多功能齒輪實驗臺設(shè)計

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That is, all its building blocksamino acids, cells, DNA strandshave been replaced. But somehow, although were chemically different, its still the same old us.We bring this up because we were thinking about Alvin, the first U.S.-built, manned deep-ocean submersible, and how after 42 years of profound dives, the pressure vessel operated by the Woods Hole Oceanographic Institute is heading toward retirement.It seems that every three years or so the sub is disassembled to its hull, so every part of it can be checked. Then it is reassembled, often with improvements. That has happened so many times over the past 40 years that every part of the vessel has been replaced. According to Shelley Dawicki, the director for public relations at the institute, Gradually, after 42 years, no parts are original.But somehow its still the same Alvin, which took its first dive in 1964. The craft originally dove to depths of 6,000 feet, or less than 2,000 meters. Now, since its stainless steel crew module was replaced with one of titanium in 1973, it can dive about 4,000 meters, or more than 14,000 feet. That means it reaches about 63 percent of the ocean floor, where it moves cautiously, about a mile or mile and a half an hour, powered by golf cart batteries, through terrain no one from the surface has ever seen before.Dawicki told us that Alvin had one of its periodic overhauls less than a year ago, but the craft cant be upgraded to do much more than it does now.The Alvin deep-sea, manned submarine has been continuously retooled during its 42 years, yet still bears a striking resemblance to its original form, seen here in the mid-1960s.In its lifetime, the little submersible has located a lost hydrogen bomb in the Mediterranean Sea, explored deep-sea hydrothermal vents (where it collected evidence of about 300 previously unknown life forms, including giant tube worms), surveyed and helped photograph the Titanic, and accidentally gave scientists vital feedback about decay in the deep. Researchers who need deep-sea access put their names in and wait a couple of years to see if their project wins a berth for an eight-hour dive.Alvin, were told, has made more than 4,000 dives. Woods Hole Oceanographic Institute in Massachusetts operates Alvin for the U.S. Navy, as what it calls a national oceanographic facility. Now the institute plans to bring aboard a second submersible within the next two years.The new vessel will be a civilian craft, funded by the National Science Foundation. We couldnt confirm that it will be called the Alvin II. We did learn, though, that it will go far deeper than the Alvin, down to 6,500 meters, or more than 21,000 feet, for access to nearly the entire ocean floor.Another innovation will be in the area of visibility. Dawicki said that when Alvin was introduced, its three view portsone for the pilot and one each for two researchersprovided exceptional visibility. It was also unusual in that the vessel required only one pilot, instead of two, so the third seat could go to a researcher. The new submersible will have a total of five view ports, Dawicki said.Alvins main engineer, Harold Froehlich, was an aerospace and mechanical engineer for General Mills. He designed the submarine in 1962 from plans for Seapup, a never-built deep-sea submarine hed designed.How a cereal company headquartered in landlocked Minnesota came to build the United States first manned deep submersible is a story unto itself. Froehlich helmed the crew that built the three-person craft for the U.S. Navy.After World War II, naval officials realized that Japan and Germany knew more about building submarinesand about the largely unstudied underwater worldthan the United States did. The Navy needed to catch up.To that end, in 1953 it purchased the deep-diving bathyscaphe Trieste, designed by the Swiss explorer Auguste Piccard. The Trieste was quite large and not very maneuverable. It had to be tethered to a service vessel. The Navy sought a deep-sea submarine that wouldnt be so dependent on a ship.Froehlich, who had spent five years in the Pacific theater during World War II, knew exactly what the United States needed. But was such a thing feasible? In the late 1950s, he sat down to tinker with his Seapup idea to find out.As it turns out, such a thing could work. And when executives at General Mills learned of Froehlichs Seapup, they decided to bid on the naval contract. Although the companys name is synonymous today with cereal, that certainly hasnt always been the case. In fact, General Mills had been heavily involved in war work and by the late 1950s was looking to retool wartime operations for home front activities. Streamlining to its current focus on food would come later, said Kirstie Foster, a General Mills spokeswoman.The company earned the bid in 1962 for $472,517. Froehlich and his team delivered the submarine a scant two years later. When Litton Systems took over the building of the Alvin from General Mills, Froehlich moved over, too.Woods Hole can thank Froehlich for the crafts unique longevity (the submersible has been retooled numerous times, but still retains its original shape). The aeronautical engineer put to good use his knowledge of robotics and hydraulics. General Mills won the contract in part because the craft included portholes designed to withstand the intense undersea pressure and had two hydraulic-arm manipulators.The craft can withstand 6,500 psi. Although it is headed toward retirement, it remains state-of-the-art, according to Woods Hole. Dawicki said that the only reason it is being retired is that there isnt enough money available to operate two deep-sea submersibles. But the submarine is best known for its first manned dive, in July 1986, to the hulk of the rusting Titanic that rested 12,460 feet in the sea. Photographs from that dive have been published in National Geographic magazine, because the National Geographic Society funded the dive.Froehlich received the Elmer A. Sperry Award in 1989 in recognition of advancing the art of transportation. Four engineering institutions, including ASME, sponsored the award, as did the American Institute of Aeronautics and Astronautics.The man behind a sub with such a rich history remains mild-mannered, being sure to give credit where credit is due. But the Alvin and its exploits surely affected his life. After all, Froehlich said, in his familys home, Alvin is always acknowledged as his and his wifes third child. 2006 by The American Society of Mechanical Engineers湘潭大學(xué)畢業(yè)論文題 目：多功能齒輪實驗臺設(shè)計與CAD 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 2004500434 姓 名： 廖爭洪 指導(dǎo)教師： 梁以德（教授） 完成日期： 2008.05.16 摘要：多功能齒輪實驗臺的設(shè)計與CAD齒輪是個種機器上必不可少的傳動零件，對齒輪的各種性能進行測試是保證齒輪可靠的必經(jīng)之路。機械傳動實驗臺能按照機器零件的工作能力和可靠性的基本準(zhǔn)則進行精度、摩損和壽命等多項實驗。本設(shè)計就是提出一種改進湘潭大學(xué)機械工程學(xué)院的一臺齒輪實驗臺的方案，本方案在保留了原有的測齒輪壽命和效率的功能上，增加了測試鏈傳動的效率和壽命的功能，并且更換了新型傳感器，實驗計算機數(shù)據(jù)處理，使原來的實驗臺成為適宜現(xiàn)代測繪要求的機械傳動實驗臺。Gear test-bed design and CAD Gear is a kind of machine parts essential to drive，and Gear on the various properties of a reliable test is to ensure that the only way gear. Mechanical transmission of Taiwan in accordance with the working ability of machine parts and reliability of the basic norms of accuracy, Moldova and the loss of life and so on. This is an improved design of the Xiangtan University School of Mechanical Engineering of a test-bed gear in the programme, the programme to retain the original measurement gear life and efficiency of the function, an increase of testing the efficiency and chain drive the functions of life, And the replacement of a new type of sensor, experimental computer data processing, so that the original test-bed for a modern surveying and mapping requirements of the mechanical transmission test-bed. 目錄第一章 封閉齒輪實驗臺的介紹211 主要特性及用途212 組成部分及其工作原理213 實驗機的操作314 齒輪的拆裝315 測扭傳感器的使用和標(biāo)定416 配套儀器4第二章 多功能齒輪實驗臺的設(shè)計421齒輪的設(shè)計計算422輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計723輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1224滾動軸承的選擇及其壽命計算1625鍵的選擇1726聯(lián)軸器的選擇1827鏈傳動的設(shè)計1928軸承端蓋的設(shè)計23總結(jié)24參考文獻25第一章封閉齒輪實驗臺的介紹11主要特性及用途本試驗臺為封閉功率流式，用直流電動機驅(qū)動，能在運行中進行雙向加載，可同時進行封閉扭矩與電機扭矩的測量及顯示。本試驗機最大封閉功率為40公斤米。如改為單向加載最大可達80公斤米，轉(zhuǎn)速為01000轉(zhuǎn)/分，無級可調(diào)。本試驗機配有測量封閉牛局及電機你局的傳感器及輸出裝置。配以扭矩轉(zhuǎn)換儀（數(shù)字頻率計）可同時進行該兩項扭矩的數(shù)字顯示。這兩種傳感器靜態(tài)標(biāo)定誤差滿載時低于0.2%。本試驗機可進行以下的試驗：1 齒輪效率。2 齒輪的承載能力(可按載荷譜模擬實際工作狀態(tài)進行強度及壽命試驗)。1 2、組成部分及工作原理（參看附圖）2 齒輪箱：被試齒輪箱及陪試齒輪箱為結(jié)構(gòu)及尺寸完全相同，齒數(shù)比為1：1的兩個齒輪箱，均安裝在同一底板上。3 加載器：用套筒滾珠及左右螺旋組成機械式加載器。用專用鉤子扳手旋動加載器螺旋，通過軸承及拉桿拉動套筒而使左、右旋的螺旋輪作反向旋轉(zhuǎn)，從而使齒輪加載。4 扭矩測量及顯示裝置：電機扭矩及封閉扭矩均用板行彈性元件及可變電容組成的傳感器，通過隨機轉(zhuǎn)動的L.C振蕩器輸出頻率扭矩而變的正弦波。接收裝置為一線圈，通過感應(yīng)接受正弦波訊號，用屏蔽線接入扭矩轉(zhuǎn)換裝置（數(shù)字頻率計）顯示正弦波的頻率。經(jīng)靜態(tài)標(biāo)定后頻率即可轉(zhuǎn)換成扭矩值。5 潤滑裝置：本試驗臺齒輪箱可采用兩種潤滑方式：（1）浸油飛濺潤滑，在箱蓋下部設(shè)有油標(biāo)。（2）恒溫噴油潤滑（此裝置為附加設(shè)備，在定貨時須另行提出）?？販貎x溫度最高可達100，使用使，可根據(jù)試驗需要控制油溫（一般可取5070）。恒溫箱加熱后，電源電壓為交流220V。6 驅(qū)動電機及電器：本試驗臺用4KW直流電動機驅(qū)動，電機由可控硅無級調(diào)速設(shè)備控制。潤滑油泵為90瓦。交流異步電動機（接線及操作請看電機及可控硅無級調(diào)速器說明書）。13試驗機的操作。運轉(zhuǎn)前用手轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器，觀察各部分是否能正常轉(zhuǎn)動，檢查電池及各部分接線。1 操作程序1。接通恒溫加熱裝置溫控儀的電源，將感溫探頭插入油箱蓋孔內(nèi)，將溫控選擇盤旋至需要控制的溫度。此時，油箱加熱后的電路自動接通，開始加熱油（具體使用參考溫控儀說明書）。2首先裝好測電機及封閉扭矩兩傳感器的電池（積層電池9伏），接同扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計）電源及接好訊號接受儀與儀器兩組連線。訊號接受器與傳感器距離20mm。然后觀察數(shù)字頻率計的讀書看是否為零點的頻率值（扭矩與頻率的標(biāo)定值見附表），如果不是，可松開相應(yīng)的有機玻璃套后端鋼套上的緊固螺釘（見附表），緩慢反復(fù)旋動有機玻璃套后，使頻率讀書為零點的值。調(diào)好后，再將緊固螺釘旋緊（一般誤差在300HZ以下即可）。由于其及電器元件參數(shù)變化，可能調(diào)不到適合的零點值。此時，可將訊號接受器與傳感器距離前后移動，以調(diào)整零點。3當(dāng)油溫升至預(yù)定值后，起動油泵，向齒輪箱送油。待油溫穩(wěn)定后，即可緩慢啟動直流電動機使試驗臺緩慢升速（切忌啟動時使試驗臺電機扭矩測扭裝置受到明顯的沖擊載荷，以免損壞測扭傳感器的元件和影響測量的精確性），轉(zhuǎn)速到預(yù)定值時（最高轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分），即可按預(yù)定程序進行試驗。注：無恒溫潤滑裝置的試驗臺不進行1、3兩步。4用專用的勾扳手旋動加載器螺旋加載。其方向可根據(jù)試驗要求確定。加載值可由扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計）顯示頻率，由頻率查曲線，可得相應(yīng)扭矩。如為預(yù)定載荷，則可預(yù)先根據(jù)扭矩查出相應(yīng)的頻率值，然后加到該值即可。在次同時，電機的扭矩由轉(zhuǎn)換儀的另一組數(shù)字顯示。2 其他說明1 作一般教學(xué)試驗求效率，可認(rèn)為兩齒輪箱效率相等，用下式求效率（）是足夠精確的。 T封封閉扭矩 T電電機扭矩 總總效率 兩齒輪箱的材料或工藝等條件不同時，可先用次法求得陪試齒輪箱的效率（陪），再更換被試齒輪測效率，則2 作強度或壽命試驗時，由于運轉(zhuǎn)時間長，為了防止由于振動等原應(yīng)引起加載器螺旋松動而使載荷下降，應(yīng)用專用的內(nèi)六角扳手，擰緊加載螺旋端的內(nèi)六角螺釘使螺旋與螺母鎖緊。3 用戶可根據(jù)附表的數(shù)據(jù)繪制成電機扭矩頻率曲線與封閉扭矩頻率曲線。1 4、齒輪的拆裝：在進行試驗時，常需要拆裝齒輪，拆裝的步驟如下：1 拆去側(cè)蓋螺釘，并取下側(cè)蓋。2 松開軸上圓螺母的防松螺釘，并旋緊螺母。3 取出壓在齒輪端凹坑內(nèi)的兩個半圓塊。4 拆去觀察孔有機玻璃蓋板，從蓋孔可插入銅棒撥松齒輪，即可將齒輪從軸上退出。5 裝上要換入的齒輪裝兩半圓塊及旋緊圓螺母，擰緊防松螺釘，蓋上才側(cè)蓋，即可進行實驗。15.測扭傳感器使用說明及其標(biāo)定：本機專用的電容傳感器，多采用片式電容，制造及裝配要求較高，請勿拆卸。如發(fā)現(xiàn)異常情況可作以下檢查：1 電池電壓一般在7.5V以下須更換。2 取出電容傳感器內(nèi)的振蕩器線路板，檢查是否有零件損壞及斷線。3 檢查接受器是否斷線。 傳感器一般在使用兩年后，可連同鋼板以及扭矩頻率對照表，一并寄回我校，重新標(biāo)定。 此類傳感器，我們雖經(jīng)上十次該進，但設(shè)計及制作經(jīng)驗尚不足，請同志們在使用中向我們反映時候情況和意見，不勝感謝。1 6、配套儀器：2 本實驗機配用的溫度控制器（WMZK01型）系上海醫(yī)用儀表廠生產(chǎn)。配以CJ10系列交流接觸器，電壓220V（恒溫箱內(nèi)電熱管電源為220V）3 本試驗機配用的扭矩轉(zhuǎn)換儀（頻率計）與可控硅無級調(diào)速器均為我們推薦及代運。 以上設(shè)備如發(fā)生故障請直接與生產(chǎn)單位聯(lián)系。第二章、多功能齒輪實驗臺的設(shè)計21齒輪的設(shè)計計算1、選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）根據(jù)所設(shè)計傳動的方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 （2）此齒輪箱為一般工作機器，故選用7級精度（GB10095-88）。 （3）材料選擇。因為兩個齒輪都設(shè)計成完全一樣的一對齒輪，所以都選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS。 （4）選擇兩個齒輪的齒數(shù)Z1=Z2=70個。 （5）選取螺旋角。初選螺旋角=140。2、按齒面接觸疲勞強度來設(shè)計 由設(shè)計計算公式得：d1t=（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 選擇載荷系數(shù)Kt。 由原動機為電動機，根據(jù)載荷的情況、齒輪的精度、結(jié)構(gòu)、位置，取Kt=1.2。 齒輪的轉(zhuǎn)矩T T1=T2=T=400, (最大封閉功率) 選擇齒寬系數(shù) 由于齒輪為軟齒面和齒輪在兩軸承間為對稱布置，所以取=1 確定許用接觸應(yīng)力 由機械零件設(shè)計手冊查得： 550 MPa 1=2=540 MPa (取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1) 選取材料的彈性影響系數(shù)ZE ZE=189.8 MPa0.5 （由機械設(shè)計表10-6查得） 選取區(qū)域系數(shù)ZH ZH=2.42 （由機械設(shè)計表10-30查得） 故（2）計算 試計算齒輪的分度圓直徑d1t d1t= =92.76mm計算圓周速度V0 V0= =4.85m/s 計算載荷系數(shù)K 已知使用系數(shù)KA=1,根據(jù)V=4.85m/s，7級精度，由機械設(shè)計手冊查得： =1.11 =1.22 =1.35 =1.3 K=11.111.31.22=1.76 按實際的載荷系數(shù)校正所計算出的分度圓直徑d95 mm 取d1=95 mm 計算模數(shù) 故取=2.5 mm3、校核齒輪的彎曲疲勞強度 （1）確定齒輪的彎曲應(yīng)力 由機械設(shè)計圖10-20C查得：齒輪的彎曲強度極限由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.88 =0.88計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 MPa（2）計算齒輪的彎曲應(yīng)力 查取齒形系數(shù)。由機械設(shè)計表10-5查得： 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由機械設(shè)計表10-5查得: 計算載荷系數(shù)K 11.1211.35=1.512 計算齒輪的彎曲應(yīng)力為： MPa =268.9 MPa278.66 MPa故齒輪的彎曲疲勞強度足夠、滿足要求。4、齒輪的幾何尺寸計算 齒頂高 2.5（1+0）=2.5 齒根高 （1+0.25）2.5=3.125齒頂圓直徑 190+22.5=195齒根圓直徑 190-23.125=183.75齒全高 5.625齒寬 B=60齒厚 5、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪的結(jié)構(gòu)采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)，具體有關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑 d=55mm輪轂直徑 D1=1.61.7d=90mm輪轂的長度 L=60mm輪緣厚度 (34)mn=(7.510)mm 取10mm輪緣內(nèi)徑 D2=da-2h-2=195-25.625-20=163.75mm 取D2=160mm腹板的厚度 c=0.3B2=0.360=18mm腹板中心孔直徑 D0=0.5(D2+D1)=0.5(160+90)=125mm腹板孔直徑 d0=0.25(D2-D1)=0.25(160-90)=17.5mm 取d0=18mm齒輪倒角 n=0.5mn=0.52.5=1.25mm 取n=1.5mm齒輪的具體工作圖見齒輪的零件圖（附）。2、2、輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T(1)已知傳動軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min(2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率)2、求作用在齒輪上的力 已知兩個齒輪的分度圓直徑為 d=mz=370=210mm 圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。3、選擇材料、確定許用應(yīng)力 (1)選取軸的材料為45號崗，調(diào)質(zhì)處理。 由機械設(shè)計第八版表15-1查得材料強度極限，對稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力=60MPa 。 (2)估算軸的最小直徑 (A0=110，由機械設(shè)計第八版表15-3查得) 考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個系數(shù)K， 查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)根據(jù)軸上零件的定位、拆裝方便的需要，同時考慮到強度的原則，主動軸和從動軸均設(shè)計成階梯軸，如下圖所示： (2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故取-軸段的直徑，；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=50mm。半聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度L1=45mm,為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故-軸段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取44mm。初步選定滾動軸承。因為軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇 圓錐滾子軸承和角接觸的球軸承，同時也考慮到兩者的經(jīng)濟價值和角接觸球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇0組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的求軸承7210C，其尺寸為 故 取安裝齒輪處的軸段-的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為60mm，為了使套筒端面可靠地要壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短與輪轂的寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度，則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)的寬度為10 mm。軸承端蓋的總寬度為30 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。取齒輪距箱體內(nèi)壁之間的距離為10 mm，角接觸球軸承距箱體內(nèi)壁的距離17 mm，故取。至此，基本上已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。(3)軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為50 mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選擇軸的直徑尺寸公差為k6。 (3)參考表15-2，取軸端倒角為2-450,各軸肩處的圓角半徑具體見軸的零件圖。5、校核軸的強度 (1)受力分析（如下圖） 軸上的扭矩： T=400Nm 圓柱斜齒輪 圓周力 徑向力 垂直面支反力 水平面支反力 (因為兩個軸承與齒輪成對稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半) (2)求危險截面的彎矩，并繪制彎矩圖 垂直面 水平面 (3)合成彎矩 (4)扭矩 (5)當(dāng)量彎矩 （脈動扭矩，長啟動停車，取折合系數(shù)） (6)強度校核 考慮到鍵槽的影響，所以原設(shè)計強度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁： 2、3、輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 1、求出軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T(1)已知傳動軸的轉(zhuǎn)速n=1000r/min(2)軸的轉(zhuǎn)矩T=400Nm (最大封閉功率)2、求作用在齒輪上的力 已知兩個齒輪的分度圓直徑為 d=mz=2.538=190mm 圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖所示。3、選擇材料、確定許用應(yīng)力 (1)選取軸的材料為45號崗，調(diào)質(zhì)處理。 由機械設(shè)計第八版表15-1查得材料強度極限，對稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力=60MPa 。 (2)估算軸的最小直徑 (A0=110，由機械設(shè)計第八版表15-3查得) 考慮到鍵槽的影響，必須乘上一個系數(shù)K， 查直徑系列取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=40mm4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （設(shè)計的方法與原則同輸出軸） (1)確定各軸段的直徑 段: ，根據(jù)最小的軸徑來估算。 段: ，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)。 段: ，與軸承（角接觸球軸承7210C）配合。 段: ，大于，減少加工面。 段: ，大于，安裝齒輪處的尺寸盡量圓整。 段: ，軸肩，。 段: ，與第三段相同，與軸承配合。 段: ，與第二段相同，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)選擇。 段: ，與第一段相同，與聯(lián)軸器相連，根據(jù)最小的軸徑來估算。確定箱體的內(nèi)寬 由于箱體內(nèi)有齒輪的旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)應(yīng)留有的間隙；考慮到鑄造的不精確，要將箱體內(nèi)寬圓整到整數(shù)。因為齒輪寬度，故箱體的內(nèi)寬度W 確定各軸段的長度段: ，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來選擇。段: ，外露尺寸，軸承端蓋的長度。段: ，軸承的寬度為，套筒伸出軸肩一點點。段: ，軸承距左端箱體內(nèi)壁，齒輪距箱體壁。段: ，小于輪轂，便于定位可靠。段: ，軸環(huán)的長度。段: ，（套筒的軸承寬度）段: ，與第二段軸的長度相同，外露尺寸，軸承端蓋的長度。段: ，與第一段軸相同，根據(jù)聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)來選擇。 總軸長L： 各支撐點的間距 軸承間距 各段軸的直徑、長度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計基本完成。但是最終能不能用還必須校核其危險截面。主要是根據(jù)設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭組合來校核軸的強度。5、校核軸的強度 (1)受力分析（如下圖） 軸上的扭矩： T=400Nm 圓柱斜齒輪 圓周力 徑向力 垂直面支反力 水平面支反力 (因為兩個軸承與齒輪成對稱布置，所以各支反力等于徑向力和切向力的一半) (2)求危險截面的彎矩，并繪制彎矩圖 垂直面 水平面 (3)合成彎矩 (4)扭矩 (5)當(dāng)量彎矩 （脈動扭矩，長啟動停車，取折合系數(shù)） (6)強度校核 考慮到鍵槽的影響，所以原設(shè)計強度足夠，安全。軸的受力分析圖如下頁：2、4、滾動軸承的選擇及其壽命計算考慮到軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，而且軸向力有Fa=1050N，故可以選擇圓錐滾子軸承和深溝球軸承，同時也考慮到兩者的經(jīng)濟價值和深溝球軸承也能夠完全滿足要求，因此選擇角接觸的求軸承。參照工作要求，選擇（0）2尺寸系列組基本游隙、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的深溝球軸承6208，其尺寸為 查滾動軸承樣本可知深溝球軸承6208的基本額定動載荷，基本額定靜載荷。軸承的的受力分析圖如下： (1)求兩軸承受到的徑向力 因為已知齒輪所受的徑向力，又因為兩個軸承與齒輪成對稱布置，所以。 (2)求兩軸承的計算軸向力和 對于7210AC型軸承，按機械設(shè)計第八版表13-7，軸向派生力，其中，為表13-5中的判斷系數(shù)，其值。 根據(jù)上面的受力圖，可知 軸承被放松： 因此， 軸承被壓緊： 所以，又因為 ； 所以兩軸承的當(dāng)量載荷為和 查機械設(shè)計第八版表13-5可知， ，； ，；所以， 因為，所以按軸承2的疲勞壽命來計算 年（壽命足夠）2、5、鍵的選擇及其校核1、齒輪輪轂與軸相連接的鍵 (1)選擇鍵的連接類型和尺寸 一般8級以上精度的齒輪有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從機械設(shè)計第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于輪轂寬度，并參考鍵的長度系列，取鍵長（比輪轂的寬度略小一些） (2)校核鍵的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得 （強度足夠）鍵的標(biāo)記為：2、聯(lián)軸器輪轂與軸相連接的鍵(1)選擇鍵的連接類型和尺寸 一般8級以上精度的聯(lián)軸器傳動有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。又由于鍵的位置的設(shè)計不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)從機械設(shè)計第八版表6-1查得鍵的截面尺寸為：寬度，高度。由于聯(lián)軸器輪轂寬度，并參考鍵的長度系列，取鍵長（比聯(lián)軸器輪轂的寬度略小一些） (2)校核鍵的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值，。鍵的工作長度，鍵與輪轂的接觸高度。由式（6-1）可得 （強度不夠） 可見連接的擠壓強度不夠。考慮到相差較大，因此改用雙鍵，相隔180度布置。雙鍵的工作長度，由式（6-1）可得 （強度不夠） 鍵的標(biāo)記為：2、6、聯(lián)軸器的選擇 由于齒輪實驗臺的載荷平穩(wěn)，速度也不怎么高，并且無特殊的要求，考慮到拆裝方便及經(jīng)濟性的問題，選用凸緣聯(lián)軸器。 取K=1.3， 因為T=400Nm 所以 選用GY5型凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，。采用Y型軸孔，A型鍵。 型彈性柱銷式聯(lián)軸器的有關(guān)參數(shù)如下表：型號公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)數(shù)軸孔直徑軸孔長度外徑材料軸孔類型鍵槽類型GY56308000328212045YBIGY56308000388212045YBIGY563080004211212045YBI27、鏈傳動的設(shè)計已知電動機的額定功率為4KW，主動鏈鏈輪的轉(zhuǎn)速為n1=20r/min,傳動比為i=2，載荷平穩(wěn)，中心線水平布置。1 選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z1=19,大鏈輪齒數(shù)為z2=iz1=219=382.確定計算功率有表9-7查得KA=1.3,由表9-13查得KZ=1，三排鏈，則計算功率為=2.08KW3選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)Pca=2.08及n1=20r/min查圖9-11，可選10A。查表9-1，鏈條節(jié)距為p=15.875mm。4計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0=（3050）15.875mm=476.25793.75mm 。取a0=476mm 。相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為 Lp0=69.3取鏈長節(jié)數(shù)Lp=69節(jié)查表9-8得到中心距計算系數(shù) f1=0.24708,則鏈傳動的最大中心距為 a=f1p【2Lp-（z1+z2）】=0.2470815.875【269-（19+38）】=4785.計算鏈速v,確定潤滑方式 V=m/s=5.027m/s.由v=5.027m/s和鏈號10A，查表9-14可知應(yīng)采用油池潤滑或油盤飛濺潤滑6計算壓軸力Fp有效圓周力為：Fe=1000=1000=795.7N鏈輪的鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料小鏈輪的設(shè)計小鏈輪采用剛制小鏈輪,材料選用45鋼分度圓直徑d=96.45齒頂圓直徑=100.83 =96.451.2515.87510.16=106.13 取da=105.7齒根圓直徑=96.45-10.1686.29齒高 =0.5=2.8575 =0.62515.8750.510.16=5.510確定的最大軸凸緣直徑 = =78.68大鏈輪設(shè)計選用腹板式多排鑄造鏈輪，材料采用普通灰鑄鐵。 分度圓直徑d=192齒頂圓直徑da=202齒根圓直徑=182確定的最大軸凸緣直徑dg=175鏈傳動的受力分析鏈傳動在安裝時，應(yīng)使鏈條受到一定的張緊力。張緊力是通過使鏈條保持適當(dāng)?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力來獲得的。鏈傳動張緊的木土主要是使松不至過松，以免出現(xiàn)鏈條的不正常齒合 跳齒或脫鏈。因為鏈傳動為齒合傳動，所以與帶傳動相比，鏈傳動所需的張緊力要小得多。鏈傳動在工作時，存在緊邊拉力和松邊拉力。如果不計傳動中的載荷，則緊邊拉力和松邊拉力分別為 式中；有效圓周力，N 離心力引起的拉力，N 懸垂拉力，N有效圓周力為 =795.7N S式中：P傳遞的功率，KW V鏈速，m/s 離心力引起的拉力為 懸垂拉力為 其中： 式中：a鏈傳動的中心距，mm垂度系數(shù)，見圖9-9 2、8、軸承端蓋的設(shè)計及計算軸承端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖如下：(1) 螺釘?shù)闹睆剑?軸承的外徑 取，由結(jié)構(gòu)決定。由密封圈的尺寸確定。(2) （各參數(shù)的設(shè)計準(zhǔn)則與上面的端蓋完全相同） 2、9、傳感器的選擇選用新型先進傳感器，量程500N/m轉(zhuǎn)距，圖如下 總結(jié) 通過兩個多月的畢業(yè)設(shè)計，我覺得我對專業(yè)知識的運用以及CAD繪圖能力都得到了很大的提升。雖然兩個多月的設(shè)計是相當(dāng)辛苦的，但我認(rèn)為這小小的辛苦是值得的，并且是相當(dāng)有意義的。本次設(shè)計主要是對湘潭大學(xué)的齒輪實驗臺進行改進和創(chuàng)新，由于本試驗臺為封閉功率流式，用直流電動機驅(qū)動，能在運行中進行雙向加載，可同時進行封閉扭矩與電機扭矩的測量及顯示，所以設(shè)計中涉及到設(shè)計合適的齒輪，選用新型的扭距傳感器。我選用的設(shè)計題目是多功能齒輪實驗臺的設(shè)計與CAD，需要新加一個鏈傳動。設(shè)計要求不僅能測試原先的齒輪的效率 、功率 以及壽命，還要求能對鏈傳動的效率、 壽命進行測試。設(shè)計題目分下來后，我經(jīng)過了前期查閱治療、現(xiàn)場測繪，然后就是構(gòu)思設(shè)計方案，隨后通過設(shè)計計算繪制了裝配圖和零件圖，最后整理說明書翻譯外文完成了設(shè)計。整個過程歷時兩個多月，我雖然感受到個人獨立設(shè)計的艱苦性，但是更多的是通過設(shè)計鞏固的專業(yè)知識和提高了實際設(shè)計的能力，其結(jié)果是令人欣慰的，成果是另人驚喜的！設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)了眾多問題，我發(fā)現(xiàn)自身的不足，通但是過與同組同學(xué)交流以及梁老師的知道使的自身能力不斷的提升，這為我以后出社會工作積累了相當(dāng)大的財富。感謝老師提供里這樣寶貴的機會，這將是我走向社會邁出的重要一步。感謝指導(dǎo)老師梁教授的辛苦指導(dǎo)以及同組同學(xué)的幫助。 廖爭洪. 2008.5參考文獻1吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊M.2版.北京：高等教育出版社，2006.2紀(jì)名剛,濮良貴,機械設(shè)計M.8版.北京：高等教育出版社，2006.3孫恒,陳作模.機械原理M.6版.北京：高等教育出版社，2001.4吳宗澤.機械設(shè)計實用手冊M.2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.5陳鐵鳴.新編機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊M.北京：高等教育出版社，2003.6劉鴻文.材料力學(xué)M.4版.北京：高等教育出版社，2004.25