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38 自动 墙壁 清洗 设计

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湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 自动墙壁清洗机 学号： 2006183838 姓名： 沈 超 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 杨 世 平 系主任： 周 友 行 一、主要内容及基本要求（1）调查当前高层外墙清洗的方式及市场需求。 （2）调查玻璃和瓷片墙面的清洗方法和原理。 （3）设计全自动高层外墙清洗机。主要负责清洗机的整体方案设计。具体设计中包括清洗工作部分的设计、机架的设计。 （4）绘制清洗机工作部分的装配图和重要零件的零件图，图纸的工作量不少于 2.0张 A0图纸。 （5）完成毕业论文的文稿工作，要求：总字数不低于八千字，使用 A4编辑及打印装订成册。 （6）翻译英文技术资料：有关机械设计研究方面的英文资料。要求：3000 字，复印原稿,与翻译(打印)稿同册装订。 二、重点研究的问题（1）高层外墙清洗的方法。 （2）清洗机的自动清洗控制方法。 （3）各关键零件的设计参数确定。 三、进度安排序号 各阶段完成的内容 完成时间1 查阅资料、调研 3月份以前2 开题报告、制订设计方案 3.13.153 设计计算 3.163.294 绘制装配图和零件图 3.304.305 写出毕业论文初稿 5.15.116 修改，写出第二稿 5.125.207 写出正式稿 5.215.258 答辩 6.7四、应收集的资料及主要参考文献1 吴彦农，康志军.Solidworks2003实践教程. 淮阴：淮阴工学院，20032 叶伟昌. 机械工程及自动化简明手册（上册）. 北京：机械工业出版社，20013 徐锦康. 机械设计. 北京：机械工业出版社，20014 成大先. 机械设计手册（第四版 第4卷）. 北京：化学工业出版社，2002 5 葛常清. 机械制图（第二版）. 北京：中国建材工业出版社，20006 朱 敬. 孙明，邵谦谦.AutoCAD2005.电子工业出版社，2004 7 董玉平. 机械设计基础.机械工业出版社，20018 曾正明. 机械工程材料手册. 北京：机械工业出版社，20039 周昌治. 杨忠鉴，赵之渊，陈广凌. 机械制造工艺学. 重庆：重庆大学出版社，199910 曲宝章. 黄光烨. 机械加工工艺基础. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200211 张福润. 徐鸿本，刘延林. 机械制造基础（第二版）. 武汉：华中科技大学出版社，2002湘潭大学兴湘学院1目录1 引言 .11.1 清洗建筑表面的意义 .11.2 目的和现实意义 .11.3 研究现状 .22 方案评价与选择 .32.1 高楼外墙清洁机的结构和工作 .32.1.1 设置于顶楼的支撑突梁 .32.1.2 支撑缆绳 .42.1.3 乘载用挂笼 .42.1.4 动作 马达 .42.1.5 升降结构 .52.1.6 清洗 刷 .52.2 方案评价与 选择 .53 运动学及结构 方案的确定 .63.1 运动学参数选定 .63.2 计算总传动比和分配各级传动比 .83.3 计算传动装置运动和动力参数 .84 传动零件的设计计算 .104.1 第一级齿轮传动设计计算 .104.1.1.初步计算 .104.1.2 校核计算 .104.2 第二级齿轮传动设计计算 .144.2.1.初步计算 .144.2.2 校核计算 .144.2.3 确定传动主要尺寸 .164.3 画 简图 .184.3.1 初估轴径 .184.3.2 初选联轴器 .194.3.3 初选轴承 .195 轴的校核计算 .205.1 高速轴受力分析 .205.2 中间轴校核计算 .20湘潭大学兴湘学院26 高速轴轴承验算 .28致 谢 .30参考文献 .31附录 .31附录 1 外文文献翻译附录 2 外文文献原文附录 3 自动墙臂清洗机装配图 A0附录 4 自动墙臂清洗机零件图 1 A1附录 5 自动墙臂清洗机零件图 2 A1附录 6 自动墙臂清洗机零件图 3 A3湘潭大学兴湘学院11 引言1.1 清洗建筑表面的意义随着人类社会的不断发展进步，城市规模不断扩大，城市建筑更加规范，完美。千姿百态的各式建筑，尤其是高层建筑外墙都用各种建筑材料进行装饰，如粘帖各色墙砖，瓷砖，马赛克，或涂上涂料，但是，自然界的风吹雨打，日光辐射，尘埃污染，以及一些人为或偶然事故等原因，一段时间过后，建筑表面都将不同程度地变得污浊灰暗，破旧不堪，在环境差的地区，污染或损坏还相当严重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清洁，就需要经常清洗，整理。为此，世界发达国家和地区，对保持建筑表面的清洁非常重视，并以法律的形式明确规定，每年必须定期清洗，否则将受到处罚。近年来，我国各级政府部门的环境保护意识已发生了很大改变，国内一些大，中城市，特别是旅游，开放城市，旅游景点，为保持建筑表面清洁，也制定出台了相应的法规，全国范围的卫生评比活动，把保持建筑表面清洁列为考核的重要指标之一，其中高层建筑的外墙，醒目，突出，自然也就成为检查的重中之重。有信息表明，十五期间国家用于环境保护的投资将由九 五期间国民生产总值的1.5%翻倍增加至 4%，同时还伴随以产业政策的优惠。所以，随着我国改革开放的不断深入，政府，公民的环保意识的不断加强，建筑表面清洁问题必将引起各方面的高度重视，建筑清洗行业必然具有广泛的发展前景，将产生巨大的经济效益和社会效益.建筑表面清洗主要包括外墙清洗和中央空调风管的清洗，目前外墙清洗是采用传统的“蜘蛛人”清洗，这是以牺牲生命为代价的非人工作，部分城市颁布了建筑表面清洗条例； 由于非典事件，公共卫生得到了高度的重视，特别是中央空调风管的清洗，最近有关中央空调的清洗条例很快出台；因此对于建筑表面清洗提供一个完备的解决方案，必然打破一个传统的产业格局，改变了人们的工作方式，用机器人清洗代替传统的人工清洗或无法清洗，是必然的发展趋势。1.2 目的和现实意义洗墙机的功能主要在于清洗大楼窗户、外墙等外部结构，然而碍于在清洗大楼时清洗后废水的处理，清洗的效果、效率等等，目前市面上尚无自动的大楼洗墙机。改革开放以来，随着我国经济的高速发展，高层式建筑如雨后春笋般的拔地而起。高楼外墙的外观保养和清洁成为楼宇管理不可缺少的一部份。有需求就由市场，高楼外墙的清洁必将成为一种经济效益高，前景广阔的行业。在中国，这种行业正在逐渐兴趣。我国高墙清洁主要采取两种形式。湘潭大学兴湘学院21.3 研究现状综观目前市面上可见的洗墙机，清洗方式主要还是以人工清洗为主，所以都是以挂笼垂降，再以人工方式清洗墙面；然而垂挂以及挂笼的升降方式便较具变化。传统的是人手清洁，用绳把人系住和定位，逐层清洁。这种方式人在半空吊来吊去的（好象攀崖运动员下山时那样） ，劳动强度高，效率低，因为主体是人，所以带有一定的危险性。 现代的机器人清洁，现代科技的发展，机器人代替人手工作是必然的趋势，在国外和我国的一些清洁公司已经采用了机器人来进行高楼外墙的清洁工作，但是这些机器人构造复杂，操作复杂，功能繁多（有些功能是很少用到或在某些场合不会用到） ，造成成本高（如果是一些由人工智能的机器人就更加不用说了）和资源浪费的现象。针对这个问题，我们设计了一个操作简单，经济实用的高楼外墙清洁机器。湘潭大学兴湘学院32 方案评价与选择2.1 高楼外墙清洁机的结构和工作现代高楼外墙自动清洗机的结构主要分为下面几种:2.1.1 设置于顶楼的支撑突梁以下为一些常见的支撑突梁：（1）固定式如图 2.1 所示：（A）F 型突梁 (B) L 型突梁图 2.1 固定式突梁 (2)活动式：设有活动滑轨,如图 2.2 为一种滑轨：图 2.2 滑轨滑轨式的作动情形如图 2.3 所示：图 2.3 滑轨式的作动情形湘潭大学兴湘学院4滑轨有多种形式如图 2.4 所示：A.水平式滑轨 B.自走平台 C.垂直式滑轨图 2.4 多种形式的滑轨直接将大型起降车设置于顶楼，方便随时清洗，亦有助施工维修，但成本高昂且占空间。2.1.2 支撑缆绳缆绳能承受高度张力，目前专用缆绳就可达到需求。2.1.3 乘载用挂笼小型挂笼如图 2.5 所示：图 2.5 小型挂笼中型挂笼如图 2.6 所示：图 2.6 中型挂笼 2.1.4 动作马达对于马达，一般来说有以下要求：A.高扭力、低转速。湘潭大学兴湘学院5B.断电自动煞车。C.机械煞车装置。D.静定功能。2.1.5 升降结构对于升降的结构，目前计划主要依现有一般市面上可见的机构加以改良，作为自动洗墙机的作动装置，装在楼顶的步进电动机带动卷桶控制钢丝绳的收放，使的刷子部分的执行机构能在高墙上纵向移动。在这里,选择卷扬机类似的机构,加以改进。2.1.6 清洗刷考虑到刷子受到的摩擦力很小 ，刷子的转动动力由小电机提供，如图所示刷子部分采用红外线测距。当墙上的玻璃窗等与墙的竖直距离不等时，刷子不能很好的清洗玻璃等凹或凸出来的部分。所以从机器采用红外线测距， 使刷子能更好的工作，即使有突出的墙沿，也可以通过机器自己调节(线圈产生的磁场和弹簧力来调节)刷子由一个独立的电动机带动。为了使机器在刷子往返运动中，不会使机构左右摇摆，所以采用一些辅助机构来减少左右摇摆，如图所示，采用末端加有一个轮，此轮与墙接触。当机器向下运动时，轮与墙之间是滚动摩擦，使机器向下运动时，可以使机器与墙之间保持一定的距离，从而不会撞到墙或者玻璃，当墙左右摇晃时，这时，轮与墙之间产生滑动摩擦，对机器左右摇摆有一定的抑制作用。还有一些辅助机构使得清洁机在墙上工作更加平稳。2.2 方案评价与选择根据任务书的要求，结构简单，操作方便，投资小，成本低，安全可靠，工作效率高，故选用，水平式滑轨，支撑缆绳，小型挂笼，升降机构采用类似卷扬机机构，工作部，利用工作电动，经减速器减速，带动清洗刷转动，实现清洗功能。湘潭大学兴湘学院63 运动学及结构方案的确定根据任务书要求，一小时可以清洗墙面 600-800 平方米，考虑到结构简单，直接单向进给，故只考虑升降，而且要达到 600-800 平方米，所以要选用大型号的清洗刷。其结构如图 3.1 所示：图 3.1 清洗刷结构图3.1 运动学参数选定初选卷扬机，根据 GB/T 1995-2002，选用双卷快速快溜放卷扬机，额定速度为20m/min-25min，额定载荷为 25KN。根据初选的卷扬机，则定清洗刷直径应 500mm。 清洗刷与墙面的摩擦力查机械设计手册得工程塑料的动摩擦因数在 之间，因为，清洗刷基本0.15ku:上靠自动压在墙面上，又要考虑到清洗干净，故选用动摩擦因数较大的工程塑料，选定其动摩擦因数为 ，估算清洗装置 ，故0.5ku23g0.510kFNuN工作机所需输入功率：102.30wPKW各部件的传动效率：湘潭大学兴湘学院7工作机的效率： 1w传动装置中各部分的效率,查机械手册得8 级精度的一般齿轮传动效率： 0.97齿弹性联轴器传动效率： .2l齿式联轴器传动效率： 球轴承传动效率： 0.9()球 一 对滚子轴承： .滚 一 对电动机至工作机之间传动装置的总效率：l 球 齿 齿 滚 滚0.92.097.80.90.879所需电动机功率2.3.617089wdPKW由,得 601wDn602.387.5min5rD查表 13-2,得圆柱齿轮传动单级传动比常值为 35,故电动机转速的可选范围: 212()(35)87.817.iwi r对 Y 系列电动机通常多选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机,故选用同步转速为 1500r/min。选用 Y100L2-4,额定功率 3KW,满载转速 1430r/min,电动机极数为 4，轴伸尺寸。其具体参数如下：0.94286型号: Y100L2-4额定功率/kW: 3.0铁心长度/mm: 135气隙长度/mm: 0.3定子外径/mm: 155定子内径/mm: 98定子线规 nc-dc: 1-1.18每槽线数: 31并联支路数: 1绕组型式: 单层交叉湘潭大学兴湘学院8节距: 19/210/1811槽数 Z1/Z2: 36/32转动惯量/(kgm2): 0.0067质量/kg: 383.2 计算总传动比和分配各级传动比传动装置的总传动比要求为14306.87.5mwni式中： 电动机满载转速,r/min.mn一般推荐展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比 ,取12(.35)ii。124.78,3.16ii3.3 计算传动装置运动和动力参数该传动装置从电动机到工作机有三轴,依次为、轴,则:3.3.1 各轴转速1430minnr129.8i.7ri2.537n6.m式中: 为电动机满载转速,r/min；n、 、 分别为、轴转速,r/min;为高速轴,为低速轴.13.3.2 各轴功率 2.7530.92.731dlPKW50.92.7092.63dl KW 齿 球 齿 球 0.9782.493lP K齿 滚 齿 球 齿 滚式中: P d 为电动机输出功率,KW;P、 P 、P 分别为、轴输入功率,KW；3.3.3 各轴转矩 669.5109.5102.7340123.5TnNm湘潭大学兴湘学院9669.5109.5102.39.08376.45TPn Nm45219湘潭大学兴湘学院104 传动零件的设计计算4.1 第一级齿轮传动设计计算因传动无严格限制,生产批量小,故小齿轮用 40Cr,调质处理,硬度 241HB286HB,平均取为 260HB;大齿轮用 45 钢,调质处理,硬度为 229HB286HB,平均取为 240HB.齿轮采用非对称支承结构安装。计算步骤如下:齿面接触强度计算4.1.1 初步计算转矩 T1 , 823.50Nm齿宽系数 ,由表 12.13,取d1.dAd值,由表 12.16,估计 ,取8A接触疲劳极限 ,由图 12.17c,得limHli1li27050MPaPa初步计算的许用接触应力 :H1lim1.9.7639HM2lim20.9.5802HMPa传动比 i, ()4.82iu初步计算小齿轮直径 d1 , ,取23138.1du145d初步齿宽 b , 1.045dm4.1.2 校核计算 圆周速度 ,v13.76060ns精度等级 由表 12.6，选用 8 级齿数 Z1、模数 和螺旋角 :m，取 Z2=10521,05.4iZ,由表 12.3,取14td 2nm湘潭大学兴湘学院11(和估计值接近)2arcosarcs165.04ntm使用系数 KA 由表 12.9, AK动载系数 Kv,由图 12.9, .8V齿间载荷分配系数 h1283.501.64tTFNd.2./At mb12.83cosZ. 651.701sin.2tantan.50dbZm3.7tata20rcnrcn52osos16t s.98bnt由此得 22cos1.670.4HFbK齿向载荷分布系数 ,由表 12.11,2310.6()1.70.6145.HABCbd 载荷系数 ,K58.773AVH弹性系数 ,由表 12.12, EZ9.EZMPa节点区域系数 ,由图 12.16, H24H重合度系数 ,由式 12.31,因 故1,取10.7.6Z湘潭大学兴湘学院12螺旋角系数 ,Zcos12650.9接触最小安全系数 ,由表 12.14,得 (一般可靠)minHSminHS总工作时间 ,ht4250h应力循环次数 : LN91163160.372810hnt92.7284.Li接触寿命系数 ,由图 12.18, ,NZ1NZ2.5N许用接触应力 :Hlim1170.965.0NMPaSli228.13.24HZ验算 12HEKTuZbd:23.718.50471189.450.794.82:2.HMpa计算结果表明,接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无须调整。4.1.3 确定传动主要尺寸中心距 a145.782130.952di m实际分度圆直径 ,1.0m21.421.di齿宽 ,b4555db取 ，齿根弯曲疲劳强度验算湘潭大学兴湘学院13齿形系数 :FY1332cos65VZ23301V由图 12.21, ,1.67FY2.8F应力修正系数 ,由图 12.22, ,S5S.SY重合度系数 , 12.83()cosVVZ.()651.70.750.7.2.2.1VY螺旋角系数 ,min15(当 .),时 按 计 算,故min12.0.90YY 0.9齿间载荷分配系数 ,FK3.7.6r前已求得 ,故1.4rFY1.74FK齿向载荷分配系数 ,由图 12.14, ,F 502.bh.载荷系数 ,K.873.62AV弯曲疲劳极限 ,由图 12.23c, ,limFlim16FMPalim45FPa弯曲最小安全系数,由表 12.14, in.25S应力循环次数 , LN 911604301.37280ht92.78.Li弯曲寿命系数 ,由图 12.24, ,NY1NY2N尺寸系数 ,由图 12.25, X.0X许用弯曲应力 F湘潭大学兴湘学院14lim11n60.891427.05FNXYMPaSli224.3.F验算 111 123.68.50267.0.983.64FFSn FKTYbdmMPa 221 218123.7.4.5FSFY传动无严重过载,故不做静强度校核。4.2 第二级齿轮传动设计计算因传动无严格限制,生产批量小,故小齿轮用 40Cr,调质处理,硬度取为 280HB;大齿轮用 45 钢,调质处理,硬度取为 260HB。齿轮采用非对称支承结构.计算步骤如下:齿面接触强度计算4.2.1 初步计算转矩 T2 , 8376.45Nm齿宽系数 ,由表 12.13,取d1.0dAd值,由表 12.16,估计 ,取8A接触疲劳极限 ,由图 12.17c,得limHli1li2705MPaPa初步计算的许用接触应力:1lim1.9.70639HM2lim20.9.5802HMPa传动比 ,i()346u初步计算小齿轮直径 , 1d23164.7du初步齿宽 b , 1.07dm4.2.2 校核计算 圆周速度 , v129.0381.606ns精度等级 选用 8 级齿数、模数和螺旋角:湘潭大学兴湘学院15121 28,3.462895.4,Z96Zi取,由表 12.3,取17.5tdm.5nm(和估计值接近).arcosarcs13202749nt使用系数 KA ,表 12.9, .5AK动载系数,由图 12.9, V齿间载荷分配系数 h218376.42.87tTFNd.5.0.1/AtKmb12.83cosZ. 310.68961sin.2tantan2.15dbZm.8253.tata20rcnrcn3127osos1t sc1320c20.98bnt由此得 2os1.675HFbK齿向载荷分布系数 ,由表 12.11,23120.6()01.7.61721.4ABCbd 载荷系数 ,K.5.5AVH弹性系数 ,由表 12.12, EZ89EZMPa节点区域系数 ,由图 12.16, 2.4重合度系数 ,由式 12.31,因 ,故1,取湘潭大学兴湘学院1610.7.68Z螺旋角系数 ,cos1320.9接触最小安全系数 ,由表 12.14,得 (一般可靠)minHSmin5HS总工作时间 ,ht4250h应力循环次数 : LN8126019.3862.710Lhnt74i接触寿命系数 ,由图 12.18, ,NZ1.NZ2.6N许用接触应力 Hlim110.743.85MPaSli228.16.HNZ验算 21223.54876.341189.40.79.5HEHKTubdMpa:计算结果表明,接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无须调整.4.2.3 确定传动主要尺寸中心距 a1723.41658.976di m实际分度圆直径 121, 24.5mdi齿宽 ,取b.0,b齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 :FY133281029cosVZ23396cosV由图 12.21, ,1.5FY2.1F湘潭大学兴湘学院17应力修正系数 ,由图 12.22, ,SY1.62SY1.8S重合度系数 ，12.83()cosVVZ1.2()310.6990.75.75.69VY螺旋角系数 ,min1210(当 .),时 按 计 算，故min3.5.89120120YY 0.89齿间载荷分配系数 ,FK.6rY前已求得 ,故.75rFY1.75FK齿向载荷分配系数 ,由图 12.14, ,F2.8.bh4载荷系数 , 1.043AV弯曲疲劳极限,由图 12.23c, ,lim6FMPalim250FPa弯曲最小安全系数,由表 12.14, n.5S应力循环次数 , ,LN812.7721LN弯曲寿命系数 ,由图 12.24, ,Y10.9Y2.4尺寸系数 ,由图 12.25, XX许用弯曲应力 Flim11n6.241.65NF MPaSli2240.938.0XFY验算211 13.4786.51.6209.813.0FFSn FKTbdmMPa 221 213.8.FSFYp湘潭大学兴湘学院18传动无严重过载,故不做静强度校核。表 1 传动零件设计计算小结名称 材料 硬度 齿数 齿宽 mn 分度圆直径齿轮 40Cr 260HB 22 55mm 2 1265 45.000mm齿轮 45 240HB 105 45mm 2 1265 215.190 mm齿轮 40Cr 280HB 28 82 mm 2.5 133210 72.000mm齿轮 45 260HB 96 72mm 2.5 133210 254.952 mm4.3 画简图图 4.1 简图 4.3.1 初估轴径在画装配草图前需初估轴径,从而提高设计效率,减少重复设计的工作量,并尽可能的降低生产成本。三根轴都选用 40Cr 材料。由式 16.2,得各轴的最小直径分别为:142 5871 142 58 70.1 28 70.5 57.571 128湘潭大学兴湘学院19332.710.654PdCmn33.03298 33.4101.975PdCmn式中: C 为轴强度计算系数,40Cr 所对应的系数为 102考虑到实际情况,可将这三轴的最小轴径定为 25mm,50mm 和 35mm。4.3.2 初选联轴器联轴器除联接两轴并传递转矩外,有些还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能,以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。电动机轴和减速器高速轴联接用的联轴器,由于轴的转速较高,为减小启动载荷,缓和冲击,应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器,该设计选用弹性柱销联轴器。减速器低速轴与工作机联接用的联轴器,由于轴的转速较低,不必要求具有较小的转动惯量,但传递转矩较大,又因减速器与工作机不在同一底座上,要求具有较大的轴线偏移补偿,因此选用鼓形齿式联轴器。根据上述分析并考虑到实际情况,联轴器选择如下: 电动机轴和减速器高速轴联接用的联轴器选用 LT4 联轴器 。12845J/320GBT4.3.3 初选轴承轴承是支承轴颈的部件。由于该传动装置采用两对斜齿轮传动，经比较选择，采用两对角接触球轴承和深沟球轴承。从高速轴到低速轴，选用的轴承分别为7307C、30210、30210，均为成组使用，面对面安装。湘潭大学兴湘学院205 轴的校核计算5.1 高速轴受力分析高速轴受力情况如下：图 5.1 高速轴受力情况1283.501.64tTFNd1an.tan23.74cosstr1t80.6t15.80a水平受力分析: 对 点取矩,则有2RF作 用 115830.745813.02.5 17.06raRd N湘潭大学兴湘学院21对 点取矩,则有1RF作 用 12430.74123.80.52 194.680raRd N垂直面受力分析:对 点取矩,则有: 2RF作 用 1. 235.0720tRF对 点取矩,则有: 1作 用 4 57.5.2 中间轴校核计算中间轴结构和受力分析图如下: 湘潭大学兴湘学院22湘潭大学兴湘学院23中间轴材料选用 40Cr 调质, 。轴的弯曲应力校核步骤750,50BSMPaa如下:计算齿轮受力 齿轮所受的力( ):1265圆周力 180.ttFN径向力 2374r轴向力 .a转矩 265Tm齿轮所受的力:( )10湘潭大学兴湘学院24圆周力 238376452.87tTFNd径向力 3an0.tan01.coss1tr轴向力 32t36.87t32560.9aF计算支承反力水平面反力 2233115.907257. 18raraR FF5.907230.745.13.8871.2560.19268.4N2 332.19arraRddFF5.0 72173.8.74.581.7560.192 .0N垂直面反力 321857. 130.99ttRFN24.68710.64.5 106.7tt N水平面受力图,如 f 图所示垂直面受力图,如 h 图所示画轴弯矩图水平面弯矩图,如 g 图所示， 图xzM垂直面弯矩图,如 i 图所示， 图y合成弯矩图,如 j 图所示，合成弯矩 2xyz画轴转矩图轴受转矩 28376.45TNm转矩图, 当量转矩图，如图 k 所示0.6.0.湘潭大学兴湘学院25许用应力用插入法由表 16.3,查得 107,12bbMPaPa应力校正系数 0.62b画当量弯矩图当量弯矩:在齿轮中间处 221 1350.6MTNm在齿轮(轴头)中间处 22 9.当量弯矩图,见图 l校核轴径齿根圆直径 32()721.56.7f andhcmm轴径 131350.6.80.bM232319.23.95.07bd经检验轴所用尺寸合格。中间轴安全系数校核计算如下：以齿轮端面处危险截面为例进行安全系数校核。对称循环疲劳极限 10.4.7503bBMPa32脉动循环疲劳极限 01.7.30561bba62P等效系数 10235610.8b湘潭大学兴湘学院2610225360.2截面 3-3 上的应力水平面弯矩312417268.4560.98.1892.3RardMxyFFNm垂直面弯矩132170.96.87495.13RtxzF合成弯矩2102.3MxyzNm289.9845.107.39Nm弯曲应力幅 370.16a MPaW弯曲平均应力 m扭转切应力 2387.45.06Ta扭转切应力幅和平均切应力 0.82amP应力集中系数有效应力集中系数 因在此截面处，有轴径变化，过渡圆角半径 r=1mm，由和 ，从附录表 1 中查出/65.7/41.02,/640.2Ddrd750BMPa。2,39k表面状态系数 由附录 5 查出 .8尺寸系数 由附录 6 查出 0.6,.74安全系数弯曲安全系数 设为无限寿命， ，由式 16.5 得1Nk湘潭大学兴湘学院27130S2.52.4.86Nbamk扭转安全系数 1115.4.390.2.8074Nak复合安全系数 222S3.51.3.084经检验轴所用尺寸合格。轴承验算湘潭大学兴湘学院286 高速轴轴承验算查手册 7307c 轴承主要性能参数如下：32.8,4.8,750/min()0.68roroCKNre脂 润 滑 ，寿命计算左边轴承径向力 22107.635.8.30rFN右边轴承径向力 294.8.67.r轴向力 ，方向向左13.AaN附加轴向力 查表 18.4，可得，110.6875.4srF220.68413.srFN因 ，故左边轴承被压紧2 13.A轴承轴向力 127.5.9as4.NX,Y 值 ，故 1586.92.30arFe110.4,.87XY，故2.687.r 2,冲击载荷系数 考虑中等冲击查表 18.8 得 1.df当量动载荷 111222().(04258.307586.94)73.562draPfXFY N（ ）轴承寿命 因 ，只计算轴承 1 的寿命1P336101677028()().0849.5CrLh hn年1rS 2rSA湘潭大学兴湘学院29故高速级轴承满足寿命要求。静载荷计算X0、Y 0 查表 18.12，得 ，0.5X0.38Y当量静载荷 0110.528.3586.9432.1rrarPFNN取 大 者02202.567.3841.60.7rrarXYPF取 大 者安全系数 S0 正常使用角接触球轴承，查表 18.14，得 0S1.5计算额定静载荷 0202S1.567.9.34rrCPN(因 ),2故 只 计 算 轴 承许用转速验算载荷系数 1f1 1739.850.2,8.9,rPfC查 图 得2 2r 查 图 得载荷分布系数 2f1 212586.94.7,8.0,.9630.,.,.arrFf查 图 得查 图 得许用转速 N 1210.967502minfNr2 4均大于工作转速 1430r/min。经检验该轴承合格。湘潭大学兴湘学院30致 谢本论文是在杨世平老师的悉心指导和热情关怀下完成的。在整个设计过程中，不仅在学业上得到了老师细致、耐心的教导和讲解，使自己巩固、完善了所学知识，并且治学严谨、塌实沉稳的学风给人以深厚影响，在我的学习、待物中产生了积极作用，也使得本次设计能够顺利完成。再此衷心感谢在这过程中帮助及指导过我的老师和同学，让我开阔了眼界，增加了学识。湘潭大学兴湘学院31参考文献1 吴彦农.康志军 .Solidworks2003 实践教程. 淮阴：淮阴工学院， 20032 叶伟昌. 机械工程及自动化简明手册（上册）. 北京：机械工业出版社，20013 徐锦康. 机械设计. 北京：机械工业出版社，20014 成大先. 机械设计手册（第四版 第 4 卷）. 北京：化学工业出版社，2002 5 葛常清. 机械制图（第二版）. 北京：中国建材工业出版社，20006 朱 敬. 孙明，邵谦谦.AutoCAD2005.电子工业出版社，2004 7 董玉平. 机械设计基础.机械工业出版社，20018 曾正明. 机械工程材料手册. 北京：机械工业出版社，20039周昌治. 杨忠鉴，赵之渊，陈广凌. 机械制造工艺学. 重庆：重庆大学出版社，199910 曲宝章. 黄光烨. 机械加工工艺基础. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200211 张福润. 徐鸿本，刘延林. 机械制造基础（第二版）. 武汉：华中科技大学出版社，200212 徐锦康. 机械设计. 北京：高等教育出版社，200413宁汝新. 赵汝嘉. CAD/CAM 技术. 北京：机械工业出版社，200314 司徒忠. 李璨. 机械工程专业英语. 武汉：武汉理工大学出版社，200115牛又奇. 孙建国. 新编 Visual Basic 程序设计教程. 苏州：苏州大学出版社，200116 甘登岱. AutoCAD2000.航空工业出版社，200017 夸克工作室 .SolidWorks2001.科学出版社，200318 吴权威. SolidWorks2003.科学出版社，200419 甘永立. 几何量公差与检测.上海科学技术出版社，2004湘潭大学兴湘学院32附录 1 外文文献翻译工艺规程制订与并行工程T. Ramayah and Noraini Ismail摘要:产品设计是用于产品，及它的部件装配的计划。为了把产品设计转换成一个实际物体，这需要一个制造计划。而制订一个这样的计划的行动就叫做工艺规程制订。它是产品设计和制造之间的连接，工艺规程制订包括决定加工顺序和制造产品所必须完成的装配步骤。在以下文章中,我们将解释工艺规程制订和他的一些相关主题文章开始，我们应该区别在下列文章中被反复提到的工艺规程制订和生产计划。工艺规程制订与如何制造产品和它的零件等工程技术问题有关，制造零件和装配产品需要什么样的设备和工具？工艺规程制订与产品制造物流管理有关系。它在工艺规程制订后面与原料分类及获得满足制造充分数量产品要求的资源有关。工艺规程制订工艺规程制订包括决定最适当的制造及装配步骤和顺序，在这些顺序和步骤中他们必须根据所提出的详细的设计说明书规范完成给定零件或产品制造。 能够被计划的工艺范围和多样性通常由于公司车间可用设备和技术能力而受到限制。在公司内部不能够制造的零件必须到外部市场购买，工艺规程制订所提及的工艺选择同样也受到详细设计资料的限制，我们稍后将会回到这一点。工艺规程制订通常是由制造工程师完成的，工艺制订者必须熟悉工厂中详细可用的制造流程并且能够说明工程图。基于制订者的知识、技术和经验，用于制造每个零件的工艺步骤以最合乎逻辑的顺序被发展制订。下列各项是在工艺规程制订范围里的许多决定和详细资料：.设计图的说明. 在工艺规程制订的开始，产品设计的这一部分( 材料、尺寸、公差、表面处理等等)必须进行分析。.工艺和顺序. 工艺制订者必须选择哪一个工艺是必需的及必需工艺的序列。此外还必须准备好一个简短的工艺步骤描述。.设备选择. 大体上，工艺制订者必须逐步展开利用工厂现有机器的计划。另外，组件必须被购买或在新设备上的投资必须被制定。湘潭大学兴湘学院33.工具、冲模、铸模、夹具、量具. 工艺必须决定每个工序需要什么工具，这些工具的实际设计和制造通常通过委派工具设计部门和工具库或者联系专攻那种工具制造的外面厂商来完成。.方法分析. 车间规划，小工具，提升重物的提升间。甚至在一些人工操作情景中的肢体动作也被指定。.操作步骤. 工作测量技术被用来为每个操作设定时间标准。.切削工具和切削条件. 这些必须对加工操作通过推荐标准手册来进行详细说明。零件工艺规程制订对于单个零件，加工顺序通过一种被称为进路表的表格来进行文件证明备份。就如工程图被用于详细说明设计产品一样，进路表被用于详细说明工艺计划。他们是类似的，一个用于产品设计，另一个用于制造。制造单个零件的典型加工顺序包括：(1) 一个基本工序 (2) 二级工序 (3) 提高物质特性工序和(4) 最后工序。一个基本工序决定了工件的起始造型。金属铸件、塑料成型、金属精炼是基本工序中的实例。起始造型常常必须通过改变起始造型操作(或者接近于最终造型)的二级工序来精制。二级工序习惯于和基本工序一起提供起始造型，当砂型铸造是基本工序，车加工通常是二级工序。当轧钢厂制造金属片是基本工序，冲压操作像冲裁和弯曲通常是二级工序。当塑料注入成型是基本工序时，二级工序通常是不必要的，因为他的大多数几何特征制造通过别的方式如成型制造来完成。塑料成型和其他操作的二级工序被称为净成型工序的并发二级工序，需要一些但并不多的二级工序的操作就是所提到的近似成型