毕业设计（论文）-多轴自动螺栓拧紧机的设计

1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计（论论 文文）题题 目目 多轴自动螺栓拧紧机的设计多轴自动螺栓拧紧机的设计 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名学生姓名 XXXXXX 班班 级级 本科机械制造本科机械制造 12011201 学学 号号 XXXXXXXXXXXXXX 指导教师指导教师 XXXXXX 二二 年年 月月 日日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集

2、体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。 论文作者签名：xxx 日期： 年 月 日摘 要直径螺纹联接由于简单可靠、拆卸方便, 而广泛应用于众多的机构装配中，在现代工业过程中, 用螺栓装配是非常普遍的, 尤其是在发动机、压缩机及变速箱等对螺栓拧紧的角度与位置装配精度要求很高的场合。然而, 目前在中国, 由于传统工艺等原因,现在广泛应用在装配线上的是气动与液压扳手, 其存在操作不方便、工人劳动强度大、效率底、角度和扭矩控制精度差而且不能实现网络化和在线管理等缺点, 已经不能满足现代工业高性能装配的要求。拆下瓦盖，套到曲轴上后再重新拧紧后装配，如用这个“最紧”来进行，其结果将是非常危险的。因而，如

3、何有效地控制“拧紧”，并使其达到“最佳”，也就成为了行业十分关注的课题。拧紧机就是作为有效地控制“拧紧”，并使其达到“最佳”装配工具。本文从拧紧机的结构设计入手，通过对螺栓拧紧机的各个结构的设计，完成总体的装配图，比较圆满的完成了拧紧机的系统设计。对一些比较重要的零件进行了详细的介绍并绘制其零件图。关键词：螺栓拧紧；多轴；自动化；减速装置；花键轴全套图纸加 V 信 sheji1120 或扣 3346389411AbstractThis Automatic bolt tightening machine is a set of mechanical transmission, electrica

4、l transmission, pneumatic technology, electronic technology, automatic detection in one of the mechanical and electrical integration equipment. Tightening machine as the name suggests is to tighten the work piece of equipment unit, mainly used in bolt / nut tightening. There are hundreds of parts of

5、 a machine using the method of bolt fastening assembly, in a large number of production is in the different work station to complete the. And every day to assemble dozens or hundreds of machines, the number of this bolt can be imagined, and to tighten the torque required to tighten the product speci

6、fications. In order to improve the production efficiency and ensure the tightening torque of the bolt, the automatic bolt tightening machine is born.Automatic tightening machine is a set of mechanical transmission, electrical transmission, pneumatic technology, electronic technology, automatic detec

7、tion in one of the mechanical and electrical integration equipment. Tightening machine as the name suggests is to tighten the equipment parts of the working device, mainly used for bolts, nuts. There are hundreds of parts on a machine, using the method of bolt fastening assembly, in a large number o

8、f production is completed in different work table. And every day to assemble dozens or hundreds of machines, the number of this bolt can be imagined, and to tighten the torque required to tighten the product specifications. In order to improve the production efficiency and ensure the tightening torq

9、ue of the bolt, the machine is born.Keywords: Bolt tightening，Multi axis，Self animation，Gear reducer，Spline shaft 目 录摘要. .IABSTRACT.II1 前言.11.1 螺栓联接的历史.11.2 螺栓拧紧机的出现.11.3 螺栓拧紧机的发展.11.4 中国拧紧机的发展.12 螺栓拧紧机的原理及意义.32.1 原理.32.1.1 扭矩法.32.1.2 扭矩转角法.42.1.3 屈服点法.52.2 意义.62.2.1 预紧力不适当带来的后果.62.2.2 设计意义 .63 螺栓拧紧

10、机的总体设计过程.73.1 设计内容.73.2 性能特点.73.3 主要技术参数.7 3.4 螺栓拧紧机的总体设计.73.4.1 减速装置的选择.83.4.2 轴的设计.83.4.3 花键轴的校核.9 3.5 电动机的选择.114 行星齿轮减速器的设计.124.1 概述.124.2 设计的四个条件.124.2.1 满足给定的传动比.124.2.2 同心条件.134.2.3 邻接条件.134.2.4 安装条件.1424.3 行星轮系的设计.144.3.1 一级行星轮系的设计.154.3.2 二级行星轮系的设计.154.3.3 三级行星轮系的设计.16 4.4 啮合效率的计算 .164.5 总的传

11、动效率的计算.174.6 齿轮强度的校核.184.6.1 对一级行星轮系校核.184.6.2 对二级行星轮系校核.214.6.3 对三级行星轮系校核.245 螺栓拧紧机的控制方法 .275.1 扭矩传感器.275.2 角度编码器.275.3 拧紧过程中的控制方法.275.3.1 扭矩法.275.3.2 扭矩转角法.275.3.3 屈服点法.275.4 拧紧过程的检测.286 结论.29参考文献.30致谢.31山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 螺栓联接的历史螺纹连接因为简单、牢固、方便的安装，普遍使用于铁路钢轨扣件螺栓的螺纹连接。近年来，拧紧螺丝是常用的液

12、压和电动扳手来完成。因为液压扳手，气动扳手在拧紧过程中是靠冲击力来拧紧设备，因此拧紧力矩值误差相对很大，也有液压和电动恒转矩扳手不适合在大扭矩的情况下工作，从而导致了劳动强度大，并且生产效率很哈，质量非常的不稳定。1.2 螺栓拧紧机的出现自自动紧缩机是一套机械传动、电气传动、气动技术,电子技术,自动探测的机电一体化设备。紧缩机顾名思义是加强设备部分的工作设备,主要用于螺栓,螺母。一般机器上有成百上千的零件,使用螺栓连接组装的方法,在大量生产完成在不同的工作表。每天和组装数十或数百个机器,可以想象这个螺栓的数量,加强加强产品规格所需的扭矩。因为要增强生产效率和确保螺栓的拧紧力矩，所以发明了自动螺

13、栓拧紧机机器。1.3 螺栓拧紧机的发展螺螺栓拧紧技术是从国外引进的，比较有代表性的：瑞典阿特拉斯公司（CP） ，雷诺的乔治斯，乔治斯法国雷诺汽车公司、美国英格索兰英格索兰） ，德国博世（博世） ，美国固铂（Cooper） ，等等。为了适应固定的转矩负载可以控制的紧缩之际的需求，在 80年代，国外的机械和电气，汽车制造业普遍采用的控制转矩，可控角度和紧缩工具的屈服点。近年来，随着电机转速控制和转矩控制技术的发展和国外的装配线装配工具逐渐从手动、气动、液压或电动工具转向低能耗、低噪声、精确控制可以拧紧装置方向控制、微机控制的自动装配系统、实现对象装配固定的扭矩和固定角度的监测和屈服强度监测。1.4

14、 中国拧紧机的发展与国外发展的速度来讲，中国的机械和电气，汽车产品和螺丝拧紧工具仍然比较落后，不是一系列，在拧紧工具和设备的迫切需要大量生产，每年都要花费大量的外币购买外国产品。近年来，随着我国汽车工业的快速发展，与国外相比,中国的机电、汽车产品和螺丝收紧工具仍相对落后,不是一个系列,在紧缩政策工具和设备急需大量生产每年花费大量的外汇购买外国产品。近年来,随着我国汽车工业的快速发展,为了提高整体素质,增强国际竞争力,向规模化和自动化方向往前迈了一步,提出了更高的要求,装配质量山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）2和生产效率,因此它被广泛用于螺栓(螺母)的效率也提出了越来越高的需求,

15、这种需求推动紧固技术在我国目前的发展阶段。但当前形势下,国内市场主要被国外品牌占领,国内主流汽车工厂基本上没有设备。也有少量也有少数独立发展的企业,如沈阳自动化研究所、中国科学院院士,东风公司设备制造工厂,大连德信公司,山东龙口气体气动机械厂,但从技术和国外产品相比有很大的差距。随着电子技术的不断进步,新的传感器技术的发展,技术的研究,将会有一个更高的自动化程度和自动紧缩机自动化,或出现采用自动紧缩机的新技术。可以预计,中国的汽车装配行业将会越来越多的使用自动螺丝机,所以汽车装配的质量和效率都得到很大的提高。为了提高综合素质,提高国际竞争力,朝着的方向不断迈进大规模和自动化,提出了更高的要求,

16、装配质量和生产效率,因此它被广泛用于螺栓(螺母)的效率也提出了越来越高的要求,这种需求推动紧固技术在我国目前的发展阶段。但现状,国内市场主要由国外品牌占制造业工厂,大连德信公司,山东龙口气体气动机械工厂,等等,但从技术与国外产品相比有很大的差距。随着电子技术的不断进步,新的传感器技术的发展,技术的深入研究,将会有一个更高的自动化程度和自动紧缩机的自动化,或出现采用自动紧缩机的新技术。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）3第 2 章 螺栓拧紧机的结构及作用2.1 结构组成螺栓拧紧机系统由四大部分组成：支承部件、升降系统控制系统动力及传动系统。其的力量和传动系统和控制系统的核心是螺栓收

17、紧机:支持组件支持其他系统、电力驱动系统和升力系统上安装支撑部分。螺栓收紧机的主要作用是加强线程根据需求。紧缩机的纸以电机为动力源,由减速机输出转矩增加，和用于螺丝收紧和加载；使用压缩空气作为辅助电源的气缸驱动收紧盒运动。紧缩的情况下到达工作位置时，螺丝可以拧下来。整个紧缩途中是由电气控制系统控制，传感器将数据发送给检测控制系统，控制系统可以监控整个紧缩过程通过数据的分析和处理。螺丝收紧机卸载原理，同样式控制系统的控制下,自动根据一个规定的周期。转矩、旋转角度等参数可以结合实际的工况，随机设置。图示-2.1 螺栓拧紧机的结构示意图2.1.1 扭矩法扭矩法当扭矩当转矩大于或等于目标转矩，主轴停止

18、。如果最小转矩小于最大扭矩和最大转矩,然后收紧合格。该方法只控制应用扭矩，这是一个方法，使用转矩之间的线性关系和锁模力加强弹性区。然而，由于摩擦力的变化表面的螺旋两部分，实际的轴向夹紧力的控制不能达到很好的精度。根据不同表面条件和润滑、轴向夹紧力可以达到 50%。这种方法也不能在紧缩的过程中发现错误，如短螺纹孔，螺纹尺寸不匹配，可能产生的应用山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）4已经达到一个扭矩，实际的工件没有收紧的错误。 扭转矩方法的特点为控制对象直观，测量很简单，操作过程方便，控制程序很容易。转矩控制方法的不足为：材料潜力没有充分利用，摩擦系数的影响，转矩系数很大，前扣紧力大，

19、控制精度低。因此，转矩的方法通常是使用手册，电动或气动工具直接向线程对装配扭矩装配到位，不太重要的装配位置。2.1.2 扭矩转角法扭矩转角法假使角度大于或等于目标角度，或转矩额定扭矩，主轴停止。如果最小转矩最终扭矩最大扭矩，最小角 额定旋转角度,螺丝收紧。伸长的转矩角控制的本质的螺栓,螺栓联合(关节转矩通常需要旋紧扭矩值的25%左右)弹性收紧范围后,轴向夹紧力成正比和伸长,伸长控制是控制轴向力,延长和转动角成正比。转矩角旋转方法主要通过螺栓拉长在超弹性极限(塑性变形区),为了达到充分利用材料强度(设计螺栓夹紧力可取的屈服强度的70%),完成了高精度的收紧控制。这种方法可以显著提高轴向夹紧力的控

20、制精度,达到15 - 25%,螺纹的摩擦系数小,并具有良好的可重复性。锁模力的离散程度小,平均价值可以增加屈服极限的70 80%,这不仅提高了材料利用率,而且还增加紧缩的稳定性。主要用于发动机连杆和主轴承盖,汽缸,飞轮、制动、转向等. 这种收紧控制方法是使用最广泛的方法,适用于高重复性的紧缩。扭转矩角的方法,在紧缩的过程中,即便的螺纹部分的摩擦系数拧紧力矩实现“预加载阶段”有影响,但影响很小。由于摩擦系数的变化只影响旋转控制的起点。在第二阶段是控制角度，显示螺旋角的螺纹摩擦系数预扣紧力没有影响，因为在弹性变形区域，如果螺栓刚度常数，预紧力的螺栓伸长和，伸长和旋转程度成正比。如果螺纹部分是收紧旋

21、转3600，的螺栓力延伸的一部分。因此，摩擦系数几乎没有影响最终的预扣紧力,所以控制精度大大提高,简单的控制力矩。2.1.3 屈服点法屈服点法屈服点方法使用转矩角增加的比率最具体的概念,螺纹部分是收紧螺栓的屈服点。紧缩政策工具使用计算机电路、输入扭矩和角度进行微分计算,并将转矩的旋转角曲线,从而实现自动停止控制。收紧屈服点的质量控制(前扣紧力分散)只与螺栓的屈服强度有关。屈服点方法的优势是螺栓固定在其屈服点和线的强度是最有限的。大量的研究表明,当螺栓山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）5收紧,轴向预加载越大,反放松和抗疲劳性能越好。缺点是紧缩工具太贵了。通过监测拧紧力矩和角度变化的

22、斜率曲线,螺纹成员收紧到屈服点。螺丝收紧货币政策的过程中,转矩曲线改变从弹性区与塑性区,以及转矩之间的线性关系和角度变化。当斜率变化在一定范围内,被认为是达到屈服点。导数的计算公式是： dTd /1 . 2公式里：-扭矩变化量 Td-扭矩角变化量d 图示 2.2 屈服点法原理图屈屈服点的方法用于收紧螺丝的屈服点螺栓使用转矩角的增量比的概念。收紧质量(前扣紧力分散)屈服点的方法只有与屈服强度的螺栓。 屈服点法的长处为：1 不受摩擦系数的转矩控制方法和旋转角度控制方法的转折点。因此转矩控制方法的致命缺陷和弹性区角方法克服,和提高了装配精度。屈服点2 螺栓,螺纹的强度的潜力最大化。大量研究表当螺栓收

23、紧,轴向预加载越大,反放松和抗疲劳性能越好。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）6 它的不足为控制系统相对繁琐，所以拧紧工具成本相当的高，不仅这样还对螺栓的材料、结构和热处理的质量规定苛刻。2.2 作用及后果2.2.1 设计意义设计意义螺螺纹连接的重要作用是连接身体与螺纹紧固件可靠连接，螺杆总成的本质是控制螺栓的轴向力控制在合适的范围内。进一步理解和感知的线程收紧控制方法,学习设计过程中传输和权力机制的机制，了解当今在生产和生活中的螺栓收紧的定位,变为了机械行业是无法替代的重要部分，经过这个设计我学到了很多的前沿科技,让我们在未来的学习和工作中受益。2.2.2 预紧力不适当带来的后

24、果预紧力不适当带来的后果 增加设备的质量和成本:如果预加载太小,需要使用更多的和(或)较大的紧固件,往往还需要使用一个更大,从而增加产品的质量。与此同时,许多产品的成本和装配的零件数量,需要成正比,因此,预加载太小导致装配和制造成本,和维护成本增加。滑移、分离或紧固件松动:普通螺栓连接承受横向载荷,前扣紧力正压力之间的联系,和依靠摩擦力来抵抗外部负载。因此,预加载的大小决定了其承载能力。如果缺乏联合预加载部分将出现下滑,导致被连接到一个错位,倾斜,皱纹甚至紧固件。螺栓连接的轴向载荷,前扣紧力引起关节表面的压力,和剩余预加载外部负载后的压力量结合表面工作。缺乏前扣紧力会导致关节表面的泄漏,如压力

25、管道泄漏,发动机泄漏,甚至导致分离的两部分。缺乏前扣紧力也会引起强烈的横向振动,导致松动螺母。螺螺纹连接部分的静态伤害：如果紧固螺丝拧太紧,即预加载太大，螺栓可能拧和连接部件可能会碎，咬棒，变形或断裂，线程是削减旅行。螺栓疲劳失效：大部分的螺栓失败由于疲劳。减少总负载的平均值，可以改变的循环变化的螺栓降低，由于荷载振幅增加。所以，大多数的总体效果是使螺栓的疲劳寿命降低。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）7第3章 整个方案设计3.1 要求多轴自动螺栓拧紧机的整个方案的设计：本文拟设计的拧紧机主要应用于普通家用汽车装配车间，用于拧紧轮胎的紧固螺栓，单班制工作，预期寿命中等。主要设计内

26、容有：制定工艺方案，确定拧紧机结构方案；具体方案设计，绘制图纸，并进行相应的设计计算及校核。包括：（a）拧紧机零件图；（b）拧紧机组装图；（c）有关设计计算、校核；（d）设计说明书。主要特点:主要用于联合国大会购买家庭汽车，用来加强轮胎的紧固螺栓。 。3.2 参数要求拧紧机在汽车生产上拧紧轮胎的应用，设定以下设计参数：拧紧转速：n=50r/min。最大拧紧扭矩：T=150Nm。单班制工作，预期使用寿命 10 年，每年 300 个工作日。在使用期限内，工作时间占 20%。3.3 结构方案的设计螺螺栓收紧机总体设计是粗略设计好的紧缩机主体，然后根据主题将推动机制、制动机制，传感器和其他重要的组件来

27、设计和安装，最后形成完整的装配。见下面的图 3 - 1:装配图的螺栓紧缩机:图 3-1 方案图山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）83.3.1 电动机的设计选择电动机的设计选择 根据： ；mNT150min/50rn 经过已知的要求可求出： kWTnP785. 09550000501015095500003 由于算出来的的功率，参考相关文献2P236 表 12-2 可知，选择 Y 系列三相异步电动机 Y802-2，电动机的具体参数为：额定功率:1.1；同步转速：3000；质量 17。kWmin/rkg图 3-3 电动机3.3.2 花键轴的校核花键轴的校核（1）根据扭转强度验算 此样

28、条件根据轴所受的扭矩计算其强度，轴的扭转强度条件为： TTTdnpWT32 . 0955004 . 3式中：为扭转切应力，；Tmpa 为轴所受的扭矩，；TmmN 为轴的抗扭截面系数，；TW3mm 为轴的转速，；nmin/r山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）9 为轴的传递的功率，；pkW 为轴的截面直径，；dmm 为扭转切应力，。 TmpakWrmNTnp785. 09550000min/501509550000 根据前面计算可推出直接的验算： 303332 . 095500002 . 09550000npAnpnpdTT5 . 3 mmnpA05.3050785. 0120330

29、mm326 . 3 经过前面的计算分析，作为承受扭矩的轴段的最小直径小于花键轴的直径，因此它的扭转强度满足规定。（2）根据剪切强度进行验算 每一键的侧面受力： NsTF125010206/150/37 . 3 mpaAF63.17266/1250/mpa308 . 3 因此它的剪切强度满足规定。（3）根据疲劳强度进行验算 这种校核计算的实质在于确定变应力情况下的轴的安全程度，在已知轴的外形，尺寸及载荷的基础上，即可通过分析确定出一个或几个危险截面，按如下式子求出安全系数并应使其大于或至少等于设计安全系数，即仅有扭转切应力时，满足：caSS 3 . 133. 1602 . 1603 . 1200

30、1macaKS9 . 3满足要求。（4）根据轴的扭转刚度进行验算 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示，轴扭转角的计算公式为：m/0单位为 PGIT41073. 510. 3山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）1025. 0103. 03232101 . 8101501073. 54434式中：为轴所受的扭矩，；TmmN 为轴的材料的剪切弹性模量，对于钢材，；GmpampaG4101 . 8 为轴截面的极惯性矩，对于圆轴，；PI4mm324dIP 因此符合轴的扭转刚度要求： 11. 3 对于精密传动轴，参考相关文献5P138 中的 12-22 可知：。 m/5 . 025. 003.

31、3.3 轴的设计轴的设计（1）材料：40Cr 生产这种钢淬火介质加载下的机械零件和中速工作，如汽车转向节,半轴和机床设备，机轴、蜗杆、花键轴、顶尖套;淬火及回火后用于制造高负荷，影响和温和的速度工作部件如齿轮、轴、泵、转子、滑块环；淬火和低温回火后生产负载较重的情况下，影响和耐磨性低，与固体部分零件的厚度低于 25 毫米，如蜗杆轴,轴和套环；淬火和制造高频淬火表面硬度和耐磨性高，没有大影响零件，如齿轮、套筒、轴、曲轴、主轴、主轴、销、连杆、螺丝、螺母、阀门等。并且，钢应用在生产各类的传输组件，像大直径和低温韧性的齿轮和轴。（2）因为花键轴拥有多齿效率，承载水平强，对中性高，导向性棒，齿根相对浅

32、，应力集中不高，轴与毂强度削弱不大，加工简易，可以使永磨削方法达到非常棒的精度等长处，因此使用花键轴用来连接三级轮架和拧紧头连接的零件很好的 。 参考相关文献5P138 中的 13-32 可知：=，= b0mpa150b1mpa90 1 . 3 参考相关文献5P138 中的 13-33 可知： 6 . 0/10 bb2 . 3 如果量转矩=当量弯矩： 如果量弯矩：山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）11 mmNmNmNT90000901506 . 0M3 . 362.31901 . 09000011 . 0bMdmm 参考相关文献5P144 中的 13-36 可知：选择小径是 32

33、，大径是 36。花键图见mmmm下面：图示 3-3 花键标准图3.3.4 减速装置的选择减速装置的选择在正确使用结构要求的情况下，因为内部啮合，行星齿轮股份转让负载的数量，一般比定轴轮系行星轮系的结构设计合理，体积不大，质量不高，传动比相对高的长处。所以它的应用很广泛，例如在机床、汽车、工程机械以及坦克和一般常规机械的设备上。被普遍使用。因为行星轮系的种种长处，所以当在选取在螺栓收紧机器减速系统中去。行星齿轮传动的特点：行星齿轮传动与普通齿轮传动比较来说，有非常多突出的长处。其最显著的长处为:电力传输的电力可以转移;与此这时,输入轴和输出轴同轴,也就是说,输出轴和输入轴排列在同一轴上,行星齿轮

34、传动一直是用来代替普通齿轮传动减速装置,增长率和各种机械传动系统的传动装置。特别是对于那些规定体积不大，质量很轻，结构规定小,传动效率要求严格高的航空发动机，齿轮传动设备运输、石油和化学武器装备和微分需要汽车和坦克和其他车辆,行星齿轮传动已被越来越多的广泛使用。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）12第 4 章 行星齿轮减速器的设计4.1 概述因为总的传动比经下面计算便可算出，如下是： 34560503000nn拧紧头电动机总i1 . 4 把总的传动比分成三级，就是，三级行星齿轮减速器，各级传动比公式都有了。4.2 设计要满足的要求如果安装的行星轮的齿数符合设计的要求，具体必须符合

35、下面几个方面：4.2.1 刚刚满足给定的传动比满足给定的传动比图 4-1 行星齿轮系根据选择的行星轮系形式列出传动比与各轮齿数的关系式，这样就可以初步选取各轮齿数。它的传动比是： 1311zziH2 . 4山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）13根据算出就可以算出比值，如果先规矩了值，那么可以算出值。算出的Hi113zz1z3z不是整数 ，就得重新来选取 。可能在某些情况下没办法准确算出已知的传动比，那3z么可以根据相关的经验估取一个近似的值。 4.2.2 安装要满足的要求安装要满足的要求当选取行星轮数还应该符合一定的安装条件，就是让全部的行星轮可以均匀的安装上去。参考相关文献4P

36、347 中的表 2-15 可知，行星轮系的安装要求简单的是：单排负号机构中两中心轮的齿数之和必须为行星轮数的整数倍。为：nKzz314.2.3 邻接条件邻接条件当行星轮系,共同海损安装两个以上的行星齿轮为了分享负载和平衡行星轮在离心力的操作生成的。为了一颗行星轮没有冲突,我们必须使邻近的行星的中心距的总和多齿的齿顶圆半径的两个星球。设为行星轮数，为行星轮齿顶圆半径。如图所示，显而易见一定得符合邻接条Kar件是：Karasin22山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）14图 4-2 邻接条件示意图如果选择标准齿轮，那么：mmzra2212121zzma 代入上式整理后得：KKzzsin

37、12sin124.2.4 同心条件同心条件行星轮系各轮之中心距（节圆半径之和或差）一定满足相关的关系，这样可以确证中心轮、系杆共轴线，即要满足同心条件。为：2/132rrr如果都为标准齿轮 ，那么一定要符合：山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）152/132zzz 因此前面给定的传动比选定、后就一定根据同心要求选定，如果求得的不1z3z2z2z是整数，那么得重新去选择、的齿数。1z3z4.3 行星轮系的设计通过对一级二级三级行星轮系的设计完成总的轮系的设计。4.3.1 一级行星轮系的设计一级行星轮系的设计已知；行星轮数51Hi3K传动比条件：1311zziH5同心条件：2/132z

38、zz取，则；181z272z723z邻接条件：KKzsin12sin14 .10160sin1260sin182z安装条件：Kzz30721831经过上面的公式可以轻松的得出和验算，一级行星轮系符合上面的四个要求。4.3.2 二级行星轮系的设计二级行星轮系的设计已知；行星轮数41Hi3K传动比条件：1311zziH4山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）16同心条件：2/132zzz取，则；301z302z903z邻接条件：KKzsin12sin10 .17960sin1260sin302z安装条件：Kzz40120903031经过上面的公式可以轻松的得出和验算，一级行星轮系符合上面

39、的四个要求。4.3.3 三级行星轮系的设计三级行星轮系的设计已知；行星轮数31Hi3K传动比条件：1311zziH3同心条件：2/132zzz取，则；361z182z723z邻接条件：KKzsin12sin17 .21760sin1260sin362z安装条件：Kzz36108723631经过上面的公式可以轻松的得出和验算，一级行星轮系符合上面的四个要求。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）174.4 啮合效率的计算一级行星轮系： 25. 072183131zziH10. 4 HHHi313111980. 025. 01/025. 0111. 4二级行星轮系： 33. 090/30

40、3131zziH12. 4 HHHi313111981. 033. 01/025. 0113. 4三级行星轮系： 5 . 072/363131zziH14. 4 HHHi313111983. 05 . 01/025. 0115. 44.5 总的传动效率计算参考相关文献5P254 中的表 13-22 可知：；992. 0联轴器选择的轴承有 2 个深沟球轴承 6006，那么 ；99. 03 , 2轴承选择的轴承有 3 个深沟球轴承 6007，那么 ；99. 05 , 41，轴承那么总效率是: 890. 0981. 0983. 0980. 099. 099. 05总16. 4电动机校验：山东英才学院

41、 2016 届本科生毕业设计（论文）18 kWkWP785. 0979. 0890. 0kW1 . 1总17. 4电动机满足规定。三级行星轮系的输出功率： kWPP809. 099. 0/785. 0/333轴承拧紧头出18. 4三级行星轮系的输入功率： 出入23PP19. 4二级行星轮系的输出功率： kWPP831. 098. 099. 0/809. 0/332行星轮系轴承出出20. 4二级行星轮系的输入功率： 出入12PP21. 44.6 齿轮强度的校核前面选齿轮的材料为，由于因为减速器越小越方便安装到螺栓拧紧机里，选取Cr40齿轮的模数是 1。 4参考相关文献5可知，求出轮系中心轮的最大

42、转速： min/30001rnn电机24. 4 min/6005/3000/12rinn电机25. 4 min/1504/600/223rinn26. 4求出各级轮系中心轮的扭矩： mmNnPT7 .28073000882. 095500009550000111入27. 4 mmNnPT7 095500009550000222入28. 4 mmNnPT52907150831. 095500009550000333入29. 4参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知的许用接触应力，因此Cr40mpaH735每一级行星轮系的中心轮和行星轮开始验算。山东英才学院

43、2016 届本科生毕业设计（论文）19 如果 a-c 传动里，转矩，在 c-b 传动中，。上述两式中，acaacKkTTaccacbzzKkTT表示中心轮，c 表示行星轮，b 表示内齿圈，k 为行星轮的个数，指载荷不均匀的系数，cK取值为 1.2。4.6.1 对一级行星轮系校核对一级行星轮系校核对于 a-c 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数 1AK动载系数 2 . 1vK齿间载荷分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH31211015. 06 . 0118. 011. 14 . 130. 4载荷系数K HHvAKKKKK 03. 24 . 11

44、. 12 . 11 . 131. 4弹性系数EZ 2/8 .189mmNZE32. 4节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS10. 1limHS总工作时间总t山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）20 ht14400242 . 030010总33. 4接触寿命NZ15. 1; 0 . 121NNZZ许用接触应力H lim11HNHHSZmpa2 .6681 . 10 . 173534. 4 lim22HNHHSZmpa4 .7381 . 115. 173535. 4 验算： 5 . 11815 . 1112203. 229 . 05 . 28 .18912321ub

45、duKTZZZacHEH36. 4mpampa735487 满足相关规定。对于 c-b 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数 1 . 1AK动载系数 2 . 1vK齿间载荷分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH32221015. 06 . 0118. 011. 143. 1载荷系数KHHvAKKKKK 08. 243. 11 . 12 . 11 . 1弹性系数EZ山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）21 2/8 .189mmNZE节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS10. 1limHS总工作时间总tht1440024

46、2 . 030010总接触寿命NZ15. 1; 0 . 121NNZZ许用接触应力Hlim11HNHHSZmpa2 .6681 . 10 . 1735lim22HNHHSZmpa4 .7381 . 115. 1735 验算： ubduKTZZZbcHEH2212mpampa73529867. 227167. 2168407. 229 . 05 . 28 .1893 满足相关规定。4.6.2 对二级行星轮系校核对二级行星轮系校核关于 a-c 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）22 1AK动载系数 2 . 1vK齿间载荷

47、分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH31211015. 06 . 0118. 011. 14 . 1载荷系数KHHvAKKKKK 03. 24 . 11 . 12 . 11 . 1弹性系数EZ 2/8 .189mmNZE节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS10. 1limHS总工作时间总tht14400242 . 030010总接触寿命NZ20. 1;05. 121NNZZ许用接触应力Hlim11HNHHSZmpa7011 . 105. 1735lim22HNHHSZmpa8011 . 120. 1735山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）2

48、3 验算：mpaubduKTZZZacHEH6695 . 03015 . 0545003. 229 . 05 . 28 .18912321mpa735 因此满足规定。关于 c-b 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数 1 . 1AK动载系数 2 . 1vK齿间载荷分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH32221015. 06 . 0118. 011. 14 . 1载荷系数KHHvAKKKKK 03. 24 . 11 . 12 . 11 . 1弹性系数EZ 2/8 .189mmNZE节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS10. 1l

49、imHS总工作时间总t山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）24ht14400242 . 030010总接触寿命NZ15. 1; 0 . 121NNZZ许用接触应力Hlim11HNHHSZmpa7011 . 105. 1735lim22HNHHSZmpa8011 . 12 . 1735 验算： ubduKTZZZbcHEH2212mpampa7356695 . 03015 . 0545003. 229 . 05 . 28 .1893 因此符合相关规定。4.6.3 对三级行星轮系校核对三级行星轮系校核关于 a-c 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数 1 .

50、 1AK动载系数 2 . 1vK齿间载荷分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH31211015. 06 . 0118. 011. 14 . 1山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）25载荷系数KHHvAKKKKK 03. 24 . 11 . 12 . 11 . 1弹性系数EZ 2/8 .189mmNZE节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS05. 1limHS总工作时间总tht14400242 . 030010总接触寿命NZ10. 1;07. 121NNZZ许用接触应力Hlim11HNHHSZmpa74905. 107. 1735lim22HNHH

51、SZmpa77005. 110. 1735 验算：mpampaubduKTZZZacHEH735716667. 0361667. 02116203. 229 . 05 . 28 .18912321 因此满足规定。对于 c-b 传动，参考相关文献6P214 中的表 23-11 可知：使用系数 1 . 1AK山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）26动载系数 2 . 1vK齿间载荷分配系数 1 . 1HK齿向载荷分布系数 bdbdbKH32221015. 06 . 0118. 011. 14 . 1载荷系数KHHvAKKKKK 03. 24 . 11 . 12 . 11 . 1弹性系数E

52、Z 2/8 .189mmNZE节点区域系数HZ5 . 2HZ接触最小安全系数limHS10. 1limHS总工作时间总tht14400242 . 030010总接触寿命NZ15. 1; 0 . 121NNZZ许用接触应力Hlim11HNHHSZmpa2 .6681 . 10 . 1735lim22HNHHSZmpa4 .7381 . 115. 1735 验算：山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）27ubduKTZZZbcHEH2212mpampa73568967. 218167. 21058103. 229 . 05 . 28 .1893 因此满足相关规定。第 5 章 螺栓拧紧机的

53、控制方法5.1 扭矩传感器扭矩传感器的感应扭矩在各种旋转和不旋转的机械部件。扭矩传感器的物理变化的扭矩转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在粘度计的制造,电气,气动,液压力矩扳手。精度高,响应速度快,可靠性好,寿命长特点。5.2 拧紧过程中的控制方法5.2.1 屈服点法屈服点法屈服屈服点控制方法使用转矩角增加的比率最具体的概念,螺纹部分是收紧螺栓的屈服点。紧缩政策工具使用计算机电路、输入扭矩和角度进行微分计算,并将转矩的旋转角曲线,从而实现自动停止控制。收紧屈服点的质量控制(前扣紧力分散)只与螺栓的屈服强度有关。5.2.2 扭矩转角法扭矩转角法扭转矩角的方法是适合中指定的扭矩螺丝,然后旋转螺

54、纹部分以达到所需的角度。合适的扭矩值所需的拧紧力矩值为 25%上下。尽管摩擦系数达到收紧的线程产生的关节转矩”阶段的预扣紧力”有一定影响,但影响较小的摩擦系数和线程的螺旋角前收紧力没有影响,因为在弹性变形区域或超弹性区,如果弹性模量是固定的,预紧力和螺栓伸长最相关,伸长和旋转程度成正比。5.2.3 扭矩法扭矩法扭转矩方法普遍紧缩方法,这是一个简单和方便的方法来控制弹性区与扭矩之间的线性关系和预加载。法时,控制,操作简单的操作和一个固定的扭矩只有控制。但是大约 90%的螺纹紧固力矩作用于摩擦和轴承表面摩擦消耗,真正作用在轴向预扣紧力只有保藏,改山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）28

55、变初始预扣紧力分散的程度控制在紧缩的过程中摩擦系数等等,所以离散程度的紧缩方法相对比较大,适合紧固组件一般,不适合连接的关键部分。5.3 角度编码器 角度编码器是一种电子装置组件,产生电脉冲时转动一定角度。通常在内部日常使用的工具和可治愈的角度编码器的两种形式:一种是集成养护设备工具驱动轴齿轮传动,另一个编码器是通过检测磁场的传动轴组件旋转静态抽样。由于编码器每转脉冲的数量是固定的,控制单元可用于测量控制单元后的紧固件校准通过套筒之间的转换和旋转编码器。5.4 拧紧过程的检测此拧紧缩机控制系统采用智能控制系统闭环收紧,这是需要的准确监测(转矩或力)的固定负载由给定的连接点,生成和系统需求转矩角

56、的反馈。直流驱动,力矩正比于输入电流输入驱动程序:IKT是电电机的电枢电流,或当前在该领域。因此,转矩可以通过检流计检测计算。然而,在I应用程序的小扭矩,驱动轴的扭矩适用于工件不能被忽略。因此,转矩(或力)传感器用于测量实际夹具力如下所述,典型的网格应变仪和 Wheastone 桥组成。扭矩传感器安装在驱动轴的结束,和小块的接触。这些传感器可以根据转矩的范围大小不同。提供的电机编码器,可以提供的角方向传动轴和相应的角速度。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）29 结 论谢谢老师给我选的好课题，所以我设计这从一个很好的锻炼。但也解释了我的很多在一个特别的恩典的问题。在这里，老师希望我

57、们表示衷心的感谢表达出来。因为繁忙的日程中给予我们的时间方向。当然，还有其他教练医院。在这里，我给你我的教练诚挚的感谢和赞赏。让我离开这个计划是一个很好的锻炼。但也解释了我的很多在一个特别的恩典的问题。在这里，老师希望我们表示衷心的感谢表达出来。因为繁忙的日程中给予我们的时间方向。当然，另外一个教练。在这里，我给你我的教练诚挚的谢意和赞赏。在这个过程中的设计过程中，通过整合，进一步学习和知识，深化整合，以扩大，分析问题的机械设计，来解决，我的机械设计等课程的安排，当然知识我们使用。确认已经完成，严重的当然有很多困难错误修复，精益求精，终于，设计工作有一个圆满的完成。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）30参考文献1丁