木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【17張CAD圖紙+PDF圖】
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南京林業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目： 木材刀具切削
試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 南方學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： n090301126
學(xué)生姓名： 于翠萍
指導(dǎo)教師： 許林云
職 稱： 教授
二O一 三 年 五 月二十七 日
摘要
本文是在LQ-18型鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求對(duì)增速部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。介紹試驗(yàn)臺(tái)的研究意義以及作用。本文主要設(shè)計(jì)了一種木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)可以更好的評(píng)定油鋸、電鏈鋸鋸鏈的切削性能，即檢測(cè)鋸鏈的鋒利性、進(jìn)鋸的輕便性、鋸鏈運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性及鋸切效率的高低。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的生產(chǎn)鋸鏈品種規(guī)格多，適用于不同的油鋸、電鏈鋸，且工作時(shí)的鋸鏈切削速度高低差異很大，切削功耗相差很大。為能評(píng)定鋸鏈切削木材時(shí)的切削性能，所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)，需能模擬鋸鏈的工作狀態(tài)，反映鋸鏈實(shí)際的切削速度和切削效率，因此應(yīng)具有較寬的切削速度調(diào)節(jié)范圍和進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍；同時(shí)應(yīng)具有較大的傳遞扭矩，可保證大節(jié)距高效率的鋸鏈性能測(cè)定。
關(guān)鍵詞： 傳感器 試驗(yàn)臺(tái) 切削
Abstract
This paper was designed a kind of experiment table can be used for simultaneous measurement of the sensor to force three, and it can evaluation fire-fighting better, electricity chain saws chain saws the cutting performance, i.e., detecting the sharp sex, chain saws into the lighter materials, saw chain operation of the stability and saw cutting efficiency. In order to further improve the measurement accuracy of the sensor is adopted in this paper, a kind of at the same time use the eight anise ring measurement sensor, and the sensor of the direction of the force measurement high sensitivity, cross sensitivity small. First the ontology to carry on the design, determine its eight ear type anise ring structure, next to other parts design to meet the mechanical design requirements, in the final analysis, research patch position to be measured direction sensitivity, nonlinearity influence, and the measured direction across the influence of sensitivity. This design of four scheme, where each earrings on in a strain gauge set bridge, the same level or take the strain on the vertical line set of bridge, take the strain gauge on the diagonal earrings set bridge, all take the strain gauge set bridge. To contact the production practice, considering the change must be loaded points, finally choosing all take all of the strain gauge earrings set bridge.
Keyword： sensor；experiment table；cutting force
目錄
1 緒論 5
1.1 引言 5
1.2 木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外研究概況 5
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究概況 5
1.2.2 國(guó)外研究概況 6
1.3 本文設(shè)計(jì)工作要求 7
2 增速機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì) 8
2.1 增速機(jī)構(gòu)整體方案的設(shè)計(jì) 8
2.2 電動(dòng)機(jī)的類型選擇 8
2.3 增速機(jī)構(gòu)輸入和輸出連接裝置的選擇 9
3 增速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
3.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 11
3.1.1 帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 11
3.1.2 帶的選型 11
3.1.3 試驗(yàn)臺(tái)帶輪的工作情況 11
3.1.4 帶的工作參數(shù) 11
3.1.5 帶的計(jì)算設(shè)計(jì) 12
3.1.6 帶的張緊 15
3.2 齒輪級(jí)設(shè)計(jì) 16
3.2.1 傳動(dòng)方式選擇 16
3.2.2 齒輪工作參數(shù) 16
3.2.3 齒輪計(jì)算設(shè)計(jì) 16
3.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
3.3.1 低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23
3.3.2 高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25
3.4 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 26
3.4.1 低速軸的校核計(jì)算 26
3.5 齒輪增速箱的設(shè)計(jì) 30
3.6 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30
3.6.1 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31
3.6.2 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)俯視圖 31
3.6.3 增速機(jī)構(gòu)維護(hù) 32
4 結(jié)論 36
致謝 37
參考文獻(xiàn) 38
附錄 40
1 緒論
1.1 引言
目前，能較全面科學(xué)地評(píng)定鋸鏈切削木材時(shí)切削性能鋸試驗(yàn)臺(tái)，市場(chǎng)上僅浙江一家企業(yè)擁有，是由我校機(jī)電院教師自主設(shè)計(jì)完成的。該鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)可測(cè)定鋸鏈鋸齒上切削力的三個(gè)方向分力，即主切削力、進(jìn)給力和側(cè)向力；進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度；驅(qū)動(dòng)鏈輪軸的軸功率；鋸鏈的鋸切效率。通過(guò)該傳感器測(cè)定三個(gè)相互垂直的切削力可用來(lái)衡量刀具的切削性能（如鋸鏈、圓鋸片等），也可反應(yīng)木材或金屬材料的品質(zhì)。同時(shí)結(jié)合轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試系統(tǒng)，可測(cè)定鋸鏈或圓鋸片的切削功率和切削效率。根據(jù)八角環(huán)式測(cè)力傳感器的基本原理，及鋸鏈或圓鋸片切削木材時(shí)所承受的最大阻力值，即可設(shè)計(jì)出合適的八角環(huán)傳感器結(jié)構(gòu)。而所謂的八角環(huán)八耳式三向測(cè)力傳感器是在以上的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出的一款更加靈敏、更加準(zhǔn)確的一種傳感器。通過(guò)對(duì)八角環(huán)八耳式三向測(cè)力傳感器各個(gè)方向的力的標(biāo)定,分析研究貼片位置對(duì)被測(cè)方向靈敏度、非線性度的影響, 以及對(duì)非被測(cè)方向交叉靈敏度的影響。比較各個(gè)方案的貼片位置, 選出靈敏度最好，交叉靈敏度最小，同時(shí)非線性度最好的方案。
1.2 木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)國(guó)內(nèi)外同類研究概況
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究概況
我國(guó)自本世紀(jì)60年代以來(lái)，不斷進(jìn)行木材切削力的測(cè)定試驗(yàn)。特別是80年代以來(lái)的試驗(yàn)研究成果積累了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。1964年中國(guó)東北林學(xué)院研制的T-1型試驗(yàn)臺(tái)，用電阻應(yīng)變片（環(huán)）和平衡重塊測(cè)量切向力和法向力。這在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外已屬于比較領(lǐng)先的技術(shù)。
1982年南京林學(xué)院研制的NL-1型試驗(yàn)臺(tái)，是利用薄壁圓筒形應(yīng)變傳感器同時(shí)測(cè)量?jī)上蛄Α?
1988年南京林業(yè)大學(xué)研制的MQ-30型試驗(yàn)臺(tái)，首次用交叉八角環(huán)測(cè)力傳感器同時(shí)直接測(cè)三向力 。
1992年南京林業(yè)大學(xué)研制的LQ-11[9]以及后來(lái)的LQ-18型切削平臺(tái)[10]都使用了交叉八角環(huán)測(cè)力傳感器這一新的技術(shù)。應(yīng)用于LQ-11的三向測(cè)力儀可同時(shí)測(cè)定切向力、法向力和側(cè)向力。側(cè)向力可反映鋸鏈的輕微跑偏, 測(cè)側(cè)向力可避免跑偏對(duì)切削阻力測(cè)定值帶來(lái)的嚴(yán)重影響。而LQ-18改善了三向測(cè)力傳感，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有測(cè)定精度高，重復(fù)性好等特點(diǎn)，使整機(jī)的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
2010年上海大學(xué)對(duì)八角環(huán)三向測(cè)力的貼片進(jìn)行了研究[11]，提高貼片面應(yīng)變均勻度可以降低因貼片位置誤差引起的測(cè)量誤差, 是提高八角環(huán)測(cè)力刀架的測(cè)量精度的有效方法。應(yīng)用對(duì)稱性原理, 在傳統(tǒng)八角環(huán)測(cè)力刀架上下方增設(shè)凸起結(jié)構(gòu)可以顯著地改善應(yīng)變分布的均勻程度。
2010年南京航空航天大學(xué)和中國(guó)攪拌摩擦焊中心共同研究攪拌摩擦焊用測(cè)力八角環(huán)[12]。攪拌摩擦焊用八角環(huán)是一種測(cè)力元件，可看做為一個(gè)彈性系統(tǒng)，當(dāng)受到一定的激勵(lì)時(shí)會(huì)引起振動(dòng)。通過(guò)對(duì)攪拌摩擦焊用測(cè)力八角環(huán)的有限元模態(tài)分析，得出了該八角環(huán)結(jié)構(gòu)的前12 階固有頻率和相應(yīng)振型，為該結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和理論分析提供了可靠的依據(jù)。八角環(huán)的固有頻率跟彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，對(duì)彈性元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能提高結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而提高測(cè)力八角環(huán)的測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性。
近些年，蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校研究了八角環(huán)電阻式車削測(cè)力儀在車床三向力靜剛度測(cè)定中的應(yīng)用[13]。經(jīng)修復(fù)后的軸瓦在運(yùn)行中情況良好, 檢測(cè)振動(dòng)值在允許范圍內(nèi), 且只花費(fèi)幾百元的人工費(fèi), 給工廠節(jié)約開(kāi)支。對(duì)于剖分式軸瓦磨損較小的使用此法修理比較科學(xué)、經(jīng)濟(jì)。若該處理方法能夠得到推廣, 將延長(zhǎng)一批同類型軸承的使用壽命, 給企業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)于增速機(jī)構(gòu)的技術(shù)及機(jī)構(gòu)，國(guó)內(nèi)為了準(zhǔn)確的測(cè)量切削力, 很早就開(kāi)展了對(duì)測(cè)力儀的研究, 但迄今為止, 還沒(méi)有完整的設(shè)計(jì)方案和定型的產(chǎn)品。增速傳動(dòng)的方式很多, 常用的是齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)，如采用齒輪傳動(dòng)必須設(shè)計(jì)專用高速齒輪箱, 不僅費(fèi)用高、加工時(shí)間長(zhǎng), 而且噪聲大, 影響周圍環(huán)境。而帶傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、造價(jià)低, 比較適合鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)。但在上述功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比條件下, 一般需采用兩級(jí)帶傳動(dòng), 尺寸加大，造價(jià)也會(huì)上升, 故決定采用一級(jí)帶傳動(dòng)。一般設(shè)計(jì)手冊(cè)上推薦普通2帶傳動(dòng)的使用范圍是：傳動(dòng)比i=2 ～4(≤7)，（減速傳動(dòng)），帶輪轉(zhuǎn)速n≤7000r/min , 帶的線速度v≤25m/s,最好采用高速帶傳動(dòng),同時(shí)考慮購(gòu)買和維修的方便。
1.2.2 國(guó)外研究概況
雖然近幾年國(guó)外也有利用雙延伸式八角環(huán)制成測(cè)力儀測(cè)拖拉機(jī)掛鉤處的二向力和用多個(gè)單一八角環(huán)組合測(cè)磨床工作時(shí)單向切削力和扭矩的案例，但是國(guó)外仍然以電阻應(yīng)變片形式來(lái)測(cè)量切削阻力。
1978年，日本研制的試驗(yàn)臺(tái)，用桁架式以電阻應(yīng)變片形式測(cè)量切向力和法向力。
1985年，德國(guó)STIHL公司研制的試驗(yàn)臺(tái)，利用測(cè)力電阻應(yīng)變形式測(cè)量切向力和法向力。A．Kissellaach教授在高速切削技術(shù)方面的研究有一些新的進(jìn)展。高速切削通過(guò)提高切削速度來(lái)減少加工時(shí)間并同時(shí)改進(jìn)切削質(zhì)量。高速切削提高了CNC機(jī)械的生產(chǎn)力，是木材加工中最有效益的加工方法之一。高速切削除了要有合適的機(jī)器設(shè)備外，最需要的是特殊刀具來(lái)輔助解決高速加工問(wèn)題。傳統(tǒng)的鏤銑機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為18000dmin，而高速切削主軸轉(zhuǎn)速則達(dá)30000dmin甚至更高。削進(jìn)給速度同主軸轉(zhuǎn)速是成比例的，因此主軸轉(zhuǎn)速加倍進(jìn)給速度也要加倍。
九十年代中期，美國(guó)McCULLOCH公司，澳大利亞林產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，芬蘭農(nóng)業(yè)工程研究所都使用自己的方法測(cè)量切削阻力，但是都無(wú)法同時(shí)測(cè)量法向，切向和側(cè)向三個(gè)方向的切削阻力。
關(guān)于增速機(jī)構(gòu)的技術(shù)及機(jī)構(gòu)方面，國(guó)外關(guān)于測(cè)力儀的研究進(jìn)展快得多, 已處于實(shí)用階段。在國(guó)際市場(chǎng)上已有專門的廠商提供多種型號(hào)的切削和磨削測(cè)力儀。定型的測(cè)力儀特點(diǎn) 為 1g, 固有振動(dòng)頻率不低于2.5千赫。最大相互干擾小于1%,且能補(bǔ)償。
1.2.3國(guó)內(nèi)外同類概況總結(jié)
國(guó)內(nèi)外對(duì)于木材切削試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)的發(fā)展正在逐步發(fā)展，改進(jìn)。機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)還需要適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)與調(diào)試。還需要一批技術(shù)人才進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)外的增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)相對(duì)先進(jìn)些。一般切削速度的調(diào)節(jié)范圍為10～15000rpm，增速齒輪箱高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑?，F(xiàn)在，高性能、高壽命、高速度、重切削的圓鋸機(jī)是鋸機(jī)圓鋸設(shè)計(jì)的基本要求，國(guó)產(chǎn)圓鋸機(jī)已經(jīng)打入國(guó)際市場(chǎng)，但我們的產(chǎn)品在技術(shù)上還沒(méi)有和國(guó)際接軌。國(guó)外鋸機(jī)主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)4000r／min的已經(jīng)非常普遍，圓鋸機(jī)工作臺(tái)移動(dòng)的速度最高可達(dá)80m／min，多鋸片圓鋸機(jī)的基本功能和質(zhì)量已經(jīng)和帶鋸機(jī)接軌。
1.3 本文設(shè)計(jì)工作要求
根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)，切削速度的調(diào)節(jié)范圍為10～15000rpm，鏈鋸驅(qū)動(dòng)功率18.5Kw，增速齒輪箱高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要進(jìn)行冷卻，潤(rùn)滑。本次內(nèi)容要求有：試驗(yàn)臺(tái)增速機(jī)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)、輸入和輸出連接裝置設(shè)計(jì)，以及齒輪箱冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)。即在設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分時(shí)，從帶傳動(dòng)出發(fā)，經(jīng)高速齒輪箱。因?yàn)槭歉咚冽X輪，所以對(duì)冷卻、潤(rùn)滑要求較高，所以需考慮潤(rùn)滑方式和設(shè)計(jì)相適應(yīng)的冷卻裝置。
2 增速機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)
2.1 增速機(jī)構(gòu)整體方案的設(shè)計(jì)
為能評(píng)定鋸鏈切削木材時(shí)的切削性能，所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)，要能夠模擬鏈鋸的工作狀態(tài)，反映鋸鏈的實(shí)際切削速度和切削效率，因此要具有較寬的切削速度調(diào)節(jié)范圍和進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍；同時(shí)應(yīng)具有較大的傳遞扭矩，以保證大節(jié)距高效率的鏈鋸性能測(cè)定。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本次需設(shè)計(jì)的是一臺(tái)能夠滿足切削速度在10~15000rpm范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且鏈鋸驅(qū)動(dòng)功率達(dá)到18.5kw的增速機(jī)構(gòu)。
2.2 電動(dòng)機(jī)的類型選擇
能大范圍進(jìn)行無(wú)極調(diào)速的電動(dòng)機(jī)主要有兩類，一類是直流電動(dòng)機(jī)，另一類是調(diào)速電動(dòng)機(jī)。由于直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是要另加直流電源，價(jià)格高，體積大，且外特性比較軟，不適合木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)。所以本次設(shè)計(jì)的切削試驗(yàn)臺(tái)我們選擇調(diào)速電動(dòng)機(jī)為YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，如下圖2-1所示。
圖2-1 YTP系列變頻調(diào)速三相異步電機(jī)
YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)是以變頻調(diào)速裝置為供電電源的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，與變頻裝置組成的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，達(dá)到節(jié)能和控制自動(dòng)化的目的。 YTP系列變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)是在公司原YSPA系列變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。具有效率高、調(diào)速范圍廣、精度好、運(yùn)行穩(wěn)定、操作和維修方便等特點(diǎn)。適用于驅(qū)動(dòng)軋鋼、起重、運(yùn)輸、機(jī)床、印染、造紙、化工、紡織、制藥等要求連續(xù)調(diào)速和頻繁正反轉(zhuǎn)的各種機(jī)械設(shè)備上，可與國(guó)內(nèi)外各種變頻裝置配套使用。
YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)是一種交流、高效、節(jié)能調(diào)速電動(dòng)機(jī)，與變頻器配合使用，是機(jī)電一體化的調(diào)速新產(chǎn)品。
A: YTP系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)。
（1） 效率高，節(jié)能效果明顯。
（2） 調(diào)頻范圍廣，能在5Hz~100Hz甚至更寬的范圍內(nèi)平滑無(wú)極調(diào)速。
（3） 噪音低、振動(dòng)小。
（4） 起動(dòng)力矩大，低頻起動(dòng)對(duì)負(fù)載沖擊小。
（5） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定（尤其在低頻時(shí)）、使用可靠，維護(hù)方便。
（6） 體積小、重量輕，除風(fēng)罩比Y系列異步電動(dòng)機(jī)稍長(zhǎng)外，其它外形及安裝尺寸皆相同。便于安裝。
（7） 起動(dòng)電流小，無(wú)須附加起動(dòng)設(shè)備。
（8） 單獨(dú)裝有軸流風(fēng)機(jī)，在不同轉(zhuǎn)速下均有較好的冷卻效果。
（9）應(yīng)有范圍廣，可作恒轉(zhuǎn)矩（50Hz以下）、恒功率（50Hz以上）或遞減轉(zhuǎn)矩負(fù)載機(jī)械無(wú)級(jí)調(diào)速之用，基本可以取代任何一種調(diào)速產(chǎn)品。
2.3 增速機(jī)構(gòu)輸入和輸出連接裝置的選擇
增速傳動(dòng)的方式非常多，常用的有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)有高效率、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但齒輪傳動(dòng)的制造安裝的精度要求高，且價(jià)格貴，不宜用于傳動(dòng)距離太大的場(chǎng)合，所以可采用由變頻電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)送至齒輪箱后實(shí)現(xiàn)增速，增速后實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速?gòu)?0~15000r/min。
帶傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉，緩沖吸振，通過(guò)帶傳動(dòng)的緩沖，高速齒輪箱的壽命可以延長(zhǎng)，避免了齒輪折斷的問(wèn)題。所以使用帶傳動(dòng)的方式。
帶輪的另一端與增速齒輪箱通過(guò)平鍵連接，經(jīng)過(guò)增速齒輪箱加速后，輸出軸由花鍵軸套與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器相連，以便轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器能測(cè)出實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，通過(guò)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器之后，最終通過(guò)花鍵軸套與切削機(jī)構(gòu)相連。
傳動(dòng)示意圖:
圖2-2 增速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖
3 增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.1.1 帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
變頻調(diào)速電機(jī)的輸出接帶輪，因?yàn)閹鲃?dòng)具有價(jià)格低廉，傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖吸振等特點(diǎn)，通過(guò)帶傳動(dòng)的緩沖，可以延長(zhǎng)高速齒輪箱的壽命，避免齒輪折斷的問(wèn)題。
3.1.2 帶的選型
帶傳動(dòng)的主要類型按傳動(dòng)原理分：
（1）摩擦帶傳動(dòng)，靠傳動(dòng)帶與帶論間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如V帶傳動(dòng)、平帶傳動(dòng)等。
（2）嚙合帶傳動(dòng)，靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如同步帶傳動(dòng)。
通過(guò)對(duì)各種帶傳動(dòng)的比較，V帶的截面形狀為梯形，工作面為兩側(cè)面，帶輪的輪槽截面為梯形。在相同張緊力和摩擦力系數(shù)的條件下，V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力大，所以V帶傳動(dòng)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更緊湊，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛。且V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以第一級(jí)增速傳動(dòng)選擇V帶。
查閱 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)》，對(duì)比各種類型的V帶，我們可以選擇普通V帶或?qū)扸帶。寬V帶曲撓性好，耐熱性和耐側(cè)壓性能較好，主要應(yīng)用于無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，但是考慮購(gòu)買和維修的方便，最后還是決定選用普通V帶。
3.1.3 試驗(yàn)臺(tái)帶輪的工作情況
鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)不同于一般機(jī)械設(shè)備，屬于間斷工作，年累計(jì)工作時(shí)間非常短，所以可以根據(jù)零件短時(shí)間工作能力進(jìn)行計(jì)算，而不需按照常規(guī)計(jì)算考慮帶傳動(dòng)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以帶的疲勞應(yīng)力作為計(jì)算基礎(chǔ)。
3.1.4 帶的工作參數(shù)
1.帶傳動(dòng)工作情況：載荷變動(dòng)小 ，主要是空、輕載啟動(dòng)；
2.所需傳遞的額定功率：P=18.5Kw；
3.大帶輪的轉(zhuǎn)速：n2=2930r/min；
4.初步設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為。
為了與減速V帶傳動(dòng)的符號(hào)一致，本文代號(hào)角標(biāo)1的代表小輪，下標(biāo)2代表大輪，以下不另說(shuō)明。
3.1.5 帶的計(jì)算設(shè)計(jì)
1. 設(shè)計(jì)功率：
P=18.5Kw P－傳遞的功率
KA =1.11 KA－工況系數(shù)。載荷變動(dòng)小 ，主要是空、輕載啟動(dòng)，故KA取1.1
查閱 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本》帶傳動(dòng)：增速傳動(dòng)時(shí)KA應(yīng)乘下列系數(shù)
增速比
1.25~1.74
1.75~2.49
2.5~3.49
≥3.9
系數(shù)
1.05
1.11
1.18
1.28
Pd=1.05KAP=1.05×1.1×18.5Kw=21.3675Kw
2. 傳動(dòng)比：
因?yàn)閚2=2930r/min 那么n1=4395r/min。
3. 選定帶型：
增速型V帶傳動(dòng)的帶型選擇，同樣借助選型圖，根據(jù)計(jì)算功率Pd和小輪轉(zhuǎn)速來(lái)確定?？梢赃x擇A型號(hào)。其截面尺寸節(jié)寬bP=11，頂寬b=13，高度h=8.0，楔角α=40°，適用的槽形的基準(zhǔn)寬度11 。
4. 小帶輪基準(zhǔn)直徑：
參考帶傳動(dòng)表14.1-18，取dd1=125mm
大輪基準(zhǔn)直徑dd2=i dd1(1-ε)=1.5×125（1-0.02）mm=183.75mm由表14.1-18取dd2=180mm。
5． 驗(yàn)算帶速：
普通Vmax=25~30m/s,帶速合適。
6. 初定軸間距：
0.7(dd1+ dd2)≤a0<2(dd1+ dd2) 即213.5mm≤a0<610mm 初定中心距a0=400mm。
7. 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
由帶傳動(dòng)表14.1-7 取Ld=1250mm。
8. 實(shí)際軸間距：
a取整460mm。
安裝時(shí)所需最小軸間距：
張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需最大軸間距：
9. 小帶輪包角：
s
10． 單根V帶傳遞的額定功率
根據(jù)dd1=125mm和
由表14.1-17查得A型帶P1=3.25Kw。
11. 考慮傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量由表14.1-17c查得。
12. V帶的根數(shù)：
由表14.1-13查得Kα=0.98
由表14.1-15查得KL=0.96
根
因?yàn)榍邢髟囼?yàn)臺(tái)使用頻率和工作時(shí)間都較短，所以可以選擇6根帶。
13. 單根V帶的預(yù)緊力：
由表14.1-14查得m=0.10Kg/m
14. V帶的傳動(dòng)效率：
查手冊(cè)取0.92，則
15. 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸：
大帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
A. 由Y160L-2電動(dòng)機(jī)可知，軸直徑為d=42mm，長(zhǎng)度L=645，故大帶輪的軸孔直徑應(yīng)取d0=42mm，長(zhǎng)度應(yīng)小于110mm。
B. 由表14.1-24查得（d0=42mm，dd2=180mm），大帶輪結(jié)構(gòu)為輻板輪。
C. 大帶輪圖：
圖3-1 大帶輪圖
小帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸
A. 小帶輪的孔直徑：初步確定齒輪軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)—高教版》表15-3，取A0=120，于是得，為了增加齒輪軸的剛度以及結(jié)合手冊(cè)，取d0=20mm。
B. 由表14.1-24查得（d0=20mm，dd1=125mm），小帶輪結(jié)構(gòu)為輻板輪。
C. 小帶輪圖：
圖3-2小帶輪圖
16.齒輪級(jí)的功率：
查手冊(cè)聯(lián)軸器取0.99，
注：以上所有的表和圖（除了特別指明的）都是參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)》
3.1.6 帶的張緊
V帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證傳動(dòng)正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采取相應(yīng)的補(bǔ)就措施。
這里我們采用滑道式定期張緊裝置，采用改變中心距的方法來(lái)調(diào)節(jié)帶的拉應(yīng)力，使帶重新恢復(fù)張緊。
圖3-3 滑道式張緊裝置
3.2 齒輪級(jí)設(shè)計(jì)
3.2.1 齒輪傳動(dòng)
齒輪級(jí)的傳動(dòng)，我們可選擇漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等。圓錐齒輪傳動(dòng)主要用于空間交錯(cuò)軸，蝸桿傳動(dòng)缺點(diǎn)傳動(dòng)效率低，所以我們選擇漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)。漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是傳動(dòng)速度和功率范圍很大；傳動(dòng)效率高，一對(duì)齒輪可達(dá)98~99.5%，且精度愈高，效率愈高；對(duì)中心距的敏感性小，裝配和維修都比較簡(jiǎn)單；可以進(jìn)行變位切削及各種修形、修緣，以適應(yīng)提高傳動(dòng)質(zhì)量的要求；利于進(jìn)行精確加工。它的傳動(dòng)比單級(jí)1~8，最大可到10，傳動(dòng)功率25000~105Kw，且該種傳動(dòng)應(yīng)用很廣。
漸開(kāi)線圓柱齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪，我們選擇斜齒圓柱齒輪。因?yàn)樵摷?jí)是高速級(jí)，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)，在精度等級(jí)相同時(shí)，允許傳遞的圓周速度較高，在忽略摩擦力的影響下，高速級(jí)的轉(zhuǎn)矩是低速級(jí)的1/i，其軸向力小。
注：為了與減速傳動(dòng)的符號(hào)一致，本文代號(hào)標(biāo)3的代表小齒輪，下標(biāo)4代表大齒輪。
3.2.2 齒輪工作參數(shù)
輸入功率P=16.84Kw，大齒輪的轉(zhuǎn)速n4=4395r/min，設(shè)定傳動(dòng)比i=3.5，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，假設(shè)壽命10年，以每年200天，每天工作4小時(shí)。
3.2.3 齒輪計(jì)算設(shè)計(jì)
1. 選定齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)：
a) 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
b) 由于轉(zhuǎn)速較高，故初選6級(jí)精度。
c) 材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—齒輪傳動(dòng)》表16.2-59、60、64、65選擇齒輪
材料為:
小齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)，硬度為280 HBS
大齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS，二者材料硬度差40HBS。
由圖16.2-17及圖16.2-26按MQ級(jí)質(zhì)量要求取值，查得
2. 按接觸強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)：
a) 按表16.2-33
式中 大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T3：
斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的效率取0.97，，則T3=10.78Nm
載荷系數(shù)K：考慮機(jī)構(gòu)為增速傳動(dòng)，兩支撐相對(duì)于小齒輪做對(duì)稱布置，速度較高，載荷均勻平穩(wěn)，取K=1.6。
齒寬系數(shù)：取。
齒數(shù)比u：暫取u=i=3.5。
許用接觸應(yīng)力為 ：按表16.2-33
按表16.2-33，取安全系數(shù)最小，按大齒輪計(jì)算
將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算中心距的公式得：
考慮加工影響，中心距取a=100mm。
b) 按經(jīng)驗(yàn)公式，。
標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取mn=1.5。
c) 初取β=9°，cosβ=cos9°=0.98800。
，取，，取
精求螺旋角β
所以
。
3. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
按表16.2-34
式中 分度圓上的圓周力Ft
使用系數(shù)KA：查表16.2-36，得KA=1。
動(dòng)載荷系數(shù)KV：
查 《機(jī)械設(shè)計(jì)—高教版》圖10-8，取KV=1.15
齒向載荷分布系數(shù)按表16.2-40
齒向載荷分配系數(shù)：按
查表16.2-42, 。
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：按，x=0，查圖16.2-15，
查表16.2-43，
按接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度及螺旋角系數(shù):
首先計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)
求當(dāng)量齒輪的端面重合度：。
按，， ，從圖16.2-10可分別查得。所以。
按，，查圖16.2-11，縱向重合度
按，，，查圖16.2-16，。
將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得：
計(jì)算安全系數(shù)SH：按表16.2-34
式中，壽命系數(shù)：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，從圖16.2-18,按查得。按查得。
潤(rùn)滑油膜影響系數(shù):取
工作硬化系數(shù)：因小齒輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取。
接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：根據(jù)圖16.2-22，。
將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得
按表16.2-46，。
，故安全。
4. 校核齒根疲勞彎曲強(qiáng)度：
式中 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù)：
彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分配系數(shù)：
。
復(fù)合齒形系數(shù)：按，
查圖16.2-23，得,。
彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)
按，，查圖16.2-11，
將以上數(shù)值代入齒根彎曲計(jì)算公式得
計(jì)算安全系數(shù)SF:按表16.2-25
式中，壽命系數(shù)YNT：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，由圖16.2-27按，查得，
按，查得。
相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)：由圖16.2-23知，。查表16.2-48，
。
相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)為；查表16.2-71，齒面粗糙度，得
。
尺寸系數(shù)：根據(jù)圖16.2-28，。
將以上數(shù)值代入安全系數(shù)SF的公式得
、都大于,故安全。
5. 主要尺寸：
mn=1.5
6. 齒輪的結(jié)構(gòu)：
圖3-4 齒輪結(jié)構(gòu)
7. 齒輪的選擇：
按，從圖16.2-7，P4線的上方區(qū)域初選。
在圖16.2-9中從及決定的點(diǎn)引L射線上按
，，，
8. 齒輪的加工精度：
圖3-5 大齒輪加工精度《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—齒輪傳動(dòng)》
3.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1. 根據(jù)表19.3-1公式初步計(jì)算軸徑，由于材料選的是45號(hào)鋼，由表19.3-2選取A0=120，則得
考慮需要用到鍵鏈接，需將其軸徑增加4％~5％，取d0=20mm。
2. 軸段①的設(shè)計(jì)：
相應(yīng)的軸端①的直徑d0=20mm，其長(zhǎng)度L1待定。
3. 軸段②的設(shè)計(jì)：
考慮到與密封圈的配合，軸肩的高度為h=(0.07~0.1)d1=1.4~2mm，軸端②的軸徑，其最終由密封圈決定，結(jié)合該處軸的圓周速度，可選用氈圈油封，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—密封件、密封與潤(rùn)滑》，表10.1-73，選取氈圈d=25mm，D=39mm，d1=24mm，B=7mm，溝槽D0=38mm，d0=26mm，b=6mm，則d2=25mm，軸②的長(zhǎng)度L2根據(jù)箱體尺寸來(lái)確定。
4. 軸段③的設(shè)計(jì)：
軸段③上安裝軸承，考慮斜齒輪受徑向力，圓周力，軸向力，軸承類型選角接觸球軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)暫時(shí)取軸承型號(hào)為7006C，其內(nèi)徑d=30 mm，外徑D=47mm，寬度B=12mm，內(nèi)圈可以采用套筒定位，軸肩直徑da=36mm，套筒長(zhǎng)度a=15mm,外圈定位軸肩Da=49mm,所以軸段③的直徑d3=30mm。L3待定。
5. 軸段④的設(shè)計(jì)：
因?yàn)閎4=50mm，所以取軸段④的長(zhǎng)度L4=48mm。軸段④用來(lái)安裝齒輪，這里軸徑可以取d4=34mm。因?yàn)辇X寬b=50mm，取L4=48mm。
6. 軸段⑤的設(shè)計(jì)：
大齒輪采用軸肩定位，通常軸肩的高度h=（0.07~0.1）d=（0.07~0.1）×34=2.38~3.4mm，結(jié)合軸承的內(nèi)圈尺寸，所以取d5=37mm，軸段⑤長(zhǎng)度L5待定。
7. 軸段⑥的設(shè)計(jì)：
取d6=36mm，長(zhǎng)度L6由裝配草圖決定。
8. 軸段⑦的設(shè)計(jì)：
軸段⑦安裝軸承，取軸承型號(hào)為7006C，其內(nèi)徑d=30 mm，外徑D=47mm，寬度B=12mm，內(nèi)圈可以采用套筒定位，軸肩直徑da=36mm，外圈定位軸肩Da=49mm，所以軸段的直⑦徑d7=30mm。L7待定。
9. 根據(jù)裝配圖，各軸段的長(zhǎng)度和直徑如下圖：
圖3-6 低速軸各軸段長(zhǎng)度和直徑
3.3.2 高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1. 根據(jù)表19.3-1公式計(jì)算軸徑，由于材料為45號(hào)鋼，由表19.3-2選取A0=120，則得斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的效率取0.97。
2. 軸段①的設(shè)計(jì)：
綜合實(shí)際情況，取軸端①的直徑d1=13mm。
3. 軸段②的設(shè)計(jì)：
考慮到與密封圈的配合，軸肩的高度為h=(0.07~0.1)d1=1.4~2mm，軸端②的軸徑 其最終由密封圈決定，結(jié)合該處軸的圓周速度，可選用氈圈油封，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本—密封件、密封與潤(rùn)滑》，表10.1-73，選取氈圈公稱軸徑為d=16mm，D=29mm，d1=14mm，B=6mm，溝槽D0=28mm，d0=16mm，b=5mm，則d2=16mm。
4. 軸段③的設(shè)計(jì)
軸段③上安裝軸承，考慮斜齒輪受徑向力，圓周力，軸向力，軸承類型選角接觸球軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫時(shí)取軸承型號(hào)為7004C，其內(nèi)徑d=20 mm，外徑D=42mm，寬度B=12mm，其他尺寸d2=26.9mm，D2=35.1mm內(nèi)圈可以采用套筒定位，軸肩直徑da=25mm，,外圈定位軸肩Da=37mm,故軸段③的直徑d3=20mm。
5. 軸段④的設(shè)計(jì)
該軸段為小齒輪。
6. 軸段⑤的設(shè)計(jì)：
同軸段③。
7. 根據(jù)裝配圖，各軸段的長(zhǎng)度和直徑如下圖：
圖3-7個(gè)高速軸各軸段直徑和長(zhǎng)度
3.4 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算
3.4.1 低速軸的校核計(jì)算
1. 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑：
初選軸的材料為45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表19.1-1查得材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)為
=650MPa
=360MPa
=270MPa
=155MPa
根據(jù)表19.3-1公式初步計(jì)算軸徑，由于材料為45號(hào)鋼，由表19.3-2選取A0=120，則得
考慮需要用到鍵鏈接，需將其軸徑增加為4％~5％，故取d0=20mm。
2. 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.4.a：
3. 軸上的受力分析：
已知：P=17.02Kw，大齒輪的轉(zhuǎn)速n4=4395r/min ，
∴傳遞轉(zhuǎn)矩T4=36.59
4. 求支反力：
1) 在水平平面內(nèi)的支反力（圖3.4.b）由得
同理 ，則。
2) 在垂直平面內(nèi)的支反力（圖3.4.c）由圖可知
3) 總彎矩：
4) 彎矩圖：
圖3-8 彎矩圖
5. 扭矩T：
6． 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)相應(yīng)公式及上圖中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為
前已選定軸的材料為45鋼，查表得，，故安全。
7. 校核軸的抗彎強(qiáng)度：
由彎矩圖可知，齒輪處軸剖面左側(cè)彎矩最大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故此剖面為危險(xiǎn)剖面。
抗彎截面系數(shù)為 ：
抗扭曲截面系數(shù)為 ：
截面上的彎曲應(yīng)力：
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：
按彎曲合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量應(yīng)力為：
由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版課本表10-1查得45鋼?；估瓘?qiáng)度極限650MPa
運(yùn)用插值法查得軸的許用彎曲應(yīng)力，，強(qiáng)度滿足要求。
8. 校核鍵的連接強(qiáng)度：
選用鍵 6×6 GB/T1096-2003 b=6mm,h=6mm,L=90mm
10×8 GB/T1096-2003 b=10mm,h=8mm,L=40mm
小帶輪鍵鏈接的擠壓應(yīng)力為：
大齒輪鍵鏈接的擠壓應(yīng)力為：
鍵，軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，，，強(qiáng)度足夠。
8. 校核軸承的壽命：
1) 軸承的軸向力
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，7006C基本額定載荷Cr=15.1kN，Cor=172kN，e=0.38，X=0.44，Y=1.47
，即。
外部軸向力：
此軸有左移趨勢(shì)，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承Ⅰ將使得軸保持平衡，故兩軸承的軸向力分別為：
2) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷
因?yàn)?，則軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為：
因?yàn)?，則軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為：
，∴
預(yù)期壽命為：，預(yù)期壽命小于軸承1的設(shè)計(jì)所得壽命，所以設(shè)計(jì)合理。
3.5 齒輪增速箱的設(shè)計(jì)
高速齒輪箱的基本尺寸,如下：
名稱
符號(hào)
尺寸
機(jī)座壁厚
8
機(jī)蓋壁厚
8
機(jī)座凸緣厚度
12
機(jī)蓋凸緣厚度
12
機(jī)座底凸緣厚度
20
地腳螺釘直徑
16粗牙全螺紋六角螺栓
地腳螺釘數(shù)目
4
軸承旁連接螺栓直徑
12
機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑
8
聯(lián)接螺栓d2的間距
150
軸承端蓋螺釘直徑
8
窺視孔蓋螺紋直徑
8
定位銷直徑
8
d1、d2、d3至外機(jī)壁的距離
18,13,13
d1、d2至凸緣邊緣距離
16,11,
軸承旁凸臺(tái)半徑
16
外機(jī)壁至軸承座端面距離
1
大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁的距離
10
齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離
10
機(jī)蓋、機(jī)座肋厚
7,7
軸承端蓋凸緣厚度
12
軸旁連接螺栓距離
S
D2
箱體圖如下：
圖3-9 增速箱
3.6 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.6.1 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
當(dāng)齒輪傳動(dòng)件的線速度較高時(shí)，常用的潤(rùn)滑方式有浸潤(rùn)潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑。在一般情況下，當(dāng)齒輪的線速度小于12m/s時(shí)，箱體內(nèi)采用浸潤(rùn)潤(rùn)滑即可滿足使用要求，當(dāng)齒輪線速度大于12m/s時(shí)，應(yīng)考慮采用壓力潤(rùn)滑方式，壓力潤(rùn)滑不僅可以使箱體內(nèi)各部分的傳動(dòng)件得以充分的潤(rùn)滑而且可以使被攪熱的潤(rùn)滑油在從油箱到齒輪箱循環(huán)的過(guò)程中得到較好的冷卻，從而改善齒輪箱工作條件延長(zhǎng)壽命。12m/s的齒輪線速度并不是采用浸油潤(rùn)滑或者壓力潤(rùn)滑的嚴(yán)格界限，還應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)功率的大小齒輪材料的精度及工作條件等因素進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)齒輪箱傳遞功率小而且傳動(dòng)件的抗膠合能力強(qiáng)、工作環(huán)境好時(shí)，即使齒輪箱線速度高于12m/s，也可以使用浸油潤(rùn)滑：反之，則采用壓力潤(rùn)滑。
我們這里傳遞的功率顯然比較大，達(dá)到了18.5kW，所以必然要選擇壓力潤(rùn)滑。
圖3-10噴油潤(rùn)滑
壓力潤(rùn)滑的油路選擇：壓力潤(rùn)滑油路的兩端件是油箱和齒輪箱，中間由進(jìn)油管，回油管和油泵連接。潤(rùn)滑油的噴油壓力為（1.5~3）×105Pa根據(jù)這個(gè)參數(shù)可選取適當(dāng)?shù)挠捅?，油泵的流量?yīng)根據(jù)齒輪箱的結(jié)構(gòu)要求而定。在滿足齒輪箱潤(rùn)滑條件的前提下，應(yīng)盡可能采用小的流量。因?yàn)楫?dāng)油泵流量較大時(shí)，因攪油過(guò)程而產(chǎn)生的能量損失增大，油溫也因此升高；另一方面又量較大時(shí)，回油管道的管徑也要因流量的要求增加，從而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。油箱還有散熱作用，其容量應(yīng)滿足油泵的流量要求和潤(rùn)滑油的散熱，如果因空間
限制而無(wú)法滿足散熱要求時(shí)，我們應(yīng)設(shè)置冷卻系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻。
關(guān)于油泵動(dòng)力的問(wèn)題，在高速齒輪箱的潤(rùn)滑油路中，油泵常用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，這種方法比較簡(jiǎn)單但由于要單獨(dú)為油泵設(shè)置電機(jī)而增加了成本。另一種方法是直接從齒輪箱的傳動(dòng)軸中抽取動(dòng)力。這種方法結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，制造成本低。但是，由于油泵要安裝在傳動(dòng)軸的延伸端，箱體的軸承蓋不得不由悶蓋換為透蓋，增加了泄漏環(huán)節(jié)，降低了密封效果，那樣噪聲會(huì)比較大。我們?cè)谶@里采取的是使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。
齒輪泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的綜合選擇：CB-B型齒輪油泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的轉(zhuǎn)換裝置，由于該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪音低、輸油平穩(wěn)、高轉(zhuǎn)速、自吸性能好。能用以輸送黏度為1~8礦物油，如液壓油，機(jī)械油，燃料油等。所以廣泛應(yīng)用于機(jī)床，液壓機(jī)械，工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)作為系統(tǒng)的動(dòng)力源，也可用于稀油站，冶金，礦山，石油，化工，紡織機(jī)械等設(shè)備中作輸油泵，潤(rùn)滑泵，燃油泵用。
根據(jù)CB-B型齒輪油泵具體參數(shù)表，我們最終選擇CB-B10型齒輪油泵。它的額定轉(zhuǎn)速1450r/min，額定壓力2.5MPa，額定流量10L/min,容積效率那么與之配備一個(gè)JW7124三相異步電動(dòng)機(jī)。具體參數(shù)如下，電壓380V，頻率50Hz，輸出功率550w，轉(zhuǎn)速1400r/min，輸入功率750w，額定電流值1.6A。重量7.2.Kg。
關(guān)于潤(rùn)滑系統(tǒng)的回油問(wèn)題，試驗(yàn)表明了回油的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，造成回油障礙，使進(jìn)油、回油得不到平衡，潤(rùn)滑油越積越多，為了消除泡沫可以采用兩種方法：一種是選用低泡沫潤(rùn)滑油，另一種是在潤(rùn)滑系統(tǒng)的回油口上設(shè)置濾油網(wǎng)，增設(shè)濾油網(wǎng)后產(chǎn)生的泡沫在回油時(shí)被濾油網(wǎng)打破，因而消除了氣泡堵塞回油通道的障礙，保證了潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常循環(huán)，設(shè)計(jì)濾網(wǎng)時(shí)為了保證潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常循環(huán)，濾油網(wǎng)網(wǎng)眼不可過(guò)小，另外一個(gè)要注意的問(wèn)題是箱上方設(shè)一個(gè)氣孔，以保持壓力平衡。
為了使結(jié)構(gòu)緊湊，省去油箱，在潤(rùn)滑油路中增設(shè)一個(gè)油冷卻器，油冷卻器種類繁多，常用的有板式冷卻器，風(fēng)冷式卻器，列管式冷卻器。板式冷卻器體積比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在這里不適合。風(fēng)冷卻器，需要在冷卻油時(shí)鼓風(fēng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也不是太適合，所以在這里就采用列管式油冷卻器。
3.6.2 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)俯視圖
圖3-11 冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)
3.6.3 增速機(jī)構(gòu)維護(hù)
增速機(jī)構(gòu)安裝完畢后，要詳細(xì)檢查各連結(jié)部件是否有松動(dòng)。初次啟動(dòng)時(shí)確認(rèn)齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油已達(dá)到規(guī)定要求，并使冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)電機(jī)通電，開(kāi)啟潤(rùn)滑系統(tǒng)電機(jī)泵，讓齒輪箱在一個(gè)較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行30min。每次啟動(dòng)時(shí)首先要檢查油位，要在靜止一段時(shí)間的情況下檢查油位，確保沒(méi)有油沫。正式開(kāi)啟之前，所有管路應(yīng)該充滿油。如果要開(kāi)啟視孔蓋，在開(kāi)啟視孔蓋之前要徹底清除視孔蓋上及其周圍的灰塵、沙子等雜質(zhì)。確保不會(huì)有異物在開(kāi)啟窺視孔蓋的時(shí)候落入齒輪箱。卸除視孔蓋螺栓，小心從箱體上卸下視孔蓋。蓋上孔蓋時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照力矩要求擰緊螺栓。在齒輪箱啟動(dòng)前，務(wù)必保證供油系統(tǒng)工作正常，保證所有與箱體連接的管路除了放油口全部打開(kāi)。在啟動(dòng)時(shí)我們需要監(jiān)測(cè)以下項(xiàng)目（1）潤(rùn)滑系統(tǒng)的牢固性(2)軸、齒輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)正常（3）齒輪箱整體的密封性。在齒輪箱工作12天后必須再次檢查密封性和油位。
齒輪箱內(nèi)部零件至少一年檢查一次，任何隱患都應(yīng)該被立即清除，齒輪箱的內(nèi)部檢查可以很容易的通過(guò)窺視孔實(shí)現(xiàn)。注意，當(dāng)開(kāi)啟窺視孔蓋時(shí)，務(wù)必確保不能有任何東西進(jìn)入齒輪箱，以免造成齒輪箱的損壞。
4 結(jié) 論
本論文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)是在LQ-18型鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，采用的無(wú)極變頻調(diào)速，為增大轉(zhuǎn)速范圍。試驗(yàn)臺(tái)優(yōu)化了進(jìn)給機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)極調(diào)速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有帶傳動(dòng)級(jí)的設(shè)計(jì)、變頻電動(dòng)機(jī)的類型選擇、齒輪增速級(jí)的設(shè)計(jì)以及通過(guò)理論計(jì)算繪制出V帶輪、齒輪和軸的工程圖。由于內(nèi)容相對(duì)較多、時(shí)間上安排不夠緊湊，設(shè)計(jì)過(guò)程中有些地方難免會(huì)有缺陷?？偟膩?lái)說(shuō) ，設(shè)計(jì)本身還是有不少需要完善和改進(jìn)的地方。例如我們沒(méi)有考慮到木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)操作過(guò)程中V帶和齒輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程的振動(dòng)會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)所帶來(lái)的影響；增速箱采用的是閉式硬齒，需計(jì)算齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，考慮抗膠合、點(diǎn)蝕等得影響因素；還有油冷卻缺少詳細(xì)的理論設(shè)計(jì)計(jì)算等一些不全面的設(shè)計(jì)之處，還有待改進(jìn)。
總的來(lái)講，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，我們確實(shí)熟練了許多機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)方面的知識(shí)也熟練了自身的CAD繪圖技術(shù)。
致謝
為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已然接近尾聲，回想這個(gè)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，離不開(kāi)許林云老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我們的細(xì)心指引與教導(dǎo)，同時(shí)離不開(kāi)與張衛(wèi)良同學(xué)跟張齊元同學(xué)的合作。我們一起討論、解決設(shè)計(jì)過(guò)程的疑難。
從開(kāi)始到現(xiàn)在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不管是CAD制圖還是論文，許老師每次都認(rèn)真的幫我看，細(xì)心指出出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并教導(dǎo)我改進(jìn)的方法。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)的態(tài)度、創(chuàng)新的思維方法和孜孜不倦的科研精神深深地感染了我。在此，向許老師表示最誠(chéng)摯的感謝，以及對(duì)您的敬意。這些都是我以后走上工作崗位，走上社會(huì)，應(yīng)該學(xué)習(xí)并發(fā)揚(yáng)的。同時(shí)，我也要感謝大學(xué)期間辛苦培養(yǎng)我們的各位老師，是你們不知辛苦的教誨，讓我們得到健康的成長(zhǎng)。同時(shí)，感謝學(xué)校為我們提供這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)！在南林如此美麗的環(huán)境，度過(guò)自己的四年大學(xué)生涯，學(xué)習(xí)，領(lǐng)悟人生道理，我覺(jué)得很幸福。
于翠萍
2013年5月
參考文獻(xiàn)
1.??許林云. 自制實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)及在課程教學(xué)中的應(yīng)用. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2009，84：5-7
2.?? 許林云，劉軍，周克寧，林石.自制測(cè)力儀用于木材三向切削力的測(cè)定. 森林工程，2009，25（4）：49-52
3.???許林云，林石，封曉強(qiáng). 用新型試驗(yàn)方法測(cè)定鋸鏈的鋸切效率. 林業(yè)科學(xué)，2003，39（6）：141-145
4.???張志惠，許林云，續(xù)開(kāi)東. LQ-18型鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì). 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006，34（4）：31-32，34.
5.?? 許林云，劉軍，李趙春. 八角環(huán)式三向測(cè)力傳感器的研究. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，32（4）：121-124
6.???林石. LQ－11型鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)研制. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)1996，4（20）：26~30
7.?? 林石 凌慶躍. 交叉八角環(huán)木材切削測(cè)力臺(tái). 木材加工機(jī)械，1990，(3)：22~23
8.?? 藍(lán)樟仁. 漸開(kāi)線油鋸導(dǎo)板的線型設(shè)計(jì). 中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，1(15)：61~66
9.??尹智敏. 刨型萬(wàn)能鋸鏈質(zhì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1998，3(26)：14~17
10.? 高燕秋 林石. 新型平衡鋸鏈的基本工作原理. 林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2002，6(16)：37~38
11.? 孫喜燕等. 影響鋸鏈切削功率與鋸木生產(chǎn)率的主要因素. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2001，6(29)：18~19
12.? 林石. 影響鋸鏈與鏈輪嚙合傳動(dòng)的幾何參數(shù)分析. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，4(21)：53~58
13.? 高燕秋. 用非常規(guī)法設(shè)計(jì)鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)增速傳動(dòng)裝置. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2001，9(29)：13~15
14.? 張成伍等. 油鋸導(dǎo)板的分析與新線形的探討. 湖南林業(yè)科技，1995，3(22)
15.? 林石等. 油鋸伐木的生產(chǎn)率和耗油率. 林業(yè)機(jī)械，1991，(5)：18-21
16.? 盛大德. 鋸木生產(chǎn)率和鋸切油耗率之研討. 林業(yè)機(jī)械，1987，(5)：13-16
17.? I.T.Al-Zahamah. Suppressing vibrations of machining processes in both feed and radial directions using an optimal control strategy: The case of interrupted cutting. Journal of Materials Processing Technology 172(2006) 305-310
18.? A.Ersoy, U. Atici. Performance characteristics of circular diamond saws in cutting different types of rocks. Diamond and Related Materials 13(2004) 22-37
19.? Lan Sun etl. A new approach to improve the performance of diamond sawblades. Materials Letters 57(2002) 1010-1014
20.? Sung-Joon Kim etl. Feedrate scheduling for indexable end milling process based on an improved cutting force model. Intermational Jourmal of Machine Tools & Manufacture。
21. ? CHEN Huiyan etl. Steering control of wheeled armored vehicle with brushless DC motor. Jorumal of Neijing Institute of Technology, 2005,3 (14)
附錄
序號(hào)
名稱
圖紙代號(hào)
圖幅
數(shù)量
1
整體裝配圖
SYT-01
0#
1
2
齒輪增速箱裝配圖
SYT-01-15
0#
1
3
上箱體
SYT-01-15-01
1#
1
4
下箱體
SYT-01-15-20
1#
1
5
支撐座1
SYT-01-14
2#
1
6
支撐座2
SYT-01-04
3#
1
7
V帶小輪
SYT-01-13-03
4#
1
8
V帶小輪端蓋
SYT-01-13-05
4#
1
9
低速軸
SYT-01-15-25
4#
1
10
大齒輪
SYT-01-15-24
4#
1
11
高速齒輪軸
SYT-01-15-35
3#
1
12
低速軸端蓋1
SYT-01-15-27
4#
1
13
高速軸端蓋2
SYT-01-15-13
4#
1
14
高速軸端蓋3
SYT-01-15-14
4#
1
15
低速軸端蓋4
SYT-01-15-19
4#
1
16
V帶大輪
SYT-01-13-01
3#
1
17
V帶大輪端蓋
SYT-01-13-04
4#
1
40
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