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墊圈內(nèi)徑檢測裝置設計
摘要
隨著工業(yè)水平的不斷進步、生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，墊圈已經(jīng)廣泛的應用在好多行業(yè)領(lǐng)域，它的質(zhì)量直接影響到工作母機的工作性能，其精度的高低直接影響到整個設備性能的好壞。據(jù)統(tǒng)計在旋轉(zhuǎn)機械中30%的故障與墊圈有關(guān)。因此，工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的要求也越來越高，為了保證墊圈質(zhì)量必須對其進行嚴格的出廠檢測?，F(xiàn)有的墊圈檢測儀一般只能進行單一項目的檢測，檢測效率低不方便。為了滿足墊圈安全檢測的要求，研制出一種檢測效率高、基本實現(xiàn)自動化的墊圈檢測裝置顯得越來越重要。
本文設計的主要內(nèi)容是墊圈內(nèi)徑檢測裝置設計。通過分析現(xiàn)有墊圈內(nèi)徑檢測的相關(guān)技術(shù)與設備，根據(jù)墊圈檢測的性能要求，提出系統(tǒng)總體設計方法和技術(shù)方案。完成總體方案中涉及到的主要電動機、帶傳動等主要零部件進行設計、計算與校核。完成檢測裝置的機構(gòu)裝配與圖形的繪制。
關(guān)鍵詞：墊圈；內(nèi)徑；檢測裝置；設計
V
ABSTRACT
With the continuous improvement of the industrial level, the continuous improvement of the level of production automation, gaskets have been widely used in many industries, its quality directly affect the work of the machine's performance, the accuracy of the direct impact on the performance of the entire equipment is good or bad The According to statistics in the rotating machinery 30% of the fault and the gasket. Therefore, the requirements of industrial production monitoring is also getting higher and higher, in order to ensure the quality of the gasket must be its strict factory inspection. The existing gasket detector can only be a single project of detection, detection efficiency is not convenient. In order to meet the requirements of gasket safety testing, developed a detection efficiency, the basic realization of the automatic gasket detection device is becoming increasingly important.
The main content of this design is the design of the gasket inner diameter detection device. By analyzing the existing technology and equipment of the existing washer inner diameter detection, the overall design method and technical scheme of the system are put forward according to the performance requirements of the gasket detection. To complete the overall program involved in the main motor, belt drive and other major components for design, calculation and verification. The completion of the detection device assembly and graphics drawing.
Keywords：Gasket; inner diameter; detection device; design
目 錄
摘要 I
ABSTRACT III
1 引言 - 1 -
1.1 本課題研究的背景 - 1 -
1.2 國內(nèi)外墊圈的研究現(xiàn)狀 - 1 -
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 - 2 -
1.4 本課題設計的目的 - 2 -
2 總體方案的設計與確定 - 3 -
2.1 墊圈內(nèi)徑檢測裝置的設計要求和性能指標 - 3 -
2.2 總體設計方案 - 3 -
2.2.1 墊圈內(nèi)徑測量方法的研究 - 3 -
2.2.2 墊圈內(nèi)徑檢測工作原理的確定 - 4 -
2.3 墊圈內(nèi)徑檢測系統(tǒng)精度的確定 - 4 -
3 墊圈內(nèi)徑檢測裝置結(jié)構(gòu)設計 - 5 -
3.1 電動機的選擇與確定 - 5 -
3.1.1 電機功率的計算 - 5 -
3.1.2 電機轉(zhuǎn)速的確定 - 5 -
3.1.3 電機型號的確定 - 5 -
3.2 檢測裝置動力參數(shù)的計算 - 6 -
3.3 帶傳動的設計與計算 - 7 -
3.3.1 帶傳動的類型 - 7 -
3.3.2 帶傳動的特點及應用 - 8 -
3.3.3 V帶的材料和結(jié)構(gòu) - 8 -
3.3.4 V帶的設計計算 - 9 -
3.3.5 帶輪的技術(shù)要求 - 10 -
3.4 齒輪的設計與計算 - 10 -
3.4.1 齒輪類型的選擇 - 10 -
3.4.2 齒輪類型的選擇及齒數(shù)的計算 - 11 -
3.4.3 按齒面接觸強度設計 - 11 -
3.4.4 計算各參數(shù) - 12 -
3.4.5 按齒根彎曲強度設計 - 13 -
3.4.6 齒輪的幾何尺寸計算 - 14 -
3.4.7 齒輪的結(jié)構(gòu)設計 - 15 -
3.5 軸的設計與計算 - 17 -
3.5.1 軸的材料的確定 - 17 -
3.5.2 最小軸徑的估算 - 18 -
3.5.3 軸的強度和剛度校核計算 - 18 -
3.6 標準件的選擇與確定 - 21 -
3.6.1 軸承的選擇與確定 - 21 -
3.6.2 聯(lián)軸器的選擇與確定 - 23 -
4 結(jié)論 - 24 -
致謝 - 25 -
參考文獻 - 26 -
VI
1 引言
1.1 本課題研究的背景
墊圈是各類機械裝備中最為重要的基礎(chǔ)部件，它的精度、性能、壽命以及可靠性對主機的精度、性能、壽命起著非常重要的作用。在機械產(chǎn)品中，墊圈屬于高精度產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學、物理等諸多學科理論的綜合支持，而且需要材料科學、熱處理技術(shù)、精密加工和測量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強大的計算機技術(shù)等諸多學科為之服務，因此墊圈又是一個代表國家科技實力的產(chǎn)品。隨著工業(yè)水平的不斷進步、生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，墊圈已經(jīng)廣泛的應用在好多行業(yè)領(lǐng)域，它的質(zhì)量直接影響到工作母機的工作性能，其精度的高低直接影響到整個設備性能的好壞。據(jù)統(tǒng)計在旋轉(zhuǎn)機械中30%的故障與墊圈有關(guān)。因此，工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控的要求也越來越高，為了保證墊圈質(zhì)量必須對其進行嚴格的出廠檢測。現(xiàn)有的墊圈檢測儀一般只能進行單一項目的檢測，檢測效率低不方便。為了滿足墊圈安全檢測的要求，研制出一種檢測效率高、基本實現(xiàn)自動化的墊圈檢測裝置顯得越來越重要。
1.2 國內(nèi)外墊圈的研究現(xiàn)狀
精密機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，有力地促進了測試技術(shù)和試驗技術(shù)的發(fā)展，使其呈現(xiàn)出多態(tài)性和超精密的特性。為了滿足人們的需求，許多廠家和墊圈試驗研究所都在研究改進新產(chǎn)品來適應市場的需求。在國內(nèi)，常用的檢測墊圈質(zhì)量的墊圈振動檢測儀有兩種，一種是測量墊圈振動的加速型墊圈振動檢測儀，另一種是通過測量墊圈振動速度的速度型墊圈振動檢測儀。杭州墊圈試驗研究中心的BVT-5墊圈振動速度檢測儀是其性能最完善的一個型號。杭州墊圈試驗中心的BVT系列墊圈振動檢測儀以及洛陽墊圈研究所研制的S09系列墊圈振動檢測儀是墊圈行業(yè)應用最多的產(chǎn)品，同時其他廠家也研制出了自主特色的圓錐滾子墊圈振動檢測儀。
在國外，丹麥研制出了B&K2112型儀器，其性能與國產(chǎn)的S0910型墊圈振動給檢測儀類似。在國外墊圈振動一般采用測量多個參數(shù)進行判斷。如美國BENDIX公司研制的B1010就是國際上此類設備中具有代表性的產(chǎn)品之一。國內(nèi)墊圈行業(yè)的測試與試驗技術(shù)在多方面逐步與世界接軌，并不斷開發(fā)出一系列適合國情和國家標準的測試儀器與實驗裝備。
隨著新的國際標準于2006年的實施。針對新標準SKF集團研制出了MVU150墊圈振動測量儀，用于外徑40mm到150mm的墊圈測量，軸向承載能力750N。采用激光傳感器作為墊圈振動信號的拾振器也正在發(fā)展成為一種新型振動信號獲取方式，并有著不可估量的潛力。
1.3 本課題研究的主要內(nèi)容
1、分析現(xiàn)有墊圈內(nèi)徑檢測的相關(guān)技術(shù)與設備，根據(jù)墊圈檢測的性能要求，提出系統(tǒng)總體設計方法和技術(shù)方案。
2、對總體方案中涉及到的主要電動機、帶傳動等主要零部件進行設計、計算與校核。
3、完成檢測裝置的機構(gòu)裝配與圖形的繪制。
1.4 本課題設計的目的
1、培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨立進行設計的能力，并結(jié)合設計或?qū)嶒炑芯空n題進一步鞏固和擴大知識領(lǐng)域。
2、培養(yǎng)學生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運用各種標準和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計算、繪圖等基本技能。
3、培養(yǎng)學生掌握機械設計的方法，進行工程師基本素質(zhì)的訓練。
4、樹立正確的設計思想及嚴肅認真的工作作風。為將來立足社會夯實基礎(chǔ)。
- 4 -
2 總體方案的設計與確定
2.1 墊圈內(nèi)徑檢測裝置的設計要求和性能指標
通過資料的查閱，完成墊圈內(nèi)徑檢測裝置總體方案及主要零部件的設計、計算與確定。具體要求如下：
檢測墊圈內(nèi)徑為21mm，外徑為30mm，厚度為10mm，電動機轉(zhuǎn)速為1440r/min每次檢測時間為8s。對檢測裝置完成三維實體造型及裝配圖、零部件圖的繪制。
2.2 總體設計方案
目前, 我國某些墊圈制造企業(yè)在墊圈尺寸精度的檢測方面仍采用百分表和相應的測量臺架組成的檢測系統(tǒng)。這種測量方法主要是是靠人力進行的, 很大程度上影響了該產(chǎn)品的生產(chǎn)效率, 加大了檢測人員的勞動強度, 容易隨機產(chǎn)生人為誤差, 影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。根據(jù)以上原因, 由此我們需要綜合考慮，研究介紹了一套墊圈內(nèi)徑在線檢測儀。方便操作、經(jīng)濟、實惠。
2.2.1 墊圈內(nèi)徑測量方法的研究
根據(jù)測量中使用的傳感器不同，內(nèi)徑測量可分為：氣動測量法、超聲破測量法、光學測量法、電子式等。
氣動測量法
它的原理是把被測尺寸的變化轉(zhuǎn)化為氣室中壓力的變化，或管路中流速或流量的變化，多用于內(nèi)徑的檢測，前提條件是加工質(zhì)量較高，不會出現(xiàn)異常形狀。
超聲波測量法
利用超聲波的穿透性，在直徑方向設置兩個換能器，超聲波會在工件的兩個表面發(fā)生反射，測出時間差，再考慮波在不同材質(zhì)中的傳播速度，利用關(guān)系式就可以計算出直徑值。這種方法易受環(huán)境的影響，不適合在工廠燈現(xiàn)場使用。
光學測量法
包括激光光束掃描法、雙頻激光干涉測量法、CCD成像法、光柵測量法等。屬于非接觸測量的范疇，測量精度較高，測量速度快，是目前比較流行的測量方法。
電子式 用電感、電容、電渦流等傳感器進行工件內(nèi)徑的測量，多用于間接測量。
2.2.2 墊圈內(nèi)徑檢測工作原理的確定
本次設計的裝置，首先通過螺母旋緊及錐套，安裝固定好該墊圈，在安裝固定的過程中，推桿指針與該墊圈的內(nèi)徑接觸，在標有刻度的導軌上滑動，最終通過傳感機構(gòu)將讀數(shù)傳感在電腦顯示頻上，電動機通過V型帶傳動裝置，通過錐形軸帶動該墊圈旋轉(zhuǎn)起來。當測量完成后，應為該導軌有一定的傾斜角度及該導軌本身所具備的良好的滑動性能，指針桿通過滑動，移動到在該導軌的初始位置。該導軌主要要設計成雙端導軌，起到了良好的定向作用。優(yōu)點：
1、該裝置中采用錐軸，實現(xiàn)了不同規(guī)格不用內(nèi)徑范圍內(nèi)墊圈的測量。
2、采用了兩根固定導軌，避免了在測量過程中指針由于單邊受力，造成一邊的傾斜，從而導致測量誤差。
3、從整體上實現(xiàn)了自動化測量，大大降低了由于人為因素所造成的測量誤差，降低了成本。
2.3 墊圈內(nèi)徑檢測系統(tǒng)精度的確定
對于內(nèi)徑測量儀器，首要的是測量的精度問題。當已知該零件的公差δ時，可以根據(jù)公差δ和精度因數(shù)k算出該測量儀器額極限誤差。
式中δ—工件公差（um）
K—精度因數(shù)
—測量儀器的極限誤差（um）
精度因數(shù)k是選用的計量器具的測量極限誤差與被測工件的公差之比，是個經(jīng)驗值，一般取1/3-1/10,對于高精度工件，k取1/3,對于低精度的工件，k一般取1/10,一般工件k取1/5-1/4，特高精度的工件k取1/2.我們常用的測量精度因數(shù)k的值與工件精度等級之間的主要關(guān)系如表2-1所示：
表2-1 測量精度因數(shù)k值
工件
精度
等級
新
軸
IT5
IT6
IT7-8
IT9
IT10
IT11
IT12-13
IT14
孔
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12-13
IT14
舊
1
2
3
4
5
6
7
8
K
0.325
0.3
0.275
0.25
0.20
0.15
0.1
3 墊圈內(nèi)徑檢測裝置結(jié)構(gòu)設計
3.1 電動機的選擇與確定
3.1.1 電機功率的計算
1、假設：F=2000N,v=1.3m/s,D=180mm,電機同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min
2、工作機的功率Pw=Fv/1000=2000×1.3/1000=2.6kw
3、總功率=0.96×0.98×0.99×0.96×0.99×0.99=0.876
（圓柱齒輪選7級精度，油潤滑=0.98）
4、所需要的電動機功率P=Pw/=2.6/0.876=2.97kw
3.1.2 電機轉(zhuǎn)速的確定
通過上面計算電機功率的時候，已經(jīng)確定電機的同步轉(zhuǎn)速在n=1500r/min，那么電動機的實際轉(zhuǎn)速在1400 r/min左右，具體要看不同功率電機的型號。
3.1.3 電機型號的確定
電動機有兩種，一種是直流的，一種是交流的，一般情況下，交流電只是在工業(yè)領(lǐng)域里面使用。在交流的狀況下電動機還有兩種，一種是異步的電動機，還有一種是同步的電動機。對異步電動機進行分類，有籠型電動機，還有繞線型的電動機，電動機的種類非常多，用的最多的就是籠型異步電動機。
結(jié)合論文中的電動機工作環(huán)境，工作位兩班倒，負荷中等，沖擊力也相對中等，工作環(huán)境比較整潔，使用的電源是三相電。確定使用的電動機的電壓是三百八十伏的，是Y系列的，是三相電的籠型異步電動機。
Y系列電動機，它的使用范圍都是比較一般的，并且是全封閉的，自扇冷式的籠式三相異步電動機。在進行安裝的時候，它的大小，還有功率的大小都滿足IEC的標準，這個電動機外殼進行防護的時候等級是，對它進行冷卻的時候用的方法是IC411，不間斷的進行工作的?？梢杂迷趯恿]有特別要求的機器上。
Y系列電動機在工作的時候效率是很高的，并且也不耗費太多的能量，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是比較大的，噪音不大，產(chǎn)生的振動小，在工作的時候非常安全，可靠性高。Y80~315電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB/T9616-1999。Y355電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB5274-91。Y80~315電動機采用B級絕緣。Y355電動機采用F級絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為△接法。電動機運行地點的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40℃；最低環(huán)境空氣溫度為-15℃；最濕月月平均最高相對濕度為90%；同時該月月平均最低溫度不高于25℃。
查閱有關(guān)資料，確定電動機的型號是Y112M-4。它的具體數(shù)據(jù)在下面表格3-1里面都展示出來了，那么這個電動機的額定功率大小就是＝4kw，=1440r/min外形尺寸長*寬*高(mm)400*313*265重量47kg。
表3-1 Y系列的技術(shù)參數(shù)表
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
最大轉(zhuǎn)矩
重量
額定轉(zhuǎn)矩
額定轉(zhuǎn)矩
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
kg
Y112M-4
4
8.8
1440
84.5
0.82
2.2
2.3
47
Y132S-4
5.5
11.6
1440
85.5
0.84
2.2
2.3
68
Y132M-4
7.5
15.4
1440
87.0
0.85
2.2
2.3
79
Y160M-4
11
22.6
1460
88.0
0.84
2.2
2.3
122
Y160L-4
15
30.3
1460
88.5
0.85
2.2
2.3
142
Y180M-4
18.5
35.9
1470
91.0
0.86
2.0
2.2
174
Y180L-4
22
42.5
1470
91.5
0.86
2.0
2.2
192
Y200L-4
30
56.8
1470
92.2
0.87
2.0
2.2
253
Y225S-4
37
70.4
1480
91.8
0.87
1.9
2.2
294
Y225M-4
45
84.2
1480
92.3
0.88
1.9
2.2
327
3.2 檢測裝置動力參數(shù)的計算
1、工作機的轉(zhuǎn)速
=60×1000v/()=60×1000×1.3/(3.14×180)=138r/min
=1440/138=10.435
2、設V帶傳動比i=3，則=10.345/3=3.478
3、動力運動參數(shù)的計算
（1）轉(zhuǎn)速n
（2）功率P
（3）轉(zhuǎn)矩T
3.3 帶傳動的設計與計算
3.3.1 帶傳動的類型
1、按工作原理分
(1)摩擦帶傳動
依靠傳動帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和動力。如V帶傳動、平帶傳動等。
(2)嚙合帶傳動
依靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外圓上的齒槽相互嚙合來傳遞運動和動力。如同步帶傳動。
2、按帶的截面形狀分
(1)平帶
平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。常用的平帶有帆布芯平帶、編織平帶、皮革帶及強力錦綸帶等數(shù)種，其中以帆布芯平帶應用最廣。
(2)V帶
V帶的截面形狀為梯形，兩側(cè)面為工作表面。傳動時V帶兩側(cè)面與輪槽接觸，在同樣壓緊力F的作用下，V帶則在近幾年應用的越來越來越廣泛。
V帶又有普通V帶、窄V帶、寬V帶等，其中普通V帶應用最廣，窄V帶則在近幾年來應用越來越多。
(3)圓帶
圓形帶橫截面為圓形，只適用于小功率傳動。
(4)多楔帶
它是在平帶的基體上由多根V帶組成的傳動帶，多楔帶結(jié)構(gòu)緊湊，可傳遞很大功率。
(5)同步帶
同步帶縱截面為齒形，同步帶傳動則屬于嚙合帶傳動，工作時，靠帶的凸齒和帶輪外3.2緣上的齒槽嚙合傳動。
3.3.2 帶傳動的特點及應用
依據(jù)機械設計基礎(chǔ)，能夠知道帶傳動具有下面的優(yōu)缺點：
1、帶傳動的優(yōu)點：
（1）適用于中心距較大的；
（2）傳動帶的彈性是非常好的，可以將震動緩沖吸收下去，特別是這個v帶上是沒有接頭的，在進行傳動的時候非常穩(wěn)定，產(chǎn)生的噪音不大；
（3）出現(xiàn)過載時候帶子在帶輪上面出現(xiàn)打滑的情況，有效的保護別的零部件不被損壞；
（4）它的結(jié)構(gòu)相對來說不復雜，在進行制造還有維護的時候非常方便，價格也比較低。
2、帶傳動的缺點：
（1）傳動的外廓尺寸較大；
（2）因為要進行張緊，所以在這個軸上面受到的力量就比較大；
（3）在進行工作的時候有彈性的滑動產(chǎn)生，所以就不能確保主動軸還有從動軸之間轉(zhuǎn)動的速度比的關(guān)系；
（4）帶的壽命短；
（5）傳動效率降低；
（6）在進行帶傳動的時候，有可能摩擦會出現(xiàn)火花，或者摩擦會有電出現(xiàn)，所以它是不能安置在易燃易爆的地方的。
查閱有關(guān)資料，知道V帶的種類有其中，按照算出來的功率大小，還有小帶輪轉(zhuǎn)動時候的速度，確定下來使用的是A型的V帶。
一般情況下，帶傳動功率P≤100KW,帶速V=5-25m/s，傳動比i≤5,傳動效率為94%-97%。特種高速帶的帶速V可達60-100m/s,傳動比i≤7.
3.3.3 V帶的材料和結(jié)構(gòu)
1、帶輪的材料
帶輪常用材料為灰鑄鐵，當帶速v<25m/s時，采用HT150;帶速v=25-30m/s時，采用HT200。當帶速更高時，可用鑄鋼或鋼板焊接結(jié)構(gòu)，小功率時可用鋁合金或塑料等，V帶在裝置中的應用：
2、帶輪的結(jié)構(gòu)
按照輪輻的構(gòu)造來進行分類，有實心式的，輪輻式的，還有輻板式的，V帶輪一般用的原材料都是灰鑄鐵，還有鋼，鋁合金等等，其中以灰鑄鐵應用最廣。帶輪的組成部分有輪的邊緣，腹板，還有輪轂。帶輪外面的那一圈圓的就是輪緣，它也是一個工作零部件。
帶輪的構(gòu)造在進行確定的時候依靠的它的直徑，因為它的直徑大小是在D<(2.5-3)d，那么這個小帶輪就用實心的；對于比較大的帶輪來說，因為直徑的大小是D<300mm，所以大帶輪用的就是腹板式。
3.3.4 V帶的設計計算
使用的傳動是帶輪傳動，這種傳動是在機械的工作里面用的最多的一種。它的優(yōu)點是傳動的時候工作的效率是很高的，而且工作起來比較可靠，使用的年限也比較長，平均傳動比準確，它的結(jié)構(gòu)是比較緊湊的而且使用的領(lǐng)域很多。要進行帶輪傳動的話，要達到幾點要求：
1、震動要小一點，噪音要盡可能的降低，在運動的時候精確度還要高。
2、機器自身的額定承載重量要高一點，同時機器的外形要小一點，重量要輕一點，帶輪的強度要比較高，耐磨的性能要好一點，要能夠達到設定的工作年限。
在對帶輪進行設計的時候，只要設計的比較合理的，制作帶輪的材料還有在進行熱處理的時候的選擇正確，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，而且精度也很高，這樣就能達到了預期的效果了。
每天工作二班制，
根據(jù)，小帶輪,選擇普通V帶A型
初選小帶輪的基準直徑，根據(jù)V帶的帶型，確定小帶輪的基準直徑應使
取小帶輪的基準直徑
,
滿足5~25m/s條件，故帶速合適
由，得，根據(jù)n=1440r/min,和A型帶，，，
即選取4根V帶合適。
3.3.5 帶輪的技術(shù)要求
1、在帶輪上不能出現(xiàn)砂眼，氣泡，縮孔，裂縫這些狀況
2、帶輪輪槽工作面的表面粗糙度要小于3.2um，輪緣還有軸孔的這個面的表面粗糙度數(shù)值都要小于6.3um，輪槽下面的表面粗糙度數(shù)值要小于12.5um，輪槽的棱邊要進行倒圓或者是倒鈍的處理。
3.4 齒輪的設計與計算
3.4.1 齒輪類型的選擇
按照閉式軟齒面齒輪齒面接觸強度設計齒輪，按齒根彎曲強度校核。設計過程如下：
使用的傳動是齒輪傳動，這種傳動是在機械的工作里面用的最多的一種。它的優(yōu)點是傳動的時候工作的效率是很高的，而且工作起來比較可靠，使用的年限也比較長，傳動比很準確，它的結(jié)構(gòu)是比較緊湊的而且使用的領(lǐng)域很多。我們要進行齒輪傳動的話，要達到幾點要求。
（1）在進行傳動工作的時候穩(wěn)定，在每一個瞬間的傳動比是不能改變的，對于鋼筋的沖擊要小一點，震動也要小一點，噪音要盡可能的降低，在運動的時候精確度還要高。
（2）設備本身的額定承載的負荷要大一點，這個設備的體積不大，重量也不重，齒輪的強度要比較高，耐磨的性能要好一點，要能夠達到我們設定的工作年限。
在對齒輪進行設計的時候，只要設計的比較合理，制作齒輪的材料還有在進行熱處理的時候選擇正確，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，而且精度也很高，這樣就能達到了預期的效果。
根據(jù)齒輪失效形式可以知道，在設計齒輪進行傳動的時候，應當讓齒輪的表面的耐磨性高一點，而且要能夠抗腐蝕，還有抗膠合等等，并且齒輪的根不能容易斷。于是在確定齒輪的使用材料的時候，這個材料的硬度一定要高，韌性也要達到要求。
齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛。是用來傳遞兩軸之間的運動和動力的，圓周速度可達300m/s.與其他傳動相比，齒輪傳動的主要優(yōu)點：能保證瞬時傳動比恒定，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、使用壽命長。它的主要缺點是：制造和安裝精度高、成本高，不宜于用于兩軸間距離較大的場合。
選用直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，也可選用錐齒輪外嚙合傳動。在本次設計中選用了直齒圓柱齒輪傳動，選用7級精度，調(diào)制處理。小齒輪選用40，調(diào)制處理，HB=280HBS，大齒輪選用45#，調(diào)制處理，HB=240HBS
3.4.2 齒輪類型的選擇及齒數(shù)的計算
小齒輪的齒數(shù)取為24，則大齒輪的齒數(shù)，所以=84，實際齒數(shù),齒數(shù)比相對誤差允許
V=1.33m/s定為IT7。
3.4.3 按齒面接觸強度設計
1、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)K=1.3
2、小齒輪轉(zhuǎn)距
=
3、齒寬系數(shù)ψd
因單級齒輪傳動為對稱布置，選取ψd=1
4、彈性影響系數(shù)
；
5、應力循環(huán)次數(shù)
6、取接觸疲勞壽命系數(shù)
7、計算接觸疲勞許用應力（允許誤差，安全系數(shù)S=1）
3.4.4 計算各參數(shù)
1、計算最小軸徑
2、圓周速度v
3、計算齒寬b
4、計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)
5、計算載荷系數(shù)，v=1.33m/s,7級精度
動載荷系數(shù)
直齒輪
使用系數(shù)
用插值法，查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，
由b/h=10.66,,得
故載荷系數(shù)
6、按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得
7、計算模數(shù)m
3.4.5 按齒根彎曲強度設計
1、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
2、小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
（1）取彎曲疲勞壽命系數(shù)
（2）計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
（3）計算載荷系數(shù)k
（4）查取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)
,
,
（5）計算大小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值大
（6）設計計算
由表3-2，查得m=2mm。
表3-2 圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T1357-1987）
第一系列
0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5
2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列
0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5
5.5 （6.5） 7 9 （11） 14 18 22 28 （30） 36 45
注：選用模數(shù)時，應優(yōu)先選用第一系列，其次是第二系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。
按接觸強度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
3.4.6 齒輪的幾何尺寸計算
1、計算齒輪的主要尺寸
中心距
齒輪寬度
取B2=56mm,B1=B2+(5-10)=61-66(mm)
取B1=62mm
2、齒輪幾何尺寸
齒頂圓直徑,得出
齒距P=2×3.14=6.28(mm)
齒根高
齒頂高
齒根圓直徑
基圓直徑
基圓齒距
齒距
齒厚
齒槽寬e=πm/2=3.14mm
頂隙
3.4.7 齒輪的結(jié)構(gòu)設計
小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計算如下：
軸孔直徑d=50
輪轂直徑=1.6d=1.6×50=80
輪轂長度
輪緣厚度δ0=(3～4)m=6～8(mm)，取=8
輪緣內(nèi)徑=-2h-2=179mm，取其為175mm
腹板厚度c=0.3=0.3×48=16.8，取c=17(mm)
腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5(175+80)=127.5(mm)
腹板孔直徑=0.25（-）=0.25（170-80）=28.5(mm)
齒輪倒角n=0.5m=0.5×2=1mm
小齒輪見圖3-1，大齒輪見圖3-2。
圖3-1 小齒輪零件圖
圖3-2 大齒輪零件圖
3.5 軸的設計與計算
3.5.1 軸的材料的確定
從造價上來說，碳鋼的價格要比合金鋼的價格便宜，而且碳鋼的敏感性也沒有合金鋼的高，所以可以進行熱處理或者是用化學熱處理的方法來增加它的耐磨性還有抗疲勞，所以在生產(chǎn)軸的時候用的比較多的這種材質(zhì)，其中最為常見的是用45鋼。
合金鋼相對于碳鋼來說，它的力的性能還有淬火的性能都比碳鋼的要好，所以如果傳送的動力很大的時候，同時還要體積小，重量小，軸的耐磨性又好，工作的環(huán)境又是比較極端的高溫或者是低溫，這個時候的軸一般情況下是用合金鋼。
如果說軸的應力是比較低的話，從成本上來考慮，多數(shù)情況下使用的碳素鋼的強度是比較低的，比方說Q235-A鋼等，有的時候也會選擇比較優(yōu)質(zhì)的碳素鋼，舉個例子四十五號鋼，通常對材料進行熱處理的時候按照毛坯供應的熱處理來進行，在圖樣上不需要在提出別的要求了。如果的軸的應力比較高的話，一般情況下用的材質(zhì)是調(diào)質(zhì)鋼，調(diào)質(zhì)鋼在很多時候含碳的比例都是在，是碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，也就可以說明調(diào)質(zhì)鋼都需要進行調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體組織。調(diào)質(zhì)鋼的鋼種很多，比較常見的有45Mn2等，這種材質(zhì)的鋼的強度在經(jīng)過調(diào)質(zhì)了以后都變好了，但是它們的淬透性能是不好的，不能夠得到比較均勻的物質(zhì)，強度也是很低的，正常用的話都是用在生產(chǎn)比較小，應力也比較低的軸的上面。設計的軸，經(jīng)過比較綜合的思考以后，還是選擇使用45號鋼。
3.5.2 最小軸徑的估算
該軸選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS:217~255,
主動軸
,d100mm,有一個鍵槽時，軸徑增大10%~15%
，
選擇直徑
3.5.3 軸的強度和剛度校核計算
根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要、同時考慮到強度的原則、主動軸和從動軸均設計為階梯軸。
主動軸，（如圖3-3）
圖3-3 齒輪軸
齒輪軸，，
，，
，，
軸承30208
P=2.97kw，
從動軸，（如圖3-4）
圖3-4 從動軸
圖3-5 軸受力圖
考慮鍵槽 則強度足夠。
主動軸的強度校核（如圖3-6）
L=130mm
圖3-6 軸受力圖
考慮鍵槽，則強度滿足。
3.6 標準件的選擇與確定
3.6.1 軸承的選擇與確定
考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列向心球軸承主動軸承根據(jù)軸頸值查《機械設計課程設計》選擇30208，2個（GB/T 276—1993）（如圖11.1軸承的裝配應用），從動軸承30211，2個（GB/T 297—1994）
兩軸承承受純徑向載荷
主動軸軸承壽命：深溝球軸承30208， 基本額定動負荷
預期壽命為：5年，兩班制，一年工作300天
軸承壽命合格
L=
從動軸軸承壽命：深溝球軸承30211，基本額定定動負荷
從動軸承合格。
1、軸承潤滑的選擇
在進行工作的時候既有滾動又有滑動，所以這樣以后就摩擦和磨損都少了很多，這樣就可以很好的降低了燒傷還有銹蝕的可能性，所以我們一定要進行潤滑。我們經(jīng)常用的潤滑劑有油還有脂狀的還有固體狀的。油比脂要好，可以在高溫的情況下使用，在脂不能滿足的情況下我們都是使用油。但是脂比油好在密封性好而且不容易流失，加一次可以用好久，所以脂用的也是比較多的。我們論文里面需要的軸承轉(zhuǎn)動的速度要低一點而且要能夠承受一定的重量，并且在工作的時候是不間斷的，所以我們在對它進行潤滑的時候，還是潤滑脂更好一點。
2、軸承的預緊
預緊的意思就是我們把軸承撞到座和軸的上面以后，我們通過一定的方式讓里面滾動的物體和里面還有外面的全之間保持壓緊的狀態(tài)。
我們對軸承進行預緊的目的：在支撐的時候剛性更好，震動和噪音能夠有效的降低，也要防止?jié)L動體因為慣性在圈內(nèi)和圈外進行滑動。
3、經(jīng)濟性要求
我們對軸承的價格進行比較，正常情況下深溝球的這種軸承價格比較低，磙子軸承比球軸承的價格要高一點。軸承的精度高的話那么價格就更高。我們在選使用什么軸承的時候，需要仔細的對軸承的價格進行了解一下，在滿足各種需要的前提，盡量使用成本低的。
我們這篇論文里面的密封就是對軸承的密封，在進行密封的時候我們用的是氈圈來進行的，這樣能夠有效的防止灰塵進到軸承里面，讓軸承始終保持干凈。
我們使用氈圈來對軸承進行密封主要是因為這樣的密封裝置結(jié)構(gòu)非常的簡單，成本也很低而且使用的范圍非常的廣泛，是用矩形氈圈裝在梯形槽然后產(chǎn)生徑向壓力來達到密封的效果的。
3.6.2 聯(lián)軸器的選擇與確定
由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟問題，選用彈性柱銷聯(lián)軸器k=1.3。
選用型（GB/T 5014-2003）彈性柱聯(lián)軸器，
公稱尺寸轉(zhuǎn)矩。
采用Y型聯(lián)軸孔，A型鍵，軸孔直徑d= 20~35，選d=35 mm ,軸孔長度L= 82 mm。
型彈性柱銷聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù),如表3-3：
表3-3 彈性柱銷聯(lián)軸器的相關(guān)參數(shù)
型號
公稱轉(zhuǎn)矩T/（N.m）
許用轉(zhuǎn)數(shù)
軸孔直徑d/mm
軸孔長度L/mm
外徑D/mm
材料
軸孔類型
鍵槽類型
560
6300
35
82
120
HT200
Y型
A型
與齒輪聯(lián)接處d= 50 mm ，L=52mm,考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 GB1096-2003，b=14mm ，L=40mm , h=9mm。選擇45鋼，其許用擠壓應力
則強度足夠，合格。
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4 結(jié)論
畢業(yè)設計的結(jié)束大學生涯、測試知識和學習能力，每一個合格的學生要經(jīng)過的過程，也是一個重要的實踐教學。本次設計的目的是不僅要樹立我們正確的設計思路理念，也讓我們對工程設計程序和方法有一個大致的了解。本次設計主要經(jīng)歷了兩個階段：
第一階段是對墊圈內(nèi)徑檢測裝置總體方案的分析、設計及確定；
本階段的設計步驟是這樣的：首先通過圖書館，網(wǎng)絡、書籍以及關(guān)于內(nèi)徑檢測裝置相關(guān)資料的查看，了解并且掌握了內(nèi)徑檢測裝置的工作原理、工作特點、分類等等知識，為后面的設計和技術(shù)提供了強有力的技術(shù)支撐。找到適合本次設計的內(nèi)徑檢測裝置的設計方案。
第二階段是對各個主要零部件的結(jié)構(gòu)進行設計、計算及校核。
第二階段我根據(jù)機械設計手冊以及相關(guān)資料對軸等進行了詳細的分析和校核。最后，該設計圖的過程中，使用AutoCAD繪圖軟件，它使我們能夠不同程度地學到更多軟件的知識，進一步提高我們識別圖、繪制圖的能力。
在設計的過程中，發(fā)現(xiàn)通過數(shù)學模型的建立來對形成進行控制還是相當困難的。在這次的設計中，僅僅只是對它的工作原理以及工作特點進行了粗狂的簡述，還可以通過控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立，來進行相應的深入的研究，作為后續(xù)的工作來開展起來。
致謝
為了順利的完成論文，我的指導老師給了我很多的幫助，正是因為老師的不厭其煩，百忙之中幫我解決難題，我才能這么快將論文寫好。老師的很多方面都值得我學習，對學術(shù)的認真，對學生的諄諄善誘，還有對專業(yè)知識的了解，這些我都需要向老師學習。
完成論文之后，我自己學習的能力，還有自我思考的能力都提升了很多，我想將來的工作生活里面，我自己肯定能將問題解決好，將自己的能力提升，無論是什么工作環(huán)境都能盡快的適應好。
在完成論文的過程里面，并不是一帆風順的，也遇到了很多的問題，在這里我特別要感謝我的論文指導老師，正是因為有您不厭其煩的指導，我的論文才能最終完成。當然了，在這里我還要感謝一下我同組的同學們，沒有你們的共同努力和奮斗，我一個人也沒有辦法堅持下來，馬上大家就要分別了，在這里祝你們工作順利。
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