畢業(yè)論文汽車主減速器總成檢測(cè)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

黑龍江旅游職業(yè)技術(shù)學(xué)院 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 課 題 汽車主減速器總成檢測(cè)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和控制電路設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 胡 冬 青 2008 年 5 月 5 日摘要汽車主減速器是汽車總成的一個(gè)重要部件，其性能對(duì)整車質(zhì)量有著直接影響，在生產(chǎn)線上通過試驗(yàn)臺(tái)對(duì)主減速器進(jìn)行全方位的檢測(cè)能夠有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文介紹了汽車主減試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三種主減速器的綜合性能檢測(cè),并能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品性能評(píng)判。本試驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)由工作機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)四部分組成。文中詳細(xì)闡述了試驗(yàn)臺(tái)的各零部件的設(shè)計(jì)及必要的計(jì)算過程，還敘述了對(duì)伺服電機(jī)、減速機(jī)、扭矩傳感器、線性滑軌等外購(gòu)件的選型過程。最終，完成了試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，給出了所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞:主減速器 試驗(yàn)臺(tái) 機(jī)械結(jié)構(gòu)Abstract The final drive is an important part in the automobile， its performance has the direct influence to the entire vehicle quality, carries on the omni-directional examination on the production line through the experimental system of final drive to be able effectively to guarantee the product quality. This article introduced the mechanism design and the technical realization of experimental system of final drive. The system may realize to three types of final drive overall performance examinations, and evaluate the production performance according to the technique parameters beforehand. The integrated structure of test stand consists of four components，namely：working mechanism，overturn mechanism，drive mechanism and supporting mechanismThe paper states the design and calculation of parts and components for test stand in detailAlso it introduce the process of purchased components selectionIt includes servo electromotor，speed reducer，torque and rotational speed sensor，linear guidway and etcFinally，it accomplish the design requirement and give out the technical specifications of the test standKeywords: final drive experimental system mechanism structure目 錄目 錄41 引言51.1 主減速器簡(jiǎn)介51.2 主減速器結(jié)構(gòu)及其分類61.3 汽車檢測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀81.4研究主減實(shí)驗(yàn)臺(tái)的作用和意義102總體方案設(shè)計(jì) 112.1常見實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)方案概述112.2 總體設(shè)計(jì)思路113 主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.2工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)133.2.1伺服系統(tǒng)133.2.2減速器的設(shè)計(jì)143.2.2.1行星齒輪傳動(dòng)基本尺寸計(jì)算153.2.2.2行星齒輪傳動(dòng)受力分析203.2.2.3行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度校核233.2.3扭矩傳感器323.2.4花鍵軸的設(shè)計(jì)333.3傳動(dòng)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)343.3.1直線滑軌343.3.2氣缸353.3.3鏈輪組件363.4支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)374試驗(yàn)臺(tái)使用說明374.1試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理374.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo)38總結(jié)39謝辭40參考文獻(xiàn)41附錄一 科技文獻(xiàn)翻譯42 1 引言1.1 主減速器簡(jiǎn)介主減速器主要由主減速器齒輪和差速器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示，主減速器齒輪采用一對(duì)雙曲面齒輪傳動(dòng)，以改變傳動(dòng)軸線方向，降低轉(zhuǎn)速并增大扭矩。差速器使左右輪差速，由圖中的的行星直齒錐齒輪系實(shí)現(xiàn)。1.1 主減速器結(jié)構(gòu)圖主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車來(lái)說，主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來(lái)降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需很大，而齒輪副的傳動(dòng)比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會(huì)越大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，也可使變速箱的尺寸質(zhì)量減小，操縱省力。由此可見主減速器在整個(gè)汽車傳動(dòng)系中扮演了非常重要的角色。如圖1.2所示，現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。雙曲面齒輪工作時(shí)，齒面間的壓力和滑動(dòng)較大，齒面油膜易被破壞，必須采用雙曲面圖1.2 主減速器外形圖齒輪油潤(rùn)滑，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將使齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。1.2 主減速器的結(jié)構(gòu)及其分類1.2.1 主減速器的分類主減速器按不同的使用要求，其結(jié)構(gòu)形式也各不相同。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分：有單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器。在雙級(jí)式主減速器中，若第二級(jí)減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車輪附近，實(shí)際上成為獨(dú)立部件，則稱為輪邊減速器。按主減速器主傳動(dòng)比擋數(shù)分：有單速式和雙速式。前者的傳動(dòng)比是固定的，后者有兩個(gè)傳動(dòng)比可以選擇，來(lái)適應(yīng)不同的行駛條件。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分：有圓柱齒輪式(又分為軸線固定式和軸線旋轉(zhuǎn)式即行星齒輪式)、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式。1.2.2 主減速器的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在以單級(jí)主減速器為例，來(lái)說明主減速器的構(gòu)造。圖1.3所示的是單級(jí)主減速器總成的結(jié)構(gòu)圖。其主要靠一對(duì)錐齒輪傳遞扭矩，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今的汽車的驅(qū)動(dòng)橋大多采用了此種結(jié)構(gòu)。主動(dòng)齒輪軸16采用跨置式結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)單列圓錐滾子軸承2、4和一個(gè)圓柱滾子軸承6，分別支承在軸承座3和減速器殼7內(nèi)。從動(dòng)錐齒輪12以內(nèi)孔定心用螺栓11與差速器左半殼9連成一體。差速器左、右半殼用螺栓緊固在一起，其兩端用兩個(gè)圓錐滾子軸承8支承在減速器殼的瓦蓋式軸承座中，軸承外側(cè)擋有調(diào)整螺母10、14。整個(gè)單級(jí)主減速器總成的工作情況是：從傳動(dòng)軸傳來(lái)的動(dòng)力由叉形凸緣1經(jīng)花鍵傳遞給主動(dòng)齒輪軸、從動(dòng)錐齒輪，經(jīng)過降速增扭、變向后，通過螺栓傳給差速器殼，再由差速器傳給兩側(cè)的半軸，從而驅(qū)動(dòng)車輪行駛。圖1.3 單級(jí)主減速器總成結(jié)構(gòu)1.叉形凸緣 2.單列圓錐磙子軸承 3.軸承座4.單列圓錐滾子軸承 5.支承螺栓 6.圓柱滾子軸承7.減速器殼 8.圓錐滾子軸承 9.差速器左半殼 10.調(diào)整螺母(左) 11.螺栓 12.從動(dòng)錐齒輪13.差速器右半殼 14調(diào)整螺母(右) 15調(diào)整墊片 16.主動(dòng)齒輪軸1.3 汽車檢測(cè)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀汽車制造技術(shù)包含了從原材料進(jìn)廠開始到汽車整車出廠為止的整個(gè)過程。因此，汽車制造檢測(cè)技術(shù)的涉及的面很寬，范圍也很廣。它的分類方法和要求也各不相同。按被檢參數(shù)的屬性分可以分為:物理化學(xué)性質(zhì)的檢測(cè)、幾何量的檢測(cè)、性能參數(shù)的檢測(cè)。汽車檢測(cè)參數(shù)是反映汽車技術(shù)狀況直接或間接的參數(shù)。檢測(cè)參數(shù)可以是上述任何參數(shù)。檢測(cè)參數(shù)可以是穩(wěn)定的值，也可以是動(dòng)態(tài)信號(hào)，為提高檢測(cè)精度，應(yīng)根據(jù)不同的對(duì)象選擇相應(yīng)的檢測(cè)參數(shù)。在選擇檢測(cè)參數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)參數(shù)的敏感性、單調(diào)性、穩(wěn)定性和信息性的原則。除了這些原則外，測(cè)量的方便性和經(jīng)濟(jì)性也是必須考慮的。汽車檢測(cè)技術(shù)是汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，在汽車發(fā)展的早期，人們主要通過有經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并作有針對(duì)性的修理。既過去人們常講的“望”(眼看)、“聞”(耳聽)、“切”(手摸)方式。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測(cè)技術(shù)也飛速發(fā)展。目前人們己能依靠各種儀器設(shè)備，對(duì)汽車進(jìn)行檢測(cè)，而且安全、迅速、準(zhǔn)確。根據(jù)以上所述，檢驗(yàn)汽車技術(shù)狀況的方法分三種: 1、人工憑經(jīng)驗(yàn)診斷法:這種方法具有不需要專門儀器或設(shè)備，投資少等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是診斷速度慢、準(zhǔn)確性差，不能進(jìn)行定量分析，且需要較高的技術(shù)水平。人工憑經(jīng)驗(yàn)診斷法多使用于中小維修企業(yè)和汽車隊(duì)的故障診斷。雖然該法缺點(diǎn)較多，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍有其獨(dú)特的使用價(jià)值。 2、儀器設(shè)備檢測(cè)法:這種方法是在人工憑經(jīng)驗(yàn)診斷法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代檢驗(yàn)方法。該法可在汽車不解體情況下，借助簡(jiǎn)單工具，用儀器或設(shè)備檢測(cè)汽車性能和故障的參數(shù)，曲線或波形，甚至能自動(dòng)分析，判斷汽車的技術(shù)狀況。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度快，準(zhǔn)確性高，能定量分析和易掌握等。缺點(diǎn)是需要的儀器和設(shè)備多，操作人員多，占用廠房大，因而投資也大。儀器設(shè)備檢測(cè)法多適用于大型維修企業(yè)和汽車檢測(cè)站，它是現(xiàn)代汽車檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。3、系統(tǒng)檢測(cè)方法:這是要計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)基礎(chǔ)上的多功能自動(dòng)化檢測(cè)方法。在檢測(cè)系統(tǒng)早采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，傳感器及電子設(shè)備，能同時(shí)獲得多個(gè)檢測(cè)參數(shù)和進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)試功能。實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)信號(hào)采集，特征提取，狀態(tài)識(shí)別的自動(dòng)化，并能以顯示，打印，繪圖等多種方式自動(dòng)輸出檢測(cè)分析結(jié)果。檢測(cè)精確，可靠，效率高，己有一大批先進(jìn)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)投入使用。國(guó)外汽車檢測(cè)設(shè)備發(fā)展較快，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家、隨著其汽車的發(fā)展速度和汽車保有量的迅猛增長(zhǎng)、推動(dòng)了汽車檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程;如今國(guó)外汽車檢測(cè)維修設(shè)備己普遍應(yīng)用高新技術(shù)，是機(jī)電一體化、智能化的綜合體，產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝性好、使用方便可靠。如日本、美國(guó)、意大利等國(guó)家汽車檢測(cè)診斷設(shè)備的種類、制造工藝、產(chǎn)品水平均處于世界領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品己形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。由于汽車工業(yè)的總體水平相對(duì)于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后，我國(guó)的汽車檢測(cè)技術(shù)及裝備水平同樣處于較為落后的地位。大部分生產(chǎn)廠家及汽車維修站的汽車性能及故障檢測(cè)仍然停留在 “手摸、眼看、耳聽”及簡(jiǎn)單道路測(cè)試的原始水平。我國(guó)從 80年代起從日本和歐洲 (主要是日本)引進(jìn) (改造)了一些檢測(cè)技術(shù)設(shè)備，這些設(shè)備除部分采用自動(dòng)控制外大多采用單機(jī)人工操作，存在著自動(dòng)化程度低，檢測(cè)項(xiàng)目單一，檢測(cè)精度及可靠性差，效率不高等缺點(diǎn)，如今已大大落后于世界先進(jìn)水平，難以滿足汽車生產(chǎn)及維修的需要。隨著民族汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)先進(jìn)汽車產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備的需求越來(lái)越迫切。在積極引進(jìn)、消化吸收國(guó)外先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備的同時(shí)，也必須提高同類設(shè)備的自主設(shè)計(jì)開發(fā)水平，努力研制適合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，為保障汽車產(chǎn)品的高質(zhì)量，加強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展提供必要條件。檢測(cè)設(shè)備的研制生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，縮小了與先進(jìn)國(guó)家的差距。如今汽車檢測(cè)中通用的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)和底盤測(cè)功機(jī)等，國(guó)內(nèi)己自給有余，而且結(jié)構(gòu)形式多樣。我們雖然已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定距離。我國(guó)汽車檢測(cè)技術(shù)要趕超世界先進(jìn)水平，應(yīng)該從汽車檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)、汽車檢測(cè)設(shè)備智能化和汽車檢測(cè)管理網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)行研究和發(fā)展。自20世紀(jì) 60年代后期，由于政府部門的重視，我國(guó)開始研制一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的維修設(shè)備，但由于種種原因，檢測(cè)技術(shù)一直發(fā)展緩慢。到了20世紀(jì)70年代，特別是20世紀(jì) 80年代以后，隨著汽車數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，特別是隨著汽車制造業(yè)和公路交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加。從近幾年在北京舉辦的中國(guó)國(guó)際汽車維修檢測(cè)設(shè)備及汽車用品展覽會(huì)上不難看出，目前我國(guó)汽車檢測(cè)維修設(shè)備行業(yè)的從業(yè)隊(duì)伍正在不斷發(fā)展壯大，檢測(cè)維修設(shè)備的檔次和技術(shù)含量越來(lái)越高，種類也日臻全面，逐步形成了類別和系列。1.4 研究主減試驗(yàn)臺(tái)的作用和意義在現(xiàn)代社會(huì)，汽車已經(jīng)成為人們工作、生活中不可缺少的一種交通工具。汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，隨著行駛里程的增加和使用時(shí)間的延續(xù)，其技術(shù)狀況將不斷惡化。因此，一方面要不斷研制性能優(yōu)良的汽車，在車輛出廠前就做好把關(guān)技術(shù);另一方面要借助維護(hù)和修理，恢復(fù)其技術(shù)狀況。 汽車生產(chǎn)過程的檢測(cè)技術(shù)，作為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分，它是監(jiān)督控制生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量的眼睛和手段。一輛汽車有上千萬(wàn)個(gè)品種、上萬(wàn)個(gè)零部件組成。在大批量連續(xù)生產(chǎn)過程中，要保證整車的技術(shù)性能和使用要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)部門，要對(duì)每一種零部件，從原材料進(jìn)廠、鑄鍛沖過程，機(jī)械加工和熱處理，直至總成和整車的裝配試驗(yàn)過程的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，制訂出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)和工藝技術(shù)參數(shù)，并加以有效的控制。 生產(chǎn)過程的檢測(cè)技術(shù)，不但能夠準(zhǔn)確地判斷這些質(zhì)量性能指標(biāo)和工藝技術(shù)參數(shù)，是否已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，即產(chǎn)品是否合格。而且重要的是，通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理，能夠正確判斷這些性能指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)失控的狀況和產(chǎn)生的原因。這一方面可以通過檢測(cè)設(shè)備的信息反饋，對(duì)工藝設(shè)備及時(shí)地調(diào)整來(lái)消除失控現(xiàn)象；另一方面也為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)部門采取有效地改進(jìn)措施消除失控現(xiàn)象，提供可靠的科學(xué)依據(jù)，從而達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)過程的目的。這就是通常所說的，檢測(cè)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)所起的 “能動(dòng)的反作用”。汽車主減速器是汽車總成的一個(gè)重要部件，其性能對(duì)整車質(zhì)量有著直接影響，在生產(chǎn)線上通過試驗(yàn)臺(tái)對(duì)主減速器進(jìn)行全方位的檢測(cè)能夠有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。2 總體方案設(shè)計(jì)2.1 常見試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)方案概述汽車試驗(yàn)臺(tái)常見的分類方法有多種:按測(cè)試原理不同，可分為反力式和慣性式兩類；按試驗(yàn)臺(tái)支承車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩種;按檢測(cè)參數(shù)不同，可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離式和綜合式三類;按實(shí)驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量、指示裝置傳遞信號(hào)不同，可分為機(jī)械式、液壓力和電氣式三類；按實(shí)驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測(cè)車軸數(shù)不同，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。 在上述類型中，反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái) (測(cè)制動(dòng)力式)和慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái) (測(cè)制動(dòng)距離式)獲得了廣泛應(yīng)用。其中，特別是單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用最為普遍，國(guó)外車輛檢測(cè)站所用制動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備多為這種型式。例如，蘇聯(lián)90%的制動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備為反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。在日本，反力式滾筒試驗(yàn)臺(tái)是被運(yùn)輸大臣批準(zhǔn)的制動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備。慣性式跑板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)有一定應(yīng)用，但不普遍。多功能綜合試驗(yàn)臺(tái)不僅能夠檢測(cè)車輛的制動(dòng)性能，還能檢測(cè)加速性能、滑行性能、燃燒經(jīng)濟(jì)性和車速表指示誤差等，有的甚至還能進(jìn)行底盤測(cè)功等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。2.2 總體設(shè)計(jì)思路本次主減試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將整個(gè)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)分為了三個(gè)主要部分。分別是試驗(yàn)臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，配重提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。試驗(yàn)臺(tái)整體支撐框架的設(shè)計(jì)需要滿足對(duì)整個(gè)工作機(jī)構(gòu)、配重機(jī)構(gòu)、夾具系統(tǒng)以及提供翻轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)的定位支撐。采用螺釘聯(lián)結(jié)的方式對(duì)需要放置在支撐機(jī)構(gòu)上的零部件進(jìn)行固定，同時(shí)應(yīng)考慮其具有足夠的強(qiáng)度來(lái)支撐整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。試驗(yàn)臺(tái)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要有三個(gè)要重點(diǎn)考慮的問題。首先要能夠傳送電機(jī)的動(dòng)力，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)由于試驗(yàn)臺(tái)本身的阻力矩以及主減速器的阻力矩的存在，要求傳動(dòng)系統(tǒng)要具有一定的降低轉(zhuǎn)速增大扭矩的功能。其次要保證在線檢測(cè)的關(guān)鍵零件扭矩傳感器接入整個(gè)系統(tǒng)，并且能夠平穩(wěn)的運(yùn)行。最后還要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出軸和主減速器輸入軸的柔性連接。工作機(jī)構(gòu)首先要具有減速增扭的裝置，這里采用一個(gè)二級(jí)行星齒輪減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)的輸入軸傳送到減速器的輸出軸后直接將扭矩輸送到扭矩傳感器，在傳感器的另一端通過一個(gè)花鍵套再次將動(dòng)力傳送給花鍵軸?；ㄦI套（帶有內(nèi)花鍵）和外花鍵軸進(jìn)行配合，由于設(shè)計(jì)外花鍵軸允許有一定的軸向位移，這種配合方式可以保證試驗(yàn)臺(tái)可以對(duì)三種不同主減速器進(jìn)行檢測(cè)。最后在傳動(dòng)系統(tǒng)的末段，根據(jù)主減速器的輸入軸設(shè)計(jì)一個(gè)連接法蘭，保證傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力能夠穩(wěn)定傳送到主減速器輸入軸。最后設(shè)計(jì)出工作機(jī)構(gòu)整體支撐結(jié)構(gòu)。配種提升機(jī)構(gòu)首先要有提供動(dòng)作機(jī)構(gòu)，在這里我選擇利用一個(gè)氣缸來(lái)提供動(dòng)力，然后通過鏈輪組件將配重桿與氣缸頂升桿支架連接在一起，實(shí)現(xiàn)整體的移動(dòng)。配重桿上裝有相應(yīng)重量的配重塊。3 主減速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)包括支撐機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。它的總體機(jī)構(gòu)是立式，主要有扭矩傳感器、伺服電機(jī)、減速機(jī)、行星減速器、直線滑軌、鏈輪組件、氣缸、安裝板、配重機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。本次試驗(yàn)臺(tái)的主體外形框架是通過利用幾塊鋼板（板厚16mm，材料為Q235）焊接而成?？蚣軓耐庑紊峡此品叫?，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。中間豎直支撐鋼板1上安裝兩個(gè)直線滑軌17，頂升桿安裝板4、伺服擰緊軸支撐機(jī)構(gòu)6與導(dǎo)軌滑塊17通過螺釘連接在一起，與滑塊一起上下滑移實(shí)現(xiàn)擰緊軸與被測(cè)工件的連接與脫落。氣缸支架7通過螺釘聯(lián)接固定在中間豎直支撐鋼板1上。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在中間豎直支撐安裝鋼板的上部，當(dāng)工件被放置到工位定位夾緊之后，啟動(dòng)電機(jī)將其翻轉(zhuǎn)180。為了避免翻轉(zhuǎn)后被測(cè)工件松動(dòng)或因慣性不能及時(shí)停下，在中間豎直支撐板上還設(shè)置了調(diào)整定位機(jī)構(gòu)。當(dāng)工件翻轉(zhuǎn)180后，通過調(diào)整調(diào)整螺栓將其固定，之后才進(jìn)行有關(guān)項(xiàng)目的測(cè)試。該試驗(yàn)臺(tái)的工作提升機(jī)構(gòu)都是通過氣缸頂升桿的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在未進(jìn)行檢測(cè)安裝之前，粗算出工作機(jī)構(gòu)和其固定機(jī)構(gòu)的重量以確定配重塊的重量和數(shù)目。工件定位之后，按下啟動(dòng)按鈕，氣缸頂升桿開始移動(dòng)，帶動(dòng)伺服擰緊軸向上移動(dòng)。當(dāng)擰緊軸輸出端上的連接法蘭與主減速器輸入端剛接觸時(shí)，連接法蘭上的連接銷不可能一下就能和主減速器輸入端連接上，此時(shí)氣缸頂升桿繼續(xù)上移，擰緊軸內(nèi)的彈簧被壓縮。當(dāng)彈簧被壓縮到一定程度時(shí)（預(yù)設(shè)彈簧壓縮量為15mm）,氣缸停止上移，此時(shí)啟動(dòng)工作機(jī)構(gòu)電機(jī)，伺服擰緊軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連接法蘭一起轉(zhuǎn)動(dòng)。開始轉(zhuǎn)速較小，當(dāng)連接銷轉(zhuǎn)到主減速器輸入端的連接孔時(shí)由于彈簧的作用力使連接銷快速插入孔中實(shí)現(xiàn)兩者之間的聯(lián)接。此后調(diào)整轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)。頂升桿的行程是通過調(diào)整螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3-1：實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)示意圖1.豎直中間支撐鋼板 2.伺服電機(jī) 3.二級(jí)行星減速器 4.頂升桿安裝板 5.扭矩傳感器 6.伺服擰緊軸支撐機(jī)構(gòu) 7.氣缸支架 8.調(diào)整螺栓 9.被測(cè)工件支撐板 10.氣缸 11.鏈輪組件 12.配重機(jī)構(gòu) 13.水平接地支撐板 14.翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支撐座15.減速器 16.減速器支承座 17.直線導(dǎo)軌 18.連輪組件支承座 19. 接近開關(guān)安裝座20.接近開關(guān)感應(yīng)塊 21.感應(yīng)塊安裝板 22.調(diào)整螺釘3.2 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.2.1 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)有交流伺服和直流伺服系統(tǒng)，交流伺服使用的是交流伺服電機(jī)，直流伺服使用的直流伺服電機(jī)。這兩種電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)：直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性是線性的，轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而均勻下降。而交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性是非線性的，且特性的斜率隨著控制電壓的不同而變化。直流伺服電機(jī)由于需要電刷和換向器，因而帶來(lái)不少如結(jié)構(gòu)制造工藝復(fù)雜、容易發(fā)生故障等嚴(yán)重缺陷；交流伺服電機(jī)不需要電刷和換向器，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、沒有無(wú)線電干擾等優(yōu)點(diǎn)。我們選用的是松下的伺服系統(tǒng)，型號(hào)是中容量小慣量的MSMA型，電機(jī)功率是2KW。其型號(hào)為MSMA202P1G,具體參數(shù)如表3.1。它具有高性能，高精度，高響應(yīng)，耐環(huán)境性的全數(shù)字化伺服控制系統(tǒng)，可進(jìn)行精確。它具有以下特點(diǎn)：a.在驅(qū)動(dòng)器中，由于采用了高性能的CPU，所以大大提高了機(jī)器響應(yīng)性，具有多功能，高性能；b.電機(jī)低速性能好，便于控制，可以準(zhǔn)確控制其扭矩。頻繁起動(dòng)性能好，適合大批量生產(chǎn)的要求。電機(jī)的整體全部密封設(shè)計(jì)，采用高熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)，澆鑄處理，達(dá)到緊湊外形設(shè)計(jì)和高散熱性，無(wú)須電扇散熱，從而延長(zhǎng)馬達(dá)的壽命。高密度線圈，使最大轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定值的400%； c.采用高分辨率編碼器 (17bit)； d.由于防震控制的高適應(yīng)性和機(jī)械共振濾波器的使用，自動(dòng)協(xié)調(diào)性能提高使用更為方便；e.伺服驅(qū)動(dòng)器安裝體積很小，使用方便,結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)，控制性能大大提高；f.不再出現(xiàn)象步進(jìn)電機(jī)那樣的鋸齒和失速現(xiàn)象，穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩特性，平穩(wěn)的運(yùn)行； g.具有時(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整的功能，使得操作方便；h.電機(jī)軸帶有絕對(duì)位置編碼器，可以進(jìn)行絕對(duì)位置控制。表3.1 松下伺服電機(jī)MSMA202P1G額定功率kW額定轉(zhuǎn)速r/min額定扭矩Nm電機(jī)軸徑mm230006.36193.2.2 減速器的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)中，有兩處要用到減速器，一處是在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，一處工作機(jī)構(gòu)中（擰緊軸）。在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中我們選用的是臺(tái)灣聚盛減速機(jī)，該減速機(jī)具有如下特點(diǎn)：小型輕量化： 重量：1.580kg 長(zhǎng)度：90.5250mm;正整數(shù)比： 比數(shù)從31000比;低背隙、全系列單段6弧分;適用于各廠牌伺服、步進(jìn)電機(jī);密封式設(shè)計(jì): 不必?fù)Q油，安裝方便;高轉(zhuǎn)矩，低慣性矩 轉(zhuǎn)矩：4.3114/42.51120kgf*m/Nm 低慣性矩：0.3069.35kg*cm2減速比：從31000本次設(shè)計(jì)中選用的型號(hào)為：VGM行星減速器MF120S,減速比為25。在工作機(jī)構(gòu)中所選用的是自己設(shè)計(jì)的二級(jí)行星齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2：二級(jí)行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)示意圖1.伺服電機(jī)連接法蘭 2.電機(jī)齒輪軸 3.高速級(jí)行星齒輪 4.太陽(yáng)輪箱體 5.低速級(jí)行星齒輪 6.高速級(jí)行星輪架 7.低速級(jí)行星輪架3.2.2.1 行星齒輪傳動(dòng)基本尺寸計(jì)算 該二級(jí)行星齒輪減速器齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3.3所示。圖3-3減速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖齒數(shù)選擇查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，由于齒輪齒面是硬齒面，所以。根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)所滿足的裝配條件、同心條件和鄰接條件，初選第一級(jí)小齒輪的齒數(shù)為，內(nèi)齒輪齒數(shù)為，行星輪齒數(shù)。第二級(jí)小齒輪的齒數(shù)為，內(nèi)齒輪齒數(shù)為，行星輪齒數(shù)。輸出轉(zhuǎn)速：=減速器總傳動(dòng)比為：由于第一級(jí)和第二級(jí)共用一個(gè)太陽(yáng)箱體，其參數(shù)需綜合考慮。并且第二級(jí)相比第一級(jí)受到的扭矩較大。其模數(shù)初步計(jì)算如下： 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)按彎曲強(qiáng)度的初算公式計(jì)算齒輪的模數(shù)m齒輪材料和熱處理的選擇：中心小齒輪和內(nèi)齒輪材料均為40Cr，調(diào)質(zhì)、齒部高頻淬火，齒面硬度為48-52HRC，據(jù)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)第六章圖6-14和圖6-29，取和，中心小齒輪和內(nèi)齒輪的加工精度7級(jí)；行星輪采用40Cr，調(diào)質(zhì)、齒部高頻淬火，齒面硬度為48-52HRC。據(jù)圖6-14和圖6-29，取和，行星輪的加工精度7級(jí)。按彎曲強(qiáng)度的初算公式計(jì)算齒輪的模數(shù)為:確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值現(xiàn)已知，。 小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩=29.4Nm算式系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)=12.1；由表6-5查取綜合系數(shù)，取=1.8；按表6-6查取使用系數(shù)=1.6；取接觸強(qiáng)度計(jì)算的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)=1.2，由公式（7-12）可得=1+1.5（-1）=1+1.5（1.2-1）=1.3；由圖6-22查得齒形系數(shù)=2.66取齒寬系數(shù)=1.3。則得齒輪模數(shù)為mm取齒輪模數(shù)=2。嚙合參數(shù)計(jì)算采用角度變位齒輪傳動(dòng)，模數(shù)m=2,齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，壓力角。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-4得：齒輪外嚙合系=31時(shí)，=0.555，取=0.29 則-=0.265。外嚙合齒輪嚙合角：inv=0.028=22.58則：實(shí)際中心距 31.6中心距變動(dòng)系數(shù) 齒頂高變動(dòng)系數(shù) 基本尺寸計(jì)算：分度圓直徑： mmmm 節(jié)圓直徑： 齒頂高： mm mm齒根高： mmmm齒頂圓直徑： mmmm齒根圓直徑： mmmm齒頂圓壓力角：、輪傳動(dòng)的重合度為：） = )=1.264經(jīng)綜合考慮，第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中模數(shù)同樣取為2mm，第一級(jí)齒輪參數(shù)計(jì)算如下：采用角度變位齒輪傳動(dòng)，模數(shù)m=2,齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，壓力角。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖13-1-4得：齒輪外嚙合系=30時(shí)，=0.265，取=0.265 則-=0。外嚙合齒輪嚙合角：inv=0.0214=22.5則：實(shí)際中心距 30.5中心距變動(dòng)系數(shù) 齒頂高變動(dòng)系數(shù) 基本尺寸計(jì)算：分度圓直徑： mmmm 節(jié)圓直徑： 齒頂高： mm mm齒根高： mmmm齒頂圓直徑： mmmm齒根圓直徑： mmmm齒頂圓壓力角：、輪傳動(dòng)的重合度為：） = )=1.37傳動(dòng)效率的計(jì)算傳動(dòng)效率可按公式進(jìn)行近似計(jì)算，取，已知，由可得則第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)效率3.2.2.2 行星齒輪傳動(dòng)受力分析為了對(duì)行星齒輪傳動(dòng)中的齒輪、軸和軸承等零件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，便需要分析行星齒輪傳動(dòng)中構(gòu)件的受力情況。行星齒輪傳動(dòng)的主要受力構(gòu)件有中心輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂、內(nèi)齒輪和行星齒輪軸及軸承等。在進(jìn)行受力分析時(shí)，首先假設(shè)行星齒輪傳動(dòng)為等速旋轉(zhuǎn)，多個(gè)行星輪受載均勻，且不考慮摩擦力和構(gòu)件自重的影響。因此，在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下各構(gòu)件處于平衡狀態(tài)，構(gòu)件間的作用力等于反作用力。在此平衡狀態(tài)下，分析和計(jì)算各構(gòu)件上所受的力和力矩。為了計(jì)算輪齒上的作用力，首先需要求得行星齒輪傳動(dòng)中輸入件所傳遞的額定轉(zhuǎn)矩。在已知原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)等）的名義功率P和同步轉(zhuǎn)速n的條件下，其輸入件所傳遞的轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算，即在行星齒輪傳動(dòng)中，該輸入轉(zhuǎn)矩通常應(yīng)取決于工作機(jī)所需的額定轉(zhuǎn)矩（或額定功率）。當(dāng)工作機(jī)在變負(fù)荷下工作時(shí)，該額定轉(zhuǎn)矩是指在較繁重的連續(xù)的正常工作條件下使用的轉(zhuǎn)矩（或功率）。在行星齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)嚙合齒輪副的受力分析與計(jì)算與普通定軸齒輪是相同的。對(duì)于直齒園柱齒輪傳動(dòng)，由于輪齒的螺旋角，法向壓力角，故其軸向力，則可得切向力在行星齒輪傳動(dòng)中，由于其行星輪的數(shù)目通常都大于1，即，其均勻?qū)ΨQ地分布于中心輪之間；所以，在2Z-X型行星傳動(dòng)中，各基本構(gòu)件（中心輪a、b和轉(zhuǎn)臂x）對(duì)傳動(dòng)主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡(jiǎn)便起見，本設(shè)計(jì)在行星齒輪傳動(dòng)受力分析之中不考慮各構(gòu)件的徑向力的影響。在2Z-X型行星齒輪傳動(dòng)中，其受力分析圖是由運(yùn)動(dòng)的輸入件開始，然后依次確定各構(gòu)件上所受的作用力和轉(zhuǎn)矩。對(duì)于直齒圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力F，如圖所示。由于在輸入件中心輪a上受有個(gè)行星輪c同時(shí)施加的作用力和輸入轉(zhuǎn)矩的作用。當(dāng)行星輪的數(shù)目時(shí)，各個(gè)行星輪上的載荷均勻（或采用載荷分配不均勻系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償），因此，只需分析和計(jì)算其中的一套即可。依據(jù)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)第六章第一節(jié)中的公式，現(xiàn)對(duì)各級(jí)傳動(dòng)的受力情況計(jì)算如下。行星齒輪受力如下圖所示圖3.4 行星齒輪受力分析圖第一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)受力分析輸入件中心輪在每一套（即在每個(gè)功率分流上）所承受的輸入轉(zhuǎn)矩為 Nm式中 中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm； 行星輪數(shù)目。行星輪作用于中心輪的切向力為（N）中心輪作用于行星輪的切向力為（N）內(nèi)齒輪作用于行星輪的切向力為（N）轉(zhuǎn)臂作用于行星輪的切向力為（N）在轉(zhuǎn)臂上所受的切向力為（N）在轉(zhuǎn)臂上所受的力矩為Nm在內(nèi)齒輪上所受的切向力為（N）在內(nèi)齒輪上所受的力矩為 Nm第二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)受力分析輸入件中心輪在每一套（即在每個(gè)功率分流上）所承受的輸入轉(zhuǎn)矩為 Nm式中 中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm； 行星輪數(shù)目。行星輪作用于中心輪的切向力為（N）中心輪作用于行星輪的切向力為（N）內(nèi)齒輪作用于行星輪的切向力為（N）轉(zhuǎn)臂作用于行星輪的切向力為（N）在轉(zhuǎn)臂上所受的切向力為（N）在轉(zhuǎn)臂上所受的力矩為Nm在內(nèi)齒輪上所受的切向力為（N）在內(nèi)齒輪上所受的力矩為 Nm3.2.2.3行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度校核由于該類型行星傳動(dòng)工作時(shí)具有短期間斷的工作特點(diǎn)，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小和傳動(dòng)比大的特點(diǎn)。針對(duì)其工作特點(diǎn)，只需按其齒根彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件公式進(jìn)行校核計(jì)算，即 首先按公式（6-69）計(jì)算齒輪的齒根應(yīng)力，即其中，齒根應(yīng)力的基本值可按公式（6-70）計(jì)算，即 許用齒根應(yīng)力可按公式（6-70）計(jì)算，即 現(xiàn)將該行星傳動(dòng)按高速級(jí)與低速級(jí)分別驗(yàn)算如下:高速級(jí)-齒輪副A. 名義切向力中心輪的切向力=可按公式（6-31）計(jì)算；已知19.1Nm，和26mm。則得 NB. 有關(guān)系數(shù)。a. 使用系數(shù)使用系數(shù)按中等沖擊查表6-7得=1.6。b. 動(dòng)載使用系數(shù)。先按公式（6-57）計(jì)算輪相對(duì)于轉(zhuǎn)臂H的速度，即=其中 =1083 r/min所以 =5.33 已知中心輪和行星輪的精度為7級(jí)，即精度等級(jí)C=7；再按公式（6-58）計(jì)算動(dòng)載系數(shù)，即式中B=0.25（C-5）=0.25(7-5) =0.40A=50+56（1-B）=50+56（1-0.4）=84則得1.08中心輪和行星輪的動(dòng)載系數(shù)=1.08c. 齒向載荷分布系數(shù)。齒向分布系數(shù)可按公式（6-60）計(jì)算，即由圖6-7（b）得由圖6-8得，代入上式，則得d. 齒間載荷分布系數(shù)。齒間載荷分布系數(shù)由表6-9可查得=1.1e. 行星齒間載荷分布系數(shù)。行星輪間載荷分布系數(shù)按公式（7-12）計(jì)算，即已取=1.2，則得f. 齒形系數(shù)。齒形系數(shù)由圖6-24查得=2.6 =2.45g. 應(yīng)力修正系數(shù)。應(yīng)力修正系數(shù)由圖6-24查得 h. 重合度系數(shù)。重合度系數(shù)可按公式（6-75）計(jì)算，即i. 螺旋角系數(shù)。螺旋角系數(shù)由圖6-25得=1取齒寬b=20mm。C. 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力。按公式（6-69）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力，即=N/mmN/mm取彎曲應(yīng)力=110 N/mm。D. 計(jì)算許用齒根應(yīng)力，即已知齒根彎曲疲勞極限N/mm。由表6-11查得最小安全系數(shù)。式中各系數(shù)取值如下。應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時(shí)，取=2。壽命系數(shù)按表6-16中的（4）式計(jì)算，即式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按表6-13中的相應(yīng)公式計(jì)算，且可按每年工作300天，每天工作16h，即=60（5000-1083）330016=3.3810則得 齒根圓角敏感系數(shù)按圖6-33查得=1。相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)按表6-18中對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即取齒根表面微觀不平度，代入上式得尺寸系數(shù)按表6-17中對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算，即代入公式（6-71）可得許用齒根應(yīng)力為 N/mm因齒根應(yīng)力=110 N/mm小于許用應(yīng)力=433 N/mm，即。所以- 齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。-齒輪副在內(nèi)嚙合齒輪副-中只需要校核內(nèi)齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度。A. 名義切向力。行星輪的切向力 N。B. 有關(guān)系數(shù)。a.使用系數(shù)使用系數(shù)按中等沖擊查表6-7得=1.6。b. 動(dòng)載使用系數(shù)。先按公式（6-57）計(jì)算行星輪相對(duì)于轉(zhuǎn)臂H的速度，即 = 其中 =-1911 r/min所以 =5.24 已知內(nèi)齒輪和行星輪的精度為7級(jí)，即7；再按公精度等級(jí)C=式（6-58）計(jì)算動(dòng)載系數(shù)，即式中B=0.25（C-5）=0.25(7-5) =0.40A=50+56（1-B）=50+56（1-0.4）=84則得1.08內(nèi)齒輪和行星輪的動(dòng)載系數(shù)=1.08c. 齒向載荷分布系數(shù)。齒向分布系數(shù)可按公式（6-60）計(jì)算，即 由圖6-7（b）得由圖6-8得，代入上式，則得d. 齒間載荷分布系數(shù)。齒間載荷分布系數(shù)由表6-9可查得=1.1e. 行星齒間載荷分布系數(shù)。行星輪間載荷分布系數(shù)按公式（7-12）計(jì)算，即已取=1，則得f. 齒形系數(shù)。齒形系數(shù)由圖6-24查得=2.66 =2.21g. 應(yīng)力修正系數(shù)。應(yīng)力修正系數(shù)由圖6-24查得 h重合度系數(shù)。重合度系數(shù)可按公式（6-75）計(jì)算，即i. 螺旋角系數(shù)。螺旋角系數(shù)由圖6-25得=1取齒寬b=20mm。C. 算齒根彎曲應(yīng)力。按公式（6-69）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力，即=71N/mm取彎曲應(yīng)力=100 N/mm。D. 計(jì)算許用齒根應(yīng)力，即 已知齒根彎曲疲勞極限N/mm。由表6-11查得最小安全系數(shù)。 式中各系數(shù)取值如下。應(yīng)力系數(shù)，按所給定的區(qū)域圖取時(shí)，取=2。壽命系數(shù)按表6-16中的（4）式計(jì)算，即 式中應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按表6-13中的相應(yīng)公式計(jì)算，且可按每年工作300天，每天工作16h，即=60（-1911-1083）3 300 16=2.5910則得 0.99齒根圓角敏感系數(shù)按圖6-33查得=1。相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)按表6-18中對(duì)應(yīng)公式計(jì)算，即取齒根表面微觀不平度，代入上式得 尺寸系數(shù)按表6-17中對(duì)應(yīng)的公式計(jì)算，即 代入公式（6-71）可得許用齒根應(yīng)力為 N/mm因齒根應(yīng)力=75N/mm小于許用應(yīng)力=440 N/mm，即。所以，-齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。銷軸的強(qiáng)度驗(yàn)算在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，并不能三個(gè)行星輪都能同時(shí)的均勻受力，且銷軸受到剪切和擠壓的雙重作用，容易產(chǎn)生失效，所以需要進(jìn)行強(qiáng)度的驗(yàn)算剪切應(yīng)力為，擠壓應(yīng)力為。據(jù)材料的許用剪切應(yīng)力在載荷穩(wěn)定時(shí)，可取，；載荷變化時(shí)，；此處取，由銷軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)淬火MPa，則得Mpa，Mpa。分析銷軸所受的作用力可知，作用在銷軸上的力即為轉(zhuǎn)臂H上的切向力。（N）。由于每級(jí)擁有三個(gè)行星輪，在實(shí)際情況下，每一瞬間并不是三個(gè)同時(shí)受力，現(xiàn)依據(jù)在每個(gè)瞬間有兩個(gè)行星輪同時(shí)受力，即每個(gè)銷軸上所受的力=163.5 N每個(gè)銷軸上的剪切應(yīng)力為MpaMpa每個(gè)銷軸上的擠壓應(yīng)力為MpaMpa。因此，此級(jí)削軸強(qiáng)度合格。由于低速級(jí)上齒輪副的強(qiáng)度校核驗(yàn)算過程和高速級(jí)一樣，再此就不做具體敘述，同時(shí)該級(jí)內(nèi)齒輪的校核已在高速級(jí)上校核過，在這可將其省略不做?，F(xiàn)將其主要參數(shù)給出如下：中心輪所受的名義轉(zhuǎn)矩=29.4N.m-齒輪副：計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力：使用系數(shù)=1.6動(dòng)載使用系數(shù)=1.06齒向載荷分布系數(shù)=1.38齒間載荷分布系數(shù)=1.1行星齒間載荷分布系數(shù)=1.3齒形系數(shù): 應(yīng)力修正系數(shù): 重合度系數(shù)=0.77螺旋角系數(shù)=1取齒寬b=31mm。齒根彎曲應(yīng)力 N/mm =105.6 N/mm 取=110 N/mm計(jì)算許用齒根應(yīng)力：最小安全系數(shù)應(yīng)力系數(shù)=2壽命系數(shù)=0.9齒根圓角敏感系數(shù)=1相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)0.98尺寸系數(shù)=1.03許用齒根應(yīng)力=428 N/mm銷軸的強(qiáng)度驗(yàn)算：每個(gè)銷軸上的剪切應(yīng)力為MpaMpa每個(gè)銷軸上的擠壓應(yīng)力為Mpa250Mpa3.2.3扭矩傳感器 扭矩傳感器主要由扭力軸、磁檢測(cè)器、轉(zhuǎn)筒及殼體等四部分組成。將傳感器的兩個(gè)電壓訊號(hào)輸入TR-1轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量?jī)x，經(jīng)過儀表將電壓訊號(hào)進(jìn)行放大、整形、檢相、變換成計(jì)數(shù)脈沖，然后計(jì)數(shù)和顯示，便可直接讀出扭矩和轉(zhuǎn)速的測(cè)量結(jié)果。本試驗(yàn)臺(tái)采用北京三晶創(chuàng)業(yè)科技集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，其具有精度高、穩(wěn)定性能好、較強(qiáng)的抗干擾能力和輸出電路保護(hù)等特點(diǎn)。轉(zhuǎn)矩量程的計(jì)算如下：M=6.36* 18=114.48 Nm 根據(jù)廠家的說明，實(shí)際選用的扭矩傳感器的轉(zhuǎn)矩量程應(yīng)為計(jì)算所得數(shù)據(jù)的2-3倍，故選擇的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器型號(hào)JN338A-500，具體的參數(shù)如表3.2所示。3.2 扭矩傳感器主軸直徑mm量程N(yùn)m最高轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確度過載能力重復(fù)性滯后線性3850085000.2% FS150% FS0.1%FS0.1%FS0.1%FS3.2.4花鍵軸的設(shè)計(jì)花鍵軸是連接主減速器和扭矩傳感器的一個(gè)主要過渡零件。花鍵軸通過一個(gè)花鍵套與扭矩傳感器連接在一起，花鍵軸的輸出端通過利用一個(gè)法蘭將其與主減速器連接起來(lái)，針對(duì)不同型號(hào)的主減速器分別制有不同的連接法蘭。現(xiàn)確定花鍵軸的最小直徑：按軸的扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算來(lái)確定軸的最小直徑，計(jì)算式為 (4-1)式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa； 軸所受的扭矩,單位為Nmm； 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm； 軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； 軸傳遞的功率，單位為kW； 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa，由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3值為35 55Mpa，取值為45Mpa。由式(4-1)得 即 mm故在設(shè)計(jì)過程中軸的最小直徑必須大于或等于24mm.3.3 傳動(dòng)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3.1直線滑軌為了減少工作機(jī)構(gòu)移動(dòng)過程中因摩擦而產(chǎn)生的過大反作用力，考慮用線性滑軌來(lái)作為支撐工作機(jī)構(gòu)移動(dòng)的傳動(dòng)支撐部件。直線導(dǎo)軌是連接工作機(jī)構(gòu)配重提升機(jī)構(gòu)的最主要的部件，它與中間豎直鋼板是通過螺釘聯(lián)接在一起，這樣可提高工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的平穩(wěn)性，直線滑軌的一些參數(shù)如下圖。圖3.6 直線滑軌技術(shù)參數(shù)簡(jiǎn)圖本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)選用的直線滑軌型號(hào)為BRH 30AL2L1335NZ2,數(shù)量為兩個(gè)，其型號(hào)代表意義為：滑座形式為高組裝、尺寸編號(hào)為30、法蘭型式為加長(zhǎng)式有法蘭螺紋型、單根滑軌滑塊數(shù)2、滑軌長(zhǎng)度為1335mm、普通級(jí)、中預(yù)壓。3.3.2氣缸氣缸是實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)移動(dòng)的主要部件之一，氣缸通過氣缸支架固定在中間豎直鋼板上，氣缸頂桿安裝有自對(duì)中活塞桿連接件，以防止在安裝過程中活塞桿與氣缸體不在一條直線上。本次設(shè)計(jì)中選用的氣缸型號(hào)為Festo 氣缸DNC80-400-PPV,其缸體直徑為80mm行程為400mm，自對(duì)中活塞桿連接件型號(hào)為Festo FK-M201.5,其活塞桿(提升桿)直徑為20mm.現(xiàn)對(duì)活塞桿上作用的力計(jì)算如下： 推力： 拉力：其中 D-氣缸內(nèi)徑 P-氣缸工作壓力，一般情況下P為0.40.6M?，F(xiàn)取0.5 M則：推力：=2512 N 拉力：=2355 N雙作用氣缸工作原理簡(jiǎn)圖如下：圖3.7 氣缸工作原理簡(jiǎn)圖3.3.3鏈輪組件鏈輪組件是連接配重桿與氣缸之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的主要部件，通過它的過渡將配重桿上配重塊的重量傳遞給頂升氣缸安裝板實(shí)現(xiàn)頂升氣缸的上升，從而帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的移動(dòng).其結(jié)構(gòu)如圖。支架材料為焊件Q235，軸為45鋼，套為Q235.鏈輪傳動(dòng)采用滾子鏈，其標(biāo)記為:10A-1145 GB1243.1-83.其選擇標(biāo)準(zhǔn)依照鏈輪組件。圖3.8 :鏈輪組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.支架 2.軸 3.套3.4 支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主體支撐結(jié)構(gòu)是一個(gè)焊接組件。主題支撐板是中間的一塊豎直支撐鋼板，鋼板材料為Q235（所有焊接件均是），規(guī)格為blh=720mm1800mm16mm,鋼板中開了一個(gè)方形孔以供頂升氣缸支架的上下移動(dòng)，距鋼板中間210mm分別攻有兩排M10的螺紋通孔以供安裝兩個(gè)直線導(dǎo)軌。擰緊軸固定支架也是通過三塊鋼板焊接而成，豎直板上攻有20個(gè)M10的螺紋通孔，其中16個(gè)是與配合，其他四個(gè)是與提升氣缸桿支架配合的，該鋼板規(guī)格為blh=580mmmm64016mm。兩塊水平鋼板規(guī)格為blh=360mm520mm16mm，上面的一塊板開了一個(gè)85mm的圓孔，下面的一塊板開了以一個(gè)145