1、 ee题 目 沙棘果采摘机构设计 学生姓名 e 学号 e 所在学院 机 械 工 程 学 院 专业班级 e 指导教师 e _ _完成地点 校内 _2009 年 5 月 31 日e沙棘果采摘机构设计e（e）指导老师：e【摘要】：本次设计的产品适用于中国大部分沙棘果的采摘，其目的是为了提高沙棘果实的采摘率和果实的完整率，提高工作效率和降低沙棘果实的损坏率。该设计有 3 处关键，即采摘头的设计，动力方式的选用和手把的外形设计。其中采摘头设计为滚刷式；动力方式有人力和机械动力两种，经过对比选用机械动力；为了舒适美观将手把的外形设计为枪式手柄。本次设计采用绘图工具 CAD 画图和 Pro/e 进行三维实体
2、造型，使商家与使用者对本次设计的产品有更进一步的认识和了解。【关键词】：采摘头；动力方式；枪式手柄。eThe sea-buckthorn fruit picks the organization designe( e)Tutor: eAbstract：This design product is suitable for Chinese majority of sea-buckthorn fruits picking, its goal is in order to enhance the sea-buckthorn fruit to pick rate and the fruit perce
3、ntage of head rice, enhances the working efficiency and reduces the sea-buckthorn fruit the damage rate.The design has 3 key, namely design of picking, selection and dynamic way of hand shape design.The picking head design for rolling brush type; human and mechanical power two power mode, through th
4、e comparison of the mechanical power; in order to design comfortable will handle the gun type handle.This design uses the cartography tool CAD painting and Proe carries on the three dimensional entity modelling, causes the business and the user has the further understanding and the understanding to
5、this design product.Keywords: picking head; dynamic method; the gun type handle.e第 I 页 目 录第一章 绪论 11.1 沙棘研究概述 .11.1.1 概述 11.1.2 资源分布及分类 11.1.3 沙棘开发利用 11.1.4 沙棘采摘时间，方法及保鲜 21.2 国内外沙棘采摘器的发展概况 31.2.1 国外沙棘果实采收技术发展趋势 31.2.2 我国沙棘采摘器的发展概况 31.3 沙棘的研究及发展方向 3第二章 方案拟 定 52.1 沙棘果实简介 .52.2 采摘方案的拟定及选用 52.2.1 钳式采收机构
6、52.2.2 拨簧 吸送式采收机构 52.2.3 滚刷式采收机构 92.2.4 振荡式采收机构 92.2.5 拨簧 可拆式采收装置 .112.2.6 方案确定 .12第三章 滚刷式采收机构的设计及计算 .133.1 电动机的选择 13e第 II 页 3.2 蓄电池的选择 153.3 传动装置的运动和动力参数计算 173.4 支撑架的设计 173.5 滚筒与毛刷的设计 193.6 采摘手柄的设计 .253.7 调 速方案的确定 .273.8 电源调速箱的设计 .29总结 .31致谢 .32参考文献 33e第 1 页 第一章 绪论1.1 沙棘研究概述1.1.1 概述沙棘（英语：sea-buckth
7、orn）是一种落叶性灌木，其根系发达，并有着固氮根瘤的特性，耐旱、抗风沙，可以在盐碱化土地上生存，因此被广泛用于水土保持。中国西北部大量种植沙棘，用于沙漠绿化。沙棘果实中维生素 C 含量高，素有维生素 C 之王的美称。沙棘属于落叶灌木或乔木，高 1-5m，高山沟谷可达 18m。棘刺较多，粗壮，顶生或侧生。单叶通常近对生；叶柄极短；叶片纸质，狭披针形或长圆状披针形，长 3-8cm，宽约 1cm，两端钝形或基部近圆形，沙棘果实为圆球形，直径 4-6mm，橙黄色或橘红色；果梗长 1-2.5mm。我国是世界上沙棘资源最多的国家，主要分布在华北、东北和西北地区，其中山西省分布最多。 1.1.2 资源分布
8、及分类沙棘属植物广泛分布于欧亚的温带地区，南起喜马拉雅山南坡的尼泊尔和锡金，北至波罗的海岸的芬兰，东抵俄罗斯贝加尔湖以东地区，西到地中海沿岸的西班牙，位于东经 2-123北纬27一 69之间，分为六个种和十二个亚种。我国是沙棘属植物分布区面积最大，种类最多的国家。目前有山西、陕西、内蒙古、河北、甘肃、宁夏、辽宁、青海、四川、云南、贵州、新疆、西藏等 19 个省和自治区都有分布，总面积达 1800 万亩。我国天然生长的沙棘主要有以下种(亚种)：中国沙棘亚种，面积最大，占我国沙棘资源面积的 80%以上，主要分布在黄河中游地区。目前我国在水土流失地区大面积种植的即是这种沙棘。中亚沙棘，主要分布在新疆
9、的天山以南。 中亚沙棘的生境，远处杨树后的雪山是昆仑山脉西藏沙棘，主要分布在青藏高原。肋果沙棘，主要分布在青藏高原。蒙古沙棘，主要分布在新疆的天山以北。俄罗斯主要以这种沙棘为育种材料，培育出了大果沙棘良种。柳叶沙棘，主要分布在西藏东南部，开发研究较少。云南沙棘，主要分布在云贵高原等地区，开发研究较少。江孜沙棘，主要分布在四川西部，青藏高原东部，开发研究较少。1.1.3 沙棘开发利用中国素有“沙棘王国”之称，目前有 20 个省(市、区)的 430 多个县有沙棘林 140 多万公顷沙。占世界沙棘总面积的 95以上。其中，80以上分布在西部地区 270 多个县，面积约为 120 万公顷。这是我国西部
10、地区十分重要的林木资源。沙棘是一种含有多种维生素、多种微量元素、多种氨基酸和其它生物活性物质的药用植物。其 V-C、V-E 含量是一切果蔬之首；微量元素也居一切果菜之首。开发沙棘产品包括食品、饮料、色素、医药、保健品、化妆品、化工原料等 200 余种，年产值已达 3 亿多元。现今，我国沙棘总面积已达 165 万公顷，逐步实现了沙棘规模化，产业化生产，在优化品种、优化品质、优化布局、优化整合的前提下，逐步实现沙棘种植的布局区域化、经营产业化、产品标准化。通过沙棘产品的系列开发，不仅给当地群众增加了收入，也给企业增加了积累，还给国家增加了税收，利国利民。沙棘资源是西部贫困山区、沙区治理生态环境和脱
11、贫、致富的重要生物资源。e第 2 页 1.1.4 沙棘采摘时间，方法及保鲜（1）采收时间沙棘果的成熟期，以特有的颜色和果实大小为标志，并依此决定采收期。在通常情况下，从俄罗斯和蒙古等高纬度地区引入的品种，成熟期较早，像丘依斯克、阿尔泰等品种，在 8 月初即可成熟。优胜沙棘和橙色沙棘等品种，多在 8 月下旬成熟。我国自产的中亚沙棘多在 8 月下旬成熟。中国沙棘来自不同种群，其成热期也有区别，产于华北地区的，如涿鹿、丰宁等地，果熟期多在 8月下旬至 9 月上旬；产于西北地区的，如甘肃、青海等地，则多在 9 月中下旬成熟。沙棘果实成熟后，其果柄处不形成分离层，所以只要鸟雀不啄食的话，沙棘果实可以长期
12、在树上保留，甚至可以保存到下个年度的收获季节。当然，有些品种，例如从高纬度地区引来的一些品种，也常有成熟后即不断落果的情况。在不落果的情况下，以什么时候采收最为理想呢?根据中国科学院西北高原生物研究所杨诲荣等的研究，从维生素 C 含量变化的情况看，以成熟和近成熟期含量最高；达到过熟状态时，维生素 C 含量则迅速下降，差额达 25 以上。达到过熟以后，则处于比较稳定的状态。类胡萝卜素的含量情况也是这样，以果实成熟初期含量最高，达到过熟时则会下降。沙棘油则是在果实成熟期的两周内含量最高。所以，从果实营养成分的变化来看，以果实成熟期前后采摘最为适宜。同时，有些品种在果实过熟时，果实会破裂流出浆液。另
13、外，鸟雀啄食沙棘果也很严重，在确定采收计划时，这些因素都应该考虑在内。（2）采摘方法沙棘长有许多棘刺，果实小，皮薄易破，果柄短不能自然脱落，给采收带来许多困难，所以采收所用的劳动几乎占栽培沙棘劳动的 90。因此，如何提高采收效率，具有重要意义。一般是采用以下几种采收方法：a.人工采收法：目前，我国采收沙棘果实的方法有：摘果、钩果、抖果或结合整形剪枝，把一枝该剪的连枝带果剪下。这些方法皆为手工采集，效率很低，一个劳力每天平均只能采收 68 千克。b.手工器具采收法：手工器具采收近年来发展较为迅速，有陕西省机械研究所研制的手轮式沙棘采果器；黑龙江带岭林科所研制的 4J 一 40 型手工沙棘采摘器、
14、山西省农机所研制的 4SJ 一 2 型沙棘采摘器；陕西省机械研究所研制的手轮式沙棘采收器；宁夏固原地区农机所研制的齿形板式手工采果装置等。c.化学采收法：除手工和手工器具采收法外，还可用化学方法进行(处理)采收。该方法成本低、效率高，能显著提高果实完好率。适宜浓度为 800010000 毫升/千克，若能与振动式、气吸式采收机械相结合，则效果更佳。d.冻果采收法：在冬季清晨果实冻实后用木棍敲击树干，震落冻果。e.人工短枝剪枝法：此方法目前应用最为广泛，属掠夺式采摘，但对沙棘资源的破坏极大。近年来，我国虽然研制了几种沙棘果实采收工具，但都局限于小型手工器具，其工作头均作用于沙棘单枝作业，效果不尽理
15、想。主要体现在：1)生产率低，只可比手工采收提高 8 一 l0 倍，而大面积的沙棘林采收需要提高工效 70 一 100 倍。2)浆果采尽率低。用一般的手工器具采集沙棘果为 60，对植物高大的沙棘数种，采尽率更低。3)浆果完好率低，现有手工器具采收时易拉伤果实，浆果完好率仅 50 一 60。且果汁流出，易引起虫害。(3) 保鲜沙棘果实贮藏的条件要求非常严格。刚采收的沙棘果实如暂时不能出售，必须进行短时间的贮藏。贮藏果实必须保持低温、通风和能排除有害气体的环境。贮藏的温度以 15为宜，空气的相对湿度应保持在 9095。如果是在结冰季节采收的果实，可用少量的水洒在堆积好的果实堆上，把果实封冻起来，再
16、在果实堆上覆盖一层柴草，以保持其清洁。 e第 3 页 1.2 国内外沙棘采摘器的发展概况1.2.1 国外沙棘果实采收技术发展趋势国外在沙棘果实采收技术和配套机械方面研究范围最广、技术最新、效率最高者，当属独联体。早在 20 世纪 50 年代，前苏联就开始研究沙棘采收技术，到目前已有一套成熟的沙棘采收技术，且有一批配套适用的沙棘采收机械外国一些国家沙棘采收的情况如下：为了解决沙棘果实的采收问题，科技人员从 20 世纪 70 年代开始研制出沙棘果实采收工艺及设备。他们首先对沙棘灌木丛的某些特性进行了多年的研究。已有 35 种工艺及设备获得了前苏联国家的专利，其中包括多种工具、夹具和辅助设备，还有由
17、拖拉机牵引的振摇采果机、真空吸入式采摘装置以及大型的康拜因刈割枝条、冷冻落粒冷藏运输的联合采果机械。目前俄罗斯沙棘果实采收机械有两种机型，其中俄罗斯农业机械研究院研制的 MIIO 一 6M 型气吸式沙棘果实采收机。此机型配套动力为 50 马力以上拖拉机，由拖拉机后输出轴作为动力源经万向传动轴驱动带动两台真空泵产生负压，传到工作头形成吸气流采收沙棘果，可供 6 个人同时工作。另一种机型是自行式联合沙棘果实采收机，由俄罗斯农业科学院西伯利亚分院利萨文科园艺科学研究所研制。该机型是在 60 马力以上拖拉机的基础上改装设计的，集自行行走、采收、分离、过滤为一体的联合沙棘果实采收机。对沙棘整株采收，破环
18、性比较大，不适合我国的沙棘果实采收现状。以上两种沙棘果实采收机型，均以采收俄罗斯无刺大果沙棘而设计的，且沙棘加工厂距沙棘果实采收种源基地距离近，采收过程是将沙棘连果带枝、带叶一起混合采收，后经叶和汁筛选分离，并于当天就可以进入车间进行深加工。1.2.2 我国沙棘采摘器的发展概况我国研究沙棘采收技术起步于 20 世纪 80 年代，各省、自治区对沙棘果实采收技术都有过研究，取得了一些成果，机械采收方面有：陕西省机械研究所研制的手轮式沙棘采收器；黑龙江省林科所研制出的 4J40 型手工沙棘采收器；山西省农机化工所研制出的 4S2 型沙棘采收器。这几种机型均作用于杀机成熟期的单枝，属小型手工器具，作业
19、，效果不尽理想。内蒙古林科院从 1997 年就开始对沙棘果实采摘技术及配套机械进行研究，近 10 多年来多个项目的引进和集成研究,内蒙古林业科学研究院在前期引进俄罗斯沙棘果实采收技术的前提下，结合我国沙棘分布、果柄特性、地形条件及种植俄罗斯无刺大果沙棘的现状，己经消化、吸收并创新研制出 2 种沙棘果实采收机型工作头。经初步测试：采果率、果皮损坏率等指标均优于俄罗斯的 2 种机型，并具有自主知识产权的沙棘果采收装置。目前已创新性的研制定型出两种沙棘果实采收机械:（1）适合天然沙棘林的采收机，即以蓄电池为动力，电动拨簧式和变频振动背负式沙棘果采收机，为单人小型背负式采收机械，此机型能适合坡度大于
20、15 度的山地上的天然沙棘林果实采收。（2）以小型汽油机为动力的拨簧式和变频振动式气吸组合采收机械，适合大面积平缓坡地、人工沙棘林果实的采收。此机型是在俄罗斯机型的原理和技术基础上的改型，适合拖拉机能行走的大面积沙棘林，坡度小于或等于 15 度人工沙棘林。1.3 沙棘的研究及发展方向尽管我国有着大面积的沙棘资源,但由于沙棘是一种浆果植物,果实小而果柄短不能自然脱落、果皮薄、簇生长于有棘刺的果枝上且附着牢固。所以，沙棘果采收多年来一直是一个十分棘手的问题，在沙棘经营成本中，80%以上消耗在果实的采集上。我国沙棘果实采收技术研究起步晚，沙棘果采收机具基本上是空白的，已严重滞后于沙棘果实的开发利用，
21、成为制约沙棘果实开发利用的“瓶颈” 。因此，如何提高采收效率具有重要意义。针对我国沙棘果实的生物学特性和沙棘资源分布的地形特点以及当地的生产技术水平，努力研究沙棘果的机械采收技术会解决手工采摘生产率低下、人工劳动强度大的难题，同时改变传统的破e第 4 页 坏性的剪枝方式，提倡直接采收沙棘鲜果、冻果，将显著促进沙棘在我国生态建设和产业结构调整中的作用，可带来巨大的生态效益。具体方向可有以下两种：（1）通过改型设计，对传统的采收机械进行适当地研究和改进，研制出的机型可适应于多种不同类小林果采收。根据沙棘和其他不同小林果的果实生长特性，通过更换不同的机械采摘工作头，组合成多种果实采收装置，完成不同小
22、林果的采收。（2）通过专利产品的研制和技术改进，进行反复试验，定型出不同原理的沙棘采收样机。研制的新型果实采摘机型适合于不同地形条件的大面积人工和天然经济林的果实采收，既可以采摘成熟鲜果、冻果，也可采收有刺和无刺等不同小林果果实。沙棘果实采收机具的研制，对沙棘资源的保护和沙棘果的后续加工利用将产生积极的作用，其优势体现于：（1）不破坏母树，不影响第二年结果；而传统的、破坏性的剪枝方式对沙棘资源破坏非常巨大，主枝条被剪将直接导致今后三年内不结果，产量下降。 （2）传统的、破坏性的剪枝方式采摘的浆果随枝叶压榨，开发的饮料口感差，多了几道工序并且增加了加工成本。 （3）倡导一种保护沙棘的理念，坚决杜
23、绝掠夺式的破坏性剪枝采收方式，使沙棘果的开发永续利用和生态资源的健康发展二者有机地协调。2.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：e第 5 页 ；wdP工作机所需功率 为：wP；10FvPw传动装置的总效率为：；432传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿轮传动效率 7.3联轴器效率 4代入数值得： 8.0909.6024321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直
24、径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 03.4.10ii则低速级的传动比 8.2.6012i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图e第 6 页 图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/42.02.2.2 高速轴 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1112.2.3 中间轴e第 7 页 mNrr kWnpTi 6.23.10950in/.mi/3.41610.97.05212223202.2.4
25、 低速轴 mNrkWnpTi 8.735906.12590in/.8.369.7.09133123321022.2.5 滚筒轴 mNr kWnpTi 7206.1549095mi/76.124944344203e第 8 页 3.齿轮计算3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB 10095-88） 。3材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280 HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240 HBS，二者材料硬度差为 40 HBS。4选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数
26、。取241z 76.903.42z 972z5 初选螺旋角。初选螺旋角 13.2 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即 30112HEdtt ZTK3.2.1 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数 1。6.tk（2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2hz（3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，则78.0170。5.21（4）计算小齿轮传递的转矩。 mNnpT .108.6.1460.90.95 4511 （5）由机械设计第八版表 10-7 选取齿宽系数 d（6）由机械设计第八版表 10-6 查得材料的弹性影响系数 MPaZe8.
27、19（7）由机械设计第八版图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH01lim H502lim13 计算应力循环次数。 91 103.650821466 hjLnN9205.3.4（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数 ;90.1HNK。.02HNKe第 9 页 （10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由机械设计第八版式（10-12）得 MPaSKHN54069.01lim1 .2.2li2（11）许用接触应力PaHH5.31213.2.2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径 dt1= = =403
28、21tHEtdKTZ32486.0.634106.79.10738.29.56mm（2）计算圆周速度 v0smnt /78.3165.49106（3）计算齿宽及模数1cos49.5tntdmz= =2mmtnt121cs6.2497.06h=2.25 2.25 2=4.5mmt49.56/4.5=11.01hb（4）计算纵向重合度0.318 1 24 tan =20.73tan318.0zd4（5）计算载荷系数 K。已知使用系数 根据 v= 7.6 m/s,7 级精度，由机械设计第八版图 10-8,A查得动载系数 ;.v由机械设计第八版表 10-4 查得 的值与齿轮的相同，故H ;42.1KH
29、由机械设计第八版图 10-13 查得 35.1fK由机械设计第八版表 10-3 查得 .故载荷系数41 1.11 1.4 1.42=2.2HVAK（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得e第 10 页 31Kdtt m1.537.56.49.1256.493（7）计算模数zmn1cos2.4024cos.3.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-17） 321cosFSadn YzTK3.3.1 确定计算参数（1）计算载荷系数。=2.09fVAK35.14.（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图 10-28 查得螺旋90角影响系数 8.0Y（3）计算当量齿数。 37.
30、2691.04214cos33311 zV 5.793322v（4）查齿形系数。由表 10-5 查得 18.2;5.1YFaFa（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表 10-5 查得 79.1;6.21SaSa（6）由机械设计第八版图 10-24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；MPaFE01MPFE3802（7）由机械设计第八版图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ，85.01KFN；8.2KN（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S1.4, 由机械设计第八版式（10-12）得e第 11 页 MPaaSFPFENK86.234.1805752211 （9
31、）计算大、小齿轮的 并加以比较。YSa136.057.391FYSa=Sa2 42.8.由此可知大齿轮的数值大。3.3.2 设计计算 mmmmn 59.108.4342.01642.65.1*80.6102 323224 97)(cos 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲n劳强度计算 的法面模数，取 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强n度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径 100.677mm 来计算应有的齿数。于是由73.6214cos.5cos1dzn取 ，则 取 271 81.0.2z;092z3.4 几何尺寸计算3.4.1 计算中心距a= mm
32、zn 2.14097.3614cos2)07(cos21 将中以距圆整为 141mm.e第 12 页 3.4.2 按圆整后的中心距修正螺旋角 06.1497.arcos2.140)97(arcos2)(arcos1mzn因 值改变不多，故参数 、 、 等不必修正。kZH3.4.3 计算大、小齿轮的分度圆直径 mmzdn2497.0184cos5.221 a5.32513.4.4 计算齿轮宽度 mbd567.1圆整后取 .B1;2低速级取 m=3; ;30z由 8.23412i取4.6874zmzd21879043a5.73bd9013圆整后取 mB5,34e第 13 页 表 1 高速级齿轮：计
33、 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 2 2压力角 20 20分度圆直径d =2 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 12haa齿根高 f )()(1 cff齿全高 h a*2齿顶圆直径 da*1()aamzmhzdaa)2(*2表 2 低速级齿轮：计 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 3 3压力角 20 20分度圆直径d =3 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 21aah齿根高 f )()(1 cff齿全高 h a*2齿顶圆直径 da*1()aamzmhzdaa)2(*2e第 14 页 4. 轴的设计4.1 低速轴4.1.1 求
34、输出轴上的功率 转速 和转矩p3n3T3若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTi 842.735906.12590in/.8.369.7.0133123321024.1.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mmzd4014NNFTtantrt 90814ta3621367.9362costcos8.735243圆周力 ,径向力 及轴向力 的t rFa4.1.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据机械设计第八版表 15-3,取 ,于是得120Amnpd64.70.76.593330min 输出轴的最小直径显然是安装
35、联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca3 3.1KAmNmNTAca 6.954735842.13按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或手册,cae第 15 页 选用 LX4 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 2500000 .半联轴器的孔径mN,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔md51md5021长度 .L844.1.4 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案图 4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的
36、各段直径和长度1)根据联轴器 为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2 轴;84,501212mld段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取d623挡圈直径 D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在mL841半联轴器上而不压在轴的端面上,故 1-2 段的长度应比 略短一些,现取 .ml8212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙m623组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313。其尺寸为 d D T=65mm 140mm 36
37、mm，故 ；而 。md65743l82,5.465653）取安装齿轮处的轴段 4-5 段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间704采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度ml854，故取 h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，dh07. md8265 hb4.1取 。ml565e第 16 页 4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 ml57.4032低速轴的
38、相关参数：表 4-1功率 p3 kW69.转速 nmin/7125r转矩 T3 N84.31-2 段轴长 l21 84mm1-2 段直径 d50mm2-3 段轴长 l32 40.57mm2-3 段直径 62mm3-4 段轴长 l43 49.5mm3-4 段直径 d65mm4-5 段轴长 l54 85mm4-5 段直径 70mm5-6 段轴长 l65 60.5mm5-6 段直径 d82mm6-7 段轴长 l76 54.5mm6-7 段直径 65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=20mm 12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为 L
39、=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，67nH选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向k定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。4.2 中间轴e第 17 页 4.2.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p2n2T2mNrr kWnpTi 6.23.10950i/.mi/3.41610.97.0512223204.2.2 求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： mmzd140353NNFTtantrt 35214ta214297.063cos0t376c
40、os5.23（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： mmzd932 NNFTtantrt 1234ta954957.06cos0t13cos216.24.2.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢, 调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120Amnpd6.3027.12.3601332min 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 。d12e第 18 页 图 4-24.2.4 初步选择滚动轴承 .（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级md3521的
41、单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d D*T=35mm 72mm 18.25mm，故， ；6521l8.165（2）取安装低速级小齿轮处的轴段 2-3 段的直径 ；齿md4532l8.291轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用l90轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度 ，dh07. hb4.取 。ml1243（3）取安装高速级大齿轮的轴段 4-5 段的直径 齿轮的右端与右端轴;45m承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴
42、段应略短于轮毂宽度，故取 。l5144.2.5 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=22mm 14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。中间轴的参数：表 4-2功率 p2 10.10kw转速 n362.2r/min转矩 T2 263.6 mN1-2 段轴长 l1 29.3mme第 19 页 1-2 段直
43、径 d21 25mm2-3 段轴长 l3 90mm2-3 段直径 2 45mm3-4 段轴长 l43 12mm3-4 段直径 d 57mm4-5 段轴长 l54 51mm4-5 段直径 45mm4.3 高速轴4.3.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p1n1T1若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1114.3.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mzd72431 NNFTtantrt 95.4702.38194tan38.196.cos20tcos38.190.6821 4.3.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小
44、直径.选取轴的材料为 45 钢, 调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120Ae第 20 页 mnpAd 54.21.094.12*13.721460.23310min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应, 故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca1 3.1KAmNTAca 85768093.1按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或ca手册, 选用 LX2 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 560000 .半联轴器的孔径,故取 ,半联轴器
45、长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度md01d21.L824.4 轴的结构设计4.4.1 拟定轴上零件的装配方案图 4-34.4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求 ,1-2 轴段右端需制出一轴肩 ,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈 ,按轴端直径取挡圈直径 D=45mm .半联轴器与轴md423配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面L81上, 故 段的长度应比 略短一些,现取 .ml80212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承. 参照工作要求并根据 ,由
46、轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 d432、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故；而 ， mm。md457643l75.68775.314l3）取安装齿轮处的轴段 4-5 段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为 61mm，齿轮轴的直径为 62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 。 l81.45325） 轴上零件的周向定位e第 21 页 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按
47、 查表查得平键截面d54b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，67nH选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周k向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。高速轴的参数：表 4-3功率 p1 10.41kw转速 n1460r/min转矩 T1 mN09.681-2 段轴长 l2 80mm1-2 段直径 d1 30mm2-3 段轴长 l32 45.81mm2-3 段直径 42mm3-4 段轴长 l43 45mm3-4 段直径 d31.75mm4-5 段轴长 l54 99.5mm4-5 段直径 48.86mm5-6 段轴长 l65 61mm5-6 段直径 d62.29mm6-7 段轴长 l76 26.75mm6-7 段直径 45mme第 22 页 5.齿轮的参数化建模5.1 齿轮的建模（1）在上工具箱中单击 按钮，打开
