！！定单037-4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计【3月10号】.doc
定单037-4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计【3月10号】UG5.0打开三维
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毕业设计(论文)4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 2014 年 月 日摘 要随着水稻收割机技术的飞速发展，水稻收割机的农业领域正在不断的扩大，对应用需求提出了新的要求，为提高水稻收割机应用的水平，我们研制了一套水稻收割机系统。本文阐述了水稻收割机的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的水稻收割机设计要求，进行了本演示系统的总体方案设计和各自由度具体结构设计、计算。关键字：水稻收割机、结构设计、机械结构37AbstractWith the rapid development of technology of rice harvester, rice harvester of agricultural field is constantly expanding, puts forward new requirements on the application requirements, in order to improve the application level of rice harvester, we developed a set of rice harvester system.This paper discusses the development history of rice harvester, application status at home and abroad, and its great superiority, put rice harvester specific design requirements, the design, overall design of the demonstration system and the degree of freedom concrete structure calculation; the final design of the telescopic mechanism and the fuselage design.Key Words: rice harvester, structural design, mechanical structure目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论51.1 4LBZ-100型收割机传动系统的组成51.2 水稻收割机市场现状51.3 水稻收割机技术现状51.4 水稻收割机的发展趋势71.5 水稻收割机的发展趋势8第2章 水稻收割机总体方案设计112.1总体设计的思路112.2 设计方案过程及特点112.3 总体结构的设计和比较11第3章 传动系统的设计和计算133.1 传动系统的设计和计算133.1.1 传动系统的驱动电机功率的预算133.1.2 传动系统结构设计143.2大小锥齿轮的设计和校核213.3 轴的设计和校核253.4 键的校核34总 结35参考文献36致 谢37第1章 绪论1.1 4LBZ-100型收割机传动系统的组成4LBZ-100型半喂入式联合收割机是一款小型半喂入式收割机，具有小巧轻便，适应能力强的特点，特别适用于西南丘陵地区小块不规则农田的作业要求。它的传动系统一般由离合器、变速箱、驱动桥、主减速器、差速器等组成。1.2 水稻收割机市场现状自2004年国家施行农机购置补贴以来，直至2009年收割机市场一直呈现出持续火热之势，收割机产销量急剧上升，保有量也迅速增大，国内收割机生产企业增多，收割机技术趋于成熟，产量剧增，价格大幅下降以及国内市场水稻收割机的巨大刚性需求是这几年收割机市场一路走高的主要原因，而进入2010年，收割机市场开始步入理性增长阶段，国内市场温和增长，没有大起大落情况出现欧美与日韩等国的机器仍占据着大量市场份额，国内企业很难与之抗衡我国水稻收割机的发展很不平衡，吉林辽宁等东北产区以及江浙沪等发达地区机械化程度较高，水稻机收率可以达到60%80%，而其他水稻主产区( 如四川和重庆等地) 水稻机收率偏低，2009年仅能达到30%左右由于当地经济条件和地理环境的限制，水稻收割机的推广普及仍存在很大的困难而在安徽湖南等地，虽然在生产厂家和农机部门的共同努力下收到了一定的效果，但水稻机收率仍然不尽如人意 这些地方市场潜力较大，但对水稻收割机的技术要求更加严苛。1.3 水稻收割机技术现状目前，我国水稻收割机主要有以下几种类型:1) 按喂入方式，可分为全喂入式联合收割机和半喂入式联合收割机 全喂入式联合收割机结构简单，成本低廉，适合地形较好的平原地区大面积作业; 半喂入式联合收割机生产效率高，收获损失小，适用范围更加广泛。2) 按配置结构，可分为自走式和背负式两种 背负式收割机主要与手扶拖拉机以及883478kW的四轮拖拉机配套使用，以拖拉机作为动力，降低了购机成本 而自走式收割机工作稳定，效率高，已经逐渐取代了背负式收割机，成为水稻收割机的主要发展趋势。3) 按行走方式，可分为轮式和履带式两种 轮式传动系统结构简单，成本较低，在长江以北土质较好的平原地带以及田地分散的丘陵山区地带使用较为普遍; 履带式传动系统附着力强，适宜在泥地和水田中作业。4) 按脱粒方式，可分为梳脱收获和喂入式收获两种 喂入式收获即先将植株割下后整体经过脱粒装置进行脱粒; 而梳脱收获又称为割前脱粒，即先进行脱粒操作，再将植株割下 梳脱收获可以大大减少进入脱离装置中的物料的草谷比例( 仅为018048) ， 从而减少功率消耗，提高工作效率。另外，梳脱收获具有湿脱性能好损失小和清洁度高等优点，尽管目前梳脱机型在可靠性和配套性方面都存在着某些不足，尚处于样机推广阶段，但它是未来水稻联合收割机的一个重要发展方向由于作业环境的不同，国外联合收割机发展方向也不尽相同，欧美的联合收割机大部分是全喂入自走式机型，并且机型较大，档次较高，能同时收获小麦水稻玉米和大豆等农作物，功率较大，一般为147kW以上，工作效率很高; 而日韩的联合收割机多为半喂入自走式机型，可以兼收稻麦，适合水田作业，其功率和价格等都与国产半喂入机型较为接近，但可靠性较国产机型更高，更加小巧专业，在国内市场上占有较大份额。目前，我国水稻联合收割机主要有全喂入自走式和半喂入自走式两种机型 全喂入式机型起步较早，技术较为成熟，尽管存在无法解决水稻倒伏时无法作业和秸秆利用等问题，但仍是国内市场上的主流机型，半喂入式水稻联合收割机是日本最先研制出来的，在我国的生产研发虽然起步于20世纪70年代，但由于其机型结构复杂，技术含量高，制造难度大，成本较高，企业很难在短期内收回投资，所以至今仍没有形成大批量生产的能力，由于缺乏核心技术，一些主要零部件( 如发动机和核心工作部件等) 仍需要从日韩等企业进口，导致国内生产的半喂入式联合收割机的价格一直居高不下，一台半喂入式机型的售价在14万16万元左右，一般经济条件的用户根本无力购买，而且与同等价位的日韩进口机型相比，性能和价位都不具有竞争优势 相对而言，国产大型全喂入式机型每台3万5万元的售价更容易被用户接受。所以，尽管某些专家曾预测全喂入式机型将被半喂入式机型所取代，但无论从企业还是消费者方面都更加倾向于发展成熟的全喂入式机型 而这也正反映了国内水稻收割机技术的发展现状，即全喂入式水稻收割机产品基本定型，但仍难以解决水稻倒伏和秸秆回收利用问题，目前的发展方向为大功率高效率以及提高可靠性和适应性; 而半喂入式水稻收割机尚缺乏核心技术支持，缺乏自主品牌，成本居高不下，尽管很适合我国西南地区水稻主产区收获作业，但发展受限，技术难题亟待解决。1.4 水稻收割机的发展趋势国内水稻收割机技术与国际先进水平仍存在着巨大的差距，存在诸多问题，而解决这些问题的根本途径就是加大研发力度，从技术层面上打破国外企业的垄断，尽快生产出适合我国水稻产区使用的机型。首先，对于半喂入式联合收割机，割前脱粒技术成为发展趋势，采用梳脱收获工艺，梳脱茎秆切割整齐铺放联合作业的工艺流程，可以很好地解决半喂入机型的技术难题，而全喂入式机型在进一步加大功率，提高适应性的同时对主工作部件结构的进一步改进( 如采用轴流滚筒等)，使收割机结构简化，工作更加可靠 其次，为了提高收割机的通过性，应着重对半链轨和橡胶履带式行走结构进行进一步优化，降低整机质量，从而减轻水稻收获时对土壤的压实作用，这对于促进免耕和少耕技术的发展具有重要意义。全喂入适应性广，半喂入发展受限。结合我国水稻机收发展严重不平衡的事实，针对西南地区分散的丘陵与山区等作业环境，开发出灵活机动小功率低功耗和可靠性高的小型水稻联合收割机，将成为我国水稻收割机发展的主要方向，借鉴日韩先进技术和发展经验可以看出，采用自走式半喂入式的小型水稻联合收割机非常适合这些地方水稻收获作业，而对其发动机机械结构和主要工作部件等核心技术的研发，将成为我国农业部门与相关企业的重要任务通过采用模块化设计方法，借助于CAD，Pro/E和ANSYS等计算机软件，对收割机各部件进行建模分析与振动测试等，进一步优化收割机结构，提高收割机可靠性，也将成为水稻收割机设计制造的重要环节随着公顷产量1050kg以上的超级杂交水稻的问世，如何解决现有收割机脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配秆青叶茂作物在大流量条件下分离困难等问题，设计生产出适合其特性的机型，也是当前我国收割机发展的重要方向之一。总之，对于当前国内主流机型，在保证良好性能的前提下，保证高效率大功率和大喂入量，从而进一步提高作业效率; 采用新材料和先进设计制造工艺，降低收获损失率，提高清洁度; 以人为本，运用机电一体化技术，提高整机舒适性安全性和操作方便性等除了对现有机型的进一步改良和优化之外，借鉴国外经验，针对我国地形复杂，水稻种植农艺作物品种土壤情况和水文条件差异较大等现状，功能更加齐全满足一机多用要求的新机型也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。1.5 水稻收割机的发展趋势传动系统作为联合收割机的一个重要辅助系统，直接影响着联合收割机各个工作部件的工作状况，联合收割机在使用中出现的工作速度慢、易堵塞、损失大、清洁率低等问题，与传动系统设计不合理有很大的关系。( 1 )传动路线设计不合理。原设计中的传动路线是这样的：由发动机到中间轴，再到轴流滚筒；轴流滚筒后分为3路，一路为物料搅龙、离心风机、横流风机、前后圆筒筛等，另一路为接力输送器、割台等，最后一路为排草轮。可以看出，在原设计中，各工作部件的动力都是通过轴流滚筒传递的。轴流滚筒不但承担着脱粒的负荷，还要负责为清选装置等其他工作装置传递动力，工作负荷较重。当喂入量过大或作物喂入不均匀时，轴流滚筒本身因负荷变化而引起的转速不稳定，会直接影响到其他工作装置的正常工作；反过来，轴流滚筒的转速又受到其他工作装置负荷变化的影响，从而进一步影响脱粒滚筒所带动的其他工作装置的速度。这种相互之间的影响使脱粒滚筒和工作装置的堵塞时有发生，各工作部件无法正常工作，从而影响整机的工作质量和工作效率。( 2 )各工作部件物料处理能力不匹配。如果某一工作部件对上一部件输送过来 的物料不能快速高效地处理完毕，并顺利输送到下一部件，就会造成喂入量稍一过大，很快就堆积堵塞，影响整车前进速度。这种情况一方面与各工作部件的结构设计有关，另一方面与工作转速有关。这一缺陷突出表现在物料搅龙、籽粒搅龙输送物料的能力不足上，当遇到干焦作物、潮湿作物或喂入量过大时，便无法及时处理脱粒装置输送过来的物料，造成凹板下面及清选装置堵塞。水稻是我国第一大粮食作物，常年种植面积约3000万公顷。1995年以来，我国水稻收割机逐步得到发展。2000年水稻机收率提高到15.4%，2005年达到33.2%，2007年增长到46%，2011年达到69%。 虽然与小麦近90%的机收率相比仍然偏低，但考虑到双季稻产区复杂的地理条件和落后的基础设施现状，当前的机收率实质上与小麦机已经不相上下了。 从2004年开始，国家实行对农机购置补贴，拉动了水稻收割机的快速发展。随着机收率的提高，水稻收割机的社会保有量也迅速上 升，2011年保有量已超过38万台，其中半喂入机型约7万台。机收率提高后，水稻收割机的市场需求将从增量变成存量，今后更新换代将成为主流需求特征。 需求高潮消退企业理性申报 从稀缺变为富余，许多地方不再对水稻收割机实施重点推广和补贴倾斜。而市场冷暖的变化，最先感觉到的一定是企业。 20092011年水稻收割机市场连续3年的需求持续低迷，已经让一些企业主动退出了市场，一些本打算进入的企业也望而却步。从近几 年补贴目录的变化上可以看出，大中型拖拉机、玉米收获机和深松机等热门产品数量大幅增长的情况下，水稻收割机却基本上是原地踏步。截至2011年共有74 家企业申报水稻收割机产品，而目录是76家，只增加了2家。20092011年已经有15家企业退出或经营方向转移从而消失在补贴目录之中了。全喂 入机型从2009年的32个生产企业增加到47个，3年间有15个企业进入该行业，而半喂入机型2012年只有29个企业申报，3年间只增加了4个。 从企业进入的多与寡可以看出水稻收割机的需求趋势，企业也在按照市场的需求进行经营方向的调整。适合的才是最好的，全喂入看来并不像某些专家预测的会逐步被半喂入替代。 缺乏核心技术国产半喂入进退维谷 去年在郑州召开的全国农机展上可以发现，与前几年相比，展出的半喂入机型明显减少，参展企业数量也相应减少。 无独有偶，目录也出现了相同的情况。目录中申报的企业和产品数量双双减少，申报的产品型号也都是前几年的老产品，鲜有新产品上榜，且很少有新企业进入。究其原因，没有掌握核心技术的情况下，企业发展无以为继是关建因素。 回顾历史，我国半喂入水稻联合收割机的研究并不晚，中国的半喂入水稻收割机早有建树，但由于客观的工业环境影响，我国自主研发的半喂入水稻机一直没有发展起来。 日韩企业大举进入中国后，随着技术扩散，国内一些农机或非农企业开始纷纷进入半喂入收割机领域。一些企业采用SKD、整机进口或更换包 装的方式，还有一些是发动机和主要工作部件进口，用自制底盘拼装而成。由于我国企业对半喂入收割机没有自主知识产权，未掌握核心工作部件的专有技术，发动 机和主要工作部件靠进口，价格居高不下，国产机无论是在性能上还是在价位上都不具有竞争优势。国内众多厂家对半喂入收割机的投入前赴后继，有的企业为此付 出了沉重的代价，至今没有一家企业拥有完全的自主知识产权，也很少有企业形成批量生产的能力，能与国外机型相抗衡。 面对日新月异发展的全喂入产品，看着手中没有核心技术而又利润丰厚的半喂入产品，本土企业陷入了两难，在进退维谷之间，失去了发展的方 向，于是一些企业开始两条腿走路，一些企业断臂求生，砍掉了半喂入业务转而进入其他领域，一些企业则因为“食之无味弃之可惜”而仍在徘徊中。 全喂入向大功率延伸 半喂入技术发展放缓 受规模化、集约化种植的提高，农机合作社等社会化服务组织的兴起，北方水田增加等因素的影响，收获效率更高的水稻收割机产品需求量在不断增加，23公斤/秒喂入量的产品已经是市场的主流，东北地区向3公斤/秒以上的产品发展。 从目录可以看出，23公斤/秒喂入量产品的型号在增加，而3公斤/秒及以上产品则增长的更为迅猛，这说明东北市场将是今后有实力的全喂入企业要争夺的焦点，同时也将极大的促进东北地区水稻机械化收获水平。 从目录来看，半喂入机型技术发展逐渐降低。由于市场发展受限及自主品牌的萎缩，日韩主要企业缺乏堆出新产品的动力，无论是产品技术 水平还是产品多样化方面都没有明显的进展。而在原材料上涨的压力下，日韩企业的产品价格不但没有下降，甚至在变相的涨价，这种结果将影响到用户的选择范 围，增加了用户的购机成本，但最终的结果将是影响半喂入收割机行业整体技术水平的提升，在全喂入技术革新的情况下，半喂入产品市场份额可能进一步萎缩。 以史为鉴企业需创新发展 20世纪八九十年代，小麦收割机也是呈现百花齐放的局面。进入21世纪以来，国家开始实施农机购置补贴，市场需求被重新激活，2006 年行业整体销量曾接近5万台，巨大的需求吸引了更多的企业加入，但其时小麦收割机行业产能已经严重过剩，在2007年国家取消小麦机的农机补贴之 后，2008年众多的中小型企业受到冲击，福田雷沃重工等实力企业开始进行市场整合。近几年，福田雷沃重工的市场占有率一直在65%以上，并呈现不断的上 升趋势，而更多的小企业由于形不成规模效应，在无利可图，甚至亏损的情况下忍痛退出了行业。 联想到水稻收割机行业，在经过近10年的高速发展之后，目前保有量高企，福田雷沃重工和江苏沃得一南一北两大企业的市场位势逐渐稳固， 柳林、碧浪等奋起直追，星光凭借新产品优势迅速发展，奇瑞重工等企业也在积极布局市场。可以预想，行业集中度将逐步加强，后期这种趋势应该会更明显，广大 中小企业应该通过技术创新、产品升级、营销模式创新等方式来加快发展，并且密切关注农机购置补贴政策的变化，避免像小麦收割机企业一样，在补贴政策停止后 陷入经营的困境，并最终被市场淘汰。第2章 水稻收割机总体方案设计2.1总体设计的思路设计水稻收割机大体上可分为两个阶段： 一、系统分析阶段 1、根据系统的目标，明确所采用水稻收割机的目的和任务。 2、分析水稻收割机所在系统的工作环境。 3、根据水稻收割机的工作要求，确定水稻收割机的基本功能和方案。如水稻收割机的自由度、信息的存储量、计算机功能、动作精度的要求、所能抓取的重量、容许的运动范围、以及对温度、震动等环境的适应性。 二、技术设计阶段 1、根据系统的要求的自由度和允许的空间空做范围，选择水稻收割机的坐标形式 2、拟订水稻收割机的运动路线和空间作业图。3、确定驱动系统的类型。 4、拟订控制系统的控制原理图。 5、选择个部件的具体集体够，进行水稻收割机总装图的设计。 6、绘制水稻收割机的零件图，并确定尺寸。 下面结合本演示系统的基本要求和设计的基本原则确定本系统的方案。2.2 设计方案过程及特点 a. 水稻收割机必须小巧、灵活、拆卸方便； b水稻收割机在工作过程中，其结构可适应应不同道路的变化情况； c水稻收割机自动化程度高，控制方便灵活；2.3 总体结构的设计和比较根据国内外的水稻收割机的移动方式大致可分为六种：活塞移动方式 滚轮移动方式 履带移动方式足腿移动方式 蠕动移动方式 螺旋移动方式其各有优缺点。以下分别介绍。活塞移动式依靠其首尾两端管内流体形成的压差为驱动力，随着管内流多轮方式时牵引力随轮数增加而增加。缺点是着地面积小，维持一定的附着力较困难，这使得结构复杂，越障能力有限。 履带移动式的优点是着地面积大，易产生较大的附着力，对路面的适应性强，牵引性能好，越障能力强。缺点是体积大不易小型化，拐弯半径大，结构复杂，还要保持履带的张紧。足腿移动式的优点是对粗糙路面适应性能较好，越障能力极强，可适应不同管径的变化。缺点是结构和控制复杂，行走速度慢。蠕动移动式的优点是适应微小管径，越障能力强。缺点是移动速度慢，控制复杂。螺旋移动式的优点是有一定的越障能力，可适应不同管径的变化，可在垂直路径中行进。缺点是结构复杂，移动速度慢，驱动力要求高。根据设计参数和技术要求，所要研制的路径水稻收割机必须要有高可靠性，高效率。所以采用上述传动系统的移动方式的组合来实现行走，这样可利用其综合优点避免单一移动方式的缺点。由于路径存在不同的弯管，这就要求水稻收割机的传动系统有一定的拐弯能力和越障能力。所以，设计了一种如下页图所示的可伸缩的三只履带腿式（三只腿成120分布）组合传动系统。其特点是：移动速度快、转弯比较容易、有较大牵引力、对粗糙路面适应性好、越障能力强；同时，可伸缩性使得水稻收割机对变径路径有较好的自适应性。第3章 传动系统的设计和计算3.1 传动系统的设计和计算3.1.1 传动系统的驱动电机功率的预算水稻收割机受力预取：=1470.6+400 =1870.6N由于履带是二组；成180分布；受到的是摩擦阻力; （其中是橡胶与钢之间的摩擦系数） =20.81870.6+0.8400 =3312.96N取路径水稻收割机的工作行程速度V为：V=0.5m/s （是有效功率）由于是二组履带，所以每个履带的驱动电机至少为： W=21656.482=828.24W所以，选取电机的功率为800W;同时电机要能变速，才能在路径内转弯；所以选择伺服电机，最终选择SGMAH-08A伺服电机（安川公司）。=1870.6N3312.96NV=0.5m/s=1656.48WW=552.16W3.1.2 传动系统结构设计确定传动系统-履带的外形尺寸由于路径直径最小时，D=400mm；同时总体方案中已经确定采用2组履带，相对来说比较狭小；所以传动系统尺寸不能太大。关于转弯的功能，它能转多少大于150度的角，转大概200mm的转弯半径.首先，确定履带的宽度。由于履带的宽度较小，那么它的工作所提供的驱动力就会减小；而其宽度太大时，所受到的阻力就会很大。通过作图的方法，取履带的宽度为：=150mm。其次，确定履带的长度。履带的长度越长其转弯的灵活性就会受到影响。所以，履带的长度不能太长。所以其长度L为：L=580mm。最后，确定履带的高度。履带的高度受到路径的限制，同时还受到撑开杆组的影响；由于撑开杆组要能在=700mm1000mm范围内变化，所以杆长要达到给定的范围。通过对撑开杆组的设计，后最终确定高度H=175mm。确定传动系统的结构由于外形尺寸的限制，电机内置在履带组中，同时采用锥齿轮来换向，最后驱动履带轮。其结构图如下图所示： =150mmL=580mmH=175mm结构总图1轴01 2电机 3小锥齿轮 4驱动带轮 5轴02 6直齿轮01 7直齿轮02 8轴039大锥齿轮 10从动带轮确定传动系统中的履带轮和履带轮采用同步带的结构来设计履带。以下是同步带传动的优点：1. 适用于两轴中心距较大传动，承载能力较大。2. 带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，传动平稳，噪声小。3. 结构简单，制造和维护较为方便，价格低廉。 首先，确定同步带的主要参数：（查机械设计手册13-42）齿 形：梯 形齿距制式：模数制型 号：m7节 距：=21.991mm 其次，设计带轮：（查机械设计手册13-50） (1)初选带轮的次数：；选择切削带轮齿形的刀具类型切出直线齿廓的特别刀具；齿槽角：2=2=40；节 距: =m=mm；节圆直径:；模 数：；齿侧间隙：；=21.991mm2=40名义径向间隙：；径向间隙：；外圆直径：mm（其中=1.750）；外圆齿距：；外圆齿槽宽：；齿槽深：；齿槽底宽：；齿根圆角半径： ； ；最后，设计履带：（查机械设计手册13-43） 由于采用同步带的结构来设计履带，同时履带用于特殊的工作环境，所以不能完全采用同步带的参数，根据具体的结构尺寸设计履带。 节 距：=21.991；齿形角：2=40；齿根厚：=10.06 ；齿 高：=4.2 ；带 高： ；齿顶厚： ；节顶距：=1.750 ；带 宽： ；=116.5mm=21.529mm=11.06mm=8.036=21.9912=40=10.06=4.2=1.750确定大小锥齿轮参数整个行走装置里，锥齿轮的主要作用-换向，传递动力。同时考虑到其完全在行走装置内部，尺寸受到限制。根据以上的因素，设计大小锥齿轮的具体参数。根据总体结构设计图，采用轴交角。齿轮类型为：直齿锥齿轮、齿形制为GB/T 123691990,齿形角为20、齿顶高系数=1、顶隙系数。（查机械设计手册14-200）大锥齿轮的次数;小锥齿轮的次数。大小锥齿轮的具体参数分别如下：（查机械设计手册14-201）大锥齿轮：法向模数： ；齿 数： ；法向齿形角：分度圆直径：分度圆锥角：齿顶圆直径： =75+212.5 =78.044mm齿根圆直径：大锥齿轮：78.044mm71.347mm 锥 距： = =47.253mm 齿顶角：=3143齿根角：=3471顶圆锥角：=+3143=55339根圆锥角：=-3471=484425齿 宽 ： b=25mm 47.253mmb=25mm小锥齿轮：法向模数：；齿 数：；法向齿形角：分度圆直径：分度圆锥角：齿顶圆直径： =57.5+212.5 =61.467mm齿根圆直径： =57.5-2（1+0.2）2.5 =52.54mm 锥 距： = =47.253mm 齿顶角：=3143小锥齿轮：57.5mm=61.467mm=52.54mm47.253mm齿根角：= =3471顶圆锥角：=+3143=根圆锥角：=-3471=齿 宽 ： b=25mm 确定直齿轮的参数 在整个行走装置中，直齿轮的作用，主要是传递动力。根据传动系统的结构和尺寸限制，同时为了减少零件的个数和降低成本，才用两个完全相同的直齿轮，齿顶高系数=1、顶隙系数。齿数z=40，模数。其具体参数如下： 分度圆直径：齿 顶 高：齿 根 高：=3.125b=25mm=100mm=2.5=3.125全 齿 高：=2.5+3.125=5.625齿顶圆直径：=100+22.5=105mm齿根圆直径：=100-23.125=93.75mm齿 厚： 齿 根 宽： 中 心 距： 顶 隙：3.2大小锥齿轮的设计和校核选择齿轮的类型,精度等级,材料和齿数 选择直齿圆锥齿轮 8级精度齿轮,软齿面 小齿轮的材料为40Cr，调制处理，硬度为280HBS；大齿轮的材料为45钢，调制处理HBS。 初选小齿轮的齿数；大齿轮的齿数为。按齿面接触疲劳强度设计计算 根据轴承布置方式和载荷的冲击情况，取K=1.8。 查附录2（机械设计、机械设计基础课程设计）得小齿轮的接触疲劳极限为： 大齿轮的接触疲劳极限为： 计算接触疲劳许用应力： 计算小齿轮的分度圆直径 =195.153.856mm 其中 =36.1 N.m按齿根弯曲疲劳强度设计计算 计算当量齿数并查取齿形系数，两齿轮的分度圆锥角分别为： 当量齿数为： 查附录2得： 由附录2得，小齿轮的弯曲疲劳极限为： 大齿轮的弯曲疲劳极限为：53.856mm=36.1 N.m= 计算弯曲疲劳许用应力： 大齿轮数值大，代入计算 计算： = =2.1635 取m=2.5则： 取 ，取； 锥距为：=47.253mm 分度圆直径为： 分度圆锥角为：，2.1635 齿 宽 ： b=25mm 3.3 轴的设计和校核1. 按扭转强度条件，初步估计轴径： 其中=110，查机械设计（P362）表15-3可得。 代入上面得值，计算可得： 由于轴上有一键槽，所以：，取轴的最小直径为：d=20mm。 2. 轴的结构简图如下： 3. 按弯扭合成强度进行强度校核做出轴的计算简图轴所受的载荷是从轴上零件传来的。根据结构尺寸，做出其受力简图如下图所示：b=25mmd=20mm。 校核所需要的基本参数 计算齿轮的啮合力：A: 直齿轮的齿轮啮合力1. 齿轮圆周力： =685.9 N直齿轮：685.9 N2.齿轮径向力： B: 锥齿轮的齿轮啮合力1. 齿轮圆周力： =914.533 N2. 齿轮径向力： =202.634 N3. 齿轮轴向力： = =264.078 N 求水平面的支反力和做出弯矩图:1. 其受力分析图如下图所示: 锥齿轮： =914.533N =202.634 N=264.078 N2. 对A点求矩： 则有： =372.848 N 3. 对B点求矩： 则有： = = -144.216 N4. 根据上面的计算结果，画出弯矩图。 =372.848 N 求垂直面内的支反力，并作出弯矩图1. 受力分析如图所示：2. 对A点求矩：则有：（其中） = -8.590 N2. 对D点求矩：则有：= -8.590 N = -38.423 N3. 做出对应弯矩图 求支反力 =149.246 N =312.965 N 合成弯矩图 =2889.432 N =25774.198 N =23238.956 N 根据已知条件，做出扭矩 校核危险截面 综上所知，C面为危险截面： (其中，由于扭转切应力为脉动循环变应力，所以取，T=36100) =31767.982 (其中 =1251.74) C截面图 = ，轴满足要求。
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