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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 许安江 学 号 200940614414 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师姓名 张岚 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 电动摇椅的设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 查阅资料完成开题报告 系统基本参数确定 方案的比较 各零件基本参数确定及校核 大部分零件图没完成 装配图的绘画 整体修改以及准备答辩 指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 许安江 学 号 200940614414 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师及职称 张岚 副 教授 学 院 工学院 2012 年 12 月 3 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计 ）工作的依据。此表由指导教师填写。 二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。 四、任务书一经下达，不得随意更改。 五、各栏填写基本要求。 （一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式： 请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。 （二）主要内容和要求： 1工程设计类选题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指 标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。 2实验研究类选题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。 3文法经管类论文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。 （三）主要中文参考资料与外文资料： 在确定了毕业论文（设计） 题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。 （四）毕业论文（设计）的进度安排： 1设计类、实验研究类课题 实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论文 实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间 的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。 毕业论文 （设计）题目 电动摇椅的设计 选题来源 结合科研课题 课题名称： 生产实际或社会实际 其他 选题性质 基础研究 应用研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文 主要内容和要求 设计一种既能用于小孩也能用于老人和成人休闲用的电动摇椅，应该有一定的市场前景。 方案论证、结构设计、校核计算、研究分析。 对运动部分进行设计和分析；最好能在手动的基础上增加电动方案，可以考虑使用交流和直流二种电源。 对机构进行设计和计算后，对电机进行选择和分析比较后确定。力求简单。 1. 电动摇椅 设计、研究 的目的、意义，分析现有设计、现有产品的特点和不足。 所设计的电动摇椅应该有自己的创新点。 在产品和资料，学习电机、电路控制等方面的相关知识，结合大学所学习的有关课程，分析几种方案，比较 不同原理装置的优点和缺点，进行相应设计。 3. 总体结构设计、计算和材料的选择，电机的选型、元器件选择与确定。 装、零部件、电路）的绘制（ 制）。 5. 1 万字以上的设计计算说明书，条理清楚，计算有据，格式按湖南农业大学全日制普 科生毕业论文（设计）规范化要求设计说明书的编写。提交草稿 1 稿、草稿2 稿、正稿、正稿电子文档各一份。 注：此表如不够填写，可另加附页。 主要中文参考资料与外文资料 1 孙恒等编著 第五版 ) M等教育出版社， 1996： 59 93 2 江耕华主编 上册 )M炭工业出版社， 1990： 29 98 3 江耕华主编 下册 )M炭工业出版社， 1990： 65 77 4 蔡春源主编 上册 )M 金出版社 , 1996： 34 99 5 蔡春源主编 下册 )M 金出版社 , 1996： 32 83 6 濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社 , 2001： 76 121 7 蔡春源主编 M金出版社 , 1994： 38 167 9 薛源顺 M械工业出版社， 2005： 58 87 10 孙恒 M等教育出版社， 2006： 78 99 工作进度安排 起止日期 主要工作内容 2013 年 1 月 07 日前 下达任务书、查阅文献、开题 2013 年 3 月 30 日前 总体设计、零部件设计、准备中期检查 2013 年 4 月 30 日前 完成绘图、编写设计说明书、提交正稿 2013 年 5 月 06 日前 修改、完善毕业设计、准备答辩 要求完成日期： 20 年 月 日 指导教师签名： 审查日期： 20 年 月 日 专业负责人签名： 批准日期： 20 年 月 日 学院指导委员会签名（公章）： 接受任务日期： 20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心 下载。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 电动摇椅的设计 F 生姓名： 许安江 学 号： 200940614414 年级专业 及班级 ： 2009级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导老师 及职称： 张岚 副 教授 学 院： 工学院 湖南 长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农业大学全日制普通本科 生 毕业论文（设计）开题报 告 学生姓 名 许安 江 学 号 200940614414 年级专业及班 级 2009 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师及职 称 张岚 副教 授 学 院 工学 院 20 13 年 1 月 7 日 毕业论文（设计）题 目 电动摇椅的设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000 字 ） 椅子，是人们生活中离不开的产品。随着科技的进步和人们文化生活水平的提高，随着经济文化全球化的实现，人们对椅子的功能、造型、品位提出了更新、更高的要求。要求它强身益智，能有利健康。要求它功能齐全，能随心所欲。 传统“安乐摇椅”虽然使人逍遥舒适，但是它存在二大缺点：一是不能自己摇动，要靠使用者自己的腿作用于地面而前后摇动，如老年人、残疾人、疲劳的人或即将入睡的人，他们的作用力不够时，便不能摇动。二是椅底部为两根弧杆在地面上摇动碾压，将会对室内的地面造成严重损伤。 电动遥椅，是以人们喜爱的“安乐摇椅”为基础 ，加上电机驱动装置而成。它既保持了传统“安乐摇椅”的优点，又吸收了现代科学技术。“电动逍遥椅”在原有的“安乐摇椅”的基础上作了改进。一是加了一个固定式底座；二是加了电机驱动及调速、定时等装置。改进后有四大好处： 1)、能以电力为动力自动前后摇动，节省体力。可制造成“交流电式”和 “蓄电池式”二种，室内室外皆宜； 2)、具有“人工”和“自动”两种工作方式，可随意切换 ; 3)、以软性材料做成的底座，在室内使用时不损伤地板。 4)、使用比较经济。该产品使用的电机为 90人式 )，使用一小时仅耗电量 电左右。 现代消费新观念，为电动逍遥椅的问世打下了坚实的基础。一方面，人们有购买“电动逍遥椅”的心理需求。随着时代的进步，科学技术的广泛应用，人们希望自己 的亲密座椅使用更加舒适，功能更加齐全，造型更加美观高档。如目前市场上已有售价几千元的按摩垫和售价几万元的按摩椅，其购买者不在少数。与此同时，现代社会中，人们工作节奏加快，工作效率高，竞争压力大，休息时间相对减少。因此，人们非常珍惜休息时间，重视休息的质量，需要一个休闲的摇椅。传统的“安乐摇椅”由于档次和品位上不来，又容易损坏室内高级地板，而电动遥椅的出现，正好填补了这个空白。另一方面，人们有购买和使用“电动遥椅”的条件。一是经济条件看，人们的生活水平越来越高，消费水平越来越高，买得起，用得起。二是从家具的品种来看，无论是办公室，还是在家庭，人们想到的品种都有了，正在寻找新的消费空间。中国人口年龄结构变化趋势，是电动逍遥椅问世的前奏。有一台“电动逍遥椅”，有利于老年人的修心养性。特别是子女通过电动逍遥椅的图像舆系统随看到老人的情况，工作与“关心”两不误。因此，必将受到每个家庭的欢迎。一款既能用于成年人又能用于儿童 的电动摇椅，定会有广阔的市场前景。 最近十年，电动摇椅有了一定的发展，国内外各项研究专利层出不穷。综合来看，美国和日本在这方面发展的最好，技术先进，应用广泛；而国内生产的电动摇椅大多设计简单，制造粗糙，离国际先进水平有一定的差距。从类型上看，电动摇椅以婴儿型较为常见，其次为老人按摩型电动逍遥椅，而用于成人或者儿童的较为罕见。用途上，大多用于休闲、保健、按摩、高档消费及办公等。此外，市面上的电动摇椅大多较为昂贵，不适合大众消费，且操作复杂，维护不便，不利于推广。 因此，设计一台既能用于成年人、老年人，又能用于 儿童的电动摇椅，通过设计降低成本，使简便实用，达到目的。 参考文献： 1 孙恒等编著 第五版 ) M等教育出版社， 1996： 59 93 2 江耕华主编 上册 )M炭工业出版社， 1990： 29 98 3 江耕华主编 下册 )M炭工业出版社， 1990： 65 77 4 蔡春源主编 上册 )M 金出版社 , 1996： 34 99 5 蔡春源主编 下册 )M 金出版社 , 1996： 32 83 6 濮良贵 ,纪名刚 M等教育出版社 , 2001： 76 121 7 蔡春源主编 M金出版社 , 1994： 38 167 9 薛源顺 M械工业出版社， 2005： 58 87 10 孙恒 M等教育出版社， 2006： 78 99 注：此表如不够填写，可另加页 。 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等 ） 研究目的：设计一把由电机驱动的摇椅，尽量结构简单，操作方便 研究内容：主要研究电动机、电动控制等装置，设计中间传动装置以及行走装置。 研究方法：在调查研究的基础上，完成文献综述，确定设计方案。 预期成果：设计图纸和设计说明书 进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等 ） 1、 业设计调研，完成科技译文及开题报告； 2、 成总体设计、零部件设计、控制电路设计等； 3、 成设计 (论文 )说明书 4、 审、答辩 论证小组意 见 组长签名 ： 20 年 月 日 专业委员会意 见 专业委员会主任签名 ： 20 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写 。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 开题论证记录 学 院： 工学院 记录人： 学生姓名 许安江 学 号 200940614414 年级专业及班级 2009级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师姓名 张岚 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 电动摇椅的设计 论证小组质疑： 学生回答简要记录： 论证小组 成员签名 湖南农业大学全日制普通本科生毕业 设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业 设计 是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计 作者签名： 2013年 月 日 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 电动摇椅的设计 F 生姓名 ： 许安 江 学 号： 200940614414 年级专业及班级： 2009 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导老师及职称： 张岚 副教 授 学 院： 工学 院 湖南长 沙 提交日期： 20 年 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 答 辩 记 录 学 院 ： 工学院 记录人： 学生姓名 许安江 学 号 200940614414 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 （ 3 ）班 指导教师 姓名 张岚 指导教师 职称 副教授 论文（设计） 题目 电动摇椅的设计 答辩小组质疑 ： 学生答辩简要记录： 答辩小组 成员签名 答辩地点 ： 答辩 日期 ： 20 年 月 日 注：此表可从教务处网站下载中心下载。 记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 目 录 摘要 . 3 关键词 . . 3 1前言 . 4 . 4 . 错误 !未定义书签。 . 6 2椅架和椅 身的结构设计 . 6 . 6 . 6 3传动系统的设计 . 7 . 7 . 9 带和带轮 . 11 . 13 . 13 . 14 . 15 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 计 . 17 . 18 . 22 2 . 23 方式的确定 . 23 . 23 . 23 . 24 . 25 4销的剪切强度计算 . 27 . 27 . 27 5弹簧部分的设计 . 27 . 27 . 27 6万向轮的选用 . 27 . 27 . 28 7结论 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 3 电动摇椅的设计 学 生： 许安江 指导教师： 张 岚 （湖南农业大学工学院，长沙 410128） 摘 要： 进行 电动摇椅 的设计 ， 其中 摇椅安装在底座上，由电动机驱动， 经过 减速器减速，通过曲柄摇杆机构使得椅子摇动起来。 摇椅内部配有 两 根受压缩的弹簧 ， 以缓冲运动过程的冲击 ，减小载荷。 摇椅底架上安装带有刹车装置的万向轮，方便摇椅的移动，这亦是此次设计的创新点。 此电动摇椅 可广泛用于家庭 休闲 或者浴场等公共休闲场所。 关键词： 摇椅；电动机；减速器；弹簧；万向轮； 平面四杆机构 ； 10128, of in is by a by up In to of in on so in is a be in or 4 1 前言 究此课题的意义 椅子，是人们生活中离不开的产品。随着科技的进步和人们文化生活水平的提高，随着经济文化全球化的实现，人们对椅子的功能、造型、品位提出了更新、更高的要求。要求它强身益智，能有利健康。要求它功能齐全，能随心所欲。 传统“安乐摇椅”虽然使人逍遥舒适，但是它存在二大缺点：一是不能自己摇动，要靠使用者自己的腿作用于地面而前后摇动，如老年人、残疾人、疲劳的人或即将入睡的人，他们的作用力不够时，便不能摇动。二是椅底部为两根弧杆在地面上摇动碾压，将会对室内的地面造成严重损伤。 电动遥椅，是以人们喜爱的“安乐摇 椅”为基础，加上电机驱动装置而成。它既保持了传统“安乐摇椅”的优点，又吸收了现代科学技术。“电动逍遥椅”在原有的“安乐摇椅”的基础上作了改进。一是加了一个固定式底座 和万向轮 ；二是加了电机驱动及调速、等装置。 现代消费新观念，为电动逍遥椅的问世打下了坚实的基础。一方面，人们有购买“电动逍遥椅”的心理需求。随着时代的进步，科学技术的广泛应用，人们希望自己 的亲密座椅使用更加舒适，功能更加齐全，造型更加美观高档。如目前市场上已有售价几千元的按摩垫和售价几万元的按摩椅，其购买者不在少数。与此同时，现代社会中，人们工 作节奏加快，工作效率高，竞争压力大，休息时间相对减少。因此，人们非常珍惜休息时间，重视休息的质量，需要一个休闲的摇椅。传统的“安乐摇椅”由于档次和品位上不来，又容易损坏室内高级地板，而电动遥椅的出现，正好填补了这个空白。另一方面，人们有购买和使用“电动遥椅”的条件。一是经济条件看，人们的生活水平越来越高，消费水平越来越高，买得起，用得起。二是从家具的品种来看，无论是办公室，还是在家庭，人们想到的品种都有了，正在寻找新的消费空间。中国人口年龄结构变化趋势，是电动逍遥椅问世的前奏。有一台“电动逍遥椅”，有利于老 年人的修心养性。特别是子女通过电动逍遥椅的图像舆系统随看到老人的情况，工作与“关心”两不误。因此，必将受到每个家庭的欢迎。一款既能用于成年人又能用于儿童的电动摇椅，定会有广阔的市场前景。 最近十年，电动摇椅有了一定的发展，国内外各项研究专利层出不穷。综合来看，美国和日本在这方面发展的最好，技术先进，应用广泛；而国内生产的电动摇椅大多设计简单，制造粗糙，离国际先进水平有一定的差距。从类型上看，电动摇椅以婴儿型较为常见， 5 其次为老人按摩型电动逍遥椅，而用于成人或者儿童的较为罕见。用途上，大多用于休闲、保健、按摩、 高档消费及办公等。此外，市面上的电动摇椅大多较为昂贵，不适合大众消费，且操作复杂，维护不便，不利于推广。 因此，设计一台既能用于 各种娱乐休闲场合 的电动摇椅，通过设计降低成本，使简便实用，达到目的。 案的选择 方案一 用减速器作为电机减速 根据传统摇椅的结构和外形， 此电动摇椅其椅身（ 1）与底板支架（ 2）之间通过 销 （ 3）连接在一起， 调速电机（ 5）、减速器（ 6）安装在底板（ 4）上，电机的转速通过 （ 6） 减速后 ，使得 驱动轴（ 7）带动 摇臂（ 8）作旋转运动， 连杆（ 11）的两端分别通过 螺栓 （ 9）、（ 10）连接着 摇臂（ 8） 和椅身（ 1），于是摇臂（ 8） 的旋转带动连杆（ 11）运动，使得椅身（ 1） 通过枢轴（ 3）上下运动， 由于电机（ 5）是调速的，因此可以根据不同的需要调节椅身起伏的不同速度。 而且（ 10）通过双头螺柱连接椅身，通过不同的连接位置，可以调节椅身上下摇动的高度。 两根弹簧 （ 12） 分左右安装在椅身（ 1）与底板（ 4）之间，并且都处于 150压力， 因此受压的弹簧（ 12） 减小了载荷的椅身（ 1） 向下对摇臂（ 8）的作用力， 使得摇臂（ 8）带动连杆（ 11）向上运动所需的力量得以减小。如果弹簧（ 12）受压力小 于150 牛 ，那么椅身（ 1）加上人体的重量对摇臂（ 8）的作用力较大，使得摇臂（ 8）带动连杆（ 11）向上所需的力量较大；而如果弹簧（ 12）受压力大于 350牛 ，那么当椅身（ 1）图 1 电动摇椅示意图 6 载荷的人体重较轻时，那么摇臂（ 8）带动连杆（ 11）向下运动所需的力量较大。 案二 用 蜗杆传动减速装置 作为电机减速 用蜗杆减速装置进行减速，电动摇椅的工作原理仍然按图 1所示。但是蜗杆传动在啮合处有相对滑动 ，比较明显的就是传动摩擦损失比较大，效率也很低。果蜗杆传动还具有自锁功能，则其效率会在 下 。因此，蜗杆传动对于传递大功率和长期连续工作是不适合的。 蜗杆传动还有一个比较大的缺点就是成本比较大，有的时候为了减少其摩擦损耗，蜗轮会使用贵重的减摩材料 (青铜 )制造，这就在一定程度上加大了其制造的成本。 综上所述，选择方案一。 2 椅架和椅身 的 结构 设计 架的 结构 设计 传统摇椅的摇摆通过弧状椅架，依靠人力摆动。而电动摇椅通过电机驱动，不再需要人力，因此将底架设计成长方体形状。此外还需要支撑椅身的部分，因此设计在底架上放置支撑椅身的部分，垂直于底架，并且在与底架之间采用筋支撑。 椅身与椅架采用销连接 ，间隙配合，因此，在椅架部分设计出安装销的部分。在椅架上还须设计出安装传动部分中的减速器、 V 带轮和电动机部分，均采用螺栓连接。 此部分椅架与底板平行，之间有一定距离，且通过一根杆件彼此焊接相连。 此椅架的各个零件部分均通过焊接相连。 椅架具体设计如图 7所示，详细尺寸见附件 。 椅身的 简单 设计 传统摇椅由于本身没有底座，在摇动的时候很容易划伤地板，因此，设计了底座，从而避免摇椅的摇动对地板的损坏。椅身和普通摇椅没有区别。底座选用 45 号钢，椅身选用木材等家具材料。 椅子具体设计如图 8所示，详细尺寸 见附件 。 7 图 2 椅架结构设计示意图 of on 3 椅身的设计示意图 of of 传动系统的设计 动机的选取 选择电动机的类型 由于要求的电动摇椅结构简单，运行可靠，价格便宜，而且具有调速功能，所以选用三相 笼型异步电动机。 8 选择电动机的结构形式 根据要求设计，安装方式采用卧式。 电动摇椅要求工作环境较为干净、灰尘少，干燥，因此选用防护式 电动机。 选择电动机的额定电压 电动摇椅属于日常家用电器，要求功率比较低，因此额定 电压 选用 220V。 交直流电的选择 此次设计的电动摇椅主要用于日常家庭休闲使用，或者公共娱乐休闲场所，因此电动摇椅的工作环境较平常，工作温度适中。 如果选择交流电，方便室内的休闲使用，但是户外使用时不方便。因此选用直流电，通过蓄电池带动电动机，方便使用，工作可靠。 选择电动机的转速 按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围。 根据设计，选用二级齿轮减速器传动，查表 ,选取 2带3齿轮i。且估算0 ,所以，根据公式，得电动机转速 2 2 3 3 6 0 1 0 8 0 / m i i n r 带 齿 轮 （ 1） 选择电动机的功率 工作机所需功率 ： 1 0 0 0 0 . 0 9 0 . 11 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 2w k W （ 2） 其中工作机阻力 约小于 1 传动装置的总效率 =齿轮 *齿轮 *带 *轴承 *轴承 = （ 3） 所需电动机的功率： . 1= = = 0 . 1 1 3 = 1 1 3 8 8 W （ 4） 综上所述，选用 体型号为： 额定功率 120W， 9 转速 1400r/定电压 220V，额定电流 形尺寸（长宽高） 247140178 调速部分 调速控制，加装变频器，通过 改变异步电动机定子端输人电源的频 率，且使之连续可调来改变它的同步转速，实现电动机调速 。 此调速 的优点是 :无附加转差损耗，效率高，调速范围宽；对于低负载运行时间较多，或起停运行较频繁的场合，可以达到节电和保护电机的目的。 缺点 ： 技术较复杂，价格较高。 减速器的设计 计算 确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比： 0 0n n 杆总i（ 5） 分配传动比：取 带总 ,取 21 3.1 经计算 i , i 注：带1i 为高速级传动比， 2i 为低速级传动比。 计算传动装置的运动和动力参数 将传动装置各轴由 高速到低速依次定为 1轴、 2轴、 3轴、 4 轴 。 0 1 1 2 2 3 3 4, , , 依次为电机与轴 1，轴 1与轴 2，轴 2与轴 3，轴 3与轴 4之间的传动效率。 各轴转速 m ri n 带（ 6） m i n/ 4 0 01112 带（ 7） m i n/ 4 0 021223 带（ 8） 各轴输入功率 10 1 0 1 0 . 1 1 0 . 9 6 0 . 1 0 5 6 k W (9) 2 1 1 2 0 1 1 2 0 . 1 1 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 60 . 1 (10) 3 2 2 3 0 1 1 2 2 3 0 . 1 1 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 0 9 5 P k W 4 3 3 4 0 1 1 2 2 3 3 4 0 . 1 1 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 9 30 . 0 9 4 (11) 各轴输入转矩 0 . 1 19 5 5 0 9 5 5 0 0 . 7 51400T N (12) 1 0 1 = 0 . 7 5 3 . 0 5 0 . 9 6 = 2 . 2 N i 带 (13) 2 1 1 2 1 0 1 1 2= 7 5 3 . 0 5 0 . 9 6 3 . 1 5 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6= 6 . 3 N i i i 带 带(14) 3 2 2 2 3 1 2 0 1 1 2 2 3= 7 5 3 . 0 5 4 . 2 4 0 . 9 6 3 . 1 5 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 6= 2 6 . 5 N i i i i 带(15) 4 3 3 4 1 2 0 1 1 2 2 3 3 4= 7 5 3 . 0 5 4 . 2 4 0 . 9 6 3 . 1 5 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 3= 2 5 . 3 N i i i 带(16) 11 表 1 系统 运动和动力参数表 on 名 输入功率 输出功率 输入转矩 输出转矩 转速 r/动机轴 1400 1轴 459 2轴 轴 轴 1 设计 V 带和带轮 确定 V 带型号 查表 1得： K 则 1 . 2 0 . 1 1 0 . 1 3 2c A P k W 根据0n=1400r/择 A 型 1 125d 。 1212 1 3 . 0 5 1 2 5 0 . 9 8 3 7 3 . 6 3 ，查表取 2 375d 。 为带 传动的滑动率 = 验算带速 11 1 2 5 1 4 0 0 9 . 1 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s (17) 带速在 5s 范围内，合适。 取 V 带基准长度a 初步选取中心距 a： 0 121 . 5 1 . 5 1 2 5 3 7 5 7 5 0a d d ，取 0 750a 。 由 表 2得： 000221122 2 3 0 5 . 824 a d d a (18) 12 查表 1取 2500 。计算实际中心距： 00 8 4 7 . 12 。 验算小带轮包角 211 8 0 5 7 . 3 1 6 3 1 2 0 。 （ 19） 求 V 带根数 Z 00 P K K (20) 由内插值法得 0 0 。 C P=F C 0 0 8P 查表 2， 得 。 由内插值法得 。1= C , =此， 由式（ 19）， 000 . 1 3 2 0 . 8 4( ) (1 . 3 8 0 . 1 0 8 ) 0 . 9 5 9 1 . 0 9 P K K 取 Z=1根。 求作用 在带轮轴上的压力1,得 q=m，得单根 220 500 2 . 5 5 0 0 0 . 1 1 2 . 5( 1 ) ( 1 ) 0 . 1 0 6 . 2 8 4 7 . 73 6 . 2 8 0 . 9 5 9q v Nz v K (21) 作用在轴上压力： 图 4 插指法计算图 13 0 1632 s i n 2 1 4 7 . 7 s i n 9 4 . 4 522 F N 。 (22) 速器 齿轮的设计 高速级大小齿轮的设计 (1)材料 高速级小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 250速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 220 (2) 查表得： 550H M 540H M , ， 故 l i m 11 550 5001 . 1p a M p l i m 22 540 4901 . 1p a M p 。 又 200F M 150F M ， 故 l i m 11 200 1541 . 3p a M p l i m 22 150 1151 . 3p a M p 。 （ 3） 按齿面接触强度设计 9级精度制造，查表得：载荷系数 ，取齿宽 系数 计算中心距 。 由公式得： 1112 2 533 3 3 5 3 3 5 1 . 2 2 . 2 1 01 4 . 6 3 1 1 7 9 . 44 9 0 0 . 4 4 . 6 3 （ 23） 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 210a 则12 2 168m 取 1 29Z 2 139Z 实际传动比： 139 传动比误差： 4 . 7 9 4 . 6 3 1 0 0 % 3 . 5 % 5 %4 . 6 3 。 齿宽： 0 . 4 2 1 0 8 4 取 2 84b 1 90b 高速级大齿轮： 2 84b 2 139Z 高速级小齿轮： 1 90b 1 29Z （ 4） 验算轮齿弯曲强度 查表得： 1 2 按最小齿宽 2 84b 计算： 14 111113222 2 1 . 2 1 0 6 . 9 2 . 6 1 0 4 3 . 58 4 2 . 5 2 9 Y M p ab m Z （ 24） 22 1 213 6 . 8 p ， 所以安全。 齿轮的圆周速度： 11 2 9 2 . 5 4 5 9 1 . 7 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s （ 25） 查表知选用 9级的的精度是合适的。 低速级大小齿轮的设计 (1)材料 低速级小齿轮选用 45号 钢调质，齿面硬度 为 250 低速级大齿轮选用 45号 钢正火，齿面硬度为 220 （ 2） 查表得： 550H M 540H M ， 查表得： 。 故 l i m 33 550 5001 . 1p a M p l i m 44 540 4901 . 1p a M p 。 查表得： 200F M 150F M 。 故 l i m 33 200 1541 . 3p a M p l i m 44 150 1151 . 3p a M p 。 （ 3） 按齿面接触强度设计 9级精度制造，查表得：载荷系数 ，取齿宽系数 。 计算中心距 ，由式（ 23）， 2222 2 333 3 3 5 3 3 5 1 . 2 6 . 3 1 01 3 . 5 6 1 2 4 1 . 34 9 0 0 . 4 3 . 5 6 取 250a 4m 则 34 2 125m 取 3 27Z 4 98Z 。 计算传动比误差： 98 3 . 5 627 1 0 0 % 1 . 9 % 5 %3 . 5 6 合适 。 齿宽： 0 . 5 2 5 0 1 2 5 则取 4 125b 34 5 1 0 1 3 0 。 15 低速级大齿轮： 4 125b 4 98Z 低速级小齿轮： 3 130b 3 27Z （ 4） 验算轮齿弯曲强度 查表得： 3 4 。 按最小齿宽 4 125b 计算，由式（ 24）， 333333222 2 1 . 2 1 5 9 1 . 5 2 . 6 5 1 0 4 7 . 91 2 5 4 2 7 Y M p ab m Z 42 3 434 0 . 7 p 安全。 （ 5） 齿轮的圆周速度 32 2 7 4 1 4 6 0 . 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 查表 1,知选用 9级的的精度是合适的。 速器机体结构尺寸 见表 2 速器轴的设计 高速轴设计 （ 1）轴的设计 选用 45号钢调质处理。查表 14 35 C=100。 则， 1m i . 1 11 0 0 2 2 . 3459n （ 26） 又因为装小带轮的电动机轴径 38d ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 1 0 1 8d 所以查 机械设计 手册 ， 取 1 36d 。 0。 16 表 2 减速器 机 体结构尺寸 on 称 符号 计算公式 结果 箱座厚度 a 10 箱盖厚度 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 脚螺钉数目 n 查手册 表 6 轴承旁联结螺栓直径 1d 承旁联结螺栓直径 1d 与座联结螺栓直径 2d 2d =（ 0.6）承端盖螺钉直径 3 0.5）孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 0.4）位销直径 d d =（ 2d 8 1d ， 2d 至外箱壁的距离 1C 查手册表 34 22 18 2d 至凸缘边缘距离 2C 查手册表 28 16 外箱壁至轴承端面距离 1l 1l = 1C + 2C +（ 5 10） 50 大齿轮顶圆与内箱壁距离 1 1 15 齿轮端面与内箱壁距离 2 2 10 箱盖，箱座肋厚 1 9 表 17 2 名称 符号 计算公式 结果 轴承端盖外径 2D 2 +（ 5 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 120（ 1轴） 125（ 2轴） 150（ 3轴） 2 40d 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查 机械设计 手册取2 40d ， L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 3d 段装配轴承且 32，所以查手册取 3 45d 。选用 6009轴承。 + 3 +2=16+10+2=28。 4d 段主要是定位轴承，取 4 50d 。 5d 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 4 1 2 . 52t m 查手册得： 1 ， 得： e= 6d 段装配轴承所以 6345 6=8 （ 2） 键的设计与校核 根据113 6 , 2 ，确定 考表 ,由于1 36d 在 3038 范围内，故1： 10 8 , 采用 键校核 1=0综合考虑取 l =50得 ： 314 4 2 . 2 1 0 3 7 . 1 3 6 8 5 0 1 0 p a pd l h （ 27） 查表 ， 50 60b 所选键为： : 1 0 8 5 0b h l 。 中间轴的设计 （ 1） 轴的设计 选用 45号钢 调质处理。查表 ， 取 35 ， C=100。 根据 式（ 26）， 2m i . 11 0 0 3 6 . 1146n 18 1d 段要装配轴承，所以查表取 1 40d ，选用 6208轴承 。 + 3 + 2 +23=18+10+10+2=40。 2d 装配低速级小齿轮，且 21取 2 45d ， 28，因为要比齿轮孔长度少 23。 3d 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 3 60d ， 4 =10。 4d 装配高速级大齿轮，取 4 45d 42。 5d 段要装配轴承，所以查表 取 5 45d ，选用 6208轴承。 + 3 + 2 +3+23=18+10+10+2=43。 （ 2） 键的设计与校核 已知4224 5 , 6 . 3d d T N m 。 由于 2 ( 4 4 5 0 )d 所以取 :14 9， 因为齿轮材料为 45钢。查表 ， 得 1 0 0 1 2 0b L=12810， 取键长为 110。 L=820， 取键长为 70。 根据挤压强度条件， 由式（ 27） 324 4 6 . 3 1 0 114 5 9 7 0 1 4 p 324 4 6 . 3 1 0 724 5 9 1 0 0 1 4T M p 所以所选键为 : : 1 4 9 7 0b h l 、 : 1 4 9 1 1 0b h l 。 从动轴的设计 （ 1） 轴的设计 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式 （ 26） 得： 3 33130 . 11 0 0 5 7 .