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本科毕业设计（论文）说明摘要摘要焊接装备就是在焊接生产中与焊接工序相配合，有利于实现焊接生产机械化，自动化，有利于提高装配焊接质量，促使焊接生产过程加速进行的各种辅助装置和设备。焊接滚轮架是借助主动滚轮与焊件之间的摩接力带动焊接旋转的变位机械。文中详细讨论了滚轮架上筒体轴向运动的机理和特性，由于滚轮架制造安装过程中的随机误差，使滚轮与筒体之间产生螺旋角，导致筒体的轴向运动。比较了升降式、平移式和偏转式三种机械调节方式的优缺点，设计中充分的考虑了滚轮架的合理性和经济性等因素。关键词关键词：焊接；工装夹具；滚轮架；减速器本科毕业设计（论文）说明IAbstractWelding equipment is a variety of assistive devices and equipment which in the welding process and welding production line, to the achievement of welding mechanization and automation, and will help improve the quality of welding assembly to speed up the production process of welding. Welding turning rolls is a welding machine by drawing on the wheel and take the initiative between the Mount Weldment relay drive rotating to shift. The mechanism and the characteristics were investigated in detail for the axial drifting of a shaft on the welding turnig rolls. The spiral angle that comes from the random errors in the manufacture and the installation of the welding rolls, results in the axial drifting of a cylinder on the welding turning rolls. The comparison was made for both their merits and shortcomings among the three adjusting manners: the elevating, the translational and the deflecting. Fully accounting is taken into in the design of the wheel frame of rationality and economic factors.Key words: Welding; Tooling Fixture; welding turning rolls; reduction gear本科毕业设计（论文）说明II目录目录摘要摘要.IAbstract.II目录目录 .第第 1 章章 绪论绪论 .11.1 焊接工艺现状及发展方向 .11.2 论文主要研究内容.2第第 2 章章 焊接用工艺设备焊接用工艺设备 .32.1 概述.3第第 3 章章 240240 吨焊接滚轮架主动轮设计吨焊接滚轮架主动轮设计 .63.1 机械传动装置方案设计.63.2 减速器传动零件的设计计算.103.3 减速器箱体结构设计.213.4 减速器的附件设计. 23结论结论 .28参考文献参考文献 .29致谢致谢 .30附件附件 1 .31附件附件 2 .42本科毕业设计（论文）说明0第第 1 章章 绪论绪论1.1 焊接工艺现状及发展方向焊接工艺现状及发展方向随着现代工业的高速发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺方法，在金属结构生产中已经基本取代了铆接连接工艺。焊接与铸造、锻压、切削加工、热处理等金属加工工艺组合，成为机械制造业的主要加工方法，许多传统的铸锻产品，也由焊接制品或铸焊、锻焊制品所代替。早期的焊接结构大多数是用手工电弧焊完成的，有时还用到氧乙炔气焊。随着焊接工艺方法的发展及焊接结构形式的改进，焊接结构生产也已向机械化、自动化方向发展，现在不仅已经制成了各种机械化、自动化以及专门用途的自动焊接机，而且还制造了大量的焊接辅助装备、单机自动化的焊接机械装置，焊接结构生产流水线和生产自动线早已成为现实。焊接机器人在某些部门得到了较普遍的使用。在整个机械制造行业中，焊接机器人比其他类型机器人应用更广泛。焊接结构生产的机械化、自动化，不仅可以提高焊接结构的生产率，降低产品成本，提高产品质量，同时也使生产工人的健康进一步得懂到保障，环境污染也有所下降。然而，由于焊接结构的多样化及生产过程的复杂性，目前国内焊接生产的机械化、自动化程度还是较低的，手工操作在某些产品，甚至某些行业中仍占较大的比例。焊接结构生产的整个过程同其他任何一生产过程一样，除了基本的生产工序以外，还包括大量的辅助工序，其中主要是焊接零件的制备、装配、工序间的传送和制品的变位与清理等。另外，制品工序间的检验也占有相当大的工作量。因此，要提高焊接结构生产的生产率和产品质量，应考虑整个焊接结构生产过程的机械化、自动化，其途径可包含以下内容：（1） 材料预处理和备料工序的机械化、自动化，这不仅可以降低本工序的劳动量、提高生产率，还将有利于被阻焊零件质量和精度的提高，而使装配、焊接易于实现机械化和自动化，并提高产品质量。（2） 扩大先进生产工艺的应用范围，研制各种专业焊接装备，实现焊接工艺的机械化。（3） 采用先进的起重运输装备，并在各工位和工位之间配置专用的区域性起重运本科毕业设计（论文）说明1输装备及传送带，组成立体的其起重运输网络，以缩短零部件及制品的传送时间。在取物装置方面应广泛的采用真空吸盘、电磁铁及机械手等，以取代低效率、低质量的吊钩。（4） 大量采用机械化的工件变位机械及焊接操作机械等辅助装置。它们可以使焊缝或焊机、焊工处于有利的焊接位置，从而提高焊接生产率及焊接质量。（5） 注意使用各种夹具及辅助工具，如定位器、压夹器、装配胎架、打渣工具及防飞溅涂料，以减少焊前、焊后清理时间；采用电缆快速接头、碳弧气刨等，以保证装配焊接质量及提高工作效率。 综合上述的应用，将促进实现焊接生产的单机自动化的生产全过程的自动化，提高产品质量，而本文将涉及五个途径中的焊接变位及操作机械的介绍及设计。1.2 论文主要研究内容论文主要研究内容由于焊接这种工艺方法在现代工业中重要性，对其机械化、自动化的要求越来越高，本论文主要对各种焊接装备及其各自各性能特点进行了简单介绍，着重对焊接操作机械中的焊接滚轮架进行了介绍，并对 240t 焊接滚轮架的防轴向窜动问题和该问题的解决方案进行了讨论，设计了防轴向窜动装置，解决了由于滚轮架制造和安装不当或弓箭件几何形状不准使工件在回转时产生轴向位移的问题。本科毕业设计（论文）说明2第第 2 章章 焊接用工艺装备焊接用工艺装备2.1 概述概述2.1.1 焊接生产过程中工艺装备的作用焊接生产过程中工艺装备的作用现代化的工业生产，要求生产效率高、劳动强度低、产品质量优、价格低廉、有竞争力，焊接生产同样应具有这些特征，在整个生产过程中充分应用工艺装备，实现生产过程的机械化、自动化，有助于达到上述要求，在焊接生产中，焊接时间只占产品全部加工时间的 10%30%，其余为备料、装配及辅助工作等时间。节约每一工序的时间，为缩短产品生产周期无疑是具有重要意义。另外，焊接产品质量的好坏不仅取决于焊接工艺质量，与备料、装配等工序的质量也有密切关系。因此，在整个焊接生产过程中不论产品的质量要求和批量的大小如何，据应考虑采用生产工艺装备。采用工艺装备并不意味着要选用机构复杂、价格昂贵的设备，许多情况下是采用一些简单的定位器，压紧器或将现有设备稍加改装，往往也能收到明显的技术和经济效益。2.1.2 焊接生产工艺装备的分类焊接生产工艺装备的分类焊接结构种类繁多，形状尺寸各异，生产工艺过程和要求也各不相同，相应的工艺装备在形式、工作原理及技术要求上也有很大差别。图 2.1-1 是按照工艺装备的功能分类的。习惯上是将定位、压夹、推拉等工艺称为夹具；装配、焊接台架、焊接变位机械成为胎架装置。实际生产中工艺装备往往不是单一功能的，例如定位器、夹紧器常与装配台架合在一起，装配台架又与焊件操作机械合并在同一套装置上，在专业化程度很高的焊接生产中，则将焊机、焊接机器人、专用工艺装备及搬运机械组合在一起，成为专用焊接机床或焊接生产流水线。2.1.3 工艺装备的选择工艺装备的选择焊接结构的生产规模和批量，在相当大的程度上决定了他的工艺装备的专用化程度、完善性、效率及构造。制品的结构特征、重量以及质量要求等技术特征也是选择工艺装备的重要依据。本科毕业设计（论文）说明3 图图2.1-1 焊接生产工艺装备的分类焊接生产工艺装备的分类单件生产时，除非该产品的技术要求特别高，一般是采用通用的夹具及机械装置；但如果类似产品比较多，也可以采用有一定通用性的高效工艺装备。成批生产时，可根据技术要求、批量大小、工作场地面积、焊接与辅助时间的比例以及工艺装备的成本；来决定所应采用工艺装备的完善性及效率。通常是采用较专用的工艺装备，但在同一装备上应完成几道工序的工作。对于大量的生产的焊接产品，应考虑采用专用的工艺装备，并严格按照生产的节奏来计算每一单位。 回转台是一种简化的变位机，它的工作台面处于水平位置或固定于某一倾角，用于法兰焊接、封头切割等工作。焊接生产工艺装备装配用工艺装备焊接用工艺装备装配焊接组合工艺装备装配焊接组合辅助装备检查用工艺装备定位器及定位装置推拉装置压夹器及装配装置装配台架焊件操作机械焊接机械焊工操作机械焊接辅助装置焊接变位机焊接滚轮架焊接翻转机横臂式焊接机单轨式焊接机悬架式焊接机门架式焊接机爬行式焊接机电渣焊焊接机焊接机器人焊丝处理装置焊剂回收装置焊剂垫本科毕业设计（论文）说明4焊接生产中欲将沉重的工件翻转到有利于焊接的位置往往是较困难的，使用通常的桥式起重机或其他起重机不仅费时，增加了通用的起重设备的负担，而且会因通常缺乏专用吊具而发生事故。根据工件的结构特征采用专门的翻转机可以提高工作效率，改善制品的质量。翻转机特别适用与大型、长条形的工件，使他们在水平轴线回转。根据构造翻转机可分为：头架式、头尾架式、框架式、转环式、链条式及油压千斤顶式。本科毕业设计（论文）说明5第第 3 章章240240 吨焊接滚轮架主动轮设计吨焊接滚轮架主动轮设计3.1 机械传动装置方案设计机械传动装置方案设计机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置在原动机与工作机之间传递运动和动力，并藉以改变运动的形式、速度大小和转矩大小。传动装置一般包括传动件（齿轮传动、涡轮传动、带传动、链传动等）和支撑件（轴、轴承、机体等）两部分。它的重量和成本在机器占很大比重，其性能和质量对机器对工作影响也很大。因此合理设计传动方案具有重要意义。满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。一种方案同时满足这些要求往往是困难的，因此要保证重点要求。布置传动顺序时，一般考虑以下几点：（1）带传动的承载能力较小，传递相同转矩时结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲减震，因此宜布置在高速级（转速较高，传递相同功率时转矩较小） 。（2）链传动运转不均匀，有冲击，不适于高速传动，应布置在低速级。（3）蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率、间歇运转的场合。（4）圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在需改变轴的布置方向时采用，并尽量放在高速级和限制传动比，以减小圆锥齿轮的直径和模数。（5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。（6）开式齿轮传动的工作环境较差，润滑条件不好，磨损较严重，寿命较短，应布置在低速级。（7）一般将改变运动形式的机构（如螺旋传动、连杆机构、凸轮机构）布置在传动系统的最后一级，并且常为工作机的执行机构。（8）传动装置的布局应尽量做到结构紧凑、匀称，强度和刚度好，便于操作、拆装和维修。本科毕业设计（论文）说明63.1.1 电动机的选择电动机的选择 （2）确定传动装置的传动比，分配各级传动比 总传动比计算数值列表如下（见表 3-1）表表 3-1 减速器各轴主要参数计算结果减速器各轴主要参数计算结果轴号输入功率转矩转速传动比i效率1.59.5515001.1025350.9625301.051671.2560.9967926.51.20.9522681.250.4505530.7350.95060.95060.95063.2减速器传动零件的设计计算减速器传动零件的设计计算3.2.1 各个轴的齿轮尺寸各个轴的齿轮尺寸以轴为例计算： 选择材料及确定许用应力齿轮轴用 40，齿面硬度为 250HB。rC本科毕业设计（论文）说明7大齿轮用 40,齿面硬度为 250HB。rC查1图 6-12 得：；=354；=1.3(1表 6-23)，则aMP3803limH4limHaMPHS =292.3 M3HHHS3lim3 . 1380 =272.3 M4HHHS4lim3 . 1354查1图 6-13 得：=92M；=78M；=1.69（1表 6-23） ，则3limFaP4limFaPFS =57.5M =48.8M按轮齿弯曲强度设计齿轮按 9 级精度制造。查表16-22，取载荷系数 K=1.5。齿宽系数=0.2取=29，则=i=3 29=87查1图 6-7，齿形系数=2.9，=2.22，则 =0.05 =0.045因，取设计。模数 m= = 4.6本科毕业设计（论文）说明8 考虑磨损，模数要加大 10%，m=查1表 6-16，取模数 m=5.5mm中心距: a=319mm齿宽:b=0.2 319=63.8mm取 =b=65mm，=70mm 几何尺寸分度圆直径： =m=159.5mm =m=478.5mm齿顶高： h=h=hm=5.5mm齿根高： =6.875mm齿全高： =12.375mm齿顶圆直径： =170.5mm =489.5mm齿根圆直径： = =(29) =145.75mm = = =464.75mm基圆直径： =149.88mm 齿距： =17.27mm本科毕业设计（论文）说明9齿厚： =2.75 =8.635mm同理可以确定齿轮 22 和齿轮轴 27 的模数 m=4.5,其传动比 i=5取 =20,=100则分度圆直径 =m=90mm =m=450mm齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 = = =99mm = = =459mm齿根圆直径 = = =78.75mm = =本科毕业设计（论文）说明10 =438.75mm齿距 齿厚 s= =7.065mm基圆直径 =84.57mm 顶隙 依照上述步骤继续计算，对于齿轮轴 11 和齿轮 30 求得其模数 m=4取齿轮轴 11 齿数为,齿轮 30 的次数为，其传动比为 i=5则分度圆直径 =m=64mm =m=320mm齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 = = =72mm本科毕业设计（论文）说明11 = = =328mm齿根圆直径 = = =54mm = = =310mm齿距 本科毕业设计（论文）说明123-6 油标尺油标尺 (2) 油标 油标用来指示箱体内油面高度，它应设置在便于检查及油面稳定之处，如低速级传动件附近。油标的结构很多，有旋塞式油标、圆形和长形油标，其尺寸规格已有国家标准。便于选用，但结构复杂，密封要求高，多用于较为重要的减速器中。3.5.5 定位销定位销 为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，各装配一个定位销。为保证提高定位精度，两定位销应布置在箱体对角线方向，距箱体中心线不要太近。此外，还要考虑到加工和装拆方便，而且不与吊钩、螺栓等其他零件发生干涉。定位销是标准件，有圆柱销和圆锥销两种结构。通常采用圆锥销，一般圆锥销的直径是箱体凸缘连接螺栓直径的 0.70.8 倍左右，其长度大与箱体联接凸缘总厚度，以便于装拆。本科毕业设计（论文）说明133.5.6 启盖螺钉启盖螺钉由于上箱盖与机座接合处涂有密封胶，连接后接合较紧，不易分开，为了便于抬起上箱盖，在上箱盖外侧的凸缘上装有 12 个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起上箱盖。启盖螺钉直径约与箱体凸缘连接螺栓直径相同，最好与连接螺栓布置在同一直线上，便于钻孔。启盖螺钉的螺纹有效长度应大于上箱盖凸缘厚度，钉杆端做成圆柱形，大倒角或半圆形，以免顶坏螺纹。3-7 启盖螺钉启盖螺钉3.5.7 起吊装置起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器用。为了装卸和搬运减速器，常在箱盖上铸出吊耳或吊耳环，用于吊起箱盖，也可用于起吊轻型减速器，但不允许起吊整台减速器。吊环在箱座两端凸缘下部直接铸出，其宽度一般与箱体外凸缘相等，吊钩可以起吊整台减速器。本科毕业设计（论文）说明143-8 吊环螺钉吊环螺钉3.5.8 轴承端盖轴承端盖轴承端盖是用来对轴承部件进行轴向固定，它承受轴向载荷，可以调整轴承间隙，并起密封作用。轴承端盖有凸缘式和嵌入式两种。根据轴是否穿过端盖，轴承端盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有空，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处须有密封装置，闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。结论结论本论文结合焊接滚轮架基本要求和特点，采用机械设计的基本方法，对焊接机械的设计进行了研究，所做的工作主要有以下几个方面：本科毕业设计（论文）说明15（1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识；（2）通过制订设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计和方法；（3）进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。参考文献参考文献 1 骆素君、朱诗顺主编， 机械课程设计简明手册化学工业出版社 2006，82 成大先主编， 机械设计手册。机械制图。极限与配合 （单行本）化学工业出版本科毕业设计（论文）说明16社 2004，13 荣涵锐主编， 机械设计课程设计简图册哈尔滨工业大学出版社 2005，14 张展主编， 机械设计通用手册中国劳动出版社 1994，55 许镇宇、邱宣怀主编， 机械零件 （修订版）高等教育出版社,1995,126 余俊、全永俙、余梦生、张英会机械设计 （第二版） ，高等教育出版社,19867 龚溎义主编， 机械零件课程设计图册高等教育出版社，19818 王昆、罗圣国主编， 机械零件课程设计挂图 ，高等教育出版社,19869 天津大学机械零件教研室编， 机械零件手册高等教育出版社，198210 龚溎义,罗圣国,李平林,张立乃等. 机械设计课程设计指导书 2006,3 3致谢致谢本课程设计是在刘昆明老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项本科毕业设计（论文）说明17目的最终完成，刘老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 同时，我还要感谢在一起愉快的毕业设计同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别感谢我的王树华、尉学华同学，他们帮我讲解了许多问题，给予我不少的帮助。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我的大学，谢谢你们! 附件附件 1外文资料翻译本科毕业设计（论文）说明18本科毕业设计（论文）说明19外文翻译一外文翻译一 轮轴轮轴图图 1 火车的车轮安装在车轴上，两个轮同步转动。这被称为轮轨火车的车轮安装在车轴上，两个轮同步转动。这被称为轮轨。一个轴是中央轴用来承载滚轮和齿轮。着某些情况下，车轴也可以用来承载被安装在滚轮和齿轮中的轴承和轴承垫，以使他们围绕轴旋转。在另外一些情况下，轮和齿轮也许会被直接固定在轴上，通过轴承来支撑轴，这种情况在自行车上最为常见。1 交通工具的轴交通工具的轴车轴是有轮交通工具的必不可少的一个部分。车轴维持着车轮及车轮和整体的位置关系。对于大多数交通工具来说，车轮是唯一与地面接触的部分。车轴承载着运输装置和其上的货物的所有的总量，还有加速度，和颠簸时的冲击力。以结构力学的观点来看，轴必须协调好与下列设备的关系。驱动器：一个或多个车轴都是动力系统的一部分，一个机械系统都会将转动的力作用在轴上，使之能够传动力到轮，一边去动整个运输装置。刹车系统：相反的当运载装置想要停下来时，它就会提供一个力给车轴，通过摩擦力来使车辆停下来，当车子停下来时由于发动机还在旋转，也就是说轴依然在承受负载。导向：大部分小型汽车的前轮都是用来导向的，运输工具通过改变前轮轴来改变前轮和车身的朝向，以便调整车的运行方向。2 结构特点结构特点本科毕业设计（论文）说明20图图 2 O 系列新干线的车轮系列新干线的车轮直轴是一种连接左轮和右轮的装置。车轴的中心线在两个轮的正中间，这样设计可以保证轮的位置能够在承受压力是不至于改变。直轴常用于火车、民用汽车的后轴，以及承受巨大载荷的非道路运载工具。在拆分设计时车轮附在轴的一个端上。在某些设计中它允许允许左轮和右轮独立悬在车身下，这通过一个减震桥来实现，这样就可以保证车身在行驶时能够不太颠簸。当轴不是悬挂式的时，分开车轴可以通过左轮和右轮分别以不同速度驱动车体来使车辆转弯和保证平稳。一个串联轴是两个或两个以上的轴安装在一起组成的。卡车通常会使用多个轴来提供一个轴所不能提供的运载能力，自卸式卡车通常在后轮处有一个串联轴。3 驱动轴驱动轴图图 3 驱动轴前段的花健驱动轴前段的花健一个被发动机驱动的轴被称作驱动轴。现代前轮驱动车可以融合一个驱动和前轮为一个单位，我们称之为桥。驱动轮是一个的被万向分离接头连接的两个轴。每一个轴都和车轮用一个等速连轴器连接，它允许车轮在转向时也能良好的传递动力。在后轮驱动的汽车和卡车中，发动机驱动一个驱动轴它将发动机的旋转里传递给车后部的驱动轴。这些驱动也许是一个活动轴，但现代设计通常一个分裂轴来表明他本科毕业设计（论文）说明21们的不同。一些简单的运输工具的设计，例如卡丁车，也许只有一个驱动轮。这个驱动轴是一个分裂轴，分别被不同的发动机所驱动。4 死轴和懒轴死轴和懒轴图图 4 这个大卡车拥有一个庞大的驱动轴这个大卡车拥有一个庞大的驱动轴死桥 ，也称为懒惰车轴 ，不传递动力而是自由旋转。后轴驱动的汽车的前轴可被视为死轴。许多卡车和拖车使用死轴来保证载重量。一个死轴紧挨着一个驱动轴被称为推轴。一些自卸车和拖车被装配了空轴，它们被安装的也许高也许低。当轴被降低时是为了提高他们的载重量，或者是为了平均的分配货物的载重量到各个轮，例如通过一个载重桥。当它们没用用时，就把他们拆除，以节省动力，减轻各个轮的负载。同时也能够使整个运载设备结构更加紧凑。许多厂商提供数控空轴，这样当主轴达到他们总量极限时，死轴就会被自动放低，当有必要时，死轴也可以被立即提升，只需要按一个按钮。外文翻译二外文翻译二 齿轮齿轮本科毕业设计（论文）说明22图图 1 1 破旧的时钟和暴露的齿轮破旧的时钟和暴露的齿轮. .图图 2 2 现代单阶行星齿轮轴作用在微马力电机上现代单阶行星齿轮轴作用在微马力电机上1.1.齿轮概述齿轮概述齿轮是一种安装在传动装置上，通过齿与齿的咬合传播力的装置单位。齿轮不同于滚轮和滑轮的地方就是在于齿轮表面有层层的齿和牙，这些齿与牙咬合与其他的齿与牙，从而使力传播到其他的地方而不至于产生滑动。根据结构和安装方法的不同同一种齿轮可以以不同的方式传播运动，可以从动力源处传播不同的速度和运动方向。齿轮最常见的安装形式是和其他的齿轮咬合，但齿轮可以和任何具备合适齿的装置咬合，比如传动链。齿轮的最重要的特性是齿轮的尺寸（直径）可以被定制为某个特定数字，以便服务于机械利益。这就造成了与齿轮胶合的齿轮的转速和齿数不同于第一个齿轮。在特定机器的背景下，齿轮组往往代表了一个特定的齿轮胶合。这种齿轮组的咬合蕴含着特定的转动比率，他通过齿数和齿轮的半径来实现。本科毕业设计（论文）说明232.2.机械利益机械利益图图 3 3 运动中的齿轮组运动中的齿轮组对于齿轮组来说，他们的咬合运动决定了他们的运动线速度必然是相等的。线速度是齿轮的角速度与他的半径的乘积，我们可以看到在相同的线速度下，齿轮半径越大的齿轮运转的越慢。这种结论同样可以被另外一种分析过程所印证：数齿数。因为两个咬合齿轮的齿是一个紧咬着另外一个齿。当小齿轮的所有的齿都经过空间里的同一点时，小齿轮旋转了一周，与此同时，大齿轮的齿并没有都经过同一个点，也就是说大齿轮并没有旋转一周。在同一给定时间内，小齿轮转的圈数更多，它的速度就更快。它们的速度比与它们的次数比成反比。(速度 A * 齿数 A) = (速度 B * 齿数 B)这个比率也就是常见的齿轮齿数比。扭矩的确定与通过齿轮齿施加于其他齿的力有关。考虑到两个齿轮是通过一个接触点传播力的，一般情况下，这部分力有径向分力和切相分力。径向分力可以忽略不计：它只是造成轻微侧滑进且并对转动无影响。自由切线部分造成转动。扭矩等于切向部分的力乘以半径。因此我们可以看到大齿轮传递着大的扭矩，而小齿轮传递的扭矩则较小。扭矩比等于半径比，这正好和速度比相反，较大的扭矩意味着较小的速度，反之亦然。事实上扭矩比与速度比相反也可以从能量守恒定律中推导出来。在这里我们忽略了摩擦力的作用。速度比确实与此轮的齿数和尺寸有关，但是摩擦力将导致扭矩比实际上较速度比小。本科毕业设计（论文）说明24在上面的讨论中我们已经提到了齿轮的半径。由于齿轮不是一个完全的圆，而是一个在点接触齿面内实现。由于是小面积的接触，交叉螺旋齿轮只能用于轻负载。4.44.4 准双曲面齿轮准双曲面齿轮准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮相似，但轴与轴之间存在偏移，不交叉。球行表面出现锥形，但以齿的补偿抵消轴，实际上是螺旋锥形齿的革新，准双曲面齿轮几乎和轴成 90 度。这取决于哪一方的轴的角度被抵消，相对于螺旋伞齿轮双曲线齿轮甚至可能啮合运行更加顺利。此外，齿轮设计中，可以用螺旋锥齿轮达到更大的减速比，即使用一套单一的准双曲面齿轮就可以使减速比率达到 60:1 甚至更高是“完全可行的”。4.54.5 蜗杆蜗杆蜗杆是一类似于螺丝齿轮。这是一种的特别的螺旋齿轮，但它的螺旋角通常是有点大（例如，有些接近 90 度）并且它的身体通常是分布在相当长的轴线方向，它是这些特性，使其有点像螺钉。 蜗杆通常一个被网状齿围着的盘形齿轮，它被称为“齿轮”“轮”“涡轮”“蜗杆”，在涡轮蜗杆系统中，它允许几个部件在一个很小的空间内实现很大的传动比。在实际中，齿轮减速比往往低于 10:1 ;而蜗轮组传动比通常在 10:1与 100:1 之间，甚至达到 500:1 。 在涡轮蜗杆组中由于蜗杆的的螺旋角很大，齿间滑动可能是很大的，以及由此产生的摩擦损失驱动器的效率通常要少百分之九十以上，有时甚至不到百分之五十，这远少于其它类型的齿轮。4.64.6 齿轮齿条齿轮齿条本科毕业设计（论文）说明25图图 5 5 齿轮齿条齿轮齿条机架是齿列或棒，可以将其视为部分齿轮与无限大的曲率半径。齿条与小齿轮扭矩可转换为线性力，机架移动直线。这种机制常被用于汽车转换向的方向盘以及左向右运动的拉杆上 。支架还具有理论的齿轮几何。例如，齿形的齿轮可相当于一个机架（无限半径）和一个具有标准齿的齿轮。齿轮齿条式的齿轮受制于齿条。5.5.齿轮的历史齿轮的历史据史料记载，远在公元前 400200 年的中国古代就巳开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。17 世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18 世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到 20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。早在 1694 年，法国学者 Philippe De La Hire 首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733 年，法国人 M.Camus 提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的，这就是 Camus 定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的概念。1765 年，瑞士的LEuler 提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary 进一步完成这一方法，成为现在的 Eu-let-Savary 方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是 Roteft WUlls，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873 年，德国工程师 Hoppe 提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。19 世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具军较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。本科毕业设计（论文）说明261908 年，瑞士 MAAG 研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国 BSS、美国 AGMA、德国 DIN 相继对齿轮变位提出了多种计算方法。为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907 年，英国人 Frank Humphris 最早发表了圆弧齿形。1926 年，瑞土人 Eruest Wildhaber 取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的 MLNovikov 完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970 年，英国 RolhRoyce 公司工程师 RM.Studer 取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数 O.004100 毫米；齿轮直径由 1 毫米150米；传递功率可达 十万千瓦；转速可达 十万转/分；最高的圆周速度达 300 米/秒。齿轮在传动中的应用很早就出现了。公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在机械问题中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。不过，古代的齿轮是用木料制造或用金 属铸成的，只能传递轴间的回转运动，不能保证传动的平稳性，齿轮的承载能力也很小。附件附件 2外文资料本科毕业设计（论文）说明27
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