白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)力傳遞主系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)力傳遞主系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì),白熾燈,自動(dòng)生產(chǎn)線,動(dòng)力,傳遞,系統(tǒng),優(yōu)化,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1、 設(shè)計(jì)(論文)題目： 白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)力傳遞主系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 系 （院）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 起 迄 日 期: 設(shè)計(jì)(論文) 地點(diǎn): 指 導(dǎo) 教 師: 職稱： 教 研 室 主 任： 發(fā)任務(wù)書日期: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)達(dá)到的目的： （1） 熟練掌握已往所學(xué)課程知識(shí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用能力； （2） 具備運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械的基本能力； （3） 熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程和基本要求； （4） 熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)基本規(guī)范； （5） 學(xué)會(huì)與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)檢索和調(diào)研； （6） 為以后從事與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 1. 額定輸出功率P=4kW; 2. 轉(zhuǎn)速比為: ? 電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速=2750 r/min, 輸出轉(zhuǎn)速=275r/min，減速比為10:1。 3.主傳動(dòng)系統(tǒng)第一級(jí)為帶傳動(dòng)，第二級(jí)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 ?4．傳動(dòng)效率不低于90%。 5．要求外形緊湊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單。 6.說明：輸入端為電動(dòng)機(jī)，輸出端聯(lián)接工作臺(tái)。 7．優(yōu)化目標(biāo)：使整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)（帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)）體積盡可能小。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書  3.對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果的要求〔包括圖表、實(shí)物等硬件要求〕： （1）整機(jī)裝配圖1張（0號(hào)圖紙，手工繪圖）； （2）輸入、輸出軸上齒輪零件圖各1張（1號(hào)圖紙），輸出軸零件圖1張（1號(hào)圖紙，手工繪圖），大帶輪零件圖1張（1號(hào)圖紙）； （3）設(shè)計(jì)說明書1份（不少于9000字）； 4.主要參考文獻(xiàn)： （1） 王之櫟，王大康，機(jī)械設(shè)計(jì)課程綜合設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2006 （2） 楊可幀，程光蘊(yùn)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版，高教出版社，2003 （3） 濮良貴，紀(jì)明綱，機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版，高教出版社，2007 （4） 汝元功，唐照明，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，高教出版社，1995 （5） 孫桓，陳作模，機(jī)械原理，第五版，高教出版社，1996 （6） 齒輪手冊(cè)編委會(huì)，齒輪手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1990 （7） 周開勤，機(jī)械零件手冊(cè)，第四版，高教出版社，1994 （8） 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì)，機(jī)械工程手冊(cè)，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，1995 （9） 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999 （10） 田福祥.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社,1998 （11） 陳立周.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.冶金工業(yè)出版社,1985 （12） 王鳳歧.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法.天津大學(xué),2002 （13） 胡治民，謝志勇，圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)電工程技術(shù)，2004，7期，90-103頁(yè) （14） 徐元等，二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)代制造工程，2004，11期，84-86 （15） 梁曉光，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在齒輪減速器中的應(yīng)用，山西機(jī)械，2003，2期，20-21 （16） 趙又紅等，二級(jí)圓柱齒輪減速器多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，2期，83-86 （17） 李玉平，斜齒減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，機(jī)械工程師，2002，4期，40-41 （18） 張偉社等，基于齒面壽命的齒輪參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，煤礦機(jī)械，2004，10期，5-7 （19） 張金海，單級(jí)圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)，十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，3期，19-24 （20）普通V帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，《焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)》，2000年第19卷第4期 （21）基于改進(jìn)遺傳算法的帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，《機(jī)械》，2006年第33卷第7期 （22）基于MATLAB的V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，《陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》2006年第22卷第3期 （23）V帶傳動(dòng)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，《現(xiàn)代機(jī)械》，2002年第1期 （24）內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法在V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用，《茂名學(xué)院學(xué)報(bào)》，2004年第14卷第3期。 （25）帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，《機(jī)械設(shè)計(jì)》，1989年第1期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃： 序號(hào) 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 2008，9，24~11，15 閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，通過圖書館和互聯(lián)網(wǎng)等檢索、收集相關(guān)參考文獻(xiàn)，閱讀參考文獻(xiàn)和有關(guān)資料，熟悉設(shè)計(jì)對(duì)象和內(nèi)容，準(zhǔn)備好有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、相關(guān)書籍和用具，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書擬定個(gè)人計(jì)劃，完成前期工作材料（開題報(bào)告，英譯中） 2 2008，11，16~12，16 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書確定工作原理、選取合宜機(jī)構(gòu)；確定設(shè)計(jì)方案和傳動(dòng)方案；畫出工作（或機(jī)構(gòu)）原理圖、傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 3 2008，12，17~2009，2, 17 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算: 選出電機(jī)型號(hào), 優(yōu)化計(jì)算建模, 優(yōu)化計(jì)算式子的建立, 算出優(yōu)化結(jié)果: 包括各級(jí)傳動(dòng)比的分配、 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、各零件材料的選出、各零件運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果和受力分析結(jié)果、（根據(jù)強(qiáng)度、剛度和壽命等）各零件主要尺寸參數(shù)計(jì)算結(jié)果等。 4 2009，2，18~3，18 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制裝配草圖、零件草圖 5 2009，3，19~4，19 繪制正式裝配圖、零件圖 6 2009，4，20~5，20 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 7 2009，5，21~6，10 準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師 （親筆簽名） 日期： 2008 年 10 月 7 日 教研室審查意見： 負(fù)責(zé)人：（親筆簽名） 年 月 日 系（院）意見： 系（院）領(lǐng)導(dǎo)：（親筆簽名） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目： 白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)力傳遞主系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1.本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì) 研究意義： 本課題全面優(yōu)化動(dòng)力傳遞主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可大大提高我國(guó)的白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線水平，使之接近目前國(guó)際水平。研究與解決系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源、保證人與自然協(xié)調(diào)共存等方面都有十分重要的意義和作用。因此，本課程設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的需求，對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。 國(guó)外現(xiàn)狀： 國(guó)外先進(jìn)的全自動(dòng)白熾燈生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為8000只/小時(shí),合格率98％以上,如美國(guó)GE公司1986年已開始使用的。各大公司大多仍在使用白熾燈2500～4000只/小時(shí),直管熒光燈1800～4000支/小時(shí)的中速生產(chǎn)線。 代表世界水平的制燈生產(chǎn)線還有:日本日立公司的白熾燈生產(chǎn)線為1800只/小時(shí),10～15人/班,合格率98～99％。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀: 2003年中照協(xié)五屆一次理事會(huì)議距今已五年了，五年來我國(guó)照明電器行業(yè)發(fā)生了巨大的變化，得到了快速的發(fā)展。燈具同樣得到快速發(fā)展。燈具產(chǎn)品從單純仿制向自行設(shè)計(jì)的步伐在加快，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)涌現(xiàn)出一大批消費(fèi)者認(rèn)同的品牌，在家居、商業(yè)、工程、室外、道路等不同應(yīng)用場(chǎng)所享有了一定的知名度，這說明我們的企業(yè)和行業(yè)正在走向成熟。　 　　近年來，全行業(yè)有兩家企業(yè)技術(shù)中心獲國(guó)家認(rèn)定；有五家企業(yè)的商標(biāo)獲得國(guó)家工商總局授予'中國(guó)馳名商標(biāo)'；有11家企業(yè)的12種產(chǎn)品獲得'中國(guó)名牌產(chǎn)品'稱號(hào)；有百余項(xiàng)產(chǎn)品獲得國(guó)家質(zhì)檢總局授予'免檢產(chǎn)品資格'。這說明了我們照明電器產(chǎn)品質(zhì)量有了大幅度的提高?！? 企業(yè)的數(shù)量在增加。2001年全國(guó)工業(yè)普查時(shí)的數(shù)據(jù)全行業(yè)超過8000家，五年后的今天據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已超過10000家。同時(shí)，企業(yè)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。五年前銷售額在10億元以上的企業(yè)僅有1~2家，現(xiàn)在已有20家企業(yè)銷售額超過10億元，有的已超過20億元。 由于企業(yè)實(shí)力的增強(qiáng)，有越來越多的企業(yè)更加重視技術(shù)進(jìn)步，加大了自主創(chuàng)新的投入力度。例如在CFL生產(chǎn)中大部分實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)；圓排車的普遍應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的一致性；越來越多的企業(yè)在電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)中采用了自動(dòng)插件機(jī)和自動(dòng)貼片機(jī)；最近螺旋管自動(dòng)彎管機(jī)的成功開發(fā)，又是一項(xiàng)重大的突破，這可以大大解放一批手工彎管工人，提高了效率，改善了工人的勞動(dòng)條件；格柵燈盤和支架生產(chǎn)線過去是單機(jī)，現(xiàn)在已在使用自動(dòng)生產(chǎn)線；筒燈生產(chǎn)過去全部是人工旋壓，目前有的企業(yè)已購(gòu)置了自動(dòng)旋壓設(shè)備。燈具企業(yè)也在建立自己的實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)買了分布式光度計(jì)等大型儀器設(shè)備，為自主設(shè)計(jì)提供了必要的條件，加大研究開發(fā)的力度，使企業(yè)逐步走向良性循環(huán)的道路。 近年來行業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的地方政府將照明產(chǎn)業(yè)視為本地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。協(xié)會(huì)先后命名中山古鎮(zhèn)、余姚梁弄和武進(jìn)鄒區(qū)為產(chǎn)業(yè)特色區(qū)域。另外還有一些地區(qū)已形成了相對(duì)集中的產(chǎn)業(yè)集群，如浙江臨安、江蘇建湖的緊湊型熒光燈，浙江上虞的熒光燈及燈具，江蘇高郵的路燈燈具等均具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模?！? 當(dāng)前面臨的形勢(shì)　 　　進(jìn)入新世紀(jì)，能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為制約人類發(fā)展的瓶頸，氣候變化、節(jié)能減排成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。今年這一形勢(shì)更為突出，無論雙邊或多邊的國(guó)際交往中，氣候變化、節(jié)能減排均是一個(gè)重要議題。國(guó)際社會(huì)十分關(guān)注，中國(guó)政府也比以往任何時(shí)候更加重視。 胡錦濤總書記在十七大報(bào)告上論述深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀時(shí)指出'必須把建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，落實(shí)到每個(gè)單位、每個(gè)家庭。'溫家寶總理今年6月14日在一份報(bào)告上批示'要加大力度，狠抓推廣節(jié)能燈各項(xiàng)工作的落實(shí)'。因此我們必須加強(qiáng)白熾燈生產(chǎn)線動(dòng)力主傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而起到節(jié)約能源效果。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 2.本課題的基本內(nèi)容，可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 。 本次設(shè)計(jì)首先選擇了傳動(dòng)系統(tǒng)的形式和基本外形尺寸，再根據(jù)生產(chǎn)條件選擇了適合白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線的主傳動(dòng)系統(tǒng)。通過對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線與動(dòng)力系統(tǒng)的了解，并聯(lián)系生產(chǎn)環(huán)境和條件，對(duì)電機(jī)型號(hào)、帶及帶輪進(jìn)行了選擇。根據(jù)對(duì)傳動(dòng)齒輪及及輸出軸的估算。通過得到的數(shù)據(jù)選擇了適合本次設(shè)計(jì)的具體方案。此后進(jìn)行了齒輪和軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，使設(shè)計(jì)的齒輪和軸都能夠滿足實(shí)際的需要,使整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)（帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)）體積盡可能小 3.本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)床中傳遞動(dòng)力最大的傳動(dòng)鏈，其結(jié)構(gòu)尺寸和齒輪模數(shù)通常較大。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，降低成本、減少材料消耗及齒輪的切削加工量，是非常有必要的。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，數(shù)學(xué)模型建立的合理與否，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果有很大的影響。筆者在對(duì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，提出了合理的建模方案，探討了其特點(diǎn)。１設(shè)計(jì)參數(shù)的確定１１結(jié)構(gòu)式的選擇,結(jié)構(gòu)式是根據(jù)機(jī)床主軸的調(diào)速范圍、傳動(dòng)比和傳動(dòng)組數(shù)設(shè)計(jì)的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本傳動(dòng)方案。設(shè)計(jì)時(shí)通常只有幾個(gè)結(jié)構(gòu)式可以滿足傳動(dòng)要求。根據(jù)傳動(dòng)副的“前多后少”、“前緊后松”的原則進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 指導(dǎo)教師意見： （對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的預(yù)測(cè)） ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 系審查意見： 系負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書 題 目 白熾燈自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)力傳遞主系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 學(xué) 生 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 目 錄 第一章 前言····················································3 第二章 確定電動(dòng)機(jī)類型··········································5 2.1 電動(dòng)機(jī)的功率········································5 2.2 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速········································5 2.3 該電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)······································6 第三章 帶及帶輪的設(shè)計(jì)··········································7 3.1帶及帶輪的設(shè)計(jì)······································7 3.2.2 選擇V帶的型號(hào)····································7 3.2.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑································7 3.2.4 確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng)······························7 3.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角································8 3.2.6 確定V帶的根數(shù)····································8 3.2.7 確定帶的初拉力····································9 3.2.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力························9 3.3 V 帶帶輪的設(shè)計(jì)·····································10 3.3.1帶輪的材料選擇····································10 3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)··········································10 3.3.3 從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì)···································11 第四章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算·····································12 4.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算·································12 4.2 選擇齒輪材料·······································12 4.3齒輪尺寸確定及強(qiáng)度計(jì)算······························12 4.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算···························14 4.5 齒輪其它尺寸計(jì)算···································15 第五章 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核·····································17 5.1 軸的材料的選擇·····································17 5.2軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算·····································17 5.3軸上零件的周向定位·································20 5.4確定軸上圓角和倒角尺寸······························20 5.5 軸的強(qiáng)度校核·······································20 5.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度·······························22 第六章 設(shè)計(jì)體會(huì)···············································24 第七章 參考文獻(xiàn)···············································25 第八章 附圖···················································25 第九章 致謝·················································26 第一章 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部課程后，總結(jié)在校學(xué)習(xí)成果，應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)和能力進(jìn)行的一次綜合性的大實(shí)踐，在校學(xué)習(xí)的最后一環(huán)，必將對(duì)畢業(yè)后的工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)和鍛煉自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活應(yīng)用，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以掌握正確的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思維方法，進(jìn)一步提高自己有關(guān)機(jī)械制造工藝及設(shè)備方面的設(shè)計(jì)能力，提高制圖、計(jì)算、文字?jǐn)⑹?、運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)的能力，學(xué)會(huì)調(diào)查研究、理論聯(lián)系實(shí)際、鍛煉查閱、分析研究國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料的能力，鞏固并擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域和視野，學(xué)習(xí)本專業(yè)范圍內(nèi)與設(shè)計(jì)題目有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，使自己得到更好的鍛煉，以能夠勝任將來的工作的需要。 人類使用白熾燈泡已有128年的歷史了,將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見光的電光源。自1879年，美國(guó)的T.A.愛迪生制成了碳化纖維（即碳絲）白熾燈以來，經(jīng)人們對(duì)燈絲材料、燈絲結(jié)構(gòu)、充填氣體的不斷改進(jìn)，白熾燈的發(fā)光效率也相應(yīng)提高。1959年，美國(guó)在白熾燈的基礎(chǔ)上發(fā)展了體積和衰光極小的鹵鎢燈。白熾燈的發(fā)展趨勢(shì)主要是研制節(jié)能型燈泡。不同用途和要求的白熾燈，其結(jié)構(gòu)和部件不盡相同。白熾燈的光效雖低，但光色和集光性能好，是產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的電光源。 　　自動(dòng)生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來，自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱自動(dòng)線。 ??? 從二十世紀(jì)20年代開始，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)線。在此之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動(dòng)生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動(dòng)線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)中，自動(dòng)線的數(shù)目出現(xiàn)了急劇增加。 ??? 采用自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量；產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 ??? 機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動(dòng)線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動(dòng)線。 ??? 自動(dòng)線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動(dòng)線中，工序之間沒有儲(chǔ)料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障而停歇時(shí)，會(huì)引起全線停工。因此，對(duì)剛性聯(lián)接自動(dòng)線中各種設(shè)備的工作可靠性要求高。 ??? 在柔性聯(lián)接自動(dòng)線中，各工序(或工段)之間設(shè)有儲(chǔ)料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某一臺(tái)設(shè)備短暫停歇時(shí)，可以由儲(chǔ)料裝置在一定時(shí)間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會(huì)影響其他設(shè)備正常工作。綜合自動(dòng)線、裝配自動(dòng)線和較長(zhǎng)的組合機(jī)床自動(dòng)線常采用柔性聯(lián)接。 ???? 自動(dòng)線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲(chǔ)料裝置。在旋轉(zhuǎn)體加工自動(dòng)線中，傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時(shí)采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動(dòng)線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時(shí)，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)裝置等對(duì)于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。 ??? 自動(dòng)線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號(hào)裝置。為適應(yīng)自動(dòng)線的調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動(dòng)和自動(dòng)。在調(diào)整狀態(tài)時(shí)可手動(dòng)操作和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的各個(gè)動(dòng)作；在半自動(dòng)狀態(tài)時(shí)可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)線能連續(xù)工作。 ??? 控制系統(tǒng)有“預(yù)停”控制機(jī)能，自動(dòng)線在正常工作情況下需要停車時(shí)，能在完成一個(gè)工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運(yùn)動(dòng)部件都回到原始位置后才停車。自動(dòng)線的其他輔助設(shè)備是根據(jù)工藝需要和自動(dòng)化程度設(shè)置的，如有清洗機(jī)工件自動(dòng)檢驗(yàn)裝置、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動(dòng)線的生產(chǎn)率，必須保證自動(dòng)線的工作可靠性。影響自動(dòng)線工作可靠性的主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。 ?自動(dòng)線的發(fā)展方向主要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動(dòng)線。 動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)和動(dòng)力部分的總和。其中，動(dòng)力部分，包括火電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用熱設(shè)備；水電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)等；核電廠的核反應(yīng)堆等。 ?? ?本次設(shè)計(jì)主要包括四大部分。第一部分為電機(jī)類型的選擇，第二部分為帶及帶輪尺寸及結(jié)構(gòu)形狀的設(shè)計(jì)，第三部分為齒輪尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及各項(xiàng)傳動(dòng)性能校核，第四部分為輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)性能校核。綜合以上各方面的設(shè)計(jì)和各個(gè)裝置的相對(duì)位置關(guān)系，可以設(shè)計(jì)出總體結(jié)構(gòu)樣式。由于此次設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)加工中的需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此還從經(jīng)濟(jì)性方面分析了此次設(shè)計(jì)的可行性。另外，分析了此次設(shè)計(jì)相對(duì)于一般生產(chǎn)加工情況的優(yōu)點(diǎn)、此次設(shè)計(jì)的不足，和可能改進(jìn)的方法。 第二章 確定電動(dòng)機(jī)類型 2.1 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)功率由公式來計(jì)算，傳動(dòng)裝置的總效率，應(yīng)由組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)部分運(yùn)動(dòng)副的效率只積，即 ，其中、、 分別為每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的效率，選取傳動(dòng)副的效率值如下： 滾動(dòng)軸承（每對(duì)）0.98～0.995 即取 =0.99 V帶傳動(dòng) 0.94～0.97 即取 =0.97 齒輪傳動(dòng) 0.97～0.98即取 =0.98 則 2.2 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 　根據(jù)資料可查得主軸的轉(zhuǎn)速在 275，按《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》中表一所推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍，取V帶的傳動(dòng)比2～4，即可滿足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍可選為：～～。 　符合這一范圍的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有720，1440，2900，根據(jù)容量和相關(guān)轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)》查出三種適宜的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種不同的傳動(dòng)比方案，如表1： 表1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功率 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 基本參數(shù) P/kW 同步 轉(zhuǎn)速 滿載 轉(zhuǎn)速 效率（%） 電動(dòng)機(jī)重量（KG） 功率因數(shù) 1 Y160M2-8 5.5 750 720 85 119 0.74 2 Y132S2-4 5.5 1500 1440 85.5 68 0.84 3 Y132S1-2 5.5 3000 2900 85.5 64 0.88 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，可知方案3比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S1-2。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率＝5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速=2900r／min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如表2： 表2 其主要參數(shù)如下表 型 號(hào) 額定功率 KW 滿 載 時(shí) 額 定 電 流 額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩 轉(zhuǎn)速r／min 電流（380V） 效 率 % 功率因數(shù) Y132S2-2 5.5 3000 11 85.5 0.88 7 2.0 2.2 表３ 電動(dòng)機(jī)尺寸列表 單位 中心高 H 外形尺寸 底腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 電動(dòng)機(jī)的輸出軸尺寸 132 2.3 該電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn): 一般用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)生線的電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)。其中，低壓電動(dòng)機(jī)中的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)尤為合適。 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有率高，節(jié)能，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，噪聲低，振動(dòng)小，運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，作為一般用途的電動(dòng)機(jī)，適用于驅(qū)動(dòng)無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備，如金屬切削機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等[6]。 第三章 帶及帶輪的設(shè)計(jì) 3.1帶及帶輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)白熾燈自動(dòng)生線主傳動(dòng)系統(tǒng)的具體傳動(dòng)要求，可選取電動(dòng)機(jī)和過橋裝置之間用V帶和帶輪的傳動(dòng)方式傳動(dòng)，因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中，傳動(dòng)件V帶是一個(gè)撓性件，它賦有彈性，能緩和沖擊，吸收震動(dòng)，因而生產(chǎn)線傳動(dòng)系統(tǒng)工作平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。雖然在傳動(dòng)過程中V帶與帶輪之間存在著一些摩擦，導(dǎo)致兩者的相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)比不精確但不會(huì)影響其傳動(dòng)，只要傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確就可以滿足要求，而且V帶的彈性滑動(dòng)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的一些重要部件是一種過載保護(hù)，不會(huì)造成機(jī)體部件的嚴(yán)重?fù)p壞，還有V帶及帶倫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本底、容易維修和保養(yǎng)、便于安裝，所以，在電動(dòng)機(jī)與過橋裝置之間選用V帶與帶輪的傳動(dòng)配合是很合理的。 選擇V帶和帶輪因當(dāng)從它的傳動(dòng)參數(shù)入手，來確定V帶的型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)，再來確定導(dǎo)輪的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸（輪寬、直徑、槽數(shù)及槽的尺寸等），傳動(dòng)中心距（安裝尺寸），帶輪作用在軸的壓力（為設(shè)計(jì)軸承作好準(zhǔn)備）。 3.2傳動(dòng)帶的設(shè)計(jì) 3.2.1 確定計(jì)算功率 其中：—工作情況系數(shù) —電動(dòng)機(jī)的功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書中的表14—7 可知：=1.0 3.2.2 選擇V帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算得知的功率和電動(dòng)機(jī)上帶輪（小帶輪）的轉(zhuǎn)速（與電動(dòng)機(jī)一樣的速度），查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書圖14—12，可以選擇V帶的型號(hào)為B型。 3.2.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書，可選擇V帶的型號(hào)參考表14—2，選取。 （2）計(jì)算V帶的速度V： V帶在5～的范圍內(nèi)，速度V符合要求。 電動(dòng)機(jī)與過橋裝置傳動(dòng)比的計(jì)算 （3）計(jì)算從動(dòng)輪的直徑 3.2.4 確定傳動(dòng)中心距和帶長(zhǎng) 取 即： 得： ?。? 帶長(zhǎng) 即： 得： 　　按《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書中查表14—5，選擇相近的基本長(zhǎng)度和 相對(duì)應(yīng)的公稱長(zhǎng)度（內(nèi)周長(zhǎng)）可查得：， 。 實(shí)際的中心距可按下列公式求得： 也可用經(jīng)驗(yàn)公式： 求得 ： 3.2.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 即： 求得 ： 滿足V帶傳動(dòng)的包角要求。 3.2.6 確定V帶的根數(shù) V帶的根數(shù)由下列公式確定： 其中 ： —單根普通V帶的許用功率值 —考慮包角不同大的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù) —考慮的材質(zhì)情況系數(shù)，簡(jiǎn)稱材質(zhì)系數(shù)，對(duì)于棉簾布和棉線繩結(jié)構(gòu)的膠帶，取 ，對(duì)于化學(xué)線繩結(jié)構(gòu)的膠帶，取 。 —計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根普通V帶所能傳遞的功率的增量，其計(jì)算公式如下： 式中：—單根普通V帶所能傳遞的轉(zhuǎn)矩修正值 ，從《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可以查表14—10 —主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速 查得： 則： 　查表取值： 由 查得： 所以： 即： 取 根 3.2.7 確定帶的初拉力 單根V帶適當(dāng)?shù)某趵?由下列公式求得 其中：—傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量， 即： 3.2.8求V帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 為了設(shè)計(jì)安裝帶輪軸和軸承，必需確定V帶作用在軸上的壓力，它等于V帶兩邊的初拉力之和，忽略V帶兩邊的拉力差，則值可以近似由下式算出： 即： 求得； 3.3 V 帶帶輪的設(shè)計(jì) 3.3.1帶輪的材料選擇 因?yàn)閹л喌霓D(zhuǎn)速，即，轉(zhuǎn)速比較底，所以材料選定為灰鑄鐵，硬度為。 3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑，選擇帶輪的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的型號(hào)來確定帶輪的尺寸，設(shè)計(jì)如下： 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)選擇 因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑尺寸，而與主動(dòng)帶輪配合的電動(dòng)機(jī)軸的直徑是，采用S型帶輪，所以主動(dòng)帶輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。 帶輪參數(shù)的選擇： 通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書，可以確定主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表，其他的相關(guān)尺寸可以根據(jù)互相間結(jié)構(gòu)關(guān)系來確定帶輪的具體尺寸,如圖2。 　　　　 表４　帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm） 帶的型號(hào) m f t s S 16 5 20 10.5 14 7.5 17.4 圖2　主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu) 主動(dòng)帶輪的厚度可以由計(jì)算公式： 求得 即 ： 主動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖2： 3.3.3 從動(dòng)帶輪的設(shè)計(jì) 從動(dòng)帶輪的結(jié)果選擇 因?yàn)楦鶕?jù)主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)比來確定，即 ，，所以從動(dòng)帶輪同樣采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。 從動(dòng)帶輪的參數(shù)選擇：通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書，可查得帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)間表，其他一些相關(guān)尺寸可以根據(jù)相應(yīng)的配套關(guān)系業(yè)計(jì)算求得。 　　　　　　　　表５　帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 單位（mm） 帶的型號(hào) m f t s B 16 5 20 14 14 7.5 17.5 從動(dòng)帶輪的厚度可以由計(jì)算公式： 求得 即 ： 從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu)如圖3： 圖3　從動(dòng)帶輪的結(jié)構(gòu) 第四章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 根據(jù)工作臺(tái)運(yùn)行速度和過橋軸轉(zhuǎn)速可得傳動(dòng)比： 則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 4.2 選擇齒輪材料, 齒輪最常用的材料是鍛鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵，有時(shí)也采用非金屬材料。 4.3齒輪尺寸確定及強(qiáng)度計(jì)算 a 選擇齒輪材料查表得：小齒輪選用調(diào)質(zhì) HBS=245~275HBS 大齒輪選用正火 HBS=210~240HBS b 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)： 按 (1-5) 估取圓周速度，得：，參考表選?、蚬罱M8級(jí)。 小齒輪分度圓直徑 (1-6) 齒寬系數(shù)查表得按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)銷布置：取=0.8 小齒輪齒數(shù)在推薦值20~40中選 =30 大齒輪齒數(shù) 圓整65; 齒數(shù)比 ; 傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)合適。 小輪轉(zhuǎn)矩 N·mm; 載荷系數(shù)K (1-7) 使用系數(shù)查表得 =1 動(dòng)載荷系數(shù)查相關(guān)圖得初值 =1.1 齒向載荷分布系數(shù)查相關(guān)圖得 =1.07 齒間載荷分配系數(shù)由=0得 (1-8) 則載荷系數(shù)K的初值 彈性系數(shù)查表得 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)查相關(guān)圖及=0,查相關(guān)圖(=0, ==0)得 =2.5 重合度系數(shù)查相關(guān)圖（）得 =0.88 許用接觸應(yīng)力[] []= (1-9)接觸疲勞極限應(yīng)力,查相關(guān)圖得 =570 N/mm2 =460 N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、 =60nj= = 由查相關(guān)圖得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕） ==1 硬化系數(shù)查相關(guān)圖得 =1 接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查表得，按一般可靠度查取=1.1 , 故根據(jù)式(2-6)的設(shè)計(jì)初值為 得： 37.52mm 齒輪模數(shù)m m===2.05mm查表得 m=2mm； 小輪分度圓直徑的圓整值 mm； 圓周速度 m/s； 與估取2 很相近,對(duì)取值影響不大,不必修正； ,； 小輪分度圓直徑 mm； 大輪分度圓直徑 mm； 中心距 mm； 齒寬 mm； 大輪齒寬 ； 小輪齒寬 ； 4.4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 ； 齒形系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =2.60 大輪 =2.30； 應(yīng)力修正系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =1.60 大輪 =1.72； 重合度系數(shù) ； 許用彎曲應(yīng)力 N/mm2； 彎曲疲勞極限查相關(guān)圖得 =460，=390； 彎曲壽命系數(shù)查相關(guān)圖得 ==1； 尺寸系數(shù)查相關(guān)圖得 =1； 安全系數(shù)查表得 =1.3； 則 N/mm2； N/mm2； 故 ； ； 可得結(jié)論:齒根彎曲強(qiáng)度足夠。 4.5 齒輪其它尺寸計(jì)算 分度圓直徑 ； =60,=130； 齒項(xiàng)高 ； ==1.5； 齒根高 ； ==1.875； 齒全高 ； ==4.875； 齒頂圓直徑 ； =64 , =134； 齒根圓直徑 ； =57, =127； 齒距 ； ==4.71； 齒厚 ； ==2.355； 齒槽寬 ； ==2.355； 基圓齒距 ； ==4.426； 法向齒距 ； ==4.426； 頂隙 ； ==0.375； 分度圓壓力角 [7]。 第五章 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 5.1 軸的材料的選擇 軸的材料種類很多，要根據(jù)強(qiáng)度、剛度核耐磨性等要求，選擇材料種類核熱處理方式，軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格較低，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，通常使用中碳鋼，最常用的是45號(hào)鋼，不太重要或受力小的軸可以使用Q235等鋼材。 合金鋼比碳素鋼具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的熱處理性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，對(duì)于受力較大又要減小軸的尺寸和重量，或者需要提高軸頸的耐磨性，或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸，可以采用合金鋼。在低于200℃的工作溫度下，合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大，因此，使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵適合于制造形狀復(fù)雜的軸（如曲軸、凸輪軸等），它具有良好的吸振性和耐磨性，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，但是鑄造質(zhì)量不易控制。 小直徑的軸可以使用軋制圓鋼，大直徑或直徑變化較大的階梯軸需要使用鍛件，形狀復(fù)雜的軸通常采用鑄造方式制造。 根據(jù)軸的常用材料及主要機(jī)械性能，選擇45＃為軸的材料并進(jìn)行熱處理確度為40-45HRC。 5.2軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算 對(duì)于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 。對(duì)于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，可以通過降低許用剪應(yīng)力的方法考慮彎矩的影響，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)計(jì)算公式為 (1-10) 式中 ——軸的直徑，mm； ——考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)系數(shù)； ——軸傳遞的功率，kW； ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 本節(jié)設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，下面對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的高速軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 a 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 N·mm b 求作用在齒輪上的力 輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為 mm 圓周力、徑向力、和軸向力的大小如下，方向如圖1-1所示。 圖1-1 軸的受力分析圖 Fig.1-1 Axis stress analysis chart 由此可得： N N N 式中 ——壓力角； ——螺旋角，因是直齒圓柱齒輪，因此＝0。 c 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，正火處理。按式1-10初估軸的最小直徑，查表取A＝115，可得： mm 圖1-2 軸的結(jié)構(gòu)圖 Fig.1-2 Structure drawing of axis 軸段①（見圖1-2）用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)工作情況選?。?.5，則＝1.5×6666.67＝10000。根據(jù)工作要求選用十字軸式萬向聯(lián)軸器，型號(hào)為WSD2，許用轉(zhuǎn)矩[T]＝22400。 與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑＝30mm，因此取軸段①的直徑＝30mm。聯(lián)軸器輪轂總寬度L＝94mm（J1形軸孔），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L＝50mm。 d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案見裝配總圖。 2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段① 聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段①的直徑＝30mm，取擋圈直徑D=20mm(GB/T892-1986)。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段①的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度(L=47mm)略短2～3mm，?。?0mm。 軸段② 為了聯(lián)軸器的軸向定位，軸段①右端制出定位軸肩，取軸肩高度h＝5mm(h>0.07),所以軸段②的直徑＝40 軸段③ 該軸段安裝滾動(dòng)軸承, 軸承采用套筒定位，右端使用軸環(huán)定位。取軸段直徑＝40。?？紤]軸承承受徑向力不承受軸向力，選擇深溝球軸承[8]。取軸段直徑＝35，選用61803型深溝球軸承，尺寸d×D×T＝35×80×21。 軸段④ 該軸段安裝從動(dòng)齒輪，根據(jù)齒輪的寬度選取此段軸長(zhǎng)度為20mm。 軸段⑤左端用軸端擋圈定位，按軸段①的直徑M30mm，取螺母M30mm。為保證軸端螺母壓緊半聯(lián)軸器，并防止松動(dòng)采用雙螺母并緊。 5.3軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，按d1=30mm，從手冊(cè)中查得平鍵截面尺寸b×h=8×4,根據(jù)輪轂寬度，由鍵長(zhǎng)系列中選取鍵長(zhǎng)L=36mm，聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。 齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接，平鍵的尺寸為b×h×L=8×4×36.為了保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為H7/r6。 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的，因此軸段直徑尺寸公差取為m6。 5.4確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖2-1，軸端倒角取1×45°。 5.5 軸的強(qiáng)度校核 a 求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見圖1-3）。在確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于61803型深溝球軸承，因此軸的支承跨距L=96.5+96.5=193mm。 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。C截面處的、、、及的數(shù)值如下。 支反力 水平面 =209 ，=209 N 垂直面 =197 , =-76 N 彎矩和 水平面 =5538.5 N·mm 垂直面 =3206.5 N·mm 圖1-3 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 Fig.1-3 Computation diagram of axis 合成彎矩 ==6399.7 N·mm 扭矩 =10120.6 當(dāng)量彎矩 ==10119.9 N·mm b 校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得=650，則[]=0.09～0.1，即58～65,取[]=60，軸的計(jì)算應(yīng)力為 ==17.3<[]=60 N/mm2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 5.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 對(duì)于重要的軸，必須按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度。一般用途的軸，該步工作可以省略。 a 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較嚴(yán)重。從受載情況觀察，截面C上最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸直徑最大，故截面C不必校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度削弱程度觀察，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。截面Ⅴ的應(yīng)力集中與截面Ⅳ相近，但截面Ⅴ不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大。分析可知，危險(xiǎn)截面為Ⅳ截面（左側(cè)）。 b 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力 截面右側(cè)彎矩為 =10119.9×=3436.9 N/mm； 截面上的扭矩為 =10120.6 N/mm； 抗彎截面系數(shù) =0.1==583.2 mm3； 抗扭截面系數(shù) =0.2==1166.4 mm3； 截面上的彎曲應(yīng)力 =5.9 N/mm2； 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 == 8.7 N/mm2； 彎曲應(yīng)力幅度 == 5.9 N/mm2； 彎曲平均應(yīng)力 =0； 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即 = =4.4 N/mm2； c 確定影響系數(shù) 軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得=600 N/mm2，=275 N/mm2，=140 N/mm2。 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)=1/18＝0.056，=20/18＝1.1，由表經(jīng)插值后可得=1.65，=1.19。 尺寸系數(shù)、根據(jù)軸截面為圓截面查圖得=1.0 ，=0.98 。 表面質(zhì)量系數(shù)、 根據(jù)=600和表面加工方法為精車，查圖得==0.88 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、取=0.1，=0.5＝0.05 由上面結(jié)果可得 ＝40.63 ＝8.62 ＝9.40 查表中的許用安全系數(shù)[]=1.5，可知該軸安全。 第六章 設(shè)計(jì)體會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來理論基礎(chǔ)知道和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過程中最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的一次考驗(yàn)與綜合運(yùn)用。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)能使學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)幾年來所學(xué)的理論和專業(yè)知識(shí)和在生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以全面、系統(tǒng)、地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題等能力。 畢業(yè)設(shè)計(jì)三個(gè)月里，在導(dǎo)師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下已順利完成。在這幾個(gè)月里從對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品市場(chǎng)需求情況的調(diào)查、目前研究現(xiàn)狀的了解、相關(guān)資料的查閱、結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方案的提出、及最后總方案的確定，在這每一個(gè)環(huán)節(jié)中我都嚴(yán)格要求自己：一個(gè)從事機(jī)械專業(yè)的人員，既要熟悉設(shè)計(jì)，更要熟悉工藝和控制，也要有能預(yù)測(cè)市場(chǎng)的能力。在這個(gè)過程中，不但培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、分析問題的能力也培養(yǎng)了我的創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問題的能力及理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。 在這短短三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)里，也深感自己還存在很多不足，如理論知識(shí)的不扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺、理論與實(shí)踐的優(yōu)化結(jié)合等等。我將在以后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)真總結(jié)，做到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，爭(zhēng)做一名“有志”、“有德”、“博學(xué)”適合當(dāng)代社會(huì)發(fā)展所需要的優(yōu)秀社會(huì)青年。 28 第七章 參考文獻(xiàn) （1） 王之櫟，王大康，機(jī)械設(shè)計(jì)課程綜合設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2006 （2） 楊可幀，程光蘊(yùn)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版，高教出版社，2003 （3） 濮良貴，紀(jì)明綱，機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版，高教出版社，2007 （4） 汝元功，唐照明，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，高教出版社，1995 （5） 孫桓，陳作模，機(jī)械原理，第五版，高教出版社，1996 （6） 齒輪手冊(cè)編委會(huì)，齒輪手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1990 （7） 周開勤，機(jī)械零件手冊(cè)，第四版，高教出版社，1994 （8） 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì)，機(jī)械工程手冊(cè)，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，1995 （9） 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999 （10） 田福祥.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社,1998 （11） 陳立周.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.冶金工業(yè)出版社,1985 （12） 王鳳歧.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法.天津大學(xué),2002 （13） 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在這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝曾經(jīng)幫助過和教育過我的老師們，是你們嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關(guān)懷使我的大學(xué)生活不在感到孤立無助，使我在大學(xué)四年里學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成。 我還要感謝學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)，由于你們的領(lǐng)導(dǎo)，學(xué)校有了長(zhǎng)足的發(fā)展，在這四年里改變了自己的思維方式，鍛煉了自己各方面的能力，確定了今后自己的發(fā)展目標(biāo)。 最后祝愿淮海工學(xué)院，母校的明天更加輝煌！培養(yǎng)出一批批有志、有德、博學(xué)的優(yōu)秀社會(huì)人才。