万能材料试验机

论文题目：万能材料试验机摘要万能材料试验机是一种精度较高的测试仪器，它的主要工作作用就是检测各种材料的各类性能，检测其机械零件加工完成后零件内部是否存在内部缺陷，适用于一些机械零件的压缩，拉伸，变形，磨损，剪切等检测，同样可使用于一些塑料，石类等不是金属材料的检定中。随着科技的快速发展，万能材料试验机的发展迅猛，其主要有待提高的两个方向，包括超微外力检测和超大外力检测。可以集中进行管理运用，多处运用于化工建材，铸造，食品，采矿等行业中，高精度，高稳定性的万能试验机成为以后发展的主要目标。本课题需要研制开发一台小型化的落地式微机控制电子万能试验机，具体进行系统的总体设计、传动单元设计、专用夹具的设计和控制程序编写。参考已经有的书籍资料进行知识整理和设计，了解万能材料试验机的工作原理和结构设计。本科题的研究主要有俩处，第一部分是总体方案比较，列举四种方案进行对比选出一种可行方案进行设计。第二部分主要是对其主要机械传动零部件的设计计算，例如电机的选择，蜗轮蜗杆传动系统的设计部分，锥齿轮和滚珠丝杠的传动设计等。通过二维和三维图图纸对这些设计好的零部件进行装配布置等问题。关键词：材料；电机；滚珠丝杠；链

AbstractUniversalmaterialtestingmachineisakindofhighprecisiontestinginstrument,itisthemainworkofallkindsofperformancetestingofvariousmaterials,testingitsmechanicalpartsprocessingafterthecompletionofthepartsinsidetheexistenceofinternaldefects,suitableforthecompressionofsomemechanicalparts,stretching,deformation,wearandtear,suchassheartest,alsocanbeusedinsomeplastic,notmetalmaterials,itsmaintwodirectionstobeimproved,includingultra-microexternalforcedetectionandsuper-largeexternalforcedetection.Universalmaterialtestingmachineischaracterizedbysimpleoperation,safeandreliable,andproductmaintenanceismoreconvenient,butalsocanbecentralizedmanagementandapplication,anumberofapplicationsinchemicalbuildingmaterials,casting,food,miningandotherindustries,highprecision,highstabilityuniversaltestingmachinehasbecomethemaingoaloffuturedevelopment.Thissubjectneedstodevelopaminiaturizedfloortypemicrocomputercontrolledelectronicuniversaltestingmachine,thespecificsystemoveralldesign,transmissionunitdesign,specialfixturedesignandcontrolprogram.Refertotheexistingbooksforknowledgecombingdesign,understandtheworkingprincipleandstructuraldesignofuniversalmaterialtestingmachine.Thefirstpartisthecomparisonoftheoverallscheme,listingfourschemesforcomparisonandselectingonefeasibleschemefordesign.Thesecondpartismainlythedesignandcalculationofthemainmechanicaltransmissionparts,suchasthechoiceofmotor,thedesignpartofwormgearandwormdrivesystem,thetransmissiondesignofbevelgearandballscrew.Theassemblyandarrangementofthesedesignedpartsarecarriedoutthrough2dand3ddrawings.Keywords:testingmachine;Wormgear;Ballscrew;Bevelgear目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II第1章绪论 -1-1.1课题背景 -1-1.2万能材料试验机国内外发展现状 -2-1.液压万能材料试验机 -3-2.电子万能试验机 -3-3.扩大试验机试验吨位的机械增力装置 -4-4.机械式带传动万能材料试验机 -4-1.3万能材料试验机的运行原理 -5-第2章万能材料试验机总体方案设计 -7-2.1方案简述 -7-2.1.1方案一:锥齿轮传动 -7-2.1.2方案二:链轮传动 -7-2.1.3方案三:丝杠传动 -8-2.1.4方案四:液压传动 -9-2.2各种方案分析 -9-第3章万能材料试验机传动零部件设计计算 -12-3.1电机的选择 -12-3.2传动装置总传动比 -13-3.3蜗轮蜗杆传动设计及校核 -14-3.4链的传动设计 -19-3.5传动轴的设计与校核 -21-3.6滚珠丝杠的设计与校核 -22-3.6.1工作压强计算 -22-3.6.2静载荷计算 -23-3.6.3螺杆强度 -24-3.6.4寿命计算 -24-结论 -28-致谢 -29-参考文献 -30-绪论课题简介通常,把各种测定材料力学和机械性能的各种仪器和试验设备也称为试验机或材料稳定性试验机。然而，一些发达国家有时把测量各种材料物理性质（甚至化学性质）的各种仪器和试验设备称为试验机或材料稳定性试验机。对于各种材料化学试验机的研究开发生产研制和材料试验机的开发生产,都被我们认为已经是比较非常值得我们重视的。这主要因素是因为,材料科学和电子试验机制程工业部门作为一个特别具有重要基础性的科学工业部门,可能造成材料浪费,也可能导致企业发生重大安全事故。而要及时获得准确的检测所用材料各种机械性能的数据,只有选择使用专业的材料性能试验机。在我们现代机械工业生产特别尤其主要是大型工业军事机械工业生产中,为了有效率的保证其机械产品质量,常常我们都会需要对各种新型金属材料和其机械零部件或者其机械整机等的产品质量进行检定和针对机械部件硬度等的测试。许多对于具有机械重要性的各种金属材料热处理专用材料和重要零部件,如大型商用轧钢机的传动钢辊,机器的传动主轴和大型商用汽车的传动连杆等,都常常表示需要百分之百的这种金属材料可以进行具有机械性的硬度检定。在新型治金材料工业生产中,随着现代电子科学信息技术的进步和飞速发展,也在技术上提出了许多新的问题。例如，随着现代电子科学技术的快速发展，我们需要各种具有特殊性能的新型合金材料，这些材料能够在各种高压、高速、低温、高温和各种复杂条件下正常工作。因此，我们必须创造性地开发各种新材料和合金。例如钢铁厂所产生的的新型合金钢材,也常常需要随时的检验。显然，没有现有的材料设备和试验机，这些研究和生产检验工作就无法正常进行。上述的以下几点,已足以充分说明生产工程所用材料结构试验机的技术产生和应用发展对于我国航空,冶金,机械,建筑和船舶造船等各个相关过程工业部门,在合理的工艺设计和制造优化的生产工程材料结构,节约生产工程中使用的材料，提高资源利用率和产品质量，改进产品生产工艺，有效的降低工程产品质量的生产成本，对推广应用具有重要的技术指导意义。在新型治金材料工业生产中,随着现代电子科学信息技术的进步和飞速发展,也在技术上提出了许多新的问题。例如，随着现代电子科学技术的飞速发展，我们需要各种具有特殊化学性能的新型合金材料，这些材料能够在各种高温、低温、高压、高速和各种复杂条件下正常工作。因此，我们必须创造性地开发和创造各种新材料和合金。例如钢铁厂所产生的的新型合金钢材,也常常需要随时的检验。显然，没有现有的材料设备和试验机，这些研究和生产检验工作都无法正常进行。上述的以下几点,已足以充分说明生产工程所用材料结构试验机的技术产生和应用发展对于我国航空,冶金,机械,建筑和船舶造船等各个相关过程工业部门,在合理的工艺设计和制造优化的生产工程材料结构,节约生产工程中使用的材料，提高资源利用率和产品质量和有效的降低工程产品质量生产成本等多个应用方面都在推广应用上都具有重要的技术指导意义。此外，由于材料科学技术涉及面广，涉及材料设备和试验机生产领域，如高温化学技术、低温化学技术、真空技术、液压传感器技术、光学技术的应用，电子技术和激光传感技术的应用等，也可以广泛应用于各种材料的检测、记录和测试，因此，材料试验机的应用和技术的发展往往依赖于多个层次的科学技术。1.2万能材料试验机国内外发展现状近年来，随着我国化工、航空、冶金、造船、制药机械等行业生产管理技术水平的快速发展和提高，对于金属材料模拟试验提出的技术要求也越来越高,许多金属产品的重要的零部件甚至是整机,在各种复杂的条件和环境下，经常需要进行模拟材料试验。因此，电液伺服系统、电子计算机等新技术在金属材料试验机的生产中得到了不断的研究和应用。这些新技术的应用不仅提高了材料试验机的性能，而且使材料试验机的结构发生了极大的改变。由于一些新技术在世界范围内的应用，国外一些万能试验机的质量和性能得到了提高，应用范围也得到了推广和扩大。国外目前正在生产的万能传动试验机和小型拉力式万能传动试验机,主要是从结构上分又可以区分为机械式,液压式和电子式三种。近年来，采用电液气动试验机和气动伺服系统的万能气动试验机发展后来居上。此外,有时又按其他的性能特征又大致可以细分为小型高温,低温,大型和中.微型和自动万能高温试验机等。液压万能压力试验机用于各种液压传动系统的液压加载。与其他具有机械万能功能的小型液压负载试验机相比，除了机械负载较大外，负载平衡、负载转速等的调节都可以手动调节。各国都在积极开发先进的电子万能材料压力试验机和先进的电子万能材料拉伸试验机。这是一种新型的材料电子拉伸试验机，广泛应用于压力试验机的载荷控制系统和压力变形控制系统中。该试验机用于测量材料的力学性能。在产品质量检验、生产过程质量控制、材料科学研究和教学试验中，必须使用试验机对各种材料的力学性能进行测试。因此若对其试验机的指示、记录数据处理系统及生产过程控制数据处理系统能够进行适当的自动化和技术改造从而充分利用和发挥静态通用设备的技术潜力，大大提高其试验机技术的性能和使用价值，为其材料科学研究、质量控制和生产过程实验教学提供更好的服务。该数控系统将先进技术与传感器控制技术、虚拟仪器技术、测试数据处理技术和自动控制技术相结合，广泛应用于各种静态材料试验机中，实现试验机机械性能和参数的实时自动测试，包括试验数据的自动实时分析和采集，自动数据处理自动控制分析和测试过程中数据加载速率的自动控制分析是系统设计和研究的课题和重点。下面对各种静态材料试验机功能作简单的介绍:1.液压万能材料试验机传统的材料型试验机和液压型试验机都是液压型的，这种被称为材料型的试验机还存在一些不足。它通过液压油泵向测力油缸进行输油加压,由测力油缸流量自动调节系统的阀门来控制试验机的流量。油泵和液压测力油缸的使用使液压摆锤测力系统容易发生致命性的故障,不但严重影响到了试验机的正常运行和试验的质量,而且大大增加了试验机的维修和工作量;其缺点是液压摆夹具的钳口和底座较重，容易损坏；试验机采用液压摆测功机测得的试验力，运动惯量大，对负载稳定性和测量要求精度低，以及小范围的负载测量过程。2.电子万能试验机电子材料试验机的特点是能够实现应力、应变和位移的闭环控制。在实验中，无需选择测量范围，整个过程可以自动控制。方便装卸夹具及附件。软件包功能强大。通过LPC软件，用户可以直接存储测试数据，计算并自动输入电子材料的测试结果，自动打印电子材料的测试报告。电子材料试验的整个操作过程由计算机自动控制，保证了电子材料试验的可靠性和质量。它采用计算机自动控制整个电子材料试验操作过程,保证了电子材料试验的可靠性和质量。材料拉伸试验机主要用于试验材料的装置部件包括试验体、梁及其支撑装置部件、钳口和材料拉伸测量仪等，其中包括试验机身的部件，地梁及其支撑装置只需要满足试验机强度、刚度和运动稳定性要求的部件，而材料引伸计和材料试验钳口被认为是材料引伸计的关键测量装置和重要部件。传统的电子金属材料拉伸试验机是由计算机自动控制系统自动控制的。首先，自动计算机控制系统可以方便地完成常规拉伸试验步骤的设置。电子金属材料拉伸试验可分为三个阶段：拉伸弹性试验阶段、屈服弹性试验阶段和计算机增强弹性试验阶段。在常规拉伸试验的三个阶段中，分别选择了速度控制系统的类型和最大数据存储容量及频率。同时,计算机处理器可以自动实现试验测量相关数据的采集和存储,并由自动化的计算软件对所有试验测量数据进行分析处理,给出试验检测的结果,最后,完成了试验报告的打印。3.扩大试验机试验吨位的机械增力装置这个装置从属于材料试验设备，解决了小吨位高频拉压试验机在一定试验条件下不能进行大吨位试验的问题。它通过改变装置系统内部的约束尺寸来实现增力，并利用实验应力分析技术，实现了应变片法、电阻法、电桥法、指示器法、光标法和动静态标准法来进行检测。该装置能保证原试验机的性能指标和使用寿命，达到“以小变大，一机多用”的目的，具有很多优点如工艺简单、结构紧凑、试验准确、使用简便等4.机械式带传动万能材料试验机主框架的基础上采用门式结构，使外形对称美观，结构简单，成本低。特别配备滚珠丝杠传动系统和同步齿带传动，整机噪音低，运行平稳，效率高，响应快。对于测量系统，微机控制器能自动将速度调零、自动校准、自动换档，所以能有效地保障了测量机传动系统的可靠性和稳定性，大大提高了其工作效率。通过对我国传统材料试验机特点的分析，发现其缺点主要表现在以下几个重要的方面：(1)数据人工生成。本系统采用了人工自动读取的数据形式生成获得的数据,数据生成后无法即时进行汇总和分析。(2)电动机速度的调节为转速控制机械的有级闭环调速,速度的控制为机械的开环控制,不能直接构建机械的转速控制闭环。1.3万能材料试验机的运行原理万能材料试验机的工作原理:采用力源加载串联同轴安装的标准传感器和试件，从各个方面确定试件的力学性能。显然，传感器作为承载元件和载荷测量元件的载荷是弹性力，而传感器和试件的载荷系统可以分别看作弹性元件，因此可以简化为弹性系统。力源施加装置由粗加载和精加载两部分组成。粗加载系统是利用普通机械或液压传动产生位移，对测力系统施加载荷，而精确加载则由压电陶瓷力产生装置完成的装置。根据物理学中的逆压电效应原理，压电陶瓷力发生装置是由压电陶瓷材料和特殊的加工方法制成的施力装置。它被用作精确的力调节器。压电陶瓷测力装置与标准传感器和测力系统中的被测部件串联安装。在试验机工作过程中，施加粗载后，设计了一种特殊的控制装置来控制施加在压电陶瓷力产生装置上的电场强度，改变压电陶瓷力产生装置的微小变形量.从而更好地能够达到精密的压力传感器可以调节压力负荷和对压力值的完全自动化控制目的。闭环控制测力装置主要是指运用微型的自动计算机和先进的智能微电子自动闭环控制测力系统设计技术,以各种国际标准自动测力仪的自动输出受力信号格式作为各种传感器设备反馈受力控制器的信号,实现对各种传感器设备施加受力负荷和自动测量的各受力值进行稳定自动控制调节的闭环控制和智能自动化是传感器设备管理和控制的全过程。万能粗糙耐磨材料加载试验机共由五个大部分机械传动系统部分组成,即机械传动系统主机,压电驱动陶瓷和磁力驱动发生器以及驱动工作装置,控制器和仪表驱动装置工作台和仪表以及驱动数据处理机械传动系统,其中传动主机五个大部分系统包括机械传动轴和机架(主要功能是试验机器的机体内部结构和传动主体),驱动工作装置和控制机构(用以直接驱动实现粗糙耐磨材料批量加载的机械传动系统),控制器,工作台和仪表。

万能材料试验机总体方案设计本章主要地介绍了四种万能材料试验机的传动方案，以及每一种方案所有的特点，以便选择最优秀的方案作为本文的研究方案。2.1方案简述2.1.1方案一:锥齿轮传动电动机通过齿轮产生动力后通过下横梁的减速箱,再经过上横梁的涡轮机和丝杠蜗杆的高速传动,带动上横梁的圆锥齿轮的高速运动,由上横梁圆锥齿轮的高速转动齿轮可以带动下横梁的丝杠蜗杆转动。上夹具固定在上横梁上，下夹具通过离合器与变速箱电机连接，产生扭转运动，至此试验完成。如图2.1所示:图2.1方案一示意图2.1.2方案二:链轮传动电机产生齿轮箱的功率后，将信号输出到齿轮驱动减速器，然后进入高速涡轮蜗杆传动控制系统，在改变蜗杆的转速和旋转方向后，进一步减速并通过链条传动系统传给丝杠。丝杠由链轮的旋转驱动。同时，与丝杠配合的丝杠螺母带动上横梁上下运动，上卡箍固定在上横梁上，下卡箍通过丝杠上的离合器与链轮和齿轮箱电机连接，产生高速扭转上下运动，到目前为止，实验已经完成。结果如图2.2所示:图2.2方案二示意图2.1.3方案三:丝杠传动发电后，电机产生了动力输出到减速器，涡轮带动丝杠转动。丝杠转动时，两丝杠螺母同步反向或相向运动，两连杆同时远离或接近。这会导致下夹具在试验台移动。上横梁可固定或者采用液压、丝杠等外力上下驱动，目前已完成试验。如图2.3所示:图2.3方案三示意图2.1.4方案四:液压传动设计方案不同于三个外部实验文件设计方案，外部试验力由油泵驱动缸中的活塞提供。油泵的输出油经进油管到达液压缸，再经回油管流回液压缸回用。液压系统带动上横梁上下运动。下横梁的夹具通过液压离合器与变速箱上的电机相连，可以产生较大幅度的扭转运动,而上横梁的夹具则通常是直接固定在上横梁上。此方案的设计要求油泵与液压传动系统横梁要求具有较精确的液压控制阀的相互配合,这样才能真正实现外部试验目的。总体结构如本方案图2.4所示:图2.4方案四示意图2.2各种方案分析各种方案的特点如下:方案一:(1)液力传动的工作精度高,运动平稳,无物体爬行的滑动现象。目前，滚动丝杠电机对爬行丝杠的动力传动方式基本采用动静滚动摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的系数多寡和相差大小几乎与其持续运动的加速度完全的运动稳定性完全无关,这样就完全不仅可以有效地地保证滚动丝杠高速运动的稳定精度和运动平稳性,且正在滚动中的丝杠不会轻易地就出现用力爬行的打滑现象(其静摩擦运动阻力峰值系数与动摩擦阻力系数的相差极小);(2)可逆滚珠运动引起的螺杆摩擦损失较小，可以很好地从水平旋转直线运动转化为直线运动，即从垂直直线运动转化为垂直旋转直线运动；(3)但是由于丝杆采用了螺母蜗杆传动和两个螺母蜗杆圆锥传动齿轮的复合传动,可以很好地保证实现了丝杆自动闭锁(由于螺母蜗杆传动齿轮有两个推进输出输入传动轴,并且两个输出输入传动轴的转向相同,所以螺母圆锥丝杆齿轮传动的两个螺纹旋向必须要完全完成相反,才能很好地保证使得螺母丝杆齿轮传动和两个螺母蜗杆圆锥传动齿轮之间运动的螺纹方向一致);方案二：(1)液力传动的工作精度高,运动平稳,无物体爬行的滑动现象。由于目前滚动丝杠电机对爬行丝杠的动力传动方式基本上都是采用的方式是动静滚动摩擦,摩擦阻力小,摩擦阻力的系数多寡和相差大小几乎与其持续运动的加速度完全的运动稳定性完全无关,这样就完全不仅可以有效地地保证滚动丝杠高速运动的稳定精度和运动平稳性,且正在滚动中的丝杠不会轻易地就出现用力爬行的打滑现象(其静摩擦运动阻力峰值系数与动摩擦阻力系数的相差极小);(2)可逆滚珠运动引起的螺杆摩擦损失较小，可以很好地从水平旋转直线运动转化为直线运动，即从垂直直线运动转化为垂直旋转直线运动；(3)滚珠电机制造成本较高，螺杆、螺母等机械零件加工精度要求较高，对光洁度要求较高所以他的制造成本较高；(4)不能同时进行一个制动丝杠自锁特别指的是对制动垂直进行运动中的丝杠,由于自重运动惯性和轴向动力的相互作用力的关系,运动中的丝杠各个部件在制动垂直进行运动丝杠过程中在停止后不能同时进行一个制动丝杠自锁,需加一个制动自锁装置;(5)由于远距离采用铰链皮带传动的对产品制造与设备安装的操作精度技术要求相对较低,成本也低。远距离传动齿轮齿轴传动时,其齿轴结构比普通的传动齿轮齿轴传动轻便得多;(6)振动失调的轮齿在机械磨损后易因机械振动而反复发生不失调齿;且在工作时有较大的机械噪声、振动以及机械冲击。方案三:丝杠水平放置利于自锁。在水平状态下，它不受自重惯性力的影响，容易停止运动同时涡轮一般都是采用较为贵重的金属减摩材料(如青铜)进行制造,从而大大增加了涡轮制造的成本。

(3)工作台上有两个连杆，用较小的力驱动工作台。当试验力较大时，连杆的安全性降低，连杆的尺寸必须增大，这使得试验机需要更多的外部动力来驱动。方案四:由于采用了液压驱动,故有以下特点:无级液压动力传动定位控制变速系统装置能够轻松快速实现无级自动定位变速,工作平稳;同时，大功率时间液压动力传动变速控制系统工作体积小、重量轻；由于液体为汽车工作燃料传动用的介质易受热使车内空气成分泄露,造成工作环境空气污染;由于液体油液在工作传动时极有可能被传动压缩故导致传动压胀比不准确；(3)液压传动对油温和负载的变化非常敏感，对外界的环境要求十分高；(4)液压传动元件设计造价十分高昂，相对精度也比较高；(5)液压传动一旦发生故障，很难追踪故障原因，也不容易迅速排除故障。综合上述四种链轮传动方案的共同优缺点以及目前试验机市场上较为主流的试验机系统传动形式,最后可以决定是否选择第二种解决方案链轮传动方案为本试验机设计所需要采取的最终解决方案。

万能材料试验机传动零部件设计计算3.1万能材料试验机结构电动机通过产生减速箱的动力后输出信号传到齿轮驱动减速器,然后进入高速涡轮增压蜗杆传动控制系统,进一步的减速并通过改变蜗杆的运动速度和旋转的方向后,通过链传动系统传递到丝杠。由链轮的转动带动丝杠转动。与此同时与丝杠配合的丝杠螺母则带动上横梁上下运动,上夹具固定在上横梁上,下夹具则通过丝杠上的离合器与链轮和减速箱电动机连在一起从而产生高速扭转上下运动,至此完成了试验。3.1电机的选择根据设计题目可知，试验机的最大载荷为10KN，最大行程为60cm，设试验机横梁速度为,则电动机的有效功率为： （3-1）式中F——试验机输出力，N；V——丝杠速度，m/s;P——有效功率。由于在机械传动考虑到能量的消耗，则总效率： （3-2）式中——丝杠的传动效率，取0.9；——链轮的传动效率，取0.94；——蜗杆的传动效率，取0.9；——减速器传动效率，取0.8；——其他传动效率，取0.9。则电机所需输出功率： （3-3）查阅电机手册结合实际情况选择选择电动机额定功率，综和实际设计要求，采用1400r/min,选定电动机的型号为Y802-4。如图3.1电机三维图所示。图3.1电机三维图3.2传动装置总传动比根据设计要求，查询机械手册，选择螺距为10mm的普通丝杆，则当速度极限时的丝杠转速： （3-4）式中V——丝杠最大速度，mm/min；P——丝杠螺距，mm。由上述我们电动机参照表可知，传动装置的总传动比： （3-5）式中——电机的转速；——丝杠的转速。 （3-6）式中——链和链轮的传动比；——蜗轮蜗杆的传动比；——减速器的传动比。根据设计传动装置常识，我们选出传动部件的传动比初定如下：，，。3.3蜗轮蜗杆传动设计及校核根据设计要求，蜗轮输入功率： （3-7）蜗杆的最大转速： （3-8）蜗轮的最大转速： （3-9） 根据的推荐，采用渐开线蜗杆传动。考虑到蜗杆速度不大，选择蜗杆材料为45钢，涡轮材料为铸造锡青铜（ZCuSn10P1）。按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。则按蜗轮接触疲劳强度计算： （3-10）确定上式各个参数：涡轮上的转矩 （3-11）确定载荷系数： （3-12）式中——使用系数，查表11-5取1.15；——齿向载荷分布系数，取1；——动载系数，由于冲击小，运行平稳，取其系数为1。确定弹性系数根据设计我们所选取得材料式铸造锡青铜，由此可知弹性系数。确定接触系数取蜗杆得分度圆直径和传动中心距的比值为0.30，则查表可知接触系数。确定许用接触应力根据蜗轮蜗杆的设计材料可知蜗轮的许用应力。应力循环次数 （3-13）式中——蜗轮旋转一周的齿数啮合次数；——蜗轮转数；——工作寿命，取15000h。则接触强度寿命系数：则计算中心距 （3-14）根据文献3表，可选用中心距,，，故从表取模数，蜗杆分度圆直径。此时，从图中选取接触系数，由于，则上述得数成立。蜗杆和蜗轮参数蜗杆轴向齿距：；直径系数：；齿顶圆直径：；齿根圆直径：；分度圆导程角：；蜗杆轴向齿厚：；蜗杆齿宽：，取。蜗轮蜗轮齿数：；变位系数：；传动比：，误差为，满足设计条件。蜗轮分度圆直径：；蜗轮喉圆直径：；蜗轮齿根圆直径：；蜗轮咽喉圆母圆半径：；蜗轮顶圆直径：，取；蜗轮齿宽：，取。校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度其计算公式： （3-15）确定上式各个参数：当量齿数： （3-16）由，，查文献1可知沃伦的此性戏数。螺旋角系数： （3-17）许用弯曲应力： （3-18）查表可知，蜗轮的许用弯曲应力为。寿命系数：则因此，，弯曲强度是满足的。验算效率： （3-19）已知，，与有关。 （3-20）可查文献4表10-8可知，计算出，由该结果可知上述计算成立。按照上述设计与校核做出蜗轮蜗杆三维图如图3.2,3.3所示。图3.2蜗杆三维图图3.3蜗轮三维图3.4链的传动设计由上述计算可知，已知型号为Y802-4电机,额定功率为，转速，从动转速，根据要求设计链的各个参数链轮齿数链的传动比：由表6-5选小链轮齿数为。则大链轮齿数：，合适。计算功率由表6-2可知，，则功率： （3-21）初定中心距，取定链节数初定中心距取。 （3-22）取节（取偶数）。确定链节距所需传递的额定功率： （3-23）式中——小链轮齿数系数，取1.34；——传递系数，取1.09；——单排链取1.0。所以选择辊子链型号为,节距。确定链长和中心距链长： （3-24）中心距： （3-25）可知中心距大于550mm,符合要求。链速 （3-26）工作拉力 （3-27）润滑方式根据链速，，查机械手册采用手工润滑。设计结果：选择滚子链型号。3.5传动轴的设计与校核蜗轮转速，。按许用弯曲应力校核。转矩: （3-28）圆周力： （3-29）轴向力： （3-30） （3-31）径向力： （3-32）计算支撑受力水平面反力：垂直面反力：计算弯矩水平面最大弯矩：垂直面最大弯矩：合成弯矩最大值：计算转矩轴的转矩：许用应力对最大应力强度面按第三强度理论校核，则最大应力： （3-33）其中，。则 （3-34）查表6-3可知，因,因此安全。3.6滚珠丝杠的设计与校核3.6.1工作压强计算螺母的轴向位移： （3-35）式中——螺杆转角，rad；S——导程，mm；P——螺距，mm；x——螺纹线数，这里我们是单线螺纹，取x=1。根据设计要求丝杠的最大行程是600mm，手动轮转动75圈，则 （3-36）由此可知：螺纹中距： （3-37）由表可知，取。螺母高度：旋和圈数：基本牙型高度：工作压强：工作压强满足要求。为了保证自锁，螺纹升角螺纹牙根部的宽度：3.6.2静载荷计算基本额定静载荷特性值： （3-38） （3-39）式中——钢球直径，mm；——螺杆滚道曲率半径，mm；——接触角；——滚动螺旋公称直径，mm。基本额定静载荷： （3-40）静载荷条件： （3-41）由上式可知条件满足，故合格。3.6.3螺杆强度 （3-42）螺杆的强度： （3-43）查表可知，故合格。3.6.4寿命计算螺母接触系数：螺杆接触系数：寿命系数：图3.4固定式内循环示意图转速系数：（3-44）式中——载荷系数；——硬度影响系数；——短行程系数；——试验机工作力，N。查表可知，满足条件。采用固定式内循环如图3.4所示。1-滚珠；2-丝杠；3-反向器图3.5滚珠丝杠副的组成接触角：钢球直径：螺纹辊道曲率半径：偏心距：螺纹升角：螺杆大径：螺杆小径：螺杆接触点直径：螺杆牙顶圆角半径：螺母螺纹大径：螺母小径：如图3.6所示是丝杠的三维示意图。图3.6丝杠

结论一眨眼的时间，本次的毕也设计结束了，在这期间，有着太多的辛苦，不过我觉得付出是非常值得的，从毕业设计任务书的发放，再到网上查资料做毕业设计，整个过程是辛而充实的，也培养了我们面对困难如何从容解决问题的能力。身为一名机械设计专业的大学生，在这些年的大学学习生活中，我认真学习每一门课程并积极参加学校组织的各种活动。为了更加的理解和