联轴器设计及相关技术研究【含cad图纸+文档全套资料】
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毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述 1. 设计（或研究）的依据、背景以及研究意义联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和转矩过程中一同回转而不脱开的一种机械装置1。它是机械传动轴系中不可缺少的联接部件，其种类多、用量大，适用范围广，属通用基础传动件2-5。联轴器的种类很多，有刚性联轴器、挠性联轴器、弹性联轴器和安全联轴器等。它们的基本功能是传递运动和转矩。但按照不同类型的联轴器，除基本功能外，还有其他附助功能，如补偿轴向、径向、角向位移的功能及不同程度的减振、缓冲功能和过载安全保护功能等，以满足不同机械设备传动系统的需要。结合联轴器使用的场所、连接部位的不同，有不同的分类方法6。目前国内常用的联轴器具备以下优缺点：（1） 十字联轴器。主要用于减速器低速轴端与车轮或卷筒之间的连接，其主要优点是结构简单，制造方便，能传递较大的扭矩，缺点是补偿量小，要求安装精度较高。（2） 齿轮联轴器。齿轮联轴器是起重机个各运动机构应用最多的补偿式联轴器，具有全齿联轴器和半联轴器之分，其优点是外形尺寸小，传递扭矩大，允许被连接的轴之间有较大的偏移量，对安装精度要求较低，工作可靠。缺点是制造工艺复杂，成本较高。（3） 弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器有橡胶圈柱销联轴器和尼龙圈柱销联轴器。其优点是结构简单，能缓冲减振，不需要润滑，其缺点是传递扭矩小，弹性圈易磨损，寿命低。 1.1 按照联接部位和使用场所分类（1）联接电机轴和丝杠丝杠机构是机械传统系统中最常见、最常用的机构之一。丝杠与电机之间的联接部件成为联轴器，联轴器的性能的优劣将直接关系着整个系统的性能7-9，联接电机与丝杠的结构示意图，如图1.1所示。图1.1 联接电机与丝杠结构示意图（2）联接电机与同步带轮由于电机的转速较高，往往都会配置减速器，通过使用减速器从而将电机的转速降下来。在这一过程中就造成了需要使用联轴器，进而将电机与带轮之间联接起来，实现动力的连续传递。（3）联接电机与蜗杆在转台驱动的系统中，经常会使用到涡轮与蜗杆传动，蜗轮蜗杆传动拥有大的传动比，可以实现系统的大传动比传动10。1.2 按照联接轴的种类分类联轴器可分为刚性的、和弹性的11。 （1）刚性联轴器刚性联轴器又可分固定式（套筒联轴器、凸缘联轴器等）、可移式（齿轮联轴器、字滑块联轴器及万向联轴器等） 。刚性联轴器的特点：刚性联轴器不具有补偿被联两轴线相对偏移的能力，也具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能证被联轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器12-15。 （2）弹性联轴器弹性联轴器的特点：有很好的缓冲性、减震性，承载力适中，更重要的是弹联轴器能够允许主动轴和被动轴之间存在一定的安装误差。1.3 研究的意义此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于： （1）巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验； （2）加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；（3）树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；（4）通过对联轴器的设计及相关研究，使我学习和掌握联轴器的有关知识，了解数控机床电机、丝杠链接用弹性联轴器设计的关键技术及发展现状；（5）结合毕业设计要求，了解数控机床高速进给运动对弹性联轴器的要求；总结弹性联轴器的设计要点、技术关键及发展方向，最终提高自身的设计能力和综合素质。（6）通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。2. 国内外研究现状及趋势2.1 国内外研究现状从国际上看，国外的针对联轴器的研究较早，并且国外已经取得了相当大的成就，较为的典型的有德国和日本的联轴器。日本虽然国土较小，但是日本却是世界上精密元器件的生产国之一16。作为高速铁路先驱的日本新干线，传动装置的联轴器绝大多数采用了大补偿量的鼓形齿联轴器。而 SIMENS、ALSTON 等著名城市轨道交通车辆的制造商，在他们的传动装置中也绝大多数采用了大补偿量的鼓形齿联轴器。RENO 公司和TACKE 公司生产的鼓形齿联轴器传递能力为 150kw10000kw，SIMENS 公司生产的鼓形齿联轴器传递能力为 10000kw，转速可达 16000r/min。日本的几家公司如三菱、大阪、九州、竖川所生产的鼓形齿联轴器也达到先进技术水平。德国和日本的标准系列主要有：（1） 德国FLENDER公司的标准系列：最大回转直径1710mm；公称最大转矩4030000。（2）德国TACKE公司的标准系列：其最大回转直径1760mm；公称转矩3550000N.m。（3）日本三菱株式会社标准系列：其最大回转直径1644mm；公称转矩4400000N.m。在国外重载高精度的鼓形齿式联轴器主要件材质采用低碳合金优质钢，经热处理后铣削和磨削加工，加工精度高，热处理渗碳层深度由数控设备保证。德国西马克公司在轧钢机主传动机械上采用的鼓形齿式联轴器，主要件材质是15Cr2Ni2或17 Cr2Ni2Mo，齿面是磨削加工。而在我国，一般硬齿面的鼓形齿都是采用氮化处理的工艺，其硬化层较小使用寿命不太理想，且最大回转直径1644mm；公称转矩4500kN.m。经过相比，外国联轴器的水平远远领先于我国。我国传动联结件的技术和生产主要经历了三个阶段。一是20世纪5060年代以自力更生为主，配合各种机械设备的制造，配套制造一些传动联结件，功率较小，品种少，不成套17-18。二是20世纪7080年代，随着对外开放，引进一些专利技术，也进口了各种机械设备，如引进奥地利盖斯林格公司的盖斯林格联轴器，对这一技术的发展和在国内推广应用起了关键作用。进口许多大型挖泥船及其它船舶，对大功率弹性联轴器和弹性离合器的消化吸收和发展应用也起了很大作用。三是近十几年来，各工业部门根据发展配套的需要，在原机械部机械院标准所的统一规划下开展了一系列传动联结件的标准化工作，进行了大量基础标准和产品标准的工作，为传动联结件的通用化、系列化、标准化发展打下了基础19。 结合实际情况，弹性类的联轴器使用较多，目前我国弹性联轴器根据结构不同分为以下几种：波纹管式联轴器图1.2 波纹管式联轴器该联轴器具有超强纠偏性。 顺、逆时针回转特性完全相同，可耐高温、免维护。适用于小扭矩传动时，零回转间隙等优点。梅花联轴器图1.3 梅花联轴器该联轴器具有工作稳定可靠，具有良好的减振、缓冲性能，具有较大的轴向、径向和角向补偿能力，高强度聚氨酯弹性元件耐磨耐油，承载能力大，使用寿命长等优点。适用于中等扭矩传动时的连接 。膜片联轴器图1.4 膜片联轴器该联轴器具有承载能力大，适用范围广，传递扭矩范围可达 30-8100000N.m 使用寿命长，工作温度范围大(最高可达+280)，可在腐蚀介质中工作构简单，易于加工制造，没有磨损件，不需润滑，易于维修，震动小、无噪声。靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移等优点。齿形联轴器图1.5 齿形联轴器该联轴器内齿和外齿啮合，其适用于大扭矩传动时。2.2 联轴器行业发展的趋势目前，国际联轴器产品的发展趋势主要有以下几方面：首先，动力传动联轴器装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展，于是特殊联轴器的应用、行星联轴器装置的发展、低振动、低噪声联轴器装置的研制成了联轴器设计方面的一些特点； 其二，由于机械设备向大型化发展，联轴器的工作参数提高了，如高速联轴器的传递功率为1000-30000kw； 第三，由于硬齿面联轴器广泛应用，以及高速、高性能要求的联轴器日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高；此外，关于联轴器材料与热处理随着便自面联轴器的发展，也逐渐受到人们的重视。 参考文献1 孔繁余，陈刚,曹卫东等.磁力泵磁性联轴器的磁场数值计算J.机械工程学报，2006,42(11): 213-21.2 潘汉军，刘 娅，陈 进.联轴器的连接状态分析M.机械科学与技术,2005,24(8).3 孙丽媛 .机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，2007.4 JIANG X J，ZHANG Y Y，YUAN S X Analysis of the contact stresses in curvic couplings of gas turbine in a blade-off eventJStrength Material，2012，44(5)：5395505 席文奎，陈润霖，张宏涛，等高参数转子系统通流力的系统表征及协同设计研究J西安交通大学学报(自然科学版) ，2013，47(01) : 52566 邹继斌，王铁成，孙桂英，王强，刘玉虎，李梦启.永磁力矩电机磁钢径向力分析与计算J哈尔滨工业大学学报，1998，30（3）：125-128.7 程绪琦.AutoCAD2008中文标准教程M.北京：电子工业出版社，2008.4.8 Xu Wang,Dazhi Wang.Calculation of Eddy Current Loss and Thermal Analysis for Adjustable Permanent Magnetic CouplerJ.International Conference on Electro- nic&Mechanical Engineer and Information Technology,2011.9 王喆,邓子龙,王玉良. 径向型永磁联轴器传动转矩的数值计算J.磁性材料及器件.2007,38(02):040-043.10 郑福生，谭庆昌，张清，张永奇.盘式磁力驱动器隔离套的涡流损耗分析J.工程与实验，2008.11 王旭，王大志.永磁调速器的磁路结构设计J.电气传动，2011，40（10）.12 Cabiva,Genetic .Optimization of radial eddy current couplingsC.The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineer- ing.Vol.24, No.3,2005pp:767-783. 13 邓文英.金属工艺学 下册M.北京：高等教育出版社，2001.14 S.Ekram,D.Mahajan,M.Fazil,V.Patwardhan,and N.Ravi.Design Optimization of Brushless Permanent Magnet Hub Motor Drive Using FEAJ.Proceeding of Inernational Conference on Electrical Machines and Systrms 2007,Oct.8-11. 15联轴器结构图册编写组.联轴器结构图册M.北京:国防工业出版社,1994.16 BOUZID A H，HICHEM G A new approach to model bolted flange joints with full face gaskets JJournal of Pressure Vessel Technology，Transactions of the ASME，2011，133，02120302120917 王昆，何小柏，王信远，机械设计-课程设计，高等教育出版社，1995.18NASSAR S A，YANG X J，GANDHAM S V T，et alNonlinear deformation behavior of clamped bolted joints under a separating service load J Journal of Pressure Vessel Technology，Transactions of the ASME，2011，133( 2) ， 02100110210019.19 孟百刚.鼓行齿轮联轴器的应用于设计J.一重技术，2002,（2）：19-22. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 研究或解决的问题联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。联轴器主要通过预紧来达到无空回传递扭矩，轴连接无空回，好的柔韧性和抗冲击性，允许各个方向的偏移，即使在高速下，运动也平稳，能承受大的工作量。 本毕业设计结合任务书的要求，拟解决的问题主要有以下几个方面：（1）通过对查阅资料，掌握其联轴器零部件的重要性。（2）掌握联轴器设计及相关技术研究流程。（3）了解数控机床电机、丝杠链接用弹性联轴器设计的关键技术及发展现状；了解数控机床高速进给运动对弹性联轴器的要求；总结弹性联轴器的设计要点、技术关键及发展方向。（4）设计至少多种满足普通精度数控机床电机、丝杠使用的弹性联轴器，完成结构设计，给出技术参数的计算说明。（5）学习AutoCAD，并绘制
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