步進(jìn)輸送機(jī) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、洛陽(yáng)理工學(xué)院機(jī)械課程設(shè)計(jì)編號(hào)學(xué)號(hào)Z080314機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 步進(jìn)輸送機(jī)系 別： 機(jī)電工程系專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造班 級(jí)： z080314設(shè) 計(jì) 者： 萬(wàn) 新（z08031411）輔導(dǎo)老師： 張旦聞洛 陽(yáng) 理 工 學(xué) 院 2009年12月2026日前言人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)生活中，為了節(jié)省勞動(dòng)，提高效率，不斷改進(jìn)所使用的工具從而創(chuàng)造和發(fā)明了機(jī)械和機(jī)械科學(xué)。然而在當(dāng)今社會(huì)，使用機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)的水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。其中機(jī)械設(shè)計(jì)扮演著很重要的角色。本書以市場(chǎng)為導(dǎo)向，采用詳圖詳解的方式對(duì)步進(jìn)輸送機(jī)進(jìn)行精刨，通俗易解。為業(yè)余愛(ài)好者及商家提供了解的平

2、臺(tái)。通觀總過(guò)程，設(shè)計(jì)本著以下原則：1、 滿足功能性要求：機(jī)械設(shè)計(jì)的目的就是要實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，本設(shè)計(jì)也步例外，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)位著名教授所編書籍的精讀，確定最終方案。2、 滿足可靠性要求：為不使機(jī)械在于預(yù)期時(shí)間內(nèi)發(fā)生破壞、零件過(guò)度磨損、變形而導(dǎo)致失效，強(qiáng)烈的震動(dòng)和沖擊而損壞機(jī)器的工作性能，為保證人身和財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)機(jī)械的整體設(shè)計(jì)及零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)都做了嚴(yán)格的要求。3、 滿足經(jīng)濟(jì)要求：機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、制造、銷售和使用的全過(guò)程，產(chǎn)品的成本很大程度上取決于設(shè)計(jì)階段。本設(shè)計(jì)在保證機(jī)器質(zhì)量的前提下，降低了原材料的消耗；在滿足要求的前提下，采用了價(jià)格低廉的原材料；采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，并充分考慮其工藝性以減少加工

3、成本。 編者 2009-12-25目 錄一、 步進(jìn)輸料機(jī)的主要設(shè)計(jì)過(guò)程4二、 步進(jìn)輸料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4三、 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 43.1 工作原理 43.2 傳動(dòng)方案 53.3 設(shè)計(jì)要求 6四、 部分結(jié)構(gòu)解析 64.1 直齒齒輪分析64.1.1 精度分析74.1.2齒輪副的側(cè)隙分析94.1.3 受力分析94.1.4 載荷分析114.1.5 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算124.1.6 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算134.2 V帶傳動(dòng)分析15 4.2.1 帶傳動(dòng)受力分析15 4.2.2 帶出動(dòng)的傳動(dòng)比174.3 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)19 4.3.1 強(qiáng)等加速減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律194.3.2 用解析法設(shè)計(jì)盤型凸輪輪廓21 4.3.3 滾子

4、直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)224.4 軸的分析及其設(shè)計(jì)244.4.1 軸的概述244.4.2 提高軸剛度和強(qiáng)度的措施25五、 自我評(píng)價(jià)28六、 參考書籍29七、 附圖29一、步進(jìn)輸料機(jī)的主要設(shè)計(jì)過(guò)程二、 步進(jìn)輸料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 （見(jiàn)書后附圖）三、 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述3.1工作原理當(dāng)電源接通后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)帶輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪2通過(guò)V型帶與帶輪3相連，（其中帶輪3與齒輪4、凸輪5通過(guò)軸連接，）帶輪3內(nèi)部的星心輪把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到一定的轉(zhuǎn)速1,則此時(shí)齒輪與凸輪的轉(zhuǎn)速相同，既是1。之后，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)控制桿機(jī)構(gòu)6，使A桿的收縮和伸長(zhǎng)控制工件是否落下（具體情況我們后面會(huì)提到桿機(jī)構(gòu)6時(shí)的介紹和計(jì)算，其中A桿是在伸縮彈簧作用下進(jìn)行工作的

5、），落下一個(gè)工件后桿A伸長(zhǎng)阻止下一個(gè)工件的落下，同時(shí)配合齒輪帶動(dòng)齒形皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)把工件送到加工處5加工。齒輪的間歇配合使工件間歇運(yùn)動(dòng)。每前進(jìn)一次后，齒輪4的空隙時(shí)間用于工件的加工，達(dá)到步進(jìn)的目的。3.2傳動(dòng)方案此機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案大體上沒(méi)什么不同，在桿結(jié)構(gòu)6 的問(wèn)題上有所不同的意見(jiàn)，我們組進(jìn)行了緊張的討論：一種觀點(diǎn)是采用從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（圖3-1）， 圖（3-1）第二種方案是采用齒輪與齒條的配合（圖3-2）。（圖3-2）而另一種觀點(diǎn)是采用從動(dòng)件盤形凸輪與搖桿機(jī)構(gòu)的組合圖（3-3）。 圖（3-3）這三種方案的目的都是為了間隔性的阻止工件落在傳送帶上?？紤]到設(shè)計(jì)時(shí)尺寸等作用，另外也借助杠桿的放大作用，我

6、們最終選擇了方案三。3.3設(shè)計(jì)要求通過(guò)對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（主編 張永安 編著 張永安 徐錦康 王超英）一書中46頁(yè)的題目八步進(jìn)送料機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的學(xué)習(xí)，并在伙伴們的幫助下認(rèn)真分析總結(jié)，設(shè)計(jì)了此機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)要求送料機(jī)自動(dòng)送料，每分鐘送料30個(gè)，且每次送料的距離相同，經(jīng)加工后方可繼續(xù)進(jìn)料，準(zhǔn)確無(wú)誤的完成快速加工。四、 部分結(jié)構(gòu)解析4.1 直齒齒輪分析我們都知道齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用極為廣泛的傳動(dòng)形式之一。其主要特點(diǎn)時(shí)：能夠傳遞任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠，效率高，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)速度和功率范圍廣。但是，齒輪需要專門設(shè)備制造，加工精度和安裝精度較高，且不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)中的變速箱

7、中配有大量的齒輪（行星輪）如下圖（4-1）： 圖（4-1）在此，我們進(jìn)行有關(guān)變速箱3中齒輪的各項(xiàng)分析。包括精度、受力、載荷、齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度等。4.1.1 精度分析 我們都知道齒輪傳動(dòng)的工作性能、承載能力及使用壽命都與齒輪的制作精度有關(guān)，精度過(guò)低將影響齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量和壽命，而且精度過(guò)高又會(huì)增加制造成本。因此在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作情況合理選擇齒輪的精度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱齒輪精度和錐齒輪精度中規(guī)定，將影響齒輪傳動(dòng)的各項(xiàng)精度指標(biāo)分為、三個(gè)公差組。各公差組對(duì)傳動(dòng)性能的影響如下。（1）第公差組精度等級(jí) 用于限制齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)其會(huì)轉(zhuǎn)角誤差不得超過(guò)某一限度，以保證運(yùn)動(dòng)傳遞的準(zhǔn)確性。（

8、2）第公差組精度等級(jí) 用于限制傳動(dòng)時(shí)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化不得超過(guò)某一限度，以減少?zèng)_擊、震動(dòng)和噪聲，使運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)。（3）第公差組精度等級(jí) 用于保證相嚙合的兩齒面接觸良好，載荷分布均勻。標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定齒輪精度分為12個(gè)等級(jí)，第一級(jí)最高，第12級(jí)最低。一般機(jī)械中常用的精度等級(jí)為69級(jí)。齒輪的精度等級(jí)應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)的用途、使用條件、傳動(dòng)的功率、圓周速度及其他技術(shù)要求規(guī)定。選擇時(shí)，先根據(jù)齒輪的圓周速度確定第公差組的精度等級(jí)（見(jiàn)表4-1），第I公差組精度等級(jí)可比第公差組精度等級(jí)低一級(jí)或同級(jí)，第公差組精度等級(jí)不能低于第公差組精度等級(jí)。 表4-1 齒輪第公差組精度等級(jí)的選擇及應(yīng)用精度等級(jí)圓周速度/（m/s）應(yīng)用直齒圓

9、柱齒輪直齒圓柱齒輪直齒圓柱齒輪6級(jí)15259高速重載的齒輪傳動(dòng)，如飛機(jī)、機(jī)床中的齒輪，分度機(jī)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)7級(jí)10176高速重載或中速重載的齒輪傳動(dòng)，如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器的齒輪、汽車和機(jī)床的齒輪傳動(dòng)8級(jí)5103機(jī)械制造中對(duì)精度無(wú)特殊要求得齒輪傳動(dòng)9級(jí)33.52.5低速及對(duì)精度要求低得齒輪傳動(dòng)在此，根據(jù)我們的設(shè)計(jì)“步進(jìn)送料機(jī)”的特點(diǎn)：齒輪強(qiáng)度高、轉(zhuǎn)速低、傳動(dòng)穩(wěn)，應(yīng)選取精度等級(jí)為9級(jí)、圓周速度為3的齒輪。4.1.2 齒輪副的側(cè)隙分析齒輪工作時(shí)，其非嚙合一側(cè)有一定的間隙，稱為齒側(cè)間隙。這個(gè)間隙對(duì)于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償輪齒的制造誤差、受力變形和受熱膨脹均是必要的，否則齒輪在傳動(dòng)中就有可能卡死或燒傷。側(cè)隙量的大小

10、按齒輪工作條件決定，設(shè)計(jì)中所選定的最小極限側(cè)隙應(yīng)能足以補(bǔ)償齒輪工作時(shí)的熱變形和貯油。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了14種齒厚極限偏差及中心距極限偏差。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在固定中心距極限偏差的情況下，通過(guò)改變齒厚偏差的大小而得到不同的最小側(cè)隙。通常買取中等價(jià)格的，市場(chǎng)價(jià)一般為2680元/套。4.1.3 受力分析圖4-2（a）所示為一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪圓柱齒輪在標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝條件下的受力情況。在分析齒輪傳動(dòng)受力時(shí)，用齒寬中點(diǎn)的集中力代替沿齒寬的分布力，并忽略摩擦力。當(dāng)轉(zhuǎn)矩T1由主動(dòng)輪1傳遞給齒輪2時(shí)，齒輪間的作用力是沿著嚙合線作用在齒面上的，此力的方向即為齒面在該點(diǎn)的法線方向，故稱為法向力Fn。為了便于分析，在節(jié)點(diǎn)處將Fn分

11、解為兩個(gè)互相垂直的力，圖4-2（b）表示出作用于齒輪1上的法向力Fn的分解情況：與分度圓相切的圓周力Ft和沿半徑方向作用的徑向力Fr。 圖4-2 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的作用力 （4-1）式中： T1為主動(dòng)輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，即其中， P1為主動(dòng)齒輪傳遞的功率（kW），n1為主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）； d1為主動(dòng)齒輪的分度圓直徑（mm）；為分度圓的壓力角。作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各對(duì)力等值反向。各分力的方向?yàn)椋褐鲃?dòng)輪上的圓周力Ft1是阻力，它與主動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪上的圓周力是Ft2驅(qū)動(dòng)力，它與從動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向相同；兩齒輪的徑向力Fr1、Fr2分別指向各自的輪心。4.1.4 載荷分析按式（4-1

12、）計(jì)算的Ft、Fr和Fn均是作用在齒輪上的名義載荷。在實(shí)際工作中，還有考慮多方面因素的影響，由于原動(dòng)機(jī)或工作機(jī)的工作特性不同，其振動(dòng)和沖擊也不相同；由于齒輪的制造誤差，兩齒輪嚙合的基圓不會(huì)完全接觸，使得瞬時(shí)速度比變化而產(chǎn)生動(dòng)載荷；由于齒輪安裝時(shí)的誤差，或軸因受彎矩產(chǎn)生彎曲變形、受轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形等原因，使得載荷沿齒寬方向分布不均勻，如圖（4-3）。當(dāng)齒輪相對(duì)軸承不對(duì)稱布置，或載荷集中現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，綜合考慮軸彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的影響。非對(duì)稱布置時(shí)，齒輪遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端會(huì)使載荷分布不均勻現(xiàn)象得以緩和。 圖（4-3）齒輪載荷沿齒寬分布不均勻性考慮以上因素，應(yīng)將名義載荷乘以阻礙和系數(shù)，修正為計(jì)算載荷。進(jìn)行齒輪

13、的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，按計(jì)算載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，與法向力對(duì)應(yīng)的計(jì)算載荷為式中：K為載荷系數(shù)，按表4-2選取。表(4-2) 載荷系數(shù)K原動(dòng)機(jī)工作機(jī)械的載荷特性均勻中等沖擊較大沖擊電動(dòng)機(jī)1.01.21.21.61.61.8多缸內(nèi)燃機(jī)1.21.61.61.81.92.1單缸內(nèi)燃機(jī)1.61.81.82.02.22.4 4.1.5 齒面接觸疲勞強(qiáng)度分析一個(gè)齒輪的嚙合可看作兩個(gè)圓柱體的接觸。因此，輪齒表面最大的接觸應(yīng)力可近似運(yùn)用彈性力學(xué)中的赫茲公式計(jì)算。即 式中：u為兩齒輪的齒數(shù)比，“+”用于外齒輪，“-”用于內(nèi)齒輪。為了便于設(shè)計(jì)計(jì)算，引入齒寬系數(shù)d=b/d1，代入上式，得到齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： ZE為節(jié)點(diǎn)區(qū)

14、域系數(shù)。設(shè)計(jì)中我們采用的材料都是鋼，將其分別代入式（4-3）和式（4-4）, 得到一對(duì)鋼制齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式：一對(duì)鋼制齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為 應(yīng)用上述公式時(shí)應(yīng)注意：一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，兩齒輪間的接觸應(yīng)力H1和H2相等，但許用接觸應(yīng)力H1和H2一般不相等，應(yīng)將H1和H2中較小的值代入公式計(jì)算。4.1.6 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度分析齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算是為了防止齒根出現(xiàn)疲勞折斷。因此，我們還考慮力應(yīng)保證齒根最大應(yīng)力F不大于齒輪材料的許用彎曲應(yīng)力F。在此我們把齒輪看作為一懸臂梁。根據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)理論并結(jié)合齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為式中：T1是主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，單位為N

15、mm；YF稱為齒形系數(shù)，見(jiàn)表（4-3）；YS稱為應(yīng)力修正系數(shù)，見(jiàn)表（4-4）；b為齒輪的接觸寬度，單位為mm；m為模數(shù)；z1是主動(dòng)輪齒數(shù)；F是輪齒的許用彎曲應(yīng)力，單位為MPa。表4-3 標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YFZ121618202530405080100YF3.473.032.912.812.652.542.412.352.252.18表4-4 標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)YSZ121618202530405080100YS1.441.511.541.561.591.631.671.711.771.80引入齒寬系數(shù)d=b/d1，代入式（4-7），得到齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為應(yīng)用此公式時(shí)應(yīng)注意：齒數(shù)

16、不同，故兩齒輪的齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS也是不同的，且兩齒輪的許用彎矩應(yīng)力F也不一定相同，因此必須分別校核兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，將兩齒輪的YFYS/F值進(jìn)行比較，取較大值代入式(4-8)中計(jì)算的。計(jì)算所得的值根據(jù)表4-5查出標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 表4-5 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（GB135787）第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5（6.5）79（11）1418222836454.2 V帶傳動(dòng)分析4.2.1帶傳動(dòng)受力分析由于帶傳動(dòng)以初拉力F0張緊地套在兩個(gè)帶輪上，在F0的作用

17、下，帶與帶輪的接觸面上產(chǎn)生正壓力。未工作時(shí)，帶兩邊的拉力相等，且都等于F0，如圖（4-4）。當(dāng)工作時(shí)，主動(dòng)輪對(duì)帶的摩擦力Ff與帶的運(yùn)動(dòng)方向相反。所以主動(dòng)邊（即下邊）被拉緊，拉力又F0增加到F1；從動(dòng)邊（即上邊）被放松，拉力由F0減少到F2，如圖（4-5）。此時(shí)，即形成了緊邊和松邊。其中，F(xiàn)1稱為緊邊拉力，F(xiàn)2稱為松邊拉力。如果近似認(rèn)為帶在工作時(shí)的總長(zhǎng)度不變，則帶的緊邊拉力的增加量應(yīng)等于松邊拉力的減少量，即 F1 - F0 = F0 - F2 （4-9）或F1 + F2 = 2F0 （4-10）圖（4-4） 圖（4-5）在圖（4-5）中，取繞在主動(dòng)輪上的帶為分離體，若主動(dòng)輪的直徑為D2,按力矩平

18、衡條件可得 帶傳動(dòng)傳遞的功率為 由以上的式子可知，若帶的速V不變，傳遞的功率P取決于帶與帶輪之間的摩擦力Ff。當(dāng)初壓力F0一定且其他條件不變時(shí)，摩擦力Ff有一個(gè)極限值，這就是帶所能傳遞的最大有效拉力。當(dāng)摩擦力達(dá)到極限時(shí)，帶的緊邊拉力F1與松邊拉力F2的關(guān)系可用摩擦的Eluter公式表示，即： 式中： e 自然數(shù)的底，e約等于2.718； 摩擦因數(shù)（對(duì)于V帶，用當(dāng)量摩擦因數(shù)v）； 1 帶與小帶輪接觸所對(duì)的圓心角，稱為包角，單位為：rad。 由圖（4-4），可得帶在帶輪上的包角為 整理后，可得出帶所能傳遞的最大有效拉力Femax為 由以上公式可知最大有效拉力Femax與初拉力F0，包角和摩擦因數(shù)有

19、關(guān)。4.2.2帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 任何傳動(dòng)構(gòu)件都牽涉到傳動(dòng)比的問(wèn)題，帶動(dòng)輪也不例外，但由于帶動(dòng)輪中帶是柔性的而不是剛性的，而且是依靠其與摩擦力來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)的，所以又具有一定特殊性，通常都會(huì)牽涉到帶的彈性滑動(dòng)和打滑問(wèn)題，下面對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觥?帶是彈性體。在傳動(dòng)過(guò)程中，由于受拉力而產(chǎn)生彈性變形，但由于緊邊和送邊的拉力不同，因而彈性變形也不同。如圖（4-6）所示，當(dāng)緊邊在A1點(diǎn)上繞上主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其所受的拉應(yīng)力為F1，此時(shí)帶的線速度V和主動(dòng)輪的圓周速度V1相等。在帶由A1到B1點(diǎn)的過(guò)程中帶所受到的拉力由F1逐漸降到F2，帶的彈性變形也就隨之逐漸變小，因而帶沿帶輪傳動(dòng)是一邊繞進(jìn)，一邊后縮，所以帶的速度便

20、逐漸過(guò)度到低于主動(dòng)輪的圓周速度V1。這就說(shuō)明帶在繞主動(dòng)輪邊緣的過(guò)程中，帶與主動(dòng)輪邊緣發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)。同理，相對(duì)滑動(dòng)也發(fā)生在從動(dòng)輪上，但情況恰恰相反，帶在繞過(guò)從動(dòng)輪時(shí)，拉力由F2增加到F1，帶的彈性變形也就隨之逐漸變大，因而帶沿帶輪傳動(dòng)是一邊繞進(jìn)，一邊伸長(zhǎng)，所以帶的速度便逐漸過(guò)度到高于從動(dòng)輪的圓周速度V2，亦即帶與從動(dòng)輪間也發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)。這就是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有的特性，也是不可避免的。彈性滑動(dòng)引起的后果是：從動(dòng)輪的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了速度損失；降低了傳動(dòng)效率增加了帶的磨損，使帶的溫度升高，減少了帶的壽命； 圖（4-6）其降低率用滑動(dòng)率表示，即 所以，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率一般為=0.01

21、0.02。由于數(shù)值較小，對(duì)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求不高時(shí)，可忽略。在本設(shè)計(jì)中我們采用=0.01時(shí)較合適。4.3 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)4.3.1 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有物理學(xué)可知，初速度為零的物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移方程為 (416)式中凸輪轉(zhuǎn)角的變化范圍為0。當(dāng)=時(shí)，代入上式得 (417)將上式代入位移方程，并對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，可得位移速度和加速度方程： (418)式中轉(zhuǎn)角的變化范圍為0（圖3-8）。根據(jù)位移曲線的對(duì)成性，可得等減速運(yùn)動(dòng)時(shí)位移、速度和加速度方程為 (419)式中轉(zhuǎn)角的變化范圍為。 根據(jù)上式可畫出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖，如上圖所示。由圖可以看出這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通常是在前半程中，作等加速運(yùn)動(dòng)；在后半程中，作等

22、減速運(yùn)動(dòng)。有圖可知，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度曲線是連續(xù)的，不產(chǎn)生剛性沖擊。但在A.B.C三處加速度有突變，這表明慣性力也有突變，不過(guò)這是有限制的突變。因此一般可用于中速凸輪機(jī)構(gòu)。 4.3.2 用解析法設(shè)計(jì)盤型凸輪輪廓4.3.2.1尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪輪廓圖（4-7）所示為正偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu),凸輪以等角速按順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。已知偏距e基圓半徑r以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=s()。取凸輪軸心O為極點(diǎn),與初始向經(jīng)OB。重合的OX軸為極軸。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)任意角后,從動(dòng)件上升的位移s可按s=s()求得。利用反轉(zhuǎn)法原理,畫出從動(dòng)見(jiàn)轉(zhuǎn)過(guò)角度后的位置,如圖中虛線所。此時(shí)從動(dòng)件的尖頂與凸輪輪廓B點(diǎn)接觸,由圖（4

23、-7）中的幾何關(guān)系,可求得B點(diǎn)向經(jīng)r角為 (420)式中可按下求得 令 (421) 圖（4-7） 式中可按下求得 (422)為了使凸輪輪廓的坐標(biāo)方程不同轉(zhuǎn)向的凸輪，向角應(yīng)引入正負(fù)號(hào)。若凸輪的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较驎r(shí)為正值若凸輪轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)時(shí)針?lè)较驎r(shí)，為負(fù)值于是偏值尖頂直從動(dòng)件盤型凸輪輪廓極坐標(biāo)方程的一般表達(dá)式為 (423)4.3.3 滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)從圖中可知，從點(diǎn)做理論輪廓的法線此法線nn，此法線與滾子圓的交點(diǎn)K就是工作輪廓的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。法線nn與向經(jīng)r之間的加角可通過(guò)(b)所示的關(guān)系求得。設(shè)滾子中心沿理論輪廓移到1點(diǎn)的位置，其向經(jīng)和向角的增量分別為r和。當(dāng)趨于零時(shí)，直線1與理論輪廓上點(diǎn)的切線重合。

24、OE此時(shí)趨于直角，故角1E。由直角三角形1E可近似求得 (424) 當(dāng)0時(shí) (425)式中和可由理論輪廓極坐標(biāo)方程求得。對(duì)于偏直滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)，其和可將上式對(duì)求導(dǎo)數(shù)而得 (426)圖（4-8）由圖(a)可得工作輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的極坐標(biāo)方程 (427)式中分別為工作輪廓上任意一點(diǎn)K的向經(jīng)與向角；rt為滾子半徑；為工作輪廓上點(diǎn)的向經(jīng)與理論輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的向經(jīng)之間的夾角，可由0K求得 (428)4.4 軸的分析4.4.1 軸的概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其功能主要是用來(lái)支撐做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，如齒輪、渦輪、帶輪、鏈輪、凸輪等，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，承受彎矩和轉(zhuǎn)矩。例如下圖： 一般軸的常用材料很

25、多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾項(xiàng)因素：軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；熱處理方法；工藝要求；來(lái)源和價(jià)格等。在此，經(jīng)我們組全體討論結(jié)果，選用含碳量0.35%0.5%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，尤其是45號(hào)鋼的應(yīng)用，另外我們也選用了Q235A普通碳素鋼作為備用。由于周在工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生失效現(xiàn)象，如：剛度不足產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形；轉(zhuǎn)速極高的軸發(fā)生共振而失穩(wěn)等。因此，需要提高軸的剛度和強(qiáng)度。4.4.2 提高軸剛度和強(qiáng)度的措施4.4.2.1合理布置軸上零件軸上零件的合理布置可改善軸的受力狀況，提高軸的剛度和強(qiáng)度。1)使彎矩合理分布合理改進(jìn)軸的零件結(jié)構(gòu),可減少軸的載荷.改善其應(yīng)力狀態(tài), 圖（4-9）提高軸的強(qiáng)度和剛度,對(duì)于圖(4

26、-9a)所示的輪軸.轂配合面分為兩段(4-9b),則可減少軸所受力的最大彎矩,使載荷分布更趨合理。2)使轉(zhuǎn)矩合理分布圖（4-10）在圖中,軸上裝有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪,輸入轉(zhuǎn)矩為T1+T2。若將輸入輪布置在軸的一端(4-10a),此時(shí)軸所承受的最大轉(zhuǎn)矩為T1+T2。若將輸入輪布置在兩個(gè)輸入輪之間(4-10b),時(shí)則軸的最大轉(zhuǎn)矩減小為T1。3)改善受力狀態(tài) 圖（4-11）圖(4-11a)所示的卷?yè)P(yáng)機(jī),其卷筒軸工作時(shí),即彎矩又受轉(zhuǎn)矩的作用。當(dāng)卷筒的安裝結(jié)構(gòu)改為圖(4-11b)時(shí),大齒輪與卷筒固聯(lián),卷筒軸則只受彎矩作用,因此改善軸的受力狀態(tài),即縮短了軸的長(zhǎng)度,使結(jié)構(gòu)緊湊,又提高了軸的強(qiáng)度和剛度。自我評(píng)價(jià)經(jīng)過(guò)幾

27、天不斷的努力，身體有些疲憊，但看到勞動(dòng)后的碩果，心中又有幾分喜悅?？偠灾杏|良多，收獲頗豐。通過(guò)認(rèn)真思考和總結(jié)，機(jī)械設(shè)計(jì)存在以下一般性問(wèn)題：機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜細(xì)致的工作過(guò)程，不可能有固定不變的程序，設(shè)計(jì)過(guò)程須視具體情況而定，大致可以分為三個(gè)主要階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計(jì)階段和技術(shù)設(shè)計(jì)階段。值得注意的是：機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)從抽象概念到具體產(chǎn)品的演化過(guò)程，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中不斷豐富和完善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息，直到完成整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)逐步求精和細(xì)化的過(guò)程，設(shè)計(jì)初期，我們對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)關(guān)系和參數(shù)表達(dá)往往是模糊的，許多細(xì)節(jié)在一開始不是很清楚，隨著設(shè)計(jì)過(guò)程的深入，這些關(guān)系才逐漸清楚起來(lái)；

28、機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，各個(gè)設(shè)計(jì)階段并非簡(jiǎn)單的安順序進(jìn)行，為了改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)果，經(jīng)常需要在各步驟之間反復(fù)、交叉進(jìn)行，指導(dǎo)獲得滿意的結(jié)果為止。獲得這份擁有是我們團(tuán)隊(duì)共同努力的結(jié)果。我們通過(guò)默契的配合，精細(xì)的分工，精誠(chéng)的合作，不斷的拼搏，共同完成了這一艱巨而又光榮的任務(wù)。在這里，特別要感謝一下張老師。經(jīng)過(guò)他的精心指導(dǎo)，我們多了幾分激情，少了幾分麻煩，多了幾分靈感，少了幾分憂慮。主要參考書籍【1】張衛(wèi)國(guó) 饒芳(主編)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇華中科技大學(xué)出版社20069【2】張永安(主編 編著)徐錦康 王超英(編著)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)高等教育出版社199510【3】趙明巖(著) 陳秀寧(審)大學(xué)生機(jī)械設(shè)

29、計(jì)競(jìng)賽指導(dǎo)浙江大學(xué)出版社20088【4】王為 汪建曉(主編)吳昌林(主審)機(jī)械設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)出版社20072【5】廖念釗 古瑩菴 莫雨松 李碩根 楊興駿(編著)互換性與技術(shù)測(cè)量中國(guó)計(jì)量出版社20076【6】馬永林 何元庚 湯茜茜(樸編)機(jī)械原理高等教育出版社19924【7】郭紅星 宋敏 龐軍(主編)主審機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)西安電子科技大學(xué)出版社20062【8】宋昭祥(主編)機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版199810【9】張定華(主編)工程力學(xué)高等教育出版社2003【10】陸金貴(主編)凸輪制造技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版1996【11】張策 (主編)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版2004【12】黃純穎(主編)工程設(shè)計(jì)方法中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社1999【13】吳宗澤(主編)高等機(jī)械零件清華大學(xué)出版社1998- 24 -