無(wú)碳小車(chē)S型無(wú)碳小車(chē)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)論文題目 各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 JIANGXI AGRICULTURALUNIVERSITY 本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) 題目：綠色小車(chē) 學(xué)院： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師：職 稱：講 師 二0一一年五月 33 綠色小車(chē) 摘要 本設(shè)計(jì)是依據(jù)課題要求“綠色小車(chē)”，即提出一種“無(wú)碳”的方法，帶動(dòng)小車(chē)的運(yùn)行，即給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走的裝置。該小車(chē)再前行時(shí)能自動(dòng)避開(kāi)賽道上設(shè)置的障礙物（每隔1米，放置一個(gè)直

2、徑為20mm,高為200mm的彈性障礙圓棒）。此模型的最大特點(diǎn)是將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而根據(jù)大小齒輪的嚙合帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪，從而按照規(guī)定的路線完成任務(wù)。本文將對(duì)綠色小車(chē)模型設(shè)計(jì)過(guò)程，結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 關(guān)鍵詞：綠色小車(chē)；無(wú)碳；勢(shì)能轉(zhuǎn)化  Abstract The design is based on the requirements of the subject of "green car", that proposes a "carbon-free" approach, driven the car running, that is, given a poten

3、tial energy, according to energy conversion principles, the design of a gravitational potential energy can be transformed into the mechanical energy and used to drive the car to walk the device. The car then before the line can automatically avoid obstacles on the track set (every 1 m, placed a diam

4、eter of 20mm, 200mm flexible high barrier for the rod.) Most important feature of this model is transformed into gravitational potential energy of the rotation gear, thereby driving under the size of the meshing gear wheel and steering wheel, and thus complete the task in accordance with the provisi

5、ons of the route. This paper will model green car design process, structure and function of the characteristics described in detail. Key words:Greencar; Non-carbon; Potential energyinto 目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 1緒論 1 1.1引言 1 1.2車(chē)用能源的發(fā)展趨勢(shì) 1 2 綠色小車(chē)總體設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)原理 2 2.1課題目的及其要求 2 2.2小車(chē)總體設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)原理 3

6、2.3設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算及小車(chē)外形尺寸的確定 4 2.3.1理論行駛距離估算 4 2.3.2 小車(chē)車(chē)輪及外形的材料和尺寸的確定 4 3 小車(chē)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 5 3.1主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 5 3.2原動(dòng)軸繞線部分設(shè)計(jì)及計(jì)算 7 3.3運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 8 4 小車(chē)主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9 4.1齒輪1與齒輪2的設(shè)計(jì) 9 4.1.1 選擇齒輪材料、精度等級(jí)、齒輪數(shù)選擇 9 4.1.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 4.1.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 11 4.2齒輪3和齒輪4設(shè)計(jì) 11 4.2.1選擇齒輪材料、精度等級(jí)、齒輪數(shù)選擇 11 4.2.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

7、 11 4.2.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 12 4.3 軸設(shè)計(jì) 12 4.3.1 原動(dòng)軸(2軸)設(shè)計(jì) 12 4.3.1.1 選擇軸的材料 12 4.3.1.2 求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 12 4.3.1.3 軸的初估計(jì)算 12 4.3.1.4軸上零件的周向定位 14 4.3.1.5確定軸上圓角和倒角尺寸 14 4.3.1.6根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖8） 14 4.3.1.7 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 15 4.3.1.8 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 16 4.3.1.9繪制原動(dòng)軸的工作圖（附錄） 18 4.3.2 驅(qū)動(dòng)軸（1軸）設(shè)計(jì) 18 4.3.2.1 軸

8、的材料選擇 18 4.3.2.2 求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 18 4.3.2.3 軸的初估計(jì)算 18 4.3.2.4 軸上零件的周向定位 19 4.3.2.5 確定軸上圓角和倒角尺寸 19 4.3.2.7校核軸的強(qiáng)度 21 4.3.3轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 22 4.3.3.1 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算 22 4.3.3.2 曲軸（3軸）設(shè)計(jì) 23 4.3.4支承軸（4軸）設(shè)計(jì) 28 4.4滾動(dòng)軸承的校核 28 4.5 鍵強(qiáng)度校核 28 4.5.1 原動(dòng)軸上鍵的校核 28 4.5.2驅(qū)動(dòng)軸上鍵的校核 29 4.5.3 曲軸上鍵的校核 29 5設(shè)計(jì)小結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 3

9、1 致謝 32 1緒論 1.1引言 1．“環(huán)保在身邊之‘無(wú)碳生活’”一貼在東楚網(wǎng)黃石新聞網(wǎng)發(fā)出后，眾多網(wǎng)友紛紛跟帖只招，倡導(dǎo)“無(wú)碳生活”。多數(shù)網(wǎng)友認(rèn)為，對(duì)社會(huì)整體而言，完全“無(wú)碳”難做到但有意識(shí)地減少“碳排放”確是隨時(shí)隨地都可做的事，勿以“減碳”少而不為…… 2．隨著社會(huì)科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無(wú)碳對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，顯然越來(lái)越重要，建設(shè)無(wú)碳社會(huì)，使得生活更加環(huán)保，沒(méi)有任何污染。 3．無(wú)碳小車(chē)的設(shè)計(jì)和發(fā)明，是國(guó)家和社會(huì)對(duì)能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的更加重視。 4．“無(wú)碳車(chē)是比較環(huán)保的短途的代步工具，節(jié)能、經(jīng)濟(jì)方便環(huán)保。因此，在人均擁有汽車(chē)比例很高的歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)一例外選擇了提倡

10、推廣低碳車(chē)。”許多人認(rèn)為，確保無(wú)碳車(chē)道便利通達(dá)，既是現(xiàn)實(shí)選擇，也是大勢(shì)所趨?，F(xiàn)在很多發(fā)達(dá)國(guó)家都把無(wú)碳技術(shù)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，像交通，家具等。這也是我們國(guó)家當(dāng)今所要求以及努力的方向。針對(duì)目前這一現(xiàn)狀，我設(shè)計(jì)了無(wú)碳小車(chē)模型，用重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供了一種新的思路，以便更好的解決以上問(wèn)題。 1.2車(chē)用能源的發(fā)展趨勢(shì) 能源是汽車(chē)的血液，是車(chē)輛的動(dòng)力源。自1886年世界上第一輛汽車(chē)誕生自今，汽油和柴油作為主要能源在汽車(chē)上得到普遍的應(yīng)用。這種以石油為燃料的汽車(chē)安全、方便、舒適等方面取得了重大的進(jìn)展，得到了人們的認(rèn)可。進(jìn)入21世紀(jì)，汽車(chē)保有量劇增，汽油和柴油的消耗大幅度上升，伴隨著石油儲(chǔ)量的下降和人們節(jié)能

11、、環(huán)保意識(shí)的的增強(qiáng)，各種替代能源如雨后春筍涌現(xiàn)。汽車(chē)代用能源的選擇要考慮經(jīng)濟(jì)性（Economy）、應(yīng)用方便性（Ease）、資源可獲得性(Energy)和環(huán)境友好性(Environment)，即4E評(píng)價(jià),并且要因地制宜。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著石油危機(jī)和節(jié)能、環(huán)保的呼聲高漲，“低碳”也成為能源評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)之一，各國(guó)都根據(jù)4E評(píng)價(jià)和本國(guó)技術(shù)特點(diǎn)，制定了新的汽車(chē)能源方案。 歐洲在代用能源方面，主要以天然氣為主，生物柴油在德國(guó)、意大利、瑞典、奧地利和比利時(shí)等國(guó)家廣泛使用；美國(guó)的目標(biāo)是，2010年有7%的公交車(chē)使用天然氣，50%的出租車(chē)和班車(chē)改為使用專用天然氣；日本政府將天然氣車(chē)、電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、甲醇車(chē)定義

12、為“低害車(chē)四兄弟”。 我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊，資源相對(duì)豐富的國(guó)家，可以采用能源多樣化，燃料多元化的發(fā)展路徑。在代用能源方面的發(fā)展國(guó)家政策其關(guān)鍵性和決定性的作用。為了更好的發(fā)展車(chē)用替代能源，我國(guó)應(yīng)該盡快組織力量，提前做好配套措施和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，進(jìn)一步加快完善傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)各類(lèi)汽車(chē)改善能源的經(jīng)濟(jì)性；根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況和要求，建立健全各種新能源汽車(chē)的和新型動(dòng)力系統(tǒng)及其它節(jié)能產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，促進(jìn)車(chē)用新能源在我國(guó)立足發(fā)展。 傳統(tǒng)車(chē)用燃料終究會(huì)消耗殆盡，代用能源步入汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，世界各國(guó)都制定了不同的汽車(chē)能源戰(zhàn)略。我國(guó)根據(jù)替代能源4E評(píng)價(jià)情況，以及汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展

13、要求，現(xiàn)階段可以不急于將某一能源作為發(fā)展的方向，堅(jiān)持走能源多元化，技術(shù)多樣化的發(fā)展道路。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平的提高，無(wú)碳對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，顯然越來(lái)越重要，低碳能源將會(huì)是汽車(chē)能源中的主流能源。 2綠色小車(chē)總體設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)原理 圖1 運(yùn)動(dòng)示意圖 2.1課題目的及其要求 課題目的：給定一重力勢(shì)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，設(shè)計(jì)一種可將該重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)小車(chē)行走的裝置。該自行小車(chē)在前行時(shí)能夠自動(dòng)避開(kāi)設(shè)置的障礙物（每間隔1米，放置一個(gè)直徑20mm、高200mm的彈性障礙圓棒），如圖1所示。 給定重力勢(shì)能為4焦耳（取g=9.8m/s2），給定一質(zhì)量為1Kg的重塊（￠5065 m

14、m，普通碳鋼）鉛垂下降來(lái)獲得，落差4002mm，重塊落下后，須被小車(chē)承載并同小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，不允許掉落。 要求小車(chē)前行過(guò)程中完成的所有動(dòng)作所需的能量均由此能量轉(zhuǎn)換獲得，不可使用任何其他的能量形式。 小車(chē)要求采用三輪結(jié)構(gòu)（1個(gè)轉(zhuǎn)向輪，2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪），具體結(jié)構(gòu)造型以及材料選用均由設(shè)計(jì)者自主設(shè)計(jì)完成。要求滿足：①小車(chē)上面要裝載一件外形尺寸為￠6020 mm的實(shí)心圓柱型鋼制質(zhì)量塊作為載荷，其質(zhì)量應(yīng)不小于750克；在小車(chē)行走過(guò)程中，載荷不允許掉落。②轉(zhuǎn)向輪最大外徑應(yīng)不小于￠30mm。 2.2小車(chē)總體設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)原理 設(shè)計(jì)重點(diǎn)：以減小小車(chē)重力和運(yùn)動(dòng)阻力，另由于動(dòng)力是重塊豎直向下運(yùn)動(dòng)，即重塊重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化

15、為小車(chē)動(dòng)能，應(yīng)盡量避免重塊因與小車(chē)碰撞而消耗能量，使重塊的重力勢(shì)能盡可能的轉(zhuǎn)化為小車(chē)的動(dòng)能，使小車(chē)運(yùn)動(dòng)距離最大化。根據(jù)課題目的和要求，小車(chē)總體設(shè)計(jì)如圖2所示 圖2 小車(chē)總體結(jié)構(gòu)示意圖 如上圖所示1—重塊2—細(xì)繩3—滑塊 4—轉(zhuǎn)向桿5—前輪支架6—前輪7—齒輪48—曲軸9—原動(dòng)軸10—齒輪311—后輪12—齒輪113—驅(qū)動(dòng)軸14—齒輪215—連桿 細(xì)繩末端重塊下落，通過(guò)細(xì)繩與原動(dòng)軸摩擦，帶動(dòng)原動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。原動(dòng)軸通過(guò)平鍵帶動(dòng)齒輪2和齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪2與齒輪1嚙合帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)向前的運(yùn)動(dòng)。齒輪3與齒輪嚙合，使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸再通過(guò)連桿使轉(zhuǎn)向桿前后擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前輪的轉(zhuǎn)向運(yùn)

16、動(dòng)。前、后輪的合運(yùn)動(dòng)即實(shí)現(xiàn)小車(chē)一邊向前行走一邊轉(zhuǎn)向。 2.3設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算及小車(chē)外形尺寸的確定 2.3.1理論行駛距離估算 能量利用及車(chē)輪材料選擇，假設(shè)設(shè)計(jì)總重4kg2kg(包括重塊1kg和負(fù)載750g),利用4J的能量，摩擦系數(shù)的選擇，如下表： 表1常用材料間滾動(dòng)摩擦系數(shù) 摩擦材料 滾動(dòng)摩擦系數(shù)k/cm 摩擦材料 滾動(dòng)摩擦系數(shù)k/cm 軟鋼與軟鋼 淬火鋼與淬火鋼 鑄鐵與鑄鐵 木材與鋼 0.005 0.001 0.005 0.03~0.04 木材與木材 表面淬火車(chē)輪與鋼輪 圓錐形車(chē)輪 圓柱形車(chē)輪 0.05~0.08 0.08~0.1 0.05~

17、0.07 資料來(lái)源：楊黎明，楊志勤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.1 上網(wǎng)查的尼龍水泥滑動(dòng)摩擦系數(shù)通常為0.1~0.3，滾動(dòng)摩擦系數(shù)與滑動(dòng)摩擦系數(shù)一般相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，且圓柱形車(chē)輪的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.005~0.007，取f=0.005,理想情況下有 W=fMgS=0.00542109.8S=4J 求得 S=20mW=fMgS=0.005410S=4J 求得 S=2040.81m 表2小車(chē)運(yùn)動(dòng)各處的摩擦效率 種類(lèi) 效率μ 種類(lèi) 效率μ 圓柱加工齒的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)(脂潤(rùn)滑) ==0.94~0.96 滾動(dòng)軸承(潤(rùn)滑最佳時(shí))

18、 =0.99(一對(duì)) 卷繩輪 =0.95 槽摩擦傳動(dòng) =0.88~0.90 資料來(lái)源：楊黎明，楊志勤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.1 機(jī)構(gòu)效率 W有效=Wμ=40.76=3.04J W有效=Wμ=40.76=3.8J 則 S=15.231.02m 不考慮其他因素，根據(jù)計(jì)算可得理論行駛距離為15.231.02m。 2.3.2小車(chē)車(chē)輪及外形的材料和尺寸的確定 1. 對(duì)于車(chē)輪大小設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求前輪直徑不得小于30mm,前輪直徑初步采用d=30mm,后輪直徑采用D=150mm。車(chē)輪材料選擇考慮到車(chē)輪需承受車(chē)重和與地摩擦，需要高的強(qiáng)度和耐磨性,以及

19、本身的重量選用鋁合金。 2. 車(chē)身大小初選寬B=150mm,長(zhǎng)L=250mm。 3小車(chē)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 3.1主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 重物的牽引帶動(dòng)齒輪2和齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪3通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)向桿前后擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向。 圖3 綠色小車(chē)示意圖 根據(jù)任務(wù)書(shū)中路寬2m,以及每隔1m,放置一個(gè)直徑為20mm,高200mm的彈性障礙圓棒，考慮到使小車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡盡可能的沿直線運(yùn)動(dòng)，繞過(guò)障礙物越多，經(jīng)過(guò)多方面考慮后，小車(chē)近似按余弦曲線y=Acos(wx)運(yùn)動(dòng)，其中A=0.200.12，ω=2πT2πT=2π22π2=π其運(yùn)動(dòng)的大致路線

20、如下圖所示： 圖4綠色小車(chē)行走示意圖 小車(chē)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的長(zhǎng)度： S0=021+y2dx=021+0.200.122π2sin2(πx)dx=1919.61989.85mm 小車(chē)轉(zhuǎn)向過(guò)程中最大角度； tanθmax=0.12*pi*sinpi*0.5=0.377 有tan==0.6283 即=32.1420.66=328′2039′ 使用定積分計(jì)算平面曲線的弧長(zhǎng)，該定積分計(jì)算用《MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用》中的trapz函數(shù)在MATLAB軟件中計(jì)算。小車(chē)每行駛一周繞過(guò)兩個(gè)彈性圓棒，則小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到停止理論上能繞過(guò)彈性圓棒的個(gè)數(shù)n： n=2SS0=215200310

21、201989.91989.85=15.2731.1 ， 取n=15，實(shí)際繞過(guò)障礙圓棒的個(gè)數(shù)為1531-1=1430個(gè) 小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中齒輪傳動(dòng)的總的傳動(dòng)比為i： i=S0πD=1989.91989.85π150100=6.334.22 考慮到總的傳動(dòng)比i=6.334.22，比較大，采用兩級(jí)傳動(dòng)。若采用一級(jí) a) b) 圖5一級(jí)傳動(dòng)與兩級(jí)傳動(dòng)平面布局示意圖比較 傳動(dòng)如上圖所示，圖中兩方案的總傳動(dòng)比相同，齒數(shù)、模數(shù)相同，小齒輪齒數(shù)相同。由圖可見(jiàn)，采用一級(jí)傳動(dòng)所占平面面積，遠(yuǎn)比兩級(jí)傳動(dòng)的面積大。另外

22、，當(dāng)單級(jí)傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，大齒輪的直徑就會(huì)很大，致使齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨之增加，這對(duì)于要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)（小車(chē)中齒輪傳動(dòng)是小功率隨動(dòng)系統(tǒng)）。因小車(chē)中的隨動(dòng)系統(tǒng)，要求起動(dòng)快和結(jié)構(gòu)緊湊，若轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大，對(duì)實(shí)現(xiàn)上述要求不利。顧采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。 上網(wǎng)查的尼龍水泥滑動(dòng)摩擦系數(shù)通常為0.1~0.3，滾動(dòng)摩擦系數(shù)與滑動(dòng)摩擦系數(shù)一般相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，且圓柱形車(chē)輪的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.005~0.007，取小車(chē)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T： T=fMgD2=0.005429.81001502=9.87.35Nmm 令原動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一圈，小車(chē)?yán)@過(guò)一個(gè)障礙圓棒，而小車(chē)每運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期繞過(guò)兩個(gè)障礙圓棒，由原動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)軸的齒輪

23、傳動(dòng)比和原動(dòng)軸與曲軸的齒輪傳動(dòng)比有： i12=i2=6.334.222=3.1652,i34=22.11 3.2原動(dòng)軸繞線部分設(shè)計(jì)及計(jì)算 1. 在起動(dòng)時(shí)原動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，有力起動(dòng)。 2. 起動(dòng)后，原動(dòng)軸半徑變小，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)矩變小，和阻力平衡后小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)。 3. 當(dāng)重塊離小車(chē)很近時(shí)，原動(dòng)軸半徑再次減小，繩的拉力不足以使線軸勻速運(yùn)動(dòng)，在慣性的作用下，重塊減速下降，原動(dòng)軸半徑變小，總轉(zhuǎn)速比提高，小車(chē)緩慢減速，直到停止，重塊停止下落正好接觸小車(chē)。 圖6梯形繞線軸示意圖 質(zhì)量m的重塊提供的轉(zhuǎn)矩: 帶入數(shù)值得 d≥6.5910mm有計(jì)算得到數(shù)據(jù)不靠譜，于是乎估

24、算為10mm 又根據(jù)設(shè)計(jì)要求重塊下落高度為400mm,則有： πd2dn=400，代入數(shù)據(jù)得d2=8.33mm 為了便于設(shè)計(jì)和計(jì)算取，即需在線軸上繞線圈數(shù)n=14 通常起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于或等于額定轉(zhuǎn)矩的1.25倍，有： , 即，取 重塊快接觸小車(chē)時(shí)，緩慢減速，取 選用直徑為1mm細(xì)線，則需要繞線的軸長(zhǎng)度為17.69mm，假定小車(chē)做一個(gè)周期的加速運(yùn)動(dòng)，三個(gè)周期的緩慢減速運(yùn)動(dòng)其他部分近似看成勻速運(yùn)動(dòng)。繞線部分軸總長(zhǎng)取20mm,其中各運(yùn)動(dòng)繞線軸尺寸為 3.3運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 2軸（原動(dòng)軸）： （小車(chē)整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t） 1軸（驅(qū)動(dòng)軸）： 3軸（

25、曲軸）： 4軸（支承軸） 將上述計(jì)算結(jié)果加以匯總，如下表 表3各軸設(shè)計(jì)參數(shù)匯總 軸名 功率P/w 轉(zhuǎn)矩T/(Nmm) 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比 效率 1軸 154.39/t 29.59 3558.6/t 3.295 0.813 2軸 190/t 120 1080/t 2 0.813 3軸 154.39/t 48.76 540/t 0.99 4軸 152.85/t 48.27 0 4小車(chē)主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1齒輪1與齒輪2的設(shè)計(jì) 4.1.1選擇齒輪材料、精度等級(jí)、齒輪數(shù)選擇 考慮到

26、傳動(dòng)功率比較小，要求結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-36，選齒輪1和齒輪2材料用非金屬材料聚酚氧，齒面硬度430 HBS,，，齒輪精度為8級(jí)精度。 a. 對(duì)閉式齒輪面齒輪傳動(dòng)，一般工業(yè)用齒輪傳動(dòng)，Z=20~40。對(duì)于高速或?qū)υ肼曈袊?yán)格要求的齒輪傳動(dòng)，建議Z≥25； b. 閉式硬齒面齒輪，開(kāi)式齒輪和鑄鐵齒輪，因齒根彎曲強(qiáng)度往往是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)取較小齒數(shù)以保證齒輪具有較大的模數(shù)，以提高輪齒抗彎能力。一般取 Z=17~25； c. 為了避免根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，應(yīng)取Z≥17。 為了使小車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能完成傳動(dòng)要求，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱傳動(dòng)。 選用齒輪1的齒數(shù)，齒輪2的齒

27、數(shù), Z2=i12Z1=2.03517=35 取,取Z2=35傳動(dòng)比 i12=Z2Z2=2.06 4.1.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，齒根彎曲強(qiáng)度是其薄弱環(huán)節(jié)，故按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度.由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6.8有： 確定式中各項(xiàng)的數(shù)值： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6.2有： 重塊下降過(guò)程可以近似認(rèn)為是均勻平穩(wěn)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程也近似為均勻平穩(wěn)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.2得。直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，可取，，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度比較低取，齒面硬度高，取兩齒面為硬面，可取，齒輪在兩支承中間不成對(duì)稱布置，取。 數(shù)據(jù)代入上式得： ， 齒輪估算許用應(yīng)力： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.8 ，取

28、， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.4 由得：， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）式6-7得： 端面重合度 對(duì)于直齒輪=0 代入數(shù)據(jù)得：=1.63 < 2 ,取齒數(shù)比較少，取=0.68 所有數(shù)據(jù)代入得： 為了不妨礙后輪運(yùn)動(dòng)，中心距，即 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.7，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mm。 齒輪主要尺寸 ；d1=m12Z1=34 ；d2=m12Z2=70 ； ，取mm,mm 4.1.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度比較低，齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩也很小,接觸肯定能夠滿足要求。 4.2齒輪3和齒輪4設(shè)計(jì)暫定與一二級(jí)齒輪相同 4.2.1選擇齒輪材料、精度等級(jí)、齒輪數(shù)選擇 選齒輪3和齒輪4

29、材料用非金屬材料聚酚氧，齒面硬度430 HBS,，，齒輪精度為8級(jí)精度。 選用齒輪3的齒數(shù)，齒輪4的齒數(shù),Z4=47 4.2.2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，齒根彎曲強(qiáng)度是其薄弱環(huán)節(jié)，故按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6.8有： 確定式中各項(xiàng)的數(shù)值： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式6.2有： 重塊下降過(guò)程可以近似認(rèn)為是均勻平穩(wěn)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程也近似為均勻平穩(wěn)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.2得。直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，可取，，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度比較低取，齒面硬度高，取兩齒面為硬面，可取，齒輪在兩支承中間不成對(duì)稱布置，取。 數(shù)據(jù)代入上式得： 齒輪估算許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.8

30、 ，取， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.4 由得：， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）式6-7得： 端面重合度 對(duì)于直齒輪=0 代入數(shù)據(jù)得：=1.67 < 2 ,取齒數(shù)比較少，取=0.70 所有數(shù)據(jù)代入得： 又因?yàn)辇X輪2的直徑為112mm,為了保證齒輪2能正常轉(zhuǎn)動(dòng)有： ，即 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.7，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mm。 齒輪主要尺寸 ； ； ； ，取mm,mm 4.2.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 小車(chē)運(yùn)動(dòng)速度比較低，齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩也很小,接觸肯定能夠滿足要求。 4.3軸設(shè)計(jì) 在兩級(jí)斜齒園柱齒輪減速器中，三根軸跨距相差不易過(guò)大，故一般先進(jìn)行中間軸得設(shè)計(jì)，以確定跨距。 4

31、.3.1原動(dòng)軸(2軸)設(shè)計(jì) 4.3.1.1選擇軸的材料 選材料為45鋼正火，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.1得=590Mpa ; =140Mpa ; =255Mpa ； 查表11.4得 =170Mpa ; =75Mpa; =45Mpa 4.3.1.2求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由表3可知=190/t W; =1080/t r/min; =120Nmm 4.3.1.3軸的初估計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.3 取，初估算軸的最小直徑 原動(dòng)軸的最小直徑顯然是安裝螺母處軸的直徑，采用六角螺母，查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-99選用，緊固螺母選用C級(jí)1型的六角螺母，查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-99

32、得的C級(jí)1型的六角螺母對(duì)應(yīng)螺母厚度,查表4-116得對(duì)應(yīng)C級(jí)平墊圈的厚度，由軸承端蓋設(shè)計(jì)，取其總寬度為4mm。則 圓整取 理想情況下，直齒輪傳動(dòng)只受徑向力根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.1選深溝球軸承（主要承受徑向力，也可同時(shí)承受少量的雙向的軸向負(fù)荷）。查《機(jī)械零件手冊(cè)》表7-112選軸承型號(hào)1000087，，即，為了保證軸承端蓋能夠壓緊軸承內(nèi)圈?。? 軸承通過(guò)軸肩軸向定位，軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面高度，以便拆卸軸承，取軸肩高度，即 非定位軸肩一般取1～齒輪2和齒輪3出軸頭直徑均取==10mm。齒輪2的左端與齒輪3的右端采用套筒開(kāi)口擋圈定位，由《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-130，選用公稱直徑為6mm

33、的開(kāi)口擋圈，即。已知齒輪2輪轂的跨度為11mm，齒輪3輪轂的跨度為19mm。為了使開(kāi)口擋圈可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，,擋圈卡槽寬度統(tǒng)一設(shè)計(jì)為2mm。齒輪2的右端與齒輪3的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。即 為了給曲軸運(yùn)動(dòng)留下足夠的位置取 由繞線軸部分設(shè)計(jì)得：中 繞線軸位于原動(dòng)軸的正間，有： 至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。 圖7 原動(dòng)軸示意圖 4.3.1.4軸上零件的周向定位 齒輪2和齒輪3與軸的周向定位均采用平鍵連接。按==10mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-1查得平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選用系列中長(zhǎng)為8mm和14mm的A型平鍵

34、。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為。 4.3.1.5確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.2直徑為6～10mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.5,直徑大于10mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.8。 4.3.1.6根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖8） 46.5mm+28mm+44mm+50.5mm=169mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸受的彎矩圖和扭矩圖（圖8）。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面Ⅵ處的T及的值列于下表。 表4 原動(dòng)軸上的載荷 載荷 豎直面 齒輪2 齒輪上的力F

35、 齒輪3 N 軸承上的力 左軸承力 右軸承力 彎矩 轉(zhuǎn)矩T 圖8驅(qū)動(dòng)軸上受力、彎矩、轉(zhuǎn)矩圖 4.3.1.7按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面Ⅵ）的強(qiáng)度，另開(kāi)擋圈卡槽處，直徑最小而且所受彎矩和扭矩也比較大，這里也需要校核。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力公式有： 對(duì)于截面Ⅵ 數(shù)據(jù)帶入上式得： 故安全 對(duì)于有擋圈卡槽處，由圖三可得左邊卡槽所受彎矩比右邊大，若左邊卡槽強(qiáng)度能夠滿足則右邊卡槽強(qiáng)度一定能夠滿足。校核左邊卡槽代入數(shù)據(jù)得：

36、 故安全 4.3.1.8精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大，截面較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在同一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面Ⅵ處彎矩最大，且由齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中截面和Ⅹ-Ⅺ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，同時(shí)所受應(yīng)力又較大，這些屬于危險(xiǎn)截面，由上圖可得Ⅳ-Ⅴ截面所受的彎矩比截面Ⅹ-Ⅺ大的多，所以只需對(duì)截面Ⅳ-Ⅴ進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算。 （2）校核截面Ⅳ-Ⅴ 抗彎截面模量按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.5中的公式計(jì)算 抗扭截面模量 截面Ⅳ-Ⅴ的彎矩為 截面

37、Ⅳ-Ⅴ上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力（按對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算） 彎曲平均應(yīng)力 截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算） 扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 截面上由于軸肩圓角而形成的有效應(yīng)力集中系數(shù)及，R/d=0.5/10=0.05, D/d=12/10=1.2, 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）附錄1b、附錄2b查?。? =1.79 =1.36 由，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）附錄5查得尺寸系數(shù) 軸按精加工， 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）附錄8查得表面質(zhì)量系數(shù) 則綜合影響系數(shù)及為 截面Ⅳ-Ⅴ附近由于鍵槽引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)是及按

38、《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）附錄3、附錄4查得 =1.76 ，=1.53 故得綜合影響系數(shù)值為 截面由于齒輪轂與軸過(guò)盈配合H7/k6 產(chǎn)生的有效應(yīng)力集中系數(shù)與尺寸系數(shù)之比值由附錄6b、附錄7b查得 ， 故得綜合影響系數(shù)值為 取上面綜合系數(shù)中的較大值，故=2.128 =1.723.軸材料是45鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（修訂版）表8-1取彎曲等效系數(shù)=0.2，=0.1。 只考慮彎矩作用的安全系數(shù) 取[S]=1.5~1.8 ＞[S]=1.8,所以截面Ⅳ-Ⅴ安全。 4.3.1.9繪制原動(dòng)軸的工作圖（附錄） 4.3.2驅(qū)動(dòng)軸（1軸）設(shè)計(jì) 4.3.2.1軸的材料選

39、擇 材料與2軸材料相同，齒輪工作時(shí)有輕微振動(dòng)，該軸需要足夠的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。選用45號(hào)正火鋼。 4.3.2.2 求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由表3可知; (r/min); 4.3.2.3 軸的初估計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 取C=118，初估算軸的最小直徑 驅(qū)動(dòng)軸的有受力的最小直徑顯然是有卡槽處軸的直徑，擋圈公稱直徑查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-130統(tǒng)一選用。查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-99得：緊固螺母統(tǒng)一選用的C級(jí)1型的六角螺母， C級(jí)1型的六角螺母對(duì)應(yīng)螺母厚度,查表4-116得對(duì)應(yīng)C級(jí)平墊圈的厚度，由軸承端蓋設(shè)計(jì)，取其總寬度為4mm。則 圓整取 查《機(jī)械零件手冊(cè)》表7-112軸

40、承統(tǒng)一選擇型號(hào)為1000087的深溝球軸承，，即，為了保證軸承端蓋能夠壓緊軸承內(nèi)圈?。? 軸承通過(guò)軸肩軸向定位，軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面高度，以便拆卸軸承，取軸肩高度，即。 非定位軸肩一般取1～2mm，這里取1mm 即，取后輪與小車(chē)側(cè)身的安全距離為10mm,根據(jù)后輪設(shè)計(jì)，后輪厚度為10mm,為了保證擋圈卡緊后輪，軸端應(yīng)略小與后輪厚度，取軸端比后輪厚度小1mm,即 ，。齒輪1軸頭直徑取=11mm。已知齒輪1輪轂的跨度為16mm。為了使開(kāi)口擋圈可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。由于齒輪1要與齒輪2嚙合，通過(guò)計(jì)算得齒輪1的左端與左后輪右端采用套筒定位，齒輪1右端采用軸肩定位，

41、軸肩高度，故取。即 軸總長(zhǎng)為200mm： 至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。 圖9 驅(qū)動(dòng)軸示意圖 4.3.2.4軸上零件的周向定位 后輪和齒輪1與軸的周向定位均采用平鍵連接。按，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-1查得平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選用系列中長(zhǎng)為8mm的A型平鍵。，由表8-1查得平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選用系列中長(zhǎng)為12mm的A型平鍵。同時(shí)為了保證后輪以及齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為。 4.3.2.5確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.2直徑為6～10mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.5,直徑大于10

42、mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.8。 4.3.2.6求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖10）。 17mm+29.5mm+105.5mm+17mm=169mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸受的彎矩圖和扭矩圖（圖10）。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算處的截面e-f處的T及的值列于下表。 表6 驅(qū)動(dòng)軸上的載荷 載荷 豎直面 左后輪 后輪上的力F 右后輪 N 軸承上的力 左軸承力 右軸承力 齒輪1上的力 彎矩 轉(zhuǎn)矩T 圖10 驅(qū)動(dòng)軸上的力，彎矩，轉(zhuǎn)矩 4.3.2.7校核軸的強(qiáng)度

43、 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩最大，截面較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在同一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面e-f處彎矩最大，且由齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中以及截面d和截面h處后輪與軸過(guò)盈配合且開(kāi)有擋圈卡槽引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，同時(shí)所受應(yīng)力又較大，這些屬于危險(xiǎn)截面，由上圖可得截面d所受的彎矩比截面h小，所以只需對(duì)截面e-f和截面h進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算。 對(duì)于截面e-f有： 以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，統(tǒng)一取，代入數(shù)據(jù)得： 故安全 對(duì)于截面h有： 代入數(shù)據(jù)

44、得： 故安全 4.3.3轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 機(jī)構(gòu)的示意圖如下所示，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)桿擺動(dòng),帶動(dòng)轉(zhuǎn)向桿前后擺動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向。 4.3.3.1轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算 由前面計(jì)算得轉(zhuǎn)向桿向前或向后轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度為，328′取曲軸與轉(zhuǎn)向桿的水平寬度為100mm。理論上轉(zhuǎn)矩一定，轉(zhuǎn)向桿越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)向所需的力就越小，就越好。留10mm與小車(chē)側(cè)身的安全距離，即轉(zhuǎn)向桿的長(zhǎng)度，如轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖所示取，由滑塊設(shè)計(jì)得滑塊寬度為10mm,校核轉(zhuǎn)向桿運(yùn)動(dòng)到極限位置滑塊是否會(huì)脫離轉(zhuǎn)向桿： 即故不會(huì)脫離，滿足要求。 圖11 小車(chē)轉(zhuǎn)向示意圖 由數(shù)學(xué)有關(guān)知識(shí)得： 解得：H=21.77mm,。 圓整取

45、H=22mm,即傳動(dòng)桿與滑塊之間采用螺栓連接，除去螺栓與孔的間隙，即取。 4.3.3.2曲軸（3軸）設(shè)計(jì) （1）軸的材料選擇 齒輪工作時(shí)有輕微振動(dòng)，該軸需要足夠的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，且軸上有焊接，故選用可焊性良好的Q235-A，熱軋或鍛后空冷。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.1得=410Mpa ; =105Mpa ; =170Mpa ； 查表11.4得 =130Mpa ; =70Mpa;=40Mpa （2）求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由表3可知; (r/min); （3） 軸的初估計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 取C=107，初估算受力處軸的最小直徑 曲軸的有受力的最小直徑顯然是有卡槽

46、處軸的直徑，為了設(shè)計(jì)統(tǒng)一擋圈公稱直徑查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-130統(tǒng)一選用，必須校核強(qiáng)度是否滿足。卡槽寬度統(tǒng)一為2mm。查《機(jī)械零件手冊(cè)》表4-99得：緊固螺母統(tǒng)一選用的C級(jí)1型的六角螺母， 即。C級(jí)1型的六角螺母對(duì)應(yīng)螺母厚度,查表4-116得對(duì)應(yīng)C級(jí)平墊圈的厚度，由軸承端蓋設(shè)計(jì)，取其總寬度為4mm。則 圓整取 查《機(jī)械零件手冊(cè)》表7-112軸承統(tǒng)一選擇型號(hào)為1000087的深溝球軸承，，即，為了保證軸承端蓋能夠壓緊軸承內(nèi)圈?。? 軸承通過(guò)軸肩軸向定位，軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面高度，以便拆卸軸承，取軸肩高度，即。 非定位軸肩一般取1～2mm，這里取1mm 即齒輪4軸頭直徑，為了保證擋

47、圈卡緊齒輪，軸端應(yīng)略小與齒輪輪轂，取軸端比齒輪輪轂小1mm,已知齒輪4的輪轂為14mm即。由于齒輪4要與齒輪3嚙合，通過(guò)計(jì)算得，齒輪4左端采用軸肩定位，軸肩高度，取。即。軸環(huán)寬度，取。取非定位軸肩為2mm，即。曲軸與小車(chē)側(cè)身需留安全距離，取。 取，根據(jù)傳動(dòng)桿設(shè)計(jì)傳動(dòng)桿與曲軸配合部分寬10mm,取,另取 軸總長(zhǎng)為200mm： 至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。 圖12 曲軸結(jié)構(gòu)示意圖 （4）軸上零件的周向定位 齒輪4與軸的周向定位均采用平鍵連接。按，由《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-1查得平鍵截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選用系列中長(zhǎng)為10mm的A型平鍵。同時(shí)為了保證后輪以及齒輪與

48、軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為。 （5）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.2，直徑為6～10mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.5,直徑大于10mm取軸端圓角，軸內(nèi)圓弧倒角為R0.8。 （6）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖三）。 20.5mm+98mm+50.5mm=169mm根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸受的彎矩圖和扭矩圖（圖三）。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算處的截面e-f處的T及的值列于下表。 表7 曲軸上的載荷 載荷 水平面H 垂直面V 支反力

49、 彎矩 總彎矩 扭矩  圖13 曲軸上的力、彎矩、轉(zhuǎn)矩 （7）校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩最大，截面較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在同一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面E-F之間彎矩最大,以及截面J處后輪與軸過(guò)盈配合且開(kāi)有擋圈卡槽和焊接處引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，同時(shí)所受應(yīng)力又較大，這些屬于危險(xiǎn)截面。另外由于安裝軸承處直徑比理論設(shè)計(jì)尺寸略小，也需進(jìn)行校核。 對(duì)于截面E有： 截面E有焊接截面，查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表5-7-7，

50、按貼角焊縫查得其應(yīng)力集中等級(jí)為,由表5-7-6得 以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，統(tǒng)一取，代入數(shù)據(jù)得： 查表5-7-3，對(duì)于對(duì)接及貼腳焊縫其剪切應(yīng)力有：（按照普通方法檢查的手工焊），即。 查表1-6-21有： ,其中R=4mm,K=2mm代入得 顯然，故安全 對(duì)于截面J有： 代入數(shù)據(jù)得： 故安全 對(duì)于截面L有： 代入數(shù)據(jù)得： 故安全 4.3.4支承軸（4軸）設(shè)計(jì) 有焊接材料選與曲軸一樣，選Q235-A。設(shè)計(jì)尺寸如下圖所示, 由曲軸焊接處校核，焊接處強(qiáng)度足夠，無(wú)需校核。 圖14 支撐軸零件圖

51、4.4滾動(dòng)軸承的校核 軸承預(yù)計(jì)壽命為10000h 以上有六個(gè)軸承需要校核其型號(hào)均相同，校核其中當(dāng)量載荷最大的軸承即可。 軸承型號(hào)為1000087, =29.5kN其中受力最大的軸承為2軸左側(cè)的軸承 當(dāng)量載荷P=2.48N n=1080/t(r/min)深溝球軸承取，.0，。 (取t=15s) 4.5鍵強(qiáng)度校核 4.5.1原動(dòng)軸上鍵的校核 2軸上有兩處有鍵槽，軸徑均為，左側(cè)輪轂長(zhǎng)度，右側(cè)輪轂長(zhǎng)度為，只需校核輪轂較短處的鍵即可即校核左側(cè)鍵，查《機(jī)械簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-1，A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-1997) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度：,， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3.1，得，

52、因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。 4.5.2驅(qū)動(dòng)軸上鍵的校核 該軸上有三個(gè)鍵都是軸與齒輪或軸與后輪的聯(lián)接 左右兩邊軸徑均為，輪轂長(zhǎng)度，查《機(jī)械簡(jiǎn)明手冊(cè)》8-1，A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-1997) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度：,， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3.1得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求 中間軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查查《機(jī)械簡(jiǎn)明手冊(cè)》8-1，選A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-1997) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度：,， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3.1得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求 4.5.3曲軸上鍵的校核 軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查查《機(jī)械簡(jiǎn)明手冊(cè)》8-1，選A型平鍵，其尺寸為，，(GB/T 10

53、95-1997) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度：,， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3.1得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求 5設(shè)計(jì)小結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們理論結(jié)合實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過(guò)三個(gè)多月的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí).為我以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，如學(xué)會(huì)如何查閱資料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力等等。但在其中也發(fā)現(xiàn)了一些不足，專業(yè)知識(shí)不夠扎實(shí)，材料選擇的不熟悉，等等。這次是我對(duì)自己大學(xué)四年的一次大的檢閱，使我明白自己對(duì)知識(shí)認(rèn)識(shí)還是不夠，雖然畢業(yè)就在眼前，但是我的求知路還很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。以后不管走向什么

54、工作崗位，學(xué)習(xí)還是不能間斷，所謂“學(xué)無(wú)止境”，不斷的勉勵(lì)自己，使自己能夠成為社會(huì)真真有用的人。 參考文獻(xiàn) [1]楊明忠，朱家誠(chéng)主編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢：武漢理工大學(xué),2009.2 [2]楊黎明，楊志勤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.1 [3]譚慶昌，趙洪志主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（修訂版）.北京：高等教育出版社,2008.3 [4]《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》編寫(xiě)組編.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1989.1 [5]賈燿卿主編.機(jī)械零件手冊(cè).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.9 [6]陳于萍，周兆元主編.互換性與測(cè)量技術(shù)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.10

55、 [7]鄭文偉，吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理（第7版）.北京：高等教育出版社,1997.7 [8]袁劍雄，李晨霞，潘承怡編著.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)禁忌.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.2 [9]于惠力，潘承怡等編著.機(jī)械零部件設(shè)計(jì)禁忌.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.10 [10]袁劍雄，李晨霞，潘承怡編著.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)禁忌.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.2 [11]于惠力，潘承怡等編著.機(jī)械零部件設(shè)計(jì)禁忌.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006.10 [12]何銘新，錢(qián)可強(qiáng)主編.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社,2004.1 [13]丁淑輝，曹連民主編.Pro/Engineer Wildfire 4.

56、0基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與實(shí)踐.北京：清華大學(xué)出版社,2008.5 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以圓滿地完成，離不開(kāi)老師和同學(xué)的支持和幫助，在此，真心的謝謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予教導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)們。按照院校的要求和安排，在肖老師的悉心指導(dǎo)與幫助下我全身心地投入到此次課題設(shè)計(jì)中，認(rèn)真地查閱各種有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的資料，發(fā)揚(yáng)求真務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)，以嚴(yán)謹(jǐn)篤學(xué)的態(tài)度，獨(dú)立思考，保質(zhì)保量地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。 在本次設(shè)計(jì)中，我查閱了很多有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的參考文獻(xiàn)，并在不懂之處請(qǐng)教老師和同學(xué)們，在指導(dǎo)老師肖老師積極關(guān)心和幫助下，對(duì)我不懂之處認(rèn)真教導(dǎo)，大意之處指出缺陷，錯(cuò)誤之處提出修改，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以順利地完成，離不開(kāi)老師和同學(xué)的支持和幫助，再次感謝老師和同學(xué)們。 雖然以前也做過(guò)好幾次課程設(shè)計(jì)，但這次相對(duì)以前的課程設(shè)計(jì)有所不同，再加上自己掌握的知識(shí)不夠全面和扎實(shí)，做的設(shè)計(jì)中或多或少會(huì)有一些疏漏和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師多多指點(diǎn)斧正。