充值下 載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 書 分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 全自動(dòng)送料小車設(shè)計(jì) DESIGN OF AUTOMATIC FEED VEHICLE 學(xué)生姓名 沈聰 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 張宏艷 2008 年 6 月 2 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以 公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 摘要 全自動(dòng)送料 小車集聲 、 光 、 電 、 計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體 ， 綜合了當(dāng)今科技領(lǐng)域先進(jìn)的理論和應(yīng)用技術(shù) 。廣泛應(yīng)用 在柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)化工廠中 ， 具有運(yùn)輸效率高 、 節(jié)能 、 工作可靠 、 能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸?shù)仍S多優(yōu)點(diǎn) ， 極大的提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率 。 本文 在分析國內(nèi)外送料裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)送料小車。 其主要 設(shè)計(jì)過程是根據(jù) 小車 的設(shè)計(jì)要求合理設(shè)計(jì)小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)，由小車的速度選擇合適的直流伺服電動(dòng)機(jī)，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和小車速度對(duì)蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行 設(shè)計(jì) ，再由小車的載荷和速度合理設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并選用合適的軸承，最后根據(jù)小車的行駛要求設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 所設(shè)計(jì)的小車 通過單片機(jī)控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 能夠?qū)崿F(xiàn) 其前進(jìn) 、 后退 、 轉(zhuǎn)彎的 功能 ， 達(dá)到 了沿著設(shè)定的路線行駛的目的。 本次 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊 、 負(fù)載能力大 、 平穩(wěn)性好 、 傳動(dòng)誤差小 、 轉(zhuǎn)向靈活并且控制簡便。 關(guān)鍵詞 ：全自動(dòng)送料小車；蝸桿 傳動(dòng)； 單片機(jī) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) III Abstract Automatic Feed Vehicle integrates sound, light, electricity and the computer technology, and synthesizes advanced theory and the application technology in this world. It is applied widely in the flexible manufacturing system and the automated factory, and has the merits of high transportation efficiency, energy conservation, the operation reliable and the flexible transportation. It can enormously increase production automation levels and production efficiency. Based on analyzing present situation and development of feeding equipment at home and abroad, two wheels of independent drive are designed. The design process of the car includes: mechanical structure design according to the design requirements, choosing direct current motors based on the speed of the car, then making the worm drive design according to the speed of the motors and car, then to design the axis structure and choose the bearings based on the load and speed of the car, at last making the control system of the microprocessors design according to driving request of the car. This car can realize independence functions of forward recession and turning through the microprocessor controlling speed and steering of the direct current servo motors .It will drive along specific route. The advantages of design scheme: small in size, great load capacity, smooth driving, small errors of transmission, high maneuverability and convenient operation. Keyword: Automatic Feed Vehicle Worm drive Microprocessor 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 全自動(dòng)送料小車簡介 . 1 1.2 全自動(dòng)送料小車的分類 . 1 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 1 2 機(jī)械部分設(shè)計(jì) . 3 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) . 3 2.2 確定機(jī)械傳動(dòng)方案 . 3 2.3 車體計(jì)算 . 4 2.4 直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 . 4 2.4.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù) . 4 2.4.2 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 . 4 2.4.3 全自動(dòng)送料小車的受力分析 . 5 2.4.4 求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩 . 6 2.4.5 求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷慣性 . 6 2.4.6 電機(jī)的選定 . 6 2.4.7 電機(jī) 的驗(yàn)算 . 7 2.5 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) . 7 2.6 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 8 2.6.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類型 . 8 2.6.2 選擇材料 . 8 2.6.3 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 . 8 2.6.4 初選 . 9 2.6.5 中心距計(jì)算 . 9 2.6.6 傳動(dòng)基本尺寸 . 10 2.6.7 齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 . 10 2.6.8 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 . 10 2.6.9 蝸桿軸撓度驗(yàn)算 . 11 2.6.10.精度等級(jí)公差的確定 . 11 2.6.11 熱平衡核算 . 11 2.7 軸的設(shè)計(jì) . 11 2.7.1 前輪軸的設(shè)計(jì) . 11 2.7.2 后輪軸的設(shè)計(jì) . 14 2.8 滾動(dòng)軸承選擇計(jì)算 . 18 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 2.8.1 前輪軸上的軸承 . 18 2.8.2 蝸桿軸上的軸承 . 19 2.8.3 后輪上的軸承 . 21 3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 23 3.1 控制系統(tǒng)總體概述 . 23 3.2 鑒相 . 23 3.3 計(jì)數(shù)的擴(kuò)展 . 24 3.4 中斷的擴(kuò)展 . 25 3.5 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 . 26 3.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇 . 28 3.7 控制軟件的設(shè)計(jì) . 30 結(jié)論 . 32 致 謝 . 33 參考文獻(xiàn) . 34 附錄 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 1 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 英文翻譯 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 中文翻譯 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) III 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒論 1.1 全自動(dòng)送料小車簡介 全自動(dòng)送料 車 （即稱 AGV） ，是一種物料搬運(yùn)設(shè)備，是能在 某一 位置自動(dòng)進(jìn)行貨物的裝載，自動(dòng)行走到另一位置的全自動(dòng)運(yùn)輸裝置。 它 是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱的工業(yè)車輛 。裝卸搬運(yùn)是物流的功能要素之一，在物流系統(tǒng)中發(fā)生的頻率很高，占據(jù)物流費(fèi)用的重要部分。因此，運(yùn)輸工具得到了很大的發(fā)展，其中 AGV 的使用場合最廣泛，發(fā)展十分迅速。 1.2 全自動(dòng)送料小車的分類 自動(dòng) 送料 小車分為有軌和無軌兩種 。 所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車結(jié)構(gòu)牢固，承載力大，造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車多采用直線或環(huán)線雙向運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模的箱體類工件 FMS 中。高架有軌小車（空間導(dǎo)軌）相對(duì)于地面有軌小車，車間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝 置的活動(dòng)范圍分開，安全性好，但承載力小。高架有軌小車較多地用于回轉(zhuǎn)體工件或刀具的輸送，以及有人工介 入 的工件安裝和產(chǎn)品裝配的輸送系統(tǒng)中。有軌小車由于需要機(jī)械式導(dǎo)軌，其系統(tǒng)的變更性、擴(kuò)展性和靈活性不夠理想。 無軌小車是一種利用微機(jī)控制的，能按照一定的程序自動(dòng)沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車 。 無軌小車按引導(dǎo)方式和控制方法分 為有徑引導(dǎo)方式和無徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式。 有徑引導(dǎo)方式是指在地面上鋪設(shè)導(dǎo)線、磁帶或反光帶 指 定小車的路徑，小車通過電磁信號(hào)或光信號(hào)檢測出自己的所在位置，通過自動(dòng)修正而保證沿指定路徑行駛。無徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式中，地圖導(dǎo)向方式是在無軌小車的計(jì)算機(jī)中預(yù)存距離表（地圖），通過與測距法所得的方位信息比較，小車自動(dòng)算出從某一參考點(diǎn)出發(fā)到目的點(diǎn)的行駛方向。這種引導(dǎo)方式非常靈活，但精度低。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 AGV 是伴隨著柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉庫而產(chǎn)生并發(fā)展起來的。日本人認(rèn)為柔性加工系統(tǒng)誕生于 1981 年，這樣計(jì)算 AGV 大規(guī)模應(yīng)用的歷史也只有 15 至 20 年。但是，其發(fā)展速度是非?？斓?。 1981 年美國通用公司開始使用 AGV， 1985 年 AGV 保有量 500 臺(tái)， 1987 年 AGV 保有量 3000 臺(tái)。資料表明歐洲 40%的 AGV用于汽車工業(yè)，日本 15%的 AGV用于汽車工業(yè)，也就是說 AGV在其他行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用 1。 目前國內(nèi)總體看 AGV 的應(yīng)用剛剛開始，相當(dāng)于國外 80 年代初的水平。但從應(yīng)用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊，有汽車工業(yè)，飛機(jī)制造業(yè)，家用電器行業(yè)，煙草行業(yè)，機(jī)械加工，倉庫，郵電部門等 1。這說明 AGV 有一個(gè)潛在的廣闊市場。 AGV 從技術(shù)的發(fā)展看，主要是從國家線路向可調(diào)整線路；從簡單車 載單元控制向復(fù)雜徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制；從原始的定期通訊到先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊等方向發(fā)展；從落后的現(xiàn)場控制到先進(jìn)的遠(yuǎn)程圖形監(jiān)控；從領(lǐng)域的發(fā)展看，主要是從較為集中的機(jī)械制造、加工、裝配生產(chǎn)線向廣泛的各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，物料搬運(yùn)，物品倉儲(chǔ)，商品配送等行業(yè)發(fā)展。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺(tái)全自動(dòng)送料小車，可以在水平面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡行駛。本設(shè)計(jì)采用AT89C51 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)來控制小車的行駛，從而實(shí)現(xiàn)小車的左、右轉(zhuǎn)彎，直走，倒退， 停止功能。 其設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 全自動(dòng)送料小車的長度： mm1500 全自動(dòng)送料小車的 載重： kg500 全自動(dòng)送料小車的寬度： mm1000 全自動(dòng)送料小車的高度： mm1500 全自動(dòng)送料小車的行駛速度： hkm/15 2.2 確定機(jī)械傳動(dòng)方案 方案一：采用三輪布置結(jié)構(gòu)。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器和差速器，通過兩半軸將動(dòng)力傳遞到兩后輪。全自動(dòng)送料小 車的轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)前面的一個(gè)萬向輪轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 2-1 所示。 圖 2-1 傳動(dòng)方案一 方案二：采用四輪布置結(jié)構(gòu)。全自動(dòng)送料小車采用兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，兩前輪為萬向輪的四輪結(jié)構(gòu)形式。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器后直接驅(qū)動(dòng)后輪，當(dāng)兩輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 2-2 所示。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 圖 2-2 傳動(dòng)方案二 四輪結(jié)構(gòu)與三輪結(jié)構(gòu)相比較有較大的負(fù)載能力和較好的平穩(wěn)性。方案一有 差速器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，故機(jī)械傳動(dòng)誤差大。方案二采用兩套蝸輪 -蝸桿減速器及直流伺服電動(dòng)機(jī)，成本相對(duì)于方案一較高，但它的傳動(dòng)誤差小，并且轉(zhuǎn)向靈活。因此，采用方案二作為本課題的設(shè)計(jì)方案。 2.3 車體計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求車體材料選用 Q235，因?yàn)檐圀w采用矩形狀，所以其抗彎截面系數(shù) 2為： 62bhW 式（ 2.1） 車體厚度： mmbMbWh 3211858.913001666 m a xm a x 式（ 2.2） 式中 max 表示 Q235 的屈服極限； maxM 表示車體收受到的最大彎矩； b 表示小車寬度。 2.4 直 流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 伺服電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)是功率 (KW)。但是，選擇伺服電動(dòng)機(jī)并不按功率，而是根據(jù)下列指標(biāo)選擇。 2.4.1運(yùn)動(dòng)參數(shù) 小車 行走的速度為 3m/s，則車輪的轉(zhuǎn)速為 ： m i n/11450014.3 310001000 rd vn 式（ 2.3） 式中 d 表示小車后輪直徑。 2.4.2 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 選擇蝸輪 -蝸桿的減速比 i=10 m i n/1 1 4 01 1 410 rinn 電式（ 2.4） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 2.4.3 全自動(dòng)送料小車的受力分析 OGPF BF CF AF DABCD圖 2-3 車輪受力簡圖 小車車架自重為 P 32.6708.9016.015.11085.2 3 abhgP N 式（ 2.5） 小車的載荷為 G 49008.9500 mgG N 式（ 2.6） 式中 a 表示小車長度； m 表示貨物的質(zhì)量； 表示小車材料密度。 取坐標(biāo)系 OXYZ 如圖 2-3 所示，列出平衡方程 由于兩前輪及兩后輪關(guān)于 Y 軸對(duì)稱，則 ABFF，CDFF0zF， 2 2 0ACF F P G 式（ 2.7） 0xM ， 09.02)(45.0 CFPG式（ 2.8） 解得 NFFFFDCBA 58.1 3 9 2式（ 2.9） 兩驅(qū)動(dòng)后輪的受力情況如圖 2-4 所示： 圖 2-4 后輪受力圖 滾動(dòng)摩阻力偶矩fM的大小介于零與最大值之間，即 m a x0 fMM式（ 2.10） M NdFN 63.6958.1 3 9 205.0m a x 式（ 2.11） AOF SF NP F徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 其中 滾動(dòng)摩阻系數(shù) ， 查表 5-22， =4060，取 =50mm 牽引力 F 為 ： NdMF 52.27825.063.692m a x 式（ 2.12） 2.4.4 求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩 1 0 0 08.92)( iDWFT L 式（ 2.13） mN 1.8310008.910125007.058.139215.052.278 取 =0.7, W =1392.58N , =0.15 式中 表示摩擦系數(shù)； F 表示牽引力； W 表示重物的重力； D 表示后輪直徑； 表示傳遞效率； i 表示傳動(dòng)裝置減速比。 2.4.5 求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷慣性 212 1 3 42LZJ J J J JZ 式（ 2.14） 2210 . 0 0 0 0 3 4 9 0 . 0 0 4 7 6 6 0 . 0 0 0 1 3 1 0 . 0 0 0 0 6 0 4620 . 0 0 0 0 3 6 1 8 9 k g m式中 1J 表示車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 2J 表示蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 3J 表示蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 4J 表示渦輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 2.4.6 電機(jī)的選定 根據(jù)額定轉(zhuǎn)矩和慣量匹配條件，選擇 直流 伺服電動(dòng)機(jī)。 電機(jī)型 號(hào)及參數(shù)見表 2-1。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 表 2-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù) 型號(hào) 電刷材料 額定功率 轉(zhuǎn)子慣量 電機(jī)直徑 電機(jī)軸直徑 電機(jī)長度 效率 MAXONF2260 石墨 1KW 12902gcm 320mm 20mm 200mm 70% 2.4.7 電機(jī)的驗(yàn)算 2max 361.89LLJ J g c m m a x0 . 2 5 1LMJJ 式（ 2.15） 即 3 6 1 . 8 90 . 2 5 1 0 . 2 5 0 . 2 8 0 5 1 式中 MJ 表示電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量。 由以上計(jì)算可以看出所選的直流電動(dòng)機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。 2.4.8快移時(shí)的加速性能 最大空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在全自動(dòng)送料小車 沒有 攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速maxn時(shí)。這個(gè)最大空載加速轉(zhuǎn)矩就是伺服電動(dòng)機(jī)的最 大輸出轉(zhuǎn)矩maxT。 m a xm a x 2 2 3 . 1 4 4 0 0 01 6 5 1 . 8 9 0 . 9 16 0 6 0 0 . 0 7 6anT J J N mt & 式（ 2.16） 加速時(shí)間 msTTMa 761944 式（ 2.17） 式中 MT 表示機(jī)械時(shí)間常數(shù)為 19ms . 2.5 聯(lián) 軸器的設(shè)計(jì) 由于電動(dòng)機(jī)軸直徑為 20mm， 輸出軸銷平一部分后與聯(lián)軸器相連， 聯(lián)軸器的直徑 為50mm，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2-5 所示。 電機(jī)軸蝸桿軸圖 2-5 聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)圖 聯(lián)軸器采用安全聯(lián)軸器，銷釘直徑 d 可按剪切強(qiáng)度計(jì)算，即 4 8mKTd DZ式（ 2.18） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 式中 K 表示過載限制系數(shù)； T 表示電機(jī)轉(zhuǎn)矩； Dm 表示聯(lián)軸器直徑； Z 表示銷的個(gè)數(shù)。 銷釘材料選用 45 鋼。查表 5-25知： 表 2-2 45 鋼力學(xué)性能 牌號(hào) 試樣毛坯尺寸 硬度 HBS bs5 KA 45 mm200 217225 637MPa 353MPa 17% 35% 0.39 2/mMJ 銷釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 ； 0 . 7 0 . 8 0 . 7 5 6 3 7 4 7 7 . 7 5B M P a 式（ 2.19） 過載限制系數(shù) k 值 由 表 14-4 4 查 得 k=1.6 mmd 32.375.47715014.38 3 1 0 06.18 式（ 2.20） 由計(jì)算可知選用 d=5mm的銷釘 滿足剪切強(qiáng)度要求。 2.6 蝸 桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2.6.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù) GB/T 10085-1988 的推薦，采用漸開線蝸桿 (ZI)。 2.6.2 選擇材料 蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故材料選用 40Cr。蝸輪用灰鑄鐵 HT300 制造，采用金屬模鑄造。 2.6.3 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2： 按 Z=2， 由電機(jī)參數(shù)表 2-1 得 =0.7,則 mmNinPnPT 45.4 6 1 0 31147.011055.9/1055.91055.9 6162262 式（ 2.21） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 2-6 蝸輪 -蝸桿受力分析 各力的大小計(jì)算為 ； F NTFat 415540831002402 121 式（ 2.22） NdTFFta 29.5 7 61 6 045.4 6 1 0 3222221 式（ 2.23） NFFFtrr 75.2 0 920t an29.5 7 620t an221 式（ 2.24） 2.6.4 初選 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) sv =2m/s5m/s，查表 13-6 4 取大值 03.0s72.1v選 ad /1 值 在圖 13.11 4 的 i=10 線上選?。?ad/1 =0.40， 23 （ z1 =2）， 7.01 2.6.5 中心距計(jì)算 蝸輪轉(zhuǎn)距 1116112 1055.9 inPiTT 式（ 2.25） =9.55 10 7.010145016 =46103.45 mmN 使用系數(shù) 按題意查表 12.9 4 K 1.1A 轉(zhuǎn)速系數(shù) Z 812 )18( nn=（ 81)18101450 Zn=0.7 彈性系數(shù) 根據(jù)蝸輪材料查表 13.2 4 Z MPaE 152 壽命系數(shù) 6 25000hh LZ =6 1500025000Zh=1.09 接觸系數(shù) 由圖 13.12 查出 4 Z=2.7 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 接觸疲勞極限 查表 13.2 4 limH=265MPa 接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 3.1limHS中心距 3l i ml i m2 )(HhnHEA ZZSZZTKa = )2 6 509.17.03.17.21 5 2(45.4 6 1 0 31.13 =78.56mm 取 mma 100 2.6.6 傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 10/)1 0 04.27(/)1 0 04.27(1 uz=2.07 式 (2.26) 取 1z =2。 蝸輪齒數(shù) 21012 izz =20 式 (2.27) 模數(shù) 20/100)7.14.1(/)7.14.1( 2 zam =8mm 式 (2.28) 蝸桿分度圓直徑 1d = ad /1 a=0.40 100 =40mm 式 (2.29) 蝸輪分度圓直徑 mmmzd 1 6 020822 式 (2.30) 蝸桿導(dǎo)程角 4.040/82/t a n 11 dmz 式 (2.31) =21.8 蝸輪寬度 )018405.0(82)15.0(2 12 mdmb 式 (2.32) =48mm 蝸桿圓周速度 )100060/(14504014.3)100060/(111 ndv 式 (2.33) sm/03.3 相對(duì)滑動(dòng)速度 8.21co s/03.3co s/1 vv s sm/2.3式 (2.34) 當(dāng)量摩擦系數(shù) 由表 13.6 4 查得（與假設(shè)有出入，毋須作調(diào)整，以計(jì)算為準(zhǔn)）021.0v ， 20.1v 2.6.7 齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 許用接觸應(yīng)力 H =limlimHHhE SZZ =0.7 3.126509.1 =156MPa 式 (2.35) 最大接觸應(yīng)力 H =3 2aTKZZ AE =15231 0045.4 61 0 31.17.2 =92.4MPa 式 (2.36) 因?yàn)?H ，取 h=6mm，則軸環(huán)處的直徑 102Vd 。軸環(huán)寬度 b1.4h，取 mmlV 9 。 (3)軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。選用型號(hào)為 GB 894.1-85 50，其尺寸為 mmd 700 ,故 mmdd XII 5.65 , mmlXl II 5.2 , mml III 5.225.225 。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 其余尺寸根據(jù)前輪軸上關(guān)于左右輪輻結(jié)合面基本對(duì)稱可任意確定尺寸，確定了軸上的各段直徑和長度如圖 2-7 所示。 3）軸上零件的軸向定位 左 右 輪輻 與軸 的 軸向 定位 采 用平 鍵聯(lián) 接。 按VId由手冊(cè) 5 查 得 平鍵 截 面bh=25mm14mm。 (GB/T 1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 100mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見 GB/T 1096-1979),同時(shí)為了保證左右輪輻與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇左右輪輻與軸的配合為 H7/n6。滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 j7。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取 軸端倒角為 145，各軸肩處的圓角半徑為 R1。 2.7.1.3.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖。 McFF 1 F 2M圖 2-8 前輪軸的載荷分析圖 NFFF 29.69658.1 3 92212121 式（ 2.44） mmLL 10421 式（ 2.45） mmNLFMC 16.7 2 4 1 410429.69611式（ 2.46） 2.7.1.4.按彎曲應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強(qiáng)度。最大負(fù)彎矩在截面 C 上，mmNM C 16.7 2 4 1 4 。 對(duì)截面 C 進(jìn)行強(qiáng)度校核，由公式 4 1ca MW式（ 2.47） 由表 15-1 5 查 得， 45 號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后其許用彎曲應(yīng)力為 1 60M Pa 。 在 C 處的抗彎截面系數(shù)為： 33 28.7 0 2 1 832 mmdW 式（ 2.48） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 03.128.7 0 21 8 16.7 2 41 4 1 1 M P aca 因此該軸滿足強(qiáng)度要求 。 2.7.2 后 輪軸的設(shè)計(jì) 后輪軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉(zhuǎn)軸。 圖 2-9 后輪軸結(jié)構(gòu) 2.7.2.1 求后輪軸上的功率2P、轉(zhuǎn)速2n和轉(zhuǎn)矩2T取蝸輪 -蝸桿傳動(dòng)的效率 =0.7,則 KWPP 7.07.012 式（ 2.49） min/1142 rnn mmNT 45.461032 2.7.2.2 作用在蝸輪上的力 NFt 29.5762 NFa 41552 NFr 75.2092 2.7.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)擬定軸上零件 的裝配方案 裝配方案是：蝸輪、套筒、 左端的 深溝球軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的左端向右安裝；右端 的 深溝球軸承、透蓋、輪輻、軸端 蓋依次 從 軸 右端向左安裝。 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (1)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列深溝球軸承 。 單 列 深 溝 球 軸 承 6218 ， 其 尺 寸 為 dDT=90mm160mm30mm ，故mmddd VIIII 90 。 右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè) 5 上查得 6218 型軸承 的定位軸肩高度h=6mm,因此，取 mmdIV 102。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 (2)軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。選用型號(hào)為 GB 894.1-86 50,其尺寸為 mmd 900 ，故mmd II 5.86 ， mmLII 7.2 。 (3)取安裝輪輻處的軸段 的直徑 mmdVI 75。輪輻的寬度為 125mm,為了使軸端擋圈可靠地壓緊輪輻，此軸段應(yīng)略短于輪輻的寬度，故取 mmLVI 122。 其余尺寸根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)可任意選取。確定了軸上的各段直徑和長度如圖 2-9 所示。 3)軸上零件的軸向定位 蝸輪與軸的軸向定位采用平鍵聯(lián)接。按 d由手冊(cè) 5 查得平鍵截面 bh=14mm9mm,鍵槽長為 40mm。輪輻與軸的配合為 H8/h7。 4)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 145，各軸肩處的圓角半徑為 R1。 2.7.2.4 求軸上的載荷 后輪軸上的受力分析 如圖 2-10。 圖中 L1=L2=61mm ； L3=106mm。 1)在水平面上后輪軸的受力簡圖為 2-11。 由靜力平衡方程求出支座 A、 B 的支反力 NFFFtNHNH 1.28829.5762121 221 式 (2.5) 三個(gè)集中力作用的截面上的彎矩分別為 ： NLFMNHHD 1.1 7 5 7 4611.28811 式 (2.51) 0H A H BMM式 (2.52) 圖 2-10 后輪軸受力圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 圖 2-11 水平受力和彎矩圖 圖 2-12 垂直受力和彎矩圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 2-13 合成彎矩 2)在垂直面上后輪軸的受力簡圖 如圖 2-12 所示 。 由靜力平衡方程求出支座 A、 B 的支反力 NFFaNV 41552 2 式（ 2.53） mmNDFM aa 3324002 160415522 式（ 2.54） 0AM， 0)2(2311212 LLFLFMLF NVar式 (2.55) 解得： )2(2 1 311212 LLFMLFLF arNV 式（ 2.56） )106612(58.13923324006175.209612 1 N9.226 0yF， 0221 rNVNV FFFF式 (2.57) 221 NVrNV FFFF N73.1409 9.22658.139275.209 （與假設(shè)方向相反） 在 AD 段中，將截面左邊外力向截面簡化，得 1111 73.1 4 0 9 XXFM NVX 其中 610 1 X 式 (2.58) 在 DB 段中，同樣將截面左邊外力向截面簡化，得 arNVX MXFXFM 22212 )61(其中 610 2 X 式 (2.59) 47.2 4 6 4 0698.11993 3 2 4 0075.209)61(73.1409222 X XX 在 BC 段中，同樣將截面右邊外力向截面簡化，得 333 58.1 3 9 2 XXFM X 其中 10603