超市商品推送紙卡裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙及說(shuō)明書(shū)全套】【YC系列】
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分 類 號(hào)
密 級(jí)
寧寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
超市商品推送紙卡裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
2016 年 3 月 31 日
誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《超市商品推送紙卡裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）： (手簽)
(手簽) 2016 年 3 月 31 日
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于超市商品推送紙卡裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。許多通過(guò)捆扎方式固定于紙卡的超市產(chǎn)品在固定過(guò)程中，需要將一疊紙卡逐張送至預(yù)定位置，當(dāng)前的人工傳送方式存在效率低、成本高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)紙卡自動(dòng)傳送裝置有利于克服上述問(wèn)題。
本文首先對(duì)推送紙卡裝置機(jī)構(gòu)作了簡(jiǎn)單的概述；接著，分析了推送紙卡機(jī)構(gòu)的工作原理；然后，按照給定參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及校核；最后，繪制了本裝置的裝配圖及主要零部件圖。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD軟件，本次設(shè)計(jì)代表了普通機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，對(duì)今后的設(shè)計(jì)工作有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：紙卡；推送；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)
Abstract
This graduation design is a design of paper feeding mechanism of pushing device of supermarket goods. Many by bundling fixed to the card supermarket products in fixed process, will be a stack of cards by Zhang sent to a predetermined position, the current manual transmission exists low efficiency, high cost, paper card design automatic conveying device to overcome the above problems.
This article first has made the simple outline of the push card device; then, analysis of the push on the mechanism of cards work principle; then, in accordance with the requirements of the given parameters of design, calculate and check; finally, draw the assembly drawing of the device and major parts of the map.
Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing, and master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD software, this design represents the general process of general mechanical design, have certain reference value for the design work in the future.
Keywords: Card; Push; Structure; Design
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
第1章 緒論 1
第2章 方案設(shè)計(jì) 3
2.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和要求 3
2.2方案分析 3
2.2.1方案一 3
2.2.2方案二 3
2.2.3方案三 4
2.2.4方案四 4
2.3最終方案選擇 5
第3章 總體參數(shù)選擇與計(jì)算 6
3.1 選擇電動(dòng)機(jī) 6
3.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 6
3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 6
3.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 6
3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算 6
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 7
3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速 7
3.3.2各軸的輸入功率 7
3.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 7
第4章 主要零部件設(shè)計(jì) 8
4.1 渦輪蝸桿設(shè)計(jì) 8
4.1.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型 8
4.1.2選擇材料 8
4.1.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) 9
4.1.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 10
4.1.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 11
4.1.6驗(yàn)算效率 11
4.1.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 12
4.1.8 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 12
4.2軸的設(shè)計(jì)與校核 12
4.2.1輸入軸 12
4.2.2輸出軸 16
4.3軸承的校核 18
4.3.1蝸桿軸上的軸承壽命校核 18
4.3.2渦輪軸上的軸承校核 19
4.4鍵的校核 20
4.4.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 20
4.4.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 20
4.5聯(lián)軸器的選用 20
蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用 21
4.6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.6.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 21
4.6.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 22
總 結(jié) 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
29
第1章 緒論
第1章 緒論
中國(guó)古代的高轉(zhuǎn)筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開(kāi)始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。
輸送機(jī)一般按有無(wú)牽引件來(lái)進(jìn)行分類。具有牽引件的輸送機(jī)一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。這類的輸送機(jī)種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒(méi)有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)?，輥?zhàn)幼餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以沿料槽傳送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置于其中的物料等。
以上所介紹的為散料輸送機(jī)械,輸送機(jī)械按使用的用途分可以分為:散料輸送機(jī)械(如:帶式輸送機(jī)\螺旋輸送機(jī)\斗式提升機(jī)\大傾角輸送機(jī)等)?！?
帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品?！ 捷斔蜋C(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。
在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。
通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
①輸送帶
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過(guò)50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對(duì)于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。
②托輥
分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個(gè)輥?zhàn)咏M成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對(duì)帶的沖擊。
③滾筒
分驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒。驅(qū)動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件。分單滾筒（膠帶對(duì)滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等。
④張緊裝置
其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動(dòng)滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)。
第2章 方案設(shè)計(jì)
第2章 方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和要求
（1）許多通過(guò)捆扎方式固定于紙卡的超市產(chǎn)品在固定過(guò)程中，需要將一疊紙卡逐張送至預(yù)定位置，當(dāng)前的人工傳送方式存在效率低、成本高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)紙卡自動(dòng)傳送裝置有利于克服上述問(wèn)題；
（2）要求設(shè)計(jì)可傳送約175mm×125mm×0.6mm紙卡的紙卡傳送裝置。
2.2方案分析
2.2.1方案一
凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu) 如上圖所示的凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)行程放大功能，在水平面得傳送任務(wù)中，優(yōu)勢(shì)較明顯，但在垂直面中就會(huì)與機(jī)架產(chǎn)生摩擦，加上凸輪與擺桿和擺桿與齒條的摩擦，積累起來(lái)，摩擦?xí)艽螅缓缶褪瞧浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，非標(biāo)準(zhǔn)件較多，加工難度比較大，從而生產(chǎn)成本也比較大，連桿機(jī)構(gòu)上端加工難度大，而且選材時(shí)，難以找到合適的材料，使其既能滿足強(qiáng)度剛度條件又廉價(jià)，因此不宜選擇該機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)目的。
2.2.2方案二
如上圖所示的凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件，可使推桿實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但是使用凸輪機(jī)構(gòu)磨損較為嚴(yán)重，滾子不能很好的緊貼凸輪，容易振動(dòng)，運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性能差，由于摩擦較大，動(dòng)力使用效率不高，造成能源浪費(fèi)，不能到達(dá)環(huán)保節(jié)能的目的，不能滿足設(shè)計(jì)要求。
2.2.3方案三
如上圖所示，方案存在有一定缺點(diǎn)，首先存在磨損問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng)，進(jìn)而需要更多能量來(lái)驅(qū)動(dòng)，其次是加工難度較大。
2.2.4方案四
采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式，由若干剛性構(gòu)件用低副(回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副)聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)。是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過(guò)移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。
常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副，各元件間為面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，加工方便，易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn)，因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī)等。
2.3最終方案選擇
最終采用方案三、方案四的組合方案，如下圖示：
該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，噪音小，運(yùn)用蝸輪蝸桿傳遞動(dòng)力，采用了帶傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，易于完成小范圍內(nèi)的物料傳送任務(wù)，效率較高并且運(yùn)動(dòng)精確穩(wěn)定效應(yīng)迅速，動(dòng)力使用率較高，滿足環(huán)保節(jié)能的目的，可使推桿有確定的運(yùn)動(dòng)，完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。
第3章 總體參數(shù)選擇與計(jì)算
第3章 總體參數(shù)選擇與計(jì)算
3.1 選擇電動(dòng)機(jī)
3.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇
按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。
3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。
考慮到推送紙卡時(shí)阻力較小，所需電機(jī)功率小，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為0.55kw。
3.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
取推送頻率：，則有
滾筒轉(zhuǎn)速：
渦輪蝸桿傳動(dòng)比為：
所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min。
綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。
型號(hào)為Y80S-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率0.55。
3.2 傳動(dòng)比的計(jì)算
（1）傳動(dòng)比為：取渦輪蝸桿傳動(dòng)比：
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速
1軸
2軸 ；
3軸 ；
3.3.2各軸的輸入功率
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
3.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
將各軸動(dòng)力參數(shù)整理如下表：
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
電機(jī)軸
0.55
3.78
1390
1軸
0.545
3.74
1390
1
2軸
0.4
85.19
44.84
31
3軸
0.384
81.78
44.84
1
第4章 主要零部件設(shè)計(jì)
第4章 主要零部件設(shè)計(jì)
4.1 渦輪蝸桿設(shè)計(jì)
4.1.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型
傳動(dòng)參數(shù)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
4.1.2選擇材料
設(shè)
滑動(dòng)速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
（1）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
4.1.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)
（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
式中：
蝸桿頭數(shù)：
渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7.3
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
取蝸桿直徑系數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
變位系數(shù)：
中心距：
渦輪圓周速度：
4.1.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線部分長(zhǎng)度：取55mm
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
蝸輪分度圓直徑
齒頂直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑取134mm
渦輪寬度取35mm
4.1.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
可以得到：<
因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。
4.1.6驗(yàn)算效率
已知；；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從文獻(xiàn)[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值，因此不用重算。
4.1.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度，此處從略。詳細(xì)情況見(jiàn)零件圖。
4.1.8 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算
由于傳動(dòng)效率較低，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過(guò)高，就會(huì)破壞潤(rùn)滑狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)一步惡化。
初步估計(jì)散熱面積：
取(周圍空氣的溫度)為。
4.2軸的設(shè)計(jì)與校核
4.2.1輸入軸
(1)材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
(2)估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開(kāi)有兩個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%~10%
考慮到與聯(lián)軸器配合，查設(shè)計(jì)手冊(cè)
軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩
軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故
軸段④
軸段⑤
按彎扭合成強(qiáng)度校核軸頸
圓周力
徑向力
水平
垂直
合成
當(dāng)量彎矩
校核
繪制軸的受力簡(jiǎn)圖
繪制垂直面彎矩圖
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr1/2=540.2N
FAZ=FBZ=/2=406.6N
由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為：
MC1=FAyL/2=16.9N·m
繪制水平面彎矩圖
圖7-1
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m
繪制合彎矩圖
MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m
繪制扭矩圖
轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴該軸強(qiáng)度足夠。
4.2.2輸出軸
（1）材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
（2）估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大10%
，取
（3）軸上的零件定位，固定和裝配
單級(jí)減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。
（4）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
I段：直徑d1=20mm 長(zhǎng)度取L1=30mm
II段：由教材P364得：h=0.08 d1=0.08×20=1.6mm
直徑d2=d1+2h=20+4=24mm,長(zhǎng)度取L2=24 mm
III段：直徑d3=25mm
由GB/T297-1994初選用6205型深溝球軸承，其內(nèi)徑為25mm，寬度為15mm。故III段長(zhǎng)：L3=15mm
Ⅳ段：直徑d4=28mm，渦輪輪轂寬為35mm，取L4=34mm
Ⅴ段：由教材P364得：h=0.08 d4=0.08×28=2.3mm
d5=d4+2h=28+2×2.3≈35mm長(zhǎng)度取L5=22mm
Ⅵ段：直徑d6=d3=25mm L6=20mm
由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=134mm
（5）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求分度圓直徑：已知d2=124mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=304.27N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=590 N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N
⑤∵兩軸承對(duì)稱
∴LA=LB=75mm
求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
FAY=FBY=Fr/2=107.35N
FAX=FBX=/2=295N
由兩邊對(duì)稱，截面C的彎矩也對(duì)稱，截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m
截面C在水平面彎矩為
MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m
計(jì)算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m
圖7-2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強(qiáng)度足夠
4.3軸承的校核
4.3.1蝸桿軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為30203型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)查得
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對(duì)軸承在軸上合適.
4.3.2渦輪軸上的軸承校核
（1）求作用在軸承上的載荷
（2）計(jì)算動(dòng)量載荷
在設(shè)計(jì)時(shí)選用的6205型深溝球軸承,查手冊(cè)知
根據(jù),查得
查得 所以
（3）校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
4.4鍵的校核
4.4.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核
在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)為28mm.
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
4.4.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核
在設(shè)計(jì)時(shí)選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)度為28mm
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
4.5聯(lián)軸器的選用
蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計(jì)算，蝸桿軸最小直徑：
取
查機(jī)械手冊(cè)，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=25,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=14，孔長(zhǎng)度l=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=82。
4.6曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.6.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由曲柄機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)合成的組合機(jī)構(gòu)，其模型如圖2.1所示。在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄是原動(dòng)件，滑塊是從動(dòng)件，通過(guò)導(dǎo)桿、搖桿，曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑塊的往復(fù)移動(dòng)，該組合機(jī)構(gòu)仍具有曲柄的急回特性。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是一種常用的組合機(jī)構(gòu)，如用于平面切削加工的牛頭刨床、搓削螺釘?shù)穆葆敶甏?、回轉(zhuǎn)式液壓撥泵、插床等機(jī)器中都采用了這 種機(jī)構(gòu)。
圖2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模型
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)還可以拆裝成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以認(rèn)為是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的，其模型如圖2．2所示。當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)中有一連架桿為曲柄，另一連架桿相對(duì)機(jī)架作往復(fù)移動(dòng)而成為滑塊時(shí)，此四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。若滑塊上的轉(zhuǎn)動(dòng)副中心軌跡線通過(guò)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，則稱為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。若滑塊上的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軌跡線偏離曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心，則稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄是原動(dòng)件，滑塊是從動(dòng)件，通過(guò)連桿，曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑塊的往復(fù)移動(dòng)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在工程中應(yīng)用廣泛，內(nèi)燃機(jī)、往復(fù)式抽水機(jī)、空氣壓縮機(jī)及沖床等機(jī)器中都應(yīng)用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。其他機(jī)械上也常常應(yīng)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如小型收割及格中的切割機(jī)構(gòu)即可簡(jiǎn)化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
4.6.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)是在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，確定機(jī)構(gòu)中其他構(gòu)件上某些點(diǎn)的軌跡、位移、速度及加速度和構(gòu)件的角位移、角速度及角加速度。上述這些內(nèi)容，無(wú)論是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，還是為了了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能，都是十分必要的，而且它還是研究機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。
通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的位移和軌跡分析，可以考察某構(gòu)件能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的位置、構(gòu)件上的某點(diǎn)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡要求，可以確定從動(dòng)件的行程或所需的運(yùn)動(dòng)空間，據(jù)此判斷運(yùn)動(dòng)中是否發(fā)生碰撞干涉或確定機(jī)構(gòu)的外廓尺寸。
通過(guò)速度和加速度分析可以了解機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的速度、加速度變化規(guī)律能否滿足工作要求。如在設(shè)計(jì)牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)時(shí)，為了保證加工質(zhì)量和延長(zhǎng)刀具壽命，要求刨刀在切削過(guò)程中接近于等速運(yùn)動(dòng)；而為了提高生產(chǎn)率，又要求刀具的空回行程具有急回特性，為此就必須進(jìn)行速度和加速度分析。
機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析的方法很多，主要有圖解法和解析法。當(dāng)需要簡(jiǎn)捷直觀地了解機(jī)構(gòu)的某個(gè)或某幾個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，采用圖解比較方便，而且精度也能滿足實(shí)際問(wèn)題的要求。而當(dāng)需要精確地知道或要了解機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，采用解析法并借助計(jì)算機(jī)，不僅可獲得很高的計(jì)算精度及一系列位置的分析結(jié)果，并能繪出機(jī)構(gòu)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)線圖，同時(shí)還可以把機(jī)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)綜合問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，以便于機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展，不僅解析法運(yùn)算冗繁的困難得以解決，而且采用電算應(yīng)用。本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題中，需要繪出機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖，所以選用解析法分析為宜。
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析如圖3．1所示，已知各桿的長(zhǎng)度、、支架高度差滑塊5導(dǎo)桿的偏心距及原動(dòng)件AB的角位移和等角速度,分析構(gòu)件2、5的位移、速度、加速度、和構(gòu)件3、4的角位移、角速度、角加速度、。
圖4.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
（1）機(jī)構(gòu)裝配的條件
a 曲柄部分要求AB能在整個(gè)圓周內(nèi)運(yùn)動(dòng),必須使
b 曲柄部分要求CD只在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，必須使
c 曲柄滑塊部分要求CD擺動(dòng)時(shí)，滑塊至少能通過(guò)Y軸，必須使
（2）建立數(shù)學(xué)模型
如圖3所示，為方便起見(jiàn)，取以A為原點(diǎn)，X軸與機(jī)架AC垂直的直角坐標(biāo)系。各桿指定一個(gè)矢量指向，且以X軸正向?yàn)榛鶞?zhǔn)，按逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎「鳁U的角位移。在規(guī)定各桿矢量指向時(shí)，建議與固定鉸鏈相聯(lián)結(jié)的連架桿矢量由固定鉸鏈向外，其余桿件矢量指向任取。則該導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成了兩個(gè)封閉矢量多邊形ABCA和CDEFC。
求、、和、、
由封閉形ABCA可得：
(a)
分別用和點(diǎn)積上式兩端：
聯(lián)立以上兩式：
要求曲柄部分為擺動(dòng)曲柄機(jī)構(gòu)所以式
中分子為正，分母可正可負(fù)，由圖可知在第一或第二象限：
時(shí)，
時(shí)，
式（a）對(duì)時(shí)間取導(dǎo)：
(b)
用點(diǎn)積上式兩端消去：
用點(diǎn)積上式（b）兩端消去，注意
(c)
在將式（b）對(duì)時(shí)間取導(dǎo)：
分別用和點(diǎn)積上式兩端，消去或注意
解得：
（2） 求、、和、、
由封閉形CDEFC可得：
(d)
分別用和點(diǎn)積上式兩端：
聯(lián)立以上兩式，解得：
由圖可知在第四象限， 所以
式（d）對(duì)時(shí)間取導(dǎo)：
(e)
分別用、點(diǎn)積上式：
式（e）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得：
分別用、點(diǎn)積上式：
（3）ABCDE各點(diǎn)坐標(biāo)
已知各桿長(zhǎng)度、角位移、滑塊位移和他們的相對(duì)位置，可以求出各點(diǎn)坐標(biāo)如下：
A點(diǎn)：，
B點(diǎn)：，
C點(diǎn)：，
D點(diǎn)：，
E點(diǎn)：，
參考文獻(xiàn)
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程，可以說(shuō)是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定.通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通.例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí).在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn)，還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒(méi)有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，而這些細(xì)節(jié)問(wèn)題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.
此外，我感覺(jué)兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面，使我學(xué)到了許多知識(shí)，不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí).在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于需要用到課本外的知識(shí)，這要求我們上網(wǎng)或者到圖書(shū)館等查閱資料。例如在設(shè)計(jì)方案時(shí)就需要我們對(duì)螺旋離心泵的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選用合適的方案。由于以前沒(méi)有注意此方面的問(wèn)題，所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好。
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致 謝
大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的幾年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。
首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。
其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。
另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。
總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！
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