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常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師姓名
金權(quán)洽
專業(yè)技術(shù)職務(wù)
副教授
類 別
畢業(yè)設(shè)計(jì)
學(xué) 生
姓 名
曹興民
學(xué) 號(hào)
070607221
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題性質(zhì)
工程設(shè)計(jì)
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
0706072
是否隸屬科研項(xiàng)目
否
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)
工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。
主要任務(wù)：設(shè)計(jì)一套采用行星減速器為傳動(dòng)系的工件步進(jìn)輸送機(jī)
主要參數(shù)：移動(dòng)速度 , 功率：KW
目標(biāo)：
1. 掌握專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方法和步驟；
2. 培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)資料和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成課題能力；
3. 通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助分析使學(xué)生得到畢業(yè)前的綜合性鍛煉。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容
1）完成開題報(bào)告；
2）英文專業(yè) 資料翻譯（不少于3000字）；
3）完成總體方案設(shè)計(jì)；
4）動(dòng)力傳動(dòng)部分減速器設(shè)計(jì)；
5）通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析軟件進(jìn)行仿真分析；
6）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（不少于8000字）。
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的基本要求
1. 步進(jìn)輸送機(jī)總圖設(shè)計(jì)
2. 設(shè)計(jì)完整的減速器，結(jié)構(gòu)合理；
3. 三維造型軟件進(jìn)行三維造型；
4. 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助分析軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。
4．主要參考文獻(xiàn)
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5．進(jìn)度安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各階段任務(wù)
起 止 日 期
1
雙向選擇課題，完成選題表及選題審核
2010-11-16 /11-30
2
下達(dá)書面任務(wù)書
2010-12-1 /12-15
3
完成開題報(bào)告、英文資料翻譯
2010-12-16/ 12-31
4
方案設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)
2011-01-01/ 03-05
5
減速器設(shè)計(jì)
2011-03-06/ 04-05
6
中期畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度檢查。
2011-04-02/04-09
7
計(jì)算機(jī)輔助分析
2011-04-06/ 04-20
8
整理撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
2011-04-21/ 04-28
9
上交畢業(yè)設(shè)計(jì)材料、準(zhǔn)備答辯
2011-04-29/ 04-30
畢業(yè)答辯-
2011-05-08/ 05-11
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
2011 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文文獻(xiàn)翻譯
學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
姓 名： 曹興民
學(xué) 號(hào)： 070607221
(用外文寫)
外文出處： Journal of Materials Processing Technology 119(2001) 52-57
附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。
附件1：外文資料翻譯譯文
立體自由形式制造程序的幾何粗糙度分析
摘要
現(xiàn)今在原型制造技術(shù)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使制造時(shí)間大大減少，然而在使用這些技術(shù)的許多方面還有待研究。其中之一是表面粗糙度表征索取層加工工藝。為了描述有效粗糙度，通過(guò)制造過(guò)程所獲得的對(duì)平均粗糙度（RA）的研究取得成功。這使我們能夠建立快速原型制造的兩種可能的策略：制造固定層高度、制造出在給定束縛條件的粗糙度。原型部件均采用立體生產(chǎn)技術(shù)，表面粗糙度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果使我們能夠提出合理的理論模型。
關(guān)鍵字：快速原型設(shè)計(jì) 制造工藝 表面粗糙度表征
1.引言
快速原型一詞可以被定義為任何一個(gè)零件，部件，機(jī)制或產(chǎn)品，進(jìn)行與驗(yàn)證其全部或主要特征和理論的部分職能的目標(biāo)之前，其產(chǎn)業(yè)化的物理模型制作，或作為功能元件直接在制造過(guò)程中采用[1,2]。這些技術(shù)的使用意味著快速原型制造的時(shí)間以小時(shí)計(jì)算，而不是現(xiàn)在的幾天，幾周或幾個(gè)月，這導(dǎo)致術(shù)語(yǔ)“快速''的使用，并在組件的制造成本大幅度降低[3,4]。
此外，不同材料的數(shù)量，可顯著增加就業(yè)，提高精度和最終產(chǎn)品的功能特性[5,6]。
因此，快速原型制造技術(shù)現(xiàn)在作為對(duì)零件，部件或模型的直接生產(chǎn)制造過(guò)程中使用替代方法值得考慮[7,8]。
自1987年首次商業(yè)化應(yīng)用演示，大量的進(jìn)程已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)，其目的是通過(guò)組合現(xiàn)有產(chǎn)品制造過(guò)程（燒結(jié)，消耗焊條焊接方法，激光技術(shù)等）原型和功能元素，由電腦輔助設(shè)計(jì)，制造和分析系統(tǒng)提供的多功能性[9]。
各種原型制造工藝可分為不同的方式：由材料采用，能源使用，或他們已經(jīng)使用的申請(qǐng)類型[10,11]; 因此，我們有立體光刻（SLA），選擇性激光燒結(jié)（SLS），噴墨印刷工藝，熔融沉積制造（FDM）的，分層實(shí)體制造（LOM）和形狀沉積制造（SDM）的過(guò)程等[12,13]，。
在建設(shè)材料層造成重大的挑戰(zhàn)可以從材料學(xué)，傳熱和應(yīng)用力學(xué)的觀點(diǎn)分析[14,15]。本研究的重點(diǎn)是通過(guò)原型自由格式技術(shù)獲得的表面質(zhì)量問(wèn)題。
在通過(guò)這些制造工藝得到零件表面光潔度往往非常重要，特別是在案件中的組件將在與其他元素或在其使用壽命材料接觸，例如在由部分組成模具制造的情況下通過(guò)以下方式無(wú)固相形式的制造過(guò)程，或者在其他的表面特性將會(huì)對(duì)如疲勞，磨損，腐蝕的機(jī)械性能等有重要影響 [16,17]。
為表征粗糙度最常用的方法之一是通過(guò)剖面rugosimeters手段的粗糙度平均評(píng)估。這是有效的粗糙，即實(shí)際上是由測(cè)量?jī)x器測(cè)得的表面粗糙度。不過(guò)，從比較分析的觀點(diǎn)來(lái)看，重要的是要使用，使用預(yù)測(cè)的先驗(yàn)知識(shí)或理論模型的表面質(zhì)量。為此，進(jìn)行了理論研究的原型平均粗糙度獲得使用各種凝固模型，這主要取決于工藝條件和就業(yè)的技術(shù)[18,19]。
一旦幾何類型的特點(diǎn)被表征，使用的SLA原型制造的制造過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了。
一旦獲得部分，對(duì)有效粗糙度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以比較和對(duì)比從一些由測(cè)量?jī)x器所提供的真正價(jià)值提出的理論模型的結(jié)果。
2．表面粗糙度表征
對(duì)于表面粗糙度的研究中，平均粗糙度（RA）的被作為一個(gè)參數(shù)，是在采用ISO4287[20]作為從沿中線測(cè)量粗糙度輪廓算術(shù)平均偏差規(guī)范的基礎(chǔ)上定義的。這個(gè)定義，載于下列公式：
在同一時(shí)間，其他工藝參數(shù)，建立了表征，可以得到表面的目標(biāo)，這些都由圖表示1表示。這些參數(shù)是指那些用于描述平均粗糙度，因?yàn)樗鼈兒苋菀自谠椭圃旃に囁捎玫膬x器中被修改。
情況最簡(jiǎn)單，可用于研究表面粗糙度時(shí)，考慮的是層與層之間的水平空間（區(qū)）與層的厚度或高度（HC）的一致。運(yùn)用等式（1），表面粗糙度可以得到平均值，這是載于以下公式進(jìn)行：
對(duì)上述情況的變化，可如果層的厚度或高度被修改，即考慮到dc=αhc，與α>1。在此基礎(chǔ)上，獲得的Ra值
圖1.學(xué)習(xí)采用分層制造工藝參數(shù)
在等式（3）的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行比較研究，以確定哪些類型的制造過(guò)程中產(chǎn)生最佳的表面光潔度。據(jù)指出，為了獲得同樣的鐳，在第一層高度情況下提出上述（hc = dc）可能大于第二個(gè)，因此，它是一個(gè)快過(guò)程（等于RA）的總高度是因?yàn)樘崆皩?shí)現(xiàn)hc1>hc2。
如果問(wèn)題是制定了四周，即其他方式，如果我們問(wèn)什么樣的Ra是在制造過(guò)程中獲得在上述情況下具有相同的HC，它可以推斷出，RA2>RA1。因此，第二種情況下會(huì)導(dǎo)致較差的表面光潔度。同樣的分析可以進(jìn)行，當(dāng)α<1，獲得相反的情況。
圖2顯示了另一種類型的配置中的分層制造工藝考慮。無(wú)論是一個(gè)或其他類型的幾何條件得到直接相關(guān)的工藝特點(diǎn)和運(yùn)行條件[21]。在這個(gè)數(shù)字的基礎(chǔ)上，可以驗(yàn)證，作為制造過(guò)程的技術(shù)輔助，平均粗糙度由等式（4）定義，當(dāng)α=1時(shí)Ra值較尖銳的邊緣情況少；了約60％。
最后，另一個(gè)在分層制造可能的情況是考慮圖 3。必須指出，可能凝固的一些情況可能比研究中所采取的數(shù)量大，盡管我們認(rèn)為，這里提出的模型涵蓋了廣泛的價(jià)值和應(yīng)用后，對(duì)沉積模型中的材料行為基板進(jìn)行原型制造。在開展上述案件中，以同樣的方式對(duì)平均粗糙度分析，，得到了確切含義Ra = f (hc, dc,θ)。通過(guò)圖中描述的應(yīng)用程序可以導(dǎo)出Ra = 0.28hc。
表面處理往往是在大量應(yīng)用中起決定性的作用，在一般情況下，必須由制造后整理操作手段糾正。但是，也有材料，它不可能進(jìn)行這些操作，因此，材料及施工條件的最佳選擇是至關(guān)重要的。還有非常重要的，對(duì)于獲得事先應(yīng)確定產(chǎn)品所需的特點(diǎn)，并在此作業(yè)條件最密切適合被選用的材料及其特性是選擇的基礎(chǔ)。
圖2. 分層制造：圓角邊緣模型
圖3. 分層制造：凝固與圓邊
3.制造策略
論在生產(chǎn)過(guò)程中的分層平均粗糙度表征的基礎(chǔ)上，兩個(gè)不同的制造策略可以被采納。為此，我們提出兩個(gè)假設(shè)：第一，我們要制造出的革命和第二次幾何原型，該工藝參數(shù)（掃描速度，激光功率和部門寬度等）都可以以這樣的方式之間的聯(lián)合集確定，各層類似于圖2所示。
一旦上述因素已經(jīng)成立，可以研究出兩種制造策略：其中之一涉及RA將在一個(gè)給定的公差帶改變制造層高度（HC），第二個(gè)策略包括進(jìn)行制造階段與切片算法成層，相等的hc和制備的幾何模型相一致。
在第一種情況下，采取局部的方法來(lái)循環(huán)可靠的一階導(dǎo)數(shù)生成函數(shù)，我們得到
因此，由于它已被證明的情況載于圖 1構(gòu)成α>1最高，對(duì)于給定的假設(shè)，我們得到式定義的表達(dá)式（3）。這個(gè)表達(dá)式將用于表面粗糙度，從而導(dǎo)致在下列公式所示的表達(dá)式評(píng)估：
由此，我們得到了“恒定的Ra“，即工作在一個(gè)給定的公差帶，層高度（HC）的，應(yīng)作為該組件的外部輪廓斜坡函數(shù)修改，上面的方程提供一個(gè)我們所希望獲取作為Ra這個(gè)值的函數(shù)值。
圖4. 制造恒定層的厚度
如果，另一方面，其用意是與固定層的高度，它具有簡(jiǎn)化元素的部分破裂算法的優(yōu)點(diǎn)，我們得到的Ra將是可變的。這種情況載于圖4。繼上述相同的假設(shè)，我們得到的由方程（3）給出的平均粗糙度構(gòu)成了這種情況的最大值。因此，如果考慮到 圖4中的點(diǎn)將獲得，正如式（7）中的（i）和（j）：
其中k是沉積層數(shù)最多的點(diǎn)j的高度. 由此看來(lái)，調(diào)用
我們得到了定義Ra的表達(dá)式，其中，因?yàn)樵搶痈叨炔蛔兛梢宰鳛橐环N不同的希望制造原型的幾何函數(shù)在式（8）觀察。
4.表面粗糙度的實(shí)驗(yàn)分析
我們?cè)谟酗@示的粗糙度原型分層制造模型基礎(chǔ)上，得到的原型如圖5所示的結(jié)果。采用該技術(shù)設(shè)備是航天裝置的SLA -350，由三維系統(tǒng)，它采用的是Nd：釩酸釔λ=354.7 nm的固態(tài)激光器，并使用0.25 mm的光束直徑。該材料采用的是樹脂CibatoolTM sl的5510，這是一個(gè)光敏聚合物和photoindicator混合物。原型制造如圖5所示。由第一個(gè)原型展品坡度的變化，，我們能夠比較和對(duì)比以上平均粗糙度方面提出的理論成果。一旦原型被制造，有效的粗糙度是衡量一個(gè)泰勒霍布森系列2與半徑為2 mm的探針輪廓rugosimeter。
表1顯示了粗糙度值由原型的量測(cè)的數(shù)據(jù)如圖5表示。這些數(shù)據(jù)代表了從評(píng)價(jià)的平均粗糙度和表面粗糙度最大的取值，由角j的變化定義每個(gè)區(qū)域的結(jié)果平均值，層高度為0.1毫米，測(cè)量長(zhǎng)度10毫米。對(duì)應(yīng)粗糙φ= 90°的測(cè)量如圖5所示的柱體垂直墻。
圖5.建議原型
表1.原型平均有效粗糙度值使用的SLA
在方程式（3）的基礎(chǔ)上，考慮到角度的變化而確定的層間厚度（HC）和橫向空間，層與層之間的關(guān)系（區(qū)）的表現(xiàn)，我們獲得對(duì)RA的載于表2結(jié)果的幾何定義。
表2. Ra的理論值
可以看出，在這種標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，直邊模型使我們能夠獲得的值，是在SLA處理高達(dá)近坡度值獲得的平均粗糙度上限φ= 90?，之后，該模型不再是有效的。正是由于這一事實(shí)，該邊坡角趨于無(wú)窮大和不可能，因此，被采用。
實(shí)驗(yàn)表明，在垂直的墻面上的SLA的情況下該值獲得的平均粗糙度，大約是4.3毫米。這粗糙度取決于機(jī)器的重復(fù)性和精確度，而這些都是主要的因素加以考慮。在同一時(shí)間，收縮，冷卻的作用沉積層也應(yīng)考慮。因此，有必要另外選取配置模型這些情況，這是在圖6表示。
圖6. 分層制造：圓邊模型
使用圖6所示的參數(shù)，我們可以判斷一個(gè)過(guò)程的特征參數(shù)的函數(shù)。這Ra值可從以下公式得出：
表3列出了從一個(gè)分層實(shí)施過(guò)程中，取得的理論值的集合如圖6所示。從這些值與層高度100毫米的HC可以看出并獲得，他們構(gòu)成了SLA案件中獲得的實(shí)驗(yàn)值的最大值。
在小角φ的情況下，近500°，比較表2理論粗糙度符合表1的實(shí)驗(yàn)值，可以看出，該模型是不準(zhǔn)確的或者，因?yàn)樵跅l件φ=0°，盡管沒(méi)有hc（層次高），它會(huì)給出了Ra為25毫米的理論粗糙度值，而真正的粗糙度值列于表1中。
表3.考慮hc=100毫米的Ra值
圖7-9提出了一個(gè)例子，在有效粗糙度的SLA（φ）不同坡度情況下測(cè)量得到輪廓的長(zhǎng)度為10毫米的探索。
圖7. 當(dāng)L= 10毫米，φ=0°，5°?30 °的有效粗糙度
圖8. 當(dāng)L= 10毫米，φ= 60°，85°和90°的有效粗糙度
圖9. 當(dāng)φ= 30°的阿博特的曲線，頻率分布及有效的表面粗糙度
可以看出，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖 9所示的理論模型顯示了阿博特曲線為φ= 30°時(shí)和測(cè)量的L=10毫米的長(zhǎng)度，也是頻率分配和頻率得到有效的表面粗糙度。這與預(yù)期的模型理論分布相一致。因此，這些理論模型使我們能夠進(jìn)行有效粗糙度表征，從而將獲得使用SLA的技術(shù)，因?yàn)樵趧澏ǖ钠拭嫔峡梢缘玫接行У拇植诙戎怠?
5.結(jié)論
本研究報(bào)告了幾何層加工過(guò)程所產(chǎn)生的表面粗糙度特性，這些模型已經(jīng)應(yīng)用在比較和對(duì)比使用SLA的制造技術(shù)上。
對(duì)于表面粗糙度研究提出的理論模型在應(yīng)用SLA上吻合得很好。不過(guò)，有必要設(shè)立一個(gè)斜坡表面特性接近0°和90°。在所有情況下，這兩種得到的理論粗糙度值構(gòu)成一個(gè)有效粗糙度最大。因此平均粗糙度值在預(yù)先知道的情況下，有可能選用這些值來(lái)決定制造策略。
在本文提出研究表面粗糙度的基礎(chǔ)上，快速原型制造兩種策略可以是建立在不同的Ra值上：使Ra在一個(gè)恒定的公差范圍內(nèi)制造和使Ra的高度層一定的制造。有人指出，在Ra不變的情況下，高度層必須修改。
在同一時(shí)間，當(dāng)高度層不變（這是通常的情況，因?yàn)樗兄诋a(chǎn)生“制造路徑”），粗糙度不是常數(shù)，它可以在通過(guò)這一手段所提出的模型SLA中被描述出。
致謝
對(duì)于本文所分析的原型制造技術(shù)，我們要感謝加泰羅尼亞（UPC）的技術(shù)中心和加泰羅尼亞技術(shù)研究所（ICT）以及他們的大學(xué)的（CIM）的合作。
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[20]ISO4287:1997.產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）的三維表面結(jié)構(gòu),輪廓法d術(shù)語(yǔ),定義和表面結(jié)構(gòu)參數(shù).國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,1997.
[21] 克茲曼等.分層制造SDM的聚合物和陶瓷.固體無(wú)模成形研討會(huì),得克薩斯州:1997.
附件2：外文原文
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽名：
年 月 日
17
常熟理工學(xué)院
機(jī)械工程學(xué)院 2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題審批表
所在系
機(jī)械工程及自動(dòng)化
選題
教師
姓 名
金權(quán)洽
專業(yè)方向
機(jī)械制造
專業(yè)技術(shù)職 務(wù)
正高
副高
中級(jí)
√
申報(bào)課題名稱
工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
課題
來(lái)源
A
B
C
課題
性質(zhì)
A
B
C
D
E
√
√
完成課題需要的實(shí)踐過(guò)程
A
B
C
D
E
√
課題簡(jiǎn)介
工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。本課題要求學(xué)生采用行星減速器實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置，減小傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)尺寸。達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
通過(guò)該課題設(shè)計(jì)：
1． 初步掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和方法；
2． 培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)資料和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成課題能力；
3． 培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)應(yīng)用等基本實(shí)踐能力。
設(shè)計(jì)(論文)
要 求
（包括應(yīng)具備
的條件）
設(shè)計(jì)要求：
1．完成輸送機(jī)設(shè)計(jì)總圖和行星輪減速器總圖；
2．完成主要部件的完整的設(shè)計(jì)圖；
3．應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工件步進(jìn)過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。
具備：
1． 二維、三維計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，分析軟件的應(yīng)用能力；
2． 機(jī)械設(shè)計(jì)制造的專業(yè)知識(shí)。
所在系審定意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人(簽名)： 年 月 日
注：1．該表作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)時(shí)專用，由選題教師填寫，經(jīng)所在系有關(guān)人員討論，負(fù)責(zé)人簽名后生效。
2．課題來(lái)源：A．結(jié)合社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際；B．教師科研（已立項(xiàng)的縱向課題或有協(xié)議的橫向課題）；C．學(xué)生自擬。在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”
3．課題性質(zhì)：理工類專業(yè)A．工程設(shè)計(jì)；B．理論研究；C．實(shí)驗(yàn)研究；D．軟件開發(fā)；E．其它。
文、經(jīng)管類專業(yè)A．專題類；B．論辯類；C．綜述類；D．綜合類；E．其他。在表中相應(yīng)
欄內(nèi)打“√”
4．完成課題需要的實(shí)踐過(guò)程：A．實(shí)驗(yàn)；B．實(shí)習(xí)；C．工程實(shí)踐；D．社會(huì)實(shí)踐；E．其他。
在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√”
5．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中存檔。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目 工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
年 級(jí) 07級(jí) 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí) 0706072 學(xué) 號(hào) 070607221
學(xué)生姓名 曹興民
指導(dǎo)教師 金權(quán)洽 職 稱 副教授
論文提交日期 2011-05-15
常熟理工學(xué)院
2011 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題 目 工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
年 級(jí) 2007 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí) 0706072 學(xué) 號(hào) 070607221
姓 名 曹興民
指導(dǎo)教師 金權(quán)洽 職 稱 副教授
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目
工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
一、課題來(lái)源、研究的目的和意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)傳送裝置制造行業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。傳送裝置的成套性，自動(dòng)化程度，定位精度和整體質(zhì)量都明顯提高，其應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。由此可設(shè)想設(shè)計(jì)一套采用行星減速器為傳動(dòng)系的工件步進(jìn)輸送機(jī)。
行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，三點(diǎn)對(duì)稱，受力均衡，傳動(dòng)效率高，具有功率分流和動(dòng)軸線的運(yùn)動(dòng)特性，由于在中心輪的周圍均勻分布著數(shù)個(gè)行星輪來(lái)共同分擔(dān)載荷，故使得每個(gè)齒輪所承受的負(fù)荷較小，所以可以采用較小的模數(shù)，從而縮小了其外廓尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊。行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力的能力較強(qiáng)，延長(zhǎng)了使用壽命，對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的要求也大大降低了。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、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)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(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。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的合成和分解，以及其特殊的應(yīng)用中；這些功用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。因此，行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和俄羅斯等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能，傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)才開始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。
研究本課題的意義：
通過(guò)對(duì)研究本課題，不僅可以使我對(duì)少齒差行星傳動(dòng)減速器有個(gè)深入的了解，掌握其工作原理，提高自己對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的了解，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我肯定會(huì)遇到大量的問(wèn)題。如減速器的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，中間的大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，不過(guò)我會(huì)通過(guò)查閱資料或詢問(wèn)老師來(lái)解決，提高自己解決困難的能力。而且了解其優(yōu)點(diǎn)，在自己的設(shè)計(jì)工作中充分地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，把其缺點(diǎn)降低到最低的限度，從而設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動(dòng)裝置。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定會(huì)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作起到巨大的作用。
二、主要研究?jī)?nèi)容
（1）完成開題報(bào)告；
（2）英文專業(yè) 資料翻譯（不少于3000字）；
（3）完成總體方案設(shè)計(jì)；
（4）動(dòng)力傳動(dòng)部分減速器設(shè)計(jì)；
（5）通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析軟件進(jìn)行仿真分析；
（6））畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（不少于8000字）。
三、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
1. 步進(jìn)輸送機(jī)總圖設(shè)計(jì)
2. 設(shè)計(jì)完整的減速器，結(jié)構(gòu)合理；
3. 三維造型軟件進(jìn)行三維造型；
4. 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助分析軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。
四、完成課題所需的條件、主要困難及解決辦法
1、需要參閱有大量的有關(guān)方面的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。主要困難是對(duì)行星齒輪減速器缺乏認(rèn)識(shí)，可以通過(guò)相關(guān)書籍進(jìn)行學(xué)習(xí)了解，從而運(yùn)用。
2、對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件比較陌生，在設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制二維圖時(shí)應(yīng)多多練習(xí)三維軟件設(shè)計(jì)，從而更方便的。
五、參考文獻(xiàn)
(參考文獻(xiàn)書寫順序：[序號(hào)] 作者.文章名.學(xué)術(shù)刊物名.年，卷（期）：引用起止頁(yè))
[1] 孫恒，陳作模. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2005.
[2] 李書全. 機(jī)械工程師手冊(cè) [M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.
[3] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[4] 陳華良. 施工升降機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[D]. 西華大學(xué),2007
[5] 邊巍. 基于S o l i d W o r k s 周轉(zhuǎn)輪系幾何建模與運(yùn)動(dòng)仿真[J]. 機(jī)械工程師,2010(8):88-92
[6] 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)編輯委員會(huì). 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與選用手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999
起止日期
論文工作進(jìn)度（主要內(nèi)容、完成要求）
2010-11-16 /11-30
雙向選擇課題，完成選題表及選題審核
2010-12-1 /12-15
下達(dá)書面任務(wù)書
2010-12-16/ 12-31
完成開題報(bào)告、英文資料翻譯
2011-01-01/ 03-05
方案設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)
2011-03-06/ 04-05
減速器設(shè)計(jì)
2011-04-02/04-09
中期畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度檢查。
2011-04-06/ 04-20
計(jì)算機(jī)輔助分析
2011-04-21/ 04-28
整理撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
2011-04-29/ 04-30
上交畢業(yè)設(shè)計(jì)材料、準(zhǔn)備答辯
2011-05-08/ 05-11
畢業(yè)答辯
指
導(dǎo)
教
師
意
見(jiàn)
指導(dǎo)教師（簽字）：
年 月 日
所在系
意
見(jiàn)
系主任（簽字）：
年 月 日
學(xué)院
審
核
意
見(jiàn)
教學(xué)院長(zhǎng)（簽字、公章）：
年 月 日
常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
工件步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。為了使裝置結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，本文完成了采用行星減速器為傳動(dòng)系的步進(jìn)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)與研究。
本文對(duì)工件步進(jìn)輸送機(jī)的研究要點(diǎn)如下：
（1） 介紹了現(xiàn)有工件輸送機(jī)的類型、發(fā)展趨勢(shì)和研究本課題的目的、意義，分析了輸送機(jī)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。
（2） 在完成對(duì)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、確定電動(dòng)機(jī)的類型的情況下，建立了兩種傳動(dòng)系減速方案，通過(guò)方案對(duì)比，擇優(yōu)選擇出采用行星齒輪減速器的步進(jìn)輸送機(jī)傳動(dòng)方案，并對(duì)此方案的可行性進(jìn)行了分析。
（3） 進(jìn)行了工件步進(jìn)輸送機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了行星齒輪減速器總體及部分零件的結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)繪制了關(guān)鍵零件的工作圖。
（4） 同時(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件對(duì)工作機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，為進(jìn)一步改進(jìn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞：工件步進(jìn)輸送機(jī) 電動(dòng)機(jī) 行星齒輪減速器 設(shè)計(jì) 仿真
Workpiece stepping conveyor design
Abstract
Workpiece stepping conveyor used intermittently transportation workpiece, arrived at the scheduled position. Traditional conveyor by using common reducer multistage variable speed motors, transmission device structure size realization. In order to achieve high transmission efficiency, we completed a planetary reducer for transmission by the workpiece stepping conveyor design and research.
This article on the stepping conveyor research points as follows:
(1) Introduces existing workpiece, the types of belt conveyor development trend, and study of this subject, analyzes the purpose and significance of the research situation at home and abroad.
(2) After finishing the design of working mechanism and determine the type of situation motor, set up two kinds of transmission deceleration scheme, through the scheme contrast, technical selected the planet gear reducer stepping conveyor transmission scheme, and the feasibility of this plan are analyzed.
(3) Underwent workpiece stepping conveyor the overall structure design, focusing on the planet gear reducer design of the structure of overall and parts, and detailed the key parts mapped the working drawing.
(4) At the same time using computer-aided software to work institutions and drivetrain motion simulation analysis, for further improved transmission structure provides theory basis.
Keywords: workpiece stepping conveyor; motor ;planetary gear reducer ;design; simulation
目錄
1. 緒論 1
1.1 引言 1
1.1.1 輸送機(jī)的類型及特性介紹 1
1.1.2 工件步進(jìn)輸送機(jī)的工作原理 2
1.1.3 輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.2 研究的目的和意義 3
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.4 主要研究?jī)?nèi)容 4
1.4.1 課題任務(wù) 4
1.4.2 課題所要完成的主要工作 5
2. 步進(jìn)輸送機(jī)方案設(shè)計(jì) 6
2.1 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 6
2.1.1 工作機(jī)構(gòu)型式的選擇 6
2.1.2 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的具體尺寸 6
2.1.3 機(jī)構(gòu)的速度分析 8
2.2 選擇電動(dòng)機(jī) 9
2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 9
2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 9
2.3 傳動(dòng)方案的對(duì)比分析及優(yōu)選 10
2.3.1 選擇傳動(dòng)形式 10
2.3.2兩種傳動(dòng)方案對(duì)比分析及優(yōu)選 10
3. 行星齒輪減速器性能參數(shù)設(shè)計(jì) 12
3.1 行星傳動(dòng)的齒數(shù)分配 12
3.2 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
3.2.1 高速級(jí)計(jì)算 12
3.2.2 幾何尺寸計(jì)算 13
3.2.3 驗(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)度（a-c輪） 14
3.2.4 齒輪的圓周速度 14
3.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)及校核 14
3.3.1 高速軸設(shè)計(jì) 14
3.3.2 行星輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.3.3 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.4 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 18
3.4.1 確定軸承型號(hào) 18
3.4.2 根據(jù)壽命校核 18
3.5 減速器其他主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.5.1 內(nèi)齒圈浮動(dòng) 18
3.5.2 行星架結(jié)構(gòu) 18
4. 工件步進(jìn)輸送機(jī)總體設(shè)計(jì) 20
5. 減速器傳動(dòng)零件的三維設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 21
5.1 減速器傳動(dòng)零件實(shí)體造型 21
5.1.1 高速軸實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.1） 21
5.1.2 行星輪實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.2） 21
5.1.3 行星架實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.3） 21
5.1.4 內(nèi)齒輪b實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.4） 21
5.1.5 內(nèi)齒輪e實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.5） 22
5.1.6 齒輪聯(lián)軸器實(shí)體設(shè)計(jì)(圖5.1.6) 22
5.1.7 低速軸實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.7） 22
5.2 傳動(dòng)零件、四桿機(jī)構(gòu)裝配 22
5.3 運(yùn)動(dòng)仿真及分析 23
5.3.1 設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境 23
5.3.2 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 25
5.3.3 獲取分析結(jié)果 25
5.3.4 分析運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，驗(yàn)證輸入/輸出值與計(jì)算值是否吻合 27
結(jié)語(yǔ) 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
IV
1.緒論
1.1 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)傳送裝置制造行業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。傳送裝置的成套性，自動(dòng)化程度，定位精度和整體質(zhì)量都明顯提高，其應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大。輸送機(jī)是在一定線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱連續(xù)輸送機(jī)。它可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機(jī)輸送能力達(dá)，運(yùn)距長(zhǎng)，還可在輸送過(guò)程中同時(shí)完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。
工件步進(jìn)輸送機(jī)一般來(lái)說(shuō)應(yīng)具有電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、工作機(jī)構(gòu)、滑架、推爪、輥道和機(jī)架等部分，其中減速器是工件步進(jìn)輸送機(jī)最關(guān)鍵的傳動(dòng)裝置之一。它在傳送工件的過(guò)程中不僅擔(dān)負(fù)著減速及增加轉(zhuǎn)矩的功能，同時(shí)也降低了負(fù)載的慣量，是步進(jìn)式輸送機(jī)的核心部件之一。
1.1.1 輸送機(jī)的類型及特性介紹
一 輸送機(jī)一般按有無(wú)牽引件來(lái)進(jìn)行分類：
（1）具有牽引件的輸送機(jī)一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩； 承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動(dòng)裝置給輸送機(jī)以動(dòng)力，一般由電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟?，以保證輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。
具有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：被運(yùn)送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過(guò)各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運(yùn)送物料的有載分支和不運(yùn)送物料的無(wú)載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送物料。
這類的輸送機(jī)種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、 自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。
（2）沒(méi)有牽引件的輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成各不相同， 用來(lái)輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或利用介質(zhì)在管 道中的流動(dòng)使物料向前輸送。例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥?zhàn)?，輥?zhàn)?作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸送物料；螺旋輸送機(jī)的工作構(gòu)件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)以沿料槽推送物料；振動(dòng)輸送機(jī)的工作構(gòu)件為料槽，料槽作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以輸送置 于其中的物料等。
二．輸送機(jī)械按使用的用途分可以分為:
（1）帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有 節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 在礦山的井下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。
（2）螺旋輸送機(jī)俗稱絞龍，適用于顆?；蚍蹱钗锪系乃捷斔停瑑A斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米[1]。 輸送原理：旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行螺旋輸送機(jī)輸送。使物料不與 螺旋輸送機(jī)葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機(jī)機(jī)殼對(duì)物料的摩擦阻力。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上焊有螺旋葉片，葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實(shí)體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機(jī)的螺旋軸在物料運(yùn)動(dòng) 方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機(jī)長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)加中間吊掛軸承。雙螺旋輸送機(jī)就是有兩根分別焊有旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送機(jī)。說(shuō)白了，就是把兩個(gè)螺旋輸送機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起，組成一臺(tái)螺旋輸送機(jī)。 螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)都是按照單項(xiàng)輸送來(lái)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)葉片的。當(dāng)反向輸送時(shí)，會(huì)大大降低輸送機(jī)的 使用壽命。
（3）斗式提升機(jī) 利用均勻固接于無(wú)端牽引構(gòu)件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機(jī)械。斗式提升機(jī)具有輸送量大，提升高度高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，壽命長(zhǎng)顯著優(yōu)點(diǎn)，本提升機(jī)適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無(wú)磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、 水泥、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不超過(guò)250℃)。一般輸送高度最高可達(dá)40米。
1.1.2 工件步進(jìn)輸送機(jī)的工作原理
步進(jìn)式工件輸送機(jī)用于間歇的傳送工件，如圖1.1所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置、工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)。工作行程時(shí)，滑架上的推爪推動(dòng)工件前移一個(gè)步長(zhǎng)，當(dāng)滑架返回時(shí)，由于推爪與軸間裝有扭簧，因此推爪從工件底面滑過(guò)，工件保持不動(dòng)。當(dāng)滑架再次向前推進(jìn)是，推爪已復(fù)位，并推動(dòng)新的工件前移，前方推爪也推動(dòng)前一工位的工件前移。
圖1.1 工件步進(jìn)輸送機(jī)
傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。由此可設(shè)想設(shè)計(jì)一套采用行星減速器為傳動(dòng)系的工件步進(jìn)輸送機(jī)。
1.1.3 輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
（1） 繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機(jī)長(zhǎng)度和大輸送傾角等幾個(gè)方面。水力輸送裝置的長(zhǎng)度已達(dá)440公里以上。帶式輸送機(jī)的單機(jī)長(zhǎng)度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺(tái)組成聯(lián)系甲乙兩地的"帶式輸送道"。不少國(guó)家正在探索長(zhǎng)距離、大運(yùn)量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機(jī)結(jié)構(gòu)。
（2） 擴(kuò)大輸送機(jī)的使用范圍。 發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質(zhì)的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結(jié)團(tuán)、粘性的物料的輸送機(jī)。
（3） 使輸送機(jī)的構(gòu)造滿足物料搬運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制對(duì)單機(jī)提出的要求。 如郵局 所用的自動(dòng)分揀包裹的小車式輸送機(jī)應(yīng)能滿足分揀動(dòng)作的要求等。
（4） 降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作的一個(gè)重要方面。已將1噸物料輸送1公里所消耗的能量作為輸送機(jī)選型的重要指標(biāo)之一。
（5） 減少各種輸送機(jī)在作業(yè)時(shí)所產(chǎn)生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。
1.2 研究的目的和意義
通過(guò)對(duì)研究本課題，不僅可以使我對(duì)工件輸送機(jī)總體結(jié)構(gòu)有宏觀把握，而且對(duì)行星傳動(dòng)減速器有了深入的了解，掌握其工作原理，提高自己對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的了解，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我肯定會(huì)遇到大量的問(wèn)題。如減速器的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，中間的大量的數(shù)據(jù)計(jì)算，不過(guò)我會(huì)通過(guò)查閱資料或詢問(wèn)老師來(lái)解決，提高自己解決困難的能力。而且了解其優(yōu)點(diǎn)，在自己的設(shè)計(jì)工作中充分地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，把其缺點(diǎn)降低到最低的限度，從而設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動(dòng)裝置。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定會(huì)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作起到巨大的作用。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
步進(jìn)式輸送機(jī)其核心部分之一就是減速器，傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大，若采用行星齒輪減速器，則可使輸送機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。因此對(duì)行星減速器的研究是設(shè)計(jì)步進(jìn)輸送機(jī)的關(guān)鍵。
行星齒輪傳動(dòng)在我國(guó)已有了許多年的發(fā)展史，很早就有了應(yīng)用。然而，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)才開始對(duì)行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無(wú)論是在設(shè)計(jì)理論方面，還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面，均取得了較大的成就，并獲得了許多的研究成果。近20多年來(lái)，尤其是我國(guó)改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)械科技人員不斷積極的吸收和消化，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn)，使我國(guó)的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速的發(fā)展。
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和俄羅斯等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用，生產(chǎn)和研究都十分重視，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能，傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位，并出現(xiàn)一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù)，如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代化的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。
1.4 主要研究?jī)?nèi)容
1.4.1 課題任務(wù)
工件步進(jìn)輸送機(jī)用于間歇地輸送工件，到達(dá)預(yù)定位置。傳統(tǒng)輸送機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)采用普通減速器多級(jí)變速實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大。
主要任務(wù)：設(shè)計(jì)一套采用行星減速器為傳動(dòng)系的工件步進(jìn)輸送機(jī)。
主要參數(shù)：工件輸送時(shí)滑架受到的工作阻力Fr=2800N，滑架寬度為250mm，高度H=800~1000mm，步長(zhǎng)S=370mm，往復(fù)次數(shù)N=40/min，行程速比系數(shù)K=1.2，四桿機(jī)構(gòu)擺角φ=45°，最小傳動(dòng)角rmin ≥40°，工作機(jī)構(gòu)效率為0.95。
1.4.2 課題所要完成的主要工作
（1） 完成總體方案設(shè)計(jì)；
（2） 動(dòng)力傳動(dòng)部分減速器設(shè)計(jì)；
（3） 步進(jìn)輸送機(jī)總圖設(shè)計(jì)；
（4） 減速器主要零件三維造型；
（5） 通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分析軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。
2. 步進(jìn)輸送機(jī)方案設(shè)計(jì)
2.1 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析
該步進(jìn)輸送機(jī)通過(guò)工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)，要求工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造方便，成本較低。
2.1.1 工作機(jī)構(gòu)型式的選擇
主要機(jī)構(gòu)確定為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如圖2.1.1所示。其中曲柄1連接的是減速器的輸出軸，作整周回轉(zhuǎn)，搖桿3做擺動(dòng)控制推爪水平運(yùn)動(dòng)。
該機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)副都是低副，因此運(yùn)動(dòng)副元素都是面接觸，壓強(qiáng)較小，可承受較大的載荷，有利于潤(rùn)滑，故磨損較??；此外，運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀都比較簡(jiǎn)單，便于加工制造；易獲得較高的精度，還可以改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)是傳遞路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)也使機(jī)械效率降低，不利于高速運(yùn)動(dòng)。
圖2.1.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
2.1.2 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的具體尺寸
已知行程速比系數(shù)K=1.2，則可用圖解法求各桿長(zhǎng)，如圖2.1.2（1）所示。
由步長(zhǎng)F1F2 =370mm，擺角φ=45°，令CD=0.6DE，由三角形幾何關(guān)系可求得CD=290mm，DE=483.43mm，EF=0.2DE=96.69mm。
又極位夾角θ=180°*（K-1）/（K+1）=180°*（1.2-1）/（1.2+1）=16.4
在AUTO cad 上用圖解法可確定鉸鏈A在三角形C1C2M的外接圓上，再令鉸鏈A與D的垂直高度h=150mm，則A點(diǎn)位置可確定。
由此可得曲柄AB=（AC1-AC2）/2=99.65
連桿BC=（AC1+AC2）/2=317.31
將各桿長(zhǎng)度圓整后得：AB=100mm
BC=317mm
CD=290mm
DE=483mm
EF=97mm
圖2.1.2（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
因鉸鏈A的高度為自己確定，則需驗(yàn)證最小傳動(dòng)角是否滿足題意，如圖2.1.2（2）所示，在AUTOcad上作圖，當(dāng)A、B、D三點(diǎn)共線時(shí)，此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角最小。
經(jīng)驗(yàn)證，∠DCB=43°＞40°，滿足要求。
曲柄隨減速器輸出軸作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)連桿，搖桿以固定鉸鏈為圓心，自由端運(yùn)動(dòng)至右極限位置，輸送爪將工件送至待加工位置，搖桿再向左運(yùn)動(dòng)至左極限位置，成為一個(gè)工作循環(huán)，機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置。
總體來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件，工作可靠，此外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，成本低，效率較高。
圖2.1.2（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
2.1.3 機(jī)構(gòu)的速度分析
由往復(fù)次數(shù)N及步長(zhǎng)可求得工件平均速度v0=3702/（60/40）=493.33mm/s
由速度矢量圖可知搖桿運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)vE=v0=493.33mm/s，則vc=0.6vE=296mm/s
又vB=vc+vBC，用圖解法作速度矢量圖，如圖2.1.3所示，得vB=296.43mm/s
又vB=rABω 得曲柄AB的轉(zhuǎn)速ω=2.975rad/s
則減速器輸出軸轉(zhuǎn)速n出=ω/2π=0.474r/s=28.42r/min。
圖2.1.3 速度矢量圖
2.2 選擇電動(dòng)機(jī)
2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型
按工作要求和條件，選用三相籠形異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。
2.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量
電動(dòng)機(jī)所需工作功率 Pd=Pw/η總
Pw=Fv/1000 則 Pd=Fv/（1000η總）= Fv/（η1η2）
其中η1為工作機(jī)構(gòu)效率0.95，η2為減速器效率0.8
則Pd=（2800×0.4933）/（10000.950.8）=1.82Kw
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表10-8 可選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，額定功率為2.2Kw，轉(zhuǎn)速940r/min
電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸如圖2.2.2所示。
圖2.2.2 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)
2.3 傳動(dòng)方案的對(duì)比分析及優(yōu)選
2.3.1 選擇傳動(dòng)形式
由電動(dòng)機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)速n入=940r/min，n出=28.42r/min
則總傳動(dòng)比i=n入/n出=940/28.42=33.03
根據(jù)此傳動(dòng)比，查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可選用二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，如圖2.3.1（1）所示，其傳動(dòng)比范圍i=8～60。
圖2.3.1（1）二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
此外，我們可以查《漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造》表1-1，選擇NGWN型齒輪減速器，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2.3.1（2）所示。其中c、d為行星輪，a、b、e為太陽(yáng)輪，其傳動(dòng)比范圍i=20～100.
2.3.1（2）3K 行星齒輪減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
2.3.2兩種傳動(dòng)方案對(duì)比分析及優(yōu)選
二級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭矩變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分的互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。用于載荷比較平衡的場(chǎng)合。
缺點(diǎn)是齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度；此外，高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)可做成直齒，制造安裝較復(fù)雜。
NGWN型行星減速器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，三點(diǎn)對(duì)稱，受力均衡，傳動(dòng)效率高，具有功率分流和動(dòng)軸線的運(yùn)動(dòng)特性，由于在中心輪的周圍均勻分布著數(shù)個(gè)行星輪來(lái)共同分擔(dān)載荷，故使得每個(gè)齒輪所承受的負(fù)荷較小，所以可以采用較小的模數(shù)，從而縮小了其外廓尺寸，使其結(jié)構(gòu)緊湊。行星齒輪傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力的能力較強(qiáng)，延長(zhǎng)了使用壽命，對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的要求也大大降低了。
綜上所述，行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較，具有質(zhì)量小、體積小、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)，故確定傳動(dòng)形式為3K型行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。
3. 行星齒輪減速器性能參數(shù)設(shè)計(jì)
3.1 行星傳動(dòng)的齒數(shù)分配
確定輪系類型為3K型，由=33.03，取行星輪個(gè)數(shù)=3。
（1）查《行星差動(dòng)傳動(dòng)裝置》表3-2，選取=72，e=3。
（2）分配傳動(dòng)比
（3）計(jì)算各齒輪齒數(shù)
（為=3的倍數(shù)），
（4）驗(yàn)算傳動(dòng)比
（5）檢驗(yàn)鄰接條件
由，查表2-4滿足鄰接條件。
此外，由總傳動(dòng)比i=33.03，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17.2-9，選擇不需要變位的一組，可得各輪齒數(shù)za=18，zb=72，zc=27，zd=21，ze=66同樣可得相同的結(jié)果。
3.2 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 高速級(jí)計(jì)算
按接觸強(qiáng)度初算a-c 傳動(dòng)的中心距和模數(shù)。
輸入轉(zhuǎn)矩 T入=9550P/n入=95502.2/940=22.35Nm
設(shè)載荷不均與系數(shù)Kc=2（e輪浮動(dòng)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17.2-17）
在一對(duì)a-c傳動(dòng)中，小輪（太陽(yáng)輪）傳遞的轉(zhuǎn)矩Ta=KcT入/nw=222.35/3=14.9Nm，其中nw=3為行星輪個(gè)數(shù)。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17.2-31得接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù)K=3
齒數(shù)比u=zc/za=27/18=1.5
太陽(yáng)輪和行星輪材料用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度56~60HRC
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》圖6-12選取σHlim=1300MPa，查圖6-13取σFlim=400MPa
取齒寬系數(shù)φa=b/a=0.5
按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23.2-20中的公式計(jì)算中心距
模數(shù) mm 取m=2mm。
3.2.2 幾何尺寸計(jì)算
按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-1-16計(jì)算。
（1） a-c輪傳動(dòng)
中心距
分度圓直徑
齒頂高 ha=m=2mm
齒根高 hf=1.25m=1.252=2.5mm
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
齒寬 b= 取b2=25mm b1=30mm
（2） c-b輪傳動(dòng)
分度圓直徑 db=mzb=272=144mm
齒頂高
齒根高 hf=（ha*+c*）m=（1+0.25）2=2.5mm
齒頂圓直徑 da2=d2-2ha2=144-21.79=140.42mm
齒根圓直徑 df2=d2+2hf=144+22.5=149mm
（3）d-e輪傳動(dòng)
分度圓直徑
齒頂高 ha1=m=2mm
齒根高 hf=（ha*+c*）m=（1+0.25）2=2.5mm
齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=42+22=46mm
da2=d2-2ha2=132-21.77=128.46mm
齒根圓直徑
3.2.3 驗(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)度（a-c輪）
由
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-23 ，取SF=1.6
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》圖6-7得齒形系數(shù) YF1=3.02，YF2=2.66
則
故安全。
3.2.4 齒輪的圓周速度
，可選用8級(jí)精度。
其余各輪同理。（驗(yàn)證略）
3.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)及校核
3.3.1 高速軸設(shè)計(jì)
（1）選擇材料，確定許用應(yīng)力
材料選用45鋼，正火處理。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7-1，材料強(qiáng)度極限；對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力。
（2） 計(jì)算基本直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7-11，C=110,（軸端彎矩較?。?
由于安裝聯(lián)軸器處有鍵槽，故軸需加大（4~5）%。則
d≥13.711.05=14mm，粗估d=20mm。
（3）繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖3.4.1）
圖3.4.1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
（4）確定各軸段直徑
1段：d1=20mm，估算。
2段：d2=18mm，退刀槽21mm。
3段：d3=20mm，與深溝球軸承配合。
4、8段：d4=18mm，同2段。
5段：d5=25mm，軸向定位深溝球軸承。
6段：d6=40mm，因小齒輪da2d，故做成齒輪軸。
7段：d7=25mm，同5段。
9段：d9=20mm，與深溝球軸承配合，同3段。
（5）確定軸上各軸段長(zhǎng)度
1段：l1=70mm，與聯(lián)軸器TL4相連，長(zhǎng)度大于52mm。
2、4、8段：l2=2mm，退刀槽寬度。
3段：l3=30mm，兩個(gè)深溝球軸承寬度和套筒長(zhǎng)度之和。
5段：l5=5mm，軸向定位深溝球軸承。
6段：l6=30mm，小齒輪齒寬。
7段：l7=35mm，大于內(nèi)齒輪齒寬。
9段：l9=35mm，大于兩軸承寬度及套筒長(zhǎng)度。
總軸長(zhǎng) L=l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7=213mm。
各軸段直徑、長(zhǎng)度確定后，即軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)完成。是否能用，還需要校核危險(xiǎn)截面，最后做結(jié)論。主要是據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，按彎扭組合強(qiáng)度校核。
（6）校核軸的強(qiáng)度
a. 輸入軸上的扭矩
軸的受力分析如圖3.4.1（a）所示
圖3.4.1 軸的校核分析圖
對(duì)齒輪軸，圓周力
徑向力
垂直面支反力
水平面支反力
b.求危險(xiǎn)截面彎矩，并繪制彎矩圖（3.4.1（b）（c））
c. 合成彎矩（圖3.4.1（d））
a-a 截面
d. 做扭矩圖（圖3.4.1（e））
T入=18.5N?m
由圖可知危險(xiǎn)截面在齒輪軸左端面。
e. 求當(dāng)量彎矩
取折合系數(shù)（脈動(dòng)扭矩，常啟動(dòng)停車），則
f. 強(qiáng)度校核
考慮鍵槽的影響，d=14.1105%=14.8mm=25mm，所以原設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，安全。
3.3.2 行星輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)《漸開線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造》一書，按照廣泛使用的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，行星輪軸承設(shè)置在行星架上，行星輪軸直徑，可選內(nèi)孔直徑為20mm的滾動(dòng)軸承。行星輪軸直徑為20mm。
3.3.3 低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
查《漸開線行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造》，低速軸軸伸直徑可按公式，查此書表6-11，表6-12可得
則
可粗估低速軸軸伸直徑。
3.4 滾動(dòng)軸承的選擇與校核
3.4.1 確定軸承型號(hào)
軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，通過(guò)軸徑d=20mm確定軸承型號(hào)為6204深溝球軸承。
已知高速軸轉(zhuǎn)速n=940r/min，軸承所受徑向載荷=374N，要求使用壽命=29200h，工作溫度以下。
3.4.2 根據(jù)壽命校核
對(duì)深溝球軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》式（8-4）知徑向基本額定載荷
由表8-23查得6204軸承基本額定動(dòng)載荷=12.8kN，查表8-14得=1，查表8-15得=1.2，對(duì)球軸承，=3，將以上有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，可求得
P=901.4N
故在規(guī)定條件下，6204軸承可承受的最大徑向載荷為901.4N，遠(yuǎn)大于軸承實(shí)際承受的載荷374N。所選軸承合格。
其余軸承校核同理（略）。
3.5 減速器其他主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.5.1 內(nèi)齒圈浮動(dòng)
設(shè)計(jì)雙齒輪聯(lián)軸器將內(nèi)齒圈與機(jī)體連接，是內(nèi)齒圈浮動(dòng)，同是連接內(nèi)齒輪和輸出軸（設(shè)計(jì)成齒輪軸，其模數(shù)、齒數(shù)、中心距與齒輪聯(lián)軸器相同，其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖）。
內(nèi)齒圈浮動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是可使結(jié)構(gòu)軸向尺寸較小，增強(qiáng)均載效果。
3.5.2 行星架結(jié)構(gòu)
行星架是行星齒輪傳動(dòng)裝置中的主要構(gòu)件之一。本次設(shè)計(jì)將行星架做成一個(gè)整體，即雙臂整體式行星架。（見(jiàn)零件圖）
優(yōu)點(diǎn)：雙臂整體式行星架的剛性好。這種結(jié)構(gòu)如果采用整體鍛造則切削加工量很大，因此可用鑄造和焊接方法得到結(jié)構(gòu)和尺寸接近成品的毛坯，但應(yīng)注意消除鑄造和焊接缺陷和內(nèi)應(yīng)力，否則將影響行星架的剛度和和加工質(zhì)量，使用時(shí)可能產(chǎn)生變形。具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖。
減速器箱體及其他零部件結(jié)構(gòu)尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn)件或其他一般設(shè)計(jì)原則進(jìn)行繪制。
4. 工件步進(jìn)輸送機(jī)總體設(shè)計(jì)
經(jīng)分析及查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)的輸送機(jī)系統(tǒng)包括機(jī)架、六桿機(jī)構(gòu)、滑架、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器及上文設(shè)計(jì)的行星減速器。
行星減速器總體長(zhǎng)度、寬度及高度已設(shè)計(jì)出，容易繪制。
電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112-M6已確定，其安裝尺寸按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制。
聯(lián)軸器根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸直徑及減速器輸入軸直徑選用彈性套柱銷聯(lián)軸器TL4，軸孔直徑分別為28mm和20mm，為標(biāo)準(zhǔn)件，按照國(guó)標(biāo)繪制。
六桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)以確定，各桿之間通過(guò)銷釘連接，連接處應(yīng)加銅套，EF桿與推爪鉸鏈連接，驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)，滑架寬250mm。
具體結(jié)構(gòu)尺寸可參見(jiàn)步進(jìn)輸送機(jī)裝配總圖。
5. 減速器傳動(dòng)零件的三維設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真
在對(duì)步進(jìn)輸送機(jī)完成二維圖繪制后，我們可以對(duì)其傳動(dòng)零件進(jìn)行三維造型，再與工作機(jī)構(gòu)裝配起來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。
5.1 減速器傳動(dòng)零件實(shí)體造型
5.1.1 高速軸實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.1）
圖5.1.1 齒輪軸 圖5.1.2 行星輪
根據(jù)零件圖用Pro/Engineer進(jìn)行三維實(shí)體造型，其中齒輪部分可先在caxa上調(diào)用漸開線齒廓曲線，然后在Pro/E里調(diào)入并拉伸至齒寬即可。其余各段可用“旋轉(zhuǎn)”特征造型。
5.1.2 行星輪實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.2）
設(shè)計(jì)成雙聯(lián)齒輪，大齒輪為c輪，小齒輪為d輪。
5.1.3 行星架實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.3）
圖5.1.3 雙臂整體式行星架 圖5.1.4 內(nèi)齒輪b
5.1.4 內(nèi)齒輪b實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.4）
內(nèi)齒輪b與箱體固定在一起，裝配時(shí)作為機(jī)架。
5.1.5 內(nèi)齒輪e實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.5）
圖5.1.5 內(nèi)齒輪e 圖5.1.6齒輪聯(lián)軸器 圖5.1.7 低速軸
此內(nèi)齒輪既與行星輪嚙合，又通過(guò)外齒與齒輪聯(lián)軸器嚙合，外齒模數(shù)。齒數(shù)與齒輪聯(lián)軸器相同。
5.1.6 齒輪聯(lián)軸器實(shí)體設(shè)計(jì)(圖5.1.6)
其實(shí)質(zhì)上為兩段內(nèi)齒輪，內(nèi)齒圈浮動(dòng)。
5.1.7 低速軸實(shí)體設(shè)計(jì)（圖5.1.7）
設(shè)計(jì)成齒輪軸，以便與齒輪聯(lián)軸器相嚙合。另一端與工作機(jī)構(gòu)相連。
5.2 傳動(dòng)零件、四桿機(jī)構(gòu)裝配
裝配順序?yàn)椋簝?nèi)齒輪b、齒輪軸（高速軸）、行星架、雙聯(lián)齒輪、內(nèi)齒輪e、齒輪聯(lián)軸器、齒輪軸（低速軸）、曲柄、連桿、搖桿、與工件鉸鏈連接的桿、機(jī)架、滑塊。
其中內(nèi)齒輪b和機(jī)架均為固定位置約束，滑塊與機(jī)架采用滑動(dòng)桿連接，其余均為銷釘連接。裝配完成后如圖5.3所示。
圖5.3.1傳動(dòng)系與工作機(jī)構(gòu)實(shí)體視圖
可生成爆炸視圖（圖5.3.2）
圖5.3.2 傳動(dòng)系爆炸視圖
5.3 運(yùn)動(dòng)仿真及分析
5.3.1 設(shè)置運(yùn)動(dòng)環(huán)境
在裝配模型環(huán)境下裝配完成后，點(diǎn)擊菜單欄“應(yīng)用程序”后的“機(jī)構(gòu)”，進(jìn)入機(jī)構(gòu)環(huán)境。
接下來(lái)是三組齒輪副設(shè)置。單擊齒輪副設(shè)置選項(xiàng)，彈出圖5.3.1a所示齒輪副對(duì)話框。設(shè)置運(yùn)動(dòng)軸，點(diǎn)擊箭頭，選擇齒輪軸，輸入齒輪1節(jié)圓直徑36mm，再點(diǎn)擊齒輪2標(biāo)簽，同樣填入?yún)?shù)，選擇齒輪軸線，然后單擊“應(yīng)用”，“確定”。
圖5.3.1a 設(shè)置齒輪副
這樣第一組齒輪副就設(shè)置完成了，同樣方法可以設(shè)置第二組、第三組齒輪副。
接著，設(shè)置伺服電動(dòng)機(jī)。點(diǎn)擊伺服電動(dòng)機(jī)圖標(biāo)，彈出伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)話框。如圖5.3.1b所示。
圖5.3.1b 設(shè)置電動(dòng)機(jī)
在“類型”標(biāo)簽中點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)軸，選擇齒輪軸軸線，然后點(diǎn)擊“輪廓”標(biāo)簽，如圖5.3.1c所示。
圖5.3.1c 定義伺服電動(dòng)機(jī)
在“規(guī)范”中選擇速度，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為940r/min，即5640，填入后點(diǎn)擊確定，則運(yùn)動(dòng)環(huán)境設(shè)置完成。
5.3.2 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真
點(diǎn)擊“機(jī)構(gòu)分析”圖標(biāo)，按照默認(rèn)設(shè)置“運(yùn)動(dòng)學(xué)”分析，設(shè)置運(yùn)動(dòng)初始位置為搖桿左極限位置，并單擊“運(yùn)行”按鈕做動(dòng)態(tài)仿真。
5.3.3 獲取分析結(jié)果
點(diǎn)擊“測(cè)量”圖標(biāo)，如圖5.3.3a所示
單擊“創(chuàng)建新測(cè)量”按鈕，依次選擇輸入軸、輸出軸為“主體”進(jìn)行“角速度”測(cè)量，點(diǎn)擊“分別繪制測(cè)量圖形”，單擊“生成圖線”圖標(biāo)可得圖5.3.3b所示曲線。
圖5.3.3a 測(cè)量結(jié)果分析驗(yàn)證
圖5.3.3b 輸入軸軸伸直徑一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)圖線
同理可創(chuàng)建新測(cè)量，選定工件上一點(diǎn)，依次創(chuàng)建“位移”“速度”“加速度”生成運(yùn)動(dòng)學(xué)圖線如圖5.3.3c所示。
圖5.3.3c 工件運(yùn)動(dòng)學(xué)圖線
5.3.4 分析運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，驗(yàn)證輸入/輸出值與計(jì)算值是否吻合
由圖線可知，輸入軸轉(zhuǎn)速n=5640/s=940r/min；輸出軸轉(zhuǎn)速n1=170/s=28.42r/min，與計(jì)算結(jié)果相同。而工件上的速度是變化的，工件往復(fù)一次為2.2s，其在0.5~0.6s之間速度大小為500mm/s左右，與計(jì)算得的結(jié)果493mm/s接近，在誤差允許范圍內(nèi)，可以用中點(diǎn)平均速度來(lái)計(jì)算。工件的加速度在左右兩極限位置時(shí)是最大的，中間位置逐漸減小。
通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，從而檢查機(jī)械的運(yùn)動(dòng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，也可直接分析各運(yùn)動(dòng)副與構(gòu)件在某一時(shí)刻的位置、運(yùn)動(dòng)量及各運(yùn)動(dòng)副之間相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，關(guān)鍵部件的受力情況，從而可以將整機(jī)設(shè)計(jì)中可能存在的問(wèn)題消除在萌芽狀態(tài)，并大大縮短機(jī)械產(chǎn)品的更新周期。
結(jié)語(yǔ)
在為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)到了很多東西，遇到了很多問(wèn)題，但通過(guò)努力，各個(gè)擊破，我想畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程就是不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的過(guò)程，畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們解決問(wèn)題的能力。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仿形設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。從這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我受益匪淺：
（1） 通過(guò)運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程，綜合機(jī)械設(shè)計(jì)方法進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)訓(xùn)練，比以往所做的課程設(shè)計(jì)難度加大，使所學(xué)知識(shí)得以鞏固。加深和拓展。
（2） 學(xué)習(xí)和掌握了通用機(jī)械零件、部件、機(jī)械傳動(dòng)及一般機(jī)械的基本設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)了工程設(shè)計(jì)能力和分析、解決問(wèn)題的能力。
（3） 各種各樣的機(jī)械設(shè)備一般都要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝過(guò)程和操作過(guò)程的自動(dòng)化，這就要求進(jìn)行各種機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的組合應(yīng)用，因此機(jī)械設(shè)計(jì)方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力起至關(guān)重要作用。
（4） 提高了計(jì)算、繪圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖冊(cè)等）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算及運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行實(shí)體造型、運(yùn)動(dòng)仿真的能力。
時(shí)間過(guò)得很快，畢業(yè)設(shè)計(jì)很快就要結(jié)束了，它是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，相信以后在工作中也會(huì)遇到很多類似問(wèn)題，但有了畢業(yè)設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)，我們會(huì)更好更快的解決實(shí)際問(wèn)題。
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致謝
本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導(dǎo)師金權(quán)洽教授的全面、悉心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，金老師耐心的傳授研究方法和思路，及時(shí)給予我指點(diǎn)，使我更容易的解決問(wèn)題。無(wú)論是在設(shè)計(jì)過(guò)程中我取得的成績(jī)還是在我陷入困頓的時(shí)候，導(dǎo)師總是給予我最大的支持，并指點(diǎn)迷津，讓我得以很快的進(jìn)步。導(dǎo)師那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之道，實(shí)干的工作作風(fēng)，以及實(shí)事求是的做人準(zhǔn)則，將使我受益終身。在此謹(jǐn)向金權(quán)洽導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！
此外，還要衷心感謝在百忙之中抽出寶貴時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及專家。對(duì)那些我所引用的參考文獻(xiàn)的作者表示由衷的謝意。
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