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1、图图书书分类号：分类号： 密密 级：级： 毕业设计(论文) 自动穿串机自动穿串机 MACHINE OF INTERPOSING STRINGES AUTOMATICALLY 学生姓名 学院名称 专业名称 指导教师 2009 年5 月22 日 徐州工程学院毕业设计(论文 ) I 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担
2、。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。 徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件 和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进 行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计(论文 ) II 摘要 本产
3、品适用于新型食品加工行业。由于传统手工穿串不卫生、人员不稳定、人工在 穿插不注意时很容易穿到手上发生危险、产量不高，所以研制一种自动穿插机构代替传 统手工，提高工作效率降低劳动强度。 本文介绍传动系统和进给机构设计方案的选定，并对所用的齿轮传动和链传动进行 了详细计算，对弹簧、齿轮、链轮和轴进行强度、刚度的校核计算。 本产品采用同步链达到供料和穿插动作同步，实现穿插动作的完成。 本机构是在食品装料机械的基础上设计的。此机构具有结构简单、体积小、成本低 等优点。 关键词关键词 穿插机械；链传动；食品加工 徐州工程学院毕业设计(论文 ) III Abstract This product is s
4、uitable the new food processing profession. Because the tradition puts on the sting not health,the personnel is not stably,the man-power when interludes dose not pay attention is very easy to be danger,the out put is not to be higher, therefore develops one kind of manual interludes organization to
5、replace the traditional manual enhancement working efficiency to reduce the labor intensity. This article introduced that the transmission system and the feed system design proposals designation,and to the gear drive which and the chain drive used has carried on the detailed computation,to the sprin
6、ging, the gear,the chain wheel and the axis carried on the intensity,the rigidity examination computation. This produce uses the synchronized chain to achieve for the material and the interludes movement synchronization,realizes interludes movement completion. This organization is in food feed in ma
7、chinerys foundation to design,this organization has the structure to be simple,the volume is small,cost low and otherwise merit. Keywords Insertes machinery Chain drive Food process 徐州工程学院毕业设计(论文 ) I 目目 录录 1 绪论1 1.1 序言.1 1.2 穿串机的设计思路1 2 穿串机各机构的选择及设计3 2.1 下料机构的选择及设计.3 2.2 定量送料机构的设计.4 2.2.1 工作原理4 2.2.
8、2 机构示意图4 2.2.3 花盘的设计4 2.2.4 摆盘的设计5 2.2.5 离合器的选择和设计5 2.3 穿插机构.7 2.3.1 竹签箱结构7 2.3.2 竹签推送机构.7 2.3.3 传动系统机构的设计8 2.3.4 蜗轮蜗杆的设计12 2.4. 卸料机构的设计16 2.4.1 工作原理16 2.4.2 弹簧的设计.17 3 电机传动方案的分析与选择.21 3.1 电动机的设计分析21 3.2 电动机的选择和计算.21 4 减速器的选择24 4.1 减速器的设计与计算.24 4.1.1 计算传动装置的传动比和运动、动力参数.24 4.1.2 齿轮各参数的的设定25 4.1.3 轴的设
9、计计算与校核29 4.1.4 键的选择及强度计算30 4.2 减速器的结构和附件设计31 4.3 减速器的润滑和密封.34 结 论36 致 谢37 参考文献38 附 录39 附录 139 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 1 1 绪论 1.1 序言 毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节， 它是在我们学完了全部基础课、技术基础课及专业课后，并在一些课程设计基础上，到 工厂进行参观实习，搜集原始资料之后，进行的一次大规模基本知识和基本技能的全面 的、系统的设计。 设计的主要目的：培养我们综合应用所学基本知识和基本技能去分析和解决专业范 围内的一般工程技术问题的能力，
10、培养我们建立正确的设计思想、掌握工程设计的一般 程序、规范和方法，培养我们收集和查阅资料和运用资料的能力。通过毕业设计，进一 步巩固、扩大和深化我们所学的基本理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、 制图、编写技术文件，正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕 业设计，培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经 济观和全局观，从而实现我们向工程技术人员的过度，同时学会调查、研究、收集技术 资料的方法。 在制造业信息化环境中，工艺设计是生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行 工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产
11、品质 量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是 生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一，是使产品设计变为成 品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十 分重要的作用。 随着国民经济的发展，工程机械的应用越来越多，因为工程机械能够代替工人从事 重体力劳动。使用工程机械的优点有很多，如工程机械的适应能力很强，一般不受气候 影响，工程机械可以不需要休息，工作效率高，工程机械动力强劲等。但是工程机械一 般只注重实用性，而舒适性大都会被忽略。而由于社会的进步，国家对工人的工作条件 日益关注（工人在工作条件恶劣的情况下
12、，一般工作效率都比的低，）。所以开发一些 能改善工人工作条件的产品上很有必要的。而本课题也正是从这一方面考虑的。 当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产力 要素中最活跃、最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到了一个新的层 面！ 1.2 穿串机的设计思路 穿串机属于食品加工机械，传统的穿串都是由人员手工制作，其缺点有很多：不卫 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 2 生，劳动强度大，生产效率低。 基于此，我们设计了自动穿串机，它能大大提高穿串的生产效率，而且全程避免了 人员的手工触碰，所以更卫生。 我们设计的自动穿串机有下料机构，定量输送机构，自动续竹签机
13、构和卸料机构四 大 部分组成。由电动机提供动力源，并且运用了时间继电器来控制整个系统，更体现了机 械的自动化，所以通过这个设计能使我们大学四年以来所学习的知识能得到更加全面的 运用。 .1.下料机构： 由于面团进入穿串机前属于无序排列，所以必须在面团进行插签之前使其实现有序 列(二个面团成一列)，所以我们必须设计一个筛选面团的机构即下料箱来实现这一功能。 2.定量传送机构： 设计这样一个机构是为了提高生产效率，使面团分批定量的进入工作台进行穿插运 动这样就可以使面团按一定数量(二十排,每排二列)一起进行穿插，在穿插，卸料之后，快 速复位然后再进行重复工作。这样就大大提高了生产效率。 3.自动续
14、竹签机构即穿插机构：穿针在针箱内由于推板的作用而实现穿插面团功能，在一 穿插之后，由于重力的原因而自动落在出竹签的轨道上，为下次穿插作好准备。 4.卸料机构：在穿插完成之后必须要有一个装置，使穿插好的面团脱离载物台，所以在设 载物台时不仅要求其简单的承载面团，而且能够反转一定的角度，使其能够达到自动卸 料。 电动机及减速器： 由于该设计是由电动机来提供动力,所以要根据设计要求计算好电动机的各种参数， 配备减速器，使其能够达到我们所要求的动力即转速。 时间继电器： 为了让电动机按照一定的方式工作，使其实现“自动”的功能，必须有用单片机设 计段程序或 PLC 来控制整个系统的运行，或直接用一个时间
15、继电器控制，考虑到时间继 电器使用简单、方便，所以我们选择时间继器较好。 蜗轮蜗杆机构： 在传动系统中要用到蜗轮和蜗杆机构,因为蜗轮蜗杆传动能够不仅能够起起到减速而 且其结构紧凑，工作平稳，无噪声，冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。所以在 穿插时候采用蜗杆传动，电动机作为其动力源。 由于掌握知识的熟练程度不够，设计中难免出现纰漏，望指导老师加以批示。 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 3 2 穿串机各机构的选择及设计 2.1 下料机构的选择及设计 图 2-1 下料箱的三视图 1）设计概述 设计面团供给装置 试制的料斗的四个面均为倾斜面，其倾角由简单的实验决定，即以面团不起拱为基 础，一般在
16、45 度以下即可，面团由于重力的作用而自动下落。 2)使用情况 使面团经过二次定位，从而达到有序进入传送机构。具体的定位过程如下： 第一次定位： 面团无序的进入料斗，由于重力原因进入两个下料口，下料口的长度比面团稍长一 般取 4143mm，宽度比面团稍大取 78mm 为宜，这样每个下料口就仅能容一个面团 进入，两个下料口就能使两个面团同时自由下落。 第二次定位： 面团进入下料口后，落入料斗底端的斜面上，这样带有一定角度落下的面团将会进 行第二次定位，使其轴线与水平面夹角为零度。这样它们就能够顺利的落入花盘的槽中。 进入输送机构。 3） 故障原因 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 4 如果面团起拱
17、，则是由面团下面附着的切削剂相互滚卷相互缠绕所引起的。 4）改进措施及效果 将面团弄干净且有一定的硬度，这是预防起拱的重要因素，另外在料斗内部装设搅 动器或者在料斗下部加装振动电机，则可彻底消除下料不畅的弊端。而摇摆杠杆搅动器 结构相对简单、成本较低，综合考虑，在本设计中选用摇摆杠杆搅动器比较合理。1 2.2 定量送料机构的设计 2.2.1 工作原理 自动穿串机上要求定数定量的供给面团。待插签的面团由输送带 1 经花盘轮 2 分隔 装置向右运动，当到达最前端的面团达到要求位置的时候，碰上时间继电器 9，使推板 8 立即将定数量的面团向上推动一段距离。推板 8 在行进中先推动摆盘 6，使之逆时针
18、 方向转动，此时凸轮 5 及棘爪 4 不动，推板 8 行进到与摆盘 6 的滚子脱离接触时，摆 盘 6 受弹簧作用而恢复原位。推板 8 返回运动时，又推动摆盘 6 使之顺时针方向转动， 同时通过销子 7 和相应的槽端接触使凸轮 5 一起转动，从而迫使摆杆 4 摆动，而离开棘 轮 3，此时，花盘轮由传动装置驱动传动，对输送来的面团作连续分隔传送。当推板 8 往回运动又与摆盘 6 的滚子脱离接触的时候，凸轮 5 受弹簧作用又转回到原位，棘爪 3 和摆杆 4 也往回摆到棘爪嵌入棘轮轮齿中，使花盘停止运动。 2.2.2 机构示意图 图 2-2 定量传送面团机构 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 5 2.2
19、.3 花盘的设计 按照设计要求，我们设计的花盘必须每转半周可以提供 20 个面团，所以整个花盘有 40 个齿，40 个槽，每个穿插周期只有半个花盘进行有效转动，这样就符合我们的设计 要求。 图 2-3 花盘的示意图 2.2.4 摆盘的设计 图 2-4 摆盘的零件图 摆盘的功用：在推板向上运动时，推动摆盘上的滚子逆时针方向转动，而此时凸轮 及与其接触的摆杆(棘爪)不动，当推板脱离接触时由于弹簧作用，滚子复位，当推扳向下 运动时又推动摆盘中的滚子顺时针方向转动由于销子的与相应的槽端接触使凸轮一起转 动从而使摆杆(棘爪)摆动离开棘轮,使花盘继续转动，送料。 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 6 2.2
20、.5 离合器的选择和设计 1. 离合器的功用和分类 离合器也是一种常用的轴系部件，其主要作用是可以根据需要在机器工作时随时使 两轴接合或分离，这是离合器与联轴器的根本区别。离合器也可用于起动、停车、换向、 变速、定向及过载保护等工作。 离合器根据实现离合动作的方式不同，可以分为操纵离合器和自控离合器。操纵离 合器的操纵方式有机械、电磁、气动和液动方式等，因此又可将操纵离合器分为机械操 纵离合器、电磁操纵离合器、气压操纵离合器和液压操纵离合器等。自控离合器依靠一 定的工作原理控制两轴自动离合，根据工作原理不同，可分为超越离合器、离心离合器 和安全离合器等。自控离合器可简化机器操作过程，减轻操作者
21、体力劳动，提高机器工 作效率和可靠性。 对离合器的基本要求： （1）分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠； （2）结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； （3）接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好； （4）操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。 2.离心离合器12 基于本设计的要求，我们选择了离心离合器，因为离心离合器只须控制转速就能控 制两轴的接合。 图 2-5 自动连接的离心离合器 离心离合器是通过转速变化、利用离心力的作用来控制结合和分离的一种离合器它 有两种类型，一种是自动结合式，即主动轴达到一定转速能自动结合；另一种是自动分 离式，即主动轴转速超过
22、一定值时，能自动分离。前者见图 2-5，它是由与主动轴相联的 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 7 轴套 1、与从动轴相联的外鼓轮 2、外表面覆以石棉的瓦块 3、板弹簧 4、螺钉 5 等所组 成。瓦块被置于轴套上的矩形槽内，由板弹簧和螺钉迫使瓦块向心。拉紧瓦块的力则由 螺钉调节。 机器起动后，主动轴转速逐渐升高，当高达某一转速 n1 时，瓦块上的离心力将克服 弹簧拉力而逐渐作用在外鼓轮上。如果瓦块重量选择恰当，则当主动轴转速增大到正常 工作转速 n 时，瓦块与外鼓轮之间就可以得到足够的压力和摩擦力以克服从动轴上的工 作阻力矩，从而带动从动轴一同回转。通常取 n1（0.70.9）n。 2.3 穿插
23、机构 2.3.1 竹签箱结构 如图 2-6 所示，放置竹签的箱体酷似漏斗，底端的槽的宽度以竹签直径的 1.21.5 倍设计，这样可以防止有两个竹签同时并排出现槽底而导致卡槽现象。 开始工作之前，人为的将竹签放置在箱中，当最底端的竹签被推动的机构推出后， 由于重力原因，在最下面的竹签将自动落至出竹签的轨道上，这样就保证了竹签的续接。 注意：使用此机构应严格按照要求控制竹签的直径。 图 2-6 竹签箱 2.3.2 竹签推送机构 1工作原理 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 8 当进入的第一列面团触碰时间继电器时电动机就开始运转，它带动蜗杆 6 转动，由 于蜗杆 6 的转动而使带凹槽的蜗轮 7 逆时针
24、方向旋转而使摆杆上下摆动，由于载物台 1 与摆杆之间由一个构件和两个铰链相联，所以载物台能够上下移动一个距离(该距离等于 或略大于一个面团的直径)由于带凹槽的蜗轮 7 逆时针转动，则与其接触的齿轮 3 就顺 时针方向旋转，从而带动带曲线的槽导杆围绕铰链顺时针方向转动从而也使固定在滑块 上的推扳沿着导件向右运动，由此而推动竹签箱中的竹签进行穿插面团。 注意的问题：1)推板上的推针的长度应大于竹签的长度加上两倍竹签箱的厚度。2)载物台 的上升，静止与下降的时间一定要与穿插的时间配合好，若有时间差则调松紧固螺钉让 滑块在支撑杆上进行左右移动进行调整。 2用时间继电器来控制电动机 出于成本造价的考虑，
25、我们决定采用时间继电器来控制电动机。 图 2-7 竹签传动机构示意图 2.3.3 传动系统机构的设计 本系统采用齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，传动系统简图如图 2-8 所示： 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 9 图 2-8 传动系统简图 2.3.3.1 齿轮传动的设计 齿轮传动主要优点是：传递功率和速度的范围广；传动比较准确、可靠；传动效率 高（一级传动 可达 0.790.99） ；工作可靠，使用寿命长；瞬间传动比为常数；结构紧 凑等。齿轮传动应满足： 1）传动平稳-要求瞬时传动比不变，尽量减小冲击； 2）承载能力高要求在尺寸很小，重量轻的前提下，齿轮的强度高，耐磨性好，在预定 的使用期间内的使用不
26、出现断齿等失效情况。 2.3.3.2 齿轮、带有凹槽蜗轮的设计3 1.选择齿轮、带有凹槽蜗轮的材料 齿轮选用 45Cr 调质，表面淬火。 HBS = 217255 1 齿条选用 QT800 正火，表面淬火。 HBS =229302 2 2.按齿面接触疲劳强度设计计算 采用硬齿面，非对称分布。 查表得齿宽系数 =0.4 d d 齿轮齿数 Z 在推荐值 20 到 40 中选取 Z =22 11 齿轮模数 m 可由设计手册 查得4 m=3 齿轮分度圆直径 d =m Z =3 22=66mm 式(2.1) 1 1 圆周速度 =n d10/60 =30 3.14 66 10/60=0.103m/s 式(
27、2.2) t 1 3 3 参考设计手册选取 =0.35m/s t 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 10 齿轮的齿距 p=m=3.143=9.42 公差组 10 级 齿轮的齿数 Z =644/9.44=68.36 圆整取 Z =68 22 齿数比 u= Z / Z =68/22 u=3.09 21 载荷系数 K= K K K K 使用系数 K ABC A 查得 K =1.0 A 动载荷系数 K ， 查得 K 的初值 K， VV t V K =1.15 t V 齿向载荷分布系数 查得 K =1.03 齿间载荷分布系数 = =1.88-3.2(1/22+1/68) =1.69 r 查得 K =1.1
28、5 则载荷系数 K 的初值 K = 1. 01. 151. 031. 15 =1.36 t 弹性系数 Z E Z =189.8 E 2 /mmN 节点影响系数 Z H （=0，x =x =0） Z=2.5 12 H 重合度系数 (=0) Z=0.87 许用接触应力 H =ZZ/S 式(2.3) H limH NWH 接触疲劳极限应力 ， 查得 1limH 2limH =570N/ 1limH 2 mm =460N / 2limH 2 mm 应力循环次数 N =60 1h njL 按预期寿命 10 年。每年工作 300 天。每天工作 8 小时。 L =103008 h N =6030183001
29、0=4.3210 1 7 则查得接触强度的寿命系数 Z，Z (不允许有点蚀) 1 N 2 N Z=1.0 Z=1.0 1 N 2 N 硬化系数 Z ，查得 Z=1 WW 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 11 接触强度安全系数 S ，按一般可靠度查S=1.0 到 1.1 取 HlimH S=1.05 limH =5701.01/1.05=542 1H 2 /mmN =460101/1.05 =438 2H 2 /mmN 故 d 的设计初值 d 为 1t 1 d=66.7 t 1 3 2 1 12 H HE d ZZZ u uKT 3 2 438 87 . 0 5 . 2 8 . 189 09 .
30、 3 109 . 3 4 . 0 6244036 . 1 2 d = d =66.7 mm 式(2.4) 1t 1 所以 d 为 66mm 可用。齿厚 b 1 b=d=0.46626mm d min1t 齿宽 b =26mm 2 齿轮宽 b ： 1 b = b +（510）=33mm 12 由于采用标准齿轮，所以齿顶高系数 h a 取 h =0.8，顶隙系数 c 取 c =0.3，分度圆的压力 a 角度数为标准值=20 查表，确定齿轮的其他参数如下： 分度圆直径：d = mZ = 322 = 66(mm) 齿顶高：h = h m=0.83=2.4(mm) a a 齿根高：h =( h + c
31、)m=3.3(mm) f a 齿全高：h=(2 h + c )m=5.7(mm) a 齿顶圆直径：d =(Z+2 h )m=（22+1.6）3=70.8(mm) a a 齿根圆直径：d = d2 h =6623.3=59.4(mm) ff 基圆直径：d =dcos=66cos20 =62(mm) b 齿距： p=m=9.42(mm) 齿厚： s=m/2=4.7(mm) 齿槽宽： e=m/2=4.7(mm) 基圆齿距：p =p cos=8.85(mm) b 顶隙： c= c m=0.33=0.9(mm) 齿轮采用锻造齿轮，结构采用普通结构。2 2.3.3.32.3.3.3 轴承的选定轴承的选定
32、轴承的寿命计算 对于滚动轴承 210，其基本额定动载荷 C =27.0kN 。 下面确定其当量动载荷 P，由于它不承受轴向力，故有： 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 12 P = F /2 式(2.5) t 式中，F 为链轮作用于轴上的径向力，因为滚动轴承相对于链轮的中心对称，所以 P 为 F 的一半。 t 所以 P =6066.2/2=3033.1N 轴承的寿命为： L =(C/P) 10 /n/60 式 h 6 (2.6） 对于球轴承=3 所以有： L =(2710 /3033.1) 10 /73/60 h 36 2.3.4 蜗轮蜗杆的设计 2.3.4.1 蜗杆传动的失效形式、计算准则及常
33、用材料 失效形式：点蚀、齿面胶合、过度磨损。 点蚀、齿面胶合及过度磨损由于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动 速度较大，点蚀、磨损和胶合最易发生，尤其当润滑不良时出现的可能性更大。又由于 材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传动 的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算。 计算准则： 开式传动中主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。 闭式传动中主要失效形式是齿面胶合或点蚀而。要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按 齿 根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡
34、核 算。 常用材料： 蜗杆材料、 蜗轮材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的跑合性能、 耐磨性能和抗胶合性能。蜗轮传动常采用青铜或铸铁作蜗轮的齿圈，与淬硬并磨制的钢 制 蜗杆相匹配。 2.3.4.2 蜗杆传动的载荷和应力分析 1.受力分析： 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 13 以右旋蜗杆为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力情况。设 F 为 n 集中作用于节点 P 处的法向载荷，它作用于法向截面 Pabc 内。F 可分解为三个互相垂 n 直的分力，即圆周力 F 、径向力 F和轴向力 F。显然，在蜗杆与蜗轮间，载荷 F 与 1t1r1a1t F、F与 F和 F与 F对大
35、小相等、方向相反的力。 2a1r2r1a2t 各力的大小可按下式计算： F =2T /d =F 1t112a F=2 T /d =F 1a222t F=Ftan=F 1r2t 2r F = F /(cossin) n1tn 式中 T 、T 分别为蜗杆和蜗轮上的名义转矩，N mm； 12 法面压力角。 n 2. 计算载荷 与齿轮传动相似，在强度计算中应按计算载荷计算，引入载荷系数 K，得载荷为 =K F nc F n 式中 K载荷系数，K=K K K ； AV K 工作情况系数，由表 2-1 查取； A K 动载荷系数，当圆周速度3m/s 时，取 K =1.01.1，当3m/s V2 V2 时，
36、取 K =1.11.3； V K 齿向载荷分布系数，若载荷稳定，跑合情况好，取 K =1；当载荷 变化较大或有冲击、振动时，取 K =1.31.6。 表 2-1 工作情况系数 K A 工作机 动力机 均匀中等冲击严重冲击 电动机、汽轮机0.81.250.91.511.75 多缸内燃机0.91.5011.751.252 单缸内燃机11.751.2521.52.25 注：小值用于每日偶尔工作，大值用于长期连续工作。 3.应力分析 由于蜗杆传动中，蜗轮比蜗杆的强度低。因此，在应力分析中只要了解蜗轮的情况 就可以了。普通圆柱蜗杆传动在中间平面相当于齿条和齿轮的传动，故可以仿照圆柱斜 齿轮传动的分析得
37、强度条件 =Z Z 式(2.7) H E 3 2 a KT H 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 14 =Z Z 式(2.8) H nh lim lim H H S 式中 蜗轮齿面接触应力，Mpa； H 蜗轮齿面许用接触应力，Mpa； H K载荷系数； Z 弹性系数，； E MPa Z 考虑齿面曲率和接触线长度影响的接触系数； Z 转速系数，Z =（）,为蜗轮的转速，r/min； nn 1 8 2 n 8 1 2 n Z 寿命系数，Z =（）1.6；为载荷不变时的寿命，h； hh h L 25000 6 1 h L 接触疲劳极限，Mpa； H lim 接触疲劳强度的最小安全系数，可取 11.3；
38、 limH S T 蜗轮转矩，N。 2 mm 蜗轮齿根弯曲应力 蜗轮的齿形比较复杂，通常把蜗轮近似当作斜齿圆柱齿轮来考虑，得 弯曲应力公式为： = N/ 式(2.9) F F Y mdd KT cos 2 21 2 F 2 mm 式中 Y 蜗轮的齿形系数； F 涡轮轮齿材料的许用弯曲应力； F 蜗杆、蜗轮的直径； 21 dd 、 导程角，查表选取适当的 m 和，即可得到值。 1 d 2.3.4.3 蜗杆传动的强度计算 (1)蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式为： Mpa 式(2.10) H H 式中：蜗轮齿面的许用接触应力。 H 设计计算公式为： mm 式(2.11) 3
39、 2 2 H EZ Z KTa (2)蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 蜗轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为： Mpa 式(2.12) F F 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 15 式中：蜗轮齿面的许用接触应力。 F 设计计算公式为： 式(2.13) F F Y Z KT dm cos 2 2 2 1 23 mm 许用应力:当蜗轮材料为强度极限300MPa 的青铜，蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮 B 齿面接触疲劳失效。因此，承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。则=K ， H NH 其中 为蜗轮材料的基本许用应力，查表；K为接触疲劳强度的寿命系数，K= H NN 。 8 7 10 N 表 2-2 铸锡青铜蜗轮的
40、基本许用接触应力 （Mpa） H 蜗杆螺旋面的硬度 蜗轮材料铸造方法 45HRC45HRC 砂模铸造 150180 铸锡磷青铜 ZCuSn10Pb1金属模铸造220268 砂模铸造 113135 铸锡锌铅青铜 ZCuSn5Pb5Zn5金属模铸造128140 注：铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力为应力循环次数时之值 N=10 ，当 N10 时，需将表中数值乘 77 以寿命系数 K；当 N2510 时，则取 N=2510 ；当 N25x107时，取N=25x107；当N250500 时取 6；500 时取 8250aaa 轴承旁联接螺柱直径：=15.858mm 1 d 盖与座联接螺柱直径：=10.5
41、72mm 2 d 联接螺柱的间距：150200mm 2 d 轴承端盖螺钉直径：=10.572mm 3 d 检查孔盖螺钉直径：=8.4576mm 4 d 定位销直径：d=8.4576mm 、至外箱壁距离：=18mm f d 1 d 2 d 1 C 、至凸缘边缘距离：=16mm f d 2 d 2 C 轴承旁凸台半径：=16mm 1 R 凸台高度：自行拟定 外机壁至轴承座端面距离：=40mm 1 l 大齿轮顶圆与内箱壁距：11.22mm 1 齿轮端面与内箱壁距：9.35mm 2 箱盖、箱座肋厚：=6.868mm =7.9475mm 1 mm 2减速器的辅助零件 （1）观察孔盖 通过箱体上的观察孔可
42、检查箱体内传动零件的啮合情况的向减速器内加润滑油。因 此，观察孔应开设在传动啮合区的上方，并要有合适的尺寸。平时观察孔病用垫片和螺 钉加以密封的联接，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。 选择如下： A=100 B=70 A1=130 B1=100 A2=105 B2=85 R=5 d=M6 h=6 螺钉数目为 4mm，垫片厚度为 1mm。 （2）油标 油标是湍面指示器，用作检查油面的高度，以保证有正常的油量。油标采用标式油 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 33 标，其基本尺寸如下：(单位 mm) D() 9 9 h H d1D 2 d3 h a bcD D1 R M164166351285
43、26225 (3)放油螺塞 减速器箱座上设有放油孔，用作排出箱内污油，它应设在最底处，注油前用螺塞堵 住。 （4）通气器 减速器在工作时，由于摩擦发热，箱体内部的温度会升高，使箱体内气体膨胀，压 力上升，为防止润滑油从箱体分界面和外伸轴密封处泄漏，在箱体顶部或观察孔上安装 通气器，便于箱体内热涨气体自由逸出，保证箱体内外压力均衡，以提高机体有缝隙处 的密封性能。 （5）吊环螺钉、吊耳、吊钩 吊环螺钉、吊耳、吊钩是用来起吊箱盖或整个箱体的，当采用吊环螺钉时，为使螺 钉 与箱盖上的凸台贴紧，螺孔的上部必须局部扩大，吊环螺钉按减速的质量来选取，使用 吊 环螺钉会增加箱体的机械加工工序，因此亦可在箱盖
44、上直接铸出吊耳及在箱座上直接铸 出吊钩。 （6）定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定 位销，销孔位置尽量远些。 （7）启盖螺钉 机盖与机座接合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后接合较紧，不易分开。为便于 取下机盖，在机盖凸缘上常装有一至两个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机 盖。 在轴承盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。 （8）调整垫片 调整垫片由多片很薄的软金属制成，用以调整轴承间隙。有的垫片还要起到调整传 动零件轴向位置的作用。 （9）密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密 封件多为标准件，其密
45、封效果相差很大，根据具体情况选用。 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 34 4.3 减速器的润滑和密封 1减速器中的传动零件都采用润滑油润滑，在减速器中，第一级传动第二个齿轮的圆周 转速 式(4.15) 2 22 2 ）（nmZ 在减速器中，当齿轮圆周速度 v1215m/s 采用油池浸润滑，即将齿轮浸在油池中， 待齿轮运转时，将润滑油带到啮合表面。 为了减少传动件的运动阻力和温升，齿轮浸入油池的尝试以 12 个齿高为宜，速度 高时还可以浸少些，约为齿高的 0.7 倍左右，但不可少于 10mm。 这主要是因为：油池应保持一定的深度，通常以大齿轮的齿顶圆到油池底面的距离 不小于 3050 为宜，否则
46、会激起沉积在箱底的污物杂质，同时油池应保持一定的油量。 当齿轮圆周速度 v12m/s 时不易采用油池润滑，因为：（1）由齿轮带上的油会被离 心力甩出去而送不到啮合处；（2）由于搅油会使减速器的温升增加；（3）会搅起箱底 油泥，从而加速齿轮和轴承的磨损；（4）加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时， 最好采用喷油润滑。 2减速器中轴承的润滑 减速器中的滚动轴承常用润滑齿轮(或蜗轮)的油来润滑，其常用的润滑方式有： （1）飞溅润滑 减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度 v1.52m/s，即可采用飞溅润滑。当 v3m/s 时，飞溅的油可形成油雾并能直接溅入轴承室。有时由于圆周速度尚不够大或油 的粘
47、度较大，不易形成油雾，此时为使润滑可靠，常在箱座接合面上制出输油沟，让溅 到箱盖内壁上的油汇集在油沟内，而后流入轴承室进行润滑在箱盖内壁与其接合面相 接触处制出倒棱，以便于油液流入油沟。在难以设置输油沟汇集油雾进入轴承室时，亦 有采用引油道润滑或导油槽润滑。 （2）刮板润滑 当浸油齿轮的圆周速度 v40000mmr/min)或负荷工 况复杂时可选用二硫化钼锂基脂，潮湿环境可采用铝基脂或钡基脂而不宜选用遇水分解 的钠基脂。 如果减速器采用滑动轴承，由于传动用油的粘度太高不能旋盖式油杯在其中使用， 而需采用独自的润滑系统这时应根据滑动轴承的受载情况、滑动速度等工作条件选择 合适的润滑方法和油液。 3润滑油的选择 采用 N20 工业齿轮油。 4减速器的密封 减速器需要密封的部位一般有轴伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖、检查 孔和排油孔接合面等处。