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摘 要
高壓水射流噴丸強化工藝是近30年來迅猛發(fā)展起來的一項新技術。加強水射流噴丸強化工藝的試驗研究，對改善產品質量和提高零件使用壽命都具有十分重要的意義。該課題是黑龍江省教育廳計劃項目“前混合磨料射流噴丸強化的研究”中涉及到的試驗裝置的設計，目的是解決被測試件的裝卡和以一定的轉速轉動的問題。本研究主要是設計噴丸強化裝夾裝置，針對試件裝夾受力要求嚴格的問題，以彈性夾頭和與試件間隙配合的軸承為要點，對裝置進行設計，同時，還進行了整體設計，通過比較分析確定最佳設計方案。
本文介紹了高壓水射流噴丸強化技術的發(fā)展狀況等，對NGW型行星減速器進行了設計計算，并對帶傳動傳動組件進行了選型。此外，還作了經濟技術分析。
該裝夾裝置具有結構簡單、裝夾方便、制造成本低等優(yōu)點。
關鍵詞 水射流 噴丸強化 彈性夾頭 行星減速器
Abstract
The craft on water jet shot peening at high pressure has been a new technology developed rapidly in the past thirty years. It is an extremely important meaning for improving the quality of production and increasing the service life of spare parts by way of strengthening experimental research of water jet shot peening craft. The task is the design of test apparatus involved in the planned item “the research of the pre-mixed abrasive jet shot peening” of the Education Department of Heilongjiang province, with the aim of solving the problem on installation and vise of specimen, as well as rotating at a specified rotational speed .
The research mainly designs the chucking fixture of shot peening and in allusion to the question that the force that the specimen undergoes has strict restrictions when the specimen is in the course of operation, we take collet and bearing as a bottom line to design chucking fixture, besides this bearing is clearance conjunction with the specimen. Moreover, we yet carry out the whole design. The optimal design scheme is confirmed by way of comparing and analyzing several design schemes put forward.
This paper introduces the development state of water jet shot peening technology at high pressure, etc, then the design calculations of NGW planet-gear speed reducer and the selection type of belt-driving of transmission assembly are carried out. In addition analysis of economic technology is accomplished.
Key words water jet shot peening collet
planet-gear speed reducer[1]
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1研究的目的及意義 1
1.2概述 1
1.2.1 高壓水射流噴丸強化技術在國內外發(fā)展狀況 1
1.2.2高壓水射流噴丸強化機理及特點 2
1.2.3高壓水射流噴丸強化技術發(fā)展前景 2
1.3 本設計所設計的主要內容 3
第2章 總體設計 4
2.1 確定總體傳動設計方案 4
2.2 對方案的說明 7
第3章 漸開線行星減速器的設計計算 9
3.1 電動機的選型 9
3.1.1 電動機容量的選擇 9
3.2 傳動比的分配 10
3.3 減速器的設計計算 11
3.3.1配齒計算 11
3.3.2 按接觸強度初算A-C傳動的中心距a和模數m 12
3.3.3 計算A-C傳動的實際中心距和嚙合角 13
3.3.4 計算C-B傳動的中心距和嚙合角 13
3.3.5 幾何尺寸計算 13
3.3.6 驗算A-C傳動的接觸強度和彎曲強度 15
3.3.7 驗算C-B傳動的接觸強度和彎曲強度 19
3.4 行星齒輪減速器主要零件的設計 20
3.4.1 行星輪軸直徑 20
3.4.2確定輸出軸的直徑 21
3.4.3選擇軸承 22
3.4.4浮動的齒輪聯軸器 23
3.4.5浮動齒輪聯軸器的幾何尺寸的計算 23
3.4.6 行星架及輸入軸的的結構設計 25
第4章 V帶傳動的選型設計 26
4.1傳動系統(tǒng)的運動及動力參數計算 26
4.2 V帶的選型設計計算 26
第5章 試驗裝置的結構設計計算 31
5.1計算裝置中裝夾機構中彈性夾頭的最小錐度 32
5.2裝置的軸承的選用及校核 33
5.2.1 軸承選用 33
5.2.2 對選用軸承的校核計算 34
第6章 減速器和強化裝置的潤滑方式的選擇 36
6.1 NGW行星減速器的潤滑 36
6.2 NGW行星減速器齒輪潤滑油的使用要求 36
6.3 水射流噴丸強化測試件試驗裝置的潤滑 36
第7章 傳動系統(tǒng)中聯軸器的選擇和各組件的固定 37
7.1 聯軸器的選擇 37
7.2 傳動系統(tǒng)各組件的固定 37
第8章 經濟技術分析 38
結 論 39
致 謝 40
參考文獻 41
45
第1章 緒 論
1.1研究的目的及意義
本文所設計的課題是黑龍江省教育廳計劃項目“前混合磨料射流噴丸強化的研究”中涉及到的試驗裝置的設計，目的是解決被測試件的裝卡和以一定的轉速轉動的問題。該課題具有裝卡精確、受力要求嚴格、能夠鍛煉考慮問題細致和創(chuàng)新能力，同時可以鍛煉科研能力。
1.2概述
1.2.1 高壓水射流噴丸強化技術在國內外發(fā)展狀況
材料表面改性作為傳統(tǒng)材料性能優(yōu)化的基礎研究被列為國家自然科學基金“九五”、“十五”優(yōu)先資助領域,充分體現了表面改性技術在促進國民經濟建設和貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的顯著作用和重要地位。而在表面涂鍍、表面合金化和摻雜、表面組織轉化等眾多表面改性技術群中,對提高金屬零構件抗交變載荷作用下的疲勞能力最顯神威的是噴丸強化技術。它集制造工藝和使用維修于一體,從邊際設計的維修補救措施,發(fā)展到原型設計的一部分。目前,廣泛應用于航空、航天、汽車、核動力、兵器、石油、煤炭、化工、機車、工程機械、汽輪機、農機、塑料模具電氣開關等眾多工業(yè)部門。隨著科技的進步,新的噴丸方法不斷涌現,超音速噴丸、高壓水射流噴丸、高能振動噴丸等相繼問世。高壓水射流技術是近30年來迅猛發(fā)展起來的一項新技術。它的應用范圍由單純采礦業(yè)的水力開采發(fā)展到機械、化工航空、航天、建筑、紡織、冶金等眾多領域 ,用以切割、清洗、除銹和破碎等作業(yè)。在20世紀80年代末,Zafred 首先提出了利用高壓水射流進行金屬表面噴丸強化的思想,從而開始了高壓水射流噴丸強化技術的研究。美國的Kunaporn等設計了高壓純水射流噴丸器。俄羅斯的 ФУДОВИН等研制了電液壓脈沖射流噴丸器。日本的Hitoshi等設計了帶有加熱器的空化射流噴丸器。日本開發(fā)了自吸式干丸后混合水射流噴丸強化加工設備。我國基于流體網絡理論設計了前混合水射流和前混合自激振蕩水射流噴丸強化裝置[2]。
1.2.2高壓水射流噴丸強化機理及特點
高壓水射流噴丸強化的基本原理，就是將攜帶巨大能量的高壓水射流以某種特定的方式高速噴射到金屬零構件表面上，使零構件表層材料在再結晶溫度下產生塑性形變(冷作硬化層)，呈現理想的組織結構(組織強化)和殘余應力分布(應力強化)，從而達到提高零構件周期疲勞強度的目的。高壓水射流噴丸強化時，在水射流的強烈沖擊碰撞下材料表層產生的變形是由多種作用引起的，對于不同的射流介質、射流形式和噴射方式，各種作用效果不同，有的居于主導地位，有的處于次要位置。研究認為，高壓純連續(xù)水射流噴丸強化時，水射流的滯止壓力引起的沖擊和彈性沖擊波產生的動態(tài)壓力起主導作用；脈沖水射流噴丸強化時，彈性沖擊波產生的動態(tài) 壓力和液體橫向分流對表面的剪切作用居主要地位；空化水射流噴丸強化時，空泡潰滅產生的沖擊起主要作用；混合水射流 (混入彈丸)噴丸強化時，彈丸沖擊壓入產生的法向力和切向力起主導作用。研究表明，高壓水射流噴丸強化與傳統(tǒng)的噴丸強化具有相似的工藝過程和表現形式，水射流沖擊下在零構件表層形成塑性形變，產生殘余壓應力，增加了材料表面硬度，從而可以有效控制疲勞源的萌生和裂紋的擴展，提高零構件的疲勞強度。
噴丸強化適應性較廣；工藝簡單、操作方便 ；生產成本低 、經濟效益好；強化效果明顯。近年來，隨著計算機技術發(fā)展，帶有信息反饋監(jiān)控的噴丸技術已在實際生產中得到應用，使強化的質量得到了進一步提高。目前噴丸強化不僅用于汽車工業(yè)領域的彈簧、連桿、曲軸、齒輪、搖臂、凸輪軸等承受交變載荷的部件，還廣泛用于其他工業(yè)領域。如噴丸強化可以提高電鍍零件的疲勞強度和結合力；各種合金鋼經過任何一種電鍍處理后，一般均會導致疲勞強度下降10％--60％，而噴丸強化則可有效提高疲勞強度，同時還可以增加電鍍層的結合力，防止起泡。
1.2.3高壓水射流噴丸強化技術發(fā)展前景
目前，高壓水射流噴丸強化技術的研究剛剛起步，理論上有待發(fā)展，技術上有待完善。
1.3 本設計所設計的主要內容
本設計主要是設計水射流噴丸強化裝置中試件的奘夾夾具以及傳動系統(tǒng)，主要包括水射流噴丸強化裝卡夾具裝置的設計、NGW型行星減速器的設計，V帶傳動、電動機和聯軸器的選型。同時還要進行傳動系統(tǒng)方案分析選擇和經濟技術分析、英文專題的研究和各組件的裝配圖和零件圖的繪制。
第2章 總體設計
2.1 確定總體傳動設計方案
傳動方案一般用機構簡圖表示。它反映運動和動力傳遞路線和各部件的組成和連接關系。合理的傳動方案首先要滿足機器的功能要求。此外，還要適應工作條件（工作環(huán)境、場地、工作制度等），滿足工作可靠、結構簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護便利、工藝性和經濟性合理等要求。要同時滿足這些要求是比較困難的，因此要通過分析比較多種方案來選擇能保證重點要求的較好的傳動方案[11]。圖2－1、2－2、2－3和2－4所示為水射流噴丸強化奘卡裝置的四組傳動方案。
第一組方案：
圖2－1聯軸器－V帶方案示意圖
第二組方案：
圖2－2 雙聯軸器方案示意圖
第三組方案：
1－頂輪機構
圖2－3頂輪機構方案示意圖
第四組方案：
圖2－4雙驅動方案示意圖
對以上四組方案進行比較分析，確定選擇最佳設計方案。
第一組方案：由于水射流噴丸強化測試件裝卡試驗裝置中所要求設計的裝卡夾具在裝夾試件時，必須使試件在夾緊過程中滿足以下條件：裝卡精確、受力要求嚴格，即試件在夾緊和工作的過程中，試件的中間段部分處于自由狀態(tài)，也就是說不受外力、彎矩和扭矩的作用。依據試件的裝卡和受力條件，以及裝夾方便等要求，此方案設計為采用V帶傳動，聯接減速器和裝置，減速器和電動機之件由聯軸器聯接（方案示意圖如圖2－1所示）。由于帶傳動為柔性傳動，具有緩沖和減震作用，且?guī)У拇蚧哂邪踩雷o作用，因此，采用V帶傳動是合理且可行的。同時裝置的大帶輪裝在固定的支承軸的軸承上，開有花鍵槽孔的花鍵透蓋通過螺栓固定在帶輪上，并通過花鍵與帶有孔的花鍵旋轉軸相聯接，具體情況見水射流噴丸強化裝卡裝置圖（圖號為SPQ02）。夾具機構采用彈性夾頭（見參考文獻[3]《夾具－非標準夾緊裝置》 〔美〕 HIRAME·GRANT 編著 機械工業(yè)出版社 1975.9）夾持試件，使試件具有較高的同軸度，因而裝夾精度高。而試件的另一端采用軸承作為支承件，軸承和試件為間隙配合，這樣試件可以通過左端花鍵旋轉軸孔進出裝置，旋轉軸的孔、試件和軸承的中心處于一條直線上，故用桿通過右軸承孔可以頂出試件，從而能夠使裝夾十分方便。綜上所述，此方案完全符合設計要求。
第二組方案：與第一組方案不同，此方案中的裝夾裝置直接通過聯軸器與行星減速器相連雖說總體結構比較緊湊，但由于聯軸器的結構的限制，使得旋轉軸有孔如同無孔，且聯軸器不具有V帶的安全防護作用。這樣，就會使裝夾試件時操作不方便，影響裝夾效率。因此，此方案較之第一組方案不夠合理。
第三組方案：此方案中除裝夾裝置中的支承部件不同外，其余設計部分均與第一組方案相同。由于此方案的支承部件采用了頂輪機構，與軸承相比，勢必增大了對試件的摩擦力，從而影響試件的受力狀態(tài)，雖影響不大，但還是有悖于設計要求，而第一組方案雖說也存在摩擦力，但與頂輪機構相比要小的多，故可以視為無影響作用。故此方案不夠恰當。
第四組方案：此方案為通過齒輪進行雙驅動，由于齒輪在設計時會存在誤差，因此，兩對相同型號的齒輪在嚙合傳動時，其傳動的情況也不可能完全相同，即不能夠達到完全同步效果，會引起兩驅動齒輪的不協(xié)調性的發(fā)生，使測試件產生扭曲變形，這是設計所不允許的。況且裝夾裝置的結構設計也比較復雜，而齒輪傳動的維護也不方便，使用壽命短，同時制造費用高而又不夠經濟。因此，此方案也不夠妥當。
通過對以上四組方案的比較分析，確定選擇第一組方案為最佳設計方案。
2.2 對方案的說明
對最佳方案（第一組方案）的裝夾裝置的設計及減速器的選用設計作如下說明：水射流噴丸強化測試件裝卡試驗裝置的設計主要分為兩部分：一部分為夾緊且傳遞運動部分，其裝夾夾具設計為彈性夾頭，為錐形結構，為防止自鎖采用大于莫氏錐度的角度。另一部分為支承部件，采用軸承結構，試件與軸承為間隙配合以滿足試件受力要求嚴格的條件。減速器的選用設計：考慮到減速器在此傳動系統(tǒng)中的作用為分配傳動比，以降低轉速，使試件達到所要求的轉速，并且僅傳遞運動而不傳動動力，因此選擇行星減速器作為設計對象。因為行星齒輪傳動與普通的定軸齒輪傳動相比，具有質量小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點；這些已被我國越來越多的機械工程技術人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動中均有效地利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用內嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率，而且可用于低速、大轉矩的機械傳動裝置上。
第3章 漸開線行星減速器的設計計算
3.1 電動機的選型
3.1.1 電動機容量的選擇
1.計算噴丸強化的打擊力
由于裝置工作時，對試件進行噴丸強化，考慮到試件的受力狀況，采用對稱雙噴頭對試件噴丸強化，這樣試件所受的噴丸強化時水射流的打擊力就會相互抵消。
設噴丸強化時每個彈丸的打擊面積為，彈丸直徑，打擊時對試件的阻力系數，由參考文獻知一般的噴丸設備的每個噴嘴的噴丸量為，本設計取為。則單個噴嘴每秒鐘的噴丸數
（3－1）
式中—彈丸的密度，??；
—單個彈丸的體積，；
將數據代入式（3－1）得，則兩個噴嘴每秒鐘的噴丸數為。每個彈丸對試件的打擊力為
,
則試件在1秒鐘所受的總的阻力為。
2．電動機容量的選擇
由計算得知工作機所需有效功率
，
傳動系統(tǒng)總效率
式中—彈性柱銷聯軸器的效率，查參考文獻[10]，??；
—浮動齒輪聯軸器的效率，由文獻[10]，?。?
—太陽輪與行星輪的嚙合效率，由文獻[10]，??；
—行星齒輪軸承的效率，由文獻[10]，取。
工作機所需電動機功率
由文獻所列Y系列三相異步電動機技術數據中可以確定，滿足條件的電動機額定功率應取為0.55kW。
現場一般采用三相交流電源，且根據工作機的轉速，以及傳動系統(tǒng)的情況，初選常用的Y2-90L-8型三相異步電動機，額定功率，滿載轉速,效率。
3.2 傳動比的分配
由工作機即裝置的轉速,裝置傳動系統(tǒng)的總傳動比可由公式 （3－2）
得。由傳動方案知，，。由計算公式
（3－3）
可得行星減速器的總傳動比為，根據文獻[8]《機械設計手冊》（第二版）的減速器的設計情況知，設計NGW型一級漸開線行星減速器即可滿足裝置的傳動要求。
3.3 減速器的設計計算
3.3.1配齒計算
所謂配齒計算就是根據給定的傳動比來確定行星齒輪中各輪的齒數；這是行星齒輪傳動運動學的主要任務之一[13]。
考慮到行星輪和太陽輪的裝配條件及均載分配，選行星輪的數目。由及，各輪的齒數按公式
（3－4）
進行配齒計算。計算中根據并適當調整使系數C等于整數，再求出，應盡可能取質數，并使整數。則，可得 ，，
，
這些符合取質數，整數，及無公約數的NGW型行星減速器的配齒要求。
各個齒輪采用高變位，因，所以太陽輪取正變位，行星輪和內齒輪取負變位，查表可得，。
3.3.2 按接觸強度初算A-C傳動的中心距a和模數m
工作時，由于要驅動減速器，克服啟動時的慣性，因而啟動轉矩按電動機功率計算，以保證行星齒輪結構啟動時的運轉強度。
由公式 （3－5）
可得輸入轉矩
，
因傳動中有一個或兩個基本構件浮動作為均載機構，且齒輪精度低于6級，所以取載荷不均勻系數，在一對A-C傳動中，小齒輪（太陽輪）傳遞的扭矩
，
行星輪和太陽輪全為硬齒面的外嚙合的齒輪，在對稱，輕微沖擊載荷時：7級精度時，使用的綜合系數k=1.2～2.0 ；8級精度時，k＝2.4～3.0?？紤]到裝置的使用的實際條件，取k＝2，齒數比，太陽輪和行星輪的材料用40鋼表面淬火，齒面硬度HRC50～55（太陽輪）和HRC45～50（行星輪），取。齒寬系數，由參考文獻[5]《現代機械傳動手冊》（GB10090-88）規(guī)定為：0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.60。因齒面硬度HB﹥350，則取。
按接觸強度初算中心距a，依公式
（3－6）
計算中心距（內嚙合用“－”號）：
，模數，取模數m=1mm。
3.3.3 計算A-C傳動的實際中心距和嚙合角
模數m=1mm，則實際中心距
，
因是直齒輪高度變位，則中心距變動系數
，
則＝。
3.3.4 計算C-B傳動的中心距和嚙合角
實際中心距
，
因為中心距變動系數，所以嚙合角＝。
3.3.5 幾何尺寸計算
按高度變位齒輪傳動的幾何計算，計算A（太陽輪）,C（行星輪）,B（內齒輪）三輪的幾何尺寸見表3－1。
表3－1
名稱
計算公式
計算結果
單位
外齒輪
內齒輪
A輪
C輪
B輪
分度圓直徑
mm
齒頂高
mm
齒根高
mm
齒高
mm
齒頂圓直徑
mm
齒根圓直徑
mm
1）上表中的；；。
3.3.6 驗算A-C傳動的接觸強度和彎曲強度
強度計算所用的公式同定軸線齒輪傳動，但確定和 所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度。
由 （3－7）
可得到圓周速度 。
動載系數 ，
依據參考文獻[9]《漸開線齒輪行星傳動的設計與制造》圖5－15可得速度系數＝0.94。
1.確定計算公式中的其他系數
使用系數，齒間載荷分布系數、，彎曲強度計算時：；接觸強度計算時：。
式中及— 齒輪相對于行星架的圓周速度及大齒輪齒面硬度 對及的影響系數，取。
—齒寬和行星輪數目對和的影響系數。
對于圓柱直齒輪或人字齒輪行星傳動，如果行星架剛性好，行星輪對稱布置或行星輪采用調位軸承，則使太陽輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計，則值可根據參考文獻[6]《電動滾筒設計與選用手冊》圖6-10查取。由于，查得，，。齒間載荷分布系數及也可以用公式計算出，但算出的數值可能偏高。另外，在NGW 型和NW型行星齒輪傳動的內齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于1時，可取。
求齒間載荷分配系數及，先求端面重合度：
（3－8）
式中
則由（3－8）得
因為是直齒輪，總重合度，則。
節(jié)點區(qū)域系數： （3－9）
式中 （3－10）
則由（3－9）得 。
彈性系數：；
式中E=206000和泊桑比由參考文獻[9]表5-10查得。
接觸強度計算的重合度系數：；
接觸強度計算的螺旋角系數：；
接觸強度計算的壽命系數：因為當量循環(huán)次數，則；
最小安全系數：??；
潤滑劑系數：考慮用N46（30號）機械油作為潤滑冷卻劑，由參考文獻[9]圖5-14查??；
粗糙度系數：由文獻[9]圖5-16取；
齒面工作硬化系數：由文獻[9]圖5-17查??；
由圖5-18可得接觸強度計算的尺寸系數：。
2.A-C傳動接觸強度的驗算
計算接觸應力：
（3－11）
由式（3－11）可得
計算許用接觸應力：按式，強度條件： ，則，即
，
由計算結果知，接觸強度通過。
3.A-C傳動彎曲強度驗算
（） （3－12）
式中 —齒形系數，由參考文獻[4]《機械設計》表10-5查得，。
—應力修正系數。由文獻[4]表10-5查得，。
—彎曲強度計算的重合度系數；
。
—彎曲強度計算的螺旋角系數，由于是直齒，取。
由公式（3－12）可得
考慮到行星輪輪齒受力可能出現不均勻性，齒根最大應力
，由強度條件
， （3－13）
則
式中 —試驗齒輪的應力修正系數，取。
由調質、表面淬火、，A-C傳動改用材質后，彎曲強度也通過。
3.3.7 驗算C-B傳動的接觸強度和彎曲強度
1.根據A-C傳動的來確定C-B傳動的接觸應力
因為C-B傳動為內嚙合，，
所以 。
2.核算內齒輪材料的接觸疲勞極限
根據 （3－14）
則 ，
由45號鋼調質，則內齒輪用45號調質鋼，調質硬度：，接觸強度符合要求。
3.彎曲強度的驗算
只對內齒輪進行驗算，計算齒根應力，其大小和A-C的外嚙合一樣，即，。由式（3－13）強度條件得
45號調質，所以C-B傳動中的內齒輪彎曲強度也符合要求。
3.4 行星齒輪減速器主要零件的設計
3.4.1 行星輪軸直徑
結構特點：行星輪軸承安裝在行星輪內，行星輪軸固定在行星架的行星輪軸孔中，輸出軸和行星架制成一體，其支承軸承在減速器殼體內，太陽輪與高速級行星架通過雙聯齒輪聯軸器聯結，以實現太陽輪浮動。
確定計算負載，計算太陽輪的名義圓周力：
名義轉矩T=3.05 ；
名義圓周力
其中d=mz=1×19=19mm。
在相對運動中，每個行星輪軸承受穩(wěn)定載荷，當行星輪相對于行星架對稱配置時，載荷則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之間的間隙，則跨距長度，其中：，取，則。當行星輪軸在轉臂中的配合選為時，就可以把它看成是具有跨距為的雙支點梁。當軸較短時；兩個軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認為軸是沿整個跨度承受均布載荷，如圖3－1所示。
圖3－1
危險截面（在跨度中間）內的彎矩
（3－15）
由式（3－15）得
行星輪軸采用45號調質，考慮到可能的沖擊振動，取安全系數S＝2.5，則許用彎曲應力，故行星輪軸的直徑，出于輪軸的應力考慮，故直徑放大1倍。取，實際尺寸將在選擇軸承時最后確定。
3.4.2確定輸出軸的直徑
在三個行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，由于是個軸承和半球支承之間不受彎矩只受轉矩，許用剪切應力，這兩支承中間軸段直徑為
考慮到設計的整體結構的一致性和加工的方便，將軸的直徑擴大，取。
3.4.3選擇軸承
1.行星輪軸承的選擇
在行星輪內安裝兩個軸承，每個軸承上的徑向載荷：，在相對運動中，軸承外圈以轉速旋轉。其中
則。
考慮到行星輪軸的直徑，以及安裝在行星輪內的軸承，其外廓尺寸受到限制，故初步選用兩個深溝球軸承并列，中間由彈性擋圈隔開。根據參考文獻[12]《機械設計基礎課程設計》選型號為6000型的軸承，其參數為：，，，，，，。
2.輸出軸的軸承的選擇
由于輸出軸的軸承雖承受V帶的壓軸力及承受行星架的自重，但因兩力不大，故軸承的尺寸應由結構的要求來確定。輸出軸的直徑，故按結構要求查文獻[7]選用特輕系列單列深溝球軸承61906型，其參數為：，，，，，。
3.4.4浮動的齒輪聯軸器
所謂“浮動”是指某些基本構件不設徑向支承，允許作徑向及偏轉位移，當受載不均衡時即可自動尋找平衡位置，直至各行星輪之間載荷接近均勻分配。實質上也就是通過基本構件浮動來增加機構的自由度，消除或減少虛約束，從而達到均載目的?；緲嫾幼畛Ｓ玫姆椒ㄊ遣捎秒p齒式聯軸器[8]。
在行星齒輪傳動中，采用浮動的齒輪聯軸器作為其載機構已獲得廣泛的應用。它是利用內、外齒輪副的嚙合，以實現兩半聯軸器的連接。齒輪聯軸器具有結構緊湊，承載能力大，工作可靠、補償性能好，即具有綜合補償兩軸的相對位移的能力；使用速度范圍廣等許多優(yōu)點。正是由于它能夠較好地保證行星齒輪傳動中的基本構件在實現行星輪間載荷均衡的過程中所需要的自由度，從而補償了由于制造和裝配誤差對行星輪間載荷分布的不良影響。因此浮動聯軸器已被認為是行星齒輪傳動中性能良好的均載機構之一，而被廣泛地采用。但是，在行星齒輪傳動中所采用的浮動聯軸器，目前尚未制定標準系列，同時也不能直接地選用標準齒式聯軸器（JB/ZQ4222～4223－1986）。
浮動齒輪聯軸器一般是由內齒圈和外齒半聯軸套等零件組成。為了減少輪齒的磨損和相對移動的阻力，在相互嚙合的兩輪齒間應留有適當的齒側間隙。同時，當浮動齒輪聯軸器的軸線偏移時，仍可使?jié)櫥屯ㄟ^齒側間隙滲入嚙合處，以避免輪齒被咬住，而保證該嚙合齒輪副的正常運轉。
3.4.5浮動齒輪聯軸器的幾何尺寸的計算
齒形角，采用非變位齒輪傳動，模數取m=0.8mm，齒數
，浮動齒輪聯軸器的幾何尺寸的計算見表3－2。
表3－2
名 稱
計算公式
計算結果
單位
外齒輪
內齒輪
外齒輪
內齒輪
分度圓直徑
24
mm
節(jié)圓直徑
24
mm
齒頂高
0.8
0.64
mm
齒根高
1
0.8
mm
齒頂圓直徑
25.6
22.72
mm
齒根圓直徑
22
25.6
mm
表中外齒輪：，；內齒輪：，。
3.4.6 行星架及輸入軸的的結構設計
行星架的結構尺寸如圖3－2所示。
圖3－2行星架的結構尺寸
輸入軸結構尺寸如圖3－3所示。
圖3－3輸入軸的結構尺寸
第4章 V帶傳動的選型設計
4.1傳動系統(tǒng)的運動及動力參數計算
電動機軸：，，，
則行星減速器的輸出軸的轉速和功率
，
4.2 V帶的選型設計計算
1.確定計算功率
由文獻[4]表8－6查得工作情況系數，故
。
2.選取窄V帶的帶型
根據，由文獻[4]圖8－9確定選用SPZ型。
3.確定帶輪的基準直徑
由文獻[4]表8－3和表8－7取主動輪基準直徑，則從動輪的基準直徑 ，
根據文獻[4]表8－7取。
驗算帶的速度
<35,
帶的速度合適。
4.確定窄V帶的基準長度和傳動中心距
根據，初步確定中心距。
計算帶所需的基準長度
由文獻[4]表8－2選帶的基準長度，計算實際中心距。
5.驗算主動輪上的包角
，
主動輪上的包角合適。
6.計算窄V帶的根數z
（4-1）
由，，，查表8－5c和8－5d得，，查表8－8得，查表8－2得，則由公式
（4－1）得，取根。
7.計算預緊力
， （4-2）
查文獻[4]表8－4得q=0.07㎏/m,
故 。
8.計算作用在軸上的壓軸力
9.主、從動V帶輪的結構設計
從動輪的結構設計：由于帶輪的基準直徑為
，且，
其中d為軸的直徑。由文獻[4]圖8－12知，從動V帶輪可采用腹板式結構。
由帶的設計部分，需兩根SPZ型窄V帶，由文獻[4]表8－10查得V帶的基準寬度，，第一槽對稱面至端面的距離，最小輪緣厚，則帶輪寬
，
外徑 。
由文獻[4]圖8－12V帶輪的結構及其中設計尺寸計算得
，。
由表8－1V帶的截面尺寸查得V帶的高度，頂寬，節(jié)寬，楔角，則V帶輪的槽角。則從動V帶輪結構設計如圖4－1所示。
圖4-1 從動V帶輪結構尺寸圖
主動V帶輪的結構設計：由于其基準直徑很小，故主動V帶輪可采用實心式，由從動輪結構設計易得主動輪的結構設計尺寸：，由，則，，則主動V帶輪的結構設計如圖4－2所示
圖4—2 主動V帶輪結構尺寸圖
第5章 試驗裝置的結構設計計算
裝置的結構設計組成介紹：所設計的裝置主要由以下幾部分組成，現說明如下：箱體――焊接件，由鋼板焊接而成，主要起容器保護和支承作用，容納工作時噴嘴所噴出的液體，使其處于封閉的空間而不致于水溶液飛濺，箱體的底部邊沿設有出水孔，能夠使水溶液流出而循環(huán)利用。再者，充當軸承座，支承軸承。旋轉體――主要由帶輪及其上花鍵透蓋、花鍵旋轉軸、滾花螺釘推桿和彈性夾頭（彈性夾頭的結構尺寸如圖5－1所示）組成。花鍵旋轉軸通過花鍵與V帶輪連接，帶輪通過軸承架在固定支承軸上，花鍵旋轉軸開有軸孔，即為螺紋孔和錐形孔，分別與滾花螺釘推桿和彈性夾頭配合。滾花螺釘推桿向里旋合時，推動彈性夾頭向小錐面移動而加緊工件，滾花螺釘推桿旋出時，脫離彈性夾頭，而使其松開，從而松開工件，同時滾花螺釘推桿也是中空便于試件通過此孔而進入預定位置。軸承――有三個，其一是支承帶輪和固定支承軸，屬于正常的軸承配合；其二支承花鍵旋轉軸，也屬于正常的軸承配合；而第三個軸承是支承試件，與試件為間隙配合。
圖5－1彈性夾頭結構尺寸圖
5.1計算裝置中裝夾機構中彈性夾頭的最小錐度
彈性夾頭雖然是圓錐形的，但由于試件的另一端并未固定而是處于自由狀態(tài)，與軸承為間隙配合，所以彈性夾頭加緊試件的加緊力可視為內部力，即將彈性夾頭與試件視為一個整體，則彈性夾頭在松開時，只受錐形套的壓力和摩擦力。彈性夾頭的受力分析如圖5－2所示。
圖5－2彈性夾頭受力示意圖
則彈性夾頭不自鎖的條件為：
即，可得（其中為彈性夾頭的摩擦系數，對于材料為的摩擦系數為＝0.25），則，為了使彈性夾頭更易松開，現取。
5.2裝置的軸承的選用及校核
5.2.1 軸承選用
根據所設計的固定支承軸和花鍵旋轉軸的直徑的大小及試件的直徑尺寸分別選擇軸承的型號。
1.固定支承軸的直徑為100 mm，及設計的帶輪的寬度為34 mm，依據參考文獻[11]，選型號為6020的深溝球軸承，其參數為：d=100mm,D=150mm,B=24mm，基本額定動載荷，基本額定靜載荷，極限轉速3800 。
2.由于花鍵旋轉軸的設計直徑為80mm ，則由參考文獻[7]《機械設計課程設計手冊》，選深溝球軸承，型號為61916，其參數為：d=80mm,D=110mm,B=16mm,基本額定動載荷，基本額定靜載荷，極限轉速5000 。
3.試件的另一端的軸承由于與試件為間隙配合，所以此軸承的選用取決于試件的配合部分的直徑，，則由文獻[7]選深溝球軸承，型號為6201，其參數為：d=12mm,D=32mm,B=10mm，
,, 極限轉速18000 。
5.2.2 對選用軸承的校核計算
1. 對型號為6020的軸承校核
由于型號為 6020的軸承支承帶輪，所以此軸承主要受V帶的壓軸力作用，由帶輪的選型計算知帶輪的壓軸力，軸承所受的軸向力，徑向力，軸承工作轉速。由，故Y=0,X=1,沖擊載荷系數，，，則6020型軸承滿足要求。
2. 對型號為61916的軸承校核
裝置工作時，對試件進行噴丸強化，考慮到試件的受力狀況，采用對稱雙噴頭對試件噴丸強化，這樣試件所受的噴丸強化時水射流的打擊力就會相互抵消。在考慮到其中一噴頭在工作中可能會出現故障的因素，會對軸造成影響，故校核時，按一個噴頭工作時進行校核。由前面的計算知在瞬間彈丸對試件的打擊力為，軸承預期壽命。
由于有支承軸套的支承作用，則花鍵旋轉軸的除受噴丸打擊力的徑向力外，不受其它徑向力，瞬間的扭矩也很小。，則61916型軸承所受的軸向力，徑向力，軸承工作轉速。由，故Y=0,X=1,沖擊載荷系數，，，則61916型深溝球軸承滿足要求。
由以上對旋轉軸的軸承的校核可知，與試件間隙配合的軸承也滿足要求。
第6章 減速器和強化裝置的潤滑方式的選擇
6.1 NGW行星減速器的潤滑
行星齒輪減速器的潤滑對行星減速器是至關重要的。其中包括正確地選擇潤滑油、潤滑方式和潤滑油的使用維護等。潤滑油采用N46（30號）機械油作為潤滑冷卻劑，由于所設計的行星減速器的轉速較低，且載荷較小，故采用油浴潤滑。采用油浴潤滑方式時，以減速器的箱體作為油箱，油位一般控制在浸入低速級輸出轉架軸承最下面的滾珠為宜。輸入級軸承的潤滑采用在前機蓋上設置集油槽潤滑。油浴潤滑的行星齒輪減速器在運轉過程中，要經常檢查工作狀態(tài)油位，并能及時補充和定期更換潤滑油。
6.2 NGW行星減速器齒輪潤滑油的使用要求
1.環(huán)境溫度
一般情況下，行星齒輪減速器可在環(huán)境溫度－40℃～+55℃范圍條件下工作，環(huán)境溫度定義為最接近行星齒輪減速器周圍大氣的溫度。
2.行星齒輪減速器油池內油的極限溫度
潤滑油的溫度過高，會引起潤滑油過早老化，縮短使用周期，甚至會引起齒輪的失效。礦物基工業(yè)齒輪潤滑油的使用溫度最高上限為95℃，合成型工業(yè)齒輪潤滑油的使用溫度最高上限為107℃。當潤滑油超過上述規(guī)定的最高上限時，許多潤滑劑就會失去了其穩(wěn)定性。
行星齒輪減速器在低溫環(huán)境下工作，應保證潤滑油能夠自由循環(huán)流動，并不引起過大的啟動轉矩，這時可選擇合適的低溫工業(yè)齒輪潤滑油。所選潤滑油的傾點至少要比預期的環(huán)境溫度值低5℃以上。
6.3 水射流噴丸強化測試件試驗裝置的潤滑
強化裝置的潤滑主要是軸承的潤滑，由于裝置工作時，僅以轉速的轉速工作，同時考慮到裝置的結構設計簡單性和經濟性，故裝置中軸承的潤滑方式采用脂潤滑。
第7章 傳動系統(tǒng)中聯軸器的選擇和各組件的固定
7.1 聯軸器的選擇
聯軸器主要用于聯結兩軸以傳遞運動和轉矩。聯軸器具有補償因制造和安裝誤差而引起的兩軸線偏移的功能；有些類型的聯軸器還具有吸振、緩沖等功能。對于傳動系統(tǒng)聯軸器的選擇，首先應根據工作條件和作用要求選擇聯軸器的類型，然后根據聯軸器所傳遞的計算轉矩、被聯結軸的轉速和直徑確定其結構尺寸；并按標準選定聯軸器的型號。
中、小型減速器的輸入軸和輸出軸均可選用彈性聯軸器，其特點是裝拆方便，并能吸振緩沖，兩軸線允許有偏移[10]。故本設計系統(tǒng)中的聯軸器選為彈性套柱銷聯軸器。由參考文獻[10]選TL2型聯軸器。彈性套柱銷聯軸器的結構簡單，安裝容易，更換易損件彈性套時不需軸向移動兩個半聯軸器[8]。
對選用的聯軸器的校核：聯軸器的許用轉矩，許用轉速。因，
，故所選TL2型聯軸器滿足要求。
7.2 傳動系統(tǒng)各組件的固定
傳動系統(tǒng)各組件的固定主要是指電動機、行星減速器和噴丸強化裝置的固定。由于本裝置為試驗裝置，主要與工作臺相連接，而工作臺一般為T型槽結構，又因為本系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)主要傳遞的是運動，所傳遞的動力很小，因而系統(tǒng)產生的振動小，故固定各個組件所需要的力不大，同時由于所設計的各組件的地腳螺栓的兩個螺栓之間的距離不相等，且不等于工作臺兩相鄰T型槽間距的整數倍，因此固定時采用壓板來固定各組件，而且用壓板固定時拆卸比較方便。
第8章 經濟技術分析
本文所設計的水射流噴丸強化測試件裝卡試驗裝置結構簡單，且箱體所使用的材料為常見的材料Q235,況且此材料價格也較為便宜，為焊接件，由手工電弧焊加工。最昂貴的材料就數彈性夾頭，為65Mn，但因為此零件為小件，因而購買材料所用的費用占的比例是很小的，同時由于此件的加工精度要求相當高，一般的技術水平不足以滿足要求，故對其加工所耗不能忽略不計。對其余零部件來說，一般的加工技術水平即可達到要求。總的來說，對此裝置的加工所需的技術還是比較經濟的。
對帶傳動的選型設計，選一根窄V帶作為聯接件進行傳遞運動，幾乎不傳遞動力，則工作時所需的預緊力很小，大大增加了帶的使用壽命。所設計的行星減速器為一級傳動，體積小、質量輕，且零部件數目不多，而標準件又占很大比例，這樣就減少了加工成本，況且那些標準件是常用的，價格低廉。
對于其它的非標準件，諸如壓板和底板等，更是沒有特別嚴格的加工要求，且加工工藝十分簡單，一般的技術水平即可勝任，在常規(guī)機床上就可以加工。
結 論
水射流噴丸強化測試件裝卡試驗裝置的傳動系統(tǒng)是該裝置的重要組成部分，傳動系統(tǒng)將動力源的動力合理地傳輸給需要動力的部件。傳動系統(tǒng)的工作性能直接影響到裝置的工作質量。因此，在確定傳動系統(tǒng)方案時，提出幾個備選方案，并通過對其進行比較和分析，確定出了最佳傳動系統(tǒng)的設計方案。
本次通過對水射流噴丸強化測試件裝夾試驗裝置的傳動系統(tǒng)的設計，最終完成了電動機和彈性聯軸器，以及帶傳動的選型，設計了裝夾裝置和傳動比為2.85的NGW型一級行星減速器，在設計計算過程中。該系統(tǒng)以功率為0.55kW、轉速為660的電動機為動力源，通過減速器的減速和帶傳動的分速，最終實現了裝置中的測試件以20的轉速運轉的要求。同時本裝置的夾具的設計也滿足了測試件裝卡受力嚴格的要求。
本次所設計的裝置和行星減速器，是根據裝置的“傳動系統(tǒng)幾乎僅傳遞運動給裝置，裝置就可正常工作。”的工作特點進行設計的，因此，所設計的裝置具有結構簡單、成本低、操作和維護方便等優(yōu)點。所設計的行星減速器特點是：體積小、質量輕。
致 謝
本次設計是在李光煜老師的悉心指導下完成的，在本次畢業(yè)設計中，她給予我極大的幫助。在整個畢業(yè)設計過程中，她一直監(jiān)督我的工作進程，幫我查找我難以找到的資料，解決我設計中的困難，指導規(guī)范我的設計文件和圖紙等等?？梢哉f，老師嚴肅認真的工作態(tài)度，細心周到的關懷促使我順利完成整個設計任務。此外，我也要感謝身邊的許多同學，他們也給了我諸多幫助和許多很好的建議。同時，還要向在畢業(yè)設計實習期間給予我支持和幫助的機械基礎實驗室和材料力學實驗室的老師們表示衷心地感謝。
參考文獻
[1] 《新英漢機械工程詞匯》編訂組編.新英漢機械工程詞匯.科學出版
社,2002.10:1466
[2] 董星,段雄.高壓水射流噴丸強化技術.表面技術.2005,第34卷第一期:48-49
[3] 〔美〕HIRAME·GRANT編著.夾具－非標準夾緊裝置.機械工業(yè)出版社, 1975.9:746－768
[4] 濮良貴,紀名剛.機械設計.高等教育出版社,2001.6:141－162
[5] 《現代機械傳動手冊》編輯委員會編.現代機械傳動手冊.機械工業(yè)出版社,2002.5:159-160;395-456
[6] 劉建勛主編.電動滾筒設計與選用手冊.化學工業(yè)出版社,2000.4:
135－138
[7] 張龍主編.機械設計課程設計手冊.國防工業(yè)出版社,2006.5:283-285
[8] 中國機械設計大典編委會編.中國機械設計大典.江西科技出版社，2002.1:1255
[9] 漸開線齒輪行星傳動的設計與制造編委會編.漸開線齒輪行星傳動的設計與制造.機械工業(yè)出版社，2002.5:73-86;141－162
[10] 任金泉，文永紅，賈煥如等編著.機械設計課程設計.西安交通大學出版社，2003.2:62
[11] 吳宗澤，羅圣國主編.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社，2000.12:190
[12] 陳立德主編.機械設計基礎課程設計.高等教育出版社，2006.7:308
[13] 胡來瑢，何金國，林經德編.行星傳動設計與計算.煤炭工業(yè)出版社，1997.12:31－38
[14] 鞏云鵬，田萬祿，張祖立編.機械設計課程設計.東北大學出版社，2000.12:75-94
[15] 成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，2002.1:14-360-411
[16] 陳秀寧，施高義.機械設計課程設計.浙江大學出版社，1995.8:46-79
[17] 大連理工大學工程畫教研室編.機械制圖.高等教育出版社，2003.8:233-272
[18] 董星，劉春生.磨料射流技術.中國礦業(yè)大學出版社，2002.4:1-5;104-111
[19] Zafred P R.High Pressure Water Shot Peening[P].European Patent Specification: Publication # EP 0218354B1,1990.
[20] Graham Hammersley，et a1．Surface prestressing to improve Fa-
tigue strength of component by laser shot peening．Optics and Laser in Engineering ，2000，34：327～337
[21] GAO Yu-kui,YAO Mei,SHAO Pei-ge,et al．Another mechanism for fatigue strength improvement of metallic parts by shot peening[J].Journal of Materials Engineering and
Performance.2003.10