接插件自動檢測裝置設(shè)計【說明書+SOLIDWORKS】
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東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
36
摘 要：
隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)向著自動化、專業(yè)化和大批量化接的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)的生產(chǎn)在體現(xiàn)人性化的基礎(chǔ)上降低工人的勞作強(qiáng)度，提高工人的生產(chǎn)效率。在此情況下接插件計數(shù)裝置，越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。計數(shù)裝置使用齒輪傳動，齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）瞬時傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力；2）適用的功率和速度范圍廣；傳動效率高，；4）工作可靠、使用壽命長；5）外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器，用于原動機(jī)和工作機(jī)、或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用、在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。
本設(shè)計的接插件計數(shù)裝置是一種小型的運(yùn)輸機(jī)械，其承載力要求較小，相對于其他的齒輪傳動機(jī)成本要求低，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，計數(shù)精確。
關(guān)鍵詞：接插件 齒輪傳動
Abstract:：As technology advances toward the production of automation, Specialization and a large number of quantization direction.This requires the production in enterprise reduce workers labor strength and improve the production efficiency of workers based on humanity. In this case connectors counting device deeply reflects its wide applications and market prospect. Counting device use gear transmission which is a most widely used transmission form in modern machinery.
Its main advantages are: 1) the instantaneous velocity ratio is steady, smooth-working, accurate and reliable transmission, it can transfer sports and power in space between any two axis; 2)It is of wide ranges of applicable power&speed, and of high transmission efficiency,; 4) reliable work with long working life;5) external contour with small size and compact structure . The gear reducer consists of gear, axle, bearing and cabinet is used for prime mover and work machine or to realize the function of speed-matching and torque transmission during mechanism which is very extensively used in modern machinery.
目錄
緒論 1
1.傳動部分設(shè)計計算 2
1.1電機(jī)部分傳動方案 2
1.1.1設(shè)計要求： 2
1.1.2電動機(jī)的選擇 2
1.1.3確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 4
1.1.4計算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù) 5
1.2減速器部分傳動零件的設(shè)計計算 6
1.2.1高速級減速齒輪設(shè)計 6
1.2.2低速級齒輪的設(shè)計 11
1.3裝置內(nèi)部傳動零件的設(shè)計計算 14
1.3.1直齒圓柱齒輪齒輪，相關(guān)參數(shù)如下表： 15
1.3.2摩擦輪 16
1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度校核 17
1.4.1減速器內(nèi)高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
1.4.2減速器內(nèi)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 20
1.4.3減速器內(nèi)低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 24
1.4.4裝置內(nèi)部軸的設(shè)計 26
2.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 29
2.1導(dǎo)軌 29
2.2蓋板與仿形塊 30
2.3拉緊仿形塊的彈簧 30
2.4滾輪 30
3.標(biāo)準(zhǔn)鍵的選取與校核 30
3.1鍵 30
3.2軸承 31
4.計數(shù)部分 31
4.1感應(yīng)器 31
4.2顯示器 31
5.整體箱體的設(shè)計 31
5.1側(cè)板 31
5.2箱底 32
6.潤滑和安裝維護(hù) 32
結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
緒論
本設(shè)計為接插件計數(shù)裝置的設(shè)計，選題目的是為了熟悉了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳動的分析設(shè)計。它的研究意義在于（1）以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度、勞動生產(chǎn)力及生產(chǎn)效率（2）可以簡化加工流程，減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。
我們學(xué)生從了解裝置開始最終基本能夠獨(dú)立設(shè)計、組建、調(diào)試、檢測。一個典型的小型齒輪傳動應(yīng)用系統(tǒng)，培養(yǎng)零件的工藝分析、零件的力學(xué)分析、機(jī)械原理、機(jī)械零件、機(jī)械設(shè)計等基本工作實(shí)踐能力，初步掌握科學(xué)研究的基本方法，為我們即將從事的專業(yè)工作奠定基礎(chǔ)。
本課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀：本課題是接插件計數(shù)裝置設(shè)計，接插件也叫作銜頭和插座，一般是指電接插件，即連接兩個有源器件的器件，傳輸電流和信號，是一種能夠在儲存卡和電子產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞的一種連接器。
目前市場上的計數(shù)裝置大多為PLC計數(shù)裝置、激光檢測儀、傳感器等，本課題是用齒輪機(jī)構(gòu)來計數(shù)，齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、紡織、冶金、采礦、汽車、航空、航天及船舶等領(lǐng)域。它依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力，并具有傳遞功率打范圍大、傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)；但也存在對制造和安裝精度要求高以及成本較高等缺點(diǎn)。目前國內(nèi)研究齒輪傳動系統(tǒng)的整體動態(tài)特性已經(jīng)成為熱點(diǎn)和前沿課題，主要研究內(nèi)容包括：（1）內(nèi)外激勵因素的分析和確定（2）系統(tǒng)動力學(xué)分析模型的建立和用于預(yù)估系統(tǒng)響應(yīng)的計算軟件的研制（3）用于動態(tài)性能評價的目標(biāo)函數(shù)和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的方法研究（4）實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)在齒輪傳動裝置動態(tài)設(shè)計中的廣泛應(yīng)用。
本課題主要設(shè)計思路類比于鏈輪傳動。在計數(shù)過程中保證輪齒與銅帶間準(zhǔn)確的嚙合，銅帶帶動接插件，使其傳動運(yùn)行、操作較為方便。
1.傳動部分設(shè)計計算
1.1電機(jī)部分傳動方案
1.1.1設(shè)計要求：
（1）卷筒直徑D=100mm，牽引力F=1000N,線速度V=0.1m/s，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平衡，空載啟動，使用年限10年，批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶的速度誤差允許±5%。
（2）電動機(jī)直接由聯(lián)軸器與減速器連接，減速器由聯(lián)軸器與卷筒連接
（3）減速器，采用二級圓柱齒輪減速器
（4）方案簡圖如下：
圖1-1-1
1.1.2電動機(jī)的選擇
1. 1.2.1選擇電動機(jī)的類型
按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，為封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型
1.1.2.2選擇電動機(jī)的容量
電動機(jī)容量（功率）選的合適與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。電動機(jī)的容量主要根據(jù)電動機(jī)運(yùn)行時的發(fā)熱條件來決定。電動機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。對長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機(jī)械，只要選電機(jī)額定功率Pm等于或略大于所需電機(jī)功率P0，即Pm≥P0具體計算步驟如下：
（1）計算工作機(jī)所需功率
式中是工作機(jī)的阻力（N）；是工作機(jī)的線速度（m/s）；是工作機(jī)的轉(zhuǎn)矩（N.m)；是工作機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min);是工作機(jī)的效率，對于帶式輸送機(jī)，一般取。
式中=10000N，=0.1/s,=0.96,代入上式得
（2）計算電動機(jī)所需功率P0
計算公式為：
從電動機(jī)至滾筒主動軸之間的傳動裝置的總功率為
由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計第二篇第十一章查得
則
選取電動機(jī)額定功率，使，查本書第二篇第二十章取
（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速。
工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為
按第二篇第十一章推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動的傳動比，單級圓柱齒輪傳動比，總傳動比的合理范圍，故電動機(jī)的可選范圍為
符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500三種，由標(biāo)準(zhǔn)查出三種適用的電動機(jī)型號，因此有三種傳動比方案，如表所列。（表1-2-1）
方案
電動機(jī)型號
額定功率
電動機(jī)轉(zhuǎn)速
電動機(jī)質(zhì)量/kg
傳動裝置的傳動比
同步
滿載
總傳動比
V帶傳動
減速器
1
1.5
1500
1440
27
75.35
3
25.12
2
1.5
1000
940
35
49.19
2.8
17.57
表1-2-1
綜合電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速器的傳動比及減速器的傳動比，方案1比較合適，所以選用電動機(jī)的型號為。
1.1.3確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
1.1.3.1傳動裝置的總傳動比
1.1.3.2分配各級傳動比
對于二級齒輪減速器，為使各級齒輪傳動潤滑良好，二級大齒輪的直徑應(yīng)盡量相近，以利于浸油潤滑。若二級減速器的傳動比為i，其中高速級傳動的傳動比為i1,低速級傳動的傳動比為i2，則一般推薦的傳動比選用原則為
展開式 i1=（1.3~1.5）i2
同軸式 i1 ≈i2
本設(shè)計選用展開式布置，選
，初取.8，則齒輪減速器的傳動比為
得，則
1.1.4計算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)
1.1.4.1各軸轉(zhuǎn)速
I軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
卷筒軸
1.1.4.2各軸功率
I軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
卷筒軸
1.1.4.3各軸轉(zhuǎn)矩
I軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
卷筒軸
將運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：
參數(shù)
軸名
電動機(jī)軸
I軸
II軸
III軸
卷筒軸
轉(zhuǎn)速
940
335.71
70.38
19.13
19.13
功率p/kw
1.2
1.14
1.11
1.08
1.06
轉(zhuǎn)矩T/N.m
12.19
32.43
150.62
539.15
529.17
傳動比i
2.8
4.77
3.68
1
效率
0.95
0.97
0.97
0.98
表 1-4-1
1.2減速器部分傳動零件的設(shè)計計算
1.2.1高速級減速齒輪設(shè)計
已知高速級傳遞功率，單班制工作，預(yù)期壽命為10年（每年按250天計）。
1.2.1.1選擇齒輪類型、材料并確定初步參數(shù)
（1）類型材料
選用斜齒圓柱齒輪傳動，選擇齒輪材料及其熱處理 由《機(jī)械設(shè)計》課本（以下同為此書）表8-1選取
小齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBW
大齒輪：45鋼 ，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBW
（2)初選齒數(shù)
取小齒輪齒數(shù)
則大齒輪齒數(shù)
(3)選擇齒寬系數(shù)和傳動精度等級
初估小齒輪直徑 ，初選螺旋角
照表8-8取齒寬系數(shù)，則
齒輪圓周速度
參照表8-9，齒輪精度選為8級
(4)計算許用接觸應(yīng)力
1）計算兩齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
小齒輪
大齒輪
2）壽命系數(shù) 由圖8-24得(不允許有一定量點(diǎn)蝕）
3）接觸疲勞極限 由圖8-20a，查MQ線得
4）安全系數(shù) 參照表8-11，取
5）許用接觸應(yīng)力[] 根據(jù)式（8-14）得
1.2.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計齒輪的主要參數(shù)
(1)確定各相關(guān)參數(shù)值
1）計算小齒轉(zhuǎn)矩T1
2）確定載荷系數(shù)
使用系數(shù) 按電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，查表8-4取
動載系數(shù) 按8級精度和速度，查圖8-11，取
齒間載荷分配系數(shù)
由表8-5取
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
3）確定彈性系數(shù) 由表8-6得
4）確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖8-16得
5）確定重合度系數(shù) 由式（8-24）計算得
端面重合度
縱向重合度
重合度系數(shù) 因>1,由式（8-23），得
6）確定螺旋角系數(shù)。 由式（8-22）得
(2)求所需小齒輪直徑
由式（8-21）得
39.273mm
與初估大小基本相符
(3)確定模數(shù)m,中心距a等主要幾何參數(shù)
1）模數(shù)m
由表8-7取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=1.5
2）中心距a
圓整中心距，取a=103
3）螺旋角
4）分度圓直徑
5）確定齒寬b
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
1.2.1.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
(1)計算許用彎曲應(yīng)力
1)壽命系數(shù) 由圖8-29取
2）極限應(yīng)力 由圖 8-25a取
3）尺寸系數(shù) 由圖8-30取
4)安全系數(shù) 參照表8-11，取
5）許用彎曲應(yīng)力【】由式（8-16）得
(2)計算齒根彎曲應(yīng)力
1）齒形系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù)
由圖8-18取
2）應(yīng)力修正系數(shù)
由圖8-19選取
3） 重合度系數(shù)
端面壓力角
基圓螺旋角
當(dāng)量齒輪端面重合度
由式（8-28）
由式（8-27）
4）螺旋角系數(shù) 查圖8-31得
5）齒根彎曲應(yīng)力 由式（8-25）得
結(jié)論：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠
1.2.2低速級齒輪的設(shè)計
已知低速級傳遞功率，單班制工作，預(yù)期壽命為10年（每年按250天計）。
1.2.2.1選擇齒輪類型、材料并確定初步參數(shù)
(1)選用斜齒圓柱齒輪傳動，選擇齒輪材料及其熱處理， 由機(jī)械設(shè)計課本（以下同為此書）表8-1選取
小齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBW
大齒輪：45鋼 ，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBW
（2）初選齒數(shù) 取小齒輪齒數(shù)
則大齒輪齒數(shù)
（3）選擇齒寬系數(shù)和傳動精度等級
初估小齒輪直徑
照表8-8取齒寬系數(shù)，則
齒輪圓周速度
參照表8-9，齒輪精度選為8級
（4）計算兩齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
小齒輪
大齒輪
（5）壽命系數(shù) 由圖8-24得(不允許有一定量點(diǎn)蝕）
（6）接觸疲勞極限 由圖8-20a，查MQ線得
（7）安全系數(shù) 參照表8-11，取
（8）許用接觸應(yīng)力[] 根據(jù)式（8-14）得
1.2.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計齒輪的主要參數(shù)
（1）確定各相關(guān)參數(shù)值
1）計算小齒轉(zhuǎn)矩T1
2）確定載荷系數(shù)
使用系數(shù) 按電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，查表8-4取
動載系數(shù) 按8級精度和速度，查圖8-11，取
齒間載荷分配系數(shù)
由表8-5取
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
3）確定彈性系數(shù) 由表8-6得
4）確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖8-16得
5）確定重合度系數(shù) 由式（8-8）計算得重合度
由式8-7，重合度系數(shù)
（2）求所需小齒輪直徑
由式（8-6）得
=
與初估大小基本相符
（3）確定模數(shù)m,中心距a等主要幾何參數(shù)
1）模數(shù)m
由表8-7取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=1.25
2）中心距a
圓整中心距，取a=77
3）分度圓直徑
4）確定齒寬b
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
1.2.2.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
（1）計算許用彎曲應(yīng)力
1)壽命系數(shù) 由圖8-29取
2）極限應(yīng)力 由圖 8-25a取
3）尺寸系數(shù) 由圖8-30取
4)安全系數(shù) 參照表8-11，取
5）許用彎曲應(yīng)力【】由式（8-16）得
（2）計算齒根彎曲應(yīng)力
1）齒形系數(shù)由圖8-18取
2）應(yīng)力修正系數(shù) 由圖8-19選取
3） 重合度系數(shù)由式（8-11）得
4）齒根彎曲應(yīng)力 由式（8-9）得
結(jié)論：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠
1.3裝置內(nèi)部傳動零件的設(shè)計計算
本設(shè)計直齒圓柱齒輪中有兩種類型的銅帶：水平與側(cè)立，分別用直齒圓柱齒輪與摩擦輪進(jìn)行傳動。
圖4-2-1
1.3.1直齒圓柱齒輪齒輪，相關(guān)參數(shù)如下表：
名稱
代號
計算公式
模數(shù)
m
3.5
齒數(shù)
z
24
壓力角
20
分度圓直徑
d
齒頂高
齒根高
齒全高
h
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
p
基圓齒距
齒厚
s
齒槽寬
e
表1-3-1
1.3.2摩擦輪
摩擦輪傳動是利用接觸所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動和動力的一種機(jī)械傳動。摩擦輪靠摩擦力的作用帶動接插件傳動，保證摩擦輪與銅帶接觸處有足夠大的摩擦力，使摩擦輪產(chǎn)生的摩擦力矩足以克服銅帶上的阻力矩。摩擦力矩小于阻力矩，兩面接觸處在傳動時會出現(xiàn)相對滑移。
摩擦傳動正常工作條件：
其中f 為材料間的摩擦系數(shù)；Fn為法向壓緊力；Ft 為驅(qū)動摩擦輪的圓周力
已知摩擦輪轉(zhuǎn)動圓周力
則法向力
切向力
查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》P97可得，在無潤滑情況下鋼和青銅之間摩擦因數(shù)f=0.15，經(jīng)計算可得，因此摩擦輪可帶動銅帶傳動。
該摩擦輪與銅帶在接觸點(diǎn)處沒有相對滑移，只要使其在接觸點(diǎn)處線速度相同，
即，，，得此時不會打滑。
圖4-2-2
1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度校核
1.4.1減速器內(nèi)高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.4.1.1選擇材料，確定許用應(yīng)力
材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理
查《機(jī)械設(shè)計》表11-1，材料強(qiáng)度極限；材料對稱循環(huán)應(yīng)力。
1.4.1.2計算基本直徑
查《機(jī)械設(shè)計》，表11-3取=35，C=110。當(dāng)軸端彎矩較小時
（mm）由于安裝開式齒輪處有鍵，故軸需加大4%-5%。則（mm)
故取該軸的基本直徑為=18mm
1.4.1.3初選軸承：角接觸球軸承7206C
1.4.1.4確定軸上零件的位置和定位方式：
由于高速軸轉(zhuǎn)速高，傳動載荷不大時，為保證傳動平穩(wěn)，提高傳動效率，將高速軸取為齒輪軸，使用角接觸球軸承承載，一軸端連接電動機(jī)，采用剛性聯(lián)軸器，對中性好。
1.4.1.5簡圖如下：
圖3-1-1
1.4.1.6根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：
1）由于聯(lián)軸器一端連接電動機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為20mm。
2）考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為25mm。
3）該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用7206C型，即該段直徑定為30mm。
4）該段軸為齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。
5）為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。
6）軸肩固定軸承，直徑為40mm。
7）該段軸要安裝軸承，直徑定為30mm。
1.4.1.7各段長度的確定：
各段長度的確定從左到右分述如下：
1）該段軸連接聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為38mm，該段長度定為34mm。
2）該段取32mm。
3）該段安裝軸承，參照工作要求長度至少16mm，考慮間隙取該段為22mm。
4）該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離、軸承與箱體內(nèi)壁距離（采用油潤滑），還有二級齒輪的寬度，定該段長度為90mm。
5）該段考慮齒輪的寬度，根據(jù)齒輪校核，選定該段50mm。
6）該段軸肩選定長度4mm。
7）該段與3段相同取22mm。
8）軸右端面與端蓋的距離為10mm。
1.4.1.8強(qiáng)度校核
對于角接觸球軸承7206C從課程設(shè)計手冊中可以查得a=14.2mm，具體尺寸詳見表3-2
校核該軸和軸承：=82.8mm =120.0mm =30.8mm
軸的最小直徑：，
軸的抗彎截面系數(shù)：
作用在齒輪上的力：
由公式,得 則
由公式，得 則
總彎矩：
扭矩：
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：
45鋼的比例極限為，又由于軸受的為脈動循環(huán)載荷，所以。
所以該軸是安全的，滿足使用要求。
圖3-1-2
1.4.2減速器內(nèi)中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
1.4.2.1選擇材料，確定許用應(yīng)力
材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理
查《機(jī)械設(shè)計》表11-1，材料強(qiáng)度極限；材料對稱循環(huán)應(yīng)力。
1.4.2.2計算基本直徑
查《機(jī)械設(shè)計》，表11-3取=35，C=110。當(dāng)軸端彎矩較小時
（mm）故取該軸的基本直徑為=30mm
1.4.2.3初選軸承：
角接觸球軸承7208C
1.4.2.4確定軸上零件的位置和定位方式：
低速嚙合、高速嚙合均用鍛造齒輪，低速嚙合齒輪左端用甩油環(huán)定位，右端用軸肩定位，高速嚙合齒輪左端用軸肩，右端用甩油環(huán)定位，兩端使用角接觸球軸承承載。
1.4.2.5簡圖如下:
圖3-2-1
1.4.2.6擬定軸上零件的裝配方案軸的各段直徑：
2）I段軸用于安裝軸承7208C，故取直徑為40mm。
3）II段該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)強(qiáng)度計算，直徑定為46mm。
4）III段為軸肩，相比較比II段取直徑為58mm。
5）IV段安裝大齒輪直徑與II段相同，直徑為46mm。
6）V段安裝軸承，與I段相同直徑為40mm。
1.4.2.7根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度：
1）I段軸承安裝軸承和擋油環(huán)，軸承7208C寬度B=18，該段長度選為28mm。
2）II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長度為80mm。
3）III段為定位軸肩，長度略小8mm。
4）IV段用于安裝大齒輪，考慮齒寬長度為44mm。
5）V段用于安裝軸承與擋油環(huán)，長度與I相同，為28mm。
1.4.2.8強(qiáng)度校核
對于角接觸球軸承7206C從課程設(shè)計手冊中可以查得a=14.2mm，具體尺寸詳見表3-2
校核該軸和軸承：=82.8mm =120.0mm =30.8mm
軸的最小直徑：，
軸的抗彎截面系數(shù)：
作用在2、3齒輪上的圓周力：
徑向力：
求垂直面的支反力：
計算垂直彎矩:
求水平面的支撐力：
計算、繪制水平彎矩圖：
求合成彎矩圖
求截面當(dāng)量彎矩:
圖3-2-2
從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）
計算危險截面處軸的強(qiáng)度：
m-m截面:
n-n截面:
所以該軸是安全的，滿足使用要求。
1.4.3減速器內(nèi)低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
1.4.3.1選擇材料，確定許用應(yīng)力
材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理
查《機(jī)械設(shè)計》表11-1，材料強(qiáng)度極限；材料對稱循環(huán)應(yīng)力。
1.4.3.2計算基本直徑
查《機(jī)械設(shè)計》，表11-3取=35，C=110。當(dāng)軸端彎矩較小時
（mm）故取該軸的基本直徑為=45mm
1.4.3.3初選軸承
選角接觸球軸承7211C
1.4.3.4確定軸上零件的位置和定位方式：
采用鍛造齒輪，齒輪左端用甩油環(huán)定位，右端用軸肩定位，為減輕軸的重量采用軸頸，使用角接觸球軸承承載，右端連接單排滾子鏈。
1.4.3.5簡圖如下：
圖3-3-1
1.4.3.6擬定軸上零件的裝配方案軸的各段直徑
1）I段軸用于安裝軸承7211C，故取直徑為55mm。
2）II段該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2.5mm的圓角，經(jīng)強(qiáng)度計算，直徑定為60mm。
3)III段為定位軸肩，取72mm。
4)IV段安裝大齒輪直徑與II段相同，直徑為60mm。
5)V段安裝軸承，與I段相同直徑為55mm。
6)VI段直徑53mm
7)VII段直徑與彈性注銷選擇有關(guān)，取LX3，直徑為46mm。
1.4.3.7根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度
1）I段軸承安裝軸承和擋油環(huán)，7211C寬度B=21，該段長度選為30mm。
2）II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長度為76mm。
3）III段為定位軸肩，長度略小8mm。
4）IV段用于安裝大齒輪，考慮齒寬長度為50mm。
5）V段用于安裝軸承與擋油環(huán)，長度與I相同，為28mm。
6）VI長度為32mm。
7）VII長度與聯(lián)軸器有關(guān)，取56mm。
1.4.3.8強(qiáng)度校核
對于角接觸球軸承7211C從課程設(shè)計手冊中可以查得a=20.9mm，具體尺寸詳見表3-2
校核該軸和軸承：=49mm =107mm
軸的最小直徑：，
軸的抗彎截面系數(shù)：
作用在齒輪上的力：
由公式,得 則
由公式，得 則
總彎矩：
扭矩：
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：
45鋼的強(qiáng)度極限為，又由于軸受的為脈動循環(huán)載荷，所以。
所以該軸是安全的，滿足使用要求。
圖3-3-2
1.4.4裝置內(nèi)部軸的設(shè)計
1.4.4.1選擇材料，確定許用應(yīng)力
材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理
查《機(jī)械設(shè)計》表11-1，材料強(qiáng)度極限；材料對稱循環(huán)應(yīng)力。
1.4.4.2選軸承： 61903
1.4.4.3確定軸上零件的位置和定位方式：（如下圖所示，左端裝摩擦輪，右端裝圓柱齒輪）
圓柱齒輪左端用軸肩定位，右端用套筒定位，摩擦輪右端用軸肩定位，左端用套筒定位，軸兩端使用角接觸球軸承承載，軸承直接嵌入箱體。
1.4.4.4軸強(qiáng)度校核
圖4-3-1
對于軸承的尺寸可以查表得，詳見表3-2
校核該軸和軸承：=25.5mm =63mm =28.5mm
軸的最小直徑：，
軸的抗彎截面系數(shù)：
作用在1（摩擦輪）、2（直齒圓柱齒輪）上的圓周力：
徑向力：
由公式,得
則
,則
由公式，得
則
,則
計算垂直彎矩:
計算、繪制水平彎矩圖：
求合成彎矩圖
求截面當(dāng)量彎矩:
從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）
計算危險截面處軸的強(qiáng)度：
m-m截面:
n-n截面:
所以該軸是安全的，滿足使用要求。
圖4-3-2
2.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計
2.1導(dǎo)軌
導(dǎo)軌與地板之間用螺釘聯(lián)接，板與板之間加定位銷，使導(dǎo)軌與導(dǎo)軌與地板很好的配合。導(dǎo)軌要有一定的精度要求，導(dǎo)軌槽的表面粗糙度要為0.8，保證銅帶傳動過程中不卡料。同時還要考慮與箱底的平行度。導(dǎo)軌槽的垂直度（詳見圖紙）。
2.2蓋板與仿形塊
此設(shè)計中有兩種類型的銅帶：銅帶一為平面式，在輸送時，可能由于拉力不足、物料偏心堆積、機(jī)架變形、滾輪缺陷、安裝不對中、接頭歪斜、拉力分布不均勻等，引起輸送帶起偏；銅帶二為側(cè)立式，通過摩擦輪帶動。為此，銅帶一上裝塑料蓋板，銅帶二側(cè)邊加一仿形塊，用彈簧使其與側(cè)板相連，可以調(diào)整銅帶與軌道的位子，確保兩種類型的銅帶在傳動時能夠保持在軌道內(nèi)，控制銅帶在輸送過程的竄動，防止其跑偏。進(jìn)而達(dá)到計數(shù)精確。
2.3拉緊仿形塊的彈簧
根據(jù)機(jī)械設(shè)計課本，選拉拉伸彈簧為圓鉤環(huán)形的，這種結(jié)構(gòu)彈簧的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)制造簡單，適用于載荷不大的場合。材料：碳素彈簧鋼。由表15-3查得，查表15-2得，通常取，由機(jī)構(gòu)的工作條件決定，為不失真，通常取。
計算初拉力:，初拉力足夠。
2.4滾輪
滾輪與銅帶直接接觸，要保證滾輪表面的粗糙度，設(shè)為0.8，這樣可以減小傳動中的摩擦損壞，同時本設(shè)計中的滾輪可以可以調(diào)整位置，使其在適當(dāng)?shù)奈蛔优c銅帶相切，保證傳動的平穩(wěn)。
3.標(biāo)準(zhǔn)鍵的選取與校核
3.1鍵
裝置內(nèi)部所選鍵型號：普通平鍵A型，6*6*14
普通平鍵的失效形式主要為鍵、軸、輪轂三者中較弱者的工作表面被壓潰。
普通平鍵擠壓強(qiáng)度
結(jié)論：鍵強(qiáng)度滿足強(qiáng)度條件
3.2軸承
各軸承參數(shù)見下表：
軸承代號
基本尺寸/mm
安裝尺寸/mm
基本額定/kN
d
D
B
da
Da
動載荷Cr
靜載荷Cor
7206C
30
62
16
36
56
23
15
7208C
40
80
18
47
73
36.8
25.8
7211C
55
100
21
64
91
52.8
40.5
6203
17
35
10
19.4
32.6
6
3.25
表3-2
4.計數(shù)部分
4.1感應(yīng)器
感應(yīng)器的設(shè)計，據(jù)經(jīng)驗(yàn)得知，感應(yīng)器的大小應(yīng)該是銅帶間距的二分之一到三分之二之間，否則不會接收到信號。
4.2顯示器
顯示器為輸出接收裝置，與感應(yīng)器直接相連。
5.整體箱體的設(shè)計
5.1側(cè)板
選45鋼。兩塊側(cè)板完全相同，詳細(xì)尺寸見圖紙，且軸上的軸承要卡在側(cè)板內(nèi)以定位。而對于兩側(cè)板要保證它們平行，且側(cè)板要與箱底垂直，與導(dǎo)軌地板垂直，因此要保證側(cè)板與底板及箱底接觸的面的粗糙度為0.8，且側(cè)板與底板及箱底用銷釘連接定位。詳細(xì)見圖紙。
5.2箱底
選45鋼。要保證粗糙度，注意銷釘?shù)奈恢眉纯?。詳?xì)見圖紙。具體尺寸見下表
名稱
符號
參數(shù)
側(cè)板厚
20
箱底厚
20
地腳螺釘
6*M8*35
導(dǎo)軌地板與側(cè)板連接螺釘
8*M5*20
導(dǎo)軌與地板連接螺釘
16*M3*10
壓板與導(dǎo)軌連接螺釘
4*M3*10
導(dǎo)軌與側(cè)板定位銷的直徑
d
3
側(cè)板與地板定位銷的直徑
d
5
6.潤滑和安裝維護(hù)
滾動軸承的潤滑主要是為了降低摩擦阻力，減輕磨損，同時也有散熱、吸振和防銹的作用。本設(shè)計相對結(jié)構(gòu)較為簡單，裝拆方便 。裝置中的深溝球軸承6003內(nèi)徑d=17mm，外徑D=35mm?；绢~定動載荷C=6000N,工作溫度室溫，由于軸承周向速度為0.1小于2m/s，所以采脂潤滑。
結(jié)論
通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我對裝置設(shè)計和齒輪傳動知識有了一定的認(rèn)識。
在設(shè)計期間，首先是應(yīng)用solidworks的三維造型能力對整體設(shè)計進(jìn)行建模。設(shè)計之初先對傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，以便合理的選擇電機(jī)，設(shè)計減速方案。其次是確定銅帶的間距，選擇可帶動其傳動的齒輪及摩擦輪。最后經(jīng)感應(yīng)器，達(dá)到計數(shù)。通過以上一系列的工作，對機(jī)械裝置設(shè)計有了較深的理解。
在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計算,一次又一次的設(shè)計方案修改，這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足，計算出現(xiàn)了很多小問題，令我非?？鄲?。后來在老師的指導(dǎo)下,我找到了問題所在之處,并將之解決。同時我還對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的知識有了更進(jìn)一步的了解。盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了設(shè)計一個完整機(jī)械的步驟與方法;也對機(jī)械制圖、AutoCAD、solidworks軟件有了更進(jìn)一步的掌握。對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識,空有理論知識,有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié)。在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團(tuán)結(jié)。
總體來說,我覺得這次畢業(yè)設(shè)計對我的幫助還是很大的,使我將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來，綜合應(yīng)用，很好的完成包括機(jī)械設(shè)計在內(nèi)的所有工作。
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計能夠順利的完成，要感謝指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助。
在做畢業(yè)設(shè)計這段時間里時刻感受著指導(dǎo)老師黃凡老師的無私關(guān)懷和耐心教導(dǎo)。黃老師的教育方式是以引導(dǎo)為主，首先要我提出自己的設(shè)計思路，按著我的思路指引下一步的設(shè)計如何進(jìn)行。在設(shè)計過程中得到了大家很多的幫助，尤其黃老師敏銳的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和無私奉獻(xiàn)的精神，令我終生難忘，同時在同學(xué)的幫助下，使我對solidworks三維制圖有了全新的認(rèn)識。在他們的幫助下我的畢業(yè)設(shè)計如期完成，也使我的專業(yè)知識得以不斷充實(shí)和提高。
在此，再一次對黃老師和同學(xué)們對我的關(guān)心和幫助表示感謝！并祝愿老師和同學(xué)在以后的工作和學(xué)習(xí)過程中，萬事如意，心想事成！
參考文獻(xiàn)
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文獻(xiàn)綜述
一、前言
接插件計數(shù)裝置是在齒輪傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，接插件計數(shù)裝置與鏈輪的傳動原理基本相似，此設(shè)計中包含兩種不同類型的接插件，分別以直齒圓柱齒輪和摩擦輪帶動銅帶，使出料口出來的銅帶能夠在軌道上輸送，讓感應(yīng)器接收信號，最終輸出，完成計數(shù)。其主其特點(diǎn)是靠齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)能夠保證平穩(wěn)有效進(jìn)行，使計數(shù)準(zhǔn)確，其承載力要求較小，相對其他機(jī)構(gòu)成本要求低，設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊。
主題部分
歷史背景：
本設(shè)計主體位齒輪傳動。齒輪及齒輪產(chǎn)品是機(jī)械設(shè)備的重要部件。絕大部分齒輪傳動主要部件都是齒輪傳動，因此從某種程度上說，中國的齒輪行業(yè)是中國機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)，齒輪行業(yè)的發(fā)展對中國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有重要的作用。
現(xiàn)狀和發(fā)展方向：
隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模躋身世界前列，中國已成為名副其實(shí)的制造大國，但整體技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家任由差距，離齒輪傳動模塊化設(shè)計尚遠(yuǎn)。齒輪傳動技術(shù)性能趕不上先進(jìn)國家，齒輪動力學(xué)分析水平不高，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還沒有和國際接線，國產(chǎn)鋼材質(zhì)量不穩(wěn)定，企業(yè)公益裝備落后，信息化水平低，低水平生產(chǎn)過剩，無序競爭激烈等諸多問題。齒輪及其齒輪產(chǎn)品是機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動部件都是齒輪傳動。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全行業(yè)年銷售總額已突破千億元，形成了企業(yè)多元并存、共同發(fā)展的行業(yè)格局。其中，龍頭企業(yè)、骨干企業(yè)已成為推動行業(yè)管理水平、產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量水平和自主創(chuàng)新能力提升的重要力量，為把我國從齒輪制造大國建設(shè)成為齒輪制造強(qiáng)國做出了突出貢獻(xiàn)。
中國已成為世界齒輪制造大國。齒輪制造行業(yè)的高速發(fā)展，又反過來要求機(jī)床制造水平不斷提高，以滿足汽車、航空、航天等行業(yè)的發(fā)展。2008年，我國齒輪產(chǎn)品產(chǎn)銷總額已達(dá)1100億元，位居世界第三。2009年我國齒輪行業(yè)各企業(yè)積極應(yīng)對金融危機(jī)，克服困難，全行業(yè)產(chǎn)銷額增幅12%以上，一些強(qiáng)勢企業(yè)銷售額較2008年更有大幅提高。2010年是齒輪行業(yè)平穩(wěn)較快增長的一年，全行業(yè)銷售額超過1600億元，平均增長率達(dá)到25%以上。我國齒輪制造業(yè)雖然發(fā)展迅速，但與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，高端產(chǎn)品還需大量進(jìn)口。現(xiàn)階段我國齒輪行業(yè)應(yīng)通過市場競爭與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批規(guī)模企業(yè)；通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，形成一批車輛傳動系牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源；實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè)；通過技改，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。
總結(jié)部分：
在設(shè)計過程中要考慮銅帶是否會起偏，即偏離軌道，以及在齒輪的作用下是否抖動，在設(shè)計中有設(shè)計蓋板以及仿形塊，并且考慮到定位，保證側(cè)板與側(cè)板的平行度，地板與側(cè)板的垂直度，兩導(dǎo)軌在同一水平面等，在板與板之間加有定位銷，固定兩零件的相對位置。仿形塊和蓋板上設(shè)有彈簧，可以根據(jù)銅帶的位置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，減少偏離，針對不同類型的銅帶保證它們能夠平穩(wěn)運(yùn)行。
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