毕业设计（论文）-多方案轴系结构实验装置的设计.docx

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1、多方案轴系结构实验装置的设计摘要：轴系结构作为机械传动中常见的也是不可或缺的一部分，其传动特性以及之中相关零部件是如何进行配合的研究具有重大的理论意义以及实践意义。轴系结构我们常见的是在减速器里，通过不同类型的齿轮和轴承的组合传动来传递转矩，以达到对原动机进行减速的目的。对于我们学习机械的同学来说，了解轴系结构的传动原理及齿轮与轴承的组合传动特性对于我们学习机械设计的相关知识有非常大的帮助。鉴于本科阶段的实验方案和方式存在着一些内容单一、操作复杂繁琐、不便于同学们理解等问题，为了更好的进行相关的实验，我设计了一套结合了多种传动方案的轴系结构传动实验装置。该实脸装置包含了多种组合传动方案（如：两

2、直齿轮啮合、两斜齿轮啮合、两圆锥齿轮啮合、蜗轮蜗杆传动等），本科实验装置中的方案往往只采用了一种或两种进行组合，我设计的实险装置至少包含了四种以上的传动方案，只需要同学们进行同一组实脸便可以了解轴系结构是如何传动的，更方便同学们进行创新性的方案设计，以解决轴承类型选择、轴上零件定位紧固、轴承安装与调节、涧滑及密封等问题。为了更直观反映各零部件间是如何组合传动的，我还设计了透明的箱体结构，该箱体结构不仅透明而且可拆卸，使得在同一实验箱里便可以实现多种方案的组合。关键词：轴系结构；实验装置；组合传动方案；箱体结构Design of multi-scheme shafting structure e

3、xperimentalequipmentABSTRACT: Shafting structure as a common and indispensable part of mechanical transmission, its transmission characteristics and the related parts are how to cooperate with the researchhas great theoretical and practical significance. Shafting structure is common in the reducer,

4、through the combination of different types of gears and bearings to transfer the torque, in order to achieve the purpose of decelerating the prime mover. For our mechanical students, underslanding the transmission principle of shafting structure and the combination of gear and bearing transmission c

5、haracteristics is very helpful for us to learn the relevant knowledge of mechanical design. In view of the problems such as single content, complex operation and inconvenient understanding of the experimental schemes and methods in the undergraduate stage, I designed a set of shaft structure transmi

6、ssion experimental equipment that combined a varietyof transmission schemes in order to better carry out relevant experiments.This experimental device includes a variety of combination scheme (such as: two straight gear meshing, two helical gear meshing, two cone gear mesh, wonn gear and worm drive,

7、 etc.),the scheme of undergraduate experiment equipment often use only one or two are combined,I designed the experiment device at least includes four transmission scheme, only need to the same group of students experiment can know the structure of shaft system is how to drive,more convenient studen

8、ts to innovative design, in order to solve the bearing type selection, shaft positioning fastening parts, bearing installation and adjustment, lubrication and seal. In order to more intuitively reflect how the components are combined to drive, I also designed a transparent box structure, the box str

9、ucture is not only transparent but also detachable, so that avariety of schemes can be combined in the same experimental box.KEYWORDS: shafting structure;expcrimental device;combincd transmission schcme;boxstructure目录1绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究概况21.3 课题研究的目的及意义31.4 待解决的问题以及研究手段32轴系传动方案的选择42.1 方案的介绍42.2 传

10、动方案选择63轴的设计83.1 轴的分类83.2 轴的材料93.3 轴系的错误情况分析93.4 轴设计需要满足的基本要求113.5 轴的设计计算114齿轮的设计164.1 齿轮传动的分类和特点164.2 齿轮传动的主要参数与基本要求174.3 齿轮传动的失效形式174.4 齿轮的参数计算185轴承的设计225.1 轴承种类的选择225.2 轴承的选用245.3 轴承的配合与固定25参考文献26致谢271绪论1.1 课题背景轴系结构是机械设计课程学习中所涉及到的非常重要的传动结构，它常常存在于减速器中，是对单根轴所设计的结构进行的一系列研究。轴系统是指在机械传动过程中的一个单独系统，它由主要组成

11、部分，其中包括传动件、轴、轴承、轴心座、底部支坐、调节垫片、密封元件、联轴器以及不同零件之间进行轴向周转固定必须要使用的主要部件等。其不同的结构组合也可以分别组成不同类型和形式的轴承系统结构,根据所应用场合，以适用于不同的工作场景和工作方式。本课题主要是对轴系结构中齿轮和轴承的配合形式做具体的研究和方案设计。轴系结构是机械传动中非常重要的组成部分，轴系结构中齿轮和轴承之间的配合是否合理将对机械传动产生非常重要的影响。回转在一般机械装置中非常常见，只要涉及到回转运动的场合，一般都有轴系结构的存在，因此轴系结构是机械装置设计中应用最广泛、现阶段技术最为成熟的机械结构，轴系结构的好坏直接会影响机械生

12、产中的生产效率、使用寿命和经济实用性等问题。由齿轮和轴承组合方案的不同，各零件定位和固定方式的不同，轴系结构有很多种不同的形式。一般情况可以划分为以下三种：(1)两端单向固定，如图1; (2) 一端固定，一端游动，如图2： (3)两端游动，如图3。图3在我们本科阶段的机械设计课程中，轴系结构设计实验要求我们每位学生自选或由老师指定一种或几种轴系结构组合传动方案。由于实验室的设备缺乏多样性，只能实验固定的几种组合方案，对于一些拓展性的内容也只能由老师口头描述不便于同学们理解，整个实验过程缺乏灵活性和直观性，而且实验装置过多导致同学们操作繁琐，因此一套结合了多种实验方案的轴系结构组合传动实验装置就

13、有了设计的必要。1.2 国内外研究概况1.3 . 1国内研究概况中华人民共和国刚成立不久，我国工业发展相对还比较落后。为了发展和改善机械制造业，发展机械制造以及提高机械工业发展水平，我国已经建立了一批大型的减速器生产和制造厂并研究出了一系列的通用减速器。此时我国减速器的制造技术还是引用前苏联的早期制造技术，整体来说缺乏实用性和创新性。后来才慢慢有了发展，到了改革开放，通过对制造技术的不断引进、学习，和生产工作者们的刻苦努力，坚持不懈的探索、发现和研究，渐渐有了许多优秀的研究成果，掌握了高速以及低速重载减速器的生产制造技术。伴随着技术的发展，齿轮加工精度，材料的选择和热处理工艺都有了重大的改善。

14、部分减速器在采用坚固的齿面后，体积和负荷重量得以明显降低，承载能力、使用寿命、传动效率等都有了较为大幅度的改善，对于节能和提升主机总体技术水平具有明显促进作用。随着工作稳定性和运行效率的提高以及对传统齿轮减速器进行动力学控制的改善,我们开始了更广泛地使用的减速器。其中比较常见的设计手段主要有:模块化设计、优化设计和三维建模。其所采用的设计理论和方法具有以下几个趋势:如果我们能够结合自己的工程实际进一步地优化自己的数学模型,其收敛率和速度也会得到进一步地提高;箱体零部件的参数化建模的通用性将进一步增强,将会面向其他更多种类型的减速器;机械与美学、计算机、数学等各门专业相互贯通,遗传算法、神经网络

15、等启发式算法将被广泛应用于减速器外观和设计中；基于虚拟装配、运动学的仿真、动力学的仿真与分析等技术的综合应用将会完全取代了传统的设计和制造过程中的测试和制作环节，称为是检验设计方案是否可行的有效、快捷之路。1. 2. 2国外研究概况减速器在各个行业中的应用范围非常广泛，已经发展成为了一种必不可少的机械传动结构。当前减速器有着重量较大、体积小、传动功率比较大、机械传动效能低等弊端。在国外对减速器设计的研究中，以日本、丹麦以及德国等地均处于绝对优先的地位,特别是减速器设计的工艺和所采用的技术和材质等方面，体现出了极其巨大的优越性,减速器设计的工作可靠性高，使用寿命长。但它们的传动形态仍然主要采用定轴齿轮的传动，体积大、载重量小等问题尚未能够得到很好的缓释。日本住友重工公司自己研制的fa型高精度减速器，美国alan -newton公司自己研制的x - y式减速器，在其传动的原理和结构上与此相近或者更为类似,都被认为是目前较为先进的高精度减速器。当今的减速器正朝着大功率、更强的传动性、更高的机械效率、更轻的体积、更高的使用寿命等方向发展。所以除了不断地改进材料的品质和技术，以及提高其工艺水平外,还要在传动原理和传动机构上进