五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 題目 五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作者 學(xué)院 專業(yè) 學(xué)號 指導(dǎo)教師 2015 年 5 月 25 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)電工程 院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 系（教研室） 系（教研室）主任 : （簽名） 2015 年 3 月 9 日 學(xué)生姓名 : 胡 佳 學(xué)號 : 1103010125 專業(yè) : 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題： 五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2015 年 3 月 9 日開始至 2015 年 5 月 22 日止 3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料： 畢業(yè)實(shí)習(xí)、上一學(xué)期所搜集的資料； 相關(guān)教材及、工藝手冊，熟悉五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺的功 能； 要求熟練使用 繪圖軟件。 4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)自由度小型實(shí)驗(yàn)臺，并編寫典型零件的數(shù)控加工程序 往多自由度小型實(shí)驗(yàn)的的研究用途、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)目標(biāo)等介紹； 本多自由度小型實(shí)驗(yàn)的工作原理方案選擇設(shè)計(jì)說明； 實(shí)驗(yàn)臺的總體結(jié)構(gòu)與布局的設(shè)計(jì)說明； 4 本實(shí)驗(yàn)臺的具重要零部件結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算說明； 5 裝配圖及主要零部件的零件圖。 6 編寫設(shè)計(jì)說明書一份。 5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求： 零件圖、裝配圖（ 或 成），折合 1 號圖 5 張； 編寫的設(shè)計(jì)說明書不少于 40 頁 ； 典型零件的數(shù)控加工程序； 課題相關(guān)論文的翻譯（英譯中，不少于 3000 字）一篇。 6 發(fā)題時(shí)間： 2015 年 1 月 10 日 指導(dǎo)教師： 龍東平 （簽名） 學(xué) 生： （簽名） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評語 主要對學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評價(jià) 指導(dǎo)人： （簽名） 年 月 日 指導(dǎo)人評定成績： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）評閱人評語 主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評價(jià) 評閱人： （簽名） 年 月 日 評閱人評定成績： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文）答辯記錄 日期： 學(xué)生： 學(xué)號： 班級： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會下列材料： 1 設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁 2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁 3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會 評語： 主要 對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評價(jià) 答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績： 總評成績 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 i 摘 要 本設(shè)計(jì)是為了方便學(xué)生對自由度有更清楚的了解，對于機(jī)械原理等基礎(chǔ)課程有更深一步的認(rèn)識。本設(shè)計(jì)是按照現(xiàn)代機(jī)械原理和結(jié)構(gòu)理論，以提高設(shè)計(jì)思維能力、動手能力、創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)的一種自動多功能實(shí)驗(yàn)臺。它具有五個(gè)自由度，其中，有兩個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，三個(gè)移動自由度。在實(shí)驗(yàn)過程中，會為學(xué)生提供不同的齒輪、軸、軸承等相關(guān)零件，提高學(xué)生對自由度的理解，更好地學(xué)習(xí)和掌握自由度的知識重點(diǎn)，加深對其的理解，真正地做到學(xué)以致用。 關(guān)鍵字 ：實(shí)驗(yàn)臺；齒輪；軸；軸承 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is to to a of of a of so is an in to to of It of of of of be of as in of to an in of to to in to 文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 緒論 1 概述 1 課題的意義 1 實(shí)驗(yàn)臺發(fā)展趨勢 2 第二章 實(shí)驗(yàn)臺的方案擬定 4 對設(shè)計(jì)目標(biāo)的分析 4 工作原理方案的選擇 5 第 三 章 實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 X， Y 軸方向的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 Z 軸方向的移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 X 軸方向的移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 輪齒條傳動設(shè)計(jì) 15 的設(shè)計(jì) 23 軌設(shè)計(jì) 31 Y 軸方向的移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 第 四 章 結(jié)論 38 參考文獻(xiàn) 39 致謝 40 附錄 A:典型零件的數(shù)控加工程序 41 附錄 B：五自由度實(shí)驗(yàn)臺總 裝配圖 附錄 C：五自由度實(shí)驗(yàn)臺零件圖 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 緒論 述 一切認(rèn)識都來源于實(shí)踐，特別是當(dāng)今時(shí)代的高科技，大多數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)得到的，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的作用是無法替代的。教育工作者和科研工作者對于作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備的集合體的實(shí)驗(yàn)臺越來越重視。 實(shí)驗(yàn)臺建設(shè)與學(xué)科建設(shè)具有辯證關(guān)系。中國科學(xué)院院士朱靜就曾觀點(diǎn)鮮明地闡述過這種關(guān)系。一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)室顯然是學(xué)科發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵，學(xué)科的建設(shè)必然推動了實(shí)驗(yàn)臺的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)臺建設(shè)反過來又促進(jìn)了學(xué)科的建設(shè)，一流的學(xué)科無疑需要一流的實(shí)驗(yàn)臺，實(shí)驗(yàn)臺的建設(shè)是學(xué)科的發(fā)展必然要求。 作為高等 教學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)施和科研的重要基地，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著重要任務(wù)，包括培養(yǎng)國家專業(yè)人才，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力以及實(shí)施科學(xué)教育、全面教育、創(chuàng)新教育。怎樣將學(xué)生置于實(shí)驗(yàn)主體的位置上，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性，引導(dǎo)他們邁向自己的未知領(lǐng)域，這些都是至關(guān)重要的。而作為實(shí)驗(yàn)室里的主要設(shè)備，實(shí)驗(yàn)臺扮演著至關(guān)重要的角色。 實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過程中占有著相當(dāng)一部分的比例，各類學(xué)校在各學(xué)科教學(xué)中使用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的實(shí)驗(yàn)臺是關(guān)鍵而且必不可少的學(xué)習(xí)設(shè)備。在教育深化改革過程中，教材改革作為伴隨教育改革中最重要的部分，也增加了一些加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際操作 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ恼n程以及課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。隨著產(chǎn)品的綜合性及多功能化的日益加強(qiáng)，選擇一種能夠同時(shí)滿足多種類型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)臺，也將逐漸成為一種趨勢。 由此可知，為了確切地適應(yīng)現(xiàn)代課程的需要，提供教師最佳的展示效果，使得教學(xué)質(zhì)量得到提升，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，新型的自動多功能實(shí)驗(yàn)臺必不可少。 題的意義 21 世紀(jì)社會對復(fù)合型人才的需求不僅要求專業(yè)知識扎實(shí)、知識面廣，而且要求解決實(shí)際問題的能力強(qiáng)。在工程型、研究型大學(xué)的教學(xué)注重知識積累的同時(shí)，還要加強(qiáng)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力、開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過系統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練 使學(xué)生掌握各種機(jī)械傳動裝置，構(gòu)筑產(chǎn)品研發(fā)的工程思維，對工程問題綜合分析和評估。豐富和鞏固理論知識的同時(shí)，確立和強(qiáng)化了學(xué)生的工程回歸意識，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，體現(xiàn)了“以人為本”的教育理念。由此可見多功能實(shí)驗(yàn)臺在當(dāng)今的素質(zhì)教育中有著重要的作用，因此開發(fā)出新型的多功能實(shí)驗(yàn)臺具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺的基本設(shè)計(jì)要求是能夠?qū)崿F(xiàn)空間相對位置的變化，包括軸方向、 實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的約束，很多功能都只能單一實(shí)現(xiàn)，不僅使實(shí)驗(yàn)復(fù)雜化，而 且成本高。而五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺能夠在一定程度上解決上述問題。它能實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的轉(zhuǎn)換。五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺在空間上不僅能夠?qū)崿F(xiàn)前后、左右、上下移動，而且能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺是教師課堂教學(xué)的重要輔助平臺，教師通過實(shí)驗(yàn)臺這種媒介平臺，以實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的方式將原先略顯呆板乏味的科學(xué)理論知識生動形象地表述給學(xué)生，營造出新型的良好的課堂教育氛圍，并且提升了教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生可以通過多功能實(shí)驗(yàn)臺，將掌握到的科學(xué)理論知識與具體實(shí)踐相結(jié)合，既提高了自我的實(shí)際動手操作能力，從而加強(qiáng)了鞏固了理論知識，又提升了 學(xué)習(xí)興趣，拓展了自身的視野。 本課題的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一套安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效、綠色環(huán)保的五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺，進(jìn)一步完善學(xué)校的硬件設(shè)施，提升教學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，為老師的教學(xué)工作帶來便利，通過課堂的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐讓學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，為今后成為高素質(zhì)的人才打下基礎(chǔ)。為了便于觀察實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化是其發(fā)展的一個(gè)重要方向。 本設(shè)計(jì)的特色與創(chuàng)新之處在于： （ 1） 五自由度自動多功能實(shí)驗(yàn)臺作為教學(xué)用具，用于演示空間機(jī)構(gòu)的 5 個(gè)自由度。良好的交互性實(shí)驗(yàn)更有利于學(xué)生直觀地觀察和理解其概念，使教 師的指導(dǎo)與學(xué)生的獨(dú)立思考步步緊扣，生動地把教與學(xué)融為一體。 （ 2） 豐富和鞏固理論知識的同時(shí)，確立和強(qiáng)化了學(xué)生的工程思維，激發(fā)了學(xué)生的求知欲。 （ 3） 由于學(xué)科的交叉滲透性越來越強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備要為科研服務(wù)的思想，使多功能實(shí)驗(yàn)臺不僅可做專業(yè)實(shí)驗(yàn)又可做相近專業(yè)的實(shí)驗(yàn)，大大滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，使實(shí)驗(yàn)臺有了更廣泛的適應(yīng)性。 驗(yàn)臺的發(fā)展趨勢 最初的實(shí)驗(yàn)臺只是多個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的簡單的集合，計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得實(shí)驗(yàn)臺在集成性、可靠性方面有了質(zhì)的發(fā)展，先進(jìn)的自動多功能實(shí)驗(yàn)臺大多是集計(jì)算機(jī)硬件、軟件模塊 和相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器為一體的綜合實(shí)驗(yàn)裝置，多功能實(shí)驗(yàn)臺將會向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會需求，其總的發(fā)展趨勢可概括為以下幾個(gè)方面： 1） 性能上，向高精度、高效率、智能化的方向發(fā)展。 2） 功能上，向小型化、輕型化、多功能化方向發(fā)展。小型化、輕型化是精細(xì)加工買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是提高效率的需要。多功能化是自動化發(fā)展的要求和必然結(jié)果。 3） 層次上，向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。 目前我國高校中新型智能化多功能實(shí)驗(yàn)臺正處于起步階段，還需要借鑒國外的高科技，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)將虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械 等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行工程技術(shù)工作和科學(xué)研究，虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬儀器技術(shù)代表了未來實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展方向?？梢?，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，增加了實(shí)驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)的手段和方法。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是以各學(xué)科的發(fā)展為基礎(chǔ)的，學(xué)科的發(fā)展必然要有實(shí)驗(yàn)的保證。 我國經(jīng)濟(jì)的快速可持續(xù)發(fā)展，高效的硬件設(shè)施也在不斷完善，實(shí)驗(yàn)臺作為實(shí)驗(yàn)室的主要設(shè)備扮演著關(guān)鍵角色?？茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給各類多功能實(shí)驗(yàn)臺的問世帶來契機(jī)，數(shù)字化、智能化的新型多功能實(shí)驗(yàn)臺的問世必將對我國高校的教育研究帶來新氣象，促使高校的教育研究事業(yè)邁向新的高度。 第二章 實(shí)驗(yàn)臺的方案擬定 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 第三章 實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,采用軸為轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。 軸是組成機(jī)器的一個(gè)重要零件。它支承著其他轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)它又通過軸承和機(jī)架聯(lián)接。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。 一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動和動力的傳遞。所有軸上零件都圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成了一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合件 軸系部件。因此，在軸的設(shè)計(jì)中，不能只考慮軸本身，還必須和軸系零、部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、根據(jù)機(jī)械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案。 確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 設(shè)定小手輪輸入功率 P=速 n=100r/ 則轉(zhuǎn)矩 T=95500009550N/ 2、選擇軸的合適材料 軸的材料種類很多，根據(jù)對軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造 工藝問題，選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3、初步確定軸的最小直徑 根據(jù) d 30333 50 0 0 50 0 0 0 初步估算軸的最小直徑，式中 30 。 根據(jù)表 10，于是得 0 103 1 表 常用幾種材料的 T及 軸的材料 0 35（ 1 45 403583T/525 2035 2545 3555 49126 135112 126103 11297 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 4、 進(jìn)行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)取決于受載情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運(yùn)輸條件等。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是盡量減小應(yīng)力集中，受力合理，有良好工 藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。一般情況下，為了保證零件在軸上具有固定的工作位置，需從軸向和周向加以固定。 初步選擇滑動軸承。由軸承目錄產(chǎn)品中初步選取 帶擋邊的銅合金整體軸套式滑動軸承， 其尺寸為內(nèi)徑 d=12便于軸承的裝配，取裝軸承處的軸的直徑為 12余尺寸為 D=182度 e=3 軸與小手輪用圓錐銷定位與連接，因此，距離軸左端 11應(yīng)有一錐銷孔，公稱直徑為 d=4 為了對軸進(jìn)行周向定位，軸上應(yīng)制出一定位軸肩，軸肩距軸左端 35肩寬度為 3徑為 23 軸的尺寸見圖 圖 的尺寸 5、確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 軸端倒角為 5，軸肩處的圓角半徑為 表 件倒角 C 與圓角半徑 (單位： 直徑 d 610 1018 1830 3050 5080 80120 C 或 R 、 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對于僅僅 或主要承受扭矩的軸即傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 計(jì)算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后計(jì)算結(jié)果。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 5 00 0 0Td T （ 式中： T 扭轉(zhuǎn)切 應(yīng)力 ， T 軸所受的扭矩， N 軸的抗扭截面系數(shù)， n 軸的轉(zhuǎn)速， r/ P 軸傳遞的功率， d 計(jì)算截面處軸的直徑， T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， T=955000045 鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T為 255滿足安全條件。 7、 進(jìn)行剛度計(jì)算 軸在載荷作用下，將會產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。軸的彎曲剛度以撓度或偏轉(zhuǎn)角來度量。扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來度量。軸的剛度校核計(jì)算通常是計(jì)算出軸在受 載時(shí)的變形量，并控制其不大于允許值。 軸的扭轉(zhuǎn)變形，用每米軸長的扭轉(zhuǎn)角 來表示。 對于實(shí)心階梯軸，圓軸扭轉(zhuǎn)角 的簡化計(jì)算公式為 584i 式中： G 材料的切變模量， 于鋼材， G=04 階梯軸第 i 段上所傳遞的扭矩， N 階梯軸第 i 段的長度， 階梯軸第 i 段的外直徑， 根據(jù)公式，可求得： 43 3342 2241 114 4 4444 125823 312359 5 5 8 4 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - =m 查得 =m 因此，滿足剛度條件。 8、 手輪的選擇 根據(jù)工作要求，選擇小波紋手輪。 （ 1） 小波紋手輪分為 A 型和 B 型兩種。根據(jù)工作要求，采用 A 型小波紋手輪。小波紋手輪的材料為塑料。 （ 2） 軸左端直徑為 d=12擇 d=12小波紋手輪。 軸與小波紋手輪用圓錐銷定位連接，因此軸左端應(yīng)鉆一圓錐孔。圓錐孔 d=4a度為 1:50， l=28細(xì)尺寸見零件圖。 （ 3）小波紋手輪的尺寸如圖 示。 圖 波紋手輪 軸方向的移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) Z 軸方向的移動自由度是依靠與立柱形成螺旋副的支座的支承而形成的螺旋上升或下降位移。 立柱的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 根據(jù)機(jī)械傳動方案的整體布局，擬定立柱上零件的布置和裝配方案。 確定立柱上的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 設(shè)定輸入功率 P= 轉(zhuǎn)速 n=100r/ 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 則轉(zhuǎn)矩 T=100 9100N 2、選擇立柱的合適 材料 根據(jù)對立柱的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問題，選取立柱的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3、 初步確定立柱的最小直徑 根據(jù)公式 30333 50 0 0 50 0 0 0 ，初步估算立柱的最小直徑，式中 30 。 根據(jù)表 10，于是得 0 103 又因?yàn)榱⒅涎b有維持 X 軸、 Y 軸方向的轉(zhuǎn)動自由度的零件，整體軸套 D=18 18 4、 進(jìn)行零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 擬定立柱上零件的裝配方案 根據(jù)本設(shè)計(jì)的裝配方案，立柱上應(yīng)打出 2 個(gè)直徑為 18通孔。為了美觀，初選立柱直徑為 30 （ 2） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定立柱的尺寸 由于受到小手輪的位置限制，兩個(gè)通孔需隔開一定的距離。通過比較分析，取兩個(gè)通孔的圓心距為 90柱下端有 50的外螺紋。為了方便旋轉(zhuǎn)立柱，立柱上端壓有網(wǎng)紋，壓有網(wǎng)紋處的直徑為 40 至此，已初步確定了立柱的尺寸，如圖 示。 圖 柱的尺寸 5、 確定立柱上圓角和倒角尺寸 參考表 軸端倒角為 5。 6、 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 對于主要承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 5 00 0 0Td T 。 T=9550000 45 鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T為 255滿足安全條件。 7、 繪制立柱的零件工作圖，見零件圖紙。 8、 支座的設(shè)計(jì) 支座做成圓凸臺狀，并鉆有螺紋孔。為了美觀，取凸臺最大直徑為 140 為了固定支座，支座上應(yīng)打螺孔。俯視圖如圖 示。 圖 座俯視圖 與立柱配合的螺紋孔公稱直徑為 D=30用公稱直徑為 12六角頭螺栓固定支座。凸臺高度如圖 示。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 圖 臺高度 螺孔深度為 50螺紋孔之前應(yīng)先鉆孔， 鉆孔深度為 60圖 示。 圖 孔及鉆孔深度 軸方向的移動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇齒輪齒條傳動方式，采用導(dǎo)軌加以配合。 輪齒條傳動設(shè)計(jì) 輪齒條傳動的原理是將齒輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的往復(fù)直線運(yùn)動，或?qū)X條的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。齒輪齒條傳動主要適用于快速、精確定位機(jī)構(gòu)或重負(fù)荷、高精度、高剛度、高速度、長行程的銑床、車床、加工中心等。齒輪機(jī)構(gòu)是有齒輪、機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)，它依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞任意兩軸間的運(yùn)動和動力，是各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)構(gòu) 。齒輪傳動是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛。與其他傳動相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1） 傳遞動力大、效率高。在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。 2） 結(jié)構(gòu)緊湊。在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。 3） 壽命長，工作穩(wěn)定，可靠性高。設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動所不能比擬的。 4） 能保證恒定的傳動比，傳動比范圍大。傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。但是齒輪傳動的制造、安裝 精度要求較高，因而成本也較高，并且不宜用于傳動距離過大的場合。 一般地說，齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效又是多種多樣的，較為常見的有輪齒折斷、工作齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合及塑性變形。其中，輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 齒重復(fù)受載后，齒根處就會產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。此外，在輪齒受到突然過載時(shí)，也可能出現(xiàn)過載折斷或剪斷；在輪齒經(jīng)過嚴(yán)重磨損后齒厚過 分減薄時(shí)，也會在正常載荷作用下發(fā)生折斷。若制造及安裝不良或軸的彎曲變形過大，輪齒局部受載過大時(shí)，直齒圓柱齒輪也會發(fā)生局部折斷。為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取下列措施 ： 1） 用增大齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；2） 增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻 ； 3） 采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性； 4） 采用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。在齒輪傳動中，齒面隨著工作條件的不同會出現(xiàn)多鐘不同的磨損形式。例如當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)如砂粒、鐵屑時(shí)，齒面即被逐漸磨損 而導(dǎo)致報(bào)廢。磨粒磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式之一。改用閉式齒輪傳動是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，常見的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會逐漸擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。輪齒在嚙合過程中，齒面間的相對潤滑起著形成潤滑油膜的作用，而且相對滑動速度越高，越容易在齒面間形成油膜，潤滑也就越好。當(dāng)輪齒在 靠近節(jié)線處嚙合時(shí)，由于相對滑動速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較大，特別是直齒齒輪，通常這時(shí)只有一對齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)蝕也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其他部位擴(kuò)展。從相對意義上說，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵抗點(diǎn)蝕的能力最差，即接觸疲勞強(qiáng)度最低。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)齒輪抗點(diǎn)蝕的能力。在嚙合的輪齒間加注潤滑油可以減小摩擦，減緩點(diǎn)蝕，延長齒輪的工作壽命。并且在合理的限度內(nèi)，潤滑油的粘度越高，上述效果也越好。 由上述分析可知，所設(shè)計(jì)的齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足 夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 設(shè)定手柄輸入功率 P=n=120r/ 1、齒輪類型選擇 根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺的傳動方案，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，開式齒輪傳動。 2、精度等級 齒輪與軸是作固定連接的結(jié)合，用來傳遞力和力矩，其結(jié)合件間應(yīng)具有一定的過盈。實(shí)驗(yàn)臺工作時(shí)速度不高，選用 7 級精度。 3、材料選擇 由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動時(shí)，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑 性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為齒面要硬，齒芯要韌。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)齒輪抗點(diǎn)蝕的能力。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 選擇齒輪材料為 45 鋼 （調(diào)質(zhì)），硬度為 240條材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 220料硬度差為 20 4、 齒數(shù)選擇 由機(jī)械原理可知，增加壓力角 ，輪齒的齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度，但增大壓力角 不一定都對傳動有利。對一般用途的齒輪傳動， 國家標(biāo)準(zhǔn)（ 1356規(guī)定 ， 分度圓壓力角 為標(biāo)準(zhǔn)值，壓力角 =20。 為使輪齒免于根切，對于 =20的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，應(yīng)取 z17。 5、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算公式 進(jìn) 行計(jì)算。 式中： K 載荷系數(shù)； 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩， N d 齒寬系數(shù)； 彈性影響系數(shù)， ； H 接觸疲勞許用應(yīng)力， （ 1） 確定公式內(nèi) 的各計(jì)算數(shù)值 1） 計(jì)算齒輪強(qiáng)度用的載荷系數(shù) K，包括使用系數(shù) 載系數(shù) 間載荷分配系數(shù) 。 試選載荷系數(shù) 2） 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 n 550000=15916N ） 由齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式可知，輪齒愈寬，承載能力也愈高，因而輪齒不宜過窄；但增大齒寬又會使齒面上的載荷分布更趨不均勻，故齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當(dāng)。 由表 取齒寬系數(shù)d=1。 表 柱齒輪的齒寬系數(shù)d裝置狀況 兩支承相對于齒輪做對稱布置 兩支承相對于齒輪做不對稱布置 齒輪做懸臂布置 d文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 4） 由表 得材料的彈性影響系數(shù) 。 表 性影響系數(shù) ） 按齒面硬度查得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 50 6） 由公式 N=60算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 式中： j 齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合的次數(shù)； 齒輪的工作壽命， h； 設(shè)定齒輪的工作壽命為 50000 小時(shí)。 求得 N=60120150000=360000000=08。 7） 取接觸疲勞壽命系數(shù) 8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1。 由公式 ， 求得 H=50 （ 2）計(jì)算 1）試算齒輪分度圓直徑 得 = 2） 計(jì)算圓周速度 v 100060 00060 =s。 3） 計(jì)算齒寬 b b=d 彈性模量 E/對齒輪材料 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 夾布塑膠 齒輪材料 04 04 04 04 04 鍛鋼 鋼 88 球墨鑄鐵 灰鑄鐵 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 4） 計(jì)算齒寬與齒高之比高 h=ha+中： 齒頂高 ha=ha*m， 齒頂高系數(shù) 1。 齒根高 c*)m， 頂隙系數(shù) c*= h= 求得 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=s， 7 級精度，查得動載系數(shù) 對于直齒輪，取 ； 使用系數(shù) 考慮齒輪嚙合時(shí)外部因素引起的附加載荷影響的系數(shù)。這種附加載荷取決于原動機(jī)和從動機(jī)械的特性、質(zhì)量比以及運(yùn)行狀態(tài)等。 取使用系數(shù) ； 齒向載荷分布系數(shù) 中 輪的精度等級、齒寬以及齒寬系數(shù)等有關(guān)。 用插值法可得 7 級精度，兩支承相對于齒輪做對稱布置時(shí)， 由 故載荷系數(shù) K= 6 ） 按 實(shí) 際 的 載 荷 系 數(shù) 校 正 所 算 得 的 分 度 圓 直 徑 ， 根 據(jù) 公 式 可 求 得3= = 7）計(jì)算模數(shù) m= 6、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 輪齒在受載時(shí)，齒根所受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。根據(jù)分析，齒根所受的最大彎矩發(fā)生在輪齒嚙合點(diǎn)位于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)。因此，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度也應(yīng)當(dāng)按載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)來計(jì)算。這種算 法只用于高精度的齒輪傳動。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 16 - 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 3 21 。 （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 80 2） 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 由公式 = 4） 計(jì)算載荷系數(shù) K。 K=） 查取齒形系數(shù)。 齒形系數(shù) 一個(gè)無因次量，只與輪齒的齒廓形狀有關(guān)，而與齒的大小或模數(shù)無關(guān)。 的齒輪抗彎強(qiáng)度高。 由表 得 6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由表 得 表 形系數(shù) Sa z 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 ） 計(jì)算 = （ 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 3 21 =3 2 0 1 8 1 8 6 5 =比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)的大小與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=出齒輪輪齒數(shù)7。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 并做到避免浪費(fèi)。 7、 幾何尺寸計(jì)算 （ 1）計(jì)算分度圓直徑 d=7= 2）計(jì)算齒輪寬度 b= 3）計(jì)算齒高 h=ha+（ 4）計(jì)算齒頂圓直徑 da=d+2 5）計(jì)算齒根圓直徑 df=d 22 6）計(jì)算分度圓齒厚 s=2m= 7） 計(jì)算分度圓齒槽寬 e=s= 8）計(jì)算齒距 p=s+e=、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算，只能確定出齒輪的主 要尺寸，如齒數(shù)，模數(shù)，齒寬，分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。 齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮上述各方面的因素。通常是先按齒輪的直徑大小，選定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后再根據(jù)薦用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 對于直徑很小的鋼制齒輪，當(dāng)為圓柱齒輪時(shí)，若齒根圓到鍵槽底部的距離小于 2m，應(yīng)將齒輪和軸做成一體，即齒輪軸。若齒根圓到鍵槽底部的距離超過 2m，齒輪與軸以分開制造為合理。顯然，本設(shè)計(jì)中的齒 輪與軸應(yīng)該分開制造為宜。 當(dāng)齒頂圓直徑 160，可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。根據(jù)齒頂圓直徑的計(jì)算結(jié)果，齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。 進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還要進(jìn)行齒輪和軸的連接設(shè)計(jì)。通常采用單鍵連接。 9、齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖 示。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 18 - 圖 輪的結(jié)構(gòu)尺寸 10、齒輪傳動的潤滑 齒輪在傳動時(shí)，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動力消耗，降低傳動效率。 輪齒嚙合面間加注潤滑劑，可以避免金屬直接接觸，減少摩擦損失，還可以散熱及防銹蝕。因此，對齒輪傳動進(jìn)行適當(dāng)?shù)貪?滑，可以大為改善輪齒的工作狀況，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常及預(yù)期的壽命。 開式齒輪傳動通常用人工做周期性加油潤滑，所以潤滑劑為潤滑油或潤滑脂。 11、齒條參數(shù)計(jì)算 （ 1）模數(shù) m= 2）壓力角 =20 （ 3）齒寬 B= 4） 齒條的長度 L=150條的齒高為 度圓齒厚與齒槽寬均為 條的幾何尺寸如圖 示。 買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 19 - 圖 條的幾何尺寸 的設(shè)計(jì) 1、 確定軸上的功率 P，轉(zhuǎn)速 n 和 轉(zhuǎn)矩 T P=n=120r/n 550000=15916N、 求作用在齒輪上的力 因已知齒輪的分度圓直徑為 d=7= 圓周力 86N 徑向力 286N 法向載荷 36N 3、 初步確定 軸的最小直徑 根據(jù)公式 d 30333 50 0 0 50 0 0 0 初步估算軸的最小直徑。 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 取 12，于是得 30 4、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 初步選定滾動軸承。 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，選用單列圓錐滾子軸承。參照設(shè)計(jì)要求，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾 子軸承30203，圓錐角 =125710，其尺寸為 dDT=170此安裝買文檔 就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 20 - 軸承處的軸的直徑為 17 2） 取安裝齒輪處的軸段直徑為 19輪的左端與左軸承之間采用軸套定位。已知齒輪輪轂的寬度為 了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 36輪采用軸肩定