摩擦离合器扭转振动试验台设计含proe三维及11张CAD图
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摩擦离合器扭转振动试验台设计含proe三维及11张CAD图,摩擦,离合器,扭转,振动,试验台,设计,proe,三维,11,CAD
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摘 要对车子的动力传动部分来说，关键就是离合器，离合器的性能如何直接关系到动力传动系统的状况，所以要测试离合器的性能，对于生产厂家来说，设计离合器是否合理这才是最重要的办法。研发摩擦离合器扭转振动试验台，对于加工摩擦离合器的单位来说非常有必要，论文就是要设计这样一款试验台。这个试验台可以对离合器的使用时间，转动速度，转矩，性能等进行试验。这个试验台的组成部分有调速电机，联轴器，减速器等。论文最开始分析摩擦离合器每一个扭转振动的需要，并且在分析之后将设计方案给出，之后算出来技术数据，并且进行确定；最后，对于设计出测试的主要零部件，讲清楚对项目进行测试时候的原理，之后用CAD将装配图，零件图都画出来。完成论文之后，对于我大学学到的东西都进行了复习，清楚知道该怎么样去进行机械设计，对于CAD这个软件用的更加熟悉，相信对我将来的工作有帮助。关键词：离合器，扭转振动，试验台，电机AbstractFor the power transmission part of the car, the key is the clutch. How the performance of the clutch is directly related to the status of the power transmission system, so to test the performance of the clutch, for manufacturers, whether the design of the clutch is reasonable is the most important method. The research and development of torsional vibration test-bed for friction clutch is very necessary for the processing unit of friction clutch. This paper is to design such a test-bed.This test-bed can test the use time, rotating speed, torque and performance of the clutch. The test-bed consists of speed regulating motor, coupling, reducer and so on. At the beginning of the paper, the need of each torsional vibration of friction clutch is analyzed, and the design scheme is given after analysis, then the technical data are calculated and determined. Finally, for the main parts designed for testing, the principle of testing the project is explained clearly, and then assembly drawings and parts drawings are drawn by CAD.After completing the thesis, I reviewed all the things I learned in my university. I know how to design the machine clearly. I am more familiar with the software of CAD. I believe it will be helpful for my future work.Key words: clutch, torsional vibration, test bed, motor目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1研究背景及意义11.2摩擦离合器概述11.2.1简介11.2.2功能11.2.3类型21.2.4主要组成及工作原理31.3国内外研究现状4第2章 总体设计52.1设计要求52.1.1研究内容要求52.1.2参数要求如下52.2方案设计52.2.1总体布置52.2.2各系统方案62.3各项扭转振动原理及方法72.3.1转速、转矩、大、小扭转振动72.3.2空载扭转振动82.3.3温升扭转振动82.3.4寿命扭转振动8第3章 构成件的选择与设计103.1电动机的选择103.1.1电动机类型选择103.1.2电机型号选择103.2减速装置设计113.2.1传动比计算113.2.2齿轮传动设计113.3传动轴的设计与校核153.3.1尺寸与结构设计计算153.3.2强度校核计算163.4飞轮的设计183.5标准件的选择与校核203.5.1轴承203.5.2联轴器213.5.3键213.6辅助装置的选择223.6.1电磁制动器的选择223.6.2数据采集传感器的选择223.7底座机架的设计233.7.1机架的选择与设计233.7.2机架连接螺栓的校核23第4章 基于Pro/E的三维设计264.1 Pro/E三维设计软件概述264.2三维设计274.2.1底座274.2.2支座274.2.3主轴284.2.4飞轮284.2.5连接板284.2.6三维装配29总 结30参考文献31致 谢32IV第1章 绪 论1.1研究背景及意义对车子的动力传动部分来说，关键就是离合器，离合器的性能如何直接关系到动力传动系统的状况，所以要测试离合器的性能，对于生产厂家来说，设计离合器是否合理这才是最重要的办法。研发摩擦离合器扭转实验台，对于加工摩擦离合器的单位来说非常有必要。对于传动部分来说，主要零件就是离合器，工况的改变很大，怎么样去看摩擦离合器性能怎么样，是现在生产厂家，科研人员主要要克服的难题，分析它的各种性能的时候，只能在试验台上才能实现，对它进行模仿，分析。进行了实验之后，对实验结果进行分析，这样就可以知道这个离合器在工作时候可能会有哪些状况出现，修理花的钱就可以少一点，避免出现安全事故，这样一来摩擦离合器在车辆上使用时候可靠性更好，安全性也更好，并且产生的经济效益非常不错。所以摩擦离合器测试台设计时候相当关键，试验台的性能怎么样直接关系到实验的结果，所以怎么将试验台的设计更加好，才是现在需要去完成的事情，要想对摩擦离合器的操作性，安全性进行检测，评判它的转矩转动速度，温度升高等，将离合器放在测试台上进行试验，这样对于离合器的有关性能就可以清楚1.2摩擦离合器概述1.2.1简介世界上用的最多的一个离合器就是摩擦离合器，它的组成部分有主动部分，从动部分，压紧装置还有操作部分。对于离合器来说，主动，从动部分还有压紧部分可以让离合器实现结合，而且可以对动力进行传送的这样构造，对于离合器来说，想让它分离通过离合器的操纵部分实现。1.2.2功能对于船的推进轴来说，摩擦离合器是一个很重要的零件，摩擦面互相有机械摩擦力出现，将主动轴上的扭矩传送到从动轴上，按照工作要求让主机跟从动轴连接起来，或者是分下来。一般，主机用非翻转式发动机的，推进部分有好多种功率，基本上离合器都用的摩擦式的。最近这些年，柴油机单机或者是并车传动机组功率非常大，离合器用的很多，摩擦离合器不光能够对动力进行传送，合适的时间主动轴跟从动轴分下来，方便主机空载还能够启动；很多机器并车的时候，它能够让机组实现动作；要是非翻转柴油机的话，可以进行倒车还有双速的传动，航行速度非常慢。在发动机还有齿轮箱的中间安装摩擦离合器，或者是跟齿轮组合在一起，这样就成为齿轮箱总成，不光可以作为离合来用还能够倒车，在发动机跟轴连接时候非常关键的零部件。齿轮箱的输入轴实际就是离合器的输出轴。要是没有离合器在发动机跟载荷的中间，发动机只要启动起来，有很大的惯性力出现，这样肯定有很大的阻力矩在发动机上，导致发动机转动速度很快下降，有的时候会熄火。要是有离合器，启动时候，首先通过离合器分下来发动机还有齿轮箱，之后将油门加大，慢慢跟离合器结合起来，通过离合器的传动，扭矩慢慢变大，船的推进力自然也就变大，在前进的阻力没有推进力那么大的时候，船就开始进行运动了，慢慢速度变快，这样可以确保船稳定的开启，对于离合器来说这是最关键的一个作用。离合器还有一个功能确保工况切换起来稳定。经济刹车的时候要是没有离合器，因为惯性力非常巨大，这样传动系统工作必然超负荷，对于传动部分会有影响，有的发动机都被弄坏了。1.2.3类型圆盘摩擦离合器：圆盘就是摩擦建，有单盘还有多盘，可以分成干式还有湿式。单盘的构造不复杂，摩擦面只有一对，从动部分惯量没有多大，散热效果不错，调整起来便利，完全分离，可以传动的扭矩没有多大，正常不会比1000牛米大。多盘式的摩擦面很多，传送扭矩达到8106牛米。要是传送扭矩很大，摩擦面需要多挤兑，离合器径向尺寸不需要加大，轴向压紧力也不需要加大，这样离合器转动的惯量就变小。多盘式的构造很紧凑，摩擦面有很多原材料，生产，安装，调整都便利，变速的时候也能够结合，用的面很大；摩擦面太多了，离合的灵活性就没有那么好，有的将压紧力卸掉之后，主摩擦件，从摩擦件还是不能完全分下来，这样摩擦面的损耗就太大。一般干式摩擦面不能大于15对，湿式摩擦面不能大于30对。泡在摩擦油里面的离合器是湿式的，经常是多盘式的，磨损上看比干式的好，散热效果不错，温度不会升高多少，使用时间长，可以对大扭矩进行传送。圆锥摩擦离合器：截锥体是摩擦件，有单锥的，还有双锥的，这样的离合器构造很简单，结合起来非常稳定，可以完全分离，摩擦力很大，有了损耗之后调整不需要人工进行，因为只有一对圆锥摩擦面在单锥式的，在双锥式的摩擦面有两队，要是对大扭矩进行刚传送，这样大锥体径向直径变大。将锥角变小，摩擦力就变大，只是里面跟外面的锥面分离没有那么简单。一般摩擦面都用金属生产，锥顶角最多是七度，要是材质是皮革和金属的话，最多是十二度。1.2.4主要组成及工作原理摩擦离合器的组成部分有： （1）主动部分：飞轮、离合器盖、压盘；（2）从动部分：从动零部件将扭转减振器待在上面；（3）压紧部分：螺旋弹簧圆周布局了十六个；（4）操纵机构：将杠杆，分离轴承还有分离套筒，以及分离叉都分下来（在离合器里面的部分）对于离合器来说，主动零件就是发动机，从动盘有摩擦片在上面，在花键还有从动轴的帮助下跟从动轴连接起来。从动盘被压紧弹簧在分轮面上压紧。在飞轮还有从动盘出现摩擦力的原因，发动盘的转矩就传送到从动盘上面，之后从动轴还有传动系统经过之后，就传送到驱动轮上面去，压紧弹簧压紧的力大了，那么离合器传送的转矩也大。车子开的时候，要一直有动力，传动中断不是长期的，对于车子的离合器来说，主动部分，从动部分一直都是接合的，对于这个需求摩擦副用弹簧压紧装置就能实现。离合器希望能够分下来的时候，把离合器踏板踩下去，这样装在从动盘毂环槽里面的拨叉进行推动，从动盘将压紧弹簧的压力跟克服掉，那么就跟飞轮分下来，摩擦力没有，这样就没法传送动力了。要再次对动力进行传送，让车子的速度，还有发动机转动速度变温，要将离合器踏板回升的速度控制好，这样压紧弹簧作用在从动盘上，移动到结合方向上，跟飞轮再次碰到。两个接触面中间的压力变大了，对应摩擦力矩也变大。在飞轮跟从动盘结合没那么紧密的时候，两个中间的摩擦力矩很小，两个转动不是同步的，也就是说离合器一直都是打滑的。现在飞轮还有从动盘结合时候，更加紧密，他们转动的速度基本上一样。一直到离合器全部接合起来，并且打滑停下来的，车子的速度跟发动机的转送速度才是正比的关系。摩擦离合器传送转矩最大值就在于摩擦面跟摩擦面静摩擦力矩最大是多少，后面一个因为摩擦面彼此之间压紧力最大，还有摩擦面有多大来进行确定，那离合器有一定结构的话，精摩擦力矩数值是定的，只要输入转矩达到这个数据，离合器就打滑了，这样传动系承受的转矩就被限制了，避免出现超载的状况。1.3国内外研究现状国外发达地区，工业比较先进，汽车产业自然也相对发达，最关键是他们的实验手段还有产品测试都非常的丰富。中国的车子从最开始没有到现在发展的这么快，对于汽车实验技术产生了深远的影响。很多生产车子的单位都需要对重要零部件进行性能测试。总的来说，中国跟国外的技术对比，相差不是一点点。只是从离合器总成来说，现在有很多生产离合器的单位，在实验总成惯性的还是在最刚刚开始，只需要将分合动作进行试验，将它工作的时间记录下来，机器比较简单。很多实验的数据没有办法进行检测还有控制，不能自动化进行。完成这篇论文之后，对于离合器能够用多久可以清楚的知道，对于我们国家研究这样的实验台提供了可能，促进发展。现在国外发达国家开始从工业经济转变为信息经济，为什么出现这种转变，关键就在于技术提升了，在经济增长点里面这方面占据了七成到八成，核心就是高新技术，通过信息电子化的办法，将工业产品的附加值加大，这就是现在的工业自动化要实现的目标。中国的经济，工业上投入了很多的资金，也用了非常多的工人，这样工业才增长起来，对于工业中使用技术来提升经济效益，现在还没有完全体现出来。怎么样让电子信息技术发展更快，对产业结构进行调整，跟上时代发展的步伐，这是中国的工业企业主要要研究的一个方向。完成这篇论文之后，我们国家机电一体化机器能够推广开来，并且对于中国的机械生产水准提高有一定帮助作用。 第2章 总体设计2.1设计要求2.1.1研究内容要求论文设计的摩擦离合器扭转振动试验台，详细的要求在下面： （1）清楚摩擦离合器作用，工作原理是什么，结构怎么样；（2）清楚知道进行摩擦离合器扭转振动测试的时候有哪些办法；（3）清楚知道这个试验台用的比较多构造是什么，知道它怎么来进行计算，用什么办法；（4）算出来试验台的有关数据，将它的结构设计出来。2.1.2参数要求如下确定试验台的数据： （1）试验台设计的之后对于装卸摩擦离合器要便利，安装传感器对转动速度，转矩进行测试；（2）设计的试验台对于不一样的摩擦离合器都可以进行试验，可以将离合器的最大直径测试出来，最大800mm；（3）设计的这个试验台，可以对输入转矩还有负载转矩进行调整，能够调整的区间在50-1200Nm；（4）设计的这个试验台，能够调整输入转动高速度，转动速度可以使用的区间500-4000r/min；（5）设计的摩擦离合器试验台能够调整负载惯量。2.2方案设计2.2.1总体布置按照设计要求的试验台，能够测试摩擦离合器的转动速度，转矩，空载，使用时间等，换句话说，电机的工作带着他们对真正工况摩擦离合器，转动速度不一样，负载状况不一样进行测试。对转矩，转动速度，温度升高等的数据同一时间进行收集，所以将论文设计试验台方案定下来，图2-1里面画出来。1-电磁制动器，2-转速转矩传感器，3-惯性飞轮，4-轴承支座，5-振动发生器，6-待测摩擦离合器，7-连接法兰，8-减速器，9-单级齿轮传动，10-联轴器，11-直流调速电机图2-1 摩擦离合器扭转振动台简图试验台的组成有直流调速电机，联轴器，减速器，传感器等。a）论文设计的测试台飞轮用的离合器起步惯性的，对惯性飞轮进行制动通过电磁制动器来实现，进行惯性的各种实验的时候，首先要加一个生产阻力矩在离合器上。b）对数据进行测量，比方说通过安排的传感器可以测量到温度的升高，扭矩，转动速度等，对于从动部分的转动速度还有传送的扭矩通过转矩转速传感器测量，温度测量用温度传感器来实现，让制动离合器进行制动，对车子起步时的工况载荷来进行模拟。2.2.2各系统方案（1）试验环境见的比较多的环境条件有温度，湿度，还有电场磁场等，某些时候还存在振动，冲击等，所以要进行专门的实验。在进行专门实验的机器是带有自动控制系统的，嫩能够对温度，湿度，电场等进行试验，但是在测试冲击，振动的时候，要用专门的试验台。（2）驱动系统测试零部件性能，正常都是零部件都是工作的状况，那么要用到能够调整的驱动系统。现在用的比较多的是直流或者交流调速电机，按照这次设计的摩擦离合器的特征，电动机用的是直流调速的。（3）加载系统加载需要进行试验的零件有很多办法，比方定幅的，周期变幅的等等。方法不一样，那么进行加载的系统复杂程度也就不一样，为了对于进行不一样试验出现的载荷进行适应，那么要能够在加载系统里面调整受控参量。加载的办法有机械，液压，电磁等等，但是他们的动力基本上都是从电力来的。对于离合器总成，测试数据的系统里面，动力执行零件是电磁加载系统，它的可控性非常好，驱动力也非常大，很快响应，并且空气时候精度非常好，实现的稳定性也相当不错。（4）参数测量系统实验的时候，要用很多的传感器，需要收集数据，清楚知道测试对象在工作时候的这些数据，处理之后，对于它的各种性能指标都能够反映。实验不一样，数据不一样，那么需要测试的精度自然就不一样，那么实验的时候，传感器的等级一定要正确的标定下来，这样才能够确保实验的准确性。定时要查看测试仪器，实验收集的数据一定要精准，并且噪声不能太大，按照实验的需要，要进行相关处理还有更换，这样最终实验出来的数据才是可靠的。（5）设备控制系统对产品进行试验，一般要测试这个对象的驱动，加载还有工作流程等各项控制，这样测量还有实验的时候，收集来的数据才是精准的。对于离合器总成试验台的构造，下面在仔细的介绍。2.3各项扭转振动原理及方法论文设计的试验台是摩擦离合器扭转振动台，可以进行的实验有摩擦离合器转动速度，转矩，性能大小，温度升高，使用时长，接下来介绍每一种扭转振动的原理还有它的办法： 2.3.1转速、转矩、大、小扭转振动对于摩擦离合器里面动作特征来进行研究，主要对这些方面来进行研究： 1、从压紧离合器摩擦环到出现转矩需要多久； 2、压紧摩擦离合器擦环知道转矩升高到公称动转矩的八成需要多久；3、松开离合器摩擦环的时候，转矩变少一直变少到公称东转矩的一成，需要多久。首先，固定住机架跟需要测量的离合器，之后压紧摩擦离合器，让它主动侧在静止的时候维持联系。之后，加一个扭矩在主动侧，这样扭矩就被传送到从动侧，示波器上面显示出来，接着离合器松下来，离合器被动侧的力矩慢慢减低，通过力矩变换器就传送到示波器上。对力矩消失的时间进行测试：首先加一定的额定力矩在离合器主动侧上，之后将开源松开，这样力矩慢慢就变小到之前的10%，到这时候需要的时间就是力矩消失的时间。2.3.2空载扭转振动将被测离合器在试验台上装好，让它一直都是非励磁的状况，制动离合器的从动侧，让它一直不懂，之后将原动机启动，这个时候飞轮还有需要检测的离合器主动侧转动速度就向上升，升高到需要的速度，稳定之后将转动速度测量出来，这时候切断做实验的离合器，压紧需要测量的离合器，制动力矩就出现，将进行试验的离合器被动测，飞轮还有需要测量离合器主动侧都停下来。转矩转速传感器对摩擦离合器从动部分进行检测，转动速度没有，主动摩擦片艺术间转动速度就是1000r/min，还有他各种转动速度时候的摩擦力矩，对主动部分转动速度不一样时候，进行强制滑膜动摩擦的力矩，测量最少十次，将它的平均数算出来。2.3.3温升扭转振动要想将摩擦离合器温度升高曲线画出来，就要进行试验，从这个曲线就可以知道进行试验的这个摩擦离合器，能不能拿来用，将温升曲线画出来，这样在摩擦离合器刚开始工作，到温度稳定升高这段时间里面的温度都进行采样，采样的每一个数据都是从装在离合器摩擦盘里面的热电偶传感器得来的。怎么样知道进行试验的这个产品温度升高标准稳定，一般来说，进行试验的离合器温度升高到标准值，也就是一直通电一个小时，摩擦环的度数不会有任何改变，温度升高标准达到之后，将温升曲线画出，这样能够评判离合器温度升高的性能。控制系统里面，十五分钟对温度进行一次采样，一小时采一次样就有了温度升高的差值，算这个数据要从采样第五个点开始。2.3.4寿命扭转振动摩擦离合器能够用多久这个指标非常重要，进行抽样检测，将实验品来回的将关闭，松开，将负载启动，松开，将负载抛开，一直到离合器没有效果。对离合器的有效使用次数进行记录，查看它是不是满足标准，这样可以对器件的使用时间进行判定。在使用时间试验台上，通过转矩转速传感器将电机还有离合器转动速度的改变状况读出来，将这些数据放到后台的控制系统里面，进行分析，就知道离合器是不是还有效。离合器的可靠使用时间根很多东西有关系，跟离合器自己的性能有关系，跟现场工作的状况有关系，跟自身的结构，使用的材料用关系，对摩擦片面处理的工艺有关系等等，现场用的条件主要包含的是惯性负载有多大，转动速度高还有低的时候，操作频率多大，润滑状况如何等等。离合器工作时候需要连接多少次就决定了离合器的可靠使用时间，连接多少次确保离合器传送扭矩在设定好的时间里面对设定的负载进行启动，这就是离合器的可靠使用次数，主动侧在转动时候按照某一个转动速度n1来进行，设定好的时间里面对规定的载荷进行启动，从动侧转动速度之前是零，升高到n2=n1， 或者让从动侧转动速从n2=n1降低到零。如果加速度的时间是T，键到控制系统里面去，通过系统将n2测出来，从零速度增加到n1需要的时长t，将检测的t来对比T，要是t，那么离合器就可靠进行了一次工作，那么使用时间计数器就自己将1加上去，要是故障计数器上的数字达到3，那么实验就停掉，离合器可靠寿命次数就在可靠寿命计数器上显示。第3章 构成件的选择与设计3.1电动机的选择3.1.1电动机类型选择对电动机类型进行确定的时候，要满足下面几点：（1）对于启动，调整速度还有刹车没有什么特别需要的，用的电动机是笼型的，功率不小，并且可以不间断工作，技术经济要是合理的话，最好用同步电动机； （2）可以用绕线型电动机的主要有： a.机械能够重载启动，要是电动机还用笼型的，对于启动要求满足不了，或者将功率加大到不合理状况；b.机器对速度调整没有多大区间的，并且运行速度没有多长。（3）机械对于启动，速度调整还有刹车有一些特别的需要的，按照技术经济将电机种类，调整速度的办法定下来。机械性能特性要求对于交流电机满足不了，最好电机用直流的。交流电源都没有了，那么要使用应急机组，最好用的电动机是直流的。变负载运行的风机和泵类机械，技术经济满足要求了，要装调速装置在上面，根据这个匹配合适的电动机。比较了之后，论文里面电机还是用直流调速的。3.1.2电机型号选择工作时间长，不间断，载荷没有什么改变的，并且不怎么进行辩护，正常工作的电动机，对容量进行确定时，只要这个电动机载荷还在额定值区间里面，那么电机就不会有过载状况出现，电机也不会发烫，借鉴电动机额定功率要比电动机需要的功率大，也就是，将电动机型号选出来，对于发热的计算没必要进行。技术指标里面，转矩最大值是1 =1200Nm转动的速度： =5004000rpm，那么电动机需要的功率是：将电动机型号定下：Z4-112/4-1，功率的额定值11KW，满载进行转动速度是3000r/min。3.2减速装置设计3.2.1传动比计算传动比最大值：所以用的齿轮传动是单级的就行，接下来进行相关的计算。3.2.2齿轮传动设计（1）确定精度等级，材质还有齿数精度等级是七级，从表6.1里面可以知道生产小齿轮用的是40Cr（调质），硬度280HBS，大齿轮用45钢生产（调质），硬度240HBS。小齿轮的齿数就是大齿轮的齿数就是，定（2）算的时候根据齿面接触疲劳强度来进行设计用下面式子算将式子里面每个数据定下来载荷系数 将小齿轮传送的转矩算出来 相对的两个支承在小齿轮上，布局是等称的，那么齿宽系数 翻看6.3这个表，可以知道材质的弹性影响系数就是 查看图纸6.14，从齿面硬度来找： 他们的接触疲劳强度极限值：小齿轮的大齿轮的 用6.11这个式子将应力周转的次数算出来 翻看图纸6.16，就知道接触疲劳强度寿命系数是 将接触疲劳强度应力的许用值算出来要是失效的概率在1%，安全系数S=1，用式子10-12算 计算将小齿轮分度圆直径给算出来，放到里面比较小的数据将圆周速度算出来v将齿宽算出来b齿宽比齿高b/h模数齿高将载荷系数算出来数K已晓得，精度等级七级，就知道动载荷系数如果，翻看表格就有从6.2表里将使用系数找出来.1从表里面找就有所以载荷系数是 对分度圆直径进行校核根据真正的载荷系数来进行，用式子 将模数算出来（3）设计的时候从齿根弯曲强度来设计弯曲强度的式子是将式子里面的数据定下来通过6.15图纸可以找到：齿轮的弯曲疲劳强度极限：小齿轮的大齿轮的翻看图纸6.16，就可以将弯曲疲劳寿命系数给找到 将弯曲疲劳许用应力给算出来定出现失效状况的概率是1，安全系数S=1.2，用式子算将载荷系数算出来将齿形系数查出来从6.4表里面找到 将应力校正系数给定下来 从6.4表里面可以知道 将大齿轮，小齿轮的算出来，进行对比 大齿轮要大一点 设计计算将算出来的数据比较，模数从齿面接触疲劳强度算到的，要比从齿根弯曲疲劳强度算来的大一些，定模数是4.87，圆整之后m5mm分度圆直径根据接触强度来计算将小齿轮的齿数给算出来定大齿轮齿数取（4）算出各种数据 将分度圆直径算出 中心距 齿轮的宽定B2=45mm， B1=50mm下面表格里面是圆柱齿轮的数据：序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z2模数m3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距3.3传动轴的设计与校核3.3.1尺寸与结构设计计算（1）算出传动轴的功率，转动速度还有转矩，（2）将轴直径的最小值定下来用式子估算出轴直径最小值，轴的原料45钢，调质，翻看表格11.3，定，那么说：这个地方开了键槽，所以轴的直径就大到510，安装联轴器这个地方的直径是传动轴直径最小的，就是为了跟电动机一样，定；。（3）按照轴向定位的需要将每一段轴的直径还有长定下来 要想符合达到轮在轴向的定位需要，在两个轴左边一头将轴肩生产出来，轴肩的高，定所以这两段轴直径是，长。 对滚动轴承进行选择。因为只有径向力作用在轴承上，那么轴承用深沟球。按照，翻看材料定0基本游隙组，轴承用深沟球的，精度标准级别，型号6208，所以，轴承轴向定位通过轴肩实现，轴肩的高，所以，定。 齿轮这个地方因为分度圆直径是，所以用齿轮轴，齿轮的宽B=95mm，长。所以齿轮跟箱体相距10mm两个齿轮跟齿轮的位置配比是，。（4）零件在轴上的轴向定位翻看机械材料，平键对大带轮连接，截面大小。3.3.2强度校核计算（1）轴上作用力计算出来蜗轮是高速级，它的分度圆直径是，翻看机械资料里面的式子 (10-14)，那么（2）将作用在轴上载荷算出来按照轴的结构图将它计算图纸画出来，将轴承支点地点定下来，材料里面将a找出来，深沟球轴承6208，找到a=18mm。那么轴的支承跨距就是L1=90mm。按照轴计算简图将它的弯矩图，扭矩图画出来，知道轴危险截面是C，将这里MH、MV还有M的值写到下面表。载荷水平面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩（3）对轴的强度进行校核根据弯扭合成应力来进行用式子(15-5)还有表里面数值，还有一个方向轴的转动，扭转切应力，定，算出轴的应力：轴原料45Cr，对它调质。从表15-1找到。所以安全。（4）选用键连接用的是一般的平键，圆头，A型的，跟大带轮平键截面进行连接，截面大小，。齿轮配合轴标准，滚动轴承在轴轴向定位通过过度配合来确保，这个地方轴直径的尺寸公差是。3.4飞轮的设计在输出的扭矩比阻力矩还要大的时候，飞轮就把多余的部分吸收走，这样转动速度就稍微变快点；在阻力矩比输出扭矩还大的时候，飞轮就把它保存的能量放出去，这个时候飞轮的动能就变小，发动机转动速度就变慢。可以看到飞轮可以对动能进行保存，能够对曲轴转动速度进行改变，并且对转动速度进行稳定。设计飞轮的时候，按照经验将它外径、内径和厚度b定下来，校核用经验式子定下来。图3-8（汽油机设计杨连生图5-45）初步定下来尺寸：飞轮外面的直径（2.53.5）S=220308 mm 取；轮缘的厚h=()取 =-2； 定；将飞轮圆周速度定下来：v=因为 所以定的满足要求。表3-1 不同缸数i四冲程发动机的扭矩不均匀系数和盈亏功系数（汽油机设计 袁兆成 表3-1）i按照任务书，将数据确定下来： =； =0.85； =0.6；飞轮进行转动的惯量： = ）通过定下来的大小，用5-2式子，将飞轮的重算出来：HT250的密度，定 通过式子5-3能够将假设的飞轮转动惯量算出来： ）已经知道，这个飞轮满足要求。3.5标准件的选择与校核3.5.1轴承按照前面算的，定轴承用深沟球的，型号6208。 从滚动轴承的样本能够知道，在轴上安装轴承的时候，可以背靠背，也可以面对面，用下面式子来算： 动量载荷算出来设计用的轴承是深沟球的，型号6208，翻看材料已经知晓，找出来找出来 那么 对轴承的当量动载荷进行校核校核轴承的当量动载荷已知，那么所以用的这个轴承是符合设计要求的。3.5.2联轴器按照联轴器算出来的转矩确定联轴器的种类；将联轴器的转矩算出来： 转矩的理论值，N.m 驱动功率，kW 工作转动的速度r/min =1.0 =1.25 启动频率没有达到120的时候，=1.0 =1.0将这些数据放到里面就有：因为电动机输出轴直径是42mm，主轴一头的直径是40mm，两头轴的直径不一样，符合，确定联轴器就用型无沉孔基本型联轴器。3.5.3键（1）对键连接的种类还有大小进行确定联轴器上的键用的是平键，单圆头的，大小（2）对键连接的强度进行校核用钢生产键还有轴，查看机械材料，键连接时候挤压力的许用值键的工作长度满足要求。3.6辅助装置的选择3.6.1电磁制动器的选择磁粉制动器对转矩进行传送通过电磁还有磁粉来实现的。它具备激磁电流的特点，还具备传送转矩基本成型关系的特点，跟滑差没有关系的状况下，能够将转矩传送初期，反应非常快，构造不复杂，不会有污染，没有噪声，也不会有冲击振动，对能源少浪费等好处。这种零件可以自动控制，用它非常多，性能也相当不错。现在在很多行业都有使用。在一些传动机械的测工加载部分，还有制动上会用到磁粉制动器。用到磁粉制动器就要配合用磁粉离合器，那么电磁制动器就FZ400型。3.6.2数据采集传感器的选择（1）确定转矩转速传感器对传送的摩擦力矩还有从动部分转动速度进行测量，使用转矩转速传感器，现在的型号不多，选的话按照转矩转速来进行，也能够按照功率来选，型号简单点就可以，确定用的是LDN-08D传感器。LDN-08D数字转矩转速传感器是我们国家研发出来的新的产品，可靠度很高，测量精度也非常好，对于正负转扭矩信号进行传送不需要进行调零，检测有很高的精度，非常稳定，对干扰的抵抗性相当不错，没有装集流环这样容易出现磨损的零件，工作速度很快，时间也很长，体积不大，质量小，不管在什么地方都能装。（2）温度传感器的选择温度传感器根据测量办法不一样进行划分，有接触式的，有非接触式的；根据传感器材质还有电力零件的特征来进行划分，有热电阻的，还有热电偶的。对于温测量温度来说，温度传感器用的最多的是热电偶式的，好的地方就是温度的区间很大，对于任何的环境都可以适应，并且非常牢靠，价格不高，不需要电源。测量精度和温度测量范围的选择：能够用的度数区间是13001800，对于精度有很高要求的话，热电偶用B型的，对于精度没有太高要求的，条件能行的话电偶能用钨铼热，正常温度超过一千八百度的话，电偶就要用钨铼热的；度数区间在10001300，对精度有很高的要求，能用的电偶有S型的，还有N型的；度数没有达到一千度的话，热电偶能够用N型的还有K型的，要是度数没有达到四百度，热电偶可以用E型的；温度没有达到两百五十度的话，或者温度是负的，电偶就要用T型的，温度非常低的状况下，T型的热电偶非常稳定，并且精度很好。论文设计的离合器，测量温度的时候，室内的温度在零下450，那么热电偶就用K型的。3.7底座机架的设计机架用来对零件进行收纳还有支承的，比方说支撑罐的他家，对减速器进行安装的壳体，还有机床的床身等，都是机架。3.7.1机架的选择与设计选择机架的样式这个流程非常复杂，结构什么样，构件截面是什么样，设么结构等都需要按照详细的状况来分析清楚，对比结构方案里面的技术经济性，因为每一种机器的要求不一样，所以对机架的结构进行选择，难度非常大。不过，从结构力学方面来看，有下面几点要求：（1）结构里面布局的力的装料匹配材质的性能，这样才能够将原材料的好处完全的体现出来。跟弯矩对比，对于材质的利用上来看，轴力利用的更加完全。有轴力作用在杆件上，这些材质在截面上布局很匀称，他们能够完全利用起来。截面上有弯矩作用在上面，布局没有那么匀称，那么应力在材质上布局没有那么经济。在机械结构里面，作用在上面的力都跟杆轴方向垂直，顺着杆子弯矩的改变很快，在垂直载荷这个地方，弯矩曲线存在一定的曲率，它跟载荷的集度之间是正比的关系。在一个很小的部分有最大弯矩，比较长的一段里面，材质没有完全使用起来，这就是为什么弯曲构件不经济。（2）将载荷从施力点传送到基础上，通过结构的作用来实现。传送的载荷越是近，那么就少浪费材料。（3）因为结构是不间断的，这样内应力就可以小一点，材质浪费也少。对加工机器工作时候作用在上面的力进行思考，机架原材料用HT200，它的力学数据是：=200MPa， =340MPa.可以对箱体，底座这些零件进行生产。3.7.2机架连接螺栓的校核首先要将在在轴上面皮带施加给它的力算出来，它在机架的传送下，直接给螺栓。下面就是将轴作用力算出来的式子：作用在轴上的拉力：z 皮带有多少根，论文里面是五根一根皮带最开始的拉力N；小带轮的包角；将功率算出来=；q带每米的质量是多少kg/m。按照作用在机架上的力，可以将力学模型画出来，图3-6就是：图3-6 机架的受力模型机架受到螺栓作用在上面的力。因为作用的螺栓有四个，就有：用式子能够看到。对照选粉机电动机的设计，螺栓连接这个地方预紧力是以上，那么总的作用在螺栓上的力要想安全，用下面式子将拉应力算出来：作用在螺栓上的拉应力 单位；S 螺栓截面的大小 单位。论文里面螺栓用的M6，危险截面匹配的螺纹比较小的直径的大小140，按照式子（3-8）有43，除了拉应力，在拉伸螺栓的时候，还有切应力，这个力是从螺纹纹副摩擦阻矩产生的，螺栓是M10M64的=0.5，按照第四强度的理论，算出：57Mpa螺栓极限的抗拉伸强度是，动载状况下，许用应力的安全系数就是S=2.54，我论文里面定4，这样将应力的许用值算出 =82.5Mpa，因为，符合设计需要。第4章 基于Pro/E的三维设计4.1 Pro/E三维设计软件概述Pro/Engineer软件是美国参数公司设计出来的，这是个三维软件，它最出名的就是参数化，现在市面上的三维软件中，它是占据很大份额的。这个软件在现在CAD/CAE/CAM领域的新标准，业界都是非常认可的，现在最流行的一个软件就是CAD/CAM/CAE，在中国的设计行业，这个软件是非常重要的。Pro/E第一个将参数化设计的理念提出来了，用了一个数据库对于特征的难题都解决掉了，接下来进行说明： （1）参数化设计对于产品来说，能够看做是几何模型，不管它有多复杂，都能够进行分解，分解成很多个构成部分，但是每一个部分的特征，都可以用有限的数据来实现完全约束，这就是参数化的基本意识。只是没有办法在零件板块下对实体特征进行隐藏。（2）基于特征建模Pro/E是在特征的实体模型化形成的系统，进行设计的工作人员，用的是有只能特性的特征，将模型建立起来，可以随便画一个图纸，很简单就把模型给改掉了，这个功能对于设计人员来说，灵活性是很高的，并且也很简单。（3）单一数据库（全相关）Pro/Engineer在同一基层的数据库上建立的，之前的系统有好多个数据库。什么是单一数据库，就是说工程里面所有的资料都是从一个库里面来的，这样不管哪个独立用户都可以专门加工产品的造型，无论是什么部门的。换句话来说，设计的时候，不管什么地方出现更改，都可以体现在前后的设计环节上。因为这个好处，设计就更高优秀，质量更好，推广的时候行情相当不错，花的钱也不多。Pro/Engineer是软件包，不是模块，对这个系统来说是最基本的，它能够定义参数，组装造型，模型上色等。Pro/Engineer的系统是功能定义的，专用功能的设计都不一样，用这个办法将形体建立起来，对工程师来说，直观性更好，更加自然，不需要用复杂的几何方式来进行设计。在这个系统里面，参数比用符号来代表，别的系统都是用固定数据来代表的，那么工程师可以随意在形体上尺寸跟功能关系进行表示，不管哪个数据变了，别的特征自己也会进行修正。这样的功能就让修改更加便利，并且设计也是更优的。屏幕上可以显示它的造型，并且可以传送到绘图机上，用彩色打印机打印出来，pro/e还可以把二维图，三维图输出来，并且用的别的软件上，比方说有限元分析，对它们进行些后置的处理等等，主要是用标准数据交换来进行的，还能够用C语言进行该程序的编写，这样软件功能就更好了，工作环境要是单用户的话，它是可以进行设计，进行组装，将工程图纸画出来，满足工业标准的绘图仪，用打印机将二维，三维图纸都打印出来。Pro/e的功能有下面几点：（1）驱动能够实现特征性的；（2）参数化；（3）设计的时间用零件的特征，载荷跟特征数据的关系来进行设计；（4）能够设计的组件体型非常大，并且是很复杂的。（5）对全部应用的完全相关性进行贯穿。别的辅助板块对于pro/e的功能进行扩展还有提高。4.2三维设计4.2.1底座下面图纸里面是底座：图4-1底座4.2.2支座下面图纸里面是支座：图4-2支座
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