擺線針輪式電動滾筒設(shè)計【含10張CAD圖紙、說明書】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 附錄 英 文 Machine design process The machine is the organization with other components combinations, transforms，the transmission or using the energ，the strength or the movement example for the beneficial use has the engine．the turbine wheel，the vehicles． the hoist，the printer，the washer and the movie camera Many is suitable tbr the machine design principle and the strength law also is suitable to is not the genuine machine finished product．the driven wheel hub and the file cabinet to the measuring appl iance and the nuclear pressure vessel．”Machine designt this terminology compared to”machine design”more generalized，it including machine design．But regarding certain instruments．1ike uses to determine hot， the mobile line and the volume thermal energy as well as the fluid aspect question needs alone to consider．But when machine design must consider the movement and the structure aspect question as well as preserved and the seal stipulation．In the mechanical engineering domain and all that project domain application machine design，all need such as mechanism and so on the svdtch, cam，valve，vessel and mixer． The design beginning tO being true or the imagination need．The existing instrument possibly needs in the durability，the efficiency，the weight，the speed or the cost performs to improve．]he possible need new instrument tO complete before made the function by the person．1ike t was abundant Assembly or maintenance．After the goal completely or partially determines，the design next step is the idea carl complete needs the ffmction the organization and its the arrangement for this，the free hand drawing schematic diagram value is enormous，it not only takes a person idea the recording and the auxiliary．method which if the other people discusses，moreover especially is suitable for with own idea exchange，also needs to concern as the creative mentality stimulant to the part widespread knowledge，because a new machine frequently by knew very well each kind of components rearrange or the replace become，perhaps changed the size and the material．Regardless of after idea process or，a designer call carry on fast either the sketchy computation or the analysis determines the general size and the feasibility．After about need or may use the spatial mete idea determination，may start according to the proportion picture schematic diagram． When several components approximate shapes and several sizes come out， the analysis was allowed truly to start．The analysis goal lies in enable it to have satisfying or the superior performance，as well as will seek the best proportion and the size under the smallest weight security and the durability and the competitive cost designer for each essential load bearing section，as well as several components intensities balance then choice material and processing method．These important goals only have through only then may obtain based on the mechanism analysis，like about reacting force and friction most superior use principie of statics；About inertia，acceleration and energy principle of dynamics：About stress and deflection material elasticity and intensity principle； About material physical behavior principle；About lubrication and water power actuation hydromechanics principle．The analysis may identical engineer which arranges by the idea machinery do，or makes the analysis in the big company by the independent analysis department or the research group the result，possible need new arrangement and new size．No matter is officially does or unofficial does，supposes Japan is relapse and the cooperation process．the analysis staff may play the role to all stages but not merely is he stage. Some design criteria In this part，some people suggested carries on the analysis using the creative manner，this kind of analysis may cause the significant improvement as well as to the spare product idea and the consummation，the product function more．more economical，is perhaps more durable． The creation stage does not need is at first and the independent stage．Alttlough the analysis staff possibly certainlv is not responsible for the entire design，but he not meyely is can from the numeral proposc wants question correct answer which he soIVes，not merely is Droduces the stress value，the size or the work limit. He may propose a more widespread opinion，in order to improvement standard or plan. Because before the analysis or in the analysis process，he can familiar install and its the working condition．he is in an idea to prepare chooses the plan the rantage Poinl．Best he can propose the suggestion transfigure eliminates the moment of force or the stress concentration，but was not the permission constructs has the blg sectlon and the excessively many dynamic loads organization should better be he discards his careful desi{；n but is not afterwards saw the machinery discarded. In order to stimulate the creative thought，below suggested designs the personnel and the analysis staff uses the criterion. The first 6 criteria especially are suitable for the analysis staff,although he possibly involves to possesses this l o items. 1．Creatively the use needs the physical performance and the control does not need． 2．Knows the practical load and its the importance. 3．D00s not consider the function load in advance. 4．Invents the more advantageous loading environment. 5．Provides the minimurn weight the most advantageous stress distribution and the rigidity． 6．uses the fundamental equation computation proportion and causes the size optimization． 7．The selection material obtains the perlbrmance combination． 8．In between spare parts and integrated components carefid choice． 9．Revisions functional design adapts the production process and reduces the cost． 10．In the consideration assembly causes the part pintpointing and mutually does not disturb． Designs the personnel to have in such domain，like the statics，the inematics，dynamics and the materials mechanics have the good accomplishment，in addition．but also must familiar make the material and the manufacture craft．Designs the personnel to have to be able to combine all collrelations the fact，carries on teaches Wei．the manufacture schematic diagram and the charting comes the manufacture request totransmit the workshop． Any product design one of first step of work is the choice uses in to make each part the material．Today design personnel may obtain innumerably．When choice，the product function，the outward appearance，the material cost and the production cost very are all important．Before any computation must carefully appraise the material the performance．It is the necessary careful computation to guarantee the design the validity The computation ever does not appear on the chart，but is saved by ten each kind of reason．Once any part expires，had make clear when is designing at first this had the flaw the components has made any； Moreover，。from was allowed to obtain all experience document to the past project computation in．When needs to be similar when design，the past record could have the enormous help． When in the chart has not assigned the accurate size，the majority organization all has is suitable for the size general common difference． Regarding the finishing size．the general common difference possibly is士O．5 the millimeter．Therefore，is assigned is 15.0 millimeters sizes scopes may be l4.5 millimeters to 15.5 millimeters between．Other general common differences．may be suitable for like the angle，the drill hole and jetting，the casting，the forging， the welded joint and weld situation and so on angle．When gives components assigns the common difference，may refer to before chart or general project practice．The typical common difference is assigned for martial—looking to become the scope which the JSO standard defines．Assigns the common difference regarding，for instance H7／s6，regarding the components size which studies is having a group tO be possible to use with the graph correspondence value．Under this section will produce about installs aperture in axis or the cylindrical coordinate concrete example． The preliminary design produces satisfiedly assigns the demand the solution．The preliminary design may represent the composition overall system all subsystems and the spare part sum total．Ion and Smith for by a series of form the preliminary design description a relapse process which is composed with the appraisal stage，various stages gather the solution which forms in the same place．In the repeatedly each stage，the idea is more detailed，may a more comprehensive appraisal． After has had the idea and the idea．next steP is carries on the appraisal and the choice best idea l appraisal method to them is the use tabulates the matrix． The matrix is composed．the idea by a series of criteria to have to draw support from them to hit the minute．If is appropriate，the criterion importance may the weightin9，the most suitable idea be able to have the maximum total score．This method provided organization’s appraisal technology．individual which moreover caused in the team to be very difficult to carry out they unreasonable idea． Has had the preliminary solution，next step expresses them，in order to they can with all involve the system design process the person exchanges in fact，this step may use the plan schematic diagram or the three．dimensional model tbrm， also but the physical model also but the computer produces model．After completes to the general diagram oneself and carries on calculates determined when solution regarding product design standard compatibility，the detailing stage foundation has established． 中文 機械設(shè)計過程 機器是機構(gòu)與其他零件的組合，為了有益的用途而轉(zhuǎn)換、傳遞或利用能量、力、或者運動實例有發(fā)動機、渦輪、車輛、卷揚機、印刷機、洗衣機和電影攝影機。許多適用于機器設(shè)計的原理和力法也適用于不是真正機器的制成品，從輪轂蓋和檔案櫥柜到儀表和核壓力容器?！皺C械設(shè)計”這一術(shù)語比“機器設(shè)計”更為廣義，它包括機器設(shè)計。而對于某些儀器，如果以確定熱、流動線路和體積的熱力以及流體方面的問題要單獨考慮。但是，在機械設(shè)計是要考慮運動和結(jié)構(gòu)方面的問題以及保存和封裝的規(guī)定。在機械工程領(lǐng)域以及其他工程領(lǐng)域應(yīng)用機械設(shè)計，都需要諸如開關(guān)、凸輪、閥門、容器和攪拌器等機械裝置。 設(shè)計始于真正的或想象的需要。現(xiàn)有的儀器可能需要在耐用性、效率、重量、速度或成本上加以改進?？赡苄枰碌膬x器來完成以前由人做的功能，如生產(chǎn)、裝配或保養(yǎng)。目標(biāo)全部或部分地確定后，設(shè)計的下一步就是構(gòu)思能夠完成所需功能的機構(gòu)及其布置，為此，徒手畫草圖價值極大，它不但作為一個人想法的記錄和與其他人討論的輔助手段，而且尤其適用于與自己的想法交流，作為創(chuàng)造性思路的興奮劑還需要有關(guān)部件的廣泛知識，因為一臺機器常常由熟知的各類零件重新安排或替換而成，也許改變了尺寸和材料。無論在構(gòu)思過程還中還是之后，一個設(shè)計者都會進行快速或粗略的計算或分析以確定一般尺寸和可行性。當(dāng)這些關(guān)于所需或可用空間量的想法確定后，可以開始按比例畫草圖。 當(dāng)幾個零件的大致形狀和幾個尺寸出來后，分析就可以真正的開始了。分析的目的在于使其具有令人滿意的或者優(yōu)越的性能，以及在最小重量下的安全性和耐用比和有競爭力的成本設(shè)計師將為每一個關(guān)鍵的承載截面尋找最佳的比例和尺寸，以及幾個零件強度的平衡然后選擇材料和處理方法。這些重要的目標(biāo)只有通過機械原理的分析才可以得到，如關(guān)于反作用力和摩擦的最優(yōu)利用的靜力學(xué)原理；關(guān)于慣性、加速度和能量的動力學(xué)原理；關(guān)于應(yīng)力和撓度的材料的彈性和強度原理；關(guān)于材料的物理行為原理；關(guān)于潤滑和水力驅(qū)動的流體力學(xué)原理。分析可以由構(gòu)思機械安排的同一個工程師來做，或者在大公司里由獨立的分析部門或研究組來做分析的結(jié)果，可能需要新的安排和新的尺寸。不管是正式做的或非正式做的，設(shè)計師一個反復(fù)和合作的過程，分析人員可以對所有階段起作用而不僅僅是他自己的階段。 一些設(shè)計準(zhǔn)則 在這一部分，有人建議運用創(chuàng)造性的態(tài)度進行的分析，這種分析可以引起重大改進以及對備用產(chǎn)品的構(gòu)思和完善，也許產(chǎn)品功能更多、更經(jīng)濟、更耐用。創(chuàng)造階段無需是最初和獨立的的階段。雖然分析人員可能并不負(fù)責(zé)整個設(shè)計，但是他不僅僅是能從數(shù)字上提出要他解決的問題的正確答案不僅僅是給出應(yīng)力值、尺寸或者工作限制。他可以提出更廣泛的見解，以便改進規(guī)范或方案。由于分析前或分析過程中，他會熟悉裝置及其工作條件他就處于一個構(gòu)思備選方案的有利位置，最好他能提出建議改變形狀來消除力矩或應(yīng)力集中，而不是允許構(gòu)建具有大截面和過多的動態(tài)載荷的機構(gòu)最好是他報廢他的細(xì)致的設(shè)計而不是后來看到的機械報廢。 為了激發(fā)創(chuàng)造性思維，建議設(shè)計人員和分析人員使用以下準(zhǔn)則。前六項準(zhǔn)則尤其適用于分析人員，雖然他可能涉及到所有這十項。 1創(chuàng)造性的利用所需的物理性能并控制不需要的。 2認(rèn)識實用載荷及其重要性。 3預(yù)先考慮沒有作用的載荷。 4發(fā)明更有利的加載條件。 5提供最小重量的最有利的應(yīng)力分布和剛性。 6用基本方程計算比例并使尺寸最優(yōu)化。 7選取材料以獲得性能組合。 8在備件和集成零件間仔細(xì)選擇。 9修改功能設(shè)計一適應(yīng)生產(chǎn)過程和降低成本。 10考慮裝配中使部件精確定位和互不干擾。 整個機械設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，設(shè)計人員必須在這樣的領(lǐng)域，如靜立學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)和材料力學(xué)具有良好的素養(yǎng)，此外，還必須熟悉制造材料和制造工藝。設(shè)計人員必須能夠組合所有相關(guān)的事實，進行構(gòu)思、制作草圖和制圖來把制造要求傳遞到車間。 任何一個產(chǎn)品設(shè)計的第一步工作是在選擇用于制造每個部件的材料，今天的設(shè)計人員可以得到無數(shù)的。在選擇時，產(chǎn)品的功能，外觀，材料成本和 生產(chǎn)成本非常都是非常重要。在任何計算之前都必須仔細(xì)評估材料的性能. 有必要的仔細(xì)計算，以保證設(shè)計的有效性，計算從不出現(xiàn)在圖上，而是由于各種原因被保存起來.一但任何一個部件失效，就要弄清楚在最初設(shè)計這個有缺陷的零件時做了什么； 此外 。從對過去的項目的計算中可以獲得一份經(jīng)驗當(dāng)需要類似的設(shè)計時過去的記錄可能會產(chǎn)生極大的幫助。 初步設(shè)計產(chǎn)生滿足指定需求的解決方案。初步設(shè)計可以代表組成整個系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)和零部件的總和。 產(chǎn)生了想法和構(gòu)思后，下一步就是對他們進行評估并選擇最佳構(gòu)思。一種方法是使用列表矩陣。矩陣由一系列準(zhǔn)則組成。構(gòu)思必須借助它們打分。如果合適，準(zhǔn)則的重要性可以加權(quán)，最合適的構(gòu)思會具有最高總分。這一方法提供了組織的評估技術(shù)，而且使團隊內(nèi)的的個人很難推行他們自己的不合理的想法。 產(chǎn)生了初步的解決方案，下一步就是表達它們，以便它們能與所有涉及總體設(shè)計過程的人交流，實際上，這一步可采用繪制草圖和三維模型的形式，既可以是物理模型也可以是計算機生成的模型。到總草圖已經(jīng)完成并進行計算來確定解決方案對于產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范的兼容性時，細(xì)節(jié)設(shè)計階段的基礎(chǔ)就已建立起來了。 10 目　　錄 摘要 1 Abstract 2 1 緒論 3 2 原始數(shù)據(jù) 8 3 裝置整體方案設(shè)計 9 4 傳動方案設(shè)計 10 5 計算部分 11 5.1 傳動比的確定 11 5.1.1計算滾筒轉(zhuǎn)速 11 5.1.2 輸入軸轉(zhuǎn)速 11 5.1.3傳動比的計算 11 5.2 選擇結(jié)構(gòu)、齒數(shù)及材料 12 5.2.1結(jié)構(gòu)形式的選擇 12 5.2.2齒數(shù)的確定 13 5.2.3材料的選擇 13 5.3 計算針齒中心圓半徑 14 5.3.1輸出軸轉(zhuǎn)矩 14 5.3.2初選短幅系數(shù) 14 5.3.3初選針徑系數(shù) 15 5.3.4 嚙合位置系數(shù) 16 5.3.5 齒寬系數(shù) 17 5.3.6 許用接觸應(yīng)力 17 5.3.7 針齒中心圓半徑 19 5.4 計算擺線輪和針齒輪幾何尺寸 20 5.4.1 計算偏心距 20 I 5.4.2 校正擺線輪的短幅系數(shù) 21 5.4.3 擺線輪節(jié)圓半徑 21 5.4.4 針輪節(jié)圓半徑 22 5.4.5 滾圓基圓半徑 22 5.4.6 嚙合齒距 23 5.4.7 針齒銷和針齒套半徑 23 5.4.8 擺線輪齒頂圓、齒根圓半徑 24 5.4.9 擺線輪寬度 24 5.4.10 擺線輪齒廓頂切驗算 24 5.5 轉(zhuǎn)臂軸承的選擇計算 27 5.5.1 初估擺線輪內(nèi)孔半徑 27 5.5.2 選擇軸承型號尺寸 27 5.5.3 名義徑向載荷 28 5.5.4 當(dāng)量動載荷 30 5.5.5 軸承相對轉(zhuǎn)速 31 5.5.6 軸承壽命計算校核 31 5.6 針齒銷彎曲強度驗算 32 5.6.1 針齒銷結(jié)構(gòu)尺寸計算 32 5.6.2 最大彎矩計算 33 5.6.3 許用彎曲應(yīng)力 33 5.6.4 校核彎曲應(yīng)力 34 5.7 W機構(gòu)銷軸彎曲強度計算 34 5.7.1 銷軸數(shù)目 34 5.7.2 銷軸中心圓半徑 35 5.7.3 柱銷和銷套直徑 35 5.7.4 銷孔直徑 36 5.7.5 銷孔壁厚驗算 37 5.8 其它零件的設(shè)計及計算 38 5.8.1 雙偏心套的設(shè)計 38 II 5.8.2 針齒殼的設(shè)計 40 5.8.3 針齒殼端蓋、滾筒左右端蓋的設(shè)計 40 5.8.4 軸承端蓋的設(shè)計 42 5.8.5 左右法蘭軸的設(shè)計 43 5.8.6 滾筒支座的設(shè)計 48 5.9 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 49 5.9.1 電機軸上鍵的選擇校核 49 5.9.2 右法蘭軸端鍵的選擇校核 50 5.9.3 各處連接螺釘?shù)倪x擇校核 50 5.9.4 法蘭軸處軸承、擋圈和油封的選擇 51 設(shè)計總結(jié) 52 參考文獻 53 附錄（文獻及翻譯） 54 致 謝 63 III 擺線針輪式電動滾筒設(shè)計說明書 摘 要 將電機和減速器布置在滾筒內(nèi)部就組成了電動滾筒，用擺線針輪減速機構(gòu)作為傳動機構(gòu)的電動滾筒便是擺線針輪式電動滾筒。因其兼具電動滾筒和擺線針輪減速器的優(yōu)點，在某些領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢。本次設(shè)計完成了擺線針輪電動滾筒的整體方案設(shè)計、傳動方案的設(shè)計、傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件的設(shè)計以及標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計。利用CAD、電子圖板等制圖工具繪制出了一個擺線針輪電動滾筒的總裝圖，傳動機構(gòu)的部件圖和主要的零件圖。 關(guān)鍵字：電動滾筒 擺線針輪 CAD Abstract Electrical drum is a kind of drum whose motor and reducer are putted inside, while cycloid electrical drum uses the cycloid reducer as its transmission. As it has the advantages both of electrical drum and cycloid reducer, the cycloid electrical drum would have great advantages in some areas. This paper completes the design of the overall program of the electric cycloid drum, the design of drive way, the design of the structure of transmission. atc; Put out the pictures by CAD and CAXA EB. Key word : electrical drum cycloid reducer CAD 1 緒 論 輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。 滾筒是帶式輸送機的的重要部件，按它的作用不同可分為傳動（驅(qū)動）滾筒和改向滾筒兩種傳動滾筒用來傳遞力，它既可以傳遞牽引力，也可以傳遞制動力：而改向滾筒則不起傳遞力的作用，主要用作改變輸送帶的運行方向，以完成各種功能 傳動滾筒內(nèi)部裝入減速機構(gòu)和電動機的叫做電動滾筒，電動滾筒可以簡化安裝、減少占地，使整個驅(qū)動裝置重量輕，成本低，有顯著的經(jīng)濟效益。但由于電動機散熱條件差，使其工作時滾筒內(nèi)部發(fā)熱，往往造成密封破壞、潤滑油進入電機而使電機燒壞。 擺線針輪減速機構(gòu)因其運行平穩(wěn)和它性能好,可靠性高,生產(chǎn)成本低,使用壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,過載能力強,在噬合部位采用了滾動齒接觸使得其阻力接近于0以及其它的一些優(yōu)級點（傳動比高,傳動精度高,傳動比調(diào)節(jié)簡單,比其它任何種類的減速器占用的空間都?。?在近幾十年來一直受到用戶的青睞.在安裝空間受到限制的今天,擺線針輪式減速器將更能發(fā)揮它的優(yōu)勢。 擺線針輪式電動滾筒具有電動滾筒和擺線減速器的優(yōu)點，而且可謂中國特色，世界上除了日本，這種結(jié)構(gòu)型式可謂“中國特色”，除日本外，其它國家很少使用這種傳動結(jié)構(gòu)，用擺線針輪這種傳動結(jié)構(gòu)的電動滾筒可實現(xiàn)很小的線速度和很大功率。在將來一定會有很大的發(fā)展。 擺線針輪式傳動結(jié)構(gòu)是采用K-H-V少齒差行星式傳動原理及擺線針齒嚙合的新穎傳動結(jié)構(gòu)。這種傳動結(jié)構(gòu)的減速器廣泛應(yīng)用于紡織印染、輕工食品、冶金礦山、石油化工、起重運輸及工程機械等領(lǐng)域中的驅(qū)動和減速裝置。擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。輸入部分是輸入軸，減速部分是擺線針輪式的K-H-V行星式傳動機構(gòu)，輸出部分是有輸出軸、銷軸和擺線輪組成的W機構(gòu)。減速器廣泛應(yīng)用于各種速度和扭矩轉(zhuǎn)換的場合，擺線針輪式減速器是機械中的一種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。在眾多減速器當(dāng)中,擺線針輪減速器因其運行平穩(wěn)和它性能好,可靠性高,生產(chǎn)成本低,使用壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,過載能力強,在噬合部位采用了滾動齒接觸使得其阻力接近于0以及其它的一些優(yōu)級點（傳動比高,傳動精度高,傳動比調(diào)節(jié)簡單,比其它任何種類的減速器占用的空間都?。?在近幾十年來一直受到用戶的青睞.在安裝空間受到限制的今天,擺線針輪式減速器將更能發(fā)揮它的優(yōu)勢。擺線針輪式電動滾筒是一種將電動機、擺線針輪式行星齒輪傳動減速器置于驅(qū)動滾筒內(nèi)的新型驅(qū)動裝置，它主要用在固定式和移動式帶式輸送機上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機、減速機在驅(qū)動滾筒之外的開式驅(qū)動裝置。此外，還廣泛地用在輥送輸送機上作為為主動輥子，用以輸送成件物品。進入80年代以后，電動滾筒的應(yīng)用場所更在新月異地擴展。?擺線針輪式行星傳動滾筒與傳統(tǒng)的開式驅(qū)動裝置相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕、傳動比大、效率高，、耗能少，噪音小、壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動的性能較好，工作可靠、密封性好，占用場地少、安裝和維修方便等優(yōu)點，適合在各種環(huán)境下工作，包括粉塵大、潮濕泥濘的惡劣工作環(huán)境下工作，特殊的隔爆電動滾筒，還可以在易燃易爆的環(huán)境下工作。所以目前國內(nèi)外已將這種傳動方式的電動滾筒廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。因此現(xiàn)在對擺線針輪式傳動方式的電動滾筒的研究，無疑是對現(xiàn)在市場行情的把握，對我國電動滾筒行業(yè)的新技術(shù)發(fā)展起促進作用，有利于我國經(jīng)濟的發(fā)展和騰飛。我國于1961年5月研制出第一臺電動滾筒，比我國的帶式輸送機的開發(fā)和研制晚十年，比世界上第一臺電動滾筒的誕生要遲30余年。但是從70年代中期起，特別是進人80、 90年代，通過引進技術(shù)的消化、吸收和行業(yè)廠—的獨立研制，我國的電動滾筒，無論在品種規(guī)格，還是在性能指標(biāo)上，都已趕上或超過世界先進水平。電動滾筒行業(yè)組是“中國重型機械工業(yè)協(xié)會帶式輸送機專業(yè)委員會”的成員，行業(yè)組始建于1978年，現(xiàn)已發(fā)展成具有十一家成員廠，代表我國電滾筒生產(chǎn)水平的行業(yè)組織。該組織每年定期進行活動，內(nèi)容有：技術(shù)交流、匯總信息、引進技術(shù)、制定標(biāo)準(zhǔn)等。行業(yè)組在電動滾筒生產(chǎn)技術(shù)趕超世界先進水平的過程中，發(fā)揮了積極作用，使小組成員廠成為我國電動滾筒生產(chǎn)的骨干。所以擺線針輪式電動滾筒主要是依靠安裝在滾筒內(nèi)的擺線針輪式減速器的傳動，它的工作原理是?： （1）轉(zhuǎn)臂：轉(zhuǎn)臂是由輸入軸和雙偏心套組成的。雙偏心套上的兩個偏心互成180度。為減少摩擦損失，在偏心套與擺線輪之間裝有兩個滾柱軸承； （2）擺線輪：擺線輪的齒形為短幅外擺線等距曲線。本來按運動要求僅用一個擺線輪就可以傳送運動，但為了使輸入軸達到靜平衡和提高傳動的承載能力，故采用兩個完全相同的奇數(shù)齒擺線輪，分別裝在偏心套上。兩擺線輪位置相差180度； （3）針輪：針輪是由一個針齒殼和裝在針齒殼等分針齒銷孔的偶數(shù)個針齒銷所組成的。在針銷上可裝針齒套，以減少嚙合摩擦損失； （4）W機構(gòu)：通常把由輸出軸、銷軸及擺線輪所組成的機構(gòu)稱為W機構(gòu)。擺線輪輸出軸之間的連接靠銷軸實現(xiàn)。銷軸的一端固定在輸出軸的法蘭上，另一端插入兩擺線輪的等分銷孔中。為減少摩擦損失，在銷軸的懸臂上裝有銷套。當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動一周時，由于擺線輪上齒廊曲線的特點以及受針齒輪上針齒銷限制之故，擺線輪的運動成為即有公轉(zhuǎn)，又有自轉(zhuǎn)的平面運動。在輸入軸正轉(zhuǎn)一周時，偏心套也轉(zhuǎn)動一周，擺線輪于相反方向上轉(zhuǎn)過一個齒差從而得到減速，再借助W輸出機構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。目前，關(guān)于對擺線針輪式傳動方式的研究，國內(nèi)外都很重視。這個課題有很多的研究方向，比如對擺線針輪式行星傳動機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、對擺線針輪式行星傳動運動分析、對擺線針輪式行星傳動中最先接觸點分布區(qū)間的判定、對擺線針輪式行星傳動中等效代換齒廓兩齒差擺線齒輪的強度分析、對擺線針輪式行星傳動機構(gòu)傳動比的分析與計算、對擺線針輪式行星傳動機構(gòu)所傳遞的力矩與功率之間的關(guān)系的研究、對擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)動態(tài)受力的分析、對擺線針輪式行星傳動的結(jié)構(gòu)改型的研究、對擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)中擺線輪一次成形的研究等。擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)雖然具有體積小，傳動比大，承載能力大和傳動效率高等特點，但同時它的設(shè)計相比較也很復(fù)雜，影響的因素比較多，且這些因素中大部分又存在著一定的聯(lián)系。所以對于優(yōu)化設(shè)計工作就相當(dāng)?shù)牟缓米?，存在著很多的困難，而且現(xiàn)有的對優(yōu)化設(shè)計的研究還不是很完善，有一定的不足。比如說有的設(shè)計變量選擇的不當(dāng)，不但少，而且存在相關(guān)性。因而使得目標(biāo)函數(shù)不能完全、準(zhǔn)確的反應(yīng)設(shè)計變量，由此得出的計算結(jié)果與原來設(shè)計的數(shù)值偏差較大。所以對擺線針輪式行星傳動機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究工作勢在必行?，F(xiàn)在擺線針輪式行星傳動已廣泛應(yīng)用于機械、冶金、運輸、石化等行業(yè)，但是在傳統(tǒng)的設(shè)計中，往往將各種設(shè)計變量及參數(shù)看著定值，其設(shè)計方案一般偏于保守，且無法定量回答產(chǎn)品在多大程度上是安全的，因此，有必要對該傳動的主要元件進行可靠性分析，只有在計算出這些關(guān)鍵零件的可靠度基礎(chǔ)上，才能對整個傳動進行可靠性分析和計算。即首先在設(shè)計時主要傳動元件要滿足可靠性要求，在滿足一定的可靠度的條件下，選擇影響該傳動工作性能和尺寸大小的幾何參數(shù)，以提高整體強度，減小體積，并使材料得以充分利用，這就要求在設(shè)計中，既要考慮各種設(shè)計參數(shù)及變量的隨機性，又要能多參數(shù)設(shè)計，使方案最優(yōu)，并且在設(shè)計后能預(yù)測產(chǎn)品的可靠性，因此這就又涉及到針對該傳動的可靠性優(yōu)化設(shè)計問題?！稊[線針輪行星傳動受力新的理論分析方法及應(yīng)用》（簡稱受力分析）中，對擺線針輪式行星傳動靜平衡狀態(tài)時的受力狀況進行了分析，證明擺線行星輪在任意位置時，當(dāng)起動電動機后，傳動系統(tǒng)能夠自動地達到初始平衡位置，保持靜平衡狀態(tài)，這是零件設(shè)計計算的依據(jù)。但是如何改變靜平衡狀態(tài)，是它連續(xù)穩(wěn)定地運行，就需要對擺線針輪式行星傳動的運動進行分析。根據(jù)國內(nèi)外長期的使用實踐和大量觀測，擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)的損壞形式主要是擺線輪齒和針齒發(fā)生齒面疲勞點蝕或者膠合。所以，設(shè)計擺線針輪式行星傳動的關(guān)鍵在于是否對擺線輪針齒嚙合力進行了精確分析。而受力分析的前提是必須判斷針齒作用于擺線輪齒廓上最先接觸點，只有找出了最先接觸點，才能確定該位置上哪些擺線輪齒和針齒參與傳動。擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)中最先接觸點分布區(qū)間的確定因此也是一個急需解決的課題。還有擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)中的主要零件擺線輪，由于它本身齒形的特點，在制造過程中需要較多的步驟，需要工人多次的裝卡和加工，從而大大的降低了效率，同時在無形中也增加了成本。所以對擺線輪一次加工成形的研究就顯得相當(dāng)重要。當(dāng)然，以上這些問題都是針對于如何做好擺線針輪式行星傳動的基本問題。在當(dāng)今社會中，也有很多國內(nèi)外的一部分專家著眼于擺線輪的結(jié)構(gòu)改型研究，將擺線針輪式行星傳動機構(gòu)改為將擺線齒輪式行星傳動機構(gòu)，或者改為將擺線滾子式行星傳動機構(gòu)等，以獲得更優(yōu)的傳動效果，更廉價的成本和更少的問題。以上是當(dāng)今社會國內(nèi)外對擺線針輪式傳動結(jié)構(gòu)研究的基本情況，而且很相當(dāng)一部分專家學(xué)者和技術(shù)工程人員已經(jīng)做出了成績，發(fā)表了論文，比如； （1）佛山星光傳動機械有限公司的李欽在《擺線針輪減速機的結(jié)構(gòu)改型》中通過分析目前擺線針輪減速機結(jié)構(gòu)上存在的不合理，與不適合現(xiàn)代生產(chǎn)的缺陷，對現(xiàn)擺線針輪式減速機進行改進，并介紹改型的擺線針輪減速機的結(jié)構(gòu)和特點； （2）南平師范高等?？茖W(xué)校電子工程系的錢學(xué)毅教授在《擺線針輪行星傳動的優(yōu)化設(shè)計》中說到，擺線針輪式行星傳動由于具有很多優(yōu)點而在許多部門得到日益廣泛的應(yīng)用。目前, 對擺線針輪式行星傳動的計算機輔助優(yōu)化設(shè)計都是在基本參數(shù)已經(jīng)確定的條件下進行的, 而對傳動性能和經(jīng)濟成本起著重要作用的基本參數(shù)的確定卻仍沿用傳統(tǒng)的試湊法。他就擺線針輪式行星傳動基本參數(shù)的計算機輔助優(yōu)化設(shè)計作了初步探討, 試圖對從事齒輪傳動設(shè)計的同仁能有所幫助； （3）大連交通大學(xué)機械工程學(xué)院的張東升、關(guān)天民兩位教授在《擺線針輪傳動動態(tài)受力分析理論》中提到，在擺線針輪式傳動中,傳統(tǒng)受力分析方法基于兩種矛盾的假設(shè),而且只是計算了整個傳動過程中一個特殊位置的受力狀況,與實際工況不符,存在雙重的計算誤差。他們在變形協(xié)調(diào)原理的基礎(chǔ)上,提出了擺線針輪式傳動動態(tài)受力分析理論,突破了傳統(tǒng)方法中的兩種假設(shè)的局限,在全域內(nèi)找到了最大接觸力和最大接觸應(yīng)力； （4）江蘇省徐州市經(jīng)濟研究所的王文藻在其學(xué)術(shù)論文《擺線針輪行星傳動的運動分析中》分析了擺線針輪行星傳動的特點及其運動規(guī)律，得出該傳動系統(tǒng)正常工作的必要條件是“改變徑向力的方向，對支點! 形成一個能使擺線齒輪向逆時針方向公轉(zhuǎn)的力矩”； （5）沈陽大學(xué)的興穎、于洪區(qū)供暖公司的張英和沈陽市長城重型通用機械廠的李鳳志在其共同完成的文章《傳遞的力矩與功率之間的關(guān)系》中對新型擺線滾子式傳動結(jié)構(gòu)的減速器傳動效率的組成進行研究，分析了其傳動的各基本構(gòu)件所傳遞的力矩和功率之間的關(guān)系，最后用數(shù)學(xué)表達式描述了這種關(guān)系。 總之，擺線針輪式行星傳動方式是當(dāng)今世界機械領(lǐng)域內(nèi)一個非常受歡迎的新生兒，無論對其的應(yīng)用方面，還是對其的研究方面，都有著不可估量的前景。所以本次畢業(yè)設(shè)計我選擇這個課題，雖然我還沒太多經(jīng)驗，也沒有過專門的研究，但我正好可以就著這次機會了解一下擺線針輪式行星傳動的相關(guān)原理結(jié)構(gòu)，以及擺線針輪式傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟和應(yīng)該注意的問題，為以后的工作和研究坐下鋪墊。同時也能拓寬一下我的知識面，為我即將畢業(yè)的大學(xué)生活做一個完美的收尾。 由于本人能力有限，處于剛畢業(yè)的階段，沒有什么經(jīng)驗，此次設(shè)計研究僅從皮毛入手，設(shè)計一套擺線針輪式傳動電動滾筒的基本結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)和零件結(jié)構(gòu)，希望老師批評指正?，F(xiàn)在就我本次的設(shè)計做一個大致的概述： 自從拿到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，我用了3個星期的時間上網(wǎng)查閱了大量的關(guān)于擺線針輪式減速器的、滾筒設(shè)計的相關(guān)資料，并從中選擇了一片英文資料予以翻譯；同時在本校圖書館借閱了《機械傳動設(shè)計手冊》（煤炭工業(yè)出版社）、《機械設(shè)計手冊》（化學(xué)工業(yè)出版社）、《擺線針輪式行星傳動》（科學(xué)出版社，1976年）等相關(guān)文本資料，在老師和同組同學(xué)的幫助下，對擺線針輪式傳動的原理有了大致的了解。另外根據(jù)學(xué)校和學(xué)院的要求，完成了開題報告的編寫任務(wù)。之后，我又用了3個星期的時間完成了總體傳動方案的設(shè)計、傳動比的計算分配和傳動機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算。包括擺線輪的尺寸計算，針齒輪、針齒銷和針齒銷套的尺寸結(jié)構(gòu)計算、W機構(gòu)的設(shè)計即柱銷數(shù)目的選擇，柱銷和柱銷套結(jié)構(gòu)的尺寸計算、針齒殼、針齒殼擋板、針齒殼右端蓋、連接架的設(shè)計計算。在繼續(xù)下來的兩個星期內(nèi)，我完成了剩下所有零部件的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件選擇的大量工作，包括滾筒的設(shè)計、左右法蘭軸的設(shè)計、左右支座、左右滾筒端蓋、軸承端蓋的設(shè)計以及對螺釘?shù)倪x用、法蘭軸軸承的選用、鍵的選用、擋圈和油封的選用等一系列工作。然后我用了一個星期的時間，在電腦上用CAXA電子圖板軟件畫出了總裝配圖和部件圖，并請老師做了指正。又用了兩個星期的時間在電腦上用CAXA電子圖板軟件完成所有零件圖的繪制和標(biāo)注工作，并請老師做了指正。然后從中選擇一部分有代表性的零件圖進行手繪，鍛煉了自己的手繪能力。這期間我還選擇了雙偏心套這個零件進行了工藝規(guī)程的設(shè)計，并制作了工藝卡。至此，我的所有設(shè)計任務(wù)已基本完成。在剩下的時間里，我把主要精力放在了對所有圖的完善工作上，包括對結(jié)構(gòu)尺寸、標(biāo)注、試圖、線條等一切不妥之處的修改，并整理了計算說明書。這就是我整個畢業(yè)設(shè)計期間的工作過程，希望老師們給予寶貴意見和建議。 2 原始數(shù)據(jù) 擺線針輪式電動滾筒具有電動滾筒和擺線減速器的優(yōu)點，而且可謂中國特色，世界上除了日本，這種結(jié)構(gòu)型式可謂“中國特色”，除日本外，其它國家很少使用這種傳動結(jié)構(gòu)，用擺線針輪這種傳動結(jié)構(gòu)的電動滾筒可實現(xiàn)很小的線速度和很大功率。在將來一定會有很大的發(fā)展。 下面是這次設(shè)計的主要數(shù)據(jù)： 滾筒直徑: D=500mm, 適用膠帶寬度B: =650mm, 膠帶運行速度:V=1.6 m/s, 電機功率 : N=7.5KW 電機轉(zhuǎn)速 : n=1480r/min 3 裝置整體方案的設(shè)計 電動滾筒就是要將電機和減速機構(gòu)和電機布置在滾筒內(nèi)部以達到簡化安裝，減少占地，減輕裝置重量等目的。所以裝置整體示意圖如下： 這里，電機選用YG系列專用電機，不用設(shè)計，而滾筒結(jié)構(gòu)很簡單，所以主要對傳動方案（減速機構(gòu)部分）進行設(shè)計。 4 傳動方案設(shè)計 擺線針輪式傳動結(jié)構(gòu)是采用K-H-V少齒差行星式傳動原理及擺線針齒嚙合的新穎傳動結(jié)構(gòu)。這種傳動結(jié)構(gòu)的減速器廣泛應(yīng)用于紡織印染、輕工食品、冶金礦山、石油化工、起重運輸及工程機械等領(lǐng)域中的驅(qū)動和減速裝置。擺線針輪式行星傳動結(jié)構(gòu)減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。輸入部分是輸入軸，減速部分是擺線針輪式的K-H-V行星式傳動機構(gòu)，輸出部分是有輸出軸、銷軸和擺線輪組成的W機構(gòu)。 擺線針輪式減速器就是利用擺線針輪減速原理研制出的機械中的一種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置。在眾多減速器當(dāng)中,擺線針輪減速器因其運行平穩(wěn)和它性能好,可靠性高,生產(chǎn)成本低,使用壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,過載能力強,在噬合部位采用了滾動齒接觸使得其阻力接近于0以及其它的一些優(yōu)級點（傳動比高,傳動精度高,傳動比調(diào)節(jié)簡單,比其它任何種類的減速器占用的空間都?。?在近幾十年來一直受到用戶的青睞.在安裝空間受到限制的今天,擺線針輪式減速器將更能發(fā)揮它的優(yōu)勢。 鑒于擺線針輪式減速機構(gòu)的諸多優(yōu)點，在這里采用擺線針輪式減速機構(gòu)作為電動滾筒的傳動裝置。 一般的擺線針輪減速機都是采用固定針輪齒圈型的擺線針輪減速機構(gòu)的，將擺線輪的轉(zhuǎn)動通過W機構(gòu)輸出到低速軸，但是在電動滾筒中，由于減速機構(gòu)是位于滾筒內(nèi)部的，采用轉(zhuǎn)動針輪型擺線減速機構(gòu)，將擺線輪固定，而通過針輪轉(zhuǎn)動來帶動滾筒轉(zhuǎn)動有利于W機構(gòu)的簡化，更符合減速機構(gòu)在滾筒內(nèi)部布置的要求，所以采用轉(zhuǎn)動齒圈型擺線針輪減速機構(gòu)作為本電動滾筒的傳動機構(gòu)。 5 計算部分 5.1 傳動比的確定 5.1.1 計算滾筒轉(zhuǎn)速 滾筒轉(zhuǎn)速的大小是由輸送機的膠帶運行速度和滾筒徑的大小決定的。 （1） 5.1.2 輸入軸轉(zhuǎn)速n的確定 在擺線針輪減速器中,電機軸直接帶動擺線針輪減速機構(gòu),即電機軸就是輸入軸,所以輸入軸轉(zhuǎn)速為: n = 1480r/min （2） 5.1.3 傳動比 i 的計算 傳動比 i 取決于傳動裝置的減速要求。通常，一級傳動比i=11~87,最高可 達115。 （3） 由擺線針輪傳動原理可知，固定齒圈型擺線針輪減速機構(gòu)的傳動比等于其 針輪齒數(shù)，為保證兩個擺線輪能180o對稱地裝入針齒圈內(nèi)，并同時與針齒輪對應(yīng)的針齒想嚙合，擺線輪齒數(shù)必須為奇數(shù)（整數(shù)），固傳動比必須為偶數(shù)，這里取i=24 5.2 選擇結(jié)構(gòu)、齒數(shù)、及材料 5.2.1 結(jié)構(gòu)形式的選擇 擺線針輪式行星傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，過載能力較大，承受沖擊和振動的性能較好、工作可靠，壽命長等特點。所以在傳動滾筒內(nèi)部裝入擺線針輪式傳動結(jié)構(gòu)的減速器和電動機，構(gòu)成電動滾筒。在中小功率傳輸機上使用電動滾筒式十分有利的，可以化簡安裝、減少占地、是整個驅(qū)動裝置重量輕、成本低、具有顯著的經(jīng)濟效益。 根據(jù)以上這些特點，結(jié)構(gòu)形式選擇如下圖所示。 圖5-1 擺線針輪行星傳動的機構(gòu)簡圖 擺線針輪式行星傳動屬于一種K-H-V型行星傳動，如上圖所示。這種傳動一般由減速機構(gòu)和輸出機構(gòu)兩部分組成。減速器機構(gòu)采用的擺線輪C只擺動不轉(zhuǎn)動，傳動的針齒輪P和轉(zhuǎn)臂H組成了行星內(nèi)捏和機構(gòu)，常采用=1。輸出機構(gòu)采用將針齒殼與滾筒由傳動架固定組成W機構(gòu)。 通常，擺線針輪減速機構(gòu)的一級傳動比為11～87，最高可達115 5.2.2 齒數(shù)的確定 傳動比iHC取決于傳動裝置的減速要求，已經(jīng)確定i=24這時，擺線輪和針齒輪的齒數(shù)為： 針輪齒數(shù) 擺線輪齒數(shù) 5.2.3 材料的選擇 擺線針輪式行星傳動的損壞形式主要有以下幾種:（1）擺線輪齒和針齒發(fā)生齒面疲勞點蝕和膠合，特別是功率較大或制造精度較低時，這種形式的損壞往往是最主要的；（2）W機構(gòu)的柱銷發(fā)生疲勞折斷，或者銷套和銷孔表面發(fā)生疲勞點蝕。由于W機構(gòu)受柱銷中心圓直徑的限制而不能做的很大，使柱銷（套）數(shù)量少和受載大，極易因彎曲強度不足而折斷，銷套和銷孔表面由于接觸強度不夠也會發(fā)生疲勞點蝕；（3）轉(zhuǎn)臂軸承元件發(fā)生疲勞損壞。轉(zhuǎn)臂軸承在高速重載的條件下工作，承受著擺線輪上的全部載荷，極易發(fā)生疲勞損壞。尤其當(dāng)工作連續(xù)性較大時，整個傳動裝置的承載能力主要受轉(zhuǎn)臂軸承的限制。 為減小傳動尺寸和提高傳動元件的強度，擺線輪、針齒（套）、和柱銷（套）應(yīng)采用高強度的材料（如GCr15），并用熱處理方法提高工作表面的強度。偏心套、輸出軸和輸入軸可采用45鋼。其他零件如針齒殼和機座一般采用鑄鐵和鑄鋼。這些主要零件的推薦材料和硬度列于下表。表中同時列出擺線針齒嚙合的需用接觸應(yīng)力和針齒銷及柱銷的的許用彎曲應(yīng)力。根據(jù)實際使用的經(jīng)驗，對于硬度HRC58~64的GCr15鋼，這些推薦值是可以用的，當(dāng)制造精度要求高時，易取較大值。 所以根據(jù)以下表格，初選材料為： 擺線輪：GCr15 HRC60~64 針齒套、針齒銷、柱銷套、柱銷： GCr15 HRC58～62 雙偏心套：45鋼 HB220～250 輸入軸：45鋼 HB220～250 輸出軸：45鋼 HB220～250 機座、針齒殼：HT200. 零件名稱 薦用材料 硬度 許用應(yīng)力 擺 線 輪 針 齒 套 GCr15 GCr15SiMn GCr15 HRC60～64 HRC58～62 ----------- =850～1200 針 齒 銷 柱 銷 GCr15 GCr15 HRC58～62 HRC58～62 =150～200 銷 套 雙偏心套 輸 入 軸 輸 出 軸 GCr15 45 45 45 HRC56～60 —— HRC22～250 HRC22～250 —— —— —— —— 針 齒 殼 機 座 HT200 HT300 ZG25 ZG25 HT200 ZG25 —— —— —— —— 表5-1 擺線針輪式行星傳動主要零件的推薦材料和許用應(yīng)力 5.3 計算針齒中心圓半徑 5.3.1 輸出軸轉(zhuǎn)矩 5.3.2 初選短幅系數(shù) 當(dāng)擺線輪齒數(shù)和針輪直徑已定時，影響齒廓曲線和承載能力的主要參數(shù)就是短 幅系數(shù)，最理想的短幅系數(shù)值為=0.5~0.75。初步計算時先按表2選取。 因為，由下表可以查出應(yīng)先取 表5-2 短幅系數(shù)的推薦值 Zc ≤11 13～23 25～59 61～87 K1 0.42～0.55 0.48～0.65 0.55～0.74 0.54～0.67 5.3.3 初選針徑系數(shù) 針輪上相鄰兩針齒之間中心之間的弦長與針齒套直徑的比值成為針經(jīng)系數(shù)，用表示。顯然，針經(jīng)系數(shù)的大小表明針齒在針輪上分布的密集程度，如下圖有 圖5-2 針經(jīng)系數(shù)示意圖 為避免針齒相碰和保證針齒與針殼的強度，可取=1~4，以=1.5~2.0最常用，一般不小于1.25～1.4。當(dāng)≥44時，若將針輪齒數(shù)抽去一半，可取0.99~1.0。 設(shè)計時值可參考下表選擇。 表5-3 針經(jīng)系數(shù)推薦值 Zp ＜12 12～24 24～36 36～60 60～88 K2 3.85～2.85 2.8～2.0 2～1.15 1.5～1.0 1.5～0.99 所以查表，初選=2.0。 5.3.4 嚙合位置系數(shù) 根據(jù)擺線針輪齒面接觸強度的計算公式 式中 Fi———白線輪齒和針齒在任一位置嚙合時的法向作用力。根據(jù)式 Fi= = 式中 S=1+-2） 取=0.55, 有： =（N） ——擺線輪的寬度，=,mm; ——當(dāng)量彈性模量，設(shè)擺線輪和針齒套材料的彈性模量分別為和,當(dāng)二 者的材料為合金鋼時，=，有： ==2.15×105(MPa) ——擺線輪齒和針齒在嚙合點的當(dāng)量曲率半徑。 將以上各值代入赫茲公式，經(jīng)整理后得： =282 令 =，值隨、、及齒廓接觸位置角不同而變化。當(dāng)、和一定時，必須有某一位置角=，使達道最大值，即： = 式中 =1+－2； =()－(1+)。 這時，擺線輪齒和針齒間的接觸應(yīng)力達最大值。因而，將代入上式，得擺線針齒嚙合的接觸強度條件為： =282（MPa） 所以，的值可由表4查出，且 查表4得，=1.87。 5.3.5 齒寬系數(shù) 擺線輪的齒寬系數(shù)，一般取=0.1~0.2，通常推薦值取=0.15。 5.3.6 許用接觸應(yīng)力 查表5-1 得，選用材料的許用接觸應(yīng)力=850MPa 表5-4 最大接觸應(yīng)力的嚙合位置系數(shù) 5.3.7針齒中心圓半徑 當(dāng)擺線輪齒和針齒間的接觸應(yīng)力達最大值時，得擺線針齒的嚙合條件為 (MP) 在設(shè)計計算中，為計算針齒輪針齒中心圓半徑，可將代入上式，得： 式中 ——最大接觸應(yīng)力的嚙合位置系數(shù) ——擺線輪的齒寬系數(shù) ——許用接觸應(yīng)力，M Pa， ——輸出軸上的轉(zhuǎn)矩，N·mm 根據(jù)以上計算和查表所取得的數(shù)據(jù)，代入下式 =433 =121.3mm 進而圓整取=125mm。 5.4 計算擺線輪和針齒輪幾何尺寸 5.4.1 計算偏心距 如圖3所示，若將圓2作為定圓，而將1圓作為滾圓，并且令圓1 沿定圓2做純滾動，滾圓1以外一點的軌跡同樣是短幅外擺線。當(dāng)取半徑為的的圓作為固定針輪的實際齒廓時，擺線輪的實際齒廓就是等幅外擺線的等距曲線，而滾圓1與定圓2的瞬時接觸點P就是擺線輪的瞬時轉(zhuǎn)動中心。因而，當(dāng)擺線輪用轉(zhuǎn)臂H驅(qū)動做行星運動時，擺線輪與固定針齒輪的實際齒廓在嚙合點的公法線，必定通過瞬時轉(zhuǎn)動中心P,而滾圓1和定圓2就是擺線輪和針齒輪嚙合的節(jié)圓。兩輪節(jié)圓的瞬時接觸點P始終位于擺線輪的偏心線上,P點又稱為嚙合點。這表明，不管擺線輪和固定針齒輪在任何位置嚙合，各對嚙合齒廓在接觸點的公法線……恒通過節(jié)點P，即擺線針輪嚙合滿足齒廓嚙合定律，可實現(xiàn)定傳動比傳動。 根據(jù)擺線針輪式傳動嚙合的連續(xù)傳動條件，即兩輪節(jié)圓上的齒距必須相等。如圖所示，擺線輪的實際齒廓在其節(jié)圓上對應(yīng)的弧長稱為擺線輪的節(jié)圓齒距，以表示，有：=2π（）=2πa 這時，擺線輪的齒數(shù) 為： === 針齒輪相應(yīng)的齒數(shù)為： === 由以上兩式得： 中心矩 a== 根據(jù)以上求得數(shù)據(jù)，代入上式得： a= ==3.4 所以取 a=3.5。 圖5-3 擺線針輪式行星齒輪傳動的嚙合特性 5.4.2 校正擺線輪的短幅系數(shù) 因為 所以將a=3.5、=24、=125代入上式，得 == =0.672 5.4.3 擺線輪節(jié)圓半徑 根據(jù)擺線針輪式傳動嚙合的連續(xù)傳動條件，即式子 === 所以， = 代入數(shù)據(jù)：=3.524=80.5 5.4.4 針齒輪節(jié)圓半徑 同上，針齒輪相應(yīng)的齒數(shù)為： === 所以， 代入數(shù)據(jù)，=5×16=84 5.4.5 滾圓基圓半徑 在實際應(yīng)用中，短幅外擺線一般是用外滾法形成的。如圖所示。將半徑的滾圓G沿半徑的基圓J做純滾動，當(dāng)滾圓G沿半徑的基圓J滾過一周時，滾圓內(nèi)一點描出的軌跡也是一條短幅外擺線，短幅系數(shù)。 此時，滾圓G與基圓J的半徑等于： 。 代入數(shù)據(jù)可求得： ==5.21 ==120 5.4.6 嚙合齒距 擺線輪與針齒輪要實現(xiàn)連續(xù)正確的嚙合，針齒輪和擺線輪的齒數(shù)差必須相差1。這時擺線輪和針齒輪連續(xù)傳動的條件可表示為： 當(dāng)針齒輪的針齒中心圓半徑用表示時，擺線輪與針齒輪的嚙合齒距為 為： 式中，代入數(shù)據(jù)，計算，得： ==32.7 5.4.7 針齒套半徑和針齒銷半徑 當(dāng)針經(jīng)系數(shù)選定后，針齒套半徑按式計算，即： 代入數(shù)據(jù)，計算，得： =11.78 這時，針齒套直徑需按照下表圓整，而針齒銷直徑可取為 可按下表選用 表5-5 針齒銷和針齒套直徑推薦值 drp 不帶套 14 18 22 27 32 36 drp 8 10 10 12 16 20 24 26 所以，選擇有 =11，=8 5.4.8 擺線輪齒頂圓、齒根圓直徑 擺線輪齒頂圓半徑=125+3.5-7=121.5 擺線輪齒根圓半徑=125-3.5-7=114.5 5.4.9 擺線輪寬度 ，其中=0.1~0.2， 此處取=0.15。 帶入計算，得：=0.15125=19.75 取=19 則==0.187 5.4.10 擺線輪齒廓切頂演算 根據(jù)微分幾何學(xué)的曲率公式，擺線輪理論齒廓的曲率半徑按下式計算： = 式中各導(dǎo)數(shù)值按下式計算： = = 將各式代入=，整理后得： == S=1+-； D=。 這時，擺線輪實際齒廓的曲率半徑為： = 由數(shù)學(xué)規(guī)定，如下圖a所示，當(dāng)＜0時，表明理論齒廓在該處為外凸曲線，當(dāng) 圖5-4 擺線輪的實際齒廓和頂切 ＞0時，表明理論齒廓在該處為內(nèi)凹曲線。顯然對于外凸的理論齒廓（＜0），當(dāng)＞︱︱時（如圖b），＞0，這表明擺線輪在此處形成交叉齒廓。這種情況稱為擺線輪齒廓的頂切或“失真”。當(dāng)=︱︱時，=0，即實際齒廓在該處出現(xiàn)尖角。對于內(nèi)凹的的理論齒廓（＞0），如下圖c所示，不管取多大，實際齒廓都不會發(fā)生頂切。 擺線輪齒廓是否發(fā)生頂切，不僅取=決于理論外凸齒廓的最小曲率半徑，而且與針齒套半徑有關(guān)，根據(jù)理論推導(dǎo)得， = 式中 ——針齒中心圓半徑； ——擺線輪理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù)。 擺線輪齒廓不產(chǎn)生頂切或尖角的條件為 ： 或表示為 ==0.088<λmin=0.1158 其中稱為擺線輪理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù)，查表6確定。 表5-6 擺線輪理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù) 查得，=0.1882.，所以滿足此條件。 5.5 轉(zhuǎn)臂軸承的選擇 5.5.1 初估擺線輪內(nèi)孔半徑 根據(jù)W機構(gòu)的相關(guān)限制，即公式 = 式中 ——擺線輪的齒根圓半徑： ——擺線輪的內(nèi)孔半徑，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定，初算時可以取 =（0.4～0.5），為針齒輪的針齒中心圓半徑。 所以，據(jù)以上的要求，初估擺線輪內(nèi)孔半徑為 =（0.4～0.5） =（0.4～0.5）×125 =50～62.5 mm 取=55 mm 5.5.2 選擇軸承型號尺寸 根據(jù)擺線針輪式行星傳動的擺線輪不作轉(zhuǎn)動，只作擺動的特點，參照有關(guān)設(shè)計的先例，應(yīng)選取無外圈的圓柱滾子軸承。所以查《機械傳動設(shè)計手冊》（煤炭工業(yè)出版社），選取N214E型軸承，參數(shù)如下： 基本尺寸： d=70 mm 基本額定負(fù)載： C=89.8 kN =125 mm B=24 mm 極限轉(zhuǎn)速; 脂潤滑 4500 油潤滑 5600 質(zhì)量： W≈1.11 kg 軸承型號： 502312E 其他尺寸： a=5.5 mm 安裝尺寸： =2.1 mm =72 mm =106.5 mm =2.1 mm 圖5-5 無外圈圓柱滾子軸承尺寸 5.5.3 名義徑向載荷 因為轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪內(nèi)孔作用有力，如圖6所示。擺線輪受三種力的作用：即針齒對擺線輪齒廓的作用力，合力為；銷軸對擺線輪銷孔的作用力，合力為；轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪內(nèi)孔的作用力R。擺線輪在、和R的作用下處于平衡狀態(tài)，其力的封閉多邊形如下圖b所示。 圖5-6 轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪內(nèi)孔的作用力和力多邊形 這時，由上圖求得轉(zhuǎn)臂軸承對擺線輪內(nèi)孔的作用力R可表示為： R= = 又因為在計算各合力的時候，可以將合力、表示為： ==· = ·= =·=· =·=· 式中 ==； = = ==； ==； =或者按上圖確定。 另外 === 式中 ===. 將以上各式代入第一式里整理，有 R= = 在近似計算中，可取≈1.3，代入上式，有 R= =≈40° 所以計算名義載荷，有 R== = N 5.5.4 當(dāng)量動載荷 軸承的當(dāng)量動載荷計算公式為： P= (N) 式中 R——名義徑向載荷， ——動載荷系數(shù)，通常取=1.2～1.4。取=1.3。 則 P=1.3×13444=17477 N 5.5.5 軸承相對轉(zhuǎn)速 根據(jù)公式 n = 且 = 所以有 n = =1579 5.5.6 軸承壽命計算校合 轉(zhuǎn)臂軸承通常采用無外圈的窄系列短圓柱滾子軸承（502000型），有時用帶外圈的普通短圓柱滾子軸承（2000型）代替，但使用時須拆去外圈。 轉(zhuǎn)臂滾子軸承的壽命按下式計算； = 式中 ——軸承壽命，一般要求≥5000h； N——軸承轉(zhuǎn)速，按擺線輪相對于轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速計算，即 n = ，式中為輸入轉(zhuǎn)速（）， 為輸出轉(zhuǎn)速（）； P——當(dāng)量動載荷，N； C——軸承的額定動載荷，標(biāo)準(zhǔn)軸承的C值見滾動軸承尺寸表，N （上面已經(jīng)查出）。 所以，按式計算有 = 因為=11974 h ≥ 5000 h 所以軸承壽命滿足要求。 5.6 針齒銷彎曲強度驗算 5.6.1 針齒銷結(jié)構(gòu)尺寸計算 當(dāng)針輪針齒的支承寬度較小時（如圖7），針齒銷可視為雙支點簡支梁，承受的集中載荷為擺線輪對銷軸的最大作用力，按下式計算： 圖5-7 針齒銷的結(jié)構(gòu)形式和受力簡圖 這時，支承A的反力為： = 針齒銷上作用的最大彎矩為： =·= 將 =代入，并取=0.55，得： =· 式中 =0.5++； =1.5+++0.5； =+=2++2+； ——擺線輪的寬度，mm； ——間隔環(huán)的寬度，=－，為軸承寬度，mm； ——擺線輪與針齒殼內(nèi)側(cè)端面的間隙，mm； ——針齒殼端部壁厚，一般取≥≥。 根據(jù)以上說明，計算有： = 0.5++ =0.5×19＋5＋0.5×17 =23 mm =1.5+++0.5 =1.5×19＋5＋3＋0.5×17 =45mm =+=2++2+ =23＋45 =68 mm 5.6.2 最大彎矩的計算 根據(jù)上面最大彎矩的計算公式： =· =· =1967kg·m 5.6.3 許用彎曲應(yīng)力 查擺線針輪式行星傳動主要零件的推薦材料和需用應(yīng)力表(前面已列) =150～200 MPa ， 所以選擇=150 MPa 5.6.4 校核彎曲應(yīng)力 對于6-1所述的情況，針齒銷的彎曲強度條件可以表示為： =≤ (MPa) 計算得 ===70.14 MPa 即 70.14 MPa ≤=150 MPa ， 符合彎曲強度要求。 5.7 W機構(gòu)銷軸彎曲強度計算 5.7.1 銷軸數(shù)目 W機構(gòu)的銷軸用壓配合裝在輸出軸的銷盤上（如下圖所示），承受的集中載荷為擺線輪的銷孔對銷軸的最大作用力，所以銷軸通常按懸臂梁進行進行彎曲強度計算?？紤]到制造和裝配的誤差的影響，須將銷軸承受的最大作用力增大20%。 這時，銷軸在危險剖面上的彎曲應(yīng)力為： == W機構(gòu)的柱銷數(shù)目受擺線輪尺寸的限制。當(dāng)擺線輪尺寸較小時，柱銷數(shù)目過多將削弱擺線輪的幅板強度。設(shè)計時，可根據(jù)針齒中心圓直徑按表7選擇。 表5-7 W機構(gòu)柱銷數(shù)目參考值 （mm） ≤100 ＞100～200 ＞200～300 ＞300～400 ＞400～500 6 8 10 12 ≥12 因為=250 mm 所以選擇 = 10 5.7.2 銷軸中心圓半徑 銷軸中心圓半徑的計算公式為： = 式中 ——擺線輪的齒根圓半徑； ——擺線輪的內(nèi)孔半徑。 所以，入相關(guān)數(shù)據(jù)，有： == =83.9 所以取=85mm 5.7.3 柱銷和銷套直徑 將 =0.55代入公式中，得W機構(gòu)的銷軸彎曲強度計算公式為： =≤ (MPa) ≥3 (mm) 式中 ——輸出軸上轉(zhuǎn)矩，N·mm； ——銷軸中心圓半徑，mm； ——銷軸數(shù)目； ——需用彎曲應(yīng)力，MPa； ——擺線輪的寬度，mm； ——間隔環(huán)的寬度，mm。 代入相應(yīng)數(shù)據(jù)，取=150MPa,有： ≥ =3 =19.3mm W機構(gòu)的柱銷直徑由柱銷的彎曲強度條件決定，而銷套直徑可按下式計算； =(1.3～1.5) (mm) 既有 =（1.3～1.5) =（1.3～1.8)×19.3 =25.09～32.6 再根據(jù)W機構(gòu)柱銷和銷套的尺寸參考表選擇有： =20mm =30mm 表5-8 W機構(gòu)柱銷和柱銷套直徑參考值（mm） 12 14 17 22 26 32 35 45 55 17 20 26 32 38 45 50 60 75 5.7.4 銷孔直徑 當(dāng)銷套直徑選定后，擺線輪上的銷孔直徑為： =+2a 代入數(shù)據(jù)計算有：=+2a=30+7=37mm 圖5-8 擺線輪銷孔壁厚和 5.7.5 銷孔壁厚驗算 當(dāng)所有數(shù)據(jù)選定后，需要驗算擺線輪上的銷孔壁厚和（如上圖）， 并保證最小壁厚不小于=0.03。 代入數(shù)據(jù)有： =0.03= 0.03×125=3.75 mm =－－ =86.5－57.5－24 =5 mm =2·sin－ =2×88×sin－48 =6.75mm 因為 =5mm＞=3.75 mm =6.75mm＞=4.02 mm 所以滿足要求。 5.8 其他零件的設(shè)計與計算 5.8.1 雙偏心套的設(shè)計 已知滾筒和電機的相關(guān)尺寸如圖9和圖10； 圖5-9 傳動滾筒的外形尺寸圖 圖5-10 電機相關(guān)尺寸圖 根據(jù)電機的相關(guān)尺寸圖，可知電機的輸出軸直徑D=28mm， 所以選擇雙偏心套的內(nèi)孔直徑為d=28mm； 又因為雙偏心套是與無外圈的滾動軸承相配合的，所以根據(jù)前面選擇的軸尺寸d=70mm, B=24mm, 選擇雙偏心套的外輪廓尺寸直徑D=70mm ,寬度B=2×24=48 mm； 另外，電機輸出軸與雙偏心套是鍵連接，所以偏心套內(nèi)孔內(nèi)還需加工鍵槽。 結(jié)構(gòu)簡圖如圖11，具體尺寸及標(biāo)注見零件圖11。 圖5-11 雙偏心套結(jié)構(gòu)簡圖