1、石家庄学院学士学位论文摘要近年来，我国的设施农业建设飞速发展，设施农业面积占世界设施农业总面积80以上，设施农业主要指温室大棚的利用，温室大棚使用的主要机械装备是大棚卷帘机。大棚卷帘机是用于温室大棚棉被自动卷放的农业机械设备，大棚卷帘机的出现极大的推动了设施农业的机械化发展，被政府和农民所重视，促使了棚膜疏菜、棚膜食用菌、棚膜养殖业的发展，使农民的收入日渐增长。从近几年设施农业发展趋势看，设施农业的主要机械一大棚卷帘机已被农业园区和广大设施农业种植户所认识，它的作用越来越明显，大部分农业园区已把卷帘机列为园区主要配套设备。关键词: 设施农业；大棚卷帘机；农业机械全套图纸加V信153893706
2、或扣 3346389411ABSTRACTIn recent years, the construction of facility agriculture in China has developed rapidly, and the area of facility agriculture accounts for more than 80% of the total area of facility agriculture in the world. Facility agriculture mainly refers to the utilization of greenhouse,
3、and the main mechanical equipment used in greenhouse is greenhouse shutter machine. Curtain rolling machine in greenhouse is agricultural machinery and equipment used to automatically roll quilts in greenhouse. The appearance of curtain rolling machine in greenhouse has greatly promoted the mechaniz
4、ed development of facility agriculture, and has been attached importance by the government and farmers. It has promoted the development of greenhouse film vegetable thinning, greenhouse film edible fungi and greenhouse film aquaculture, and increased farmers income day by day. Judging from the devel
5、opment trend of facility agriculture in recent years, the main machinery of facility agriculture-curtain rolling machine in greenhouse has been recognized by agricultural parks and the vast number of facility farmers, and its role is becoming more and more obvious. Most agricultural parks have liste
6、d curtain rolling machine as the main supporting equipment of the park.KEYWORDS: Facility agriculture; Curtain rolling machine in greenhouse; agricultural machinery目录摘要abstract第1章.绪论11.1本课题研究的背景及意义11.2大棚卷帘机的国内外的发展现状及趋势11.3大棚卷帘机分类21.4大棚卷帘机使用效益31.5本章小结3第2章.总体方案设计42.1大棚卷帘机整体结构组成42.2 各个部件机构组成5第3章.大棚卷帘机设
7、计计算83.1 电机的分类与选用83.2传动方式的选择93.2.1传动方式分类93.2.2链传动设计计算113.2.3齿轮传动设计及校核123.3轴的设计校核163.4轴承寿命计算203.4.1如何旋转轴承203.4.2轴承寿命计算20第4章.零件建模与装配22第5章.结论与展望25参考文献26致谢27IV第1章 绪论1.1 本课题的研究背景及意义近几年来，我国社会的发展促使了农业机械制造业的不断发展，越来越多的农业机械设备中应用了自动化技术，自动化机械设备不仅可以提高工作效率，减少人力劳动，有助于农业扩大生产规模，提升的竞争力，使农业更进一步发展。机械自动化设备的应用，使农业机械也不断向着自
8、动化的方向发展，大棚卷帘机作为自动卷帘设备，在大棚的种植的过程中发挥的着重要作用，传统的卷帘的方式，需要大量的人力，浪费较多的精力去完成这项工作，因此，设计一款自动化卷帘机的重要性不言而喻，可以极大的解放手工劳动，提高农业生产效率，对于社会的进一步发展同样有着重要的作用。大棚卷帘机用于驱动日光温室外保温材料展开和收拢的农业机械，在日光温室大棚生产中占有重要地位。近年来随着我国农业产业结构的调整，大棚种植越来越被政府和农民所重视。卷帘机能够节省劳动时间、减轻劳动强度，有利于实现大棚蔬菜的规模化生产，其重要性获得农户、专家和政府的一致认可。然而，通过对产品用户进行调查发现，卷帘机使用环境恶劣，不确
9、定因素多，在设计、生产、安装和使用等方面存在很多问题，给农民带来了许多不必要的麻烦。在此情况下，研制一种新型省工、省力、安全、高效的卷帘机械，具有重要的现实意义。本课题通过对大棚卷帘机设计,利用绘图软件CAD 、Solidworks对其相关结构进行建模,能让我们更好的了解及学习大棚卷帘机的加工流程及工作原理，并将所学习的机械结构应用到此次设计当中，是一次很好的将理论与实践相结合的锻炼机会.1.2大棚卷帘机国内外发展现状与趋势科技创新，不断实现突破，也使得自动化产业日益开始走向市场，也使得市场在智能机械方面有了越来越多的需求。在农业生产大棚卷帘机设备领域，大棚卷帘机卷在省工、省力、安全、高效方面
10、都有了更多的要求，故相关研发正在日益深入，正在研发高质高效的机械产品，人工传统的人工卷帘方式已无法满足当下的社会需求。当今的世界是一个科技时代，机械行业正在向着自动化和科技化方向发展。大棚卷帘机作为现代农业生产行业中的自动化设备，其发展受到国内外科研者的高度重视，在西方国家在科研者不断努力及国家科技部门的大力支持下，国外的大棚卷帘机技术经历了从最初的摸索到现在的日渐成熟，世界上的四大机械强国有美国、日本、意大利和德国，他们在这个领域的技术很强。 世界之首的农业机械就是美国，他们有自己完整的一个系统而且发展的历史比较久，发展比较好，并积累了大量的大棚卷帘机经验，国外对于大棚卷帘机方法的研究课题很
11、多，随着传感器、计算机、视觉处理等技术的发展，各种大棚卷帘机方法之间的相互渗透越来越多。改革开放之后，我国对形势重视不足，没有在设备、技术上进行突破，而国外在这方面却发展迅速。近年来，发达国家对农业机械自动化设备的制造方面均有较大发展。对此，近年以来，政府对这些问题十分重视国家出台了许多政策对这些问题的研究、解决、发展和从国外引进先进的技术、设备予以支持。目前，我国在研究欧美国家卷帘机先进加工技术的基础上，加以消化吸收，掌握关键设备的技术性能、特点和设计思想，形成自己的设计能力，从关键设备上突破，逐步实现整套加工设备的国产化以替代进口设备。虽然，我国大棚卷帘机技术的发展令世界瞩目，但与发达国家
12、相比，我国大棚卷帘机还存在不少差距。我国的大棚卷帘机存在工作效率低、制造成本高等问题，与发达国家的存在很大差距，就目前我国大棚卷帘机的水平和质量可知，我国在大棚卷帘机设计中，还缺少对专用部件的研究，缺少设计理论的指导，经验多于计算，模仿较多，创新较少。可以说，目前我国对大棚卷帘机的研究能力还较差，还未真正达到对大棚卷帘机进行研究的目的和要求。1.3大棚卷帘机的分类大棚卷帘机主要分为两类：一类是后墙固定式卷帘机，另一类是棚面自走式。这两种卷帘方式都可以解放人力，降低劳动强度，提升工作效率，从而增大了棚照时间，提升棚内温度，有利于农业生产。 后墙固定式卷帘机，是最早出现的卷帘方式，其结构由三部分构
13、成：电机减速箱、卷杆、支架。其工作原理主要是通过电机转动带动卷杆旋转，卷杆带动拉绳运动，拉绳连接草苫或保温被，从而实现草苫或保温被的收起；依靠草苫或保温被自身重量实现花落。 棚面自走式大棚卷帘机，同样由三部分构成：主机、支撑杆、卷杆三大部分组成,由立杆和撑杆起支撑作用。这种大棚卷帘机的工作原理：电机驱动提供动力，通过传动机构带动卷杆旋转，卷杆直接拉动草苫或保温被，草苫或保温被的收放都是在驱动电机的作用下完成，是目前应用较为广泛的一种卷帘机类型。我们本次课题研究的是棚面走式大棚卷帘机，这种类型的卷帘机安全可靠，可以远距离操控，工作效率更高，安装拆卸方便。与传统卷帘机制作方式的不同之处是我们采用二
14、级减速机构的传动形式进行动力传递，极大的提高了卷帘机的负载能力，使用较小的电量就可以实现大面积草苫或保温被的收放，进一步节省能源，提升了工作效率。1.4大棚卷帘机使用效益大棚自动化卷帘机的实用及方便性，使得卷帘机成为大棚种植必备的机械设备，它将替代传统人工作业，改变了传统的劳作模式，不仅解放人力而且极大提升了工作效率，比人工操作的效率提高了十五倍以亡，解决了每天卷放草苫劳动强度大的问题，改善了劳动环境。大棚卷帘机不仅在工作效率、解放人力上具有很大优势，从经济效益方面研究，机械自动卷帘效率高，极大缩短卷放帘时间，因此增加光照时间，有利于提高和保持棚内的温度，缩短了棚内蔬菜的生长周期，相对于人工卷
15、帘，蔬菜等农作物成熟的早，提前进入市场，可以卖到较好的价钱，同时节省了人力，可以从事其它工作，多增加了收入。1.5本章小结首先分析了当代农业生产使用自动化大棚卷帘机的重要性及意义，更加坚定了我们对于大棚卷帘机的研究，通过对国内外大棚卷帘机的研究学习，了解其工作原理和基本机构组成。在对其分类对比完成后最终确定研究的类型，并对大棚卷帘机的使用效益进行了分析。在对本装置的整体结构进行设计的过程中，能够巧妙地利用大学这几年来学到的基础理论知识，完成对其的结构设计，并且可以将理论与实践相结合，最终顺利完成本次课题的研究。第2章 总体方案设计本设计的大棚卷帘机拟采用齿轮啮合的传动方式，一方面由于卷帘机速度
16、要求较慢，另一方面，一台大棚卷帘机需要卷的草帘面积较大，所承受的负载较重，通过齿轮减速的作用增大传递转矩，为不断增大传递扭矩，本方案拟采用二级齿轮传递的原理，实现动力的传递；在对大棚卷帘机传动方案制定后下一步研究传动方案设计，拟采用电机作为驱动，由于传递精度不需很精确，且电机与驱动轴间距较大，因此，我们采用链轮链条传动方式；大棚卷帘机在卷帘的同时还需要旋0-90旋转，一次还需要设计旋转机构。2.1大棚卷帘机整体方案设计图2.1 整机结构组成如图2.1所示，大棚卷连接主要由: 1.卷帘杆、2.传动机构、2.驱动机构、3.旋转机构组成。驱动机构3为整个大棚卷帘机提供动力，由驱动电机提供动力，通过链
17、条传动的作用，将动力由电机传递至传动机构2，传动机构由2组减速齿轮构成，不仅可以起到减速的作用，还可以增大传递扭矩的作用，可以承受较大的负载，实现大面积的草帘的自动化卷动。传动机构与卷帘杆1连接一起，电机的动力经由传动机构的传递作用，将电机的动力传递至卷帘杆，卷连杆的转动实现草帘的自动化动卷动。旋转机构4的作用是实现整个机构旋转，卷帘机一边旋转，一边自动化卷帘。2.2各个部件结构组成驱动机构：图2.2 驱动机构组成如图2.2所示，驱动机构主要由:1.驱动电机、2.主动链轮、3.链条、4.从动链轮 、5.主动轴构成、6.轴承、7.轴承座构成。驱动电机1为卷帘机提供动力，驱动电机输出动力，电机直接
18、与主动链轮2连接，同时主动轴5上固定从动链轮4，经过链条的传递作用，将电机的动力输出至主动轴，主动轴轴由圆钢一体车削而成，结构强度高且稳定，主动轴两侧固定轴承6，轴承对主动轴不仅起到支撑的作用，且由于其自身的滚动性，保证了主动轴的自由旋转。轴承固定在轴承固定座7中，轴承座为一体车削而成，结构强度高且稳定，驱动机构的主要作用为卷帘机构提供动力。传动机构：图2.3传动机构如图2.3所示，传动机构主要有:1.从动轴02、2.二级减速从动齿轮、3.轴承、4.二级减速主动齿轮、5.从动轴01、6.主动轴、7.一级减速减速主动齿轮、8.一级减速从动齿轮。传动机构的作用是实现对动力的传递，电机的的动力传递至
19、主动轴6，主动轴固定有一级减速主动齿轮，一级主动齿轮将动力传递至一级从动齿轮，一级从动齿轮固定在从动轴01上，从动轴01同时固定二级减速主动齿轮4，通过从动轴的转动带动二级从动齿轮的转动，从而带动从动轴02的转动。此传动机构采用二级减速齿轮进行动力的传动，这样不仅可以起到减速的作用，还可以极大的提高了转矩，使卷帘机构可以承受较大的负载，使用一个小功率的电机就可以实现大面积的大棚卷帘。 旋转机构：图2.4旋转机构如图2.4所示，旋转机构主要有:1.支撑座、2.连接杆、3.转轴、4.转筒。旋转机构的作用是实现卷帘机的0-90的旋转，支撑座1的作用支撑驱动机构及传动机构，支撑座由厚钢板组成，结构强度
20、稳定。转筒4是由钢管加工而成，转轴3穿过转筒，在转筒内自由旋转，实现卷帘机构的旋转，转轴是有两组圆钢焊接而成，强度高，连接杆2的作用连接转轴及支撑座，当转轴旋转时带动支撑座一起旋转，从而带动驱动、传动机构的旋转。 第3章 大棚卷帘机设计计算3.1 电机的分类及选型电机的分类：选择电机时会考虑多方面的问题，比如载荷大小，功率大小，电机所处的工作环境等。以下进行简单分析：电机的功率的选择按照实际工况进行，计算电机承受的负载大小，选择过大的电机不仅造成浪费，而且一般功率大的电机所占空间也较大，对空间造成浪费；电机功率过小，会造成电机超负荷运转,对电机造成损伤，严重会损坏电机。因此，选择合适功率的电机
21、尤为重要。转速对电机的影响，假如在工作中负载不随时间的变化而变化，同样电机的转速也不发生变化，这种情况就需要选用同步电机；相反，就选择异步电机，本设计中选择的就是三相异步电机。实际现场的安装空间也对电机的选型造成影响，如果空间大并且要求功率大时就可以选用尺寸较大的电机，电机也可以根据实际情况选用卧式或立式的电机，本次设计使用卧式电机。仓储物流输送线，广泛使用电动机作为动力来源。(1)选择电动机的类型：按工作要求，选用卧式MS90L-4硬齿面减速三相异步电动机，电压380V。(2)选择电动机的容量翻转机构实际需要的电机工作功率由公式（3-1）计算： （3-1）式中：工作机所需工作功率，；由电动机
22、至工作机的带轮的总效率。翻转机构所需功率由公式（3-2）计算： （3-2）式中：工作机的工作阻力，；工作机大齿轮的线速度，。翻转机构的线速度由公式（3-3）计算： （3-3）翻转机构的角速度由公式（3-4）计算： （3-4）式中：工作机带轮的角速度，；工作机带轮的半径，；工作机带轮的转速，。翻转机构的正压力由公式（3-5）计算： （3-5）式中：工作机的等效动摩擦因数，0.2；工作机的等效正压力，。所以，由公式（3-6）计算： （3-6）可选取MS90L-4减速电机，电机功率选用1.5KW，转速1400。3.2传动方式的选择3.2.1传动方式分类现在机械设备中，总会用到一些传动机构，传动机构主
23、要是用来连接的，通过传动机构实现一些目的性的作用，所以传动部件也是整个机构中特别重要的环节，而且也是影响整体运行机构的稳定状态，传动机构所以要根据项目的实际情况、客户的需求、以及成本的原因综合考虑，选用合合理的传动模式，目前设备上一般选用了齿轮运动、蜗轮蜗杆运动、链传动、带传动、同步传动、电机直连等等。对这种机构总体分析以及对比优缺点如下：1）齿轮运动齿轮运动是一种较为常见的运动形式，优点：实现大的传动比，传动平稳齿轮传动缺点：加工较为复杂，加工制造价格较贵 2）蜗轮蜗杆运动蜗轮蜗杆主要应用在需要实现减速功能的工作场合，其主要分为两部分，分别为作为主动部件的蜗杆和作为从动部件的蜗轮，这样的结构
24、实用在两轴在空间交错的场合。蜗轮蜗杆减速器的特点：1.蜗轮蜗杆主要应用在传动比较大的工作场合，其传动比通常在10-80之间，如此大的传动比，还能满足结构紧凑的要求;2.蜗轮蜗杆传动平稳可靠，传动具有自锁功能；3.缺点：传动效率较低4.蜗轮蜗杆另一个缺点就是成本较高，这是因此其材质为青铜，青铜材质能够减少因此蜗轮蜗杆在工作时产生较大摩擦和热量，普通的铸铁材质会因此热量过大而降低使用寿命。3）链传动链传动的三要素：主动轮、从动轮和链。链传动的特点主要有:1、中心距大，传递距离较远；2、结构单一不复杂，易于安装维修，成本不高；3、可以进行高速度传动环境；4、具有多边形的效应；5、使用一定的时间之后，
25、必须对其进行张紧工作，以防止其对轴和轴承造成太大的压力，本课题设计采用链传动。4）同步传动同步带通过齿形啮合传递动力，可以实现平稳传递。同步带传动特点： 1）由于同步带靠齿的啮合传递，所以其传动平稳，传递精度高 2）由于同步带传动平稳所以传递噪声小； 4）不用润滑维修方便，成本较低； 5）传动比及传动功率都较大； 6）同步带可以实现远距离传送缺点是不容易生产，成本高。5）电动机驱动电动机驱动优点：由电能直接转化为机械能，实现机械直线运动，不需要机械结构进行转化，因此使用电机驱动的设备结构较为简单，传动效率高，避免了其他机械传动的限制。因为大棚卷帘机驱动机构要求中心距大，传递距离较远，方便操作，
26、因此大棚卷帘机驱动机传动机构采用链条传动的方式。因为大棚卷帘机传动机构要求结构紧凑，占用空间小，方便操作，稳定性要高，因此大棚卷帘机传动机传动机构采用齿轮传动的方式。3.2.2链传动设计计算（1）选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数为（2）确定计算功率由1的表9-6查的工况系数,由1的图9-13查的主动链轮齿数系数，双排链，则计算功率由公式（3-7）所得： （3-7）（3）选择链条型号和节距根据，和，查图1的9-11，选择16A-2。查表1的9-1，链条节距为（4）计算链节数和中心距已知a0=（3050）P，若机构中无张紧轮，则有ao25P，在这里取ao=450mm。相应的链长节数由公式（3
27、8）得： （3-8）取链长节数。5.通过公式计算链速公式（3-9）得： （3-9）确定润滑方式：由和链号16A-2,查1的图9-14，使用滴油润滑。（5）计算压轴力 有效圆周力由公式（3-10）得： （3-10）水平布置的链轮压轴力系数，由公式（3-11）得压轴力： （3-11）（6）主要设计结论链条型号16A-2；链条齿数,；链节数，中心距。3.2.3齿轮传动设计及校核传动机构二级齿轮传递情况相同，因此，我们只需校核其中一组齿轮即可。(1)选精度等级、材料及齿数1)由选择小齿轮45（调质），齿面硬度197286HBS，大齿轮45（正火），齿面硬度156217HBS2)选小齿轮齿数Z1=25
28、则大齿轮齿数Z2=25i=254=100。实际传动比i=43)压力角=20。4)确定公式中的各参数值试选载荷系数KHt=1.3小齿轮传递的扭矩由公式（3-12）计算：T=9550Pn=95501.5140=102Nm （3-12）查表选取齿宽系数d=0.2由图查取区域系数ZH=2.5查表得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa计算接触疲劳强度用重合度系数Z由公式（3-13）计算：a1=arccosz1cosz1+2han*=arccos25cos 2025+21=32.5a2=arccosz2cosz2+2han*=arccos100cos 20100+21=27.5=z1tana1-ta
29、n+z2tana2-tan2=25tan32.5-tan 20+100tan27.5-tan 202=1.7Z=4-3=4-1.73=0.87 （3-13）计算接触疲劳许用应力H查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1=580Mpa，Hlim2=400Mpa计算应力循环次数由公式（3-14）、（3-15）计算：NL1=60 njLh=601401830010=2.01108（3-14）NL2=NL1u=2.011083.36=6107 （3-15）查取接触疲劳系数KHN1=0.92，KHN2=0.94取失效概率为1%，安全系数S=1，由公式（3-16）、（3-17）得：H1=Hlim1
30、KHN1SH=5600.921=515.2MPa （3-16）H2=Hlim2KHN2SH=4200.941=394.8MPa （3-17）取H1和H2中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即H=376MPa5)试算小齿轮分度圆直径由公式（3-18）计算：d1t32KHtTdu+1uZHZEZH2=321.31020.259127+191272.5189.80.8723762=100mm（3-18）(2)调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度由公式（3-19）计算：v=d1tn601000=100140601000=0.73m/s （3-19）齿宽b由公式（3-20）
31、计算：b=dd1t=0.2100=50mm （3-20）2)计算实际载荷系数KH。查得使用系数KA=1根据v=4.2m/s、8级精度，查得动载系数Kv=1.01齿轮的圆周力由公式（3-21）计算：Ft=2Td1=21021000100=2040N（3-21）KAFt/b=12040/50=40.8Nmm100Nmm查得齿间载荷分配系数KH=1.2用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时，得齿向载荷分布系数KH=1.345由此，得到实际载荷系数由公式（3-22）计算：KH=KAKVKHKH=11.011.21.355=1.64 （3-22）3)可得按实际载荷系数算得的分度圆直径由公式（3-
32、23）计算：d1=d1t3KHKHt=10031.631.3=100.2mm （3-23）4)确定模数由公式（3-24）计算：m=d1z1=100.225=4mm （3-24）(3)确定传动尺寸1)计算中心距由公式（3-25）计算：a=m2z1+z2=4225+100=250mm （3-25）2)计算小、大齿轮的分度圆直径公式（3-26）、（3-27）计算：d1=z1m=254=100mm （3-26）d2=z2m=1004=400mm （3-27）3)计算齿宽由公式（3-28）计算：b=dd1=50mm （3-28）(4)校核齿根弯曲疲劳强度由公式（3-29）计算：F=2 KTbmd1YFa
33、YSaYF （3-29）1)K、T、m和d1同前齿形系数YFa和应力修正系数YSa：查表得：YFa1=2.57，YFa2=2.2YSa1=1.6，YSa2=1.78查图得重合度系数Y=0.682查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为:Flim1=225MPa、Flim2=180MPa由图查取弯曲疲劳系数：KFN1=0.9，KFN2=0.91取弯曲疲劳安全系数S=1.25，得许用弯曲应力由公式（3-30）、（3-31）计算：F1=Flim1KFN1S=2250.911.25=162.5MPa （3-30）F2=Flim2KFN2S=1750.951.25=131.9MPa （3-31）F1=
34、2 KTbmd1YFa1YSa1Y=21.1851020005041002.571.60.682=30.3MPaF1=158.4MPaF2=F1YFa2YSa2YFa1YSa1=30.32.21.782.571.6=28.8MPaF2=123.76MPa故弯曲强度足够。主要设计结论齿数z1=25，z2=100，模数m=4mm，压力角=20，中心距a=250mm，齿宽B1=B2=50mm(5)计算齿轮传动其它几何尺寸1)计算齿顶高、齿根高和全齿高分别由公式（3-32）、（3-33）、（3-34）计算：ha=mhan*=41=4mm （3-32）hf=mhan*+cn*=41+0.25=5mm （
35、3-33）h=ha+hf=m2han*+cn*=9mm （3-34）2)计算小、大齿轮的齿顶圆直径分别由公式（3-35）、（3-36）计算：da1=d1+2ha=100+21.5=103mm （3-35）da2=d2+2ha=400+21.5=403mm （3-36）3)计算小、大齿轮的齿根圆直径分别由公式（3-37）、（3-38）计算：df1=d1-2hf=103-21.875=99.25mm （3-37）df2=d2-2hf=403-21.875=399.25mm （3-38）注：han*=1.0，cn*=0.25(6)齿轮参数和几何尺寸总结名称代号公式小齿轮大齿轮模数m44中心距a250
36、250齿数Z25100齿宽B5050分度圆直径d100400齿顶圆直径dad+2ha103403齿根圆直径dfd-2hf99.25399.25螺旋角左旋000右旋000齿顶高系数ha*1.51.5顶隙系数c*0.250.25齿顶高hamha*66齿根高hfm(ha*+c*)55全齿高hha+hf993.3轴设计校核初算主轴的最小轴径：轴组件选用合金钢40Cr材料加工制造，对其调质处理，硬度可达241286HBS，主轴组件的传递功率是P=1.5kW，转速参数取值是n=140r/min，最小轴径尺寸参数由公式（3-39）计算：dmin=A03P3n3 （3-39）主轴组件最小轴径尺寸参数取值是：d
37、min=43.7mm，轴组件末端位置开设的有键槽结构，故需把最小轴径尺寸参数扩大3%，即为45mm。驱动轴的结构设计：该轴是驱动轴组件，轴承从左、右两侧位置装入，由轴肩结构完成定位，如图3.1所示的是驱动轴的初步结构设计示意图。图3.1 驱动轴结构示意图各轴段参数计算：轴段1：轴段1是用于安装链轮使用，且安装的链轮为双排链轮，轴段2为链轮起到定位的作用，因此，轴段1使用的轴径应大于轴段2，故轴段1参数取值是b1=65m，d1=45mm。轴段2：轴段2用于安装承力轴承元件，轴段3对轴承起到限位的作用，轴段2轴径需要小于轴段3且要大于轴段1，基于轴承固定座的结构尺寸参数，此处选用角接触轴承7312
38、轴承元件的尺寸参数是D*d*b=130*60*31mm，轴承元件的宽度尺寸参数取值是b=31mm，故轴段2的参数取值是b1=49m，d1=60mm。 轴段3：该轴段的主要作用为固定驱动齿轮且对轴承元件起到限位的作用，两侧轴端都对轴承进行限位，因此，该轴段的直径应大于轴段2及轴段4尺寸，轴段3参数取值是b3=428m，d3=75mm。轴段4：轴段4用于安装承力轴承元件，轴段3对轴承起到限位的作用，轴段4轴径需要小于轴段3，基于轴承固定座的结构尺寸参数，此处选用角接触轴承7312，轴承元件的尺寸参数是D*d*b=130*60*31mm，轴承元件的宽度尺寸参数取值是b=31mm，故轴段2的参数取值
39、是b1=33m，d1=60mm。 驱动轴计算及校核:由前面的计算得出,，则由公式（3-40）计算： （3-40）1.计算作用在链轮上的力链轮直径d=243mm由前面算出。圆周力，径向力，轴向力由公式（3-41）、（3-42）、（3-43）计算：（3-41）（3-42）（3-43）2.计算轴上的支反力：两个轴承之间的距离为460mm，左边的轴承距离左边链轮的距离为73mm,右边轴承距离右边齿轮轮的距离为308mm。计算支反力由公式（3-44）、（3-45）、（3-46）计算：（3-44）（3-45）（3-46）则可以得到：由公式（3-47）计算：F=FH2+FV2（3-47）得3.计算总弯矩并作
40、出轴的弯矩和扭矩图由公式（3-48）计算：（3-48）轴的弯矩扭矩如图3.2所示：图3.2主动轴受力分析4.计算由公式（3-49）计算：（3-49）由手册Error! Reference source not found.可知。5.校核轴的强度轴的抗弯截面系数W由1的表15由公式（3-50）计算：（3-50）式中： 的直径mm；键槽的宽度mm；轴上键槽的深度mm；键槽的宽度mm。通过公式（3-51）算得：（3-51）故轴的设计符合要求。3.4轴承寿命计算3.4.1如何选择轴承轴承作为驱动轴的主要连接件，其使用寿命直接决定了装置的使用使用，有的轴承不便更换，一旦寿命不符合设计要求，装置也可能因为
41、选用不当轴承而报废；有的轴承可以更换，但是更换轴承需要停机操作，一旦停机对整个装置甚至企业利润都有影响，因此选用可靠、适合、经济的轴承对整个装置而言至关重要。选用轴承需要注意以下几点：1.对于选用轴承而言，最重要的一点就是考虑轴承所承受载荷情况，既要能够承受装置的最大载荷也要经济适合，由于不同轴承适用不同的载荷方向，因此选用轴承时必须同时考虑载荷大小和方向。2.除了载荷大小和方向，转速也是选择轴承的一个关键指标，所选用的轴承必须能能够承受装置最大转速，保证装置平稳运行。3.调心轴承按照工况判断是否需要采用。4.上述分析了轴承一旦报废对整个装置的影响很大，因此在设计装置时，尽可能设计轴承方便安装
42、和拆卸，这样一旦轴承出现问题，方便及时更换，对装置的影响最低。本装置的轴承主要用在轴的连接，其转速较低，因此不需要考虑受力而发生弯曲的情况，它主要承载径向载荷。综合考虑各方面因素，采用深沟球轴承。3.4.2轴承寿命计算轴承作为机械制造业的重要零部件，其使用寿命直径影响整个装置的使用寿命，因此选择合适的轴承对本装置至关重要，所选用的轴承既不能承载过大，出现性能过剩，成本浪费，也不能承载能力不足，导致降低整个装置的寿命，因此轴承的使用寿命也是装置的一项重要指标。查Error! Reference source not found.的表6-1得7312型角接触球轴承基本额定动载荷,查表可得fd=1.
43、0。由1的表13-3，根据工作情况选择。1） 计算当量动载荷由公式求得相对轴向载荷由公式（3-52）计算：相对轴向载荷（3-52）通过查Error! Reference source not found.的表13-5，用线性插值法可得到：e1=0.16。由公式（3-53）计算：（3-53）查表13-5可以得到：X1=1,Y1=0当量动载荷可以由公式（3-54）计算：（3-54）右边的轴承：计算方法同上，当量动载荷由公式（3-55）计算： （3-55）2)轴承寿命的计算轴承寿命可以通过由公式（3-56）、（3-57）计算： （3-56） （3-57）其中由于轴承选用的角接触球轴承故=3所以选择的轴承合格。第4章 零件建模与装配对零件计算校核完成后，利用solidworks软件进行三维实体建模大棚卷帘机三维建模。如图4.1所示。大棚卷帘机支撑座作为大棚卷帘机的承载架，其将承载其上安装驱动机构、传动机构、卷帘机构所有零部件，在保证驱动及传动机构的稳定性的同时，还要保证整机旋转时的强度，
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