智能送进型装配线用零件摆架的机械传动和电控方式的设计【全套6张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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摘要： 本项目属于为方便生产对装配零件储存架进行改进，传统待装配零件储存架是多层、且每层都是固定不动的，本设计要求将固定的每层储存架都修改成具有自动控制系统的机械传动结构，即利用板型链传动构成每层的分层，利用机械传动结构驱动该板型链向前传送其上摆放的零件，当出口端每层零件都被取走后，自动控制传感器感应到了零件的空置，自动带动板型链向前运动一个零件的位置，以保证安装工人可以随手取到零件，免除了工人往返走路的时间，当剩余零件不足2个以后，储存架上的告警黄灯开始闪烁，通知供应工人及时更换储存架，以保证对生产线上的零件供应。
本设计看起来仅仅免除了每装配一次工人走十数步的时间，但是由于生产线每天要装配成百上千台机器，工作节拍相当紧张，点滴体力的节省汇集起来就节省的巨大的体力劳动，对生产效率的影响也是相当的大。
关键词：自动化 装配零件储存架 自动控制系统 机械传动
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智能送进型装配线用零件摆架的机械传动和电控方式的设计 of 开 题 报 告 智能送进型装配线用零件摆 架的机械传动和电控方式的设计 1. 论文结构 体结构的设想 论文的总体结构将做如下安排： 配线用零件摆架现状及改进意义等。 主要解决的问题 1了解目前大部分企业所用的零件摆架解构及利弊。 2进行智能送进型装配线用零件摆架设计方案和具体解构分析。其中传动装置采用带传动，皮带传动的优缺点： 优点：缓和冲击、吸收震动、噪音少、成本低、保养维修较方便； 变化传动比。 缺点：皮带传动易打滑，传动比不准确 抗热性差，抗过载能力差，易衰老传动阻尼大，特别是在冷车时 使轴承侧向受力过大。 简单点说，就是皮带传动优点有中心距变化范围广，结构简单，传动平稳，有缓冲载荷和安全保护作用，缺点是外径尺寸大，效率低，传动比不准确，使用寿命短。另外，皮带传动，传动比不精确但可以过负荷保护。齿轮传动，传动比精确但没有过负荷保护。齿轮可以反向，皮带不可以。皮带传动机构维护简单。 3. 分析智能送进型装配线用零件摆架可能对企业，对生产带来的不稳定因素。比如增加成本之类的 1 3 主要工作 本项目属于为方便生产对装配零件储存架进行改进，传统待装配零件储存架是多层、且每层都是固定不动的，本设计要求将固定的每层储存 架都修改成具有自动控制系统的机械传动结构，即利用板型链传动构成每层的分层，利用机械传动结构驱动该板型链向前传送其上摆放的零件，当出口端每层零件都被取走后，自动控制传感器感应到了零件的空置，自动带动板型链向前运动一个零件的位置，以保证安装工人可以随手取到零件，免除了工人往返走路的时间，当剩余零件不足 2 个以后，储存架上的告警黄灯开始闪烁，通知供应工人及时更换储存架，以保证对生产线上的零件供应。 成设计图纸。 意义 能送进型装配线用零件摆架的机械传动和电控方式的设计来源 本项目是基于某柴油机有限公司的柴油机装配生产线中的装配供应链中，待装配零件往往摆放在一个带轮子的供应储存架上，由于生产线上空间所限，该储存架放置位置只能是垂直于装配生产线摆放，装配工人从上面取出零件装配到柴油机上，这样工人取放储存架零件的方便程度既影响到该工位的生产效率，也影像到工人的劳动强度；储藏架近端的零件很容易取放，但是远端的零件取放往返就要多走十数步，使得生产节奏变慢。本课题就要着力解决上述问题，对零件摆架进行有效改造，使 之更能方便装配工人操作，减轻劳动强度，大力提高生产效率 配线用零件摆架现状 我国对于零件摆架自动化技术的要求比较低，目前国内企业大部分仍然采用单一不动型摆架为主。由于生产线上空间所限，该储存架放置位置只能是垂直于装配生产线摆放，装配工人从上面取出零件装配到柴油机上，这样工人取放储存架零件的方便程度既影响到该工位的生产效率，也影像到工人的劳动强度。 能送进型装配线用零件摆架设计意义 本设计看起来仅仅免除了每装配一次工人走十数步的时间，但是由于生产线每天要装配成百上千台机器，工作节拍相当紧张，点滴体力的节省汇集起来就节省的巨大的体力劳动，对生产效率的影响也是相当的大。 自动化水平的高低，早已成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。目前， 一些发达国家及早地将注意力转向自动装配技术，并取得了卓越的成果。一些产品、 部件的装配过程逐渐摆脱了人工操作，而我国工业生产中的自动化程度依然不高， 装配速度和生产效率亦较低。这一方面缘于我国人口众多、劳动力便宜，企业不愿 将有限的资金用于自动化装配技术 的研究，另一方面也是由于自动化装配研制成本 较高、适用面窄，国内许多企业虽有需求但资金不足。但是随着我国市场经济体制 的完善和对外贸易的日益增加，国内外的竞争越来越激烈，企业对装配的自动化需 求也必定会日趋增长，而引进国外的先进设备价格又过于昂贵，因此我国企业要真正的提高自动化装配水平和竞争能力必须在借鉴国外先进技术的基础上自主研发，以尽量少的费用研究和开发出符合我国企业需求的自动化装配生产线。因此我国的自动化装配技术研究具有很大的开发和应用前景。装配自动化的重要性还在于促进产品制造系统的整体优化，生产率得 以全面提高，用少量调整工人服务于一定数量的自动装配设备，在一定程度上提高均衡生产水平。自动装配不会因工人疲劳、疏忽、情绪、技术不熟练等因素的影响而造成产 品质量缺陷或不稳定。同时，在许多情况下，自动化所占用的生产面积比手工完成同样生产任务的工作面积要小得多。因此，从工人劳动保护方面考虑， 发展自动化尤为重要，也是满足社会、市场及技术发展过程中产品不断更新的 需要。所以本课题颇具实用意义。 传动原理 由于带传动 ,有一个初张紧力 ,使带与带轮间有一个压力。当带轮转动时，由于摩擦力的作用，带 轮就会给带一个圆周方向的切向力，使带与带轮同步的运动。由于带是连续的，所以带就不断的沿着主动带轮和从动带轮运动。 放在传动带上的物体和传动带带之间也有正压力，传动带运动时，在摩擦力的作用下传动带给它上面的物体一个运动方向的力，使物体运动。 析设计法设计电气控制电路的基本步骤是 l)按工艺要求提出的起动 ,制动 ,反向和调速等要求设计主电路 . 2)根据所设计出的主电路 ,设计控制电路的基本环节 ,即满足设计要求的起动 ,制动 , 反向和调速等的基本控制环节 . 3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁 关系 ,确定控制参量并设计控制电路的特殊 环节 . 4)分析电路工作中可能出现的故障 ,加入必要的保护环节 . 5)综合审查 ,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验 ,进一步 完善和简化电路 3,3 电气控制电路设计的一股要求 一 ,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求 设计前 ,应对生产机械工作性能 ,结构特点 ,运动情况 ,加工工艺过程及加工情况有充 分的了解 ,并在此基础上设计控制方案 ,考虑控制方式 ,起动 ,制动 ,反向和调速的要求 , 安置必要的联锁与保护 ,确保满足生产机械加工工艺的要求 . 二 ,对控制电路电流 ,电压的要求 应尽量减少控制电路中的电流 ,电压种类 ,控制电压应选择标准电压等级 各常用的电压等级如表 10示 . 三 ,控制电路力求简单 ,经济 设计控制电路时 ,应考虑各电器元件的安装 立置 ,尽可能地减少连接导线的数量 ,缩短连接导线的长度 0 数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌 ,型号的产品 ,并且电器数量减少到最低限度 . 在控制电路中 ,尽量减少触头是为了提高电 路运行 的可靠性 0示 . 以利节能与延长电器元件寿命 ,减少故障 0示 . 四 ,确保控制电路工作的安全性和可靠性 在交流控制电路中 ,同时动作的两个电器线圈不能串联 ,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接 ,如图 10示 . 在直流控制电路中 ,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接 . 2 正确连接电器元件的触头 设计时 ,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上 ,以避免在电器触头上引起短路故障 . 3 防 止寄生电路 在控制电路的动作过程中 6,避免发生触头 竞争 ,冒险 现象 竞争 :当控制电路状态发生变换时 ,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换 对于一个时序电路来说 ,往往发生不按时序动作的情况 ,触头争先吸合 ,就会得到几个不同的输出状态 ,这种现象称为电路的 竞争 . 冒险 :对于开关电路 ,由于电器元件的释放延时作用 ,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出 ,这种现象称为 冒险 . 五 ,具有完善的保护环节 电气控制电路应具有完善的保护环节 ,常用的有漏电保护 ,短路 ,过载 ,过电流 ,过电压 ,欠电压与零电压 ,弱磁 ,联锁与限位保护等 . 六 ,要考虑操作 ,维修与调试的方便 3 4 我国工业自动化的发展前景 1 向信息化、绿色能源新领域 我国工业自动化未来几年发展重点和发展方向首先应当看齐 “ 信息化带动工业化，以工业化促进信 息化，走出科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少新型工业化道路。 ”一方面政府出台企业跨区域、跨所有制重组的政策，以破除长期以来工业体制性障碍，通过产业政策的干预，继续调整产业结构、实现产业升级，从而化解内外风险。工业自动化企业在提升传统企业生产效能方面也应当做为一个重点发展方向。 2 助研发 中国的工业自动化企业应当努力走自主创新的 “ 高端自动化 ” 之路。我国的国产高端自动化产品奇缺、市场竞争力不强、国产高端成套专用控制系统或优化系统几乎为零，在数字化、智能化、集成化 等方面，与国外先进产品存在较大差距， “ 中间强，两端弱 ” 的现象十分严重。要想缩小这种差距，必须走自助研发创新之路，具体需要从以下方面推进工业自动化高端技术产业化：（ 1）构建高端工业自动化软硬件平台；（ 2）构建高端工业自动化信息集成平台；（ 3）发展特种高端工业自动化技术 智能产品；（ 4）提高和扩大综合自动化系统的应用深度和广度。 此外，在技术研发同时，还要注意理论探究和运用，比如具有符号和连续动力学系统的控制下一代系统将把逻辑运算和连续量、萃智理论在控制理论与技术中的推广应用等。 总之，工业自动化 是现代先进工业科学的核心技术。随之社会的发展进步，立足我国工业自动化发展现状及其发展前景，还需要不断地研究创新工业自动化技术，缩小与发达国家先进技术的差距。这对我国工业化的发展与产业结构优化升级，以及综合国力的提高有着重要的意义。 3 5 国外 自动化 现状 国外自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新，不断创造和形成新的行业经济增长点，同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。目前，世界自动化产业发展势头迅猛。传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模，其中 90 年代传感器在美国、日本的市场总销售额已超过 100 亿美元，预计到 2000 年将达到 200 亿美元；非传感器类的工业自动化控制系统 2000 年 预计达到 152 亿美元。 1区健 J2011（ 24） . 2左东坡 J2011（ 16） . 3 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 . 第八版 . 北京 : 高等教育出版社 ,2010 4 杨光，席伟光等 . 机械设计课程设计手册 . 第二版 . 北京 : 高等教育出版社 ,2010 5 刘鸿文 . 材料力学 . 第四版 . 北京 :高等教育出版社 ,2009 6 甘 永 立 . 几 何 量 公 差 与 检 测 . 第 八版 . 上海 : 上海科学技术出版社 ,2009 7NC 3000:168 徐建俊主编 电机与电气控制清华大学出版社，北京交通大学出版社 2004 9 NC 12(2002):6310宋德玉主编 可编程控制器原理应用系统设计技术 北京：冶金工业出版社， 2002 11吴哓军编 电气控制与可编程控制 器应用 西安：西安建筑科技大学， 2002 12廖常初 可编程序的控制器的编程方法与工业应用 重庆：重庆大学出版社， 2001 内容摘要 ： 本项目属于为方便生产对装配零件储存架进行改进，传统待装配零件储存架是多层、且每层都是固定不动的，本设计要求将固定的每层储存架都修改成具有自动控制系统的机械传动结构，即利用板型链传动构成每层的分层，利用机械传动结构驱动该板型链向前传送其上摆放的零件，当出口端每层零件都被取走后，自动控制传感器感应到了零件的空置，自动带动板型链向前运动一个零件的位置，以保证安装工人可以随手取到零件，免除了工人往返走路的时间，当剩余零件不足 2个以后，储存架上的告警黄灯开始闪烁，通知供应工人及时更换储存架，以保证对生产线上的零件供应 。 本设计看起来仅仅免除了每装配一次工人走十数步的时间，但是由于生产线每天要装配成百上千台机器，工作节拍相当紧张，点滴体力的节省汇集起来就节省的巨大的体力劳动，对生产效率的影响也是相当的大。 关键词 ： 自动化 装配零件储存架 自动控制系统 机械传动 is a of is to be is on of is a of of of of to on of of of a of to to to a of of in to of a of to to of of of is by on is 目 录 内容摘要 1 智能送进型装配线用零件摆架的研究现状及实用意义 1 究背景 1 究的意义 1 题研究的主要内容 4 键问题及解决思路 4 2 零件摆架系统结构 7 械传动 7 统构成 8 12 速级斜齿轮的设计和计算 17 速级斜齿轮的设计和计算 25 3 轴的设计计算 27 的材料选择及最小直径估算 28 的结构设计 29 4 减速机附件设计 32 视孔盖与窥视孔 32 油螺塞 32 标 32 32 盖螺钉 32 位销 33 首螺钉、吊环和吊钩 33 整垫片 33 封装置 33 5 润滑和密封设计 33 参考文献 34 附录：开题报告 35 致谢 41 外文翻译 共 27 页 第 1 页 减少 偏离 齿轮 传 动装载和卸载时的噪音 . 加哥伊利诺州 大学机械部门和工业工程齿轮研究中心， 842 W. 0607泰勒圣， 芝加哥， 美国 喀他赫纳工艺 综合大学机械工程部博士 ， 30202，喀他赫纳，西班牙 山叶电动机股份有限公司齿轮半径研究发展中心， 2500 静冈 438日本 2005 年二月 22 日定为标准 ； 2005 年五月 6 日校订了； 2005 年五月 17 日被公认； 2006 年一月 25 日可在线应用 . 摘要 齿轮传动时产生震动和噪音的主要原因是传输 误差 。 有关 影响 噪音传输 误差的两个主要函数已被查明：（ 1）一个 是 线性的 对应 误差 ；（ 2）一个 是 初步设计使用传输 误差 以减少噪音而引起的。它显示了 传输 误差 的线性关系，在 一个周期内形成了混合的循环啮合：（ 1）如点对点接触；（ 2） 当从表面以曲线形式移动到起始点时就产生啮合。使用初 步设计传输 误差 能够减 少 因为线性对应函数而引起的传输 误差 ，减少噪音和避免移动接触。引起传输 误差 的负载函数已被研究 。 齿牙的损坏能够使在装载的齿轮传动中减少最大的传输误差。用计算机处理的模拟齿轮啮合 ，且齿轮传动装载和卸货技术已发展相当水平。 关键字：齿轮传动；传输误差；齿牙啮合分析（ 限定的元素分析；噪音的减少。 文章概要 1. 绪论 2. 齿牙表面的修正 螺旋状的齿轮传动 共 27 页 第 2 页 螺旋状的斜齿轮 圆柱形的蜗杆齿轮传动 3. 啮合的类型和基本功能的传输误差 4. 装载 齿轮 驱动 的传动误差 初步的 考虑 装载的齿轮 传动 果断的运行应用限定的元素分析是为了传输误差的函数 5. 数字例证 6. 噪音的两个传输误差函数的有力对比 应用方式概念 上的 考虑 线性函数 的分段 插补 1. 绪论 模拟的齿轮传动啮合执行 应用 齿牙接触分析（ 和测试齿轮传动已被证实传输误差的主要原因是齿轮箱的震动，这样的震动引起齿轮传动的噪音 1，2， 3， 4， 5， 6， 7， 10和 11。 传输误差函数的类型依赖对应错误的类型且齿轮齿牙表面为了进一步的传动在进行改善。（见第二节） 为减少噪音而依下列的计划进行： （ 1） 牙齿接触表面被局部化 （ 2） 提供一个 传输误差的函数。 这种传输错误是由未对准的一次函数所引起的7。 （ 3） 对双层表面之一进行最高倍数的修正。 见第 2 节 这通常是避免表面摩擦。 见第 5节 已经对装载和卸载齿轮传动应用 它显示装载的齿轮传动的传输误差较少。其发展的方式与数字进行一起举例。 见第 5节 2. 齿牙表面的修正 减少齿轮传 动的噪音需要修正接触的双表面之一。要修正齿轮传动接触表面有三种类型 ： 螺旋状的齿轮，螺旋状的斜齿轮，蜗杆齿轮。 共 27 页 第 3 页 旋状的齿轮传动 螺旋状的齿轮最高剖面可能相交 而 表面产生两个齿条刀 形成 错误的轮廓 5和 7。 完美轮廓允许接触方向的局部化。 最完美的轮廓比较是允许的：（ 1）避免边缘接触（交叉角和不同形状角的相交齿轮）（ 2） 提供一个传输误差的抛物线函数。双倍完美的 执行突进的圆盘而产生小齿轮（见 第 15章资料。 7）。 旋状的斜齿轮 应用提供两个有误差的刀尖 p 和 g 而有局部接触会产 生 螺旋状的斜齿轮： p 和 g 二者是分别用来产生小齿轮和齿轮的 7。 俩个刀尖 p 和 。（当提供外层轮廓的情况下）再加倍的情况 下产生配合误差表面 有接触的通常单一点，但不是一条接触的线。加倍可能产生齿轮而形成有斜齿的刀尖，或者是刀尖特有的部分。 她是近代科技生产的齿轮当中教授欢迎的齿轮之一，通常小齿轮都被改良为滚动的 7。 柱型 蜗杆齿轮传动 通常蜗轮制造工艺是以下列的方式为基础。蜗轮的生产和蜗杆齿轮传动 一样都是由一个滚刀运行的 。应用的机床设置模拟蜗杆和蜗轮 啮合而形成齿轮传动。然而，观察发现在这些条件下的制造引起不宜的轴接触，和高度传动误差。 为把这些误差减少到最低限度可用以下不同的方法完成： （ 1） 长期在齿轮箱中研磨加工而使齿轮传动畸形； （ 2） 齿轮传动在长期的运转下 产生负载，近而达到最大负载； （ 3） 蜗轮在蜗轮箱中被刨 且 传动装置利用刨削蜗杆部分背离减少到最小化，等等。 制造者的方法是应用接触局限为基础的：（ a）一个特大号的滚齿刀，和（ b）几何学的修正。（见下面）。 有蜗轮传动几何学的各种不同类型 7，但是一个较好的是有 型的蜗杆。 这种蜗杆是由圆盘轮 廓和锥形圆作成的 7。 有关蜗杆传动要考虑圆盘的一个螺纹的产生（在生产的方法中）。 时常，再蜗轮传动局限接触中以达成应用滚刀且是比较特大号的蜗轮传动。 共 27 页 第 4 页 3. 啮合的类型和传动误差的基本函数 它假定齿牙表面任何点相切是正当的局限定位。此后，我们考虑两种啮合：（ 1） 面与面，（ 2）面与曲线。面与面相切是平等观察表面的位置向量和表面单位提供 7。 面与曲线啮合是曲线边缘实在接触的结果 7。 面与面相切的 7： (1) (2) 在固定的同等系统 表面常态 中表现。这里， ( i)是表面的参数而且 ( 1, 2)决定表面的角位置。 面与曲线的运算法则 是用 7： (3) (4) 在这里 描述表面的啮合曲线 是边缘曲线的切线。 与面和面与曲线。计算机处理的啮合模拟是以一个反复的程序为基础的非线性方程的数字解决方案 8 应用最高的相交表面之一，它可能变成：（ 1）避免边缘接触，（ 2）获得一个初步设计的抛物线函数 7（图 1）。初步设计的抛物线函数 功能的应用是减少噪音的先决条件。 共 27 页 第 5 页 图 1例证：（ a）齿轮驱动的一个不成直线的传动函数 1和没有欠对准的理想的 线性函数 2； （ b） 周期函数抛物线形成的传动误差 2( 1)。 应用最高的 允许向前分配传动的误差函数的是一个抛物线，而且允许分配同样最大误差值的 6。初步设计预期大小的传动误差抛物线函数和投入 大量 生产 的工具是有关联的。图 2表示在何处由于欠对准的误差的大小，传动误差函数形成两个支流： 面对面接触和 面与曲线接触。 图 2一个螺旋状齿轮的最大 = 10: （ a）传动误差函数在何处 符合面与面相切和何处 符合面与曲线相切；（ b）在小齿轮齿面上相切的路径：（ c）在齿轮表面的接触路径。 共 27 页 第 6 页 这一部分内容覆盖了一般用途 脑程序应用装载齿轮驱动的传动误差果断程序 3。 定直接应用卸载齿轮驱动的传动误差。描述比 较装载和卸载时齿轮驱动的 传动误差在第 5节。 步的考虑 （ 1）由于载入齿轮驱动的结果，最大的传动误差被减少，而且接触比增加了。 （ 2） 创造者的方式允许在有限机械要素模型的自动生产之前 的时候 减少 模型的准备 对于应用结构组的每个结构 1。 （ 3）图 3举例说明在负载之下被调查的一个结构。 1 和 2 的接触的点 M,在负载被应用（图 3（ a）之前， 表面的法线。（图 3（ b）和（ c）获得小齿轮和传动机构的齿面的柔性变形应用扭距到传动机构的结果 。图 3(b)的例证和（ c） 以接触表面的不连续介绍为基础的。 图 3 说明了：（ a）一个单一接触结构（ b）和（ c）描述了不连续的接触表面及表面法线 2 （ 4） 图 4 概要的表示了 2D 空间的结构组。 定了每个结构（将应用于柔性变形之前）的位置。 共 27 页 第 7 页 图 4 说明了装载齿轮驱动啮合组的模拟模型 。 载的齿轮驱动果断的运行应用限定的元素分析是为了传输误差的函数 描述的程序是可适用于任何型的齿轮驱动。下列各项描述的是必须的阶段： （ 1） 因为工作机的设定应用而决定分析并生产新的小齿轮和齿轮表面（包括内圆）。 （ 2） a）（ （ b）的观察关系。 (5) （ 3） 一个预处理程序应用于生产 a）小齿轮完全被强制放置，且 (b)传动机构有开关而使形成一个旋转的表面。且规定扭距被应用于这个表面。（图 5） 图 5不成型结构和弹性变形的度量 共 27 页 第 8 页 (4)从个方面获得一个装载齿轮驱动 的传动误差的总功能：（ 1） 误差引起受热面的配合误差，（ 2）有弹性的误差 。 (6) 表 1是设计一个螺旋齿轮传动的设计参数。考虑下列啮合状态和传动接触： （ 1） 对于生产传动机构和小齿轮齿条，它们分别地有如横断面的一个直线和抛物线轮廓。所谓的高的配合误差是由生产齿条刀轮廓产生的。 （ 2） 齿轮驱动的欠对准是由轴角 0的误差引起的。 （ 3） 给由 0所引起的传动误差提供了一个初步设计的抛物线函数。 （ 4） 接触分析）决心应用由 引起的卸货和装载齿轮驱动的传动误差。这种调查能够影响传动误差大小方面的负载。 （ 5） 电脑程式的应用能分析有限的机械要素而决定装载的齿轮驱动的应力。 （ 6） 调查轴向接触的成型。 表 1 设计参数 小齿轮的齿牙数目， 1 传动机构的齿牙数目， 7 常态组件， 压力角 , n n 25 小齿轮螺旋线的方向 左手方 螺旋角 , 30 齿面宽 , b 70 齿轮齿条刀抛物线系数 , 圆柱蜗杆的定位半径 , 8 27 页 第 9 页 滚动小齿轮的修正系数 , 齿轮的应用扭距 c 250 N m 用下列的一个例子来描述： 例 1：考虑一个排列的齿轮驱动（ =0 ）卸下齿轮驱动。抛物线功 能提供一个最大值的传动误差 2(1)=8 （图 6（ a）。循环啮合 图（ b）和（ c）。 图 6一个欠对准 卸货 齿轮 传动 的计算结果：（ a）传动误差函数（ b）和（ c）在小齿轮和轮齿表面上的接触路径。 6. 噪音的两个 传输误差函数的有力对比 用方式概念上的考虑 噪音信号的源动力是以假定为基础的，声波发生的摆动的速度与传动机构的速度瞬时值成比例的变动。 这一假定（即使大体上不是很正确）是很好的第一个共 27 页 第 10 页 猜测，因为它避免了齿轮驱动的一个复杂动模型的应用。 我们提议并强调应用下列的状态方式： （ a）目标信号的动力是不同的，但并不是肯定的绝对值信号。 （ b）不同的信号动力 大体上 引出 一个不同结果为两个不同的光滑传动误差函数。 提议应用的传动误差函数引起的功能信号是以基部平均数角尺比较为基础的9。定义如此的比较信号模拟强度 (7) 这里 描述了传动机构的角速度偏差的平均值，而且 述了 要的值 2(1) 。传动误差回收功率定义为 2= m 211+ 2(1), m 21 是齿数比。 区别考虑计时，我们获得传动机构的角速度 (8) 其中 假定为常数。在第二个术语的右边 ， （ 8） 表现了对于速度的变动 (9) 上面的定义假设传输错误函数是连续可微的。在用有限元方法模拟负载齿轮启动器计算的情况下，这个函数是用有限个给定的点（ 1） i，（ 2） i（ i=1,2 ）来定义的。为了 点的给定值必须用连续函数进行插值计算。 分段函数的插补 在这种情况下（图 7），用一条直线将两个连续的数据点连接起来。在 i 和且由下式确定： (10) 共 27 页 第 11 页 图 7 插补函数传输误差分段的应用于线性函数 数据点的选择如下： （ i）增量 ( 1)i ( 1)i1在每个区间 i 内被认为是不变的。基于这种假设， 两个功率量的比值式如下所示 ： (11) 7. 结论 通过先前的讨论，计算和数字的例子能够得到下列的结论： （ 1） 齿轮驱动（如果没有提供充足的表面修正）的对准误差可能引起混合啮合：（ a）面与面和（ b）边缘接触（如表面与曲线）边缘接触可通过初步设计的抛物线函数（ 避免。 （ 2） 调查发现传动误差抛物线函数的应用可减少齿轮驱动的噪音和震动。应用少要修正生产齿轮驱动的一个构件，通常为小齿轮。（或者是蜗杆驱动的蜗杆） （ 3）负荷齿轮启动器的传输错误的确定需要运用一个一般用途的有限元电脑程序。负荷齿轮启动器配有弹性可变的轮齿，这样接触率增加，由于启动 器的未对准而产生的传输错误将减少。由于使用了作者设计的有限元模块的自动产生方法使得模块的准备时间大大的缩短了。这种方法是专门为确定负荷齿轮传输错误而设计的。 致谢 作者对格林森基金会和日本雅马哈公司在财政上的支持表示深切地感谢。 共 27 页 第 12 页 参考文献 1 J. A. of 191 (2002), 1057 1095. 1983 K) 2 1970. 3 s 1800 08601998. 4 1996. 5 et ,205,879, 2001. 6 A. . of 1 (2006), 83 118. 1234 K) 7 . , 2004). 8 1980. 共 27 页 第 13 页 9 1994). 10 1983). 11 1995). 12 共 27 页 第 14 页 外文原文 of of . , , 842 W. t., 0607C/s/n, 30202, &D o., 2500 382 005; 005; 7 005. 5 006. as of of of of on is (i) a by of a of of It is a of is of a (i) as of a of to of by of of on of is of to in of is of of 27 页 第 15 页 1. 2. of . of of 4. of a of of of of a . 6. of of of of by a . . of of by of of of of of 1, 2, 4, 5, 6, 7, 10 11. of of on of of on of of of ). of by is as (1) of is (2) A of is to of by 7. (3) of of is by ). to ). of CA It is of a is ). 共 27 页 第 16 页 2. of of of a of of of is of of be by 5 7. to in (i) by of of a of is by of 5 7). of of is by of p a g of 7. p g a of in is In of p g of a of a of of a be by of of of or by of of It is of of of is 7. of of a is on of is by a is to of of of of an of of be by 共 27 页 第 17 页 (i) by of in of (by of up to (by of in of by a of is on of by (a) an b) of of of 7, is s of a is by a of a 7. of to is a in of of in a is by of a is in of 3. of of t is at in to of we of (i) is by of of 7. is of of 7. CA is on 7: (1) (2) in f (i) 1, 2) of 共 27 页 第 18 页 is f by 7 (3) (4) is in is to of CA to of of is an on of 8. By to of it (i) a 7 (1). of a is of of 1. (a) of a of an (b) 2( 1) of by of to of is a to as of as 8. of of of of to be 2 to a of of of is by 27 页 第 19 页 of of 2. CA of a of a = 10: (a) of to to (b) of on (c) of on 4. of a he of of of of a by of a EM 3. of an by of is . i) to of of is to of of by of 1 of of (3 a is to of of 1 2, be 3(a), 2 1 3(b) c). of of as of to 3(b) c) on of 共 27 页 第 20 页 3. (a) a (b) c) of 1 2. (4 of D of be is 4. of of of of a of of of of a he is of a is of (i) be (a) CA f 8 16), b) 5) 共 27 页 第 21 页 (A is f (a) is to b) a s 5). is to (of a drive 智能送进型装配线用零件摆 架的机械传动和电控方式的设计 毕业设计 (论文 )开题任务书 学 院 机械工程学院 教 学 系 机械与包装工 程系 专业班级 学生姓名 学 号 毕业设计（论文）题目 智能送进型装配线用零件摆架的机械传动和电控方式的设计 题目来源 选题目录 题目类型 生产实践 毕业论文（论文）下达任务时间 毕业论文（论文）完成期限 选题的目的和意义 本题目属机、电一体化机械设计与制造类型的课题，由于本课题需要同时对机械结构、传感器感知装置及对应的控制程序的设计，这对大学本科生来说具有相当高的难度。 本项目是基于某柴油机有限公司的柴油机装配生产线中的装配供应链中，待装配零件往往摆放在一个带轮子的供应储存架上，由于生产线上空间所限，该储存架放置位置只能是垂直于装配生产线摆放，装配工人从上面取出零件装配到柴油机上，这样工人取放储存架零件的方便程度既影响到该工位的生产效率，也影像到工人的劳动强度；储藏架近端的零件很容易取放，但是远端的零件取放往返就要多走十数步 ，使得生产节奏变慢。本课题就要着力解决上述问题，对零件摆架进行有效改造，使之更能方便装配工人操作，减轻劳动强度，大力提高生产效率 本项目属于为方便生产对装配零件储存架进行改进，传统待装配零件储存架是多层、且每层都是固定不动的，本设计要求将固定的每层储存架都修改成具有自动控制系统的机械传动结构，即利用板型链传动构成每层的分层，利用机械传动结构驱动该板型链向前传送其上摆放的零件，当出口端每层零件都被取走后，自动控制传感器感应到了零件的空置，自动带动板型链向前运动一个零件的位置，以保证安装工人可以随手取到零件，免 除了工人往返走路的时间，当剩余零件不足 2 个以后，储存架上的告警黄灯开始闪烁，通知供应工人及时更换储存架，以保证对生产线上的零件供应。 本设计看起来仅仅免除了每装配一次工人走十数步的时间，但是由于生产线每天要装配成百上千台机器，工作节拍相当紧张，点滴体力的节省汇集起来就节省的巨大的体力劳动，对生产效率的影响也是相当的大。所以本课题颇具实用意义。 指导教师签字 系主任签字 工作进度计划 第一周（ 2 月 23）收集与设计题目相关的各种资料 第二周（ 3 月 2 日）英文翻译 第三周（ 3 月 9 日）完成开题报告 第四周（ 3 月 16 日）完成实习报告 第五周（ 3 月 23 日）整理图纸 第六周（ 3 月 30 日）电动机的计算 第七周（ 4 月 6 日）减速器的计算 第八周（ 4 月 13 日）减速器的计算 第九周（ 4 月 20 日）绘制减速器 第十周（ 4 月 27 日）绘制减速器 第十一周（ 5 月 4 日）初选传动方案 第十二周（ 5 月 11 日）绘制图纸 第十三周（ 5 月 18 日）绘制图纸 第十四周（ 5 月 25 日）整理，修改。 主要技术参数或参考文献（可另附页打印） 主要技术参数如下： 周转车自重 :100转车最大载重： 500筒直径： 500筒线速度： s 参考文献： 1区健 J2011（ 24） . 2左东坡 J2011（ 16） . 3 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 . 第八版 . 北京 : 高等教育出版社 ,2010 4 杨光，席伟光等 . 机械设计课程设计手册 . 第二版 . 北京 : 高等教育出版社 ,2010 5 刘鸿文 . 材料力学 . 第四版 . 北京 :高等教育出版社 ,2009 6 甘 永 立 . 几 何 量 公 差 与 检 测 . 第 八版 . 上海 : 上海科学技术出版社 ,2009 7NC 3000:168 徐建俊主编 电机与电气控制清华大学出版社，北京交通大学出版社 2004 9 NC 12(2002):63明： 1、 题目来源： 2、题目类型： 1 究背景 周转车是一种生活生产中必备的工具，生活中，超市的手推购物车，机场的，等等为便民节能的周转车到处可见。生产中更是必不可少；机械厂的零部件配送车、电子厂的线路板挂架车、塑胶外壳存放车、各种半成品配送、成品存放转移的周转工具都统称为周转车。 在搬运行业中占据着着非常重要的地位，随着各行各业物流搬运环节显得日益重要以及货物搬运量的增加， 周转车 的数量也会越来越多，并且要求其多功能、多款型，能方便不同场合的使用。 一般来说具有存储空间大，空间应用灵活，装卸货物速度快，操作简单，推动轻便省力等特点 。 周转车 是现代物流搬运行业和生产企业的必备搬运利器，是常见的工具车，广泛用于超市、食品、电子、医药等各种企事业单位，几乎涵盖了整个供应链的各个环节，节省人力，降低成本，提高效率。并且 周转车 的使用可以确保人员、物品在搬运中的安全。 所以对于周转车的设计与改良具有重 大意义。 究的意义 1 究零件周转车的意义 本课题 基于某柴油机有限公司的柴油机装配生产线中的装配供应链存在的问题所设计的项目。待装配零件往往摆放在一个带轮子的供应储存架上，由于生产线上空间所限，该储存架放置位置只能是垂直于装配生产线摆放，装配工人从上面取出零件装配到柴油机上，这样工人取放储存架零件的方便程度既影响到该2 工位的生产效率，也影像到工人的劳动强度；储藏架近端的零件很容易取放，但是远端的零件取放往返就要多走十数步，使得生产节奏变慢。对零件摆架进行有效改造，使之更能方便装配工人操作，减轻劳动强度，大力提高生产效率 件周转车的类型分析 周转车的特点 ： 1、一定安装有脚轮，脚轮是便于移动的必要装置 2、符合 产、符合人体工程学，便于操作、提高生产效益 3、可重复使用 周转车的脚轮有很多种可以选择，不同的脚轮有不同的使用年限，影响着周转车的使用寿命，脚轮的材质有 3 种：金钻、灰胶、 质 。 规格主要是：固定、平板活动、平板带刹、膨胀活动、膨胀带刹 5 种。主体材料：有不锈钢、铝型材、线棒、线网，台面板有钢板、理化板 周转车 根据用途可分为： 1、防静电周转车， 2、导电周转车， 3、零部件防静电周转车 。 防静电周转车也称为 周转车 、转运车、存放车等。广泛用于 工、机械、汽车、家电、轻工、电子等生产企业，能耐酸耐碱、耐油污，无毒无味，可用于存放 ，清洁方便， 周转便捷、堆放整齐，便于管理。其 合理的设计 ，优良的品质，适用于 厂物流中的运输、配送、储存、流通加工等环节。防静电周转车可用于各类仓库、生产现场等多种场合，在物流管理越来 越被广大企业重视的今天，防静电周转车帮助完成生产物品存放的 通用化 、一体化管理，是生产企业进行现代化管理的必备品。 其 特点 是： 无毒、无味、防3 潮、耐腐蚀、周转灵活、耐用、可调节、外观华丽等特点。具备抗折，抗老化，承载强度大， 拉伸、压缩、撕裂、温度高、做成 转车 既可用于周转又可用于半成品存放 ,轻巧、耐用、可调节 等性能。 可根据用户需求订做各种规格、尺寸，可配轮或固定 脚杯 ，防尘、防静电，外形美观大方。一般防静电周转车 根据客户提供的尺寸设计制作，做到最合理装载，并可多列排放，有效利用厂房空间，增大电子元件、 、 无尘车间 部件储存量，节约生产成本。 普通周转车 ： 1、可调节平放式防静电周转车、 2、不锈钢防静电周转车、 3、竖式防静电周转车 , 防静电周转箱根据物理性能可以分为： 1、防静电：表面阻值 10 的 6 次方至 10 的 9 次方 2、导电：表面阻值 10 的 4 次方以下至 10 的 6 次方 根据槽板材质可分为： 1、注塑型。 2、金属型。 现在市场上最畅销的是线棒周转车：由线棒及标准连接配件组合而成，具有拆卸方便，组装灵活，提高生产效率等特点。周转车作为工厂的组装、生产、维修、操作 等工作的物料周转而设计的，它的台面经特殊处理，具有防腐、防静电等特性，多种台面的选择，可配合不同的使用要求。 线棒周转车也叫防静电周转车或是 周转车，它能耐酸、耐碱、耐油污，无毒无味，故它具有抗折，抗老化，承载强度大的特点，能拉伸、压缩、撕裂、4 温度 高、所以做成的 放 ,轻巧、耐用、可调节，尤其是聚氨酯脚轮，对无尘车间地板，无损伤也无痕迹。线棒周转车主要由柔性线棒管材、线棒金属接头、层板和脚轮组成。有些企业为了防止产品刮花，还会给线棒管材包上一层 珠棉或者塑胶。线棒周转车的款式及规格都可根据企业的实际需求设计组装。周转车由线棒及其配件构成，因此安装方便，灵活性高，可以随意控制高度和大小，它可以根据你的想象和你对它的特殊要求来个性化的组装，广泛用于 工、机械、汽车、家电、轻工、电子等生产企业物流中的运输、配送、储存、流通加工等环节。 题研究的主要内 容 要内容 本题目属机、电一体化机械设计与制造类型的课题，本课题需要同时对机械结构、传感器感知装置及对应的控制程序的设计。 于题目的具体要求 1、 完成该设计的装配总图的绘制 2、 完成该总图对应全套零件图的绘制 3、 对该控制电路进行设计，完成设计图纸。 键问题及解决思路 键问题 5 1、电动机和减速器的选择 2、传动装置的结构和方案设计 决及思路方案 电动机和减速器可以经过估算，设计大概尺寸，经校核无误，就可查表和资料选择相应的零件。 我们为该零件周转车的机械传动系统设计了 2 种方案： 在车体的底部支撑板上 在车体的上方。两种方案的共同之处都是电机带动减速 器 转动，减速 器 在带动链轮转动，链轮轮带动皮带向前运动。皮带 传动是 经过皮带轮与皮带 之 间的摩擦力，带动皮带向前运动的一种传动 方式 。经过认真的考虑工厂的实际情况，我选择了第 1 个方案，因为工厂提供安置零件周转车的空间有限，如果选择第 1 种方案的话，无疑会使零件周转车所占空间增大，所以初步选定第一种方案。 终设计方案 传动装置主视图 6 传动装置俯视图 传动装置左视图 最终方案：电机和减速 器 放置在车体的底部 ， 该零件周转车驱动传动系统的示意图如图所示，传动系统包括 ： 主动轮、从动轮、链条、链轮。零件周转车每7 层放置了一组皮带传动机构。零件周转车的传动机构由 3 条皮带、 9 条链条和 14个链轮组成；电机带动减速 器 转动，减速 器 的输出轴增长，轴上安装一个链轮，通过链条与第一层的链轮相连，从而带动 第 一层的轴转动，轴上两端安装两个链轮，第一层与第二层相连接 ， 第二层与第三层相连接的链轮均采用 三 排链轮，第二层与第三层与第一层大体相似，都是通过链条把 它们 连接在一起，从而实现一起运动。 2. 零件摆架系统结构 械传动 1 带传动与链传动的优缺点 带传动靠摩擦力工作且带具有弹性， 1、 能缓和冲击，吸收震动，传动平稳无噪音， 2、 结构简单，维护制造方便，成本较低， 3、 具有过载保护作用。 链转动用在工作可靠，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动和带传动的场合，例如翻土机的运行机构采用链传动，虽然经常受到土块、泥浆和瞬时过载等的影响，依然能够很好的工作。 传动在高速级，链传动在低速级 若将链传动放置高速级，会加剧运动的不均匀性，动载荷变大，震动和噪音增大，降低链传动的寿命，链传动只能实现平行轴间的同向传动，运转时不能保证恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪音，不宜用在载荷变化很大、高速和急速反向的传动中，即应布置在低速级。 若将带传动放置低俗级，会使结构尺寸增大，及应布置在高速级，与电机直接相连，可以骑到缓冲吸震的8 作用，还能起到过载打滑的作用，保护零件，放在高速级，功率不变的情况下，高速级速度高，带传动所需的有效拉力就小，带传动的尺寸也就较小。 轮传动 齿轮传动 是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千瓦，圆周速度可达 200m/s。 齿轮传动的主要特点： 1、 效率高，在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率最高。 2、 结构紧凑，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。 3、 工作可靠，寿命长，设计制造正确合理、使用良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可达一、二十年，这是其他机械传动不可比拟的。 4、 传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性能的基本要求，齿轮传动获得广泛的应用，也就是由于这一特点。 我们这个项目就是采用的动力带，电机传递出的动 力，通过联轴器与减速机高速轴连接，高速轴开始转动，带动中间轴转动，中间轴带动低速轴转动，电机通过减速机，而非直接与设备轴连接，因整个零件周转车所需的转速较小，因此我们采用二级减速机进行减速，低速轴输出的动力与设备轴相连，轴上有两个皮带轮，带动皮带向前运动。这种传动方法，可靠性较高。 统构成 制系统 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于 半导体光源，发光二9 极管、激光二极管及红外发射二极管，光束不间断地发射或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返，回具有实用意义。它可以在与光轴 0 到 25 的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线经，过反射后还是从这根反射线返回。它的分类和工作方式有： 槽型光电传感器：把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 对射型光电传感器：若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大，由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收 光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。 反光板型光电开关： 把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到，一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时光电开关就动作，输出一个开关控制信号扩散反射型光 10 电开关，它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器但前方没有反光板，正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的当检测物通过时挡住了光。并把光部分 反射回来，收光器就收到光信号输出一个开关信号。 扩散反射型光电开关：它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器但前方没有反光板，正常情况下，发光器发出的光收光器是找不到的当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号输出一个开关信号。 原理图 三个红外传感器的开关与电 动 机串联。当三层红外传感器同时感应到零件缺11 少的情况，才控制电机转动，以防止零件还没有被取走皮带就向前送进，导致零件掉落的情况出现。 电路如图所示 件摆架框架的设计 零件 周转车 的车体结构均采用 30方钢，通过焊接相连；链条选择与链轮配套的型号 10A；皮带选择 5。 2）当链轮只需横向传动的时采用单排链轮： 3)当链轮既需要横向传动又需要纵向传动的时采用双排链轮： 12 4)电动机与皮带机通过皮带与皮带轮相连接，采用 V 型皮带，皮带轮图如下： 速器设计 据零件周转车的要求设定的已知参数 （ 1）技术参数： 周转车自重 :100转车最大载重： 500筒直径： 500筒线速度： s 13 （ 2）工作条件： 在室内常温下 ， 每日一班制工作，工作年限为 10 年，传动不逆转，有轻微振动，主轴转速的允许误差为 5%。 动机的选择，传动系统的运动和动力参数的计算 （ 1）电动机类型的选择 选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380V， Y 型 （ 2）选择电动机的容量 电动机所需工作效率为 (1) 由式 (2) 因此 (3) 传动装置的总效率 a = 1 24 32 4 w (4) =中： 1带传动传动效率 1=4 2滚子轴承传动效率 2= 3齿轮传动效率（精度 7 级） 3= 4齿轮联轴器传动效率 4= w=算链传动所需拉力，其公式为 F= m g f (5) =(100+500)1176N 式中： 量，千克 每千克 重力系数 f 擦系数 ( f= 由（ 2）（ 3）（ 4） (5)式得 3）确定电动机转速 卷筒轴工作转速为 601000 60100000 = 取 V 带传动比 24，二级圆柱齿轮减速器传动比 840，则总传动比合理范围 16160,故电动机转速可选范围为 (16160) 056r 符合这一范围的同步转速有 750、 1000、 1500 和 3000r 根据容量和转速，由有关手册查出有 3 种使用的电动机型号，因此有 3 种传动比方案，如表一： 15 表一 方案 电动机型号 额定功率/动机转速 r 电动机质量 /载效率/% 同步转速 满载转速 1 000 2830 17 77 2 500 1400 22 78 3 000 910 25 合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率，可见方案 3 比较适合。因此选定电动机型号为 主要性能如下表二： 表二 型号 额定功率 /载时 起动电流额定电流 起动转矩额定转矩 最大转矩额定转矩 转速r 电流（ 380时） A 效率/% 功率因数 10 动机主要外形和安装尺寸： 中心高 H 外形尺寸 L (脚安装尺寸AB 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸DE 装键部位尺寸 F0 33590 140125 10 2450 87 定传动装置的总传动比及分配各级的传动比 (1) 总传动比 16 2)分配传动装置传动比 ia=i 式中 i 分别为带传动和减速器的传动比。 为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取 （实际的传动比要在设计 V 带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为： i =ia 3)分配减速器的各级传动比 按展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由图展开式曲线查得 i2=i/ 传动参数的计算 （ 1）各轴的转速 n（ r/ 高速轴一的转速： 910 r/间轴二的转速： 10/r/速轴三的转速： r/筒轴： 2）各轴的输入功率 P（ 高速轴一的输入功率 ： 1 = =W 中间轴二的输入功率： 2= 1 2 3=W 低速轴三的输入功率： 3= 2 2 3=W 卷筒轴的输入功率： 4= 3 2 4=W 1的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率 17 （ 3）各轴的输入转矩 T（ N M） 电动机的输出转矩 高速轴一的输入转矩： 550 d/ 955010= m 中间轴二的输入转矩： 550 2/ 9550 m 低速轴三的输入转矩： 9550 3/ 的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘以轴承效率 轮的选择 一级链轮与减速机低速轴连接，链轮上开有孔，保证链轮与轴稳固连接，一级链轮与二级链轮之间的传动比为 3。 速级斜齿轮的设计和计算 选定圆锥齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1）齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，小齿轮选用 40齿轮选用 45 钢，锻选项毛坯，大、小齿轮，淬火加回火处理，均用硬齿面，小齿轮齿面硬度取 280齿轮齿面硬度 240 2）齿轮精度用 7 级精度，硬齿面闭式传动，失效形式为占蚀； 3）考虑传动平稳 性，齿数宜多取些，取 7，则 7 0。 4）选取螺旋角，初选螺旋角 =14。 齿面接触疲劳强度设计 按下式试算，即 18 3 )(确定公式内的各计算数值 =1。 550 1/ m d=1。 0得材料的弹性影响系数 0齿面强度查得小，大齿轮的接触疲劳强度 400 340 0n1 0 910 1（ 2 8 300 15） =109 109/109 0接触疲劳寿命系数 失效概率为 全系数 S=1 由下式得： H1= =1400 =1344 H2= =1340 =1313 H= =2 = = 1 + 2 = （ 1） H =（ H1+ H2） /2=(1344+1313)/2=1329 9 （ 2）计算 1）试算 3 )(Z=）圆周速度 V= 60 1000) =s 3)齿宽 b= d 数 mn=d1 高 h=b/h=)计算纵向重合度 =d Z1 17 ）计算载荷系数 K 根据 V=s， 7 级精度，由图 10得动载系数 K =表 10得使用系数 表查得 7 级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时， 图得 载荷系数： K= K =)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由下式得 K/1/3=） 1/3=)计算模数 齿根弯曲强度设计 由式得弯曲强度的设计公式为 3 21zc o 20 确定公式内的各计算数值 1）计算载荷系数 K K= K =)根据纵向重合度 =图查得螺旋角影响系数 Y =)计算当量齿数 3132）查取齿形系数 由表 10得 ）查取应力校正系数 由表 10得 ）由图查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 20齿轮的弯曲疲劳强度极限 20）由图取弯曲疲劳寿命系数 ）计算接触疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数安全系数 S=1，由下式得： F1= =920 = F2= =920 =）计算大、小齿轮的 F并加以比较 F1=1 F2=齿轮的数值大。 设计计算 3 21zc o = 即 m=1比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于由齿根弯 曲疲劳 强度计算的模数，由于齿轮模数 要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取 1接触强度算得的分度圆直径 出小齿轮齿数 . d1 15 15 70 几何尺寸计算 计算中心距 a= 1 （ = 14)7015( =中心距圆整为 44圆整后的中心距修正螺旋角 =a mz 1 ）（ =42 1)7015( =12 因值改变不多，故参数 ， 等不必修正。 3）计算分度圆直径 co s/1 5 1/= c o s/2 0 1/=）计算齿轮宽度 22 b= 1d =1 整后取 61 5)结构设计 齿顶高 ha=h*an+=2（ 1+0） =2根高 hf=h*=2（ 1+=高 h=ha+顶圆直径： 小齿轮 da=d+2 齿轮 根圆直径： 小齿轮 df=齿轮 速级斜齿轮的设计和计算 定圆锥齿轮 的 类型、精度等级、材料及齿数。 度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，小齿轮选用 40齿轮选用 45 钢，锻选项毛坯，大、小齿轮，淬火加回火处理，均用硬齿面，小齿轮齿面硬度取 60齿轮齿面硬度 56 级精度，硬齿面闭式传动，失效形式为占蚀； 数宜多取些，取 7，则 7 7。 选螺旋角 =14。 齿面接触疲劳强度设计 按下式试算，即 23 3 )(（ 1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数 K=1。 2）计算小齿轮传递的转矩。 550 2/ m 3）选取齿宽系数 d=1。 4）由表查得材料的弹性影响系数 5)由图按齿面强度查得小，大齿轮的接触疲劳强度 400 340 ）由下式计算应力循环次数。 0n1 0 1（ 2 8 300 15） =109 109/109 7)由图取接触疲劳寿命系数 8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 全系数 S=1 由下式得： H1= =1400 =1344 H2= =1340 =1313 ) 由图选取区域系数 =2 = = 1 + 2 =1)许用接触力： H =（ H1+ H2） /2=(1344+1313)/2=1329 4 （ 2）计算 1）试算 3 )(Z=）圆周速度 V= 60 1000) =s 3)齿宽 b= d 数 mn=d1 h=b/h=)计算纵向重合度 =d Z1 17 ）计算载荷系数 K 根据 V=s， 7 级精度，由图查得动载系数 K =表查得使用系数 表查得 6 级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，图得 载荷系数： K= K =)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由下式得 K/1/3=)计算模数 即 m= 按齿根弯曲强度设计 由式得弯曲强度的设计公式为 3 21zc o 25 （ 1）确定公式内的各计算数值 1）计算载荷系数 K K= K =)根据纵向重合度 =图查得螺旋角影响系数 Y =)计算当量齿数 3132）查取齿形系数 由表查得 ）查取应力校正系数 由表查得 ）由图查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 20齿轮的 弯曲疲劳强度极限 20）由图取弯曲疲劳寿命系数 ）计算接触疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数安全系数 S=1，由下式得： F1= =920 = F2= =920 =）计算大、小齿轮的 F并加以比较 F1=6 F2=齿轮的数值大。 （ 2）设计计算 3 21zc o = 即 m=2比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于由齿根弯曲疲劳 强度计算的模数，由于齿轮模数 要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积 ）有关，可取 2接触强度算得的分度圆直径 出小齿轮齿数 13 13 44 （ 3）几何尺寸计算 1）计算中心距 a= 1 （ = 14)4413( =中心距圆整为 59）将圆整后的中心距修正螺旋角 =a mz 1 ）（ =92 2)4413( = 因值改变不多，故参数 ， 等不必修正。 3）计算分度圆直径 co s/1 3 2/= c o s/2 4 2/=）计算齿轮宽度 27 b= 1d =1 整后取 05 5)结构设计 齿顶高 ha=h*an+= 1+0） =根高 hf=h*= 1+=高 h=ha+顶圆直径： 小齿轮 da=d+2 齿轮 根圆直径： 小齿轮 df=齿轮 . 轴的设计计算 图 1 传动系统的总轮廓图 28 的材料选择及最小直径估算 根据工作条件，小齿轮的直径较小（ 采用齿轮轴结构，选用45 钢，正火，硬度 70 217 。 按扭转强度法进行最小直径估算，即 3 初算轴径，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 0A 值由表 26 3 确定： 0A =103 速轴最小直径的确定 由 1311高速轴最小直径处安装联轴器，设有一个键槽，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取 1.8 ， 电动机轴直径，由前以选电动机查表 638md ， 1m 8 3 0 m m ，综合考虑各因素，取 0 中间轴最小直径的确定 中间轴最小直径处安装滚动轴承，取为标准值7. 速轴最小直径的确定 A0低速轴最小直径处安装联轴器，设有一键槽，则，参见联轴器的选择，查表 6近取联轴器孔径的标准值 5 29 的结构设计 速轴的结构设计 图 2 （ 1）、各轴段的直径的确定 11d ：最小直径，安装联轴器 02d ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表 6用毡圈密封）， 13d ：滚动轴承处轴段， 2动轴承选取 7001C。 14d ：过渡轴段，取 45d ：滚动轴承处轴段 2 2）、各轴段长度的确定 11l ：由联轴器长度查表 6， L=32 32l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 03l ：由滚动轴承确定 64l ：由装配关系及箱体结构等确定 4,55l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关 系确定 66l ：由小齿轮宽度 1定，取 10 间轴的结构设计 图 3 （ 1）、各轴段的直径的确定 21d ：最小直径，滚动轴承处轴段， 7动轴承选 7003C 22d ：低速级小齿轮轴段 93d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 54d ：高速级大齿轮轴段 95d ：滚动轴承处轴段 7 2）、各轴段长度的确定 21l ：由滚动轴承、装配关系确定 52l ：由低速级小齿轮的毂孔宽度 5定 33l ：轴环宽度 4l ：由高速级大齿轮的毂孔宽度 6定 55l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定 5 低速轴的结构设计 31 图 4 （ 1）、各轴段的直径的确定 31d ：滚动轴承处轴段 5动轴承选取 7007C 32d ：低速级大齿轮轴段 83d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 54d ：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位 05d ：滚动轴承处轴段 56d ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（采用毡圈密封） 77d ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段 5 2）、各轴段长度的确定 31l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 2l ：由低速级大齿轮的毂孔宽 0定 83l ：轴环宽度 4l ：由装配关系、箱体结构确定 55l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 6l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 02 37l ：由联轴器的毂孔宽 1 60L 确定 0校核满足要求。 4. 减速机附件设计 4 1 窥视孔盖与窥视孔 在减速器 的 上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，大小只要 能 够手伸进操作即可。以便检查齿面接触 的 斑点和齿侧间隙，了解啮合情况。润滑油也 是由此注入机体内。 油螺塞 放油孔位置设在油池最低处，并安排在不与其他部件靠近的 那 一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住并 且 加封油圈以加强密封。 标 油标 是 用来检查油面高度，以保证有正常的油量。此安装于便于观察油面及油面稳定之处 ， 即低速级传动件附近；用带有螺纹部分的油尺，油尺上的油面刻度线应按传动件浸入深度 多少 确定。 气器 减速器运转时，由于摩擦 会产生 热，机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗透，所以 需要 在机盖顶部或窥视孔上装通气器，使机体内热空气 能 自由溢出， 以 保证机体内压力均衡，提高机体内缝隙处的密封性，通气器用
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