机械毕业设计（论文）-偏心导杆调速器设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 偏心导杆调速器设计偏心导杆调速器设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 偏心导杆调 速器设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果， 其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致 谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体 已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923188 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 偏心导杆调速器 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 本课题来源于生产实际，由于在工作过程中水轮机、汽轮机、包 装机等其输出力矩不能自动适应本身的载荷变化，因而需要设置调 速器。 中国包装机械在产品开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方 面在与进口的竞争中处于劣势,抵挡不了进口产品的大量涌入。每年 的进口设备，大都是国内不能制造或达不到使用技术要求的技术含 量高的或大型的设备。中国包装机械的技术水平较低，在产品的开发、 性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争力处于劣势，因此我国必须 采取强有力的措施，以进一步加快包装机械发展速度，赶超世界先进 水平。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 阅读外文资料，翻译与所学专业或课题相关的外文文献 5000 字 左右，语句通顺、流畅、准确; II 了解偏心导杆调速器的工作原理； 根据具体结构和加工要求，拟定分析设备设计方案； 绘制整套零件图，装配图； 用 Pro/e 进行三维造型，画出三维总装图； 撰写论文，要求符合本科论文的格式要求，语言简洁、流畅、层次 分明。上机时数不少于 200 小时，整个毕业设计过程的技术工作要严 谨、灵活、工作要有主动性，计算方法、计算的程序、计算结果、结论 的正确性。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 94 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 III 2012 年年 11 月月 12 日日 IV 摘摘 要要 本篇毕业设计的论文主要阐述的是偏心导杆调速器的设计。随着世界包装机械技术的 不断发展和完善，包装制造技术和成形理论研究得到了飞速的发展,偏心导杆调速器就也 属于包装机械。偏心导杆调速器是一种角速度变换装置，经多用于包装机回转式封切刀 具的传动。该调速器是一种角速度变化机构。它目的是输出周期性的变角速度运动，可 运用于包装机封切道具传动。该设备是利用了曲柄连杆滑块机构，操作方便，输出稳定。 其工作原理为：当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和曲柄的轴心线偏置，从动链轮 就输出周期性的变角速度运动。首先松开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行调节， 调整完毕，再将带柄螺母重新固紧。偏心导杆调速器主要由带柄螺母、锥齿轮、手柄、 导杆、螺杆、曲柄、滑块、主动链轮、从动链轮等部分组成。本篇论文首先通过分析该 设备的工作原理，确定系统总体方案、确定进行偏心导杆调速器的相关计算；其次就是 对偏心导杆调速器的结构设计，绘制零件图；最后整理资料，撰写设计说明。 关键词：关键词：偏心导杆;调速器;曲柄;滑块 V Abstract This graduate design thesis mainly elaborates the design of the eccentric rod speed governor. Automatic regulating device to reduce some machines aperiodic speed fluctuation for governor. Can make the machine speed to maintain constant value or is close to the set value. Theory and design of the governor, is the research content of mechanical dynamics. A lot of governor type. Eccentric rod governor is a mechanical governor. The governor is a kind of angular speed change mechanism. It is a periodic output variable angular velocity motion, can be used in packaging machine sealing and cutting props transmission.Eccentric rod governor is mainly composed of shank nuts, bevel gear, a handle, a guide rod, screw, a crank, slider, a driving sprocket, a driven sprocket etc This paper first analyzed the working principle of the equipment, determine the overall plan, system determines the related calculation of eccentric rod governor; second is to structure design of eccentric rod governor, draw the part drawing; finally sorted data, writing the design description. Key words: eccentric rod;governor; crank;slider VI V 目目 录录 摘 要 .III AbstractIV 目 录.V 1 绪论 .1 1.1 本课题的研究内容和意义 1 1.2 国内外的发展概况 1 1.3 本课题应达到的要求 2 1.4 本课题的主要研究内容发展趋势 .2 1.5 设计的目的和意义 3 2 总体方案设计 .5 2.1 主要组成结构 .5 2.2 工作原理和工作过程概述 .5 3 方案设计、分析和比较 .8 3.1 调速器的整体分析 .8 3.2 偏心导杆调速器原理分析 .8 3.3 设计方案的制定 .10 4 调速器主要部件 .12 4.1 无级调速器综述 .12 4.2 偏心导杆主动、从动链轮 .13 4.3 偏心导杆连杆 .13 4.4 滑块 .14 4.5 曲柄 .14 4.6 主动链轮承力轴 .15 4.7 主动链轮定位轴 .15 4.8 从动链轮定位轴 .16 4.9 壳体支架 .16 4.10 上、下锥形齿轮 .17 4.11 带柄螺母 .17 4.12 手柄 .18 4.13 手柄垫块 .18 4.14 滚动轴承 .19 5 偏心导杆调速器的相关计算 .20 5.1 偏心导杆调速器的主要要求 .20 5.2 链轮参数的相关计算 .20 5.2.1 链轮失效形式 .20 5.2.2 相关计算 .20 5.3 调速器的主动系统 .21 VI 5.4 轴的相关计算 .21 5.4.1 轴的计算 .21 5.4.2 主轴上键的强度校核 .22 5.4.3 轴承的校核及总表 .22 5.5 轴承的相关计算 .24 5.5.1 轴承选用 .24 5.5.2 轴承失效形式 .24 5.5.3 轴承的寿命计算 .24 5.6 斜齿轮的相关计算 .24 5.6.1 齿轮的失效形式 .24 5.6.2 斜齿轮的相关计算 .25 6 结论与展望 .27 6.1 结论 .27 6.2 不足之处及未来展望 .28 致谢 .29 参考文献 .30 偏心导杆调速器 1 1 绪论绪论 随着世界包装机械技术的不断发展和完善，包装制造技术和成形理论研究得到了飞 速的发展,偏心导杆调速器就也属于包装机械。偏心导杆调速器是一种角速度变换装置， 经多用于包装机回转式封切刀具的传动。 1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 大学四年，眨眼间已经接近尾声。在这四年中，我不仅在老师孜孜不倦的教导下学 习了很多知识，同时也使自己的能力得到了加强。但是，在大学期间学到的很多知识仅 仅都是理论上的，与生产实际有着巨大的差距。通过这次的毕业设计，我将自己在大学 期间所学到的理论知识与生产实际相结合起来，从中能够锻炼我们对大学四年所学知识 的综合运用，同时也为将来我们的职业生涯打下坚实的基础。 毕业也是一个四年制的大学教育最关键的环节，我想在本次毕业设计是灵活的，系 统地运用所学知识，提高他们分析问题，解决问题的能力，培养认真，严谨的教学风格 和硬工作细致，严谨的治学态度。也使自己更加熟练的掌握了如何看待中国的有关技术 资料和文档研究所调查，收集，整理更多有价值的信息，同时保持同类产品优点的同时， 利用新技术，新工艺，新信息，新材料，大胆创新，以弥补同类产品的缺点，产品趋向 于更合理，更先进，更优化，更多的利用价值和良好的经济效益。 调速器固定或分档到输出轴和输入轴改变的传动比的齿轮传动装置，齿轮箱也称为。 由驱动机构和传动机构组成的调速器的齿轮机构，可单独或一起装在同一机壳内的驱动 机构。大多与普通的传动齿轮，而有些行星齿轮传动。一般用普通换档机制滑动齿轮和 传播者。滑动齿轮滑动齿轮和可变比特滑动齿轮分。与三联滑动齿轮传递，一个大的轴 向尺寸，滑动可变比特紧凑型的齿轮传动装置，但传输比中的一个小的变化。离合器和 点的摩擦订婚仪式。咬合式离合器，变速器应停止或速度差时，摩擦离合器时，可以用 在任何操作速度的速度差，但承载能力小，并不能得到保证两轴严格同步。为了克服这 个缺点，接合的离合器摩擦片的顶端，通过再次将第一摩擦板相啮合的从动轮的同步速 度。行星齿轮调速用制动控制。总督被广泛应用于机床，车辆和其他必要的齿轮机床。 通常安装在主轴州长，所谓的启闭，其结构紧凑，便于集中操作。在机器量的改变饲料 省长称为饲料框。 随着包装机的运用组件广泛，2012 年包装机调速器需求量也将出现上涨，涨幅大约 在 6%左右。其中偏心式导杆调速器的需求量将同比增长 2.62%左右。 1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况 目前在中国，共有 20 多家企业从事调速器的生产，根据统计 2015 年中国调速器的 生产量将会达到 775 万台。 解放初期，我国调速器事业刚刚开始起步，几乎一片空白，在生产过程中产品主要 从苏联进口。5060 年代，我国调速器大部分系机械液压型调速器。在六七十年代，我 国研制了第一台调速器，并且组装起来安装运行了一段时间。同时在七八十年代初，我 国新建的大多数类型的水电站都采用了电液调速器。 无锡太湖学院学士学位论文 2 1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 设计分析主要操作部件(锥齿轮、导杆、曲柄、滑块、带柄螺母、轴承等)之间的相 互配合关系及尺寸大小，做出连续、稳定的周期性变速运动。设计规范，严格保证设计 内容的正确性。要做到： (l)提高生产效率； (2)改善劳动条件； (3)降低产品成本； (4)提高产品质量； (5)节约基建投资。 根据包装工艺，偏心导杆调速器要采用立式包装布局。在设计中总体布局要求： (l)各个系统要求简单明了，在能满足各个部件正常工作的基础上保证其结构简单； (2)机械操作，调整简单，易上手，装拆方便，联锁防护可靠； (3)操纵手柄位置方便操作，也考虑到润滑系统等； (4)传动机构要考虑方便、安全； (5)外形美观大方，移动安装方便。 1.4 本课题的主要研究内容发展趋势本课题的主要研究内容发展趋势 本课题主要研究的内容是：对偏心导杆调速器进行机械结构部分的设计与计算机三 维实体造型以及二维图的绘制。所设计的偏心导杆调速器满足下面的性能要求： (l)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 偏心导杆调速器 3 图 1.1 偏心导杆调速器设计要求 本设计要求设计出实现上述要求的较为合理的方案，并进行相关计算。最后对整个 偏心导杆调速器进行机械结构设计，用 AutoCAD 绘制整个偏心导杆调速器的二维图。 1.5 设计的目的和意义设计的目的和意义 偏心导杆调速器的设计是使学生较全面、系统掌握和深化有关机械课程的基本原理 和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机对工程实 际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。其目的是： (1)使学生初步了解毕业设计的全过程，训练运用所学知识拟定设计方案的能力。 (2)以偏心导杆调速器的方案设计为结合点，把大学四年所学习的理论和方法融会贯通 起来，对大学四年所学到的理论知识进行一次巩固和复习。 (3)使学生掌握偏心导杆调速器方案设计的方法、步骤、内容，并对方案分析与设计有 一个比较清晰的概念。 (4)进一步提高学生运算、绘图以及运用计算机和技术资料的能力。 无锡太湖学院学士学位论文 4 (5)通过编写说明书，培养学生表达、归纳、总结的能力。 偏心导杆调速器 5 2 总体方案设计总体方案设计 2.1 主要组成结构主要组成结构 图 2.1 偏心导杆调速器装配示意图 2.2 工作原理和工作过程概述工作原理和工作过程概述 (1)工作原理 调速器用于减小某些机器非周期性速度波动的自动调节装置。可使机器转速保持定 值或接近设定值。调速器的理论和设计问题，是机械动力学的研究内容。调速器的种类 很多。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。 其中 应用最广泛的是机械式离心调速器。偏心导杆调速器就属于一种机械式调速器。偏心导 无锡太湖学院学士学位论文 6 杆调速器是一种角速度变换机构。当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和曲柄的轴心 线偏置，从动链轮就输出周期性的变角速度运动。偏心导杆调速器主要由带柄螺母、锥 齿轮、手柄、导杆、螺杆、曲柄、滑块、主动链轮、从动链轮等部分组成。偏心导杆调 速器是一种角速度变换机构。其工作原理为：当主动链轮输入等角速度时，由于导杆和 曲柄的轴心线偏置，从动链轮就输出周期性的变角速度运动。 (2)工作过程 首先松开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行调节，调整完毕，再将带柄螺母重 新固紧。 2.3 主要参数的计算主要参数的计算 图 2.2 封切刀具传动示意图 角速度变化程度可用从动链轮的输出角速度与主动链轮的输入角速度之比来 从 主 表示： K 主从 K称角速度变化系数，它由导杆所处的工作位置、曲柄转动半径R以及导杆和曲柄的 轴心线偏移量决定。其变化规律如下： 偏心导杆调速器 7 2 2 2 sin1cos1 RR K 调速器的曲柄转动半径R是固定的导杆位置视工作情况选定后角速度变化系数K就由 偏移量决定（参见下图曲线图）。K 图2.3 曲线图K 调节偏移量时应先松开带柄螺母，然后转动手柄对照标尺进行，调整完毕，应将 带柄螺母重新固紧。 当偏心导杆调速器用于包装机回转式封切刀具的传动时，常取导杆的工作位置=0， 此时产品包装长度和偏移量可以从下式推算： )21 ( 刀 RlR 由于受包装厚度、材料、封口花纹等不同因素的影响，在使用时尚应根据实际情况 作微量调整。 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 方案设计、分析和比较方案设计、分析和比较 3.1 调速器的整体分析调速器的整体分析 根据调速器的原理不难确定，调速器的机械结构部分可以分为如下几个主要的系统： 输入输出链轮、调速速机构、偏心距调整装置、轴承及固定轴装置系统等主要部分。下 面将阐述设计方案。 偏心导杆调速器 9 图 3.1 偏心导杆调速器 3.2 偏心导杆调速器原理分析偏心导杆调速器原理分析 曲柄和滑块实现平面连杆机构，也被称为曲柄旋转和移动之间的转换。机架组件构 成的滑块移动副曲柄滑块机构，转动副 A，B 曲柄连杆滑块成员（图 3-2 曲柄滑块机构 简图） 。机构动动时，如铰链中心 B 的轨迹不通过曲柄的转动中心 O ，称为偏置曲柄 滑块机构(图 3-2a曲柄滑块机构简图)，其中 为偏距。如采取了不同的成员机架，还能得 到导杆旋转机构（图 1b曲柄滑块机构简图） 、曲柄摇块机构（图 3-2c曲柄滑块机构简图） 和移动导杆机构（图 22d曲柄滑块机构简图） 。如再将曲柄摇块机构中的导杆和滑块对换， 即得到摆动导杆机构(图 3-2e曲柄滑块机构简图)。 图 3.2 曲柄滑块机构简图 如滑块 B 的轨迹 mm 通过 O ，则称为对心曲柄滑块机构(图 3-3对心曲柄滑块机构)。 无锡太湖学院学士学位论文 10 图 3.3 对心曲柄滑块机构 曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机，压缩机，印刷机和其他主要机构。活 塞式发动机滑入活性部位，往复运动转换是不是整周或整周旋转运动;压缩机，压力机曲 柄活跃的部分，全周旋转转换来而不往非礼也。偏移滑块曲柄滑块机构，回报快的特点， 看到的是利用这一特性来实现锯片和空气，慢跑回报快的目的。的心曲柄滑块机构（图 3-3 的曲柄滑块机构） ，当 O A=AB 时，除 D 点(AD=AB)的运动轨迹为直线外，杆沿着 椭圆形的轨迹，这种机制也被称为为椭偏仪。曲柄滑块运动特性曲线（图 3-4曲柄滑块机 构的运动特性）来表示共同的曲轴转角和滑块行程。 图 3.4 曲柄滑块机构运动特性 3.3 设计方案的制定设计方案的制定 图 3-5 是设计方案图。 该方案满足了以下要求： (1)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 A B A B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 12 17 18 1 4 A3 1010 A3 A3 1 A3 1 1010? 17x? 13x18 3 1 1 Q235 1QT50-1.5 1 QT50-1.5 1 1 3 A3 3 A3 3 A3 1 45 1 45 1 A3 1 H62 GB/T65 M12X40 1 19 16 15 序号数量材料备注 单件 总计 重量 名称标准号 1 20 GB/T 307.1-2005 25x52 GB/T5782-86 M12X20 GB/T5782-86 M12X25 GB/T5782-86 M6X16 233037 ? 60Dd ? 25d ? 52Gb ? 25d ? 52Gb ? 12 ? 10 4634455131 220 80205 55 21817 偏心导杆调速器 11 图 3.5 偏心导杆调速器的设计方案 设计方案一各部分的组成： (1)输入输出链轮：即主动链轮、从动链轮； (2)调速机构：采用连杆滑块曲柄机构； (3)偏心距调整装置：采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠旋转，从而从动固定轴 在丝杠的作用下可以上下运动达到调整偏心距的作用； (4)轴承及固定轴装置系统：主动轴与从动轴均采用两个滚动轴承，轴的固定采用限位 和螺栓锁紧的方法。 无锡太湖学院学士学位论文 12 4 调速器主要部件调速器主要部件 4.1 无级调速器综述无级调速器综述 无级变速器变速器与一个共同的液压最大的区别是在结构上，这是由液压换档系统的 配置，或齿轮，它可以实现两个块之间的无级变速器，无级变速器的变速轮组和构成的 皮带，比传统的自动变速器中，一个简单的结构和较小的。另外，它可以自由地改变传 动比，以实现充分的变速，所以速度变化更为平稳，没有传统的变速器的换挡时的那种 “顿”的感觉。 偏心导杆调速器 13 图 4.1 无级调速器 偏心导杆调速器采用曲柄连杆滑块机构，输入稳定的转速，通过连杆与滑块的作用， 输出到与曲柄相连接的从动链轮上去，从而达到改变角速度的目的。如图 4-2 偏心导杆调 速器所示： 图 4.2 偏心导杆调速器 本篇论文将重点阐述偏心导杆调速器。 4.2 偏心导杆主动、从动链轮偏心导杆主动、从动链轮 链轮是偏心导杆调速器中的主要传动部件之一，偏心导杆调速器通过主动链轮接收 恒定转速、承载压力，而后再传递给变速机构，最后又由从动链轮输出转速、压力，而 链轮齿数选用的一般原则：齿或以上一般用于中高转速、正常工作条件下运行的主动链 轮。链轮的带式输片齿轮节上的绳子或链条节距精确的啮合块是一种固体或齿轮与轮辐 （滚子）链啮合传递运动。被广泛应用于化工，纺织机械，食品加工，仪器仪表，石油 和其他行业如机械传动链轮。仅用于细间距齿链轮。或超过 23 齿齿轮的影响的情况下， 建议。当该比值较低时，具有大量的齿链轮链条第 i 旋转的量可以大大减少，链条的拉伸 负荷和轴承负荷。本篇论文采用齿传动链轮。如图所示 4-3 所示。 无锡太湖学院学士学位论文 14 图 4.3 偏心导杆调速器主动、从动链轮 4.3 偏心导杆连杆偏心导杆连杆 连杆是偏心导杆调速器中的主要传动部件之一，在整个曲柄滑块连杆机构中，连杆 是转动副，它把主动链轮的压力传递给滑块，又通过滑块的作用而带动曲柄活动，最后 传给从动链轮。连杆在工作中承受载荷。在工作过程中，连杆受变压力的作用和惯性力 的作用；连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量。连杆杆身 一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。在连杆部件的大，小头两端设置 了去不平衡的质量的凸块，以便于在称重后切除不平衡质量，连杆大，小头两端对称分 布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹，安放等要求，连杆大，小头的厚度相等（基本尺 寸相同） 。连杆的作用是把主动链轮与曲柄联接起来。因此，连杆的加工精度将直接变速 器的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5 个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）：连杆大、 小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、 形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。如图所示 4-4 所示。 偏心导杆调速器 15 图 4.4 偏心导杆调速器连杆 4.4 滑块滑块 滑块是偏心导杆调速器中的主要传动部件之一，在整个曲柄滑块连杆机构中，滑块是 移动副，用移动副来实现不同的线速度转换从而达到角速度的变化。滑块是连接连杆和 曲柄的纽带，起到至关重要的作用。如图所示 4-5 所示。 图 4.5 偏心导杆调速器滑块 4.5 曲柄曲柄 曲柄是偏心导杆调速器中的主要传动部件之一，在整个曲柄滑块连杆机构中，曲柄是 转动副，用转动副来承载滑块传递的转速和压力，从而把变角速度传递给从动链轮。如 图所示 4-6 所示。 图 4.6 偏心导杆曲柄 无锡太湖学院学士学位论文 16 4.6 主动链轮承力轴主动链轮承力轴 主动链轮承力轴是偏心导杆调速器中的传载速度和压力的重要部件之一，通过它把速 度和压力传递给连杆。如图所示 4-7 所示。 图 4.7 偏心导杆主动链轮承力轴 4.7 主动链轮定位轴主动链轮定位轴 主动链轮定位轴是偏心导杆调速器中的传载速度和压力的重要部件之一，通过它对主 动链轮及连杆进行定位。如图所示 4-8 所示。 图 4.8 主动链轮定位轴 4.8 从动链轮定位轴从动链轮定位轴 从动链轮定位轴是偏心导杆调速器中的传载速度和压力的重要部件之一，通过它对从 动链轮及曲柄进行定位，同时也和丝杠配合调整曲柄的偏心距。如图所示 4-9 所示。 偏心导杆调速器 17 图 4.9 从动链轮承力轴 4.9 壳体支架壳体支架 壳体支架是偏心导杆调速器中的传载速度和压力的重要部件之一，通过它对定位轴及 螺栓进行定位，从而支架与地面进行焊接。如图所示 4-10 所示。 无锡太湖学院学士学位论文 18 图 4.10 壳体支架 4.10 上、下锥形齿轮上、下锥形齿轮 上下锥形齿轮是调节偏心距的重要部件之一，手柄的旋转力通过该锥形齿轮传递给丝 杠，从而达到调节从动链轮的水平高度达到调节偏心距的作用。如图所示 4-11 所示。 图 4.11 上下锥形齿轮 4.11 带柄螺母带柄螺母 从动链轮定位轴是偏心导杆调速器中的传载速度和压力和调节偏心距的重要部件之一， 平时它起到锁紧的作用，在要调节偏心距的时候，需要掰动手柄螺母，然后再利用手柄 调节。如图所示 4-12 所示。 偏心导杆调速器 19 图 4.12 带柄螺母 4.12 手柄手柄 手柄是偏心导杆调速器中的调节偏心距的重要部件之一，平时不参与调速的作用，但 在要调节偏心距的时候，需要使用该手柄，然后对照标尺，调节到想要的偏心距。如图 所示 4-13 所示。 图 4.13 手柄 4.13 手柄垫块手柄垫块 手柄垫块是偏心导杆调速器中的调节偏心距的重要部件之一，平时不参与调速的作 用，但在要使用手柄调节偏心距的时候，手柄垫块可以支撑手柄。如图所示 4-14 所示。 图 4.14 手柄垫块 无锡太湖学院学士学位论文 20 4.14 滚动轴承滚动轴承 滚动轴承是偏心导杆调速器中的传载速度和压力的重要部件之一，通过它对从动链轮 及曲柄进行支撑定位，同时也和丝杠配合调整曲柄的偏心距。如图所示 4-15 所示。 图 4.15 滚动轴承 5 偏心导杆调速器的相关计算偏心导杆调速器的相关计算 5.1 偏心导杆调速器的主要要求偏心导杆调速器的主要要求 参考的各种调速器的参数，结合设计要求，确定该减速机的主要内容如下： (1)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 5.2 链轮参数的相关计算链轮参数的相关计算 5.2.1 链轮失效形式链轮失效形式 链传动的主要失效形式有以下几种： (1)链板疲劳破坏 链在松边链紧张和紧边张力下反复，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳失效。正 常的润滑条件下，疲劳强度是有限的承载能力的链传动的主要因素。 (2)滚子套筒的冲击疲劳破坏 偏心导杆调速器 21 链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定的周期数 辊，套筒会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。 (3)销轴与套筒的胶合 润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极 限转速。 (4)链条铰链磨损 铰链磨损链变长，俯卧或跳牙掉了链子。开放带动，环境条件或润滑不良，密封铰链 时，可以很容易造成磨损，从而大大降低了链条的使用寿命。 (5)过载拉断 这种拉断常发生于低速重载或严重过载的传动中。 5.2.2 相关计算相关计算 齿顶圆直径： l dpdd25 . 1 max （5.1） l dpzdd)6 . 11 ( min （5.2） 分度圆直径： zpd 180sin （5.3） 齿顶圆(外径)： )180cot54 . 0 (zpD （5.4） 分度圆直径： zpd 180sin （5.5） 齿根圆直径： lf ddd （5.6） 注：p 链条节距； z 链轮齿数 ； 链条滚子直径； l d 链轮型号：包含非标链轮（根据客户图纸定制） ，标准链轮（美标和公制） 。 5.3 调速器的主动系统调速器的主动系统 由调速器的主轴转速范围和变速方式，可以选择步进电机来实现。因此该偏心导杆 调速器的主传动路线为：输入转速主动链轮主动链轮承力轴连杆滑块曲柄盘 从动链轮。 5.4 轴的相关计算轴的相关计算 5.4.1 轴的计算轴的计算 (1)选择轴的材料及热处理 无锡太湖学院学士学位论文 22 n P T m 9550000 轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素： 轴的强度、刚度及耐磨性要求； 轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； 轴的材料来源和经济性等。 轴常用材料为碳素钢，合金结构钢比低价格，低应力集中敏感性，可热处理以提高 其整体性能，良好的加工，它是使用最广泛的，通用轴，多用途碳含量为 0.250.5的 碳钢。根据偏心导杆调速器的工作强度，选择优质碳素钢 45 钢，调制处理。 (2)主轴输出功率，转速，转矩计算： 根据输入转速和输入功率计算转矩： （5.7） (3)轴的最小直径计算： 计算公式为 ： 3 0 3 2 . 0 9550000 n P A n P d T （5.8） 则 mmd9 （5.9） (4)轴的结构设计： 拟定轴上的零件装配方案，见图 5-1： (5)轴的强度校核： 按扭矩强度条件计算，公式如下： T T T d n P W T 3 2 . 0 9550000 （5.10） TT min （5.11） 则其他各段也符合要求。 根据连杆的要求确定连杆最大长度和厚度，见图 5-2。 139 1 7 227118 ? 24 ? 26 ? 40 ? 20 ? 18 M8x1 11921820128.51 ? 10 43 ? 10 M12 ? 10 ? 22 ? 38 ? 40 ? 25 图 5.1 轴上零件的装配方案 偏心导杆调速器 23 5.4.2 主轴上键的强度校核主轴上键的强度校核 根据主轴设计，键所在轴的直径为 24mm，查机械设计手册 （摘自 GB/T1095- 2003，GB/T1096-2003)选取键的尺寸选定为，普通平键连接的强度条件为： （5.12） pp kld T 3 102 式中： T传递的转矩，单位为 Nmm； k键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h 为键的高度，单位为 mm； l键的工作长度，圆头平键 l=L-b，平头平键 l=L，单圆头平键 l=L-b/2，L 为键 的长度，b 为键的宽度，单位均为 mm； d轴的直径，单位为 mm； p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为。 MPa 5.4.3 轴承的校核及总表轴承的校核及总表 从理论上讲该轴承应该是不承受载荷，但考虑到电机在高速离心力的作用力下会有 变形，但也只有进行模态分析和相关有限元计算才能计算出改变形，不属于该论文范畴， 所以未进行实际的校核。该论文轴承的目的是为了保护旋转轴的磨损程度小一点。 具体结果见总表: 总表 5-1：轴系直径及键的选取及校核 序号名称符号单位计算依据及结果计算结果 图 5.2 主轴结构设计 0.40 19 ?35 ?52 ?90 R9.5 R18.5 R20 125 无锡太湖学院学士学位论文 24 1 功率 HkW 已知 1.50 2 转速 rr/min 已知 3000 3 轴系抗拉强度 UN/mm2 已知 570 4 影响因素 c1 560 5 影响因素 c2 160 6 影响因素 KS 1.00 7 计算轴系直径 Dsmm7.27 8 键处轴系直径 rmmmKnown24 9 轴系抗拉强度 YSN/mm2Known570 10 键抗拉强度 YKN/mm2Known570 11 键的剪切面积 Amm23.13 12 键的尺寸 BLHmmBLA684 5.5 轴承的相关计算轴承的相关计算 根据，查机械设计手册得：GbD52dd25 基本额定动载荷： KN0 .14 r C 静载荷： KN88. 7 o C 轴承代号 6205 1 3 2 100 SS cH DK RUc A 3 5.1 S mK YD A rY A 偏心导杆调速器 25 5.5.1 轴承选用轴承选用 轴承选用深沟球轴承，其主要性能和特点：主要承受径向载荷，也可同时承受较小的 轴向载荷。当量摩擦系数最小。在高转速时，可用来承受纯轴向载荷。工作中允许内、 外圈轴线偏差量816，大量生产，价格最低。 5.5.2 轴承失效形式轴承失效形式 滚动轴承的正常失效形式是内外圈滚道或滚动体上的点蚀破坏。这是在安装、润滑、 维护良好的条件下，由于大量重复的承受变化的接触应力所致。单个轴承，其中一个套 管圈或滚动体首次出现疲劳扩展之前，一套圈相对于另一套圈的转数成为轴承的寿命。 轴承的点蚀破坏后，在运转时通常会出现比较强烈的震动、噪音和发热现象。 5.5.3 轴承的寿命计算轴承的寿命计算 在实际计算时，用小时数表示寿命比较方便。 轴承基本额定寿命为： h L P C n Lh 60 106 （5.13） 式中：-轴承基本额定寿命，单位 h； h L - 轴承的转速，单位；nminr C- 轴承基本额定动载荷，单位 N； P- 当量动载荷，单位 N； - 为指数，球轴承时，滚子轴承时。3 3 10 5.6 斜齿轮的相关计算斜齿轮的相关计算 5.6.1 齿轮的失效形式齿轮的失效形式 (1)轮齿折断 轮齿折裂有许多形式，在正常工作条件下，主要的齿根弯曲疲劳断裂，因为在负荷 下的齿根弯曲处产生的最大应力，附加的齿根过渡段的突变和处理标记的横截面的齿引 起的应力集中的效果，重复出现时，在负载下齿，齿根疲劳裂纹的产生，并逐渐扩大， 造成齿疲劳断口。5 (2)齿面磨损 在齿轮传动装置中，在轮齿表面的工作，也可以是各种不同条件下的不同的形式， 如啮合的齿面时，磨蚀性的物质（如砂石，铁等） ，齿面的磨损下降的磨损和逐渐招致废 料，这种磨损称为磨粒磨损，它是开式齿轮驱动器的主要故障模式之一，使用封闭齿轮 的齿面的最有效的方法，以避免磨损。5 (3)齿面点蚀 无锡太湖学院学士学位论文 26 齿面点蚀疲劳损伤的现象，在润滑良好的封闭齿轮的齿面点蚀，常见故障，大多是所 谓的齿面点蚀材料在压力下改变接触，因疲劳而产生点蚀损坏现象最早出现牙齿不添加 表面点蚀只有针尖大小，如改善工作条件，挖坑将逐步扩大，甚至吃了几个点，并最终 在牙齿表面形成一个明确的损害。5 (4)齿面胶合 高速重载齿轮传动（如飞机发动机主传动齿轮减速机） ，瞬时高温润滑齿面之间的压 力差，当瞬时温度过高，两啮合齿面上会出现的现象，因为粘在一起这个时候的两个齿 面相对滑动相接合部再次招致撕裂，称为胶合时，齿面的瞬时传输温度越高，越大的相 对滑动速度的地方，更容易产生胶合。5 (5)塑性变形 永久变形的塑性变形是指一大类齿轮失效模式，这是确定的齿轮材料的状态产生过 大的应力，得到的塑性变形的塑性流动体所形成的齿或牙通常发生在低硬度齿轮，但在 重负载下，高硬度的齿轮会出现。5 5.6.2 斜齿轮的相关计算斜齿轮的相关计算 由齿轮传动的强度计算，可确定齿轮的主要尺寸，如模数，齿数，齿宽，螺旋角， 节圆直径等，和齿圈，轮辐，轮毂等的结构和尺寸中，通常由结构设计。 齿轮和齿轮的几何形状，坏的头发，材料，结构设计的处理方法，要求和经济及其 他因素。的齿轮的结构设计中，必须考虑上述因素。一般按直径的齿轮，选择适当的结 构，然后在结构设计。 斜齿轮的几何尺寸计算： 只要直齿圆柱齿轮的几何公式的每个参数作为参数，它是完全适用于平行轴斜齿轮 几何标准计算，具体计算公式如下： 表 5-2 标准斜齿轮几何计算公式 名 称符 号公 式 偏心导杆调速器 27 分度圆直径 d zmnmzdcos 基圆直径 b d tb ddcos 齿顶高 a h nna mahh 齿根高 f h nnf mncahh 全齿高 h nnfa mncahhhh2 齿顶圆直径 a d aa hdd2 中心距 a cos22 2121 zzmdda n 从表中可以看出，斜齿轮传动的中心距与螺旋角 有关。当一对斜齿轮的模数、齿数 一定时，可以通过改变螺旋角 的方法来凑配中心距。 6 结论与展望结论与展望 6.1 结论结论 根据本片篇论文的分析，对偏心导杆调速器进行机械结构部分的设计与计算机三维 实体造型以及二维图的绘制。所设计的偏心导杆调速器满足下面的满足了下面的要求： 无锡太湖学院学士学位论文 28 (1)采用连杆滑块曲柄机构； (2)采用手动旋转轮带动锥齿带动垂直的丝杠达到调整偏心距的作用； (3)主动轴与从动轴均采用滚动轴承，轴的固定采用限位和螺栓锁紧的方法。 该设计只是针对偏心导杆调速器的机械结构部分进行了相关的设计计算和三维建模， 而在曲柄的速度变化曲线还需要进一步的补充。 本篇毕业设计的论文主要阐述的是偏心导杆调速器的设计。该调速器是一种角速度 变化机构。它目的是输出周期性的变角速度运动，可运用于包装机封切道具传动。该设 备是利用了曲柄连杆滑块机构，操作方便，输出稳定。本篇论文首先通过分析该设备的 工作原理，确定系统总体方案、确定进行偏心导杆调速器的相关计算；其次就是对偏心 导杆调速器的结构设计，绘制零件图。 大学四年，眨眼间已经接近尾声。在这四年中，我不仅在老师孜孜不倦的教导下学 习了很多知识，同时也使自己的能力得到了加强。但是，在大学期间学到的很多知识仅 仅都是理论上的，与生产实际有着巨大的差距。通过这次的毕业设计，我将自己在大学 期间所学到的理论知识与生产实际相结合起来，从中能够锻炼我们对大学四年所学知识 的综合运用，同时也为将来我们的职业生涯打下坚实的基础。 毕业也是一个四年制的大学教育最关键的环节，我想在本次毕业设计是灵活的，系 统地运用所学知识，提高他们分析问题，解决问题的能力，培养认真，严谨的教学风格 和硬工作细致，严谨的治学态度。也使自己更加熟练的掌握了如何看待中国的有关技术 资料和文档研究所调查，收集，整理更