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Mechanical Engineering EnglishLesson 1 Modern Manufacturing EngineeringAWhat Is Manufacturing Maybe youve never thought about it before, but it is all around you. It affects every part of your life. What is it? In this case, “it” is manufacturing. Actually “manufacturing” is not all around you. But manufactured products are. Look around you right now. Name some things you see that were manufactured. Chairs, notebooks, blue jeans, books, floor tile, chalkboards, light bulbs, pencils, eyeglassesnearlyeverything around you was manufactured.The manufacturing industry is important to our society. Its essential to our economy. An economy is a system for producing and distributing products and services. Many people work in manufacturing. They help produce products. And they buy products with the money they earn. The more products people buy, the more products are manufactured. And this allows more people to work.Manufacturing is also important to the economy in another way. A piece of material is worth more after its been changed into a useful product. Thats added value. Value is increased by the manufacturing process.B. Modern ManufacturingA manufacturing industry needs three basic types of resources: Material resources, Human resources, Capital resources.The elements of industry are seven key steps for organizing production: Research and Development, Production Tooling, Production Planning and Control, Quality Control, Personnel Management, Manufacturing, Marketing. R&D is the planning of new products, processes, or materials and the improvement of old skill. R&D is such a large, important part of the industrial world and requires many people with different talents.Production Tooling is the element of industry concerned with these tools. The PT obtains the tools, machines, and equipment needed to make a product.The most important parts of Production Planning and Control are routing, scheduling, dispatching, and plan layout. The machinery and equipment must be arranged so that production can take place smoothly, without wasted time and effort. Quality Control can be defined as those activities which prevent defective articles. In this way management tries to insure that a product will be acceptable to the buyer. Marketing is the process of getting products from those who make them to those who use them and it helps to deliver the right kinds of goods to us, in the right form and amount, at the time and price.Lesson 2 Mechanical Engineering DesignMechanical engineering design is a major segment of engineering, it deals with the conception, design, development, refinement, and application of machines and mechanical apparatus of all kinds. For many students, mechanical engineering design is one of their first professional engineering courses. Professional engineering is concerned with obtaining solutions to practical problems, and the engineers are able to devise better solutions to practical problems. The most problems in mechanical engineering design do not have a single right answer. Hence, modern mechanical engineers are able to produce distinctly better solutions to meet todays needs. The engineer must use the best available scientific understanding together with empirical information, good judgment. When considering a complete machine, the engineer invariably finds that the requirements and constraints of the various components are interrelated. The modern engineer has become increasingly concerned with the broader considerations of safety, ecology, and overall “quality of life.”Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expanded. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new design can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted. 英文文献翻译学 生 姓 名： 学 院： 专 业 及 班 级 ： 学 号： 指 导 教 师 ： 2011 年 4 月 25 日机械工程英语 第 1 课现代制造工程 A.什么是制造业 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下， “它” 是制造业。其实“制造”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 RD 是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在 PT 获得的工具，机器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。第 2 课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关“生活质量 ”。 好的设计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有“错误 ”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会，但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。江苏科技大学毕业设计（论文）开题报告概述表学生姓名 班级学号 指导教师毕业设计(论文)题目 汽车螺母拆装机的设计选题的目的和意义随着科学技术的发展和加入 WTO 后给中国汽车行业的重大冲击，为了运行车辆有良好的技术状况，维修企业所面临的形势日趋严峻。因此，运用先进的科学技术让保修作业变得机械化、文明化，以提高劳动生产率及维修质量，延长车辆寿命，降低劳动强度已成为当务之急，为此，我选择了本次设计题目研究和设计适用于我国汽车维修企业特点的、体积小、重量轻、效率高、操作方便、结构简单、适用范围广的汽车 U 型螺栓螺母拆装机。利用机器灵活运动的特点,把这种工具作为拆卸。该工具与机器人结合,可以代替人工操作,在很大程度上降低了劳动强度，符合以人为本的核心价值观念，而且最大限度的减少了土地的占用，保护了环境，节约了资源，符合可持续发展。研究现状及存在的问题确定传动方案，选择电动机型号，合理的分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为设计计算各级传动零件准备条件。合理的传动方案，应能满足工作机的性能要求，工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，效率高和使用维护方便等。要同时满足这些要求比较困难，因此，应统筹兼顾，保证重点要求。主要研究内容对汽车 U 型螺栓螺母拆装机设计的全过程，主要思路可理为：首先，根据拆装机所要求的输出转矩和转速计算出电动机的功率和额定转速，从而正确选择电动机。再设计渐开线行星齿轮减速器的齿轮、偏心轴、直齿圆锥齿轮，以及进行转臂轴承、螺栓、螺母和键等主要零部件的选择。同时对受力零部件进行了强度校核和寿命计算。本设计按汽车 U 型螺栓螺母拆装机的实际工作需要完成本次设计，设计过程严谨细致。设计结果有效，符合实际生产、工作需要。设计中，参考了大量相关的书籍和资料，理论结合实际，在保持传统汽车 U 型螺栓螺母拆装机内容的基础上增添新颖的内容。研究方法、步骤和措施等研究方法：1、明确方案要求及研究内容。2、筹划机械的结构组成3、分配各部件的自由度。4、根据功能与结构要求，确定尺寸参数和运动范围。5、利用 CAD 制图。研究步骤：1.检索文献、查阅资料、调查研究；2.完成英文翻译，拟写综合报告；3. 开题报告；4. 功能设计、原理分析；5.系统结构设计；6. 撰写论文及其他文档资料；7. 审查，修改，完善；指导教师意见指导教师签字： 年 月 日参考文献注：如页面不够可加附页购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 1 页 共 43 页 1前言随着科学技术的发展和加入 WTO后给中国汽车行业的重大冲击，为了运行车辆有良好的技术状况，维修企业所面临的形势日趋严峻。因此，运用先进的科学技术让保修作业变得机械化、文明化，以提高劳动生产率及维修质量，延长车辆寿命，降低劳动强度已成为当务之急，为此，我选择了本次设计题目研究和设计适用于我国汽车维修企业特点的、体积小、重量轻、效率高、操作方便、结构简单、适用范围广的汽车 U型螺栓螺母拆装机。同时随着现代工业的发展，机械化和自动化水平的不断提高，各工业部门需要大量减速器，并要求减速器的体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力、大运转可靠以及寿命长等。减速器的种类虽然很多，但普通的圆柱齿轮减速器的体积大、结构笨重；普通的蜗轮减速器在大的传动比时，效率较低；摆线针轮行星减速器虽能满足以上提出的要求，但其成本较高，需要专用设备制造；而渐开线少齿差行星减速器不但基本上能满足以上提出的要求，并可用通用刀具在插齿机上加工，因而成本较低。渐开线少齿差行星减速器是一种新型减速器，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多单位自行设计和制造了这种减速器，并已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更加广泛的应用。目前，少齿差减速器在设计和制造过程中，还存在一些问题，如输出机构精度要求较高，对大功率减速器无实践经验，一些计算方法和图表还很不完善等等。有待今后将对以上问题进一步进行实验研究，以求改进和提高。由于时间和水平有限，设计书中错误和不妥之处在所难免，希望批评指正。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 2 页 共 43 页 2购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 3 页 共 43 页 3购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 4 页 共 43 页 4一、传动装置的总体设计1.1 传动装置的总体设计任务：确定传动方案，选择电动机型号，合理的分配传动比及计算传动装置的运动和动购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 5 页 共 43 页 5力参数，为设计计算各级传动零件准备条件。合理的传动方案，应能满足工作机的性能要求，工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，效率高和使用维护方便等。要同时满足这些要求比较困难，因此，应统筹兼顾，保证重点要求。1.2 电机的选择由于一般生产单位均用三相电源，故无特殊要求时都采用三相交流电动机，一般选择三相异步 Y系列电动机。电动机功率选择是关键，选择是否恰当，对电动机的工作和经济性能都有影响，功率过小不能保证工作机的正常工作，或电动机因超载而过早损坏，若功率过大，电动机的价格高，作用不能完全发挥，经常不在满载下工作，效率和功率因素较低，造成浪费。根据设计所给的原始数据，拆装机要求的输出转矩 Me=550Nm, 转速 n=24r/min. Me=9550p/n P=Men/9550=55024/9550=1.38kw.Pr=Pw/ 式中 Pw：工作机所需有效功率 ：电动机到工作机的总效率根据目前的一般制造水平，少齿差减速器的效率可达 0.85所以 Pr=Pw/ =1.38/0.85=1062kw查表 4.121 可选 Y系列三相异步电动机 Y100L1-4型。额定功率 Po=2.2kw. 额定转速 n=2000r/min. 额定电流 i=5A. 由表 4.12-2查得电动机中心高 H=100mm,外伸轴段 DE=28mm60mm.二、减速器结构形式的确定及原理根据使用情况和安装条件确定机座的结构形式，诸如采用卧式还是立式以及是否由电动机直接驱动等。由于汽车 U型螺螺母拆装机要求移动方便，结构小巧，质量轻，购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 6 页 共 43 页 6所以应选择电机驱动。2.1根据传动比的大小确定结构的形式。少齿差减速器的结构型式较多，常见的型式可按输出的型式、减速器的级数、行星齿轮的数目、使用安装的型式分类。其中按输出型式可分为：（1）销轴式 这种减速器使用历史较长，应用范围较广，实践证明效率较高；在高速连续运转，功率较大或扭矩较大的使用场合下，可采用销轴式输出机构（2）十字滑块式 这种结构形式较简单，加工方便，但是承载能力及效率较销轴式低，常用于小功率、只有一个行星齿轮的结构中。 （3）浮动盘式 这种结构形式较新颖，比销轴式容易加工，使用效果好。但对其效率 和承载能力还缺乏测试数据。（4）零齿差式 零齿差式输出机构的零件数量要少一些，结构紧凑、制造方便；（5）双曲柄式 高速轴减速后带动行星齿轮，动负荷小。这种结构的轴向尺寸较大，加工精度要求高；综合以上资料和设计思路，我选择销轴式少齿差减速器。2.2 减速器工作原理第一 减速部分： 当电动机带动偏心轴转动时，由于内齿轮与机壳固定不动，迫使行星齿轮绕内齿轮作行星运动（即作公转又作自转） ；又由于行星齿轮与内齿轮的齿数差很少，所以行星齿轮绕偏心轴中心所作的运动为反向低速自转运动。利用输出机构将行星轮的自转运动传递给输出轴，就可以达到减速的目的。第二 输出部分： 从结构上保证行星轮上的销孔直径比销轴套的外径大二倍偏 心距。在运动过程中，销轴套始终与行星齿轮上的销孔壁接触，从而使行星齿轮的自转运动通过轴套传给输出轴，以实现与 输入轴方向相反的减速运动。第一节 电动机选型设计计算1.采用 Y 系列电动机（1）我国新设计的 Y 系列三相笼型电动机属于一般用途的全封闭子 2 扇空电动机，其结构简单工作可靠，价格低廉维护方便。适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性个体购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 7 页 共 43 页 7和无特殊要求的机械。容量小于工作要求就不能保证工作机的正常工作或使电动机长期过载而过早损坏容量，过大则电动机价格高能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因数都较低增加电能消耗造成很大浪费。（2）拆装机在电机稳定过程中具有较大的转角，此时输出扭矩较低一般为 1040N.m ,而在冲击过程中，此时转角较小，才要求输出较大的扭矩，大约在 200500N.m，假设我们取稳定运转时的扭矩作为进取电动机的依据设电动机的扭矩参数为稳定运转矩为Te=40Nm2设计计算（1） 电机的选择初选输出轴转距为 Te=40Nm n=350r/min)(1465.9Wnp则实际电动机所需功率 Pd=P/ 带传动效率 1=0.96 一对滚动轴承 2=0.99牙嵌离合器 3=0.98则电动机输出轴的传动总效率 =123=0.96 0.99 0.98=0.93Pd= Pd P/ =1466/0.93=1576(W)选取电动机额定功率 =2.2（ ）edw方案电动机型号电机转速 额定功率堵转转速电机轴直径1 Y90S-4 1430 2.2 2.2 28mm三角带传动比 =1430/350=4.1=4.1螺母拆装机实际主轴转速为；n =430/ =1430/4.1 =350r/min故选用 Y90S-4 型电动机电动机额定扭矩 Me=95502.2/1430 =14.70N.m电动机安装计算转动比=4.1实用机械设计手册902 页表15-14额定扭矩Me=14.70N.m引零件课程设计指导书第 12 页3=0.98Pd=1576(W)购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 8 页 共 43 页 8中心高 安装尺寸 外形尺寸 轴伸尺寸 平键尺寸H（mm） AB(mm) L(b1+b2)h(mm) DE(mm) FGD(mm)100 140 100 380(180+105)100 2860 87第二节 三角皮带传动设计计算1）已知；电动机功率 P=2.1（KW） n=1430r/minPCA=PK=2.21.1=2.42（KW） K=1.12）选取三角胶带型号根据“机械设计基础；图 5-13 由 PCA 和 h 参数选取 V 型胶带 PCA=2.31（KW） n=1430r/min选 A 型带 推荐小皮带轮直径为 75180mm选取 dd1=120mm故mn490123521由表 5-5 取 dd2=490mm实际从动轮转速mdn2.350491212 转速误差 n1=n2-n1/n2=350-560/350=-0.61200得，小皮带轮包角合适5）确定带的根数由表 5-5 查得 P1=1.80Kw 由表 5-6 查得P=0.17 （1）Z= Pd/（P 1+P ）K aKL=2.1/(1.80+0.17)0.930.91=2.32取 Z=3 根6计算单根皮带的轴压力由表 5-1 查得 q=0.1 220 91.0)3.52(40)15.( vkzvpFad106+1.7+8.1=188.3NLd=2500mma=745mm机械设计基础82 页选取 Z=3 根轴上压力1096NF0=188.3NFQ=1096N购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 10 页 共 43 页 10作用在轴上的压力215sin3200FQ6188.30.97=1096N7）确定三角带带轮的结构尺寸a. 主动轮结构设计D1=120mm d1=28mm B=35mmb. 从动轮结构设计D=490mm B=35mm借鉴同类设计 取大皮带轮孔直径为 d2=60mm L=60mmmdRi245901mR403第三节 主动块及横销设计计算冲击扭矩 )()(21212RBRIP 2223 .978.1)04.5.(4.7 mkg如假设每次冲击使螺母转过弯角度，即叫速度： min6.31.260rn“查普通物理”由 20432.再根据转动定律 640978.1M1266Nm查“理论力学”得 K=0.56简明机械设计手册 284 页表 9-17r= N/m30购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 11 页 共 43 页 11冲击后 NKM7091265.0大皮带轮的冲击扭矩为 188.76Nm 大于所须的拧紧为矩 420Nm 所以拆下重型汽车螺母其冲击能量有余。1. 传动套筒及斜滑套是传递主轴至输出轴之间扭矩的关键零件，同时也是起“自动限扭”的直接性零件，由于套简与斜槽传递扭矩时接触应力很大，所以套间选材料为 40Cr 钢并行调质处理。1） 确定斜开槽角度应及开隙距离套间在斜开槽内是作滑转运动，滚动阻力很小。这里忽略不计只考虑动滑转磨擦查“理论力学”表 5-1。f 1=0.15 则不自锁条件。斜槽角度 a摩擦角 53.8.0/arctgtf（2）槽锁作用半径 m所以在传力套间作用下斜槽的轴向距离。 （应该L14m,因此取 L=17mm）第四节 主轴设计计算确定最小直径和选择轴的材料，利用许用应力来确定本轴是转轴，现承受扭矩又承受弯矩，为装配方便易定位且保证有足够的工作能力使用 45 号钢。角的计算(L2-主动块移动距离)12Lr05/购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 12 页 共 43 页 1210r 9081660每周冲击四次.旋紧时主动块作用的切向力 NrMFIt 8405.21主动块作用轴向力 11tgA旋松主动块作用的切向力 NrMFst 6805.42主动块 作用的轴向力 212tgFa旋紧时和旋松时主动块作用的 21aF2tgt3.1068840211时取 ttg 2 =8.53 （ 折锁角）旋紧时，主动块作用的轴向力 NtgFa 305728411 旋松时，主动块作用的轴向力ta .622 取 Fa=3057N 此处求出的 F a就为弹簧受套筒作用后移的压力：2确定主动轴最小直径。 3maxax2.0dMWp201取 3.时=8.530购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 13 页 共 43 页 13查机械设计 P 235表 10-2 得 =35mpamMd570.176.03maxin 因为 1266 4所以取 d3确定从动轴最小直径取 d=50mm.md 470.1352.079. 63/ 4轴上零件的定位固定和装配。5确定主动轴各段直径和长度从动块长度 L 0=60mm主动块长度 L1=220mm弹簧工作行程 L2=30mm力矩调整距离 L3=10mm支承板厚度 L4=10mm力矩调整离合器 L5=20mm轴套长 L6=20mm轴承宽度 B 固螺母 B/轴套长 L：L7=B+2B/+L=24+210+（10+2 ）=56mm 轴承宽度 B=24mm皮带轮宽度 B1 L8= B1-2=45-2=43mmL9=10mm机械设计手册304 页购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 14 页 共 43 页 14L10=10mm轴承宽度和固定螺母 B1L11=2 B/=210=20mm从动轴前端直径 d0=40mm从动轴直径 d=50mm从动轴内径 D=43mm第 1 段的直径 d1=60mm第 2 段的直径 d2=70mm第 3 段的直径 d3=80mm第 4 段的直径 d4=90mm第 5 段的直径 d5=80mm第 6 段的直径 d6=70mm由上述轴各段长度可算支承跨距 L12=97mm轴承的支反力： NFQBA54821096FQ 大皮带轮轴上的压力。绘制弯矩图：L=L8+L9+L10+15+B=43+10+10+30+24=117mm=0.117m购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 15 页 共 43 页 15载面 C 右侧弯矩： 1.32085.217.548LFBc载面 C 左侧弯矩： mNMA.31旋松螺母扭矩 M=1266Nm当量弯矩： NmaCec 4.126)(1.32)(2 对于频繁正反转的轴，扭转剪应力可视为对称循环变应力，a=1校核危险载面 c 的强度 MPadMee 357.2408.16.033 强度足够第五节 轴承选型计算主动块的轴承选择及计算购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 16 页 共 43 页 16（1） 受径向及轴向负荷转速较高故选用接触轴承 70000AC.（2）预选 7214AC 型轴承（轴承内圈 d=70mm）并由附表查得其基本额定动负荷 kNCr2.53基本额定静负荷 o46 Fa3057FBA82）计算内部轴向力 1S 2ASF63.063.0s NA3458. 2 NB453）算轴向载荷因为 NFFaSS 345340257341 所以 D 轴承 B 为压紧端轴承 A 为放松端，两端轴承的轴向载荷分别为 NSAa1FSBa 340257341 4）求系数 Y X62.058Aa.43BaF所以 41.062.0xeA取 87.01Y简明机械设计手册 304 页表10-22机械设计基础265 页表 11-12机械设计基础 263 页 表 11-8机械设计基263 页表11-9购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 17 页 共 43 页 1741.07.420 XBF取 87.02Y5）计算当量动载荷 ,pAaPFfp11 取 4.pfN6.1259387.054.2NYXfBap 6.742308.2 6计算轴承寿命 Lh因 P2P1 取 P=P2=7642.6N又球轴承 3 7014AC 轴承的 Cr=35.2KNhCnLrh 1206507)(670故该对轴承满足预期寿命要求。7轴的刚度校核轴受载后会产生弯曲和扭转变形，若变形过大，会影响轴上零件的正常工作。因此，对精密传动的轴及对刚度要求较高的轴，应进行刚度校核。实心轴 空心轴光轴 47350d40735dT阶梯轴 4ilTl 40iill式中 T轴所传递的转矩，N m；轴受转矩作用的长度，mm；l轴的外径， mm；d空心轴的内径，mm；0第 段轴所受转矩，N m；iTi、 、 第 段轴长度、直径和空心轴内径，mm；ilidi0许用扭转角。机械设计基础 264页表 11-11购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 18 页 共 43 页 18精度传动 =0.250.5（ ）/m一般传动 =0.51（ ）/m精度要求不高的传动 （ ） /m轴传递的转矩 T=1266N m；轴受转矩作用的长度 L= =220+30+10+10+20+20 654321LL=310mm；轴的外径 d=60mm；实心轴光轴 ；7180.62735044dT阶梯轴 ；7180.344il通过计算轴的转动符合一般传动。空心轴 光轴 一般传动 =0.51（ ）/m 40735dT即 通过计算162.0403654900dmm7.43d阶梯轴 一般传动 =0.51（ ）/m405iidlTl 即 通过计算16273.0403654900dmm.4d所以通过刚度校核后主轴内径取 43mm，外径取 60mm。第六节 工作弹簧设计计算在冲击套筒中采用四根弹簧，则每根受力为：购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 19 页 共 43 页 19NrMFt 14805.79冲Fa 冲 =Ft 冲 tg 1=14180tg20 =5161N弹簧作用力： Na25.764304/minFa19ax冲冲弹簧工作行程 L 2=25mm力矩调整距离 L 3=10mm弹簧 工程总行程 h=L2+L3=35mm1) 选用材料并确定许用应力（1） 选用碳素弹簧钢丝（D 级）（2） 试选钢丝直径 d=6mm 由表 13-2 取 0=1760Mpa由表 13-3查多得类载荷许用应力=0.4 0=7042）计算钢丝直径（1） 叁照表 13-5取 C=6 （2） 由试 13-3得曲系数25.16.04615.04ck由试（13-4）得钢丝直径 mFd 93.702.616.1max由 表 13-6 取标准直径 d=6mm，与试选 d 相等3计算工作卷数 n（1） 因为等节距圆柱螺旋压缩弹簧，故mNhFk /02.153.7641290miax/ N/.85./ax2弹簧作用力最大直=1209maxFN最小直=764.25minN“机械设计基础”P287-291购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 20 页 共 43 页 202）查表 13-1 Q=79103Mpa3）工作圈数 n由试 13-6求得 26.18129087.5833max2 CFGdn取 n=18 圈弹簧钢度 K/相应力mNnCgdk/23.1568079833/ 4计算弹簧的中经 D2=Cd=66=36mm弹簧外径： D=D2+d=36+6=42mm弹簧内径： D1=D2-d=36-6=30mm总圈数 n1=n+2=18+2=20mm节距 t=（0.280.5）D 2=0.3536=12.6mm自由高度 H0=nt+（n 1-n-0.5）d=18 12.6+（20-18-0.5） 6=235.8mm螺旋角度：4.631.22arctgtrc弹簧丝展开长度： mnDL98.27.cos0s25.稳定性验算： 7.35.63820Hb因为：不满足要求，所以要保持弹簧的稳定性，须在弹簧内放置导杆。导杆长度计算：Hb=（n 1-0.5）d=（20-0.5）6=117mmFb=H0-Hb=235.8-117=118.8mm118.8-35=83.8mm导杆长度为取 75mmmF.4.15ax/2购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 21 页 共 43 页 216.绘制弹簧零件图由表 13-3 MPabs 70416.04.由式 13-1并取 25K，得极限载荷 NDdFs 34.16.3681.3min由式 13-7 mk09.723.154limli h.821当工作圈数圆整为 n=10.5 圈后，为保持工作行程 h 大小不变，则在最小工作下 F1应调整为： NF39.764.509.8122max1 按照设计计算结果绘制的弹簧工作图如图 a 所示。销轴式少齿差减速器工作原理图如下图 1-1VHK-V型 行 星 机 构图 1K内齿轮； H偏心轴；V销轴输出机构购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 22 页 共 43 页 223、齿轮的设计3.1 分配传动比传动装置的总传动比可根据电动机的满载转速 n和工作机的转速 nw确定。由 i 总=n/nw=2000/24=83据表 4.2.9查取 i 锥=1.8 i 少=i 总/i 锥=83/1.8=463.2 确定齿数差和齿轮齿数3.2.1 齿数差的确定传动比 i的绝对值等于行星轮齿数除以中心轮与行星轮的齿数差，齿数差愈小，则传动比 i的绝对值愈大，因此为了得到较大的传动比，希望齿数差小，一般取齿数差为 14，所以取齿数差为 1。3.2.2 齿轮齿数的确定由于内齿轮和外齿轮传动比 i=46,齿数差为 1，用相对速度法计算外齿轮齿数，当内齿轮固定不动时，即 W2=0的速比计算。 外齿轮的齿数 Z1，由少齿差行星齿轮减速器的速比公式 ：21 2121()()Hni Z求得，即Z1=|iHI|=46内齿轮的齿数 Z2 为， Z2= Z1+1=473.3 模数的确定3.3.1 行星轮转速 N1=2116/46=46r/min3.3.2 在偏心轴上安装两个行星轮，则一个行星轮上的转矩可由机械零件109购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 23 页 共 43 页 23页式（7-1）求得，并设输入滚动轴承效率 =0.98 ， 故 P1=P*则 T1= =447600Nmm619.5*0PN3.3.3 选择齿轮材料和确定许用齿跟弯曲应力。外齿轮选用 45号钢，调质，硬度 HBS=217255。齿轮的由机械零件108 页表7-1中，查得弯曲极限应力 lim1=650Mp。内齿轮选用 45号调质后表面淬火，硬度 HRC=40-50,查得齿轮的弯曲极限应力 lim2=850MP。3.3.4 使用系数 KA和动载荷系数 KV使用系数 KA， 因原动机是电动机，工作机有振动，按表 7-3以及图 7-8查得使用系数 KA=1.25， 动 载荷 KV=1.42（取齿轮的传动平稳精度为 8级）3.3.5 计算模数因 YF1/ FP1=2.347/650YF2/ FP2=2.346/850 （ YF 为齿形系数） 所以，按外齿轮校核，并由表 7-8查得：取齿宽系数 d=0.2。根据机械零件117 页 7-7校核公式：m(T 1 YFa1KAKV/ dZ12 FP2) 1/3=1.69所以：取标准模数 m=23.3.5 计算圆周速度和验算动载荷系数圆周速度 V=mZ1|N 1-NH|/(601000)=3.14546|-46-2116|/(601000)=26m/s由图 8-15中查得 KV=1.42，与计算中采用的值接近，又因模数=2，故尺寸系数也与计算中的值一致，所以以上计算的值不需调整。3.4 渐开线少齿差内齿轮副的几何1.模数: m=2购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 24 页 共 43 页 242.原始齿行角: 20 查表 0.36397 03.齿顶高系数 : =0.80f4.外齿轮齿数: =46(滚齿) 1Z5.外齿轮变为系数: 取 1.026.啮合角: 取 55.9898 查表 0.559340 1.48499 7.内齿轮齿数: 47 （插齿） 2Z8.内齿轮变位系数: （0.504785-0.014904 ）+1.021.69329.插齿刀齿数: 选用 25（GR 70-60）cZ10.插齿刀的变位系数: 取 0 计算11.插齿刀和被切内齿轮的切削啮合角: 2c0.014904+（1.6974-0）/(47-25)*2*0.3639=0.07106查表 32.671 2c12.插齿刀和被切内齿轮之间的中心分离系数: （ -1）1.27932c13.标准中心距: ( - )=1 0A2Z114.安装中心距: A 1.675购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 25 页 共 43 页 2515.中心距分离系数: 0.337516.齿顶高减低系数: - + 0.3375-1.2793+1.020.0782 2c117.齿顶高 外齿轮: 101()(0.82.078)*23.46ehfm内齿轮： 2219315c18.分度圆外齿轮： 1146frZ内齿轮： 27fm19.齿顶圆半径外齿轮： 21463.849.36eeRrfh内齿轮： 271520.基圆半径 外齿轮： 46*0.9369343.098801rf0cos内齿轮： 247*.9364.05721.齿顶压力角外齿轮： 1e01.8cos0.714936erR129.etan =0.564inv =0.050481e内齿轮： 024.357cos0.9128erR2.69etan =0.4403购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 26 页 共 43 页 26inv 0.025552e22.验算重合系数： 11122tanttante eZZ 460.5.89470.31.48921.0721 符合要求23.验算齿顶相碰： 021eeGRA48.115+1.675-49.4836=0.30640 符合要求24.验算齿廓重迭干涉： 1cos221eeRA22248.51.6749.836*-0.8227180-34.644145.3562.5369 弧1 -0.78892cos21eeRA 142.08282.4798 弧2 46（inv + ）+（47-46）inv - (inv + )0sG1e2Z2e=46(0.050482+2.5369)+0.504785-47(0.025549+2.4798)=1.7730 符合要求25.外齿轮跨测齿数： 1n0143.098cos .016*2xerRfm25.83 1x *46+0.57.101 取 71n25.830 1n26.外齿轮公法线长度： 0101012tacos(.5)ZivLm*.3694*.19043.46*2.9367 )436 41.0613购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 27 页 共 43 页 2727.内齿轮跨测齿数： 2k0224.357cos 0.894816xerRfm25.92 2x2k20.518xZ2*470.526818x取 7228.内齿轮公法线长度： 2020202tancos(.5)ZivLmk*1.693.74*.193.146*0.93(7. )36229.圆棒直径： 20220tantanpxivZ3.146*.93.670.486.9.41574 25p20.8pinv 20 222ta( )p pdrinviZ3.146*.930.67*4.357.9.248).37574取 2pd30.跨棒距： 2 2020tanpp dinviZr3.146*.93.674.9 0.24674*3572.8pinv2cos0.1p2sin98p0222.cospprMdZ*.731.全齿高 外齿轮： 10()(1.208.72)3.9ghfm购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 28 页 共 43 页 28内齿轮： 20()2(1.308.72)4.036chfm3.5 齿轮宽度的确定一般圆柱齿轮的宽度按式 b= d d计算.外齿轮 b 1= d d1=0.2*92 20mm内齿轮b 2= d d2=0.2*96 20mm四、直齿圆锥齿轮的设计4.1 根据接触疲劳强度确定齿轮主要尺寸1.选择齿轮材料并确定许用应力大小齿轮选用同样的材料：45 号钢，经正火处理硬度 HB162217, - 1=28公斤毫米 2许用接触正应力为： jc=1.72 -1=1.7228=48.16公斤毫米 2许用弯曲应力为： ou=1.4 -1/nK=1.428/(1.41.5)=18.6公斤毫米 22.确定节锥母线长度 Lf取 i=1.8 nT=46r/min N=12.5马力 L1/3 K o=1.5L f=3250(i2+1)1/2Nk o/(nTi2 jc2 1/3购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 29 页 共 43 页 29=1303.确定齿轮模数取小齿轮齿数Z 1=20则大齿轮齿数Z 2=iZ1=2.4520=36查表得 f122 f2=90-22=68最大模数按下式确定：m=2 Lfsin f1/Z1=2130sin22/20=2.28 mm按 JB110-60规定取 m=2.5 mm实际节锥母线长度为：L f=mZ1/2sin f1=2.520/(2sin22)=73.94 mm4. 确定其它尺寸小齿轮：分度圆直径 d f1=mZ1=2.520=50 mm齿顶圆直径 D e1=df1+2mcos f1=50+22.5cos20=55.32 mm齿跟圆直径 D i1=df1-2.5mcos f1=50-2.52.5cos20=43.35mm锥距 R=mZ 1/2sin f1 =50/2*sin20=74 mm大齿轮：分度圆直径 d f2=mZ2=2.536= 90mm齿顶圆直径 D e2=df2+2mcos f2=90+22.5cos68=91.88 mm齿跟圆直径 D i2=df2-2.5mcos f2=90-2.52.5cos68=87.66 mm锥距 R=mZ 2/2sin f2 =90/2*sin68=48.39 mm齿顶角 r e1=re2arctgm/Lf=arctg5.5/145.5=210齿跟角 ri 1=ri2=arctghi/Lf=arctg1.255.5/145.5=242齿宽 B= LLf=1/373.94=24.67 mm购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 30 页 共 43 页 30圆整后取 B=25 mm4.2 核算齿的弯曲疲劳强度1）确定引用齿数和齿形系数引用齿数 Z y1=Z1/cos f1=20/cos22=22Zy2=Z2/cos f2=36/cos68=96齿形系数 (查表 7-7）y1=2.8 y2=2.442)核算小齿轮的弯曲强度确定齿的弯曲应力 u1=PuKo/ (r1Bmcpcos f )mcp=m(1-B/2Lf)=5.5(1-36/2145.5)=4.82 mm因为 V m=Z 1n1mcp/601000=4.64m/s所以 P u=75N/Vm=7512.5/4.64=202公斤故得 u1=P uKo/ (r1Bmcpcos f )=2021.5/（0.407364.575cos20)=4.82公斤/毫米 21.12上述结果表明，实际载荷系数比原定载荷系数大，应核算接触疲劳强度。4.4 核算接触疲劳强度确定接触正应力 ：购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 31 页 共 43 页 31由式 2-12赫兹应力公式得 jc=89500NKo(i2+1)3/2/nTB1/2i(L-0.5B)/=43公斤/毫米 2jc=44.7 公斤/毫米 2由此可见，接触疲劳强度也是够的，所以，所设计的直齿圆锥齿轮符合要求。4.5直齿圆锥齿轮的强化可以通过改善齿轮结构，选择强度较高的材料以及采用最合理的机械加工和热处理工艺等方法来提高齿轮的强度和寿命，此处还可以采用强化热处理法使齿轮工作表面获得所需要的机械性能，从而大大提高齿轮的使用特性和某些强度特性。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 32 页 共 43 页 32五、轴的设计5.1轴直径的确定5.1.1 初步估计减速器高速轴外伸段轴径d=(0.81.0)d 电机=(0.81.0)28=22.428mm5.1.2 选择联轴器，确定减速器外伸段轴径根据传动装置的的工作条件拟选用 TL型弹性套柱销联轴器(GB4323-85),计算转矩 Tc为：Tc=KT=1.514.8=22.2Nm式中 T联轴器所传递的名义转矩T=9550P/n=95502.2/2000=10.5NmK工作情况系数，由文献1中表 11-1查得 K=1.251.5，本设计取 K=1.5。查 TL6联轴器，公称转矩 Tn=250NmTc=22.2Nm,许用转速n=3300r/minn o=2000r/min,轴孔 d=15*15mm,电动机 d=14*14mm,所以 TL6 联轴器能满足要求。5.1.3 低速轴外伸轴段轴径的计算低速轴外伸轴段轴径按式 d=A0(p/n)1/3 计算。式中 A0与轴的材料有关的许用扭剪应力系数，有表 9-3 选取轴的选用的材料为 40Cr 其 A0=10790。材料好，估计轴伸处弯矩较小时取小值，反之取大值，本设计取 A0=90.p轴传递的功率，kwn轴的转速，r/min 低速轴外伸段轴径 d A0(p/n) 1/3 =90(2.2/24) 1/3 =23.1故：输出轴直径 D大于 23mm都符合强度要求。5.2轴的结构设计5.2.0轴的径向尺寸的确定查表 4.6-14.6-4偏心轴：取 d1=21mm, d2=22mm, d3=30mm, d4=45mm, d5=30mm，d6 20mm购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 33 页 共 43 页 33输出轴：取 d1=84mm, d2=64mm, d3=44mm, d4=32mm，d4305.2.1 轴的轴向尺寸的确定轴上安装零件的各轴段长度，由其上安装的零件宽度及其他结构要求确定。根据设计所需取偏心轴 ：L1=30mm, L2=20mm, L3=20mm, L4=5mm, L5=20mm，L6 20输出轴：L1=7mm, L2=15mm, L3=16mm, L4=92mm5.3轴承型号和材料的选择5.3.1 轴承型号的选择初选滚动轴承型号，根据以上具体尺寸，查表 4.6-1，选择滚动轴承 6209GB/T276- 轴承材料的选择轴材料的选择主要根据工作条件并考虑制造因素而确定，本设计轴选用 45钢、正火、调质处理5.4轴的外伸长度的确定轴的外伸长度与外接零件及轴承盖的结构有关，一般取 510mm，根据设计尺寸和要求，取轴的外伸长度为 10mm.5.5轴的强度计算及校核对于只承受转矩作用或主要承受转矩作用的传动轴，其强度条件为=T/WT Mp式中 轴的扭剪应力，MpT轴传递的转矩，NmmWT轴的扭截面模量，mm 3轴材料的许用扭剪应力， MpWT=d 3/160.2 d 3高速轴 WT=0.226 3=3515.2mm3=14.810 3/3515.2=4.2=3040 Mp低速轴 WT=0.245.1 3=18346.8mm3购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 34 页 共 43 页 34=55010 3/18346.8=29.98=3040 Mp上述表明轴的强度足够。5.6轴承的寿命计算预计轴承的寿命为 L10h =2000h计算公式：L10h=10 6(C/P) /60n, h式中 P当量动载荷，N寿命指数，滚子轴承取=10/3n 轴的转速，r/minC基本额定动载荷，N查手册，60129 轴承的 C=24500N,C0=17500,确定当量动载荷 PP=fm(XR+YA)式中 fm力矩载荷系数，取 fm=2X径向系数Y轴向系数R径向载荷,NA轴向载荷,N由齿轮减速器输入轴可算得 A=530N, R=1700NA/C0=0.03 查表 9-6 e=0.22A/R=0.31e 由表 9-6查得 X=0.56 Y=1.99P=2(0.561700+1.99530)=4013L10h=10 6(24500/4013) 10/3=2668.6hL10h =2000h轴 6029适用。购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396第 35 页 共 43 页 35六、转臂轴承的设计6.1 初步估计行星轮内安装转臂轴承的孔径 DB和宽度 bB根据式 8-45得 DB（0.40.55）d1=（0.450.55）2*46=41.450.6 mm根据式 8-46得 bBb=206.2计算转臂轴承上的动载荷 C齿轮上承受的法向力 Fn由式 8-2计算得Fn=T1/rb1=189457/57.2cos20=3508 N作用在齿轮上节点处的圆周力 Ft，由式（8-3）得Ft=Fncos=35080.6
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