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JX14-83 【JX14-83】便携式电动挖穴机设计

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摘 要本文介绍了手提式挖坑机的相关背景、国内外研究现状、挖坑机的设计要求及其类型、工作原理、技术性能。通过对原始数据的分析比较、方案的论证以及综合考虑，完成了手提式挖坑机的总体设计。在此基础上对手提式挖坑机从结构原理、动力选择、离合器的设计、螺旋钻头的设计、减速器设计进行阐述。摆线针轮行星减速器作为重要的机械传动部件具有体积小、重量轻、传动效率高的特点。本设计在全面考虑多齿啮合、运转平稳、轮齿均载等运动学和动力学的要求，实现高承载能力、高传递效率、高可靠性和优良动力学性能等指标，而且要便于制造、装配和检修，设计了该具有合理结构的摆线针轮行星减速器。本设计建立了合理的动力分析数学模型，对摆线针轮传动中的摆线轮、转臂轴承、柱销及轴进行准确的受力分析，并其求解。计算并校核主要件的强度及转臂轴承、各支承轴承的寿命，分析结果可以看到，各轴承性能指标均符合要求。用本文的方法设计摆线针轮减速器，具有设计快捷、方便等特点。研究结果对提高设计的速度、质量具有重要意义。关键词：电动 挖穴 螺旋钻AbstractXu Mingfeng(College of Engineering, South China Agricultural University,Guangzhou 510642, China)Abstract:This article introduces the portable digger including the relevant background，overseas and domestic research status，the design requirements andthe type of the digger，operating principle，technical characteristic.Byanalysising and comparing the the original data，The cycloidgear reducer is one of the most important transmission components of the pumping unit by its smallervolume，lighter weight and effective transmission. In order to realize fourtargets which include high transmission efficiency， high reliability and theexcellent dynamics performance and guarantee credible lubricate ability， receivehigh efficiency of transmission， and make it easy for manufacture， assembly andinspection， we thought over all the requests in the round and design the rationalstructure cycloidgear reducer.In this design，we built the exact force analysis mathematical model of the cycloidgear reducer， analyzed the forces born by the cycloid-gear，the bearings and the shaft， and produce the Matlab language software analyze of the forces analysis. We analyzed the forces of parts in the cycloidgear reducer and calculated the intensity and the life of parts. From analyzed the results， wefound the parts are our requests.The result of study have the guide meaning to accelerate designspeed and quantities of the Planetcycloid ReducerKeywords: Electric； Digging hole； Spiral drill25目 录AbstractII引言12 方案对比与结构22.1 国内外研究现状22.1.1 国内研究现状22.1.2 国外研究现状22.2 挖坑机的构造32.2.1 挖坑机的工作条件32.2.2 挖坑机的分类32.2.2.1 按配套动力和挂接形式分32.2.2.2 按钻头安装位置分42.2.3 挖坑机的钻头43 手提式挖穴机机的设计63.1 手提式挖穴机的工作原理63.2 动力选择63.5 减速器的设计73.5.1摆线针轮行星减速器的传动原理73.5.2摆线针轮行星减速器的结构特点83.5.3摆线针轮行星传动的啮合原理83.5.4 ZL型摆线针轮行星减速器的结构形式113.5.5摆线轮的齿廓曲线与齿廓方程123.5.6润滑与密封143.5.7摆线轮、针齿、柱销的计算143.5.8输入轴的计算与校核205 发展趋势275.1 一机多能275.2 人机和谐275.3 应用范围27参 考 文 献28引言我国森林资源短缺，森林覆盖率非常低。由国家林业局，中国的森林资源目前的现状发布了第六次全国森林资源调查结果是：124.9亿平方米的森林地面总活立木蓄积量，森林蓄积量为112.7亿平方米，除台湾省，全国人工林面积为46666.7万立方米，人工林为10.1亿立方米。中国的人均森林面积和森林相当于世界人均的人均水平股票，如可以从上面的调查数字显示， 16.55的全国森林覆盖率仅相当于世界森林的61.3，覆盖（27），可以看出1/5分别为1 /8，远远低于世界平均水平。国家在“十二五”规划，生态环境建设摆在突出的战略地位。我们的国家和长江三北防护林体系建设工程，森林工程，为26329.5万亩的产品15894.1万亩森林面积，开发和实施速生丰产用材林基地建设工程等六大林业重点工程，反映了中国的生态环境建设受到社会各界广泛关注的问题高度重视的党中央，国务院，农民普遍欢迎。近年来，人们越来越重视对你周围的生态环境，“植树造林，保护环境”已成为志愿者活动的大型公众参与。然而，造林效率低下，速度慢，劳动强度大，机械化种植，不仅可以提高劳动效率，降低劳动强度，同时也保证造林质量，降低生产成本，提高经济效益的趋势。挖机是一个重要的造林整地机械，它被广泛用于种植水果采摘，橡胶种植，移栽树木，挖路化肥和炸药埋桩工作，以优良的品质挖掘，高效率的经营优势，一般可比，提高工作效率人工挖约30倍，人工挖只有约十分之一的成本。用挖机可提高造林质量，这对于解决造林当前成活率，低储蓄率和生长量的问题，提高经济效率是很重要的，如重新造林。2 方案对比与结构2.1 国内外研究现状2.1.1 国内研究现状国内生产和应用孔挖掘机的应用越来越广泛。赤峰田丰农林机械厂，山东大丰机械有限公司，哈尔滨市机电设备公司福马林业和宁夏自治区等机械10余台农业科学研究院进行了研究制造和销售。样的挖机通常具有更大的权力，可操作性强，能够深入挖掘和更大的坑，在大规模植树造林大多采用，围也比较广泛的应用。1）内蒙古林业机械厂3WH-60型赤峰田丰农孔挖掘机结构合理，使用方便，灵活，操作简便，在80-150每小时挖了一个坑，可与多种型号与使用使用拖拉机36.8KW的大面积造林和工业挖，挖直径250-600毫米，深度0-1200毫米，丘陵和适宜的工作沙质平原。2）山东大丰机械厂大丰王系列挖机WKJ-60/70，具有多种与18.4-36.8KW配合使用挖直径400-800毫米，深度可专门根据用户要求，速度248R生产的650-800毫米拖拉机/分钟，挖每小时60坑。3）福马林业哈尔滨市机电设备公司生产的孔挖掘机，或者18.4KW40.4KW拖拉机拖拉机动力输出和悬挂支撑，挖一个直径为250-600毫米，挖掘深度0 - 800毫米，挖的坑120/ h的效率。4）手提式挖坑机在我国刚刚兴起，适合家用或造林地区的小区域地形复杂，树木也可用于打桩及挖掘肥料，如福马林业哈尔滨市机电设备公司生产的3WS-2.8手提式挖坑机，采用为2.8KW转速280-320r/min051A-1发动机最大功率挖坑直径大小深度320mm-500mm时，17.6千克的质量，本机主要用于在复杂地形和丘陵面积在下面的荒山荒地，次生林和沟壑黄土高原被挖或网站斜坡沟壑区35准备。国内一些林业大学和研究机构也做了一些挖机分析。关于挖机数十篇关于研究向上追溯和土壤理论涉及的临界速度，表面强度分析和选择钻螺旋螺旋角，挖坑机动态力学参数在不同条件下也得到确定的主要因素钻孔扭矩，确定了一些结构参数挖机的优化设计理论，以支持国内挖机提供了理论基础起到了指导作用。2.1.2 国外研究现状通过对比国内外研究现状较好，由日本生产高性能挖整地自走式柴油动力机械，行走时足部和轮胎组合，行走装置是全液压，通常用轮胎，边坡脚走路前往步行可达56陡坡森林经营。当作业4脚可以左右移动，并保证机器始终是一半，包括驾驶室，包括水平状态。飞机的液压臂的末端可以安装液压钳或挖坑机，一天挖栽植坑300-400 。实现一机多用。日本生产的A-7手提式挖坑机的质量是唯一的7.0千克，使用H35D发动机A8D型挖机挖直径范围从20至200米的德国生产BT120C型挖机发动机功率1.3KW ，质量8.2公斤，钻头转速190r/min时，发动机扭矩是1.7N 米，扭矩钻头79.0N 米。英国产05H8300型吊挖机和美国生产的挂三钻挖机，钻头之间的距离可调，可调间距是适用于大面积绿化平原，工作效率非常高。美国和加拿大生产的手提式挖坑机，使用单独的引擎和钻透液压传动，带动钻头工作。美国生产HYD- TB11H液压挖机， 170千克的质量，最大流量22.7L/min ，最大速度为141r/min ，钻之349N m的最大扭矩。美国产MDL -5B型挖机，发动机在工作中使用从运营商挖机已远的距离，大大减少了噪音对操作人员的影响， BS英泰克临OHV发动机的4.1KW的功率充分考虑人 - 机工程原理，以及一些手提式挖坑机安装在枢轴轮，使挖机更方便携带，工作，也可以释放反向扭矩挖机身上的车轮，降低了操作者的手反向扭矩，提高其安全性和减少操作者的疲劳。2.2 挖坑机的构造2.2.1 挖坑机的工作条件挖坑机的主要作业地点是荒山坡地、沙荒沙丘、采伐迹地、林间空地、草场、沼泽地、橡胶、果园和城市街道等。这些地方的土壤组成、土层厚度、土壤的物理机械性质等都存在着较大的差异，因此要求工作部件坚固耐磨，通过性能要好，同时由于挖坑机的作业受立地条件和作业技术的影响，使挖坑机的工作速度受到一定的限制，即不宜过大。2.2.2 挖坑机的分类2.2.2.1 按配套动力和挂接形式分一）手提式挖坑机机具与小型二冲程汽油发动机（2.233.73kW）装置成整体，由单人或双人操作，主要应用于复杂的山区、丘陵区和沟壑区，在坡度350以下的地区进行造林前的整地和挖坑，同时也可用于果园、桑园、苗圃和城镇进行小树移植、挖坑追肥以及埋设桩柱等，坑径一般在0.3m以内。二）悬挂式挖坑机钻头装置悬挂在拖拉机的后方、前方或侧向。悬挂机构通过上拉杆、下拉杆以及三个铰链与拖拉机连接，由拖拉机的液压系统操纵其挖坑机钻头装置升降。它可以挖较大的坑径和较深的坑。用于拖拉机可以通过的地区进行挖坑作业。三）自走式挖坑机1.与手扶拖拉机配套挖坑机钻头旋转的动力源是由底盘上的动力输出轴经过一级皮带减速、一级直角锥齿轮减速器并直接输到挖坑机的钻头。钻头是采用M27螺纹同箱体联接，这样装拆方便，又能自动防止拆脱，如1W-40型挖坑机就是与工农-3型手扶拖拉机配套的。该型挖坑机通过性能较好，但需要人力操纵其钻头入土。该型挖坑机适于在水平带上作业或用于茶园施肥、茶苗一只和果园施肥等挖坑作业。2.与汽车底盘配套与汽车底盘配套的挖坑机，一般是属于起重地钻装置，如D70S(E)起重地钻机是由汽车动力输出、伸出支撑、回转系统、起吊变幅系统、伸缩系统、液压系统、控制系统和钻头装置等组成。从汽车的发动机中输出驱动油泵，是发动机的机械能转化为液压能，以供机械的各部分。地钻装置主要由带油马达的减速器、钻头组成。液压油通过各控制元件来驱动油马达旋转，从而通过减速器转动钻头轴，有一方轴装在钻头轴中，此轴只要拔出定位销及管子向下延伸即可增加挖坑的深度。该机可挖坑径0.45m、坑深4.5m的坑。QW-1000型挖坑机基本上是属于这种类型，但它是车载钻机的形式。2.2.2.2 按钻头安装位置分一）立式挖坑机立式挖坑机是常见的一种类型，亦称立轴式挖坑机，即钻头的钻杆与减速器输出轴联接是垂直于地面的。该类型的挖坑机主要用于挖坑作业。二）卧式挖坑机卧式挖坑机亦称水平轴式挖坑机，即钻头的轴杆几乎是水平配置的，根据作业要求，可调整气钻杆的倾斜角度。2.2.3 挖坑机的钻头挖坑机的钻头是挖坑机的主要工作部件，根据各地区条件和作业的技术要求，分为整地、挖坑和开沟三大类。螺旋式钻头的挖坑机在工作状态时，土壤全部或绝大部分从坑里抛出，该形式主要用于建筑工作和栽植作业上。而整地用的挖坑机在工作状态时，土壤不出坑，该形式主要用于播种造林等。开沟用的挖坑机在工作状态时，土壤是从一侧或两侧抛出。本设计选用螺旋式钻头。螺旋式钻头主要由钻杆1、螺旋翼片2、钻铧（刀片）3和钻尖4组成。工作时钻头旋转同时向下作进给运动。钻尖不仅起挖坑机工作时的定心作用，并切去中心部分的土壤，继而按一定轨迹排列的刀片（或钻铧）切土，刀片切下的土壤沿着螺旋翼片上升，并抛至坑的四周，土壤出坑的数量由钻头螺旋部分长度决定。如果钻头的长度小于坑的深度，采用多次旋抛土壤的方式。其工作面的形成为垂直与钻头轴线的直线段，沿着圆柱体上划出的导向螺旋线移动而成。利用同心圆柱体来截钻头的表面，则得到多条螺旋线，其螺旋升角随着圆柱体半径的减少而增加。螺旋形钻头工作面不能展开成平面。螺旋形钻头又分为单头螺旋钻头和多头螺旋钻头。单头螺旋钻头工作时消耗能量较少，但由于切土负载不对称，因此工作稳定性比双头螺旋钻头差。为了克服上述存在的缺陷，单头螺旋钻头可安装两个钻铧，按径向对称布置。一般小型悬挂式挖坑机和手提式挖坑机采用单头螺旋钻头。多头螺旋钻头工作时稳定性较好，但消耗能量较大，一般悬挂式中型挖坑机常用双头螺旋钻头。螺旋型钻头挖坑范围很大，能挖H/D0=0.5-16的坑（H-坑的深度；D0-坑的直径）。3 手提式挖穴机机的设计3.1 手提式挖穴机的工作原理手提式挖坑机由小型二冲程汽油发动机（2.2-3.68Kw）3、离合器4、减速器5、钻杆及套6、安全及保护罩7和钻头装置8等组成。其工作原理如下：由发动机通过离合器、减速器而驱动钻头作旋转运动。操作装置通常采用可拆卸式的手柄结构。手柄的设计要求操作灵敏和便于操作发动机油门开关。1.发动机 2.电机 3.手柄 4.离合器 5.输出轴 6.钻头装置 7.减速器 8.油箱图1 手提式挖坑机结构示意图由苏联研制的手提式块状整地机，可在坡度为300地区作业，在块状整地的同时其中心部挖出植树的坑。该机的工作部件由“友谊”或“乌拉尔”发动机驱动。工作部件是螺旋形钻头8，在其轴杆上用两个螺栓固定在横梁5上，其横轴上焊有带两个水平刀7的主柱和三个垂直刀6。在发动机的底板上固定有保护罩9，它用于防止土壤的抛散。工作时，松土刀6切断水平方向的根系并疏松土壤；水平刀7用于切断垂直根系，消灭杂草和逐渐切下土层。3.2 动力选择原始数据坑径：400mm坑深：400mm整机重量15kg挖坑效率120孔/h挖坑的动力消耗与坑径、坑深、土壤硬度和下降速度有关。通过试验，手提式挖坑机配套动力应在2.23.68kW之间。3.5 减速器的设计减速器是手提式挖坑机的重要部件，它的外形尺寸和重量对整机的总重量影响极大，因此必须在速比范围、传动效率、自重大小以及制造难易、使用可靠性程度等综合指标来进行造型和设计。目前国内常用的手提式挖坑机的减速器大致有摆线针轮行星减速器、少齿差星齿轮减速器和蜗杆减速器等形式。3.5.1摆线针轮行星减速器的传动原理如下图所示为摆线针轮行星传动示意图。其中为针轮，为摆线行星轮，H为系杆，V为输出轴。运动由系杆H输入，通过W机构由V轴输出。同渐开线一齿差行星传动一样，摆线针轮传动也是一种KHV型一齿差行星传动。两者的区别在于：摆线针轮传动中，行星轮的齿廓曲线不是渐开线，而是变态摆线，中心内齿采用了针齿，称为针轮，摆线针轮传动因此而得名。同渐开线少齿差行星传动一样，其传动比为.图31 摆线针轮减速器原理图 因为1，所以，“”表示输出与输入转向相反，也就是利用摆线针轮行星传动可以获得大的传动比。3.5.2摆线针轮行星减速器的结构特点ZB型减速器是属于摆线针轮行星减速器型式。它不仅体积小，重量轻，结构紧凑，传递功率大，负载能力好，与普通减速机相同的动力来驱动比，例如，以传动比为例，其重量可减少1/2-1/6。传动效率高。如果选择适当的驱动器类型，结构，布局合理，传动效率可以达到99。传动比范围大，目前生产的单级传动比；二级传动比；三级传动比。并具有传动平稳，无噪音，寿命长等优点。3.5.3摆线针轮行星传动的啮合原理为了准确描述摆线的形成和分类，我们介绍了内域和圆的外域的这一概念。所谓圆弧线包含的内部范围指领域圆的内域，而在圆的外域是包容区域的范围之外。根据以上对内域外域的划分,则对外摆线的定义如下:外摆线:滚圆在基圆外域与基圆相切并沿基圆作纯滚动,滚圆上定点的轨迹是外摆线。外切外摆线:滚圆在基圆外域与基圆外切形成的外摆线(此时基圆在滚圆的外域)。内切外摆线:滚圆在基圆外域与基圆内切形成的外摆线(此时基圆在滚圆的内域)。短幅外摆线:外切外摆线形成过程中,滚圆内域上与滚圆相对固定的某点的轨迹；或内切外摆线形成过程中,滚圆外域上与滚圆相对固定的某点的轨迹。长幅外摆线:与短幅外摆线相反,对外切外摆线而言相对固定的某点在滚圆的外域；对内切外摆线而言相对固定的某点在滚圆的内域。短幅外摆线与长幅外摆线通称为变幅外摆线。变幅外摆线变幅的程度用变幅系数来描述,分别称之为短幅系数或长幅系数。外切外摆线的变幅系数定义为摆杆长度与滚圆半径的比值。所谓摆杆长度是指滚圆内域或滚圆外域上某相对固定的定点至滚圆圆心的距离。 （21）式中变幅系数。a 外切外摆线摆杆长度外切外摆线滚圆半径对于内切外摆线而言,变幅系数则相反,它表示为滚圆半径与摆杆长度的比值。 （22）式中K1变幅系数r2内切外摆线滚圆半径A内切外摆线摆杆长度根据变幅系数K1值的不同范围,将外摆线划分为3类:短幅外摆线0K11。变幅外切外摆线与变幅内切外摆线在一定的条件下完全等同。这个等同的条件是,内切外摆线滚圆与基圆的中心距等于外切外摆线的摆杆长度a,相应地外切外摆线滚圆与基圆的中心距等于内切外摆线的摆杆长度A。根据这一等同条件,就可以由外切外摆线的有关参数推算出等同的内切外摆线的对应参数。它们的参数关系参看图33。令短幅外切外摆线基圆半径代号为r1,滚圆半径为r2,短幅系数为K1,则外切外摆线的摆杆长度和中心距可分别表示如下(长幅外摆线的表示形式完全相同):根据式(1),摆杆长度a=K1r2；根据等同条件,中心距A=r1+r2。按等同条件,上述A又是内切外摆线的摆杆长度,故推算出内切外摆线的滚圆半径为r2=k1A；内切外摆线的基圆半径为 两种外摆线的参数换算关系归纳如表31表31参 数 名 称主 要 参 数 代 号变幅外切外摆线变幅内切外摆线基圆半径滚圆半径滚圆与基圆中心距Aa摆杆长度aA根据上述结果,很容易推导出等同的两种外摆线基圆半径的相互关系为短幅外摆线以基圆圆心为原点,以两种外摆线的中心距和短幅系数为已知参数,以滚圆转角为变量的参数方程建立如下：在以后的叙述中将滚圆转角律记为,并称之为相位角。（1）直角坐标参数方程根据图1,摆线上任意点的坐标为图33 短幅外摆线原理图根据纯滚动原理可知，故，又，于是有， ， 将与的结果代入上述方程, （24） （25）式(24)与式(25)是变幅外摆线通用直角坐标参数方程。若令上两式中的K1=1,即可得标准外摆线的参数方程。对于外切外摆线,式中的A=r1+r2,a=r2对于内切外摆线,式中的A=r2,a=r2-r1为了与直角坐标表示的曲线相一致,将y轴规定为极轴,将极角沿顺时针方向的角度规定为正方向,方程表述如下(参看图23)： （26） （27）同理,K1=1时,变幅外摆线通用极坐标参数方程变为标准外摆线极坐标方程,参数a和A的变换同上。当动圆绕基圆顺时针方向作纯滚动时，每滚过动圆的周长2时，动圆上的一点B在基圆上就形成一整条外摆线。动圆的周长比基圆的周长长p=2-，当圆上的B点在动圆滚过周长再次与圆接触时，应是在圆上的另一点，而，这也就是摆线轮基圆上的一个基节p，即 由此可得摆线轮的齿数为 （29）针轮齿数为 （210）3.5.4 ZL型摆线针轮行星减速器的结构形式该型的减速器采用针轮固定，摆线轮旋转的传动方式，其传动比；所以摆线轮齿数；针轮齿数。挖坑机系两人操作便携式机具，要求重量轻、结构简单、性能可靠、便于维护。为此，在结构上采用了单摆线轮结构，输入轴两个偏心轴减为一个，这样不仅制造工艺简单，而且轴向尺寸缩短，整体重量减轻。该型减速器采取间隔地抽去一个针齿形式，这样可使针齿套半径增大，故针齿销半径也可相应增大，并可避免过渡的削弱针齿壳的强度。主要零件材料及热处理要求如下：柱销、柱销套、针齿销套、摆线轮，均选用GCr15，硬度HRC58-62。输入轴、输出轴，选用40Cr 钢，调质硬度HRC28-32。针齿壳、上壳体、下壳体，选用质轻的镁合金ZM5。3.5.5摆线轮的齿廓曲线与齿廓方程由上一节分析，选择摆线轮的几何中心作为原点，通过原点并与摆线轮齿槽对称轴重合的轴线作为轴，见图3-4，针齿中心圆半径为，针齿套外圆半径为 。 图3-4 摆线轮参数方程图则摆线轮的直角坐标参数方程式如下： （211）实际齿廓方程 （212）针齿中心圆半径 针齿套外圆半径 转臂相对某一中心矢径的转角，即啮合相位角（） 针齿数目摆线轮齿廓的曲率半径： 变幅外摆线曲率半径参数方程的一般表达式为 （213）式中变幅外摆线的曲率半径x对的一阶导数, y对的一阶导数, x对的二阶导数, y对的二阶导数, 将式(24)和式(25)中x和y分别对取一阶和二阶导数后代入的表达式得 （214） 以K1=1代入式(214),得标准外摆线的曲率半径为=-4Aa/(A+a)sin(/2)式中 A=r1+r2或A=r2a=r2或a=r2-r1由本式可知,标准外摆线0,曲线永远呈外凸形状,故它不适于作传动曲线。以K11代入式(214)进行运算表明,0,故长幅外摆线也永远呈外凸形状,故它也不适合于用作传动曲线。以K11代入式(214)进行运算表明,曲率半径呈现出由正值经过拐点到负值的多样性变化。摆线轮实际齿廓曲线的曲率半径为+ （215）对于外凸的理论齿廓（时，理论齿廓在该处的等距曲线就不能实现，这种情况称为摆线齿廓的“顶切”，严重的顶切会破坏连续平稳的啮合，显然是不允许的。当时，0，即摆线轮在该处出现尖角，也应防止，若为正值，不论取多大的值，都不会发生类似现象。摆线轮是否发生顶切，不仅取决于理论外凸齿廓的最小曲率半径，而且与针齿齿形半径（带针齿套的为套的半径）有关。摆线轮齿廓不产生顶切或尖角的条件可表示为 （216）3.5.6润滑与密封本减速机采用油浴润滑，润滑油选择中极齿轮油。若在低温或高温环境以及在启动频烦的场合，须跟据情况重新选择适宜润滑油。对于本减速器，在严重恶劣负荷条件中工作时，推荐采用双曲线齿轮油。密封件选择J型无骨架油封。针齿壳上开有沟槽，油浸深度为2040mm。3.5.7摆线轮、针齿、柱销的计算设计计算如下：(一) 已知条件1 发动机本减速器与小型二冲程汽油发动机配套。额定功率：额定转速：传动效率：式中离合器打滑损失的效率，取轴承摩擦等损失的效率，取摆线轮传动效率，一般，取所以2 动力参数输入轴：功率转速转矩输出轴：转速转矩（二） 确定传动的结构型式根据手提式挖坑机使用要求，选用立式、一个摆线轮、针轮固定的结构型式。（三） 确定摆线轮、针轮的齿数和主要零件的材料摆线轮齿数针轮齿数主要零件材料GCr15，HRC60-64针齿壳材料镁合金材料针齿套材料GCr15，HRC58-62柱齿销材料GCr15，HRC60-64柱销材料GCr15，HRC60-64柱销套材料GCr15，HRC58-62(四） 确定针轮直径用经验公式估算式中输出转矩（Nm），取（五） 确定短幅系数和偏心距因，故可先取则圆整成尾数为0.5mm的倍数， 即可取e=2mm，则短幅系数为 （4-2）初选摆线轮的宽度取取，所以轴承选择根据手册查的，42305型轴承的特性额定动载荷轴承外径轴承内径轴承宽度滚子长度 取l=8mm4.计算轴承寿命（七）确定针齿尺寸1.按曲率半径系数计算针齿套直径。式中针轮直径，取验算是否产生根切和尖角所以不会产生根切在一定时，由于根据和所求得的较大，故可不抽齿（4）针齿销直径 （4-5）取，且知所以双支点式针齿销根据结构取，所以合适。（六） 验算摆线轮与针轮的接触强度（七） 摆线轮的结构尺寸1.齿顶圆直径2.齿根圆直径3.齿高4.齿侧啮合间隙5.摆线轮宽度6.摆线轮内孔直径7.柱销孔中心圆直径8.柱销孔数目根据，选取9.结构上允许的柱销孔最大直径又取上述两个值中的较小值，即（八） 确定柱销、柱销套和柱销孔的尺寸1.柱销直径取柱销套直径，暂取柱销孔直径最后定2.验算柱销孔套与孔的接触强度3.5.8输入轴的计算与校核A.轴的设计a.输入轴转速， b.轴上装配方案如图5-2所示 图5-2轴的设计c.确定轴最小直径段仅受弯矩作用，轴径最小，因轴所受弯矩较小，只受玩转矩作用，单向 旋转，值取小，材料为45钢，查文献13表11.3得。，取，。d.确定各段轴长度：段采用轴肩高，取。则段宽度取段装配轴承，取。e.轴的受力分析如图5-3所示：轴承16004， 圆周力 径向力 轴向力 ，得： C处水平弯矩： 垂直弯矩： 图5-3轴的受力分析B.轴的校核截面II处应力接触最大，应力集中，定为危险截面。a.截面II左侧强度校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 II左侧弯矩 截面上弯曲应力 截面上扭转切应力 平均应力，应力幅 ， 查文献13表 11.2得：，查文献13附表1.6，轴肩理论应力系数 ，材料敏性系数 查文献13图2.8并经插值得： ，有效应力集中系数 尺寸及截面形状系数 ，查文献13图2.9得 扭转剪切尺寸系数 由，查文献13图2.10得 表面质量系数 查文献13图2.12得 表面强化系数 轴未经表面强化处理 疲劳强度综合影响系数 等效系数 材料45钢，取 ，取仅有弯曲正应力时计算安全系数 仅有扭转切应力 弯扭联合作用下计算安全系数 材料均匀，载荷与应力计算精确时：，取，左侧疲劳强度合格。b.截面II右侧强度校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 II