤450MPa； 4.行程次數(shù)：50次/分； 5.最大負(fù)荷時(shí)連續(xù)剪切次數(shù)：28次/分； 6.剪切角度：2°； 7.后擋料架擋料長(zhǎng)度：500mm； 8.立柱間距離：2288mm； 9.飛輪轉(zhuǎn)速：286轉(zhuǎn)/分； 10.電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M-4,功率7.5kW,轉(zhuǎn)速1440轉(zhuǎn)/分； 11.機(jī)器外形尺寸：長(zhǎng)3023mm，寬1650mm，高1602mm； 12.機(jī)器重量：4300kg。 1.2 選題的目的、意義和背景 1.2.1 選題的目的和意義 經(jīng)過此課題的設(shè)計(jì)，掌握剪板機(jī)的工作原理，實(shí)現(xiàn)剪板機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能。也掌握其外形的大小的設(shè)計(jì)過程。從而可實(shí)現(xiàn)系列化設(shè)計(jì)并保證設(shè)計(jì)原理的正確性。 剪板機(jī)常用來剪裁直線邊緣的板料毛坯，剪切能保證被剪板料剪切表面的直線性和平行度要求，并減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。板金行業(yè)的下料剪切工具，廣泛適用于機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、造車、造船、電器電氣工程設(shè)備、板金加工、電子工業(yè)、航天航空工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械制造，主要作用就是用于金屬剪切在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對(duì)板材進(jìn)行切斷加工，所以剪板機(jī)就成為各工業(yè)部門廣泛使用的板料剪斷設(shè)備。 1.2.2 剪板機(jī)的背景 隨著中國(guó)鍛造工業(yè)的不斷發(fā)展，剪板機(jī)床已經(jīng)是機(jī)械制造業(yè)不可或缺的一部分，行業(yè)中的剪板機(jī)床，大多應(yīng)用在航空工業(yè)、汽車制造、電機(jī)制造、電器制造、儀表儀器制造、醫(yī)療器械、五金制造等行業(yè)。由于近些年技術(shù)的不斷更新，可以通過編寫程序更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂破毡橥ㄓ玫臋C(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床，還可以和半自動(dòng)設(shè)備一起組建成生產(chǎn)線，通過計(jì)算機(jī)來更好的控制機(jī)床工作，這樣既能更好的控制機(jī)床工作，也能利用計(jì)算機(jī)編寫程序比較容易、適應(yīng)性快、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)使我國(guó)機(jī)械類自動(dòng)化技術(shù)方面更上一個(gè)臺(tái)階[2]。 鍛壓機(jī)械設(shè)備就是利用外力使材料變成所需的形狀或分離開的設(shè)備，十九世紀(jì)四十年代，隨著第一個(gè)蒸汽錘的出現(xiàn)，世界進(jìn)入了利用蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。十八世紀(jì)末，水壓機(jī)由英國(guó)一位工程師創(chuàng)造出來，卻一直等到十九世紀(jì)中葉由于大鍛件難加工才將水壓機(jī)用在鍛壓上。隨著偉大發(fā)明電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，十九世紀(jì)的末尾發(fā)明出了利用電力為動(dòng)力的機(jī)械式剪板機(jī)床和空氣錘，發(fā)展速度極快。二十世紀(jì)初期，十九世紀(jì)偏向重型以及大型方向創(chuàng)造的趨勢(shì)得以改變。 開始向高效率、自動(dòng)化、精度高、專用型等方向研發(fā)。出現(xiàn)了行程兩千次每分鐘的剪板機(jī)，每分鐘行程的次數(shù)為普通剪板機(jī)的五至十倍。 現(xiàn)如今剪板機(jī)的發(fā)展令人咂舌，傳統(tǒng)剪板機(jī)的行程次數(shù)每分鐘只有幾百次，而新型的機(jī)器每分鐘次數(shù)達(dá)到了三千次上下，這不僅是數(shù)字的變化，更是質(zhì)的飛躍，剪板機(jī)的噸位也翻了十倍有余，企業(yè)對(duì)剪板機(jī)的需求數(shù)量越來越大，可想而知在不久的將來，剪板機(jī)會(huì)以更多種的樣式以及更多的使用方式出現(xiàn)在機(jī)械行業(yè)。 1.2.3 剪板機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 以下是機(jī)械剪板機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況，在我國(guó)，大多數(shù)的制造剪板機(jī)的企業(yè)以銷售低端的產(chǎn)品或者是代工貼牌，大部分高端的產(chǎn)品技術(shù)依舊握在歐美國(guó)家的手中，在機(jī)械行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，低端剪板機(jī)的利潤(rùn)不斷被壓縮，許多國(guó)內(nèi)企業(yè)不能繼續(xù)以價(jià)格來作為自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，所以我國(guó)首要任務(wù)就是需要完成國(guó)產(chǎn)化，走出一條創(chuàng)造高端產(chǎn)品的道路，剪板機(jī)制造行業(yè)只有通過自主創(chuàng)新，自身掌握核心技術(shù)，才能使我國(guó)從一個(gè)進(jìn)口機(jī)床的大國(guó)轉(zhuǎn)型成制造機(jī)床的強(qiáng)國(guó)，爭(zhēng)取減小在機(jī)械制造方面與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。 在國(guó)內(nèi)有許多機(jī)械加工行業(yè)需要使用剪板機(jī)來加工切割相應(yīng)尺寸的板材，而機(jī)械剪板機(jī)在其中占了一個(gè)很大的比重，所以在國(guó)內(nèi)方面來看剪板機(jī)有著極其重要的地位。但是眼觀國(guó)外鍛壓技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)仍然處于比較落后的位置，比如在大型高精尖型的設(shè)備上國(guó)內(nèi)發(fā)展速度較慢，可以說是很多依靠進(jìn)口，還做不到自己設(shè)計(jì)制造。 國(guó)外現(xiàn)狀隨著微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家鍛壓設(shè)備自動(dòng)化水平和數(shù)控技術(shù)有很大幅度的提高，開發(fā)出了不同規(guī)格的數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控卷板機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)，板材柔性加工系統(tǒng)和板材柔性加工單元等各類數(shù)控鍛壓設(shè)備，提高了設(shè)備自動(dòng)化程度，安全性和可靠性，提高了生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量，改善了生產(chǎn)條件。 第2章 整體方案和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 整體方案的確定 2.1.1 傳動(dòng)方法 主電動(dòng)機(jī)和主軸分別位于主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩末端。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)（7.5kW，1440r/min）經(jīng)V帶輪傳動(dòng)副Φ112mm/Φ560mm傳至主軸箱中的軸。軸上安裝離合器，離合器通過螺釘緊固在立柱上成為整體，通過控制，操作轉(zhuǎn)鍵嚙合與離開，主軸正轉(zhuǎn)或者停止，帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使刀架做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 2.1.2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 小型機(jī)械剪板機(jī)的總體傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖2-1所示。 圖2-1 小型機(jī)械剪板機(jī)總體傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.2 傳動(dòng)數(shù)據(jù)的計(jì)算 從上圖中分析傳動(dòng)路線，現(xiàn)可以確定出以下幾組數(shù)據(jù)。 2.2.1 根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算總傳動(dòng)比 傳動(dòng)路線中主軸的最低轉(zhuǎn)速為50r/min，最高轉(zhuǎn)速為電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，計(jì)算總傳動(dòng)比根據(jù)公式（2-1） （2-1） =28.8 式中 i——總傳動(dòng)比； nmax——最高轉(zhuǎn)速(r/min)； nmin——最低轉(zhuǎn)速(r/min)。 所以一級(jí)傳動(dòng)比和二級(jí)傳動(dòng)比分別為： i1=5.03 i2=5.73 2.2.2 各軸轉(zhuǎn)速的確定 選擇電動(dòng)機(jī)Y132M-4，最大轉(zhuǎn)速n1=1440r/min。技術(shù)參數(shù)中要求行程次數(shù)為50次/分，所以主軸最大轉(zhuǎn)速n2=50r/min。計(jì)算前軸最大轉(zhuǎn)速根據(jù)公式（2-2） n3= （2-2） =286(r/min) 式中 n3——前軸最大轉(zhuǎn)速(r/min)； i1——一級(jí)傳動(dòng)比。 2.2.3 各軸輸入功率的確定 電動(dòng)機(jī)選擇的型號(hào)是Y132M-4，電動(dòng)機(jī)功率P=7.5kW。 分析傳動(dòng)路線，計(jì)算前軸功率。P1=7.06kW。 分析傳動(dòng)路線，計(jì)算主軸功率。P2=6.78kW。 2.2.4 輸入轉(zhuǎn)矩的確定 計(jì)算輸入轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式（2-3） （2-3） 式中 T——輸入轉(zhuǎn)矩(N·mm)； P——輸入功率(kW)； n——轉(zhuǎn)速(r/min)。 T=2.2×104(N·mm) T1=1.0×105(N·mm) T2=5.7×105(N·mm) T為電動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩，T1為前軸輸入轉(zhuǎn)矩，T2為主軸輸入轉(zhuǎn)矩[3]。 經(jīng)過以上計(jì)算，各傳動(dòng)參數(shù)如表2-1所示。 表2-1 傳動(dòng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表 軸 功率kW 轉(zhuǎn)矩N·mm 轉(zhuǎn)速r/min 電動(dòng)機(jī) 7.5 2.2×104 1440 前軸 7.06 1.0×105 286 大軸 6.78 5.7×105 50 2.3 本章小結(jié) 通過對(duì)設(shè)備要求的研究，確定了剪板機(jī)整體的傳動(dòng)方案，然后通過查閱大量資料，計(jì)算確定了傳動(dòng)比、功率、轉(zhuǎn)矩等傳動(dòng)參數(shù)。實(shí)現(xiàn)裝置帶輪減速、齒輪減速的方法，充分利用已知條件，分析計(jì)算我所需要的數(shù)據(jù)，為接下來的計(jì)算做好了鋪墊。 第3章 主要零件的設(shè)計(jì) 3.1 V帶傳動(dòng)的計(jì)算 3.1.1 設(shè)計(jì)功率 計(jì)算由公式（3-1） P=Pd·KA （3-1） 式中 Pd——設(shè)計(jì)功率(kW)； P——電機(jī)功率(kW)； KA——工作情況系數(shù)。 經(jīng)查閱[3]，可得：工作情況系數(shù)KA=1.2[4]。 所以Pd=6.25kW。 3.1.2 帶型的選擇 經(jīng)查閱，可得：因Pd=6.25kW，n=286r/min，所以選擇A型帶合適[5]。 3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 經(jīng)查閱，可得：因dd1范圍在112mm至114mm之間，大輪直徑是傳動(dòng)比與小輪直徑的乘積，所以大輪直徑dd2范圍在563.36mm至704.2mm之間，當(dāng)dd1=112mm，dd2=560mm的時(shí)候，△i=3%，數(shù)值小于5%[6]。 3.1.4 帶的速度計(jì)算 根據(jù)公式（3-2） （3-2） =8.45(m/s) 式中 v——速度(m/s)； d——帶輪直徑(mm)； n——帶輪轉(zhuǎn)速(r/min)。 經(jīng)計(jì)算，v為8.45m/s。 數(shù)值小于25m/s，所以可以使用。 3.1.5 帶長(zhǎng)與中心距計(jì)算 根據(jù)公式（3-3） 0.7（dd1+dd2）＜a0＜2（dd1+dd2） （3-3） 式中 a0——中心距(mm)。 a0應(yīng)該同時(shí)滿足大于0.7（dd1+dd2）小于2（dd1+dd2）。 470.4mm＜a0＜1344mm 由于結(jié)構(gòu)要緊湊，所以a0可取480mm。 經(jīng)查閱，可得：V帶長(zhǎng)度:Ld=2000mm[7]。 計(jì)算實(shí)際中心距，根據(jù)公式（3-4） （3-4） =420.25(mm) 式中 Ld——基準(zhǔn)長(zhǎng)度(mm)。 3.1.6 小輪包角的計(jì)算 計(jì)算小輪包角，根據(jù)公式（3-5） （3-5） 3.1.7 計(jì)算V帶個(gè)數(shù) 經(jīng)查閱，可得：V帶單個(gè)傳遞功率為P0=1.5kW。 經(jīng)查閱，可得：Kb=0.7725×10-3。 計(jì)算功率增量，根據(jù)公式（3-6） （3-6） =0.13 式中 n——帶輪的轉(zhuǎn)速(r/min)； Kb——彎曲影響系數(shù)； Ki——傳動(dòng)比系數(shù)。 經(jīng)查閱，可得：Kα=0.82。 經(jīng)查閱，可得：KL=1.03。 計(jì)算帶的個(gè)數(shù)，根據(jù)公式（3-7） （3-7） =2.39(根) 式中 Z——帶的個(gè)數(shù)(根)； Kα——包角修正系數(shù)； KL——長(zhǎng)度系數(shù)。 Z=2.39，則帶的個(gè)數(shù)為3根。 3.1.8 初拉力計(jì)算 經(jīng)查閱，可得：m=0.1kg/m。 計(jì)算根據(jù)公式（3-8） （3-8） =553.63(N) 式中 F0——帶的拉力(N)； Pd——電機(jī)的功率(kW)； v——帶的速度(m/s)； Kα——包角修正系數(shù)； m——每米V帶長(zhǎng)度的質(zhì)量(kg)。 3.1.9 計(jì)算作用在軸上的壓力 計(jì)算根據(jù)公式（3-9） （3-9） =1904.49(N) 式中 Q——壓力(N)； Z——帶的個(gè)數(shù)(根)； F0——帶的拉力(N)； α——小輪包角(度)。 3.1.10 帶輪寬度計(jì)算 計(jì)算帶輪寬度根據(jù)公式（3-10） （3-10） =35(mm) 3.2 離合器的設(shè)計(jì) 3.2.1 離合器的基本性能關(guān)系式 對(duì)離合器輪廓尺寸有影響的參數(shù)分別是摩擦片的外徑和從動(dòng)盤的外徑，由于工作時(shí)需要將發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩全部傳遞下去，還需保證最大轉(zhuǎn)矩Tcmax穩(wěn)定地傳遞下去，而Tc作為靜摩擦力矩應(yīng)大于Tcmax，Tc的數(shù)值又取決于它的摩擦系數(shù)f、摩擦面數(shù)Z、摩擦片平均摩擦半徑Rm及作用在摩擦面上的總壓緊力PΣ[8]，計(jì)算根據(jù)公式（3-11） （3-11） =190(N·m) 式中 β——離合器后備系數(shù)； f——摩擦系數(shù)。 f取3.0時(shí)，靜摩擦力矩Tc為570N·m。 3.2.2 選擇合適的后備系數(shù) 在選擇后備系數(shù)時(shí)，首先需要考慮傳動(dòng)系是否會(huì)過載，還需考慮摩擦片磨損后滑磨時(shí)間過于長(zhǎng)以及能否繼續(xù)穩(wěn)定傳遞Tcmax。 3.3 大小齒輪的設(shè)計(jì) 經(jīng)過計(jì)算可知i=5.73，n1=286，n2=50，P=7.06。 3.3.1 直齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 選擇45鋼作為齒輪材料，齒面選軟齒面，小齒輪需經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，小齒輪齒面硬度需大于217HBS小于255HBS。大齒輪需經(jīng)過正火處理，大齒輪齒面硬度需大于162HBS小于217HBS，平均硬度差46HBS大于30HBS小于50HBS，選用8級(jí)精度處理[9]。 3.3.2 齒輪的傳動(dòng)尺寸 根據(jù)計(jì)算齒輪直徑的公式（3-12） （3-12） 式中 d——齒輪直徑大小(mm)； T——小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩(N·mm)； K——載荷系數(shù)； Φd——齒寬系數(shù)； u——齒數(shù)比； ZH——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)； ZE——彈性系數(shù)； Zβ——螺旋角系數(shù)； Zε——重合度系數(shù)； [δ]H——接觸疲勞極限應(yīng)力。 已經(jīng)計(jì)算出小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T=1.0×104N·mm。 經(jīng)查閱，可得：載荷系數(shù)Kt=1.3。 經(jīng)查閱，可得：其齒輪寬度系數(shù)為1.4。 經(jīng)查閱，可得：其彈性系數(shù)為189.8。 經(jīng)查閱，可得：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為2.5。 齒數(shù)比：u=i=5.73。 若Z1=20,則Z2=115。 經(jīng)查閱，可得：Zε=0.876。 σ1=570MPa，σ2=390MPa，SH=1.0。 經(jīng)查閱，可得：壽命系數(shù)ZN1=1.0,ZN2=1.06。 [σ]H1= =570 [σ]H2= =413 所以[σ]H=[σ2]H2=413。 ≈92.54(mm) 3.3.3 計(jì)算傳動(dòng)尺寸 1.經(jīng)查閱，可得：載荷系數(shù)數(shù)值:KA=1.5。 根據(jù)公式（3-13）計(jì)算齒輪線的速度 （3-13） =1.39(m/s) 經(jīng)查閱，可得：Kv=1.12。 經(jīng)查閱，可得：Kβ=1.225。 經(jīng)查閱，可得：Kα=1.2。 根據(jù)計(jì)算載荷系數(shù)的公式（3-14） K= （3-14） =2.47 式中 K——載荷系數(shù)； Kv——?jiǎng)虞d系數(shù)； KA——使用系數(shù)； Kα——齒向載荷分配系數(shù)； Kβ——齒向載荷分布系數(shù)。 由于Kt=1.3，數(shù)值與實(shí)際K值差距比較大[10]，所以修正： d1= =114.75(mm) 由此可得v=1.72，而Kv=1.15，所以K=2.5≈2.47。 2.確定模數(shù) 計(jì)算模數(shù)根據(jù)公式（3-15） （3-15） 式中 z1——大齒輪齒數(shù)。 經(jīng)過計(jì)算可知模數(shù)為6。 3.中心距 計(jì)算中心距根據(jù)公式（3-16） （3-16） =405(mm) 4.分度圓 計(jì)算分度圓根據(jù)公式（3-17） （3-17） =120(mm) =690(mm) =48(mm) b1=b2+(5~10)，所以b1取55mm。 3.4 齒面齒根接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 3.4.1 齒根許用彎曲應(yīng)力的確定 計(jì)算齒根許用彎曲應(yīng)力，根據(jù)公式（3-18） （3-18） =360 3.4.2 校核齒根疲勞強(qiáng)度 計(jì)算齒輪齒根疲勞強(qiáng)度的校核根據(jù)公式（3-19） （3-19） 式中 YF——齒形系數(shù)； YS——應(yīng)力修正系數(shù)； Yε——重合度系數(shù)。 3.5 軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算軸最細(xì)端直徑需要根據(jù)公式（3-20） （3-20） 式中 d——軸的直徑(mm)； C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)； P——軸的傳遞功率(N·mm)； N——軸的轉(zhuǎn)速(r/min)。 初步確定主軸的最小直徑根據(jù)公式（3-20） =57.74(mm) 實(shí)際尺寸要比計(jì)算尺寸大3%，所以d2=59.27mm。 3.5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 軸的零件安裝圖如下圖3-1所示。 圖3-1 軸的零件安裝圖 1.確定各段軸的直徑 (1)軸I至II部分需要安裝軸承6213，考慮軸承尺寸，所以該段直徑定為65mm。 (2)軸II至III部分因?yàn)樾枰S肩固定的方式固定軸承部分，所以該段直徑為44mm。 (3)軸III至IV部分用于連接小齒輪，所以直徑定為90mm。 (4)軸IV至V部分需要隔開兩齒輪，所以直徑定為55mm。 (5)軸V至VI部分用于安裝大齒輪，所以直徑定為40mm。 (6)軸VI至VIII部分需要安裝套筒以及軸承，所以直徑定為35mm。 2.確定各段軸的長(zhǎng)度 (1)此段需要安裝的軸承寬度為22.75mm，所以I至II段長(zhǎng)度設(shè)定為22.75mm。 (2)因?yàn)辇X輪和箱體之間有間隙，間隙大小為12mm，箱體與軸承之間也有間隙，間隙為4mm，所以II至III段長(zhǎng)度為其和16mm。 (3)因?yàn)榇硕涡枰惭b小齒輪，小齒輪寬度90mm，所以III至IV段長(zhǎng)度等于90mm。 (4)此段是在兩齒輪之間，為了使兩齒輪之間保持固定距離，所以IV至V段長(zhǎng)度為120mm。 (5)此段需考慮齒輪寬度，安裝大齒輪的間隙應(yīng)該略小，所以V至VI段長(zhǎng)度為83mm。 (6)因安裝軸承以及套筒，所以VI至VIII長(zhǎng)度為44mm。 3.5.2 軸上載荷的計(jì)算 分析軸上的載荷，如圖3-2所示。 圖3-2 軸的受力圖 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 因?yàn)檩S承6213的Y值為1.6，所以Fd1=443N，F(xiàn)d2=189N。 由于旋轉(zhuǎn)中兩齒輪旋向相同同為左旋，所以Fa1=638N，F(xiàn)a2=189N。 3.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 3.6.1 分析判斷危險(xiǎn)截面 截面IV處在兩齒輪之間的空隙，而且此段軸的直徑比較小，承受的壓力比較大，因此判斷截面IV處為軸的危險(xiǎn)截面[11]。 3.6.2 計(jì)算是否安全 1.計(jì)算轉(zhuǎn)切應(yīng)力大小 因?yàn)檩S選擇的是45鋼，并且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，計(jì)算軸上截面IV部分右側(cè)轉(zhuǎn)切應(yīng)力大小，判斷是否安全。 經(jīng)查閱，可得：，，。 2.計(jì)算綜合系數(shù) 經(jīng)查閱，可得：由，經(jīng)直線插入，可知因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，。 經(jīng)查閱，可得：材料的敏感系數(shù)為，，所以計(jì)算有效應(yīng)力集中系數(shù)根據(jù)公式（3-21） （3-21） =2.5 式中 qσ——材料的敏感系數(shù)； ασ——理論應(yīng)力。 經(jīng)查閱，可得：尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為。 經(jīng)查閱，可得：加工方式選用車削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為。 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則計(jì)算綜合系數(shù)值根據(jù)公式（3-22） （3-22） =2.93 3.首先確定碳鋼系數(shù)，碳鋼特性系數(shù)取，。 4.計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)根據(jù)公式（3-23） （3-23） =6.92 通過計(jì)算，可知選擇的軸安全。 初步確定小軸的最小直徑根據(jù)公式（3-20） 實(shí)際尺寸要比計(jì)算尺寸大3%，所以d1=33.45mm。 3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定軸上零件的裝配方案，軸上零件方案圖如下圖3-3所示。 圖3-3 零件裝配方案圖 1.通過軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (1)由于聯(lián)軸器兩端分別連接著電動(dòng)機(jī)和輸入軸，而電動(dòng)機(jī)的外伸對(duì)尺寸有影響，所以直徑定為25mm。 (2)考慮到聯(lián)軸器必須保證軸向定位可靠的原因，所以定位軸肩的高度應(yīng)達(dá)到2.5mm，所以直徑為30mm。 (3)此段需要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用6208型，即該段直徑定為40mm。 (4)該段軸需要安裝齒輪，考慮到軸肩需要有2mm圓角，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，所以直徑定為40mm。 (5)為了保證齒輪軸向定位的準(zhǔn)確，所以定位軸肩高度應(yīng)達(dá)到5mm，所以直徑定為46mm。 (6)此段為軸肩固定軸承部分，所以直徑定為42mm。 2.各段長(zhǎng)度的確定 各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下： (1)此段軸依次安裝軸承和擋油盤，所以考慮軸承寬度，此段長(zhǎng)度定為18.25mm。 (2)此段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。 (3)此段需要安裝齒輪，而齒輪的長(zhǎng)度比輪轂短2mm，輪轂寬度為90mm，所以根據(jù)齒輪長(zhǎng)度定為88mm。 (4)該段通過綜合考慮，齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁的距離取4mm（采用油潤(rùn)滑），軸承寬度18.25mm，定為41.25mm。 (5)此段需分別計(jì)算，有箱體的突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度以及聯(lián)軸器的安裝尺寸，所以定為57mm。 (6)此段需查看聯(lián)軸器孔長(zhǎng)，所以長(zhǎng)度定為42mm。 3.8 偏心輪的設(shè)計(jì) 3.8.1 選擇偏心輪的材料 偏心輪的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。 圖3-4 偏心輪結(jié)構(gòu)圖 在偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槠妮喓瓦B桿是連接的，所以會(huì)發(fā)生碰撞，所受的沖壓力較大，因?yàn)槠妮啽砻娼?jīng)常碰撞導(dǎo)致磨損，所以選擇45鋼，并進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)處理[12]。 3.8.2 初定偏心輪尺寸 內(nèi)圓直徑161mm，外圓直徑初選216mm，計(jì)算偏心輪偏心距，初定滑塊行程55mm，偏心距h=27.5mm，初定偏心輪厚度170mm。 3.9 本章小結(jié) 通過查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，以及指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，確定了齒輪、軸、偏心輪等傳動(dòng)參數(shù)。實(shí)現(xiàn)裝置帶輪減速、齒輪減速的數(shù)據(jù)，利用已知條件，進(jìn)行了設(shè)備重要部件的選擇計(jì)算，確定了帶輪、齒輪、軸、偏心輪的數(shù)據(jù)。 第4章 設(shè)計(jì)主要部件 4.1 主要部件的設(shè)計(jì) 4.1.1 機(jī)身的設(shè)計(jì) 機(jī)身是由左右立柱用鋼管連接，工作臺(tái)通過螺釘緊固在立柱上成為整體，為保證操作人員的安全，工作臺(tái)還裝有安全防護(hù)柵。 4.1.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 制動(dòng)器是由固定在主軸上的制動(dòng)輪和制動(dòng)帶所構(gòu)成，其工作原理是：由于制動(dòng)輪是偏心的，當(dāng)上刀架停在上死點(diǎn)時(shí)，使制動(dòng)帶通過固定軸抱緊制動(dòng)輪，保證上刀架停止在上死點(diǎn)上，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，即上刀架在下死點(diǎn)時(shí)，制動(dòng)帶松開制動(dòng)輪。當(dāng)上刀架開始回程時(shí)，制動(dòng)帶就逐漸拉緊，待主軸旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，上刀架又位于上死點(diǎn)，制動(dòng)帶重新抱緊制動(dòng)輪。 如果制動(dòng)力矩不夠，可以通過調(diào)整螺母來調(diào)整壓緊彈簧，從而達(dá)到適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力矩。 4.1.3 后檔料裝置的設(shè)計(jì) 后檔料架能夠控制剪切板材的所需長(zhǎng)度，并且可以達(dá)到規(guī)定的剪切質(zhì)量。后檔料架調(diào)整和校正時(shí)，首先將螺釘松開，旋轉(zhuǎn)軸，移動(dòng)擋料架，達(dá)到板料剪切所需長(zhǎng)度，再固定好螺釘。檔料架與小刀片刃口質(zhì)檢距離不得小于10mm。 4.1.4 壓料架與平衡裝置的設(shè)計(jì) 壓料架是為了防止剪切過程中板料的位移而設(shè)置，壓料力的大小可通過調(diào)節(jié)壓料彈簧的壓縮量進(jìn)行調(diào)整。 如用戶因更換刀片或維修設(shè)備拆卸壓料梁，重新安裝時(shí)，在上刀架處于上死點(diǎn)的位置，用調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)壓料梁開口，其開口高度絕對(duì)不得大于上刀左端刀尖的開口高度，否則會(huì)出現(xiàn)先剪切后壓料現(xiàn)象而造成板料位移，甚至危及人身安全。 平衡裝置是為了防止因上刀架向下運(yùn)動(dòng)超速產(chǎn)生慣性沖擊而設(shè)置。 4.2 日常注意事項(xiàng) 4.2.1 機(jī)器搬運(yùn)和潤(rùn)滑 由于剪板機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，所以在搬運(yùn)時(shí)需要保持平衡，在裝載或裝卸剪板機(jī)時(shí)要更加注意，尤其是利用吊車起吊剪板機(jī)時(shí)應(yīng)找木頭或橡膠等軟物墊起，避免鋼絲繩和機(jī)體直接接觸。 潤(rùn)滑過程中應(yīng)該注意，開動(dòng)機(jī)以前，應(yīng)向各潤(rùn)滑點(diǎn)按照要求加油，潤(rùn)滑方式選擇的是單獨(dú)油潤(rùn)滑。 4.2.2 機(jī)器的試車與操作 當(dāng)試車前的一切準(zhǔn)備工作完畢后，首先接通電源，隨即按下氣動(dòng)按鈕，使電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，為保證安全，在剪切板材之前應(yīng)先空剪一次，如果機(jī)器運(yùn)動(dòng)正常，可以開始試切，只踩一次腳踏開關(guān)為單次剪切，若踩住腳踏開關(guān)即為連續(xù)剪切，松開腳踏開關(guān)即停止工作，剪切工序即結(jié)束。 4.3 機(jī)器的維護(hù) 1.本機(jī)器必須專人負(fù)責(zé)使用，操作者必須詳細(xì)閱讀相關(guān)資料。 2.本機(jī)器必須保持整潔干凈，未經(jīng)涂漆表面以及滑動(dòng)部分均需涂防銹油脂。 3.刀片應(yīng)時(shí)刻保證鋒利。 4.應(yīng)選擇沒有腐蝕性且不會(huì)產(chǎn)生雜物的潤(rùn)滑油。 5.按照操作程序進(jìn)行剪切，操作者不能使機(jī)器承受載荷過大，防止零件或者刀片損壞無法正常工作。 6.如果機(jī)器在工作時(shí)出現(xiàn)任何不正?，F(xiàn)象，都應(yīng)該立刻停止機(jī)器，切斷電源，通知相關(guān)技術(shù)人員檢修。 7.在結(jié)束剪板后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源，并且保持機(jī)器的干凈整潔。 8.軸承內(nèi)潤(rùn)滑劑必須定期更換，并檢查電器設(shè)備。 9.機(jī)器工作前后需要檢查皮帶，如發(fā)現(xiàn)皮帶有損壞或者斷裂，需要及時(shí)更換。 10.剪切前應(yīng)觀察板料表面是否有異物，避免因此影響剪切效果， 板料表面不平整誤差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。 11.在送板料進(jìn)行剪切時(shí)，應(yīng)避免撞到后擋料板，避免影響精度，送料速度不能大于100mm/s。 4.4 本章小結(jié) 通過不斷地研究，確定了剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過查閱大量文獻(xiàn)資料，確定了零件的材料以及作用。從而實(shí)現(xiàn)了通過帶輪減速、齒輪減速，利用偏心輪和連桿的連接，使刀架上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)小型機(jī)械剪板機(jī)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了完成本次設(shè)計(jì)，搜集查閱了許多相關(guān)的資料和文獻(xiàn)。通過分析機(jī)械剪板機(jī)的工作原理，在原本的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些細(xì)節(jié)的改進(jìn)，經(jīng)過本次對(duì)小型機(jī)械剪板機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我完成了以下幾項(xiàng)工作內(nèi)容：1.設(shè)計(jì)出整體傳動(dòng)方案并計(jì)算出傳動(dòng)數(shù)據(jù)；2.對(duì)帶輪以及齒輪進(jìn)行了細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)；3.嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算并校核了軸的強(qiáng)度；4.分析離合器的相關(guān)參數(shù)并計(jì)算出所需數(shù)據(jù)。 對(duì)剪板機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)比、各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率以及輸入轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)計(jì)算，還對(duì)傳動(dòng)過程中極其重要的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。匯總我計(jì)算出的重要數(shù)據(jù)，利用CAD軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了圖紙的繪制。 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我十分感謝XX老師，他給予了我莫大的幫助。即使老師還有教學(xué)任務(wù)，但仍會(huì)抽出時(shí)間給我們解答疑問，同時(shí)對(duì)我的設(shè)計(jì)思想給予指引，讓我能快速準(zhǔn)確的抓住重點(diǎn)，攻破難點(diǎn)。XX老師還對(duì)我的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行指導(dǎo)、改進(jìn)和延伸，讓我對(duì)此次設(shè)計(jì)的機(jī)械剪板機(jī)有了更深的認(rèn)識(shí)。 孫老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，使我受益匪淺。論文以及圖紙?jiān)诶蠋煹亩啻沃笇?dǎo)下最終完成，謹(jǐn)向?qū)O老師表示崇高的敬意和衷心地感謝！ 向所有未提及的其他老師和同學(xué)們表示感謝，向在百忙中參與答辯的各位教授表示感謝，向培養(yǎng)我的哈爾濱華德學(xué)院表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 王連明，宋寶玉．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005． [2] 陳鐵鳴．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006． [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009． [4] 陸玉．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011． [5] 程燕平．理論力學(xué)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008． [6] 譚悅磊．機(jī)械剪板機(jī)凸輪—連桿機(jī)構(gòu)的改進(jìn)[J]．高新技術(shù)企業(yè)，2008，(01)：3-8． [7] 上官林建，孔垂雨，嚴(yán)大考．基于SolidWorks的機(jī)械式剪板機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，(03)：10-15． [8] 施倚．剪板機(jī)的安全技術(shù)措施有哪些[J]．勞動(dòng)保護(hù)，2013，(03)：31-34． [9] 楊聯(lián)英．機(jī)械式剪板機(jī)的優(yōu)化分析[J]．黑龍江科學(xué)，2014，(05)：37-45. 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直齒圓柱齒輪輪齒的初始接觸處是跨過整個(gè)齒面而伸展開來的線。斜齒輪輪齒的初始接觸是一點(diǎn)，當(dāng)齒進(jìn)入更多的嚙合時(shí)，它就變成線。在直齒圓柱齒輪中，接觸是平行于回轉(zhuǎn)軸線的。在斜齒輪中，該先是跨過齒面的對(duì)角線。它是齒輪逐漸進(jìn)行嚙合并平穩(wěn)的從一個(gè)齒到另一個(gè)齒傳遞運(yùn)動(dòng)，那樣就使斜齒輪具有高速重載下平穩(wěn)傳遞運(yùn)動(dòng)的能力。斜齒輪使軸的軸承承受徑向和軸向力。當(dāng)軸向推力變的大了或由于別的原因而產(chǎn)生某些影響時(shí)，那就可以使用人字齒輪。雙斜齒輪（人字齒輪）是與反向的并排地裝在同一軸上的兩個(gè)斜齒輪等效。他們產(chǎn)生相反的軸向推力作用，這樣就消除了軸向推力。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)單向齒斜齒輪被在同一軸上時(shí)，齒輪的齒向應(yīng)作選擇，以便產(chǎn)生最小的軸向推力。 交錯(cuò)軸斜齒輪或螺旋齒輪，他們是軸中心線既不相交也不平行。交錯(cuò)軸斜齒輪的齒彼此之間發(fā)生點(diǎn)接觸，它隨著齒輪的磨合而變成線接觸。因此他們只能傳遞小的載荷和主要用于儀器設(shè)備中，而且肯定不能推薦在動(dòng)力傳動(dòng)中使用。交錯(cuò)軸斜齒輪與斜齒輪之間在被安裝后互相捏合之前是沒有任何區(qū)別的。它們是以同樣的方法進(jìn)行制造。一對(duì)相嚙合的交錯(cuò)軸斜齒輪通常具有同樣的齒向，即左旋主動(dòng)齒輪跟右旋從動(dòng)齒輪相嚙合。在交錯(cuò)軸斜齒設(shè)計(jì)中，當(dāng)該齒的斜角相等時(shí)所產(chǎn)生滑移速度最小。然而當(dāng)該齒的斜角不相等時(shí)，如果兩個(gè)齒輪具有相同齒向的話，大斜角齒輪應(yīng)用作主動(dòng)齒輪。 蝸輪與交錯(cuò)軸斜齒輪相似。小齒輪即蝸桿具有較小的齒數(shù)，通常是一到四齒，由于它們完全纏繞在節(jié)圓柱上，因此它們被稱為螺紋齒。與其相配的齒輪叫做蝸輪，蝸輪不是真正的斜齒輪。蝸桿和蝸輪通常是用于向垂直相交軸之間的傳動(dòng)提供大的角速度減速比。蝸輪不是斜齒輪，因?yàn)槠潺X頂面做成中凹形狀以適配蝸桿曲率，目的是要形成線接觸而不是點(diǎn)接觸。然而蝸桿蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在齒間有較大滑移速度的缺點(diǎn)，正像交錯(cuò)軸斜齒輪那樣。 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)有單包圍和雙包圍機(jī)構(gòu)。單包圍機(jī)構(gòu)就是蝸輪包裹著蝸桿的一種機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，如果每個(gè)構(gòu)件各自局部地包圍著對(duì)方的蝸輪機(jī)構(gòu)就是雙包圍蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。著兩者之間的重要區(qū)別是，在雙包圍蝸輪組的輪齒間有面接觸，而在單包圍的蝸輪組的輪齒間有線接觸。一個(gè)裝置中的蝸桿和蝸輪正像交錯(cuò)軸斜齒輪那樣具有相同的齒向，但是其斜齒齒角的角度是極不相同的。蝸桿上的齒斜角度通常很大，而蝸輪上的則極小，因此習(xí)慣常規(guī)定蝸桿的導(dǎo)角，那就是蝸桿齒斜角的余角；也規(guī)定了蝸輪上的齒斜角，該兩角之和就等于90度的軸線交角。 當(dāng)齒輪要用來傳遞相交軸之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就需要某種形式的錐齒輪。雖然錐齒輪通常制造成能構(gòu)成90度軸交角，但它們也可產(chǎn)生任何角度的軸交角。輪齒可以鑄出，銑制或滾切加工。僅就滾齒而言就可達(dá)一級(jí)精度。在典型的錐齒輪安裝中，其中一個(gè)錐齒輪常常裝于支承的外側(cè)。這意味著軸的撓曲情況更加明顯而使在輪齒接觸上具有更大的影響。 另外一個(gè)難題，發(fā)生在難于預(yù)示錐齒輪輪齒上的應(yīng)力，實(shí)際上是由于齒輪被加工成錐狀造成的。 直齒錐齒輪易于設(shè)計(jì)且制造簡(jiǎn)單，如果他們安裝的精密而確定，在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生良好效果。然而在直齒圓柱齒輪情況下，在節(jié)線速度較高時(shí)，他們將發(fā)出噪音。在這些情況下，螺旋錐齒輪比直齒輪能產(chǎn)生平穩(wěn)的多的嚙合作用，因此碰到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合那是很有用的。當(dāng)在汽車的各種不同用途中，有一個(gè)帶偏心軸的類似錐齒輪的機(jī)構(gòu)，那是常常所希望的。這樣的齒輪機(jī)構(gòu)叫做準(zhǔn)雙曲面齒輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兊墓?jié)面是雙曲回轉(zhuǎn)面。這種齒輪之間的輪齒作用是沿著一根直線上產(chǎn)生滾動(dòng)與滑動(dòng)相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)并和蝸輪蝸桿的輪齒作用有著更多的共同之處。 軸是一種轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止的桿件。通常有圓形橫截面。在軸上安裝像齒輪，皮帶輪，飛輪，曲柄，鏈輪和其他動(dòng)力傳遞零件。軸能夠承受彎曲，拉伸，壓縮或扭轉(zhuǎn)載荷，這些力相結(jié)合時(shí)，人們期望找到靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因?yàn)閱胃S可以承受靜壓力，變應(yīng)力和交變應(yīng)力，所有的應(yīng)力作用都是同時(shí)發(fā)生的。 “軸”這個(gè)詞包含著多種含義，例如心軸和主軸。心軸也是軸，既可以旋轉(zhuǎn)也可以靜止的軸，但不承受扭轉(zhuǎn)載荷。短的轉(zhuǎn)動(dòng)軸常常被稱為主軸。 當(dāng)軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)變形必需被限制于很小的范圍內(nèi)時(shí)，其尺寸應(yīng)根據(jù)變形來確定，然后進(jìn)行應(yīng)力分析。因此，如若軸要做得有足夠的剛度以致?lián)锨惶螅敲春蠎?yīng)力符合安全要求那是完全可能的。但決不意味著設(shè)計(jì)者要保證；它們是安全的，軸幾乎總是要進(jìn)行計(jì)算的，知道它們是處在可以接受的允許的極限以內(nèi)。因之，設(shè)計(jì)者無論何時(shí)，動(dòng)力傳遞零件，如齒輪或皮帶輪都應(yīng)該設(shè)置在靠近支持軸承附近。這就減低了彎矩，因而減小變形和彎曲應(yīng)力。 雖然來自M.H.G方法在設(shè)計(jì)軸中難于應(yīng)用，但它可能用來準(zhǔn)確預(yù)示實(shí)際失效。這樣，它是一個(gè)檢驗(yàn)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了的軸的或者發(fā)現(xiàn)具體軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生損壞原因的好方法。進(jìn)而有著大量的關(guān)于設(shè)計(jì)的問題，其中由于別的考慮例如剛度考慮，尺寸已得到較好的限制。 設(shè)計(jì)者去查找關(guān)于圓角尺寸、熱處理、表面光潔度和是否要進(jìn)行噴丸處理等資料，那真正的唯一的需要是實(shí)現(xiàn)所要求的壽命和可靠性。 由于他們的功能相似，將離合器和制動(dòng)器一起處理。簡(jiǎn)化摩擦離合器或制動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式中，各自以角速度w1和w2運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I1和I2，在制動(dòng)器情況下其中之一可能是零，由于接上離合器或制動(dòng)器而最終要導(dǎo)致同樣的速度。因?yàn)閮蓚€(gè)構(gòu)件開始以不同速度運(yùn)轉(zhuǎn)而使打滑發(fā)生了，并且在作用過程中能量散失，結(jié)果導(dǎo)致溫升。在分析這些裝置的性能時(shí)，我們應(yīng)注意到作用力，傳遞的扭矩，散失的能量和溫升。所傳遞的扭矩關(guān)系到作用力，摩擦系數(shù)和離合器或制動(dòng)器的幾何狀況。這是一個(gè)靜力學(xué)問題。這個(gè)問題將必須對(duì)每個(gè)幾何機(jī)構(gòu)形狀分別進(jìn)行研究。然而溫升與能量損失有關(guān)，研究溫升可能與制動(dòng)器或離合器的類型無關(guān)。因?yàn)閹缀涡螤畹闹匾允巧岜砻妗８鞣N各樣的離合器和制動(dòng)器可作如下分類： 1.輪緣式內(nèi)膨脹制凍塊； 2.輪緣式外接觸制動(dòng)塊； 3.條帶式； 4.盤型或軸向式； 5.圓錐型； 6.混合式。 分析摩擦離合器和制動(dòng)器的各種形式都應(yīng)用一般的同樣的程序，下面的步驟是必需的： 1.假定或確定摩擦表面上壓力分布； 2.找出最大壓力和任一點(diǎn)處壓力之間的關(guān)系； 3.應(yīng)用靜平衡條件去找尋(1)作用力；(2)扭矩；(3)支反力。 混合式離合器包括幾個(gè)類型，例如強(qiáng)制接觸離合器、超載釋放保護(hù)離合器、超越離合器、磁液離合器等等。 強(qiáng)制接觸離合器由一個(gè)變位桿和兩個(gè)夾爪組成。各種強(qiáng)制接觸離合器之間最大的區(qū)別與夾爪的設(shè)計(jì)有關(guān)。為了在結(jié)合過程中給變換作用予較長(zhǎng)時(shí)間周期，夾爪可以是棘輪式的，螺旋型或齒型的。有時(shí)使用許多齒或夾爪。他們可能在圓周面上加工齒，以便他們以圓柱周向配合來結(jié)合或者在配合元件的端面上加工齒來結(jié)合。 雖然強(qiáng)制離合器不像摩擦接觸離合器用的那么廣泛，但它們確實(shí)有很重要的運(yùn)用。離合器需要同步操作。 有些裝置例如線性驅(qū)動(dòng)裝置或電機(jī)操作螺桿驅(qū)動(dòng)器必須運(yùn)行到一定的限度然后停頓下來。為著這些用途就需要超載釋放保護(hù)離合器。這些離合器通常用彈簧加載，以使得在達(dá)到預(yù)定的力矩時(shí)釋放。當(dāng)?shù)竭_(dá)超載點(diǎn)時(shí)聽到的“喀嚓”聲就被認(rèn)定為是所希望的信號(hào)聲。 超越離合器或連軸器允許機(jī)器的被動(dòng)構(gòu)件“空轉(zhuǎn)”或“超越”，因?yàn)橹鲃?dòng)驅(qū)動(dòng)件停頓了或者因?yàn)榱硪粋€(gè)動(dòng)力源使被動(dòng)構(gòu)件增加了速度。這種離合器通常使用裝在外套筒和內(nèi)軸件之間的滾子或滾珠。該內(nèi)軸件，在它的周邊加工了數(shù)個(gè)平面。驅(qū)動(dòng)作用是靠在套筒和平面之間契入的滾子來獲得。因此該離合器與具有一定數(shù)量齒的棘輪棘爪機(jī)構(gòu)等效。 磁液離合器或制動(dòng)器相對(duì)來說是一個(gè)新的發(fā)展，它們具有兩平行的磁極板。這些磁極板之間有磁粉混合物潤(rùn)滑。電磁線圈被裝入磁路中的某處。借助激勵(lì)該線圈，磁液混合物的剪切強(qiáng)度可被精確的控制。這樣從充分滑移到完全鎖住的任何狀態(tài)都可以獲得。 附錄2 In the force analysis of a spur gear, it is assumed that the forces act on a single plane. We will study gears with three-dimensional coordinates. Therefore, in the case of a helical gear, its tooth direction is not parallel to the axis of rotation. In the case of a bevel gear, the axes of rotation are not parallel to each other. As we have to discuss, there are other reasons to learn and master. A helical gear is used to transmit motion between parallel axes. The angle of inclination is the same for each gear, but one must be right-handed and the other must be left-handed. The shape of the tooth is a spiral surface of a splash. If a sheet of paper cut into a parallelogram is enclosed on a gear cylinder, the corner edge of the paper on which the teeth are printed becomes a diagonal line. If I unfold the paper, an involute curve occurs at every point on the edge of the blood corner. The initial contact of the spur gear teeth is the line that extends across the entire tooth surface. The initial contact of the helical gear teeth is a point that becomes a line as the teeth enter more engagement. In spur gears, the contact is parallel to the axis of revolution. In helical gears, this is the diagonal across the flank. It is the gear that gradually meshes and smoothly transfers motion from one tooth to the other, so that the helical gear has the ability to smoothly transmit motion under high speed and heavy load. The helical gears subject the bearings of the shaft to radial and axial forces. When the axial thrust becomes large or has some effect due to other reasons, then the herringbone gear can be used. The double helical gear (herringbone gear) is equivalent to two helical gears that are mounted side by side on the same shaft. They produce the opposite axial thrust action, which eliminates the axial thrust. When two or more one-way heli