毕业设计 大棚卷帘机

1、 题 目：农业大棚化纤保温被卷帘机设计-2K-H行星传动设计及扭力杆装置设计 学 号： 姓 名： 班 级： 专 业： 学 院：机电学院 入学时间： 指导教师： 日 期： 年 月 日毕业设计（论文）独创性声明本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取得的成果。除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：农业大棚化纤保温被卷帘机设计-2K-H行星传动设计及扭力杆装置设计摘 要随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，规模越来越大。但是，草帘每天都要卷起和铺

2、放，耗用菜农很多的精力和体力，为了节约每次升降帘子的时间，设计套管式温室大棚卷帘机，每次一个或者两个人在三分钟左右的时间就能完成卷帘、放帘作业，这样可以大大延长室内的光照时间。针对温室大棚用户的实际情况，设计一种套管式卷帘机，并对关键结构进行运动分析与受力分析，对其主要结构的技术参数进行分析与计算，以完善机器结构和工作原理。该种形式的卷帘机适合棚长较长的温室大棚的设计工作，其传动方式为电动机单级少齿差减速器实现减速，并通过凸缘联轴器与卷帘轴相连。该卷帘机采用少齿差减速器能够很大程度上减小减速器的设计尺寸；少齿差减速器能够在一定程度上减少安全事故。套管式卷帘机通过电动机的正反转实现卷帘和放帘作业

3、。关键词：温室大棚；卷帘机；传动Design of Chemical Fiber insulation Automatic Met Roller for Solar Greenhouse-Designing of 2K-H Planetary transmission and Torsion barAbstractWith the improvement of living standards of urban and rural people.Growing of fresh vegetables and fruit, the winter of greenhouse trellis vig

4、orous development, scale is getting bigger and bigger. But every day, careless, heigher up and lay out a lot of energy and energy vegetable, in order to save the time, every time lifting curtain design casing type greenhouse trellis shutter machine, every time one or two in ten minutes of time will

5、finish the shutter, put shade homework, so can greatly extend indoor illumination time. According to the actual situation of greenhouse trellis users, design a kind of casing type shutter machine, and the key structure with stress analysis, motion analysis of the main structure of the technical para

6、meters is analyzed and calculated, consummates machine structure and work principle. The form of shutter machine suitable for tents long lesser greenhouse trellis design work, the transmission way through the secondary for motor belt transmission and level, and achieve slowdown worm reducer by lugs

7、coupling and shutter shaft connected. This shutter machine adopts level 1 worm reducer can largely reduce the design of the speed reducer size; Using single head not only worm broken down easy processing, but also the lock performance, can, to some extent, reduce safety accidents. Casing type shutte

8、r machine through motor positive &negative realize shutter and put shade homework.Key Words：Solar Greenhouse；Met Roller；Transmission目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc293442465 1 引言 引言日光温室卷帘机是我国具有完全独立知识产权的技术，为我国所独有。卷帘机有大概20年的发展历史，经历了由手动到自动，由草帘到保温被的演化。传动机构也从最初的皮带轮发展到链轮和现在普遍使用的涡轮涡杆机构。但是卷帘机的工作环境较差，承载扭

9、矩大，所以仍需开发更加科学合理的传动机构。日光温室的结构逐渐变化也要求卷帘机的设计相应的改变。总之，更加智能、更加安全是未来的趋势。目前国内卷帘机生产厂家有数千家，多集中在我国的蔬菜之乡寿光。日光温室卷帘机是我国具有完全独立知识产权的技术，为我国所独有。我国的卷帘机生产企业普遍规模不大，2010年，全国只有96家卷帘机厂商进入了全国和地方购置补贴目录。卷帘机种类繁多，分类方式众多。但主要可分为牵引式卷帘机、侧摆杆式卷帘机、双悬臂式卷帘机3类。如图1-1至1-3所示。图1-1 牵引式卷帘机图1-2 双悬臂式卷帘机图1-3 侧摆杆式卷帘机卷铺介质有草帘和保温被2种，草帘属于比较传统的材料，取材方便

10、，而且价格十分低廉，在20世纪之前被广泛的使用，但是由于草帘的质量较差、寿命短，而且随着使用保温被的成本逐渐降低，加上保温被具有防风、防水、耐老化等优于草帘的特点，保温被已经得到普遍的使用。图1-4 草帘图1-5 化纤保温被由于良好的的自锁性能，目前市场上应用最广泛的是涡轮涡杆和圆柱齿轮传动相结合的结构。但此种齿轮传动接触点少，传递不稳定，承载力较差、损坏率高，传统的带轮和链轮传动已经较少使用。 针对实际使用过程中出现的问题，出现了各种新式的适用于具体环境的卷帘机:太阳能型卷帘机-由于有些大棚所处的位置电力供应不便，采用太阳能不仅能够节省电力还节省了铺设电线的成本；遥控装置的开发和行程控制器-

11、实际大棚操作过程中，由于大棚一般长60-100m，如果采用手动开关，农户调整时需要来回走动，既浪费时间，又可能造成潜在的危险，采用遥控能节约时间而限位开关又能保证可靠性；智能型卷帘机-这是未来的研究方向，智能型卷帘机能够实现全自动的控制，基于日光温室的温度、湿度等自动的调整卷帘的开闭，比较科学，相较于农户依靠自身的经验决定卷帘的开闭，能够更好的控制好光照、温度、湿度。国内温室用卷帘机的特点：日光温室机械卷帘机的特点是输出扭矩大、耗电小、承载能力强，电机功率在075kW 22kW 之间，承载能力为5t12t。70m90m长的温室，重12t(含雪或水)的双层草苫可一次卷铺完成。国内有几十家卷帘机生

12、产厂企业，山东厂家较多，这些厂家处于一种无序竞争状态，产品质量起伏不定。卷帘机的样式可以说花样繁多，特别是卷帘机专利，各种形式，有成熟的，但更多是不成熟的，在调查了解的40多种专利里面，真正能形成产业化的很少。现在卷帘机存在的问题：通过对产品用户的调查和对产品各项性能指标的对比，我们发现产品的设计结构基本是合理的。而产品在使用过程中的的确确又现一些质量，如齿轮打齿、涡轮蜗杆扭坏、输出轴与卷轴与卷轴连接强度不够等，问题主要的根源是一些厂家为低价销售，以次充好，安装偷工减料等。由于卷帘机的工作环境变化比较大，遇下雪或下雨时，草苫重量增加很多，卷帘机负荷成倍增长，也较易出现问题，但使用保温被的情况要

13、好的多，由于质量问题的存在，造成卷帘机经常损坏，打齿、断轴的现象时有发生，质量不好的产品回修率在10左右，卷帘机一旦发生质量问题，不是草苫卷不上去就是草苫放不下来，给农民增添很多不必要的麻烦。因此，在推广工作中要充分的注意质量的问题。种植反季节蔬菜瓜果可以获得较大收益，促使温室大棚得到快速发展。大棚保温用的卷帘机有多种结构，本课题主要介绍套筒式卷帘机。该机主要由卷帘机组、卷帘杆、机座、伸缩支杆和铰接支座等构成。卷帘机组固定在伸缩支杆上端的机座上，减速器的输出轴通过法兰盘与横贯温室全长的卷帘杆相联。套管式温室大棚：卷帘机该卷帘机结构和双跨悬臂式卷帘机不同，是自驱动型卷帘机的义一种形。该机由卷帘机

14、组、卷帘杆、伸缩支杆和铰接支座构成。卷帘机组固定在伸缩支杆上端的机座上，伸缩支杆下端安装在温室侧墙边的绞接支座上。减速机的输出通过法兰盘与横贯温室全长的卷帘轴相联，卷帘机组被挂在侧墙外面。它的优点是部分卷被重量可以在温室两侧的墙体上，并且可以实现手动、电动一体化。缺点主要是不适用于70米以上长温室。按减速机的结构可分为直齿轮式、双蜗轮蜗杆和蜗轮直齿轮3种结构，这3种结构的减速机都能满足正常的卷铺作业。现在双悬臂式卷帘机的市场占有率约为50 ，侧摆杆式卷帘机市场占有率约为40 ，其它10。2卷帘机方案的确定2.1整机结构温室大棚卷帘机的主要结构如图2-1所示(1、化纤被2、卷帘轴3、温室大棚4、

15、摆杆5、顶杆6、电动机7、减速器8、凸缘联轴器)。该卷帘机的摆杆通过摆杆轴与地基形成铰链联接，顶杆与电动机或者减速器的底座相连，电动机固定在减速器底座上。电动机的输出扭矩通过2K-H行星少齿差减速将输出扭矩通过凸缘联轴器或者法兰盘传至卷帘轴，从而实现卷帘轴的卷帘和放帘作业。卷帘机作收帘作业时，电动机通过减速器带动卷帘轴转动，拴在卷帘轴上的帘子卷在卷帘轴上，完成收帘作业；卷帘机作铺帘作业时，电动机旋转方向相反，完成铺帘作业。图2-1 卷帘机主要结构2.2温室大棚尺寸及要求大棚高H1=3.65m，宽B=7m，长L=60m,帘厚=0.03m，帘宽8m,帘长60m。收帘或铺帘作业3 min内结束；卷帘

16、轴转速3r/min。因为化纤被应能够铺满整个大棚，故化纤被的宽度应该 EQ r(7+3.65) 7.9，所以选取化纤被宽度为8m。2.3卷帘转角及自由度的确定卷帘轴卷帘过程中忽略帘子的压缩量，帘子以卷帘轴为中心按阿基米德螺旋规律运动。卷帘轴每转1周，卷帘半径变化量为。图2-2 大棚的尺寸及形状 草帘卷筒在时间内转过的角度为,为草帘卷筒中心钢管的角速度，其对应转过的弧长为,为某时刻t草帘的半径。又 所以则 （2-1）式中S（t）为草帘在某时刻t时卷筒的展开长度，为钢管半径，为草帘厚度。草帘卷筒在屋面上作纯滚动，滚动距离OP=S（t）。代入OP=8m，=3r/min，=0.03m,r0=0.025

17、m由公式（2-1），可以计算出卷帘和放帘的用时t2.8min,满足在3min中内的要求。电动机通过减速器带动卷帘轴转动时，卷帘轴在铅锤平面内一方面作上下铅锤运动，另一方面作水平方向的前后水平运动，因此整个机构在铅锤平面内必须有2个自由度，即支承地面与摆杆之间采用转动副，摆杆与顶杆之间采用滑动副。自由度由公式（2-2）给出： (2-2)机构中有3个运动件，3个低副，1个高副，故:2.4摆杆轴位置确定为使机构的结构紧凑，应正确选择摆杆轴的位置，否则卷帘机工作时摆杆与顶杆之间滑动距离大，机构工作时不稳定，且影响结构的强度。设计时应尽量缩小摆杆与顶杆之间的滑动距离。建立直角坐标系，大棚宽度方向为X轴，

18、高度方向为Y轴。有公式 （2-3）其中H为后端高度，H1为大棚高度，r0为卷帘轴的半径，为保温被的厚度，n为卷帘轴旋转的圈数。由卷帘时间2.8min，转速3r/min，可得旋转的圈数n=3*2.8=8.4圈代入公式（2-3）可得 H=3.65+0.025+0.03*8.4=3.927m摆杆和顶杆的极限伸张位置出现在最顶端和大棚最低端，故 x= EQ r(7-x)+3.927)解得x=4.6，摆杆轴的坐标（4.6，0）2.5顶杆和摆杆的长度可以计算顶杆的最大伸张量为R1=x=4.6最小伸张量是顶杆与大棚垂直的时候，可以计算大棚直线段的斜率为tan=(H1-1)/(B-1)=(3.65-1)/(7

19、-1)=0.442故直线段的方程可以表示为y-1=0.442(x-1)一般形式为0.442x-y+0.558=0摆杆轴的坐标（4.6，0），再由点到直线的最短公式 R2=|Ax+By+C|/ EQ r(A+B) 代入数据可得最小伸张量R2=2.37m所以顶杆的滑动距离R=R1-R2=2.23m。设计顶杆和摆杆长度时必须满足：顶杆长度223 m；摆杆长度237 m。3 卷帘机受力分析3.1主要部件的质量电动机质量 20 kg；减速器质量 35 kg；顶杆和摆杆质量 20kg；卷帘轴质量：m2 =v = 7800r20L = 918.9Kg;式中：=7800Kg/m3 钢密度；帘单位面积的密度为

20、2Kg/m2化纤被的质量（考虑到雨雪天气的影响）卷帘总重量G2 = (m2 + m1)g .3.2运动分析及阻力矩3.2.1运动规律分析圆弧段OA令OC=e,S(t)= EQ oal (OP,sup10() =e,见图2-2，则=（r0t+2t2/4）/e。切点P在某时刻的坐标为：xp=xe-ecos(1+)yp=ye+esin(1+)直线段AB经计算 EQ oal (OA,sup10() =1.445m,OP点总的展开弧长为：S=1.445+（xp-1）/cos或S=1.445+(yp-1)/sin又S（t）=r0t+2t2/4,S=S(t),则xp=1-1.445cos+(r0t+2t2/

21、4)cos yp=1-1.445sin+(r0t+2t2/4)sin草帘卷筒中心运动方程圆弧段OAxp-x=R(t)cos(1+)y-yp=R(t)sin(1+)则x=xe-(e+R(t)cos(1+)y=ye-(e+R(t)sin(1+)其中=（r0t+2t2/4）/e。直线段ABx=xp-R(t)sin=1-1.445cos+(r0t+2t2/4)cos-R(t)siny=yp+R(t)cos=1-1.445sin+(r0t+2t2/4)sin+R(t)cos任一时刻草帘卷筒中心的速度和加速度 根据草帘卷筒中心运动方程，只要对其求一次和二次导数可方便地得到草帘卷筒中心运动的速度和加速度。圆

22、弧段OAx=-R(t)cos(1+)+(e+R(t)sin(1+)d/dty=R(t)sin(1+)+(e+R(t)cos(1+)d/dtv= EQ r(x+y) = EQ r(R(t)+(e+R(t)d/dt)由于R（t）随着时间改变缓慢，即R（t）=/2为小量，可略去。又d/dt=dS/edt=R(t)/e则v=(1+R(t)/e)R(t)x=R(t)sin(1+)+R(t)cos(1+)d/dty=R(t)cos(1+)-R(t)sin(1+)d/dt则a= EQ r(x+y) = EQ r(R(t)+R(t)d/dt) R(t)/e又v=R(t),所以a=R（t）/2,an= EQ r

23、(a-a) 直线段ABx=R(t)cos-R(t)siny=R(t)sin+R(t)cosv= EQ r(x+y) R(t)x=R(t)cosy=R(t)sina=R(t)=/2草帘卷筒中心的最大速度和加速度因为e=2m,A处R(t)计算可得RA=0.1212m，eRA,A处卷筒速度不大。由上述公式分析可知最大速度发生在B点，因为此时R（t）最大。通过计算B处的R（t）为RB=0.2781m,=6 rad/min,=0.03m.则vB=vmax=87.4mm/s.由于斜坡上草帘卷筒中心的加速度为常数，则a=/2=0.471mm/s.可见草帘在整个卷动过程中速度和加速度都很小，惯性作用不大。3.

24、2.2阻力矩电动机带动主要部件作摆动运动时产生的阻力矩，为了便于计算 ，认为各主要部件的作用点在卷帘轴中心上。电动机带动主要部件作摆动运动时产生的阻力矩由公式（3-1）给出： (3-1)式中：G1 =mg = 959.806 =931.6N 主要部件的重量； R 摆动半径 R =(x 4.6)2 + z21/2分析： 最大阻力矩发生在初始位置，M1 = 931.64.6 =4285Nm 。 阻力矩初始位置最大，随着卷帘轴的上移逐渐减小，=90时等于0，90时反而变成主动力矩。图3-1 转动力矩示意图卷帘轴转动产生的阻力矩M2 该阻力矩是卷帘轴本身转动产生的阻力矩与卷帘时产生的阻力矩之和。如图3

25、-1所示。卷帘轴转动产生的阻力矩M2 =G2（n + r0）cos M2max = 2048 N m起动阻力矩M3M3 = J； 式中：J= m2 r2/2 静力矩 M3 = 918.90.025231.4 = 9 N m3.2.3其它阻力矩 采用蜗杆减速器时，其轴承摩擦力阻力矩和蜗杆、蜗轮之间的阻力矩很小，可以忽略不计。 主要部件作摆动运动所产生的起动阻力矩，起动角加速度很小，可以忽略不计阻力矩。 静力矩变化引起的惯性阻力矩，其大小很小可以忽略不计。总阻力矩为：，最大阻力矩取时，偏于安全。3.2.4电动机功率电动机功率由公式（10）给出： (3-2)(取K=1.2)代入数据得：。4 减速器设

26、计4.1传动装置总体设计方案确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，采用2K-H型少齿差减速，其传动方案如图4-1所示：国内生产的单级渐开线少齿差减速器的效率一般为80%-90%，少齿差传动的效率主要由公式（4-1）给出： (4-1)代入数据得：。图4-1 齿轮连接方式4.2电动机的选择按工作要求和工作条件选择Y系列笼型三相异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。 工作机的有效功率为：；从电动机到卷帘轴之间的总效率为：；所以 。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1430r/min的电动机。根据电动机的类型、容量和转速

27、，由机械设计手册选定电动机的型号为Y100L1-4，其主要性能如表4-1所示。表4-1 Y90L-4型电动机的主要性能型号额定功率/kW满载转速/ r/min效率/%质量/kgY100L1-43143080.5204.3计算传动装置的总传动比 由选定的电动机满载的转速和 工作机的转速可以传动装置总传动比为：。减速器的传动比为。4.4齿轮齿数的确定由于选用的是2K-H型少齿差减速，传动形式如图4-1所示，根据该型传动的特点，选取齿数差Zd=1传动比的计算公式iH1=z1z3/(z1z3-z2z4)再由z4-z3=z1-z2=Zd=1,通过试凑法，取整得各齿轮齿数如下表所示表4-2 齿轮齿数各齿轮

28、齿数传动比错齿数差齿数Z1Z2Z3Z3iH1ZcZd37363940481314.5齿形角和齿顶高系数一般采用标准齿形角，当齿数差Zd=1时，取齿形角=1425，结合标准采用=20。当齿形角=20时，齿顶高系数=0.6-0.8。当减小时，啮合角也减小，有利于提高效率。但太小时，变位系数太小会发生外齿轮切齿干涉（根切）或插齿加工时的负啮合。4.6模数的确定根据2K-H型传动结构特点在偏心轴上安装两个行星轮，则一个行星轮上的输入滚动轴承效率，外齿轮选用45号钢调质，硬度HBS=220250。齿轮由表查得弯曲极限应力lim1=650Mp,内齿轮选用45号钢调质后表面淬火，硬度HRC=4050，查得弯

29、曲极限应力lim2=850Mp。使用系数KAr因原动机是电动机，工作机有振动，查表得使用系数KA=2.0，动载荷系数KV=1.4（取齿轮平衡精度为8级）因YF1/F1YF2/F2,按外齿轮校核，根据机械设计手册，取齿宽系数d=0.20.25。根据校核公式，取标准模数m=2。4.7齿轮几何尺寸的计算压力角=20 初选啮合角=56 模数=2 取=0.754.7.1计算第一内齿轮副外齿轮Z1=36，内齿轮Z2=37变位系数 外齿轮 内齿轮标准中心距a=m(Z2-Z1)/2=2(37-36)/2=1中心距a=1.68精确计算啮合角分离系数反变位系数 分度圆半径 外齿轮 内齿轮基圆半径 外齿轮 内齿轮齿

30、顶圆半径 外齿轮 内齿轮齿顶压力角 外齿轮 内齿轮 重合度验算齿廓重合度式中4.7.2计算第二内齿轮副外齿轮Z1=39，内齿轮Z2=40变位系数 外齿轮 内齿轮标准中心距a=m(Z2-Z1)/2=2(40-39)/2=1中心距a=1.68精确计算啮合角分离系数反变位系数 分度圆半径 外齿轮 内齿轮基圆半径 外齿轮 内齿轮齿顶圆半径 外齿轮 内齿轮齿顶压力角 外齿轮 内齿轮 重合度验算齿廓重合度式中4.8齿轮系统的干涉计算切削内齿轮插齿刀的选择按表9.2-34（机械设计手册第二卷）选用参数为的插齿刀。4.8.1内齿轮的齿顶圆不应小于基圆由于基圆内没有渐开线，所以要求内齿轮的齿顶圆不应小于基圆，即

31、 第一对齿轮 第二对齿轮 均满足要求齿顶高系数0.550.600.650.700.750.801.00内齿轮最小齿数19202224252734 表4-3 内齿轮齿顶圆不小于基圆所允许的最小齿数两对齿轮中内齿轮的齿数均大于表中的数值。4.8.2外齿轮的齿顶圆不得变尖，要有足够的厚度外齿轮的变位系数愈大，则齿顶厚愈薄，甚至会变尖，而齿顶变薄后将影响轮齿的强度。通常在设计中用齿顶厚系数来衡量齿顶的厚度。一般取。当变位系数为时，分度圆上齿厚为齿顶圆上齿厚为又因为所以代入数据可得满足要求4.8.3 内齿轮的齿顶不得变尖，要有足够的厚度内齿轮的齿顶厚系数随变位系数变化，当为某一数值时，齿顶厚系数最小。设

32、计中一般取而代入数据可得满足要求4.8.4 过渡曲线干涉外齿轮过渡曲线干涉两齿轮啮合时，外齿轮的过渡曲线与内齿轮的齿顶相干涉，称为外齿轮的过渡曲线干涉。由于外齿轮可用插齿刀和齿条刀两种方法加工，故分情况讨论外齿轮用插齿刀切制用插齿刀切制齿轮时，不能在齿轮的牙齿全部高度上切出渐开线齿形，而只是从齿顶到齿廓上的革一点之间为渐开线，在处渐开线和过渡曲线相切，是插齿刀和被切齿轮的极限啮合点，该点在啮合线上，齿轮渐开线在切点的曲率半径计算可得满足此干涉要求外齿轮用齿条刀切制若外齿轮用正常齿高的齿条刀（）加工时，内齿轮的齿数不小于表4-2中的值时，即使内齿轮的齿顶直径不增大，也不会发生外齿轮过渡曲线干涉。

33、齿顶高系数0.550.600.650.700.750.801.00内齿轮最少齿数171922263138表4-4 不会发生过渡曲线干涉的最少齿数因为内齿轮的齿数，故不会发生过渡曲线干涉。内齿轮的过渡曲线干涉由于插齿刀顶刃无圆角，其齿顶高比齿轮的齿顶高大，因此在一般情况下不会发生这种干涉。4.8.5渐开线干涉内啮合传动和外啮合传动一样，会发生渐开线干涉。相应地在切制齿轮时，会产生根切和顶切。不产生根切的条件用插齿刀切制外齿轮当时，可用表4-5检验，若外齿轮的齿数大于表中的值时，就不会产生根切。0.3150.2100.1050.0520.000-0.052-0.10531171718-18-193

34、4171718-18-1936171718-18-1938171818-18-1940181818-19-19表4-5 用插齿刀切制非变位外齿轮不产生根切时，齿轮的最少齿数用齿条刀或滚刀切制外齿轮用齿条刀或滚刀切制外齿轮时，若齿轮不变位，则不产生根切的最少齿数为取时，不发生根切的最小变位系数为 代入得 可能是正值，也可能是负值。正值表明被切齿轮的齿数小于非变位齿轮的最少齿数，这时为了避免根切，必须使刀具至少向外移动一段距离，即正变位；负值就表明被切齿轮的齿数大于非变位齿轮的最少齿数，即说明，若齿轮不变位，就不会产生根切，如果把刀具向轮坯中心移一段距离，即负变位，才能使所切制的齿轮刚好不发生根切

35、。外齿轮不发生顶切的条件当齿轮的变位系数时，若选取的插齿刀齿数等于或大于表4-5中的齿数，就不会发生顶切。已知而且由查表4-6得用插齿刀切制外齿轮时，插見刀的最少齿数满足条件，不会发生顶切。齿顶高系数0.600.650.700.750.80插齿刀变位系数-0.10153536200111215181952532001112131524257778200121314151617333411811920012131415152021444519219320013141516表4-6 用插齿刀切制外齿轮时，插齿刀的最少齿数4.8.6齿廓重叠干涉式中 则满足齿廓重叠干涉条件4.9 齿轮啮合效率的计算和

36、确定4.9.1 啮合效率先算机构的啮合效率。根据分析两对齿轮的节点在啮合线外，故应用公式计算：式中取摩擦系数=0.05，而对第一对啮合齿轮代入值计算得：故有对第二对啮合齿轮代入值计算得：故有所以，机构的啮合效率为：4.9.2 转臂轴承的效率滚动轴承摩擦因数，为轴承内经，313轴承内径模数m=2.75,则总效率4.10 轮齿的强度计算在渐开线少齿差行星减速器中相啮合的内外两个齿轮其齿廓曲率中心在同一个方向，曲率半径又接近相等，因此接触面积大，接触应力小。对这种减速器就不需要再验算接触应力，只需进行强度计算，故在此只计算轮齿的弯曲强度。验算齿根弯曲强度因两对内齿轮副的材料相同，模数和齿宽相等，齿数

37、又接近相等（只差1）所以两对齿轮的齿形系数、动载系数又接近相等，而作用在齿轮1和2上的圆周力较大。故只要验算齿轮1和2这一对齿轮齿根弯曲强度，如果其强度满足要求，则齿轮3，4的齿根弯曲强度也满足。齿根弯曲极限应力内、外齿轮的材料均为40Cr钢调质，硬度HV=221265，齿轮的弯曲极限应力齿形系数外齿轮的齿形系数，内齿轮的齿形系数，使用系数因原动机是电动机，工作载荷平稳，使用系数动载系数圆周速度V为米/秒由图8-15中查得，动载荷系数计算齿根弯曲应力因内、外齿轮的齿根弯曲极限应力相等，而外齿轮的齿形系数比内齿轮的大，所以计算外齿轮的齿根弯曲应力为：校核安全系数由式（8-24）推得下式因模数m=

38、3 ,由图8-21中查得,并取寿命系数,应力集中系数,齿根圆角表面状况系数，则故齿根强度可达到一般可靠性强度。4.11 计算转臂轴承的寿命转臂轴承是少齿差行星齿轮减速器中的一个薄弱环节，其原因是：1.作用在行星轮上的力完全由它承受，而转臂轴承又装在输入轴上，转速很高，因此转臂轴承处于高速重载下工作，减速器所能传递的功率往往受到转臂轴承上工作能力的限制；2.因少齿差行星齿轮减速器的结构紧凑，转臂轴承的尺寸受到一定的限制。下面进行转臂轴承的选取和其寿命的计算：转臂轴承的寿命按以下公式计算：式中：为轴承的寿命，一般要求5000hn 轴承转速， r/min ，等于曲柄轴转速p 当量动载荷c 轴承的额定

39、动载荷，标准轴承的值参见滚动轴承的尺寸表转臂轴承的当量动载荷按下式计算：式中： 轴承名义径向载荷 动载荷系数，通常取 =1.21.4额定动载荷 c 值按下式计算：式中：d 滚子直径， 一般取d=0.1，并取L=d，L为滚子长度，z为滚子数目。5 支撑装置设计5.1扭力杆装置的结构设计图5-1 固定铰支摆杆与地面采用如图5-1所示的三角形固定铰支连接，在地面搭建水泥基座，选择合适的铰支，考虑到杆所受到的弯矩相对比较大，应选择直径较大的螺栓，粗略估计螺栓的直径至少应大于10mm。顶杆与电动机的连接由于顶杆属于管件，使用螺纹连接不方便安装，而且承力点少，不能传递较大的扭矩。但是顶杆又不可能直接焊接在

40、电动机上，故选择在顶杆和电动机之间使用一块焊接板，将顶杆焊接在焊接板上，然后选用螺钉连接固定在电动机上。如图5-2所示。图5-2 顶杆与电动机的连接顶杆和摆杆的尺寸设计顶杆和摆杆的最大伸张距离和最小伸张距离分别为滑动距离所以摆杆的长度和顶杆的长度应满足条件故取5.2扭力杆装置的强度计算最危险的情况发生在开始卷帘的时候，此时顶杆和摆杆的伸张量最大，重叠区域较短，最易发生弯折。此时的受力情况如图所示图5-3 扭力杆受力分析图对点取矩由解得对摆杆进行受力分析图5-4 弯矩图在C处所受的弯矩最大钢管选用普通的热轧钢，查表可得极限应力，取安全系数。则可知许用应力抗弯截面系数 再由有所以只要设计的摆杆钢管

41、的直径超过此数值时，就能满足强度条件。对顶杆进行受力分析同上，在B处所受到的弯矩最大钢管选用普通的热轧钢，查表可得极限应力，取安全系数。则可知许用应力抗弯截面系数 其中，代表内、外径的比值再由则查机械设计手册第一卷3-187钢管选用普通的机械结构用不锈钢焊接钢管因为要与摆杆进行配合，故内径应该满足按机械设计手册第一卷表3.1-211选择外径，壁厚4mm的钢管。此时的抗弯截面系数满足要求6 结语6.1总结本次毕业设计是套管式温室大棚卷帘机的设计。该机主机固定在大棚一侧伸缩支杆上端机座上，伸缩支杆下端安装在温室侧墙边的铰座上，减速器输出轴一头伸出，通过凸缘联轴器或法兰盘与横贯温室全长的卷帘轴相连。

42、接动卷帘机控制开关的按钮，卷帘机组即直接驱动卷帘杆转动。当驱动卷帘杆沿着棚面向上方转动时，卷帘杆即带动保温帘边自卷边向上滚动，由于支撑卷帘机组的伸缩支杆的长度可随卷帘机组位置变动而自由变化，因此卷帘机组亦随之上升，从而使保温帘揭启。反之，令卷帘机驱动卷帘杆反向转动时，保温帘便在自重作用下沿棚面向下方滚动，使其重新恢复到覆盖状态。这种自驱动卷帘机的构造简单，特别是它无须在温室顶部安装任何附属构件，因而不仅对温室顶部的建筑结构与强度无特别要求，而且安装施工亦非常方便、快捷。但由于是侧置式卷轴受力不均，不宜太长的温室使用。机械运转平稳、无异常噪音，卷帘时间6.38分钟，各转动部件转动灵活，输出轴转数

43、9转，输出扭矩设计合理，具有科学性、合理性，各项指标达到设计要求。确定其传动路线为：电机少齿差减速器联轴器卷帘轴，并对套管式卷帘机的结构及尺寸参数的设计计算作了比较细致的分析计算。选用的电动机转速1430r/min，卷帘机的总传动比为477。对卷帘机进行受力分析，求出其总阻力矩为7000Nm，从而选得电动机3kW。在此基础上，确定出少齿差减速器的齿轮的尺寸参数，设计的齿轮的模数为2mm,完成减速器的设计工作。6.2体会这次关于温室大棚自动卷帘机的毕业设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过近三个月的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识。为我们以后的工作打下了坚实的基础。机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体。这次的毕业设计,对于培养我们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,结合生产实际反系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等方面有重要的作