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寧XX大學(xué)
設(shè)計(jì)(論文)
手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
摘 要
本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱拆裝臺(tái)，主要的功用就是搬運(yùn)轉(zhuǎn)移。首先，本文將設(shè)計(jì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱拆裝臺(tái)的底座、升將臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng)方式，搭建拆裝臺(tái)的結(jié)構(gòu)平臺(tái)；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計(jì)該拆裝臺(tái)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，包括蝸輪蝸桿的選擇，重點(diǎn)加強(qiáng)傳動(dòng)部分的可靠性和拆裝臺(tái)運(yùn)行過(guò)程的安全性，最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包括：底座的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，拆裝臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，拆裝臺(tái)的角度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能夠應(yīng)用于搬運(yùn)與裝配作業(yè)。
關(guān)鍵詞：拆裝臺(tái)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，動(dòng)力傳輸
Abstract
This paper is to design a car engine and gearbox assembly, the main function is to carry and move. First of all, this paper will design a car engine and gearbox assembly station, ascending, base, rotating arm structure, and then select the appropriate drive, driving mode, build disassemble bench structure platform; on this basis, the paper design of the disassemble bench power transmission system, including a worm gear selection, key strengthen the transmission reliability and disassembling operation process safety, the ultimate realization of the objectives include: the base of steering and braking, disassemble bench lifting motion, disassemble bench angle rotation motion, can be applied to the handling and assembly operations.
Key Words: Disassemble bench， worm gear transmission, power transmission
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2? 拆裝臺(tái)的組成 1
1.2 拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)要求 2
1.3課題工作要求 2
第2章 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1基本技術(shù)參數(shù)確定 3
2.1.1自由度 3
2.1.2坐標(biāo)形式的選擇 3
2.1.3規(guī)格參數(shù) 4
2.1.4有效負(fù)載 5
2.2 運(yùn)動(dòng)方式 5
第3章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 6
3.1 選擇蝸桿、蝸輪材料 6
3.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z 6
3.3 傳動(dòng)比 6
3.4 確定蝸桿蝸輪中心距a 6
3.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì) 7
3.6 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算 9
3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 11
3.7.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì) 12
3.8 滾動(dòng)軸承的選擇及校核 13
3.8.1蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核 13
3.8.2 蝸輪軸上軸承的校核 14
第4章 螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì) 16
4.1 螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型與特點(diǎn) 16
4.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
第5章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 20
5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定 20
5.2 架子材料的選擇確定 20
5.3 主要梁的強(qiáng)度校核 21
致 謝 23
參考文獻(xiàn) 24
25
手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì)論文
第1章 緒論
1.1 概述
在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器臺(tái)架前我們必須學(xué)習(xí)掌握汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器的相關(guān)知識(shí)，以及了解自動(dòng)變速器在汽車(chē)內(nèi)部的裝配位置。熟悉自動(dòng)變速器構(gòu)造是理解自動(dòng)變速器理論和設(shè)計(jì)方法的重要基礎(chǔ)。我們?cè)O(shè)計(jì)制造這個(gè)自動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架就是為了方便同學(xué)們拆裝自動(dòng)變速器，對(duì)自動(dòng)變速器的內(nèi)部構(gòu)造有一個(gè)更加感性直觀的認(rèn)識(shí)，有助于更深入地學(xué)習(xí)理論知識(shí)。自動(dòng)變速器拆裝臺(tái)是進(jìn)行拆裝自動(dòng)變速器實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)設(shè)備。
我們將要設(shè)計(jì)的拆裝臺(tái)是可移動(dòng)式的，其特點(diǎn)是：操作方便安全，整個(gè)試驗(yàn)操作直觀明了，易于操作者進(jìn)行操作，提高操作者感性認(rèn)識(shí)。本試驗(yàn)機(jī)架具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，操作方便，制作成本低廉，實(shí)用等特點(diǎn)，適用于教學(xué)。
本課題制作除了著重介紹自動(dòng)變速器拆裝翻轉(zhuǎn)架子、及其連接件的選擇安裝、架子受力最大梁的強(qiáng)度校核外，同時(shí)還簡(jiǎn)單介紹了整個(gè)機(jī)架的協(xié)調(diào)布置，還有對(duì)自動(dòng)變速器拆裝架保養(yǎng)修復(fù)的一些內(nèi)容。最后對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)拆裝架總結(jié)了使用說(shuō)明
在指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)與同組同學(xué)的共同努力下，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)順利完成。同時(shí)，XX等老師也給了我們很大的幫助，在此致以衷心的謝意！
最后，期望老師對(duì)說(shuō)明書(shū)中誤漏之處予以批評(píng)指正。
1.2? 拆裝臺(tái)的組成
拆裝臺(tái)主要由底座、升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖：
?????????????????????????????? ?? ?圖1-1
1.2 拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)要求
本課題將要完成的主要任務(wù)如下:
(1)拆裝臺(tái)為專(zhuān)用輔助工具，因此相對(duì)于通用輔助工具來(lái)說(shuō)，它的適用面相對(duì)較窄。
(2)選取拆裝臺(tái)的座標(biāo)型式和自由度。
(3)設(shè)計(jì)出拆裝臺(tái)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括:底座轉(zhuǎn)向輪，制動(dòng)輪的設(shè)計(jì)。為了使通用性變強(qiáng)，底座設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向輪結(jié)構(gòu)，不僅可以應(yīng)用于拆裝汽車(chē)大型發(fā)動(dòng)機(jī)，在工業(yè)需要的時(shí)候還可以用做其他重型機(jī)構(gòu)的搬移。
(4)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本課題將設(shè)計(jì)出拆裝臺(tái)的升降機(jī)構(gòu)，包括螺旋元件的選取，傳動(dòng)齒輪的的設(shè)計(jì)，并繪出升降原理圖。
(5)拆裝臺(tái)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
本拆裝臺(tái)擬采用蝸輪蝸桿進(jìn)行控制旋轉(zhuǎn)角度，本課題將要選取蝸輪蝸桿型號(hào)，可使拆裝臺(tái)實(shí)現(xiàn)任意角度的調(diào)整！
1.3課題工作要求
技術(shù)要求
設(shè)計(jì)拆裝臺(tái)，要求能夠進(jìn)行三自由度運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)臺(tái)升降和整體位移），其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單、緊湊，動(dòng)作要靈活，能夠應(yīng)用于搬運(yùn)與裝配作業(yè)。
拆裝臺(tái)可承受的發(fā)動(dòng)機(jī)的重量為25kg。
?
第2章 機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)
本文的重要任務(wù)是完成拆裝臺(tái)的設(shè)計(jì)，本章內(nèi)容是圍繞拆裝臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)展開(kāi)，介紹拆裝臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。
2.1基本技術(shù)參數(shù)確定
表示基本技術(shù)參數(shù)主要有自由度、坐標(biāo)形式的選擇、
2.1.1自由度
自由度是指拆裝臺(tái)所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，但是一般不包括手部（末端操作器）的開(kāi)合自由度。自由度表示了拆裝臺(tái)靈活的尺度，在三維空間中描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度。
拆裝臺(tái)的自由度越多，越接近人手的動(dòng)作機(jī)能，其通用性就越好，但是結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，自由度的增加也意味著拆裝臺(tái)整體重量的增加。輕型化與靈活性和抓取能力是一對(duì)矛盾，，此外還要考慮到由此帶來(lái)的整體結(jié)構(gòu)剛性的降低，在靈活性和輕量化之間必須做出選擇。工業(yè)拆裝臺(tái)基于對(duì)定位精度和重復(fù)定位精度以及結(jié)構(gòu)剛性的考慮，往往體積龐大，負(fù)荷能力與其自重相比往往非常小。一般通用拆裝臺(tái)有5～6個(gè)自由度即可滿足使用要求（其中臂部有3個(gè)自由度，腕部和行走裝置有2～3個(gè)自由度），專(zhuān)用拆裝臺(tái)有1～2個(gè)自由度即可滿足使用要求。此次拆裝臺(tái)設(shè)計(jì)要求的工作方向?yàn)閮蓚€(gè)直線方向和一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。在控制器的作用下，它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡(jiǎn)單的動(dòng)作。在滿足前提條件上盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以我們這次選擇三自由度拆裝臺(tái)。
2.1.2坐標(biāo)形式的選擇
拆裝臺(tái)的坐標(biāo)形式主要可分為：直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型另外還有比較復(fù)雜的SCARA型和并聯(lián)型。
1直角坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：這類(lèi)拆裝臺(tái)就是如圖2-1(a)得直移型，其手部空間位置的改變通過(guò)沿三個(gè)互相垂直軸線的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該形式拆裝臺(tái)具有位置精度高，控制無(wú)耦合、簡(jiǎn)單，壁障性好等特點(diǎn)。但結(jié)構(gòu)較龐大，動(dòng)作范圍小，靈活性差，且移動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大。而且需架空線路。
2圓柱坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：這種拆裝臺(tái)如圖2-1（b）的回轉(zhuǎn)型拆裝臺(tái)，通過(guò)兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手部空間位置的改變，手臂的運(yùn)動(dòng)系由垂直立柱平面內(nèi)的伸縮和沿立柱的升降兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)及手臂繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)合而成。這種拆裝臺(tái)，占地面積小而活動(dòng)范圍較大，結(jié)構(gòu)亦較簡(jiǎn)單，并能達(dá)到較高的定位精度，因而應(yīng)用范圍較廣泛。機(jī)身采用立柱式，拆裝臺(tái)側(cè)面行走，順利完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。但是結(jié)構(gòu)也比較龐大，兩個(gè)移動(dòng)軸的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。
3球坐標(biāo)型拆裝臺(tái)： 這類(lèi)拆裝臺(tái)如圖2-1（c）的俯仰型拆裝臺(tái)，其手臂沿X方向伸縮，繞Y軸俯仰和繞Z軸回轉(zhuǎn)。這類(lèi)拆裝臺(tái)具有占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕、位置精度尚可等特點(diǎn)，能與其他拆裝臺(tái)協(xié)調(diào)工作，但避障性差，存在著平衡問(wèn)題，位置誤差與臂長(zhǎng)有關(guān)。
4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型拆裝臺(tái)：如圖2-1（d）的屈伸型拆裝臺(tái)，主要由立柱、前臂和后臂組成。拆裝臺(tái)的運(yùn)動(dòng)由前、后臂的俯仰及立柱的回轉(zhuǎn)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)最緊湊，靈活性大，占地面積最小，工作空間最大，能與其他拆裝臺(tái)協(xié)調(diào)工作，避障性好，但是位置精度較低，存在平衡以及控制耦合的問(wèn)題，故比較復(fù)雜。
圖2- 1拆裝臺(tái)的坐標(biāo)形式
本次設(shè)計(jì)的三自由度拆裝臺(tái)主要用來(lái)運(yùn)輸流水線的零件，這就要求拆裝臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小。根據(jù)上面4種坐標(biāo)形式，我選擇了圓柱坐標(biāo)形式，這種形式比較符合這次設(shè)計(jì)的需要。圖2-2是拆裝臺(tái)搬運(yùn)物品示意圖。圖中拆裝臺(tái)的任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B。
2.1.3規(guī)格參數(shù)
用途：手動(dòng)變速器拆裝
重量：25 kg
自由度：3個(gè)自由度
坐標(biāo)形式：坐標(biāo)形式
2.1.4有效負(fù)載
有效負(fù)載是指拆裝臺(tái)操作臂在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，它表示了拆裝臺(tái)的負(fù)載能力。拆裝臺(tái)的載荷不僅僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，還與拆裝臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度和加速度的大小及方向有關(guān)。為了安全起見(jiàn)，有效負(fù)載是指運(yùn)行時(shí)的有效負(fù)載。
2.2 運(yùn)動(dòng)方式
根據(jù)主要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇運(yùn)動(dòng)形式是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。常見(jiàn)的拆裝臺(tái)的運(yùn)動(dòng)形式有五種:直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、極坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型和SCARA型。同一種運(yùn)動(dòng)形式為適應(yīng)不同生產(chǎn)工藝的需要，可采用不同的結(jié)構(gòu)。具體選用哪種形式，必須根據(jù)作業(yè)要求、工作現(xiàn)場(chǎng)、位置以及搬運(yùn)前后工件中心線方向的變化等情況，分析比較并擇優(yōu)選取。
考慮到拆裝臺(tái)的作業(yè)特點(diǎn)，即要求其動(dòng)作靈活、有較大的工作空間、且要求結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小等特點(diǎn)，故選用關(guān)節(jié)型拆裝臺(tái)。這類(lèi)拆裝臺(tái)一般由2個(gè)肩關(guān)節(jié)和1個(gè)肘關(guān)節(jié)進(jìn)行定位，由2個(gè)或3個(gè)腕關(guān)節(jié)進(jìn)行定向。其中，一個(gè)肩關(guān)節(jié)繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)肩關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)俯仰。這兩個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線正交。肘關(guān)節(jié)平行于第二個(gè)肩關(guān)節(jié)軸線，如圖所示。這種構(gòu)形動(dòng)作靈活、工作空間大、在作業(yè)時(shí)空間內(nèi)手臂的干涉最小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、關(guān)節(jié)上相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位容易密封防塵。但是這類(lèi)拆裝臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)比較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)學(xué)的反解比較困難;確定末端桿件的姿態(tài)不夠直觀，且在進(jìn)行控制時(shí)，計(jì)算量比較大。
運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)工件采用手動(dòng)搖動(dòng)蝸桿，蝸桿帶動(dòng)蝸輪帶動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)旋轉(zhuǎn)。上下采用大小齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)一副螺紋傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上升或下降。
第3章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 選擇蝸桿、蝸輪材料
1.選擇蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型
采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng).
2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力
考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－2，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－3查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力
[] =190
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－5查得蝸輪材料的許用彎
曲應(yīng)力
[]=44
3.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表5－6，
選取Z＝1
則Z＝Z·i＝1×50＝50
故取Z＝50
3.3 傳動(dòng)比
實(shí)際傳動(dòng)比i＝50/1
3.4 確定蝸桿蝸輪中心距a
1.確定蝸桿的計(jì)算功率
估算功率，由于載重25kg,P=GV=1.5KW
以等于或略大于蝸桿計(jì)算功率所對(duì)應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2·5－22a，選取蝸桿的中心距：a＝100mm. a＝100mm由于準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿,它的優(yōu)點(diǎn)是:接觸面大,導(dǎo)程角,它的值穩(wěn)定且一定,則潤(rùn)滑好,接觸面大應(yīng)直接根據(jù)“原始型”傳動(dòng)蝸桿設(shè)計(jì)參數(shù)。
3.5 蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)
準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計(jì)算表
1.中心距：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）
標(biāo)準(zhǔn)選取a=100mm
2.齒數(shù)比：u＝＝50
3.蝸輪齒數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）
選取
4.蝸桿頭數(shù)：由《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）
選取
5.蝸桿齒頂圓直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16
選取 =45mm
6.蝸輪輪緣寬度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16
選取b=28mm
7.蝸輪齒距角：＝
8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：K＝=5
9.蝸輪齒寬包角之半：＝0.5（K－0.45）=
10.蝸桿齒寬：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16
選取 =53mm
11.蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－
16，選取=59mm
12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－
16，選取R=82mm
13.成形圓半徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表2.5－16
選取=65mm
14.蝸桿齒頂圓最大直徑：《機(jī)械工程手冊(cè)/傳動(dòng)設(shè)計(jì)卷》（第二版）表
2.5－16，選取=53.8mm
15.蝸輪端面模數(shù)：m＝=mm
16.徑向間隙：=0.5104mm
17.齒頂高：h=0.75 m=2.233mm
18.齒根高：h= h+ C=2.7434mm
19.全齒高：h= h+ h=4.9764mm
20.蝸桿分度圓直徑：＝（0.624＋）a ＝40.534mm
21.蝸輪分度圓直徑：＝2a－＝159.466mm
22.蝸輪齒根圓直徑：d＝－2 h=153.9792mm
23.蝸桿齒根圓直徑：d＝－2 h=35.05，
判斷：因?yàn)?28.12mm,滿足要求
24.蝸輪喉圓直徑：d＝＋2 h=163.932mm
25.蝸輪齒根圓弧半徑：=82.475mm
26.蝸桿螺紋包角之半：
==
27.蝸輪喉母圓半徑：=
=
=25.88mm
28.蝸輪外緣直徑：由作圖可得=164.95mm
29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角：＝
=
30.蝸桿平均導(dǎo)程角：＝
31.分度圓壓力角：=
32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm
33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑：=35mm
34.蝸輪分度圓齒厚：
數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mm
35.齒側(cè)隙：查表4-2-6得
36.蝸桿分度圓齒厚：=4.2984
37.蝸桿分度圓法向齒厚：=4.285
38.蝸輪分度圓法向齒厚：=5.49
39.蝸輪齒冠圓弧半徑：=19.2775
40.蝸桿測(cè)量齒頂高：
=2.2035
41.蝸桿測(cè)量齒頂高：
=2.185
3.6 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計(jì)算
環(huán)面蝸桿傳動(dòng)承載能力主要受蝸桿齒面膠合和蝸輪齒根剪切強(qiáng)度的限制。因而若許用傳動(dòng)功率確定中心距，則然后校核蝸輪齒根剪切強(qiáng)度。由于軸承變形增加了蝸桿軸向位移，使蝸輪承受的載荷集中在2－3個(gè)齒上。而且，由于蝸輪輪齒的變形，造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不均，使合力作用點(diǎn)向齒根方向偏移。 因而，蝸輪斷齒主要由于齒根剪切強(qiáng)度不足造成的
校核：
其中 —— 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷;
—— 蝸輪包容齒數(shù)
—— 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù);
——蝸輪齒根受剪面積;
公式中各參數(shù)的計(jì)算
1.的計(jì)算
=
——作用在蝸輪輪齒上的圓周力，
——蝸桿喉部螺旋升角 ，4.5
—— 當(dāng)量齒厚，
滑動(dòng)速度
=
=2.01m/s
根據(jù)滑動(dòng)速度查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3－3－9得
將數(shù)據(jù)帶入公式得
=N
2.計(jì)算得 = 5
3.蝸輪齒根受剪面積
—— 蝸輪齒根圓齒厚；
由上可知
—— 蝸輪端面周節(jié)；
—— 蝸輪理論半包角；
—— 蝸輪分度圓齒厚所對(duì)中心角。
數(shù)據(jù)帶入公式得
=7.03mm
由上可得
對(duì)于錫青銅齒圈 取
查手冊(cè)取鑄錫磷青銅，砂模鑄造，抗拉強(qiáng)度=225MPa
，
則 <
3.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
1.軸的材料選擇
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－1選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。
2.最小軸徑的初步計(jì)算
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－2，取 ＝105，根據(jù)
公式
㎜
其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min
—— 軸傳遞的功率 , 1.47kw
—— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm
將數(shù)據(jù)代入公式得
=12.2mm
輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適.
3.7.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)
1. 軸的材料選擇
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－1選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)
=650
2.軸徑的初步計(jì)算
由《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)》表6－2，取A＝112，根據(jù)公式
，
其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min
—— 軸傳遞的功率 , 0.97kw
—— 計(jì)算截面處的軸的直徑， mm
將數(shù)據(jù)代入公式得
mm
3.8 滾動(dòng)軸承的選擇及校核
3.8.1蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核
1．軸承的徑向載荷的計(jì)算
2．派生軸向力的計(jì)算
查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30207型的
α=14o02，10，，
查表d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6；
故
所以，軸承2受壓
則：
3．求當(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1
x=1 ， y=0
對(duì)于軸承2
x=0.4 ， y=1.6
4．校核軸承的壽命
查手冊(cè)得c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min
故 此軸承的壽命滿足要求
3.8.2 蝸輪軸上軸承的校核
1．求徑向載荷
2．計(jì)算派生軸向力
查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30212型的
， y=1.5
故
則：軸承2受壓
所以，
3．求當(dāng)量動(dòng)載荷
所以，對(duì)于軸承1：x=1 ，y=0
對(duì)于軸承2：x=1 ，y=0
4．校核軸承的壽命
查手冊(cè) c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min
故此軸承壽命滿足要求。
第4章 螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)
螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的目的，主要是根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式、材料性質(zhì)和載荷狀態(tài)等條件，分析螺栓的受力和失效形式，然后按相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算螺紋小徑d1，再按照標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋公稱直徑d和螺距P等。螺栓其余部分尺寸及螺母、墊圈等，一般都可根據(jù)公稱直徑d直接從標(biāo)準(zhǔn)中選定，因?yàn)橹贫?biāo)準(zhǔn)時(shí)，已經(jīng)考慮了螺栓、螺母的各部分及墊圈的等強(qiáng)度和制造、裝配等要求。
螺旋傳動(dòng)由螺桿、螺母和機(jī)架組成，主要用于把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其應(yīng)用廣泛，如螺旋千斤頂、螺旋絲杠、螺旋壓力機(jī)等。
4.1 螺旋傳動(dòng)的類(lèi)型與特點(diǎn)
根據(jù)用途，螺旋傳動(dòng)可分為三種類(lèi)型：
（1）傳力螺旋 以傳遞動(dòng)力為主，要求用較小的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿（或螺母）而使螺母（或螺桿）產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)和較大的軸向力，這個(gè)力可以用來(lái)完成起重和加壓等工作，如螺旋千斤頂和螺旋壓力機(jī)等。
（2）傳導(dǎo)螺旋 以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高的運(yùn)動(dòng)精度，速度較高且能較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，如機(jī)床進(jìn)的給螺旋機(jī)構(gòu)。
（3）調(diào)整螺旋 用于調(diào)整并固定零、部件之間的相互位置，如機(jī)床卡盤(pán)，壓力機(jī)的調(diào)整螺旋。調(diào)整螺旋不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)螺旋副的摩擦情況，可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋?；瑒?dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、易于自鎖，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)噪聲，所以應(yīng)用最廣。它的缺點(diǎn)是工作時(shí)滑動(dòng)摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30%～40%），螺紋表面磨損快，傳動(dòng)精度低，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象。滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造困難，成本高，加工不方便，只有在高精度、高效率的機(jī)械中才宜采用。本節(jié)主要介紹滑動(dòng)螺旋。
4.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1. 選擇螺桿、螺母的材料
螺桿采用45#調(diào)制鋼，由參考文獻(xiàn)[2]表10.2查得抗拉強(qiáng)度，。
螺母材料用鋁黃銅。
2. 耐磨性計(jì)算
螺桿選用45# 鋼，螺母選用鑄造鋁黃銅，由參考文獻(xiàn)[1]表 5.8 查得
[p]=18~25MPa
從表 5.8 的注釋中可以查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)值可以加大20%，則
[p]=21.6~30MPa
取。
按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑，選用梯形螺紋，則
(1)
由參考文獻(xiàn)[1]查得，對(duì)于整體式螺母系數(shù)
Ψ=1.2 – 2.5
取。
則
式中：－－－－－軸向載荷，N；
－－－－－螺紋中徑，mm；
－－－－－許用壓強(qiáng)，MPa；
查參考文獻(xiàn)[2]表11.5取公稱直徑mm，螺距mm，中徑mm，小徑mm，內(nèi)螺紋大徑mm，。
3. 螺桿強(qiáng)度校核
螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為
(2)
式中：－－－－－軸向載荷，N；
－－－－－螺紋小徑，mm；
－－－－－螺紋副摩擦力矩，；
－－－－－螺桿材料的許用應(yīng)力，。
其中螺紋副摩擦力矩
(3)
式中：－－－－－軸向載荷，N；
－－－－－螺紋升角，；
－－－－－螺紋副當(dāng)量摩擦角，度；
－－－－－螺紋中徑，mm。
查參考文獻(xiàn)[1]表5.10得鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)，螺紋副當(dāng)量摩擦角，?。ㄓ杀?.10的注釋知，大值用于啟動(dòng)時(shí)，人力驅(qū)動(dòng)屬于間歇式，故應(yīng)取用大值）。把數(shù)據(jù)代入(3)式中，得
把數(shù)據(jù)代入(2)式中，得
由參考文獻(xiàn)[1]表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力
（4）
其中，則
取。
顯然，，螺桿滿足強(qiáng)度條件。
4. 螺母螺牙是我強(qiáng)度校核
螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度條件為
（5）
式中：－－－－－軸向載荷，N；
－－－－－螺母螺紋大徑，mm；
－－－－－螺紋旋合圈數(shù)，取；
－－－－－螺紋牙根部厚度，梯形螺紋；
－－－－－螺母材料的許用切應(yīng)力。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得
查參考文獻(xiàn)[1]表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力，顯然。
螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為
（6）
式中：－－－－－軸向載荷，N；
－－－－－彎曲力臂，；
－－－－－螺母螺紋大徑，mm；
－－－－－螺紋旋合圈數(shù)，??；
－－－－－螺紋牙根部厚度，mm；
－－－－－螺母材料的許用彎曲應(yīng)力。
數(shù)據(jù)代入式（6）得
查參考文獻(xiàn)[1]表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力。
顯然，即滿足螺紋牙的強(qiáng)度條件。
5. 自鎖條件
因螺紋升角，螺紋副當(dāng)量摩擦角
所以滿足自鎖條件。
6. 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)
由經(jīng)驗(yàn)公式知，
螺紋外徑
螺紋凸緣外徑。
第5章 機(jī)架的設(shè)計(jì)
5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定
機(jī)架是支撐及其自動(dòng)變速器所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝自動(dòng)變速器方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且自動(dòng)變速器每個(gè)總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系?？紤]到這些方面的因素后要確定的一些自動(dòng)變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長(zhǎng)高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動(dòng)變速器的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在機(jī)架上。
為了使機(jī)架能夠方便移動(dòng)，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個(gè)側(cè)面通過(guò)螺栓各連接兩個(gè)輪子，使得架子和輪子連接牢固。靠近轉(zhuǎn)盤(pán)這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。
5.2 架子材料的選擇確定
架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買(mǎi)材料時(shí)要考慮鋼材的性能，同時(shí)也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過(guò)到市場(chǎng)調(diào)查分析后，臺(tái)架選用60㎜×60㎜的方鋼和50×50的角鋼組合制作。其規(guī)格如表一所示。
受力比較小的底架就用50㎜的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60㎜的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。
表一 鋼材的尺寸
規(guī)格
60㎜×60㎜
50㎜×50㎜
橫截面圖
長(zhǎng)度
500㎜
567㎜
材料
Q235
Q235
5.3 主要梁的強(qiáng)度校核
自動(dòng)變速器的質(zhì)量為25㎏（250N），考慮到一些外在壓力，按照重量為600N進(jìn)行校核。支承軸160㎜，查機(jī)械工程材料 P105頁(yè)表5-2得，Q235鋼材的屈服強(qiáng)度σ b =375～460MPa，取σ b=375 MP a
解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。
以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖6.1所示的平面直角坐標(biāo)系。
因?yàn)椋篎RD =600N ，把RDE從D點(diǎn)移到E后的受力情況如圖6.1所示。
圖6.1
得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m
計(jì)算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的，
所以σ b=375 MP a ,
Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3
所以
σ max= M max / W=180/（6773.69×10--6）P a=0.26MP a
也設(shè)安全系數(shù)：K=5
故：K×σ max=5×0.26MP a=1.5 MP a﹤σ b=375 MP a
因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。
所以可以進(jìn)行制作。解：以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖2.2.1所示的平面直角坐標(biāo)系。軸的受力分析。軸的軸心受力簡(jiǎn)圖如圖2.2.1-b所示。通過(guò)受力圖可以明顯看出軸的最大彎矩是在BE點(diǎn)之間。
把F從C點(diǎn)移到B 后的受力情況如圖2.2.1- b 所示。
得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m
因?yàn)椋篎ba+Fde=2F=1200N
由于軸的受力完全對(duì)稱，故Fba=Fde=F=600N
B點(diǎn)和F點(diǎn)的彎矩為：MB=WF=Fba×Lde+M=600×0.01+180 N·m=601.8N·m
受力情況如圖2.2.1所示.
計(jì)算軸的極慣性矩Ip 和抗彎截面系數(shù)Wz因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的，所以σ b=375 MP a ,
Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3
所以
σ max= M max / W=305/（6773.69×10--6）P a=0.45MP a
也設(shè)安全系數(shù)：K=5
故：K×σ max=5×0.45 MP a=2.25 MP a﹤σ b=375 MP a
因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。
所以可以進(jìn)行制作。
手動(dòng)變速器拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì)論文
致 謝
感謝我的指導(dǎo)老師XX老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。導(dǎo)師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！
“師恩難忘，友誼長(zhǎng)存!”本論文的順利完成，離不開(kāi)各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此，向曾經(jīng)幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
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