3481 水射流噴丸強(qiáng)化測(cè)試件裝卡試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì),水射流,強(qiáng)化,測(cè)試,件裝卡,試驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì) I摘 要高壓水射流噴丸強(qiáng)化工藝是近 30 年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。加強(qiáng)水射流噴丸強(qiáng)化工藝的試驗(yàn)研究，對(duì)改善產(chǎn)品質(zhì)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(jì)劃項(xiàng)目“前混合磨料射流噴丸強(qiáng)化的研究”中涉及到的試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，目的是解決被測(cè)試件的裝卡和以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。本研究主要是設(shè)計(jì)噴丸強(qiáng)化裝夾裝置，針對(duì)試件裝夾受力要求嚴(yán)格的問(wèn)題，以彈性?shī)A頭和與試件間隙配合的軸承為要點(diǎn)，對(duì)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)，還進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，通過(guò)比較分析確定最佳設(shè)計(jì)方案。本文介紹了高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r等，對(duì) NGW 型行星減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)帶傳動(dòng)傳動(dòng)組件進(jìn)行了選型。此外，還作了經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。該裝夾裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝夾方便、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞 水射流 噴丸強(qiáng)化 彈性?shī)A頭 行星減速器IIAbstractThe 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III第 1 章 緒 論 ...........................................................................................................11.1 研究的目的及意義 ...........................................11.2 概述 .......................................................11.2.1 高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ...............11.2.2 高壓水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)理及特點(diǎn) ..........................21.2.3 高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展前景 ........................21.3 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .....................................3第 2 章 總體設(shè)計(jì) .......................................................................................................42.1 確定總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案 .......................................42.2 對(duì)方案的說(shuō)明 ...............................................7第 3 章 漸開線行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................93.1 電動(dòng)機(jī)的選型 ...............................................93.1.1 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 .....................................93.2 傳動(dòng)比的分配 ..............................................103.3 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................113.3.1 配齒計(jì)算 .............................................113.3.2 按接觸強(qiáng)度初算 A-C 傳動(dòng)的中心距 a 和模數(shù) m.............123.3.3 計(jì)算 A-C 傳動(dòng)的實(shí)際中心距和嚙合角 'AC.................133.3.4 計(jì)算 C-B 傳動(dòng)的中心距和嚙合角 'B?.....................133.3.5 幾何尺寸計(jì)算 ........................................133.3.6 驗(yàn)算 A-C 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 ....................153.3.7 驗(yàn)算 C-B 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度 ....................193.4 行星齒輪減速器主要零件的設(shè)計(jì) ..............................203.4.1 行星輪軸直徑 ........................................203.4.2 確定輸出軸的直徑 .....................................213.4.3 選擇軸承 .............................................223.4.4 浮動(dòng)的齒輪聯(lián)軸器 .....................................233.4.5 浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的幾何尺寸的計(jì)算 .......................233.4.6 行星架及輸入軸的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................25IV第 4 章 V 帶傳動(dòng)的選型設(shè)計(jì) ..................................................................................264.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ..............................264.2 V 帶的選型設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................26第 5 章 試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 .........................................................................315.1 計(jì)算裝置中裝夾機(jī)構(gòu)中彈性?shī)A頭的最小錐度 ....................325.2 裝置的軸承的選用及校核 ....................................335.2.1 軸承選用 ............................................335.2.2 對(duì)選用軸承的校核計(jì)算 ................................34第 6 章 減速器和強(qiáng)化裝置的潤(rùn)滑方式的選擇 .....................................................366.1 NGW 行星減速器的潤(rùn)滑 ......................................366.2 NGW 行星減速器齒輪潤(rùn)滑油的使用要求 ........................366.3 水射流噴丸強(qiáng)化測(cè)試件試驗(yàn)裝置的潤(rùn)滑 ........................36第 7 章 傳動(dòng)系統(tǒng)中聯(lián)軸器的選擇和各組件的固定 .............................................377.1 聯(lián)軸器的選擇 ..............................................377.2 傳動(dòng)系統(tǒng)各組件的固定 ......................................37第 8 章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 .............................................................................................38結(jié) 論 .........................................................................................................................39致 謝 .........................................................................................................................40參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................41附錄 1 ........................................................................................................................43附錄 2 ........................................................................................................................46附錄 3 ........................................................................................................................561第 1 章 緒 論1.1 研究的目的及意義本文所設(shè)計(jì)的課題是黑龍江省教育廳計(jì)劃項(xiàng)目“前混合磨料射流噴丸強(qiáng)化的研究”中涉及到的試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，目的是解決被測(cè)試件的裝卡和以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。該課題具有裝卡精確、受力要求嚴(yán)格、能夠鍛煉考慮問(wèn)題細(xì)致和創(chuàng)新能力，同時(shí)可以鍛煉科研能力。1.2 概述1.2.1 高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r材料表面改性作為傳統(tǒng)材料性能優(yōu)化的基礎(chǔ)研究被列為國(guó)家自然科學(xué)基金“九五” 、 “十五”優(yōu)先資助領(lǐng)域,充分體現(xiàn)了表面改性技術(shù)在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(zhuǎn)化等眾多表面改性技術(shù)群中,對(duì)提高金屬零構(gòu)件抗交變載荷作用下的疲勞能力最顯神威的是噴丸強(qiáng)化技術(shù)。它集制造工藝和使用維修于一體,從邊際設(shè)計(jì)的維修補(bǔ)救措施,發(fā)展到原型設(shè)計(jì)的一部分。目前,廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、核動(dòng)力、兵器、石油、煤炭、化工、機(jī)車、工程機(jī)械、汽輪機(jī)、農(nóng)機(jī)、塑料模具電氣開關(guān)等眾多工業(yè)部門。隨著科技的進(jìn)步,新的噴丸方法不斷涌現(xiàn),超音速噴丸、高壓水射流噴丸、高能振動(dòng)噴丸等相繼問(wèn)世。高壓水射流技術(shù)是近 30 年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。它的應(yīng)用范圍由單純采礦業(yè)的水力開采發(fā)展到機(jī)械、化工航空、航天、建筑、紡織、冶金等眾多領(lǐng)域 ,用以切割、清洗、除銹和破碎等作業(yè)。在 20 世紀(jì) 80 年代末,Zafred 首先提出了利用高壓水射流進(jìn)行金屬表面噴丸強(qiáng)化的思想,從而開始了高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)的研究。美國(guó)的 Kunaporn 等設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(qiáng)化加工設(shè)備。我國(guó)基于流體網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計(jì)了前混合水射流和前混合自激振蕩水射流噴丸強(qiáng)化裝置 [2]。1.2.2 高壓水射流噴丸強(qiáng)化機(jī)理及特點(diǎn) 2高壓水射流噴丸強(qiáng)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(gòu)件表面上，使零構(gòu)件表層材料在再結(jié)晶溫度下產(chǎn)生塑性形變( 冷作硬化層)，呈現(xiàn)理想的組織結(jié)構(gòu)(組織強(qiáng)化)和殘余應(yīng)力分布(應(yīng)力強(qiáng)化 )，從而達(dá)到提高零構(gòu)件周期疲勞強(qiáng)度的目的。高壓水射流噴丸強(qiáng)化時(shí)，在水射流的強(qiáng)烈沖擊碰撞下材料表層產(chǎn)生的變形是由多種作用引起的，對(duì)于不同的射流介質(zhì)、射流形式和噴射方式，各種作用效果不同，有的居于主導(dǎo)地位，有的處于次要位置。研究認(rèn)為，高壓純連續(xù)水射流噴丸強(qiáng)化時(shí)，水射流的滯止壓力引起的沖擊和彈性沖擊波產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力起主導(dǎo)作用；脈沖水射流噴丸強(qiáng)化時(shí)，彈性沖擊波產(chǎn)生的動(dòng)態(tài) 壓力和液體橫向分流對(duì)表面的剪切作用居主要地位；空化水射流噴丸強(qiáng)化時(shí)，空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊起主要作用；混合水射流 (混入彈丸)噴丸強(qiáng)化時(shí)，彈丸沖擊壓入產(chǎn)生的法向力和切向力起主導(dǎo)作用。研究表明，高壓水射流噴丸強(qiáng)化與傳統(tǒng)的噴丸強(qiáng)化具有相似的工藝過(guò)程和表現(xiàn)形式，水射流沖擊下在零構(gòu)件表層形成塑性形變，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)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(kuò)展，提高零構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。噴丸強(qiáng)化適應(yīng)性較廣；工藝簡(jiǎn)單、操作方便 ；生產(chǎn)成本低 、經(jīng)濟(jì)效益好；強(qiáng)化效果明顯。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，帶有信息反饋監(jiān)控的噴丸技術(shù)已在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，使強(qiáng)化的質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高。目前噴丸強(qiáng)化不僅用于汽車工業(yè)領(lǐng)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(lǐng)域。如噴丸強(qiáng)化可以提高電鍍零件的疲勞強(qiáng)度和結(jié)合力；各種合金鋼經(jīng)過(guò)任何一種電鍍處理后，一般均會(huì)導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度下降 10％--60％，而噴丸強(qiáng)化則可有效提高疲勞強(qiáng)度，同時(shí)還可以增加電鍍層的結(jié)合力，防止起泡。1.2.3 高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展前景目前，高壓水射流噴丸強(qiáng)化技術(shù)的研究剛剛起步，理論上有待發(fā)展，技術(shù)上有待完善。1.3 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)水射流噴丸強(qiáng)化裝置中試件的奘夾夾具以及傳動(dòng)系統(tǒng)，主要包括水射流噴丸強(qiáng)化裝卡夾具裝置的設(shè)計(jì)、NGW 型行星減速器的設(shè)計(jì)，V 帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器的選型。同時(shí)還要進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)方案分析選擇和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析、英文專題的研究和各組件的裝配圖和零件圖的繪制。4第 2 章 總體設(shè)計(jì)2.1 確定總體傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)方案一般用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖表示。它反映運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線和各部件的組成和連接關(guān)系。合理的傳動(dòng)方案首先要滿足機(jī)器的功能要求。此外，還要適應(yīng)工作條件（工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等） ，滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)性合理等要求。要同時(shí)滿足這些要求是比較困難的，因此要通過(guò)分析比較多種方案來(lái)選擇能保證重點(diǎn)要求的較好的傳動(dòng)方案 [11]。圖 2－1、2－2、2－3 和 2－4 所示為水射流噴丸強(qiáng)化奘卡裝置的四組傳動(dòng)方案。第一組方案：圖 2－1 聯(lián)軸器－V 帶方案示意圖5第二組方案：圖 2－2 雙聯(lián)軸器方案示意圖第三組方案：1－頂輪機(jī)構(gòu)圖 2－3 頂輪機(jī)構(gòu)方案示意圖6第四組方案：圖 2－4 雙驅(qū)動(dòng)方案示意圖對(duì)以上四組方案進(jìn)行比較分析，確定選擇最佳設(shè)計(jì)方案。第一組方案：由于水射流噴丸強(qiáng)化測(cè)試件裝卡試驗(yàn)裝置中所要求設(shè)計(jì)的裝卡夾具在裝夾試件時(shí)，必須使試件在夾緊過(guò)程中滿足以下條件：裝卡精確、受力要求嚴(yán)格，即試件在夾緊和工作的過(guò)程中，試件的中間段部分處于自由狀態(tài)，也就是說(shuō)不受外力、彎矩和扭矩的作用。依據(jù)試件的裝卡和受力條件，以及裝夾方便等要求，此方案設(shè)計(jì)為采用 V 帶傳動(dòng)，聯(lián)接減速器和裝置，減速器和電動(dòng)機(jī)之件由聯(lián)軸器聯(lián)接（方案示意圖如圖 2－1 所示） 。由于帶傳動(dòng)為柔性傳動(dòng)，具有緩沖和減震作用，且?guī)У拇蚧哂邪踩雷o(hù)作用，因此，采用 V 帶傳動(dòng)是合理且可行的。同時(shí)裝置的大帶輪裝在固定的支承軸的軸承上，開有花7鍵槽孔的花鍵透蓋通過(guò)螺栓固定在帶輪上，并通過(guò)花鍵與帶有孔的花鍵旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，具體情況見水射流噴丸強(qiáng)化裝卡裝置圖（圖號(hào)為 SPQ02） 。夾具機(jī)構(gòu)采用彈性?shī)A頭（見參考文獻(xiàn)[3]《夾具－非標(biāo)準(zhǔn)夾緊裝置》 〔美〕 HIRAME·GRANT 編著 機(jī)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(guò)左端花鍵旋轉(zhuǎn)軸孔進(jìn)出裝置，旋轉(zhuǎn)軸的孔、試件和軸承的中心處于一條直線上，故用桿通過(guò)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(shè)計(jì)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(guò)聯(lián)軸器與行星減速器相連雖說(shuō)總體結(jié)構(gòu)比較緊湊，但由于聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)的限制，使得旋轉(zhuǎn)軸有孔如同無(wú)孔，且聯(lián)軸器不具有 V 帶的安全防護(hù)作用。這樣，就會(huì)使裝夾試件時(shí)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(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)，與軸承相比，勢(shì)必增大了對(duì)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(shè)計(jì)要求，而第一組方案雖說(shuō)也存在摩擦力，但與頂輪機(jī)構(gòu)相比要小的多，故可以視為無(wú)影響作用。故此方案不夠恰當(dāng)。第四組方案：此方案為通過(guò)齒輪進(jìn)行雙驅(qū)動(dòng)，由于齒輪在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)存在誤差，因此，兩對(duì)相同型號(hào)的齒輪在嚙合傳動(dòng)時(shí)，其傳動(dòng)的情況也不可能完全相同，即不能夠達(dá)到完全同步效果，會(huì)引起兩驅(qū)動(dòng)齒輪的不協(xié)調(diào)性的發(fā)生，使測(cè)試件產(chǎn)生扭曲變形，這是設(shè)計(jì)所不允許的。況且裝夾裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也比較復(fù)雜，而齒輪傳動(dòng)的維護(hù)也不方便，使用壽命短，同時(shí)制造費(fèi)用高而又不夠經(jīng)濟(jì)。因此，此方案也不夠妥當(dāng)。通過(guò)對(duì)以上四組方案的比較分析，確定選擇第一組方案為最佳設(shè)計(jì)方案。2.2 對(duì)方案的說(shuō)明對(duì)最佳方案（第一組方案）的裝夾裝置的設(shè)計(jì)及減速器的選用設(shè)計(jì)作如下說(shuō)明：水射流噴丸強(qiáng)化測(cè)試件裝卡試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)主要分為兩部分：一部分為夾緊且傳遞運(yùn)動(dòng)部分，其裝夾夾具設(shè)計(jì)為彈性?shī)A頭，為錐形結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，試件與軸承為間隙配合以滿足試件受力要求嚴(yán)格的條件。減速器的選用設(shè)計(jì)：考慮到減速8器在此傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用為分配傳動(dòng)比，以降低轉(zhuǎn)速，使試件達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速，并且僅傳遞運(yùn)動(dòng)而不傳動(dòng)動(dòng)力，因此選擇行星減速器作為設(shè)計(jì)對(duì)象。因?yàn)樾行驱X輪傳動(dòng)與普通的定軸齒輪傳動(dòng)相比，具有質(zhì)量小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)；這些已被我國(guó)越來(lái)越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)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(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率，而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。9第 3 章 漸開線行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 電動(dòng)機(jī)的選型3.1.1 電動(dòng)機(jī)容量的選擇1.計(jì)算噴丸強(qiáng)化的打擊力由于裝置工作時(shí)，對(duì)試件進(jìn)行噴丸強(qiáng)化，考慮到試件的受力狀況，采用對(duì)稱雙噴頭對(duì)試件噴丸強(qiáng)化，這樣試件所受的噴丸強(qiáng)化時(shí)水射流的打擊力就會(huì)相互抵消。設(shè)噴丸強(qiáng)化時(shí)每個(gè)彈丸的打擊面積為 ，彈丸直徑 ，620.31mS???1md?打擊時(shí)對(duì)試件的阻力系數(shù) ，由參考文獻(xiàn)知一般的噴丸設(shè)備的每個(gè)噴嘴k=0.5的噴丸量為 ，本設(shè)計(jì)取為 。則單個(gè)噴嘴每秒鐘M8~1ghM=kgh的噴丸數(shù) （3－1）360NV??式中 —彈丸的密度，取 ；?37.81kgm?—單個(gè)彈丸的體積， ；V4d?將數(shù)據(jù)代入式（3－1）得 ，則兩個(gè)噴嘴每秒鐘的噴丸數(shù)為8506N?（ 個(gè) ）。每個(gè)彈丸對(duì)試件的打擊力為2701N?總 （ 個(gè) ）,66150.31N=4.5FPS??則試件在 1 秒鐘所受的總的阻力為 。1k827.F?總2．電動(dòng)機(jī)容量的選擇10由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率，33827.04.510.8kW9509wTnFrP?????傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 ..79w???:聯(lián) 聯(lián) 1齒 軸 承 ＝ ＝式中 —彈性柱銷聯(lián)軸器的效率，查參考文獻(xiàn)[10]，取 ；聯(lián) 0.?聯(lián) ＝—浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的效率，由文獻(xiàn)[10]，取 ；聯(lián) 1 .9聯(lián) 1＝—太陽(yáng)輪與行星輪的嚙合效率，由文獻(xiàn)[10]，取 ；?齒 0.7齒 ＝—行星齒輪軸承的效率，由文獻(xiàn)[10]，取 。軸 承 .9?軸 承 ＝工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率 0.38.4kW9wrP??由文獻(xiàn)所列 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中可以確定，滿足 條mrP?件的電動(dòng)機(jī)額定功率 應(yīng)取為 0.55kW。m現(xiàn)場(chǎng)一般采用三相交流電源，且根據(jù)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，以及傳動(dòng)系統(tǒng)的情況，初選常用的 Y2-90L-8 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)0.5kWmP?速 ,效率 。60rinmn?0.63??3.2 傳動(dòng)比的分配由工作機(jī)即裝置的轉(zhuǎn)速 ,裝置傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比可由公式 20rminw?mwni?總 （3－2）11得 。由傳動(dòng)方案知， ， 。由計(jì)算公式6032mwni?總 1i聯(lián) ＝ 4i帶 ＝（3－3）ii???總聯(lián) 帶可得行星減速器的總傳動(dòng)比為 ，根據(jù)文獻(xiàn)[8]《機(jī)械設(shè)計(jì)3=8.2514ii總聯(lián) 帶手冊(cè)》 （第二版）的減速器的設(shè)計(jì)情況知，設(shè)計(jì) NGW 型一級(jí)漸開線行星減速器即可滿足裝置的傳動(dòng)要求。3.3 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 配齒計(jì)算所謂配齒計(jì)算就是根據(jù)給定的傳動(dòng)比 來(lái)確定行星齒輪中各輪的齒數(shù)；i?這是行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)的主要任務(wù)之一 [13]?？紤]到行星輪和太陽(yáng)輪的裝配條件及均載分配，選行星輪的數(shù)目 。3sC?由 及 ，各輪的齒數(shù)按公式8.25i??3sC（3－4）BAHsiZcC??進(jìn)行配齒計(jì)算。計(jì)算中根據(jù) 并適當(dāng)調(diào)整使系數(shù) C 等于整數(shù)，再求出 ，BAi AZ應(yīng)盡可能取質(zhì)數(shù)，并使 整數(shù)。則 ，可得 AZsZ?8.253BAHAsiZ??， ，19A?3197BsAc??1()(37)5922CBZ???，12這些符合 取質(zhì)數(shù)， 整數(shù)， 及 無(wú)公約數(shù)的 NGW 型行星AZAsC?BsZAC減速器的配齒要求。各個(gè)齒輪采用高變位，因 ，所以太陽(yáng)輪取正變位，行星輪8.254AHi??和內(nèi)齒輪取負(fù)變位，查表可得 ， 。0.x0.2CBx??3.3.2 按接觸強(qiáng)度初算 A-C 傳動(dòng)的中心距 a 和模數(shù) m工作時(shí)，由于要驅(qū)動(dòng)減速器，克服啟動(dòng)時(shí)的慣性，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩按電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算，以保證行星齒輪結(jié)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)強(qiáng)度。由公式 （3－5）950PTn??可得輸入轉(zhuǎn)矩，1.7.96Nm?:因傳動(dòng)中有一個(gè)或兩個(gè)基本構(gòu)件浮動(dòng)作為均載機(jī)構(gòu)，且齒輪精度低于 6 級(jí)，所以取載荷不均勻系數(shù) ，在一對(duì) A-C 傳動(dòng)中，小齒輪（太陽(yáng)1.5CHCFk?輪）傳遞的扭矩，17.963.0NmAsT??:行星輪和太陽(yáng)輪全為硬齒面的外嚙合的齒輪，在對(duì)稱，輕微沖擊載荷時(shí)：7 級(jí)精度時(shí)，使用的綜合系數(shù) k=1.2～2.0 ；8 級(jí)精度時(shí)，k＝2.4～3.0?？紤]到裝置的使用的實(shí)際條件，取 k＝2，齒數(shù)比 ，太陽(yáng)輪和行星輪的593.1CAZu材料用 40 鋼表面淬火，齒面硬度 HRC50～55（太陽(yáng)輪）和 HRC45～50（行rC星輪） ，取 。齒寬系數(shù) ，由參考文獻(xiàn)[5]《現(xiàn)代機(jī)械2Hlim10N??ab??傳動(dòng)手冊(cè)》 （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13取 。0.3ab??按接觸強(qiáng)度初算中心距 a，依公式（3－6）32lim48(1)()AaHkTuu??????計(jì)算中心距（內(nèi)嚙合用“－”號(hào)）：，332 2lim.0548(1)48(.1)3m.1AaHkauu?????????模數(shù) ，取模數(shù) m=1mm。250.9ACmZ3.3.3 計(jì)算 A-C 傳動(dòng)的實(shí)際中心距和嚙合角 'ACa模數(shù) m=1mm，則實(shí)際中心距，AC1a()(95)322ACZ???因是直齒輪高度變位，則中心距變動(dòng)系數(shù)，''0,coscoss0co2ACACY?＝則 ＝ 。'AC?2o3.3.4 計(jì)算 C-B 傳動(dòng)的中心距和嚙合角 'CB?實(shí)際中心距 ，1()(3759)m22CBCmaZ????因?yàn)橹行木嘧儎?dòng)系數(shù) ，所以嚙合角 ＝ 。0Y'B?0o3.3.5 幾何尺寸計(jì)算按高度變位齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算，計(jì)算 A（太陽(yáng)輪） ,C（行星輪）,B（內(nèi)齒輪）三輪的幾何尺寸見表 3－1。14表 3－1計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果名稱 外齒輪 內(nèi)齒輪 A 輪 C 輪 B 輪單位分度圓直徑dmZ?19Ad?59Cd137Bd?mm齒頂高*()ahx??*()aahxm???1.42aAh?0.58aCh1.34aBhmm齒根高*()fahcxm?*()fahcx?0.83fAh1.67fCh0.83fBh?mm齒高 afh?2.5Ah?2.5Ch2.17Bhmm齒頂圓直徑2aadh??2aadh??21.84aAd?60.1aCd34.2aBd?mm齒根圓直徑2ffdh??2ffdh??17.34fAd?5.6fCd138.6fBd?mm151）上表中的 ； ； 。2*7.5(1)axhZ???*1ah?*0.25c3.3.6 驗(yàn)算 A-C 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算所用的公式同定軸線齒輪傳動(dòng)，但確定 和 所用的圓周速VkZ度用相對(duì)于行星架的圓周速度。由 （3－7）1(06AHdniv????∑ ）可得到圓周速度 。1 1(3.45908.250.4m/s1Ai ??∑ ） （ ）動(dòng)載系數(shù) ，0.90...HVAkvZ?????依據(jù)參考文獻(xiàn)[9]《漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造》圖 5－15 可得速度系數(shù) ＝0.94。VZ1.確定計(jì)算公式中的其他系數(shù)使用系數(shù) ，齒間載荷分布系數(shù) 、 ，彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)：1Ak?Hkβ Fβ；接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)： 。1()FbFku???β 1()bHu????β式中 及 — 齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度 及大齒輪齒面硬度 對(duì)H v2B及 的影響系數(shù)，取 。Fkβ Hβ 1FHu—齒寬和行星輪數(shù)目對(duì) 和 的影響系數(shù)。b?kβ β對(duì)于圓柱直齒輪或人字齒輪行星傳動(dòng)，如果行星架剛性好，行星輪對(duì)稱布置或行星輪采用調(diào)位軸承，則使太陽(yáng)輪和行星輪的軸線偏斜可以忽略不計(jì)，則16值可根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]《電動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)》圖 6-10 查取。由于b?，查得 ， ，0.39.621adA????1.8b??(1.8).1Fk????β。齒間載荷分布系數(shù) 及 也可以用公式計(jì)算出，(.8).Hk??β β Hβ但算出的數(shù)值可能偏高。另外，在 NGW 型和 NW 型行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于 1 時(shí)，可取 。1Fk?β β求齒間載荷分配系數(shù) 及 ，先求端面重合度 ：Hk?F??（3－8）122[(tant)(tant)]2ZZ???????式中 1cos19cos0arar5.22.84Aad???????2s5srcrc.60.1Caad????則由（3－8）得 122[(tnt)(tnta)]29a35.059.8n0[(0.74.67)(.4.3697)]1.542ZZ????????????????因?yàn)槭侵饼X輪，總重合度 ，則 。????0.5..HFk?????節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ： （3－9）HZ'.83()Z??式中 （3－10）' 24.071HY17()()(0.42)(195)0CACAYxZ??????則由（3－9）得 。4.871.83.3H彈性系數(shù) ： ；EZ 2()206(.)19.8Nm2?式中 E=206000 和泊桑比 由參考文獻(xiàn)[9] 表 5-10 查得。.3?接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) ： ；Z?41.540.963????接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù) ： ；?cos?接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) ：因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù) ，則 ；NZ7510eN??1NZ?最小安全系數(shù) ：取 ；limHSli1?潤(rùn)滑劑系數(shù) ：考慮用 N46（30 號(hào)）機(jī)械油作為潤(rùn)滑冷卻劑，由參考文獻(xiàn)[9]LZ圖 5-14 查取 ；0.95粗糙度系數(shù) ：由文獻(xiàn)[9]圖 5-16 取 ；R 1.0RZ?齒面工作硬化系數(shù) ：由文獻(xiàn)[9]圖 5-17 查取 ；WZ.W由圖 5-18 可得接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) ： 。X1.02.A-C 傳動(dòng)接觸強(qiáng)度的驗(yàn)算計(jì)算接觸應(yīng)力 ：H?（3－11）1tAVHEFukZdb????????18由式（3－11）可得 21 2203.1.018.5319.8061.54.9245.6.Nm9.AHTda????????計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ：按式 ，強(qiáng)度條件：HPlimHNPLVRWXZZS?:，則 ，即HP??limliNLVRWXSZ?::，22lim65.21734.810N0.941H??????由計(jì)算結(jié)果知，接觸強(qiáng)度通過(guò)。3.A-C 傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算（ ） （3－12）tFAVFaSnkYbm?????2式中 —齒形系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[4]《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得 ，aY 12.85FaY?。2.8F?—應(yīng)力修正系數(shù)。由文獻(xiàn)[4]表 10-5 查得 ， 。Sa 1.54SaY?21.73Sa—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)；Y?。0.750.7.2.2.314Y????—彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，由于是直齒，取 。? 1Y??由公式（3－12）可得 1 2201.08.540.73.35..7Nm9.AFnTdam??????19考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力，由強(qiáng)度條件2max1.58.67NmF???， （3－13）axFP??limaxnFPSTFY???則 maxinli 158.6741.0692FSTY??:2N式中 —試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 。STYST?由 調(diào)質(zhì)、表面淬火、 ，A-C 傳動(dòng)改用材質(zhì)后，彎40Cr 2lim350H?曲強(qiáng)度也通過(guò)。3.3.7 驗(yàn)算 C-B 傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度1.根據(jù) A-C 傳動(dòng)的 來(lái)確定 C-B 傳動(dòng)的接觸應(yīng)力H?HCB?因?yàn)?C-B 傳動(dòng)為內(nèi)嚙合， ，1372.59BCZu?所以 。22..40.6NmHCB??2.核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限 limH?根據(jù) （3－14）PCB?則 ，2minlim430.5648.15Nm1.91HCBHNLVRWXSZZ???????::由 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) ，則內(nèi)齒輪用 45 號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，22li5708N??調(diào)質(zhì)硬度： ，接觸強(qiáng)度符合要求。29863.彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算只對(duì)內(nèi)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算齒根應(yīng)力，其大小和 A-C 的外嚙合一樣，即20， 。由式（3－13）強(qiáng)度條件得2105.78NmF??2ax158.67NmF??minli .41.069FSTY???:245 號(hào)調(diào)質(zhì) ，所以 C-B 傳動(dòng)中的內(nèi)齒輪22lim0>.彎曲強(qiáng)度也符合要求。3.4 行星齒輪減速器主要零件的設(shè)計(jì)3.4.1 行星輪軸直徑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，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(nèi)，太陽(yáng)輪與高速級(jí)行星架通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪浮動(dòng)。確定計(jì)算負(fù)載，計(jì)算太陽(yáng)輪的名義圓周力：名義轉(zhuǎn)矩 T=3.05 ；Nm:名義圓周力 203.0521N9tFd???其中 d=mz=1×19=19mm。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，每個(gè)行星輪軸承受穩(wěn)定載荷 ，當(dāng)行星輪相對(duì)tF于行星架對(duì)稱配置時(shí)，載荷 則作用在軸跨距的中間。取行星輪與行星架之t間的間隙 ，則跨距長(zhǎng)度 ，其中：2.5m??020.52mCLb?????，取 ，則 。當(dāng)行星輪0391.7Aab??:1mA18軸在轉(zhuǎn)臂中的配合選為 時(shí)，就可以把它看成是具有跨距為 的雙支點(diǎn)梁。6Hh 0L當(dāng)軸較短時(shí)；兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸是沿整個(gè)跨度承受均布載荷 ，如圖 3－1 所示。0tqFL?210tqFL?圖 3－1危險(xiǎn)截面（在跨度中間）內(nèi)的彎矩（3－15）208qLM?由式（3－15）得 20315206NmtF??:行星輪軸采用 45 號(hào)調(diào)質(zhì) ，考慮到可能的沖擊振動(dòng)，取安全4PaS?系數(shù) S＝2.5，則許用彎曲應(yīng)力 ，故行星輪軸的直徑??176Sb?，出于輪軸的應(yīng)力考慮，故直徑放大??3302206m4.817bMd?????1 倍。取 ，實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。03.4.2 確定輸出軸的直徑在三個(gè)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(gè)軸承和半球支承之間不受彎矩只受轉(zhuǎn)矩，許用剪切應(yīng)力，這兩支承中間軸段直徑為??45MPa????2207.9617.m.45Td???考慮到設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)的一致性和加工的方便，將軸的直徑擴(kuò)大，取22。20md?3.4.3 選擇軸承1.行星輪軸承的選擇在行星輪內(nèi)安裝兩個(gè)軸承，每個(gè)軸承上的徑向載荷 ： ，rF321Nt?在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，軸承外圈以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)。其中21.5rminn?11229603.Zi則 。21.5rminn?考慮到行星輪軸的直徑 ，以及安裝在行星輪內(nèi)的軸承，其外廓0d?尺寸受到限制，故初步選用兩個(gè)深溝球軸承并列，中間由彈性擋圈隔開。根據(jù)參考文獻(xiàn)[12] 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》選型號(hào)為 6000 型的軸承，其參數(shù)為：， ， ， ， ，10d?26D8B?min12.4ad?max23.6D?， 。4.58kNrC1.9kor2.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(yīng)由結(jié)構(gòu)的要求來(lái)確定。輸出軸的直徑 ，20d?故按結(jié)構(gòu)要求查文獻(xiàn)[7]選用特輕系列單列深溝球軸承 61906 型，其參數(shù)為：， ， ， ， ，30md?47D9mB?in32.4ad?max4.6D。7.5kNrC3.4.4 浮動(dòng)的齒輪聯(lián)軸器所謂“浮動(dòng)”是指某些基本構(gòu)件不設(shè)徑向支承，允許作徑向及偏轉(zhuǎn)位移，23當(dāng)受載不均衡時(shí)即可自動(dòng)尋找平衡位置，直至各行星輪之間載荷接近均勻分配。實(shí)質(zhì)上也就是通過(guò)基本構(gòu)件浮動(dòng)來(lái)增加機(jī)構(gòu)的自由度，消除或減少虛約束，從而達(dá)到均載目的?；緲?gòu)件浮動(dòng)最常用的方法是采用雙齒式聯(lián)軸器 [8]。在行星齒輪傳動(dòng)中，采用浮動(dòng)的齒輪聯(lián)軸器作為其載機(jī)構(gòu)已獲得廣泛的應(yīng)用。它是利用內(nèi)、外齒輪副的嚙合，以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。齒輪聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，工作可靠、補(bǔ)償性能好，即具有綜合補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移的能力；使用速度范圍廣等許多優(yōu)點(diǎn)。正是由于它能夠較好地保證行星齒輪傳動(dòng)中的基本構(gòu)件在實(shí)現(xiàn)行星輪間載荷均衡的過(guò)程中所需要的自由度，從而補(bǔ)償了由于制造和裝配誤差對(duì)行星輪間載荷分布的不良影響。因此浮動(dòng)聯(lián)軸器已被認(rèn)為是行星齒輪傳動(dòng)中性能良好的均載機(jī)構(gòu)之一，而被廣泛地采用。但是，在行星齒輪傳動(dòng)中所采用的浮動(dòng)聯(lián)軸器，目前尚未制定標(biāo)準(zhǔn)系列，同時(shí)也不能直接地選用標(biāo)準(zhǔn)齒式聯(lián)軸器（JB/ZQ4222～4223 －1986） 。浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器一般是由內(nèi)齒圈和外齒半聯(lián)軸套等零件組成。為了減少輪齒的磨損和相對(duì)移動(dòng)的阻力，在相互嚙合的兩輪齒間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙。同時(shí)，當(dāng)浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的軸線偏移時(shí)，仍可使?jié)櫥屯ㄟ^(guò)齒側(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)。3.4.5 浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的幾何尺寸的計(jì)算齒形角 ，采用非變位齒輪傳動(dòng)，模數(shù)取 m=0.8mm，齒數(shù)02???，浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的幾何尺寸的計(jì)算見表 3－2。13sZ表 3－2計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果名 稱外齒輪 內(nèi)齒輪 外齒輪 內(nèi)齒輪 單位24分度圓直徑 12ssdmZ?24 mm節(jié)圓直徑 ''ss 24 mm齒頂高 *1ah:*2ah:0.8 0.64 mm齒根高 ffm?ffm?1 0.8 mm齒頂圓直徑 112asadh?22asadh?25.6 22.72 mm齒根圓直徑 *fsf?:*fsf?22 25.6 mm表中外齒輪： ， ；內(nèi)齒輪： ， 。*1mah?*1.25f *20.8mah?*20.8fh?3.4.6 行星架及輸入軸的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行星架的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3－2 所示。25圖 3－2 行星架的結(jié)構(gòu)尺寸輸入軸結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3－3 所示。圖 3－3 輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸26第 4 章 V 帶傳動(dòng)的選型設(shè)計(jì)4.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸：， ， ，06rminn?0.5kWP?0.597.96NmT?:則行星減速器的輸出軸的轉(zhuǎn)速和功率，068rin.25cni?..940.2kcwP???:＝ ＝4.2 V 帶的選型設(shè)計(jì)計(jì)算1.確定計(jì)算功率 caP由文獻(xiàn)[4]表 8－6 查得工作情況系數(shù) ，故1AK?。0.52kWcacP:2.選取窄 V 帶的帶型根據(jù) ， 由文獻(xiàn)[4]圖 8－9 確定選用 SPZ 型。cPn3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由文獻(xiàn)[4]表 8－3 和表 8－7 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 ，則從動(dòng)163md?輪的基準(zhǔn)直徑 ，2146325ddi??:帶根據(jù)文獻(xiàn)[4]表 8－7 取 。50m27驗(yàn)算帶的速度<35 ,16380.2ms0dcnv????帶的速度合適。4.確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù) ，初步確定中心距 。120120.7()()dda???03ma?計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 2 2' 10120 0() (56)2()3(62)144dddLaaa???????由文獻(xiàn)[4]表 8－2 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ，計(jì)算實(shí)際中心距1mdL。'0123030da??????5.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1?，21 256857.807.14.203da????????????主動(dòng)輪上的包角合適。6.計(jì)算窄 V 帶的根數(shù) z（4-1 ）0()caLPk????由 ， ， ，查表 8－5c 和 8－5d 得80rminc?163d4i帶， ，查表 8－8 得 ，查表 8－2 得 ，0.35kWP.kP?0.91k??0.93Lk?則由公式（4－1）得 ，取 根。0.52.5(.6)91.3z???z287.計(jì)算預(yù)緊力 0F， （4-2 ）2.5(1)caPqvvzk????查文獻(xiàn)[4]表 8－4 得 q=0.07㎏/m,故 。20.52.(1)0.7638.7N639F???8.計(jì)算作用在軸上的壓軸力 10 14.22sin2863.7sin387.5pz???:9.主、從動(dòng) V 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于帶輪的基準(zhǔn)直徑為，且 ，250m.2.580m2dd????30md?其中 d 為軸的直徑。由文獻(xiàn)[4]圖 8－12 知，從動(dòng) V 帶輪可采用腹板式結(jié)構(gòu)。 由帶的設(shè)計(jì)部分，需兩根 SPZ 型窄 V 帶，由文獻(xiàn) [4]表 8－10 查得 V 帶的基準(zhǔn)寬度 ， ，第一槽對(duì)稱面至端面的距離 ，最8.5db12e f?小輪緣厚 ，則帶輪寬min.??，()128mBzef????外徑 。2504adah由文獻(xiàn)[4]圖 8－12V 帶輪的結(jié)構(gòu)及其中設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算得， 。'174C???34L由表 8－1V 帶的截面尺寸查得 V 帶的高度 ，頂寬 ，節(jié)8mh?10b?寬 ，楔角 ，則 V 帶輪的槽角 。則從動(dòng) V 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè).5mpb0?? 34??計(jì)如圖 4－1 所示。29圖 4-1 從動(dòng) V 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖主動(dòng) V 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于其基準(zhǔn)直徑很小，故主動(dòng) V 帶輪可采用實(shí)心式，由從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易得主動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸：，由 ，則 ，1204md??281.530mBd???28mBL?，則主動(dòng) V 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 4－2 所示6327adah?30圖 4—2 主動(dòng) V 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸圖31第 5 章 試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組成介紹：所設(shè)計(jì)的裝置主要由以下幾部分組成，現(xiàn)說(shuō)明如下：箱體――焊接件，由鋼板焊接而成，主要起容器保護(hù)和支承作用，容納工作時(shí)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(shè)有出水孔，能夠使水溶液流出而循環(huán)利用。再者，充當(dāng)軸承座，支承軸承。旋轉(zhuǎn)體――主要由帶輪及其上花鍵透蓋、花鍵旋轉(zhuǎn)軸、滾花螺釘推桿和彈性?shī)A頭（彈性?shī)A頭的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 5－1 所示）組成?；ㄦI旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)花鍵與 V 帶輪連接，帶輪通過(guò)軸承架在固定支承軸上，花鍵旋轉(zhuǎn)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?shī)A頭配合。滾花螺釘推桿向里旋合時(shí)，推動(dòng)彈性?shī)A頭向小錐面移動(dòng)而加緊工件，滾花螺釘推桿旋出時(shí)，脫離彈性?shī)A頭，而使其松開，從而松開工件，同時(shí)滾花螺釘推桿也是中空便于試件通過(guò)此孔而進(jìn)入預(yù)定位置。軸承――有三個(gè)，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(zhuǎn)軸，也屬于正常的軸承配合；而第三個(gè)軸承是支承試件，與試件為間隙配合。32圖 5－1 彈性?shī)A頭結(jié)構(gòu)尺寸圖5.1 計(jì)算裝置中裝夾機(jī)構(gòu)中彈性?shī)A頭的最小錐度彈性?shī)A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?shī)A頭加緊試件的加緊力可視為內(nèi)部力，即將彈性?shī)A頭與試件視為一個(gè)整體，則彈性?shī)A頭在松開時(shí)，只受錐形套的壓力和摩擦力。彈性?shī)A頭的受力分析如圖 5－2 所示。33圖 5－2 彈性?shī)A頭受力示意圖則彈性?shī)A頭不自鎖的條件為： hNF?即 ，可得 （其中 為彈sincoscshfhfNFf?????::tanf??f性?shī)A頭的摩擦系數(shù)，對(duì)于材料為 的摩擦系數(shù)為 ＝0.25） ，則65Mn，為了使彈性?shī)A頭更易松開，現(xiàn)取 。14.0? 20??5.2 裝置的軸承的選用及校核5.2.1 軸承選用根據(jù)所設(shè)計(jì)的固定支承軸和花鍵旋轉(zhuǎn)軸的直徑的大小及試件的直徑尺寸分別選擇軸承的型號(hào)。1.固定支承軸的直徑為 100 mm，及設(shè)計(jì)的帶輪的寬度為 34 mm，依據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，選型號(hào)為 6020 的深溝球軸承，其參數(shù)為：d=100mm,D=150mm,B=24mm，基本34額定動(dòng)載荷 ，基本額定靜載荷 ，極限轉(zhuǎn)速 3800 64.5kNrC?56.2kNorC?。rmin2.由于花鍵旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)直徑為 80mm ，則由參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選深溝球軸承，型號(hào)為 61916，其參數(shù)為：d=80mm,D=110mm,B=16mm,基本額定動(dòng)載荷 ，基本額定靜載荷18.kr?，極限轉(zhuǎn)速 5000 。25.kNorC?rmin3.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(xiàn)[7]選深溝球軸承，型號(hào)為12d?6201，其參數(shù)為：d=12mm,D=32mm, B=10mm，, , 極限轉(zhuǎn)速 18000 。6.82kr?3.05kor rin5.2.2 對(duì)選用軸承的校核計(jì)算1. 對(duì)型號(hào)為 6020 的軸承校核由于型號(hào)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(jì)算知帶輪的壓軸力 ，軸承所受的軸向力 ，3287.5NpF?0NaF?徑向力 ，軸承工作轉(zhuǎn)速 。由 ，故3287.5NrpF?0rminaorCY=0,X=1,沖擊載荷系數(shù) ， ，1pf3287.5rrPX，則 6020 型軸承滿足要求。160().8k64.kNhjsrr rLnCPC????2. 對(duì)型號(hào)為 61916 的軸承校核裝置工作時(shí)，對(duì)試件進(jìn)行噴丸強(qiáng)化，考慮到試件的受力狀況，采用對(duì)稱雙噴頭對(duì)試件噴丸強(qiáng)化，這樣試件所受的噴丸強(qiáng)化時(shí)水射流的打擊力就會(huì)相互抵消。在考慮到其中一噴頭在工作中可能會(huì)出現(xiàn)故障的因素，會(huì)對(duì)軸造成影響，故校核時(shí)，按一個(gè)噴頭工作時(shí)進(jìn)行校核。由前面的計(jì)算知在瞬間彈丸對(duì)試件的35打擊力為 ，軸承預(yù)期壽命 。=4.5NF240hhL?由于有支承軸套的支承作用，則花鍵旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速 。由 ，0a?4.5r?20rmin0aorFC?故 Y=0,X=1,沖擊載荷系數(shù) ， ，1pf4.5NrrPXF?，則 61916 型深溝球軸承滿足要116()3.8N.8k0hjsrr rLnCPC??:求。由以上對(duì)旋轉(zhuǎn)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(qiáng)化裝置的潤(rùn)滑方式的選擇6.1 NGW 行星減速器的潤(rùn)滑36行星齒輪減速器的潤(rùn)滑對(duì)行星減速器是至關(guān)重要的。其中包括正確地選擇潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑油的使用維護(hù)等。潤(rùn)滑油采用