軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì)

軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì),軌道,內(nèi)燃,螺栓,扳手,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 行星齒輪減速器設(shè)計(jì)方法研究 2008（09） 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年3月 采用表面微加工技術(shù)制造微型行星齒輪減速器 摘要：本文提出一個(gè)微型行星齒輪機(jī)構(gòu)具有較高的齒輪減速比緊湊的尺寸。首腦會(huì)議采用V是被淘汰的制造方法，使組裝部件的冗余。其中的設(shè)計(jì)規(guī)則也被檢查。為了充分利用表面微機(jī)械加工的好處，行星式減速齒輪的設(shè)計(jì)，對(duì)使用的片上微引擎。計(jì)算預(yù)期的齒輪減速比，并與以往的鏈齒輪機(jī)構(gòu)相比。本文介紹的微型行星齒輪機(jī)構(gòu)，預(yù)計(jì)將有162:1的減速比利用更小的空間消耗。這是一個(gè)數(shù)量級(jí)高于先前報(bào)道的設(shè)計(jì)在一個(gè)單一的減速齒輪系。 關(guān)鍵詞：MEMS，行星齒輪，減速齒輪表面微機(jī)械，首腦會(huì)議的V過程。 1 什么是減速器 減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。 1.1減速器的作用 降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個(gè)慣量數(shù)值。 1.2減速器的種類 一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無級(jí)變速機(jī)等等。 1.3常見減速器 1.3.1蝸輪蝸桿減速器 主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。 1.3.2諧波減速器 諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。 1.3.3行星減速器 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴一、對(duì)裝配前零件的要求：滾動(dòng)軸承用汽油清洗，其他零件用煤油清洗。所有零件和箱體內(nèi)不許有任何雜質(zhì)存在。箱體內(nèi)壁和齒輪（蝸輪）等未加工表面先后涂兩次不被機(jī)油侵蝕的耐油漆，箱體外表面先后涂底漆和顏色油漆（按主機(jī)要求配色）；零件配合面洗凈后涂以潤滑油。 2 安裝和調(diào)整的要求　 2.1滾動(dòng)軸承的安裝　　 滾動(dòng)軸承安裝時(shí)軸承內(nèi)圈應(yīng)緊貼軸肩，要求縫隙不得通過0.05mm 厚的塞尺。 2.2軸承軸向游隙　　 對(duì)游隙不可調(diào)整的軸承（如深溝球軸承），其軸向游隙為0.25~0.4mm；對(duì)游隙可調(diào)整的軸承軸向游隙數(shù)值見表。點(diǎn)擊查看圓錐滾子軸承軸向游隙；角接觸球軸承軸向游隙。 2.3齒輪（蝸輪）嚙合的齒側(cè)間隙 可用塞尺或壓鉛法。即將鉛絲放在齒槽上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪而壓扁鉛絲，測量兩齒側(cè)被壓扁鉛絲厚度之和即為齒側(cè)的大小?！? 2.4齒面接觸斑點(diǎn) 圓柱齒輪齒面接觸斑點(diǎn)2-10-4；圓錐齒輪齒面接觸斑2-11-4；蝸桿傳動(dòng)接觸斑點(diǎn)2-12-4。 3 密封要求　 箱體剖分面之間不允許填任何墊片，但可以涂密封膠或水玻璃以保證密封；裝配時(shí)，在擰緊箱體螺栓前，應(yīng)使用0.05mm的塞尺檢查箱蓋和箱座結(jié)合面之間的密封性；軸伸密封處應(yīng)涂以潤滑脂。各密封裝置應(yīng)嚴(yán)格按要求安裝。 4 潤滑要求　 合理確定潤滑油和潤滑脂類型和牌號(hào)；軸承脂潤滑時(shí)，潤滑脂的填充量一般為可加脂空間的1/2-2/3；潤滑油應(yīng)定期更換，新減速器第一次使用時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)7~14天后換油，以后可以根據(jù)情況每隔3到6個(gè)月?lián)Q一次油。 5 試驗(yàn)要求　 在額定轉(zhuǎn)速下正、反運(yùn)轉(zhuǎn)1-2小時(shí)；在額定轉(zhuǎn)速、額定負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，至油溫平衡為止；對(duì)齒輪減速器，要求油池溫升不超過35oC,軸承溫升不超過40oC；對(duì)蝸桿減速器，要求油池溫升不超過60oC,軸承溫升不超過50oC；全部試驗(yàn)過程中，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，聯(lián)接固定處不松動(dòng)，各密封、結(jié)合處不松動(dòng)。 6 包裝和運(yùn)輸要求　 外伸軸及其附件應(yīng)涂油包裝；搬運(yùn)、起吊時(shí)不得使用吊環(huán)螺釘及吊耳以上技術(shù)要求不一定全部列出，有時(shí)還需另增項(xiàng)目，主要由設(shè)計(jì)的具體要求而定。 7 技術(shù)要求　 裝配前，所有零件用煤油清洗，滾動(dòng)軸承用汽油清洗，不許有任何雜物存在。內(nèi)壁涂上不被機(jī)油腐蝕的涂料兩次；嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn)不小于0.16mm，鉛絲不得大于最小側(cè)隙的4倍；用涂色法檢驗(yàn)斑點(diǎn)。按齒高接觸點(diǎn)不小于40%；按齒長接觸斑點(diǎn)不小于50%。必要時(shí)可用研磨或刮后研磨以便改善接觸情況；應(yīng)調(diào)整軸承軸向間隙：φ40為0.05-0.1mm,φ55為0.08-0.15mm；檢驗(yàn)減速器剖分面、各接觸面及密封處，均不許漏油。剖分面允許涂以密封油漆或水玻璃，不允許使用任何填料；機(jī)座內(nèi)裝N100潤滑油至規(guī)定高度。 8 下面介紹減速器的發(fā)展現(xiàn)狀 減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國外（如丹麥、德國等）進(jìn)口。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開展了一些工作。 平動(dòng)齒輪減速器工作原理簡介,平動(dòng)齒輪減速器是指一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)齒輪在平動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下作平面平行運(yùn)動(dòng)，通過齒廓間的嚙合，驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)的作用。平動(dòng)發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，或正弦機(jī)構(gòu)或十字滑塊機(jī)構(gòu)。本成果采用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動(dòng)發(fā)生器。平動(dòng)發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可以是實(shí)體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實(shí)用價(jià)值的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩種情況。外平動(dòng)齒輪減速器構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán)（齒輪）減速器。由于內(nèi)齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速，其外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。由于外齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機(jī)構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn),本新型的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"與國內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)： （1） 傳動(dòng)比范圍大，自I=10起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。 （2） 傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。 （3） 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少1/3左右。 （4） 機(jī)械效率高。嚙合效率大于95%，整機(jī)效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 （5） 本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上。本減速器與其它減速器的性能比較見表1。因缺少數(shù)據(jù)，表中所列的各減速器的功率/重量比是最優(yōu)越的。各類減速器比較 型號(hào) 功率（kw） 減速比 質(zhì)量（kg） QI-450 93 31.5 1820 ZSY-250 95 31.5 540 NGW-92 88.1 31.5 577 SEW(德國) 90 28.61 1300 NP-100? 100 30 400 注：NP-100為內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器，SEW減速器的質(zhì)量含電機(jī)。2.本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)。由圖2可知，"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"是由內(nèi)齒輪Z2、外齒輪Z1和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合而成的。它的傳動(dòng)原理是：電機(jī)輸入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，外齒輪作平行移動(dòng)，其圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，與之嚙合的內(nèi)齒輪則作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橥恺X輪作平行移動(dòng)，所以稱謂平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的平行移動(dòng)需要有輔助機(jī)構(gòu)幫助實(shí)現(xiàn)的，可采用（6~12副）銷軸、滾子作為虛擬輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可以采用偏心軸作為實(shí)體輔助平動(dòng)機(jī)構(gòu)。內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝是組成平行四邊形構(gòu)件的尺寸計(jì)算及其要求的加工精度、輪齒主要參數(shù)的選擇。這些因數(shù)都將影響傳動(dòng)的能力和傳動(dòng)的質(zhì)量?？偟恼f，組成本減速器的各零部件都要求有較高的精度，它們將決定著減速器的整體傳動(dòng)質(zhì)量。3.本項(xiàng)目的概況本項(xiàng)目已獲得中國實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL95227767.0。 本項(xiàng)目自1995年試制出第一臺(tái)樣機(jī)（功率2.5kW，傳動(dòng)比I=32）后，陸續(xù)與一些廠礦合作，設(shè)計(jì)了下面幾種不同功率、不同傳動(dòng)比的減速器： （1） 電動(dòng)推拉門用減速器，功率550W，傳動(dòng)比I=26，與電機(jī)連成一體。 （2） 攪拌機(jī)用減速器，功率370W，傳動(dòng)比I=17。 （3） 某軍品用的兩種減速器，一種功率370W，傳動(dòng)比I=23.5；另一種功率370W，傳動(dòng)比I=103的二級(jí)傳動(dòng)減速器。 （4） 鋼廠大包回轉(zhuǎn)臺(tái)減速器，功率7.5kw，傳動(dòng)比I=64。 （5）鋼廠輥道減速器，功率7.5kw，傳動(dòng)I=11。在本專利的基礎(chǔ)上，已研制出一種新型超大型減速器，功率可達(dá)1000kw，目前正在研制超小型（外型尺寸為毫米級(jí)）的微型減速器。 在微機(jī)電系統(tǒng)中的齒輪結(jié)構(gòu)通常希望用來在微小的體積內(nèi)產(chǎn)生較大的扭矩。但是沒有較大重量的減速器，往往是很難達(dá)到這樣的目的。研究發(fā)現(xiàn)擁有微行星齒輪的減速機(jī)構(gòu)能夠在狹小的空間內(nèi)增加扭矩，這好像有點(diǎn)自相矛盾。這是因?yàn)槲⑿行驱X輪系統(tǒng)能在每單位體積內(nèi)產(chǎn)生更大的傳動(dòng)比。然而它的結(jié)構(gòu)是如此的復(fù)雜，以至于我們很少嘗試將齒輪系統(tǒng)微型化。Suzumori以及他的小組成員曾經(jīng)用類似的行星齒輪結(jié)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)機(jī)器人，并使它在直徑為一寸的鋼管里前后移動(dòng)。他們利用一個(gè)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)高傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)，通過微電線的放電加工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這種齒輪機(jī)構(gòu)的精確加工。但是這些部件應(yīng)該在裝配驅(qū)動(dòng)馬達(dá)之前安裝在齒輪箱上。Takeuchi 等人也用這種技術(shù)制造了微行星齒輪。他們建議用特殊的含陶合金和高碳鋼作為最佳選擇材料。當(dāng)這種齒輪系統(tǒng)的傳動(dòng)比達(dá)到200的時(shí)候，才可以安裝馬達(dá)并使之驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)用芯片的方法來實(shí)現(xiàn)行星齒輪的驅(qū)動(dòng)，在研究中我們采用SUMMiT V方法來加工微行星齒輪。SUMMiT V過程是唯一可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于總數(shù)為五層(其中一層為地平面)的硅中釋放四層的鑄造過程由于這個(gè)原因，它經(jīng)常被用來通過安裝在芯片上的電子執(zhí)行器來驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的齒輪機(jī)構(gòu)。然而, 在許多情形,微電機(jī)不可能提供充足的轉(zhuǎn)力矩來驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)荷,因?yàn)樗鼈兊撵o電梳的典型驅(qū)動(dòng)只產(chǎn)生幾十微牛頓的力。幸運(yùn)的是,這些引擎能容易地達(dá)到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)的速度。這就使將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為速度變成是可行的。羅杰等人設(shè)計(jì)了二個(gè)傳動(dòng)比為12：1的雙重的水平齒輪。如此六個(gè)這樣的模組的傳輸集合在以占據(jù)極大的空間為代價(jià)的前提下可以達(dá)到2,985,984:1的傳動(dòng)比。為了達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)達(dá)到高傳動(dòng)比的目的少比, 行星齒輪系統(tǒng)將被作為研究對(duì)象。根據(jù)作者的認(rèn)識(shí)，它將會(huì)是第一個(gè)使用表面微加工原理設(shè)計(jì)的行星齒輪結(jié)構(gòu)。我們還將闡述行星齒輪的操作規(guī)則，加工過程和希望達(dá)到的行星齒輪系統(tǒng)的性能。 使用齒輪傳輸轉(zhuǎn)矩的其它可行的方法是將一個(gè)或者多個(gè)的齒輪,也就是, 行星齒輪,在另一個(gè)齒輪的外面旋轉(zhuǎn),也就是太陽輪。按照傳統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)的行星齒輪減速器是使整體結(jié)構(gòu)緊湊的常用的傳輸系統(tǒng)。圖1是上述的行星齒輪的示意圖。自從用AutoCAD設(shè)計(jì)SUMMiT V以來,圖（1）可以通過軟件自動(dòng)產(chǎn)生(附[1])。一個(gè)完整的行星齒輪系統(tǒng)是由六個(gè)齒輪組成的: 一個(gè)太陽齒輪 a，三個(gè)行星齒輪 b，一個(gè)固定的內(nèi)齒圈 c,一個(gè)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈 d,和一個(gè)輸出齒輪 e。除了行星齒輪之外,每個(gè)齒輪的齒數(shù)都不相同。太陽齒輪 a是輸入齒輪，由與微引擎連接的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)。內(nèi)齒圈 d,被視為輸出齒輪。舉例來說,如果機(jī)械手驅(qū)動(dòng)太陽輪按照順時(shí)針方向方向旋轉(zhuǎn), 那么行星輪 b, 將繞著它們自己的軸按照逆時(shí)針方向宣戰(zhàn)，同時(shí)也將繞著太陽輪按照順時(shí)針方向的方向旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了行星運(yùn)動(dòng)。 由于多個(gè)行星齒輪b和固定內(nèi)齒圈c之間的運(yùn)動(dòng)相似，所以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈d將按照逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這也被叫做3K行星齒輪。 加工過程和結(jié)構(gòu)測試SUMMiT V程序的特征體現(xiàn)了硅層結(jié)構(gòu)、電解聚乙烯, 以及傳統(tǒng)的集成電路處理等技術(shù)水平的四個(gè)層次。SUMMiT V技術(shù)尤其適應(yīng)于齒輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)由芯片上的微引擎驅(qū)動(dòng)，而且這也是采用SUMMiT V技術(shù)的另一個(gè)理由。因?yàn)樯５蟻喅绦蚴且豢畋娝苤某绦?,所以我們只簡要的作些解釋。圖2是圖 1的截面視圖,也是由AutoCAD按照附錄[1]設(shè)計(jì)產(chǎn)生的，其中截面中的不連續(xù)的部分是為了鉆孔而設(shè)置的。聚乙烯1(灰色)用來制造輪轂以及固定的內(nèi)齒圈c,太陽齒輪a,旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈 c,而輸出齒輪是由聚乙烯2制造的。圖 1.是由SUMMiT V設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)生的行星齒輪機(jī)構(gòu)的視圖附錄 [2]是描述測試結(jié)構(gòu)的圖形。因?yàn)檫@篇文章的主旨是介紹一種齒輪減速機(jī)構(gòu),所以我們將整個(gè)行星齒輪系統(tǒng)分解成各個(gè)組成部分，以檢測它的性能。第一個(gè)測試結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)太陽齒輪的機(jī)械手,如前述，這個(gè)機(jī)械手是由芯片上的引擎驅(qū)動(dòng)的，所以機(jī)械手的角速度是由引擎的輸出速度決定的。 第二個(gè)測試結(jié)構(gòu)描述的是太陽輪和行星輪與固定的內(nèi)齒圈嚙合的點(diǎn)。因?yàn)槭聦?shí)上內(nèi)齒圈是固定的, 所以行星輪將太陽輪輸入的轉(zhuǎn)矩傳到固定的內(nèi)齒圈，因此這個(gè)過程并沒有經(jīng)過行星運(yùn)動(dòng)。也就是說，行星輪只繞它自己的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而沒有繞太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。第三個(gè)測試結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈，它安裝在固定的內(nèi)齒圈的頂端上，行星輪開始繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)行星傳動(dòng)。因此,一但輸出齒輪被安裝到旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈，也就是最后一個(gè)測試結(jié)構(gòu)，整個(gè)減速系統(tǒng)完成。將行星齒輪成拆解成三個(gè)測試結(jié)構(gòu)的過程中允許齒輪系統(tǒng)存在極微小的誤差。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 題目：軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2012年12月20日 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景 鐵路運(yùn)輸是現(xiàn)代交通運(yùn)輸中一種重要的方式。從1997年至2007年，我國共實(shí)施了六次全路范圍既有線路大提速，極大地改變了鐵路運(yùn)輸?shù)拿婷玻瑪U(kuò)大了鐵路運(yùn)輸在運(yùn)輸市場中的競爭力，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。第六次鐵路提速后鐵路在既有線上將不再提速，中國鐵路將著眼于建設(shè)高速客運(yùn)專線，使其最高速度達(dá)到三百五十公里每小時(shí)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并保證列車運(yùn)行的安全、正點(diǎn)，必須使鐵道線路保持良好狀態(tài)，這就是要按規(guī)定的計(jì)劃對(duì)鐵路線路，包括橋涵和隧道，進(jìn)行經(jīng)常的維修與保養(yǎng)，這項(xiàng)工作即為養(yǎng)路工作。其中，松緊螺栓是鐵路工務(wù)部門的重要作業(yè)項(xiàng)目。鐵路上線路養(yǎng)護(hù)的主要任務(wù)是松緊扣件螺栓、接頭螺栓和為螺栓涂油。線路扣件的主要作用是將鋼軌和軌枕聯(lián)結(jié)成框架結(jié)構(gòu)，以抵抗鋼軌與軌枕在水平面內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)及鋼軌與鋼軌之間的竄動(dòng)，從而確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的整體性川。過去養(yǎng)路工作機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，維修工作的質(zhì)量差、效率低，不能適應(yīng)日益增長的鐵路運(yùn)輸任務(wù)的需要。工務(wù)上傳統(tǒng)的松緊接頭螺栓也都是使用手動(dòng)扳手，不僅效率低，而且扭力矩很難滿足技術(shù)要求。 1.2 研究意義 傳統(tǒng)的松緊螺栓依靠手工和單頭作業(yè)方式，主要存在以下弊端: 1.2.1作業(yè)效率低。一次只能緊松一顆螺栓，往往按“隔三卸一”，或“隔三緊一”的方法進(jìn)行流水作業(yè)，由四名或三名工刀頓序前進(jìn)。這種作業(yè)方式造成了大量勞動(dòng)力的浪費(fèi)，增加了人工成本。 1.2.2擰緊方式不合理。手工或單頭作業(yè)方式通常采用非對(duì)稱式擰緊，對(duì)鋼軌兩側(cè)的扣件分兩次擰緊，擰緊程度難以保持一致。 1.2.3不能精確控制擰緊扭矩。手工或單頭作業(yè)方式都不能精確控制擰緊扭矩， 使得扣壓力差異很大，質(zhì)量差，返工現(xiàn)象多，縮短了維修周期，難以確保線路框架結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性。鐵路工務(wù)部門現(xiàn)使用的機(jī)動(dòng)扳手由于設(shè)計(jì)、制造上的原因，機(jī)械零件配合精度差，機(jī)體構(gòu)造、機(jī)件設(shè)置不合理，造成機(jī)件損壞頻率高，檢修難度大，配件昂貴。隨著鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，軌道重型化，列車高速重載是現(xiàn)代鐵路發(fā)展的必然趨勢。鐵路調(diào)度提速的新戰(zhàn)略給工務(wù)維修作業(yè)的時(shí)間間隔越來越少，而自無縫線路鋪設(shè)使用以來，應(yīng)力放散、軌距調(diào)整、螺栓涂油等作業(yè)項(xiàng)目需要反復(fù)松緊螺栓進(jìn)行日常維修，工作量與日俱增，原有的作業(yè)方式，傳統(tǒng)的維修手段主要依靠手工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，質(zhì)量不高，已經(jīng)很難滿足線路質(zhì)量的要求，遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的要求。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化養(yǎng)路，是提高鐵路線橋維修質(zhì)量提高生產(chǎn)率，確保列車安全正點(diǎn)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的一項(xiàng)重要措施。經(jīng)過對(duì)線路上松緊螺栓工作現(xiàn)狀的深入調(diào)研，發(fā)現(xiàn)要提高線路維修作業(yè)效率，提高鐵道線路鋼軌扣件和鋼軌連接螺母的聯(lián)結(jié)質(zhì)量，適應(yīng)軌道重型化、列車高速重載的發(fā)展要求，研制一種能夠?qū)崿F(xiàn)大扭矩同步擰緊，可以設(shè)定擰緊扭矩和自動(dòng)控制扭矩的螺栓扳手，勢在必行，對(duì)鐵路線路的養(yǎng)護(hù)具有重大意義。 1.3國內(nèi)外相關(guān)研究情況 螺栓扳手能旋緊或旋松各種大小力矩螺栓或銹蝕的螺紋緊固件。本論文所論述的是用于鋼軌扣件和鋼軌連接螺母旋緊或放松的軌枕用螺栓扳手，是鐵路工務(wù)維修及搶修作業(yè)的必備工具。作為小型機(jī)械化養(yǎng)路設(shè)備，螺栓扳手在鐵路工務(wù)維修及搶修作業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前，國內(nèi)鐵道線路上應(yīng)用的機(jī)動(dòng)螺栓扳手多為單頭形式，使用靈活，維護(hù)方便，擰緊力矩較易控制。 自動(dòng)軌道螺栓作業(yè)機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化程度得到明顯提高，采用電傳動(dòng)方案，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)套筒松緊螺栓，能實(shí)現(xiàn)同步擰緊，從相關(guān)參考文獻(xiàn)資料來看，其不足之處是可調(diào)扭矩?cái)Q緊扭矩范圍較小，必須配備專用發(fā)電設(shè)備，整機(jī)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，操作界面單一，無法實(shí)時(shí)顯示扭矩。國外已有單頭螺栓扳手在鐵路線路上投入使用。目前，單頭內(nèi)燃?jí)郝菟ò馐忠蚱渑ぞ胤€(wěn)定，易于測量和控制，工作效率高，其研制工作引起了業(yè)界關(guān)注。國外由于修建無渣鐵路的需要，內(nèi)燃扳手的發(fā)展趨于大型化，自動(dòng)化程度也較高。 2．本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施。 2.1主要內(nèi)容 繪制裝配圖、繪制全部非標(biāo)零件圖、主要零件工藝規(guī)程編制、說明書。 本設(shè)計(jì)的基本要求如下： 2.1.1不少于3000字的文獻(xiàn)綜述； 2.1.2分析并確定最佳設(shè)計(jì)方案； 2.1.3確定總體方案設(shè)計(jì)，繪制裝配圖； 2.1.4運(yùn)用Pro/E或AutoCAD等工具軟件輔助設(shè)計(jì)完成組合夾具整體結(jié)構(gòu) ； 2.1.5查閱和專業(yè)相關(guān)的英文資料，并按要求翻譯成中文； 2.1.6按照要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容、格式及要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 2.2課題擬采用的研究方案 動(dòng)力從內(nèi)燃機(jī)經(jīng)皮帶傳至二級(jí)減速器，將內(nèi)燃機(jī)960r/min的轉(zhuǎn)速減至十幾轉(zhuǎn)每分，最后帶動(dòng)沖擊機(jī)構(gòu)運(yùn)作，沖擊頭靠其上的兩個(gè)凸爪沖擊沖擊桿，在沖擊力的作用下，沖擊桿經(jīng)過套筒帶動(dòng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)螺栓的阻力矩超過主彈簧傳遞給沖擊頭的力矩時(shí)，沖擊頭在滾珠的限制下，沿芯軸的V型槽后退，使得沖擊頭的凸爪與沖擊桿的凸肩脫扣。這時(shí)沖擊頭在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸爪跨過凸肩，在主壓力彈簧的作用下，產(chǎn)生附加角速度，凸爪沖擊凸肩，產(chǎn)生沖擊力矩，經(jīng)套筒再傳至螺栓或螺母，從而使螺栓或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，如此循環(huán)沖擊，直至完成螺栓的裝卸工作。傳動(dòng)裝置完全封閉在鋁制箱體內(nèi)，潤滑良好。機(jī)械換向進(jìn)行倒順轉(zhuǎn)，并能使套筒靜止不動(dòng)。效率高，并能單獨(dú)操縱。 2.3研究方法及措施 2.3.1對(duì)內(nèi)燃螺栓扳手工作原理進(jìn)行分析，包括二級(jí)減速器、沖擊頭、雙向轉(zhuǎn)動(dòng)等。 2.3.2分析課題中所涉及的機(jī)械原理、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)構(gòu)。 2.3.3在圖書館查閱相關(guān)的書籍、文獻(xiàn)、資料、論文等。 2.3.4尋求導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助。 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作。 3.1重點(diǎn)及難點(diǎn) 本課題所研究的重點(diǎn)在于如何將內(nèi)燃機(jī)較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為雙向較低的工作轉(zhuǎn)速，并要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理, 性能優(yōu)良, 滿足工藝要求, 通用性強(qiáng), 應(yīng)用范圍廣。難點(diǎn)在于沖擊頭的設(shè)計(jì)，必須確保其工作時(shí)能與螺栓接觸完全，所產(chǎn)生扭矩能達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)。 同時(shí)我們還需要Auto CAD作圖工具來配合完成設(shè)計(jì)過程，裝配設(shè)計(jì)形象直觀。Auto CAD作為以CAD技術(shù)為內(nèi)核的輔助設(shè)計(jì)軟件，Auto CAD具備了CAD技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能。作為一個(gè)通用的工種設(shè)計(jì)平臺(tái)，Auto CAD還擁有強(qiáng)大的人機(jī)交互能力和簡便的操作方法，十分方便廣大普通用戶。 3.2前期已展開工作 3.2.1查閱了相關(guān)專業(yè)資料為設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備； 3.2.2完成和分析最佳方案、文獻(xiàn)綜述； 3.2.3分析課題中所涉及的機(jī)械原理、機(jī)械傳動(dòng)和機(jī)構(gòu)。 4.完成課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫） 1～2周：熟悉課題，根據(jù)老師給的資料運(yùn)用AutoCAD等軟件繪制零件圖，翻譯外文資料。 3～4周：確定螺栓扳手類型及結(jié)構(gòu)，繪制零件結(jié)構(gòu)草圖，準(zhǔn)備開題答辯。 5～8周：對(duì)部分零件尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并運(yùn)用Auto CAD輔助設(shè)計(jì)完成二級(jí)減速器設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備中期答辯。 9～14周：運(yùn)用Auto CAD完成沖擊頭結(jié)構(gòu)圖，計(jì)算沖擊頭的工作載荷、裝配圖及零件圖的 繪制等工作。 15～17周：對(duì)所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料提請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 5.指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6.所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [l] 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Qualitative Analysis and Quantitative Evaluation of Fixturing [J].Robotics and Computer Integrated Manufacturing， 2002 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告 題目：軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2013年3月18日 1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r： 1.1通過查閱書籍資料，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作頭轉(zhuǎn)速的要求，計(jì)算出了減速器部分的具體數(shù)據(jù)(圖1)，并繪制其裝配CAD圖(圖2)。 圖1 1.2完成2級(jí)減速器中高速級(jí)大齒輪的零件圖（圖3）。 1.3完成換向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖4）。 1.4完成一篇外文翻譯。 2. 存在問題及解決措施： 2.1沖擊頭工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是很清楚。 解決措施：準(zhǔn)備在中國知網(wǎng)查取相關(guān)文獻(xiàn)，并通過與老師交流解決該問題。 2.2無法實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。 解決措施：綜合分析比較后，采用滑移牙嵌式換向器，該結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，方便操作。 3.后期工作安排： 3.1完成沖擊頭的設(shè)計(jì)計(jì)算，并完成所有零件圖的繪制工作。 3.2完成零件的設(shè)計(jì)計(jì)算并進(jìn)行相關(guān)校核計(jì)算，撰寫畢業(yè)論文。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 圖2減速器裝配圖 圖3高速級(jí)大齒輪零件圖 圖4換向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013 年 05 月 I 軌道內(nèi)燃螺栓扳手設(shè)計(jì) 摘 要 鐵路運(yùn)輸是現(xiàn)代交通運(yùn)輸中一種重要的方式。從 1997 年至 2007 年，我國 共實(shí)施了六次全路范圍既有線路大提速，極大地改變了鐵路運(yùn)輸?shù)拿婷?，擴(kuò)大 了鐵路運(yùn)輸在運(yùn)輸市場中的競爭力，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。第六次鐵 路提速后鐵路在既有線上將不再提速，中國鐵路將著眼于建設(shè)高速客運(yùn)專線， 使其最高速度達(dá)到三百五十公里每小時(shí)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并保證列車運(yùn)行的 安全、正點(diǎn)，必須使鐵道線路保持良好狀態(tài)，這就是要按規(guī)定的計(jì)劃對(duì)鐵路線 路，包括橋涵和隧道，進(jìn)行經(jīng)常的維修與保養(yǎng)，這項(xiàng)工作即為養(yǎng)路工作。其中， 松緊螺栓是鐵路工務(wù)部門的重要作業(yè)項(xiàng)目。鐵路上線路養(yǎng)護(hù)的主要任務(wù)是松緊 扣件螺栓、接頭螺栓和為螺栓涂油。線路扣件的主要作用是將鋼軌和軌枕聯(lián)結(jié) 成框架結(jié)構(gòu)，以抵抗鋼軌與軌枕在水平面內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)及鋼軌與鋼軌之間的竄動(dòng)， 從而確?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的整體性川。過去養(yǎng)路工作機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，維 修工作的質(zhì)量差、效率低，不能適應(yīng)日益增長的鐵路運(yùn)輸任務(wù)的需要。工務(wù)上 傳統(tǒng)的松緊接頭螺栓也都是使用手動(dòng)扳手，不僅效率低，而且扭力矩很難滿足 技術(shù)要求。因此一種帶離合分離裝置可實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速、扭矩可控的雙頭內(nèi)燃螺 栓扳手成為研究必然。 關(guān)鍵詞：雙頭內(nèi)燃螺栓扳手；交通運(yùn)輸；鐵路養(yǎng)護(hù) II The design of rail internal combustion bolt wrench Abstract Railway transport is an important way of modern transportation. From 1997 to 2007,China implemented six times the range of existing line speed, greatly changed the face of railway transportation. Expand the competitiveness of the railway transportation in transportation market. It has achieved great economic and social benefit. The sixth railway speed railway will no longer speed, China Railway will focus on the construction of high-speed passenger dedicated line, which reached a maximum speed of three hundred and fifty kilometers per hour. To achieve this goal, and ensure the safety of train operation, on the railway line, must be kept in good condition, it is to the railway line in accordance with the provisions of the plan, including bridges and tunnels, repair and maintenance of regular, this work is maintenance work. Among them, a tension bolt is an important project of railway department. The main task of railway line maintenance is elastic fastening bolts, bolts and bolt oiling. The main line of the fastener is connected into the rail and sleeper frame structure, to resist the rail and sleeper in the horizontal plane between the rotation and the rail and rail movement, so as to ensure that the frame structure of the whole Sichuan . The last track maintenance work low mechanization, high labor intensity, repair work of poor quality, low efficiency, which can't meet the needs of increasing railway transportation task. The elastic joint bolts are used the traditional manual wrench, not only the efficiency is low, and the torque is difficult to meet the technical requirements. Therefore, a clutch device can realize the double internal combustion bolt wrench two kinds of speed, torque controlled research has become inevitable. KeyWords: double-head internal combustion bolt wrench；railway maintenance； traffic III 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................1 1.1 題目背景 .........................................................................................................1 1.2 研究意義 .........................................................................................................1 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 .....................................................................................2 1.4 課題研究的主要內(nèi)容 .....................................................................................2 1.5 課題擬采用的研究方案 .................................................................................3 1.6 課題研究的重點(diǎn)與難點(diǎn) .................................................................................4 1.7 完成課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 .................................................................4 2 總體計(jì)算 ..............................................................................................................5 2.1 工作方式的確定 .............................................................................................5 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................5 2.3 工作原理 .........................................................................................................5 2.4 主要技術(shù)參數(shù)確定 .........................................................................................6 3 動(dòng)力部分設(shè)計(jì) .....................................................................................................7 3.1 離合器設(shè)計(jì) ......................................................................................................7 4 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) .....................................................................................................9 4.1 傳動(dòng)方式的選擇 .............................................................................................9 4.2 傳動(dòng)比的設(shè)計(jì) .................................................................................................9 4.3 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................10 4.3.1 第一級(jí)齒輪計(jì)算 .................................................................................10 4.3.2 第二級(jí)齒輪計(jì)算 .................................................................................16 4.3.3 第三級(jí)齒輪計(jì)算 .................................................................................17 4.3.4 第四級(jí)齒輪計(jì)算 .................................................................................20 4.3.5 第五級(jí)齒輪計(jì)算 .................................................................................21 5 變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................22 6 換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................23 7 扭矩控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................24 8 扭矩誤差分析 ...................................................................................................26 8.1 彈簧力的穩(wěn)定性 ...........................................................................................26 8.2 摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性 .......................................................................................26 8.3 斜面棱角 .......................................................................................................26 9 傳動(dòng)軸校核 ........................................................................................................27 IV 9.1 高速軸設(shè)計(jì) ...................................................................................................27 9.2 低速軸計(jì)算 ...................................................................................................29 9.2.1 確定各軸段直徑 .................................................................................29 9.3 Ⅵ軸花鍵部位扭轉(zhuǎn)計(jì)算 ................................................................................31 10 總結(jié) ...................................................................................................................33 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................34 致 謝 ........................................................................................................................35 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .....................................................................36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .........................................................................37 1 緒論 1 1 緒論 1.1 題目背景 在工務(wù)部門，松、緊螺栓是線路日常養(yǎng)護(hù)和維修中的一項(xiàng)繁重勞動(dòng)，在螺 栓涂油、鋼軌應(yīng)力放散、鋼軌鋪設(shè)、換軌及改道等作業(yè)中，均涉及此項(xiàng)作業(yè)。 隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高、列車運(yùn)行密度的不斷加大，對(duì)線路扣件扣壓力 的要求不斷提高，不但要求擰緊，而且要求扭矩一致，能夠提供的天窗維修時(shí) 間越來越短，傳統(tǒng)沖擊扳手已無法滿足要求，因此研究一種安全、高效、可靠、 扭矩可控、價(jià)格適中的螺栓扳手成為必然。目前國內(nèi)外螺栓扳手的種類較多， 從動(dòng)力上分有電動(dòng)、內(nèi)燃及液壓三種；從工作頭數(shù)量上分有單頭和雙頭兩種。 但目前運(yùn)用的單頭螺栓扳手均存在扭矩不可控的缺點(diǎn)，液壓單頭扳手雖然力矩 可控，但價(jià)格較高，維修不便；雙頭扳手雖然實(shí)現(xiàn)了扭矩可控，但由于動(dòng)力與 傳動(dòng)裝置之間沒有離合裝置，在工作過程中如出現(xiàn)卡帽現(xiàn)象，易發(fā)生憋車現(xiàn)象， 下道不及，造成安全隱患；并且目前雙頭扳手轉(zhuǎn)速僅為 100r/min 左右，不可調(diào) 整，在擰緊過程中效率較低。 我國于 1999 年研制成功的內(nèi)燃螺栓扳手以安全、高效、可靠等特點(diǎn)深受鐵 路部門的歡迎，已累計(jì)銷售 10 余年，在鄭州、沈陽、上海、武漢、西安等局以 及地方鐵路得到了廣泛應(yīng)用。十余年來不斷進(jìn)行產(chǎn)品的技術(shù)改造，積累了大量 的經(jīng)驗(yàn)，但由于沖擊工作原理無法實(shí)現(xiàn)扭矩可控，2009 年初，在路局科委、鐵 路處的大力支持下，我國致力于研制一種帶離合分離裝置可實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速、扭 矩可控的雙頭內(nèi)燃螺栓扳手。 1.2 研究意義 傳統(tǒng)的松緊螺栓依靠手工和單頭作業(yè)方式，主要存在以下弊端:作業(yè)效率低 一次只能緊松一顆螺栓，往往按“隔三卸一” ，或“隔三緊一”的方法進(jìn)行流水作 業(yè)，由四名或三名工刀頓序前進(jìn)。這種作業(yè)方式造成了大量勞動(dòng)力的浪費(fèi)，增 加了人工成本。擰緊方式不合理手工或單頭作業(yè)方式通常采用非對(duì)稱式擰緊， 對(duì)鋼軌兩側(cè)的扣件分兩次擰緊，擰緊程度難以保持一致。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 手工或單頭作業(yè)方式都不能精確控制擰緊扭矩，使得扣壓力差異很大，質(zhì) 量差，返工現(xiàn)象多，縮短了維修周期，難以確保線路框架結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定 性。鐵路工務(wù)部門現(xiàn)使用的機(jī)動(dòng)扳手由于設(shè)計(jì)、制造上的原因，機(jī)械零件配合 精度差，機(jī)體構(gòu)造、機(jī)件設(shè)置不合理，造成機(jī)件損壞頻率高，檢修難度大，配 件昂貴。隨著鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，軌道重型化，列車高速重載是現(xiàn)代鐵路發(fā) 展的必然趨勢。鐵路調(diào)度提速的新戰(zhàn)略給工務(wù)維修作業(yè)的時(shí)間間隔越來越少， 而自無縫線路鋪設(shè)使用以來，應(yīng)力放散、軌距調(diào)整、螺栓涂油等作業(yè)項(xiàng)目需要 反復(fù)松緊螺栓進(jìn)行日常維修，工作量與日俱增，原有的作業(yè)方式，傳統(tǒng)的維修 手段主要依靠手工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，質(zhì)量不高，已經(jīng)很難滿足線路 質(zhì)量的要求，遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化鐵路發(fā)展的要求。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化養(yǎng)路，是提高鐵 路線橋維修質(zhì)量提高生產(chǎn)率，確保列車安全正點(diǎn)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的一項(xiàng)重 要措施。經(jīng)過對(duì)線路上松緊螺栓工作現(xiàn)狀的深入調(diào)研，發(fā)現(xiàn)要提高線路維修作 業(yè)效率，提高鐵道線路鋼軌扣件和鋼軌連接螺母的聯(lián)結(jié)質(zhì)量，適應(yīng)軌道重型化、 列車高速重載的發(fā)展要求，研制一種能夠?qū)崿F(xiàn)大扭矩同步擰緊，可以設(shè)定擰緊 扭矩和自動(dòng)控制扭矩的螺栓扳手，勢在必行，對(duì)鐵路線路的養(yǎng)護(hù)具有重大意義。 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 螺栓扳手能旋緊或旋松各種大小力矩螺栓或銹蝕的螺紋緊固件。本論文所 論述的是用于鋼軌扣件和鋼軌連接螺母旋緊或放松的軌枕用螺栓扳手，是鐵路 工務(wù)維修及搶修作業(yè)的必備工具。作為小型機(jī)械化養(yǎng)路設(shè)備，螺栓扳手在鐵路 工務(wù)維修及搶修作業(yè)中應(yīng)用廣泛。目前，國內(nèi)鐵道線路上應(yīng)用的機(jī)動(dòng)螺栓扳手 多為單頭形式，使用靈活，維護(hù)方便，擰緊力矩較易控制。 自動(dòng)軌道螺栓作業(yè)機(jī)采用計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化程度得到明顯提高，采用電傳 動(dòng)方案，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)套筒松緊螺栓，能實(shí)現(xiàn)同步擰緊，從相關(guān)參考文獻(xiàn)資料來 看，其不足之處是可調(diào)扭矩?cái)Q緊扭矩范圍較小，必須配備專用發(fā)電設(shè)備，整機(jī) 機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，操作界面單一，無法實(shí)時(shí)顯示扭矩。國外已有單頭螺栓扳手在鐵 路線路上投入使用。目前，單頭內(nèi)燃?jí)郝菟ò馐忠蚱渑ぞ胤€(wěn)定，易于測量和控 制，工作效率高，其研制工作引起了業(yè)界關(guān)注。國外由于修建無渣鐵路的需要， 內(nèi)燃扳手的發(fā)展趨于大型化，自動(dòng)化程度也較高。 1.4 課題研究的主要內(nèi)容 繪制裝配圖、繪制全部非標(biāo)零件圖、主要零件工藝規(guī)程編制、說明書。 本設(shè)計(jì)的基本要求如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 (1) 不少于 3000 字的文獻(xiàn)綜述； (2) 分析并確定最佳設(shè)計(jì)方案； (3) 確定總體方案設(shè)計(jì)，繪制裝配圖； (4) 運(yùn)用 Pro/E 或 AutoCAD 等工具軟件； (5) 查閱和專業(yè)相關(guān)的英文資料，并按要求翻譯成中文； (6) 按照要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容、格式及要求，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 1.5 課題擬采用的研究方案 圖 1.1 裝配圖 動(dòng)力從內(nèi)燃機(jī)經(jīng)皮帶傳至二級(jí)減速器，將內(nèi)燃機(jī)較高轉(zhuǎn)速減至較低轉(zhuǎn)速， 最后帶動(dòng)沖擊機(jī)構(gòu)運(yùn)作，沖擊頭靠其上的兩個(gè)凸爪沖擊沖擊桿，在沖擊力的作 用下，沖擊桿經(jīng)過套筒帶動(dòng)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)螺栓的阻力矩超過主彈簧傳遞給沖擊 頭的力矩時(shí)，沖擊頭在滾珠的限制下，沿芯軸的 V 型槽后退，使得沖擊頭的凸 爪與沖擊桿的凸肩脫扣。這時(shí)沖擊頭在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸爪跨過 凸肩，在主壓力彈簧的作用下，產(chǎn)生附加角速度，凸爪沖擊凸肩，產(chǎn)生沖擊力 矩，經(jīng)套筒再傳至螺栓或螺母，從而使螺栓或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，如此循環(huán)沖 擊，直至完成螺栓的裝卸工作。傳動(dòng)裝置完全封閉在鋁制箱體內(nèi)，潤滑良好。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 機(jī)械換向進(jìn)行倒順轉(zhuǎn)，并能使套筒靜止不動(dòng)。效率高，并能單獨(dú)操縱。 1.6 課題研究的重點(diǎn)與難點(diǎn) 本課題所研究的重點(diǎn)在于如何將內(nèi)燃機(jī)較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為雙向較低的工作轉(zhuǎn) 速，并要求其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，滿足工藝要求，通用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍 廣。難點(diǎn)在于沖擊頭的設(shè)計(jì)，必須確保其工作時(shí)能與螺栓接觸完全，所產(chǎn)生扭 矩能達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)我們還需要 AutoCAD 作圖工具來配合完成設(shè)計(jì)過程， 裝配設(shè)計(jì)形象直觀。AutoCAD 作為以 CAD 技術(shù)為內(nèi)核的輔助設(shè)計(jì)軟件， AutoCAD 具備了 CAD 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的基本功能。作為一個(gè)通用的工種設(shè)計(jì)平 臺(tái)，AutoCAD 還擁有強(qiáng)大的人機(jī)交互能力和簡便的操作方法，十分方便廣大普 通用戶。 1.7 完成課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 1~2 周：熟悉課題，根據(jù)老師給的資料運(yùn)用 AutoCAD 等軟件繪制零件圖， 翻譯外文資料。 3~4 周：確定螺栓扳手類型及結(jié)構(gòu)，繪制零件結(jié)構(gòu)草圖，準(zhǔn)備開題答辯。 5~8 周：對(duì)部分零件尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并運(yùn)用 Auto CAD 輔助設(shè) 計(jì)完成二級(jí)減速器設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備中期答辯。 9~14 周：運(yùn)用 Auto CAD 完成沖擊頭結(jié)構(gòu)圖，計(jì)算沖擊頭的工作載荷、裝 配圖及零件圖的繪制等工作。 15~17 周：對(duì)所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料提請(qǐng)指導(dǎo)教 師檢查，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 2 總體計(jì)算 5 2 總體計(jì)算 2.1 工作方式的確定 螺栓扳手按工作方式可分為兩類：第一類為沖擊式扳手，第二類為靜扭矩 扳手。前者具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，但扭矩不可控，震動(dòng)較大；后者具 有扭矩可控可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需功率較大。 經(jīng)過以上兩種工作方式對(duì)比，在考察了國內(nèi)外一些螺栓扳手同時(shí)結(jié)合目前 線路維修的實(shí)際情況，我們決定雙頭內(nèi)燃螺栓扳手采用靜扭工作方式。 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙頭內(nèi)燃螺栓扳手由汽油機(jī)、離合器、變速箱、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、扭 矩控制機(jī)構(gòu)、套筒操縱機(jī)構(gòu)、機(jī)架等部分組成。其傳動(dòng)路線如圖： 圖 2.1 傳動(dòng)路線圖 2.3 工作原理 動(dòng)力輸出通過離合器和變速箱連接，將動(dòng)力傳給變速箱，離合器可實(shí)現(xiàn)動(dòng) 力的傳遞及切斷；變速箱內(nèi)采用齒輪傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變換，并通過錐齒輪 將水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過換向機(jī)構(gòu)改變輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向， 換向機(jī)構(gòu)設(shè)置正、反、中間三個(gè)檔位。當(dāng)反向旋松螺母時(shí)，離合器上下牙嵌的 嚙合面為垂直平面，扭矩不可調(diào)整，當(dāng)正向擰緊螺母時(shí)，上下離合器嚙合齒面 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 為斜齒面，通過調(diào)整彈簧的預(yù)緊力來改變輸出扭矩的大小，實(shí)現(xiàn)扭矩的控制。 2.4 主要技術(shù)參數(shù)確定 經(jīng)過廣泛調(diào)研，根據(jù)線路實(shí)際情況，確定雙頭內(nèi)燃螺栓扳手的主要技術(shù)參 數(shù)如下： 汽油機(jī)：6.5PS/3600r/min 轉(zhuǎn)速：100r/min~150r/min 擰緊扭矩(可調(diào)) ：80~170N.m 扭矩控制精度：10% 旋松扭矩：大于 2×300N.m 3 動(dòng)力部分設(shè)計(jì) 7 3 動(dòng)力部分設(shè)計(jì) 作為一種線路維修設(shè)備，由于作業(yè)距離較長，設(shè)備搬運(yùn)不便，對(duì)動(dòng)力的選 型較為嚴(yán)格。一是保證足夠的功率，二是保證重量較低?；谝陨蟽牲c(diǎn)，確定 采用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力。由于柴油機(jī)的重量、噪音較大，盡管其擁有價(jià)格低、使 用經(jīng)濟(jì)性較好、維修方便的優(yōu)點(diǎn)，仍不宜采用。汽油機(jī)具有重量輕、噪音低的 突出特點(diǎn)，隨著汽油機(jī)的國產(chǎn)化，其采購價(jià)得到了降低，目前已得到了廣泛應(yīng) 用，決定采用汽油機(jī)。 最終套筒需要的擰松扭矩為單頭 300N·m,轉(zhuǎn)速 100~150rpm，需要功率 N=T×n/9550=3.14kw?？紤]到傳動(dòng)效率問題，選用 GX200 汽油機(jī)。該汽油機(jī)的 功率為 4.8KW，轉(zhuǎn)速為 3600rpm，輸出扭矩為 12.9N.m，重量為 16kg。 3.1 離合器設(shè)計(jì) 在汽油機(jī)與變速箱之間設(shè)置離合器主要有兩個(gè)目的：一是為了在啟動(dòng)汽油 機(jī)時(shí)負(fù)載與汽油機(jī)分離，實(shí)現(xiàn)無負(fù)載啟動(dòng)；二是在負(fù)載過大時(shí)，負(fù)載與汽油機(jī) 分離，保護(hù)汽油機(jī)。 根據(jù)上述作用，結(jié)合雙頭螺栓扳手的結(jié)構(gòu)情況，要求所選離合器必須具有 結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、可直接與汽油機(jī)連接、適應(yīng)高轉(zhuǎn)速等 特點(diǎn)。經(jīng)對(duì)比選擇，確定選用離心式離合器。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示： 圖 3.1 離心式離合器結(jié)構(gòu)示意圖 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=βTt (3.1) 傳遞轉(zhuǎn)矩所需離心力 Qj=Tc/(Rμz) (3.2) 閘塊有效離心力 Q=mr∏2(n2-n02)/90000≥Qj (3.3) 摩擦面壓強(qiáng) P=Tc/(R2bψμz)≤Pp (3.4) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 預(yù)定彈簧力 T=mr∏2n02/90000 (3.5) 其中：β—工作儲(chǔ)備系數(shù)，一般取 1.5~2； Tt—需傳遞的扭矩， N·cm； R—閘塊外半徑，cm； z—閘塊數(shù)量； b—閘塊寬度，?。?~2 ）d，cm ； d—主動(dòng)軸直徑，cm； n—正常工作轉(zhuǎn)速，r/min； n0—開始結(jié)合轉(zhuǎn)速，r/min,一般取 n0=（0.7~0.8 ）n； m—單個(gè)閘塊質(zhì)量，kg ； μ—摩擦面摩擦系數(shù)； Pp—摩擦面許用壓強(qiáng)，N/cm 2； ψ—閘塊所對(duì)角度，rad。 經(jīng)計(jì)算，NLB600 型雙頭螺栓扳手所采用的離心式離合器的計(jì)算結(jié)果如下： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=1935N·cm 傳遞轉(zhuǎn)矩所需離心力 Qj=310.10N 閘塊有效離心力 Q=374.14N≥Qj=310.10N 摩擦面壓強(qiáng) P=21.1N/cm2≤Pp=200N/cm2 預(yù)定彈簧力 T=mr∏2n02/90000=203.70N 由上述公式可以看出，所選離心式離合器符合要求。 4 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 9 4 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)方式的選擇 可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的方式有齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。根據(jù)雙頭螺 栓扳手的使用狀況及現(xiàn)場情況，要求在較小的空間實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比，并實(shí)現(xiàn)傳 動(dòng)方向的改變，傳動(dòng)比穩(wěn)定可靠。基于以上幾點(diǎn)，決定采用齒輪傳動(dòng)。 4.2 傳動(dòng)比的設(shè)計(jì) 根據(jù)第三部分設(shè)計(jì)結(jié)果選用 GX200 汽油機(jī)，其工作轉(zhuǎn)速為 3600r/min，根 據(jù)第二部分技術(shù)參數(shù)需要輸出低速 100r/min 和高速 150r/min 兩種轉(zhuǎn)速，由此可 得：低速總傳動(dòng)比=3600/100=36，高速總傳動(dòng)比=3600/150=24。 齒輪結(jié)構(gòu)布置見圖 1 所示，分為五級(jí)傳動(dòng)，各級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)見表 4.1： 表 4.1 各級(jí)傳動(dòng)比 第二級(jí) 第一級(jí) 第二級(jí) 高速 第二級(jí) 低速 第三級(jí) 第四級(jí) 第五級(jí) 模數(shù) 2 2 2 4 3 3 主動(dòng)輪齒數(shù) 24 24 17 8 17 35 被動(dòng)輪齒數(shù) 40 40 47 35 35 36 傳動(dòng)比 1.67 1.67 2.76 4.38 2.06 1.03 低速扭 矩 260.06 535.41 550.71扭 矩 高速扭 矩 21.50 35.83 59.44 156.77 322.76 331.99 低速轉(zhuǎn) 速 178.6 86.7 84.3轉(zhuǎn) 速 高速轉(zhuǎn) 速 2160.0 1296.0 781.3 296.2 143.9 139.9 實(shí)際總傳動(dòng)比 i 高 =1.67 1.67 4.38 2.06 1.03=25.74?? i 低 =1.67 2.76 4.38 2.06 1.03=42.69 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速 n 高 =3600/25.74=139.9 n 低 =3600/42.69=84.3 實(shí)際輸出扭矩 T 高 =129 25.74=331.99? T 低 =3600/42.69=550.71 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4.3 傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 第一級(jí)齒輪計(jì)算 a.大小齒輪的設(shè)計(jì) 材料：高速級(jí)小齒輪選用 45?鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS。高速級(jí)大齒輪選用 45?鋼正火，齒面硬度為 220HBS。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第 166 頁表 11-7 得： (4.1))(0.12limMpaH?? )(1682limMpaH?? 第 165 頁表 11-4 得： ， 。 3S5.1FS ， 。 ??aH..51li1???)(2.30.li2S (4.2) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》第 168 頁表 11-10C 圖得： ， 。MpaF591lim?MpaF482lim?? 故 ， 。 (4.3)??SF3.570.1li???MpaSF6.4805.12lim?? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9 級(jí)精度制造，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》第 164 頁表 11-3 得：載荷系數(shù) .2K?，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由《機(jī)械設(shè).a? 計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》課本第 165 頁式 11-5 得： 。 (4.4)??????4.6379.14502.131379. ???? ?????????????????aHT 考慮高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)大齒輪相差不大取 ， ,取?2m Z1=24，Z 2=40。 實(shí)際傳動(dòng)比： (4.5)6.140? 傳動(dòng)比誤差： 。 (4.6)%5.33.79??? 齒寬： 取8?ab?)(821mb 高速級(jí)大齒輪 ， ； 高速級(jí)小齒輪 ， 。)(2?40??)(18mb?241?? 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》第 167 頁表 11-9 得： 1.6FY ， 2.F 按最小齒寬 計(jì)算：18b (4.7)??12 321 84106.9. FMpamKT??????? (4.8)??217.FFFpaY??? 所以安全。 齒輪線速度： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 (4.9))/(0479.1063.259sm????? b.具體參數(shù)如下所示： (1) 設(shè)計(jì)參數(shù) 傳遞功率 P=4.86000(kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=12.9(N.m) 齒輪 1 轉(zhuǎn)速 n1=3600(r/min) 齒輪 2 轉(zhuǎn)速 n2=2160(r/min) 傳動(dòng)比 i=1.66667 原動(dòng)機(jī)載荷特性 SF=均勻平穩(wěn) 工作機(jī)載荷特性 WF=輕微振動(dòng) 預(yù)定壽命 H=2000(小時(shí)) (2) 布置與結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式 ConS=閉式 齒輪 1 布置形式 ConS1=懸臂布置 齒輪 2 布置形式 ConS2=懸臂布置 (3) 材料及熱處理 齒面嚙合類型 GFace=硬齒面 熱處理質(zhì)量級(jí)別 Q=MQ 齒輪 1 材料及熱處理 Met1=20CrMnTi 齒輪 1 硬度取值范圍 HBSP1=50-55 齒輪 2 材料及熱處理 Met2=45 齒輪 2 硬度取值范圍 HBSP2=45-50 (4) 齒輪精度 齒輪 1 第Ⅰ組精度 JD11=7 齒輪 1 第Ⅱ組精度 JD12=7 齒輪 1 第Ⅲ組精度 JD13=7 齒輪 1 齒厚上偏差 JDU1=F 齒輪 1 齒厚下偏差 JDD1=L 齒輪 2 第Ⅰ組精度 JD21=7 齒輪 2 第Ⅱ組精度 JD22=7 齒輪 2 第Ⅲ組精度 JD23=7 齒輪 2 齒厚上偏差 JDU2=F 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 齒輪 2 齒厚下偏差 JDD2=L (5) 齒輪基本參數(shù) 模數(shù)(法面模數(shù))Mn=2 端面模數(shù) Mt=2.00000 螺旋角 β=0.000000(度) 基圓柱螺旋角 βb=0.0000000(度) 齒輪 1 齒數(shù) Z1=24 齒輪 1 變位系數(shù) X1=0.00 齒輪 1 齒寬 B1=18.00(mm) 齒輪 1 齒寬系數(shù) Φd1=0.75000 齒輪 2 齒數(shù) Z2=40 齒輪 2 變位系數(shù) X2=0.00 齒輪 2 齒寬 B2=18.00(mm) 齒輪 2 齒寬系數(shù) Φd2=0.45000 總變位系數(shù) Xsum=0.00000 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A0=64.00000(mm) 實(shí)際中心距 A=64.00000(mm) 齒數(shù)比 U=1.66667 端面重合度 εα=1.65772 縱向重合度 εβ=0.00000 總重合度 ε=1.65772 齒輪 1 分度圓直徑 d1=48.00000(mm) 齒輪 1 齒頂圓直徑 da1=52.00000(mm) 齒輪 1 齒根圓直徑 df1=43.00000(mm) 齒輪 1 齒頂高 ha1=2.00000(mm) 齒輪 1 齒根高 hf1=2.50000(mm) 齒輪 1 全齒高 h1=4.50000(mm) 齒輪 1 齒頂壓力角 αat1=29.841119(度) 齒輪 2 分度圓直徑 d2=80.00000(mm) 齒輪 2 齒頂圓直徑 da2=84.00000(mm) 齒輪 2 齒根圓直徑 df2=75.00000(mm) 齒輪 2 齒頂高 ha2=2.00000(mm) 齒輪 2 齒根高 hf2=2.50000(mm) 齒輪 2 全齒高 h2=4.50000(mm) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 齒輪 2 齒頂壓力角 αat2=26.498589(度) 齒輪 1 分度圓弦齒厚 sh1=3.13935(mm) 齒輪 1 分度圓弦齒高 hh1=2.05139(mm) 齒輪 1 固定弦齒厚 sch1=2.77410(mm) 齒輪 1 固定弦齒高 hch1=1.49511(mm) 齒輪 1 公法線跨齒數(shù) K1=3 齒輪 1 公法線長度 Wk1=15.43292(mm) 齒輪 2 分度圓弦齒厚 sh2=3.14079(mm) 齒輪 2 分度圓弦齒高 hh2=2.03084(mm) 齒輪 2 固定弦齒厚 sch2=2.77410(mm) 齒輪 2 固定弦齒高 hch2=1.49511(mm) 齒輪 2 公法線跨齒數(shù) K2=4 齒輪 2 公法線長度 Wk2=21.78536(mm) 齒頂高系數(shù) ha*=1.00 頂隙系數(shù) c*=0.25 壓力角 α*=20(度) 端面齒頂高系數(shù) ha*t=1.00000 端面頂隙系數(shù) c*t=0.25000 端面壓力角 α*t=20.0000000(度) (6) 檢查項(xiàng)目參數(shù) 齒輪 1 齒距累積公差 Fp1=0.03983 齒輪 1 齒圈徑向跳動(dòng)公差 Fr1=0.03338 齒輪 1 公法線長度變動(dòng)公差 Fw1=0.02785 齒輪 1 齒距極限偏差 fpt(±)1=0.01456 齒輪 1 齒形公差 ff1=0.01060 齒輪 1 齒切向綜合公差 fi'1=0.01510 齒輪 1 齒徑向綜合公差 fi''1=0.02067 齒輪 1 齒向公差 Fβ1=0.01160 齒輪 1 切向綜合公差 Fi'1=0.05043 齒輪 1 徑向綜合公差 Fi''1=0.04673 齒輪 1 基節(jié)極限偏差 fpb(±)1=0.01368 齒輪 1 螺旋線波度公差 ffβ1=0.01510 齒輪 1 軸向齒距極限偏差 Fpx(±)1=0.01160 齒輪 1 齒向公差 Fb1=0.01160 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 齒輪 1x 方向軸向平行度公差 fx1=0.01160 齒輪 1y 方向軸向平行度公差 fy1=0.00580 齒輪 1 齒厚上偏差 Eup1=-0.05824 齒輪 1 齒厚下偏差 Edn1=-0.23294 齒輪 2 齒距累積公差 Fp2=0.04880 齒輪 2 齒圈徑向跳動(dòng)公差 Fr2=0.03733 齒輪 2 公法線長度變動(dòng)公差 Fw2=0.03031 齒輪 2 齒距極限偏差 fpt(±)2=0.01501 齒輪 2 齒形公差 ff2=0.01100 齒輪 2 齒切向綜合公差 fi'2=0.01561 齒輪 2 齒徑向綜合公差 fi''2=0.02130 齒輪 2 齒向公差 Fβ2=0.00630 齒輪 2 切向綜合公差 Fi'2=0.05980 齒輪 2 徑向綜合公差 Fi''2=0.05226 齒輪 2 基節(jié)極限偏差 fpb(±)2=0.01411 齒輪 2 螺旋線波度公差 ffβ2=0.01561 齒輪 2 軸向齒距極限偏差 Fpx(±)2=0.00630 齒輪 2 齒向公差 Fb2=0.00630 齒輪 2x 方向軸向平行度公差 fx2=0.00630 齒輪 2y 方向軸向平行度公差 fy2=0.00315 齒輪 2 齒厚上偏差 Eup2=-0.06005 齒輪 2 齒厚下偏差 Edn2=-0.24020 中心距極限偏差 fa(±)=0.02113 (7) 強(qiáng)度校核數(shù)據(jù) 齒輪 1 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim1=1250(MPa) 齒輪 1 抗彎疲勞基本值 σFE1=804 (MPa) 齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]1=1212.5 (MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]1=574.3(MPa) 齒輪 2 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim2=1168.2(MPa) 齒輪 2 抗彎疲勞基本值 σFE2=656.0(MPa) 齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]2=1133.2(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]2=468.6(MPa) 接觸強(qiáng)度用安全系數(shù) SHmin=1.00 彎曲強(qiáng)度用安全系數(shù) SFmin=1.40 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σH=813.5(MPa) 接觸疲勞強(qiáng)度校核 σH≤[σH]=滿足 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF1=188.0(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF2=178.7(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF1≤[σF]1=滿足 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF2≤[σF]2=滿足 (8) 強(qiáng)度校核相關(guān)系數(shù) 齒面經(jīng)表面硬化 Zas=表面硬化 齒形 Zp= 一般 潤滑油粘度 V50=120(mm^2/s) 有一定量點(diǎn)饋 Us=允許 小齒輪齒面粗糙度 Z1R=Rz≤6μm(Ra≤1μm) 載荷類型 Wtype=靜強(qiáng)度 齒根表面粗糙度 ZFR=Rz≤16μm(Ra≤2.6μm ) 刀具基本輪廓尺寸 HMn=Hao/Mn＝1.25，Pao/Mn＝0.38 圓周力 Ft=537.13125(N) 齒輪線速度 V=9.04779(m/s) 使用系數(shù) Ka=1.25000 動(dòng)載系數(shù) Kv=2.37427 齒向載荷分布系數(shù) KHβ=1.00000 綜合變形對(duì)載荷分布的影響 Kβs=1.00000 安裝精度對(duì)載荷分布的影響 Kβm=0.00000 齒間載荷分布系數(shù) KHα=1.28079 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh=2.49457 材料的彈性系數(shù) ZE=189.80000 接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) Zε=0.88361 接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Zβ=1.00000 重合、螺旋角系數(shù) Zεβ=0.88361 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn=1.00000 潤滑油膜影響系數(shù) Zlvr=0.97000 工作硬化系數(shù) Zw=1.00000 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) Zx=1.00000 齒向載荷分布系數(shù) KFβ=1.00000 齒間載荷分布系數(shù) KFα=1.42363 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù) Yε=0.70243 抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Yβ=1.00000 抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù) Yεβ=0.70243 壽命系 Yn=1.00000 齒根圓角敏感系數(shù) Ydr=1.00000 齒根表面狀況系數(shù) Yrr=1.00000 尺寸系數(shù) Yx=1.00000 齒輪 1 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs1=4.24540 齒輪 1 應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.57832 齒輪 2 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs2=4.03486 齒輪 2 應(yīng)力校正系數(shù) Ysa2=1.67353 由以上計(jì)算可知，齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足要求，合格。 4.3.2 第二級(jí)齒輪計(jì)算 計(jì)算方法同第一級(jí)，計(jì)算結(jié)果如下： 高速級(jí)： 齒輪 1 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim1=1186.4(MPa) 齒輪 1 抗彎疲勞基本值 σFE1=672.0(MPa) 齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]1=1273.5(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]1=480.0(MPa) 齒輪 2 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim2=1150.0(MPa) 齒輪 2 抗彎疲勞基本值 σFE2=640.0(MPa) 齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]2=1234.4(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]2=457.1(MPa) 接觸強(qiáng)度用安全系數(shù) SHmin=1.00 彎曲強(qiáng)度用安全系數(shù) SFmin=1.40 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σH=870.5(MPa) 接觸疲勞強(qiáng)度校核 σH≤[σH]，滿足 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF1=215.2(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF2=204.6(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF1≤[σF]1，滿足 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF2≤[σF]2，滿足 由以上計(jì)算可知，齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足要求，合格。 低速級(jí)： 齒輪 1 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim1=1186.4(MPa) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 齒輪 1 抗彎疲勞基本值 σFE1=672.0(MPa) 齒輪 1 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]1=1273.5(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]1=480.0(MPa) 齒輪 2 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim2=1150.0(MPa) 齒輪 2 抗彎疲勞基本值 σFE2=640.0(MPa) 齒輪 2 接觸疲勞強(qiáng)度許用值[σ H]2=1234.4(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度許用值[σ F]2=457.1(MPa) 接觸強(qiáng)度用安全系數(shù) SHmin=1.00 彎曲強(qiáng)度用安全系數(shù) SFmin=1.40 接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σH=1022.2(MPa) 接觸疲勞強(qiáng)度校核 σH≤[σH]，滿足 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF1=263.8(MPa) 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF2=233.1(MPa) 齒輪 1 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF1≤[σF]1，滿足 齒輪 2 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF2≤[σF]2，滿足 由以上計(jì)算可知，齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足要求，合格。 4.3.3 第三級(jí)齒輪計(jì)算 只按低速進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下： 傳遞功率(Kw) N =4.86 最低轉(zhuǎn)速(r/min) n=781.3 額定轉(zhuǎn)矩(N.m) T=59.4 中點(diǎn)分度圓的切向力(N) Ft=4421.25 齒寬系數(shù) φa=0.306 動(dòng)載荷系數(shù) Kv=1.01 使用情況系數(shù) KA =1.25 齒向載荷分布系數(shù) KHB =1.880 齒間載荷分配系數(shù) KHα=1.10 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH=2.130 材料彈性系數(shù) ZE=189.80 接觸強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù) Zεβ=0.89 彎曲強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù) Yεβ=0.69 齒輪軸向重合度 εβ=1.220 錐齒輪系數(shù) Zk=1.00 潤滑油膜影響系數(shù) Zlvr=0.94 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 工作硬化系數(shù) Zw=1.00 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) Zx=1.000 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) Yx=1.000 小齒輪參數(shù)： 大端法向模數(shù) mn=4.0 齒形角 α=20° 齒頂高系數(shù) ha*=0.85 齒寬中點(diǎn)螺旋角(°) β=35° 小齒輪分錐角(°) δ1=12°52′30″ 小齒輪徑向變位系數(shù) Xn=0.000 小齒輪切向變位系數(shù) Xt =0.000 傳動(dòng)比 u=4.38 外錐距(mm) R =71.805 小齒輪齒數(shù) Z1=8 小齒輪當(dāng)量齒數(shù) Z1v=14.9 小齒輪螺旋方向 左旋 小齒輪端面重合度 εα=0.97 小齒輪復(fù)合齒形系數(shù) YFS=4.47 小齒輪接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) Zn=1.000 小齒輪彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) Yn=1.000 小齒輪相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) YδrelT=1.000 小齒輪相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) YRrelT=1.000 小齒輪大端分度圓(mm) d1=32 小齒輪齒頂圓(mm) da1=42.68 小齒輪齒根圓(mm) df1=25.61 小齒輪齒寬(mm) b1=22 小齒輪齒圈徑向跳動(dòng)公差(mm) Fr1=0.036 小齒輪齒坯母線跳動(dòng)公差(mm) mx_Fr1=0.030 小齒輪基準(zhǔn)端面跳動(dòng)公差(mm) dm_Fr1=0.010 小齒輪齒距累積公差(mm) fp1=±0.036 小齒輪頂錐角極限偏差上偏差(mm) td1=8.000 小齒輪頂錐角極限偏差下偏差(mm) bd =0.000 小齒輪齒形相對(duì)誤差的公差(mm) fc1=0.008 小齒輪切向綜合公差(mm) Fi'=0.045 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 小齒輪齒距極限偏差(mm) fpt=±0.014 小齒輪一齒切向綜合公差(mm) fi'=0.019 齒輪副軸交角綜合公差(mm) Fi″=0.047 齒輪副一齒軸交角綜合公差(mm) fi″= 0.020 最小法向側(cè)隙(mm) jn=0.052 中點(diǎn)分度圓弦齒厚(mm) sm=6.205 中點(diǎn)分度圓弦齒高(mm) ham=4.213