微噴射三維調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)【三維調(diào)節(jié)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】

微噴射三維調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)【三維調(diào)節(jié)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】,三維調(diào)節(jié)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),微噴射三維調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)【三維調(diào)節(jié)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】,噴射,三維,調(diào)節(jié),調(diào)理,裝置,設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 35 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1 緒論 本論文設(shè)計(jì)的微噴射三維調(diào)節(jié)裝置用與南京理工大學(xué)微系統(tǒng)研究室原創(chuàng)的物質(zhì)數(shù)字化基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。“物質(zhì)數(shù)字化是指物質(zhì)以液體態(tài)或以流體為載體進(jìn)行數(shù)字化傳輸，并在微傳輸?shù)哪承┉h(huán)節(jié)中進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化。” 1.1 微注射 以細(xì)胞內(nèi)微注射和微灌注技術(shù)為基礎(chǔ)的玻璃針頭(Glass Needle)（精細(xì)的玻璃微量毛細(xì)移液管）的使用，已經(jīng)在越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)研究領(lǐng)域中成為一項(xiàng)非常普遍的操作方法，比如在體外受精、轉(zhuǎn)基因中等等。這些技術(shù)最恰當(dāng)?shù)脑?huà)應(yīng)當(dāng)稱(chēng)其為顯微外科操作，因?yàn)檫@些操作是通過(guò)單個(gè)的或多個(gè)的筒狀玻璃微量移液管、精確的定位裝置（顯微操縱器）以及微量注射器或微量灌注器來(lái)在單個(gè)的細(xì)胞上進(jìn)行的。這些操作中所使用的微量移液管是用一毛細(xì)管拉針器(pipette puller)來(lái)制作的，先將玻璃毛細(xì)管加熱到其熔化的溫度，再將其拉制成所需的合適大小的直徑和錐形，微量移液管小頭的直徑（小至0.2微米）與纖維操縱器的高精度相關(guān)，它可以用于精準(zhǔn)的移液。這種精確度可以為各種類(lèi)型和任意大小的細(xì)胞提供亞皮克升級(jí)或0.1微米(micron)范圍內(nèi)的精確的、重復(fù)性良好的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞旁注射。通過(guò)運(yùn)用直接的水壓（壓力注射）或者不通過(guò)使用水流，而通過(guò)施加一電場(chǎng)來(lái)使帶電離子運(yùn)動(dòng)（離子電滲法），都可以獲得將微量移液管中的物質(zhì)擠噴出去的效果。 微注射應(yīng)用的范圍非常廣泛，從輔助（體外）細(xì)胞受精技術(shù)至分子和細(xì)胞基本組分的轉(zhuǎn)運(yùn)都需使用這一技術(shù)，比較典型的是將某些物質(zhì)注射進(jìn)細(xì)胞中以操作和/或監(jiān)測(cè)某種特定的存活細(xì)胞中的基本機(jī)體生物化學(xué)狀態(tài)。這些可以注射進(jìn)細(xì)胞的物質(zhì)包括有：各種細(xì)胞器、激酶、組織化學(xué)標(biāo)志物（比如辣根過(guò)氧化物酶或者熒光黃）、蛋白質(zhì)、代謝物質(zhì)、微磁頭、離子、抗體、基因、分子生物學(xué)的mRNA和DNA，等等。運(yùn)用這一技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)用于單個(gè)細(xì)胞或一組細(xì)胞的較少量（皮升至毫升）藥劑或藥物的精確輸送（微灌注），例如藥理學(xué)的藥物檢驗(yàn)。 為了使科研人員能夠順利進(jìn)行上述的實(shí)驗(yàn)并得到有意義的結(jié)果，這些實(shí)驗(yàn)中所使用的器具（設(shè)備）不僅應(yīng)當(dāng)有特殊的功能，還應(yīng)當(dāng)同時(shí)有很高的、過(guò)硬的質(zhì)量，能夠提供確保結(jié)果正確所需的可靠性、精確性以及可重復(fù)性。 1.2 微注射裝置 用于定量直接加壓微注射的必備裝置有一臺(tái)光學(xué)顯微鏡，一臺(tái)顯微操作儀，微米注射器，拉針儀，防震裝置等。由于其進(jìn)行的是精細(xì)操作，所以定量直接細(xì)胞注射系統(tǒng)還包括安靜無(wú)塵的環(huán)境，適宜溫度下培養(yǎng)細(xì)胞的方法，細(xì)胞養(yǎng)箱以及起“閘控”小于的裝置。更精細(xì)的系統(tǒng)還包括高質(zhì)量視覺(jué)，多用、穩(wěn)定良好的顯微操作儀，照相和錄音機(jī)、監(jiān)視器，數(shù)字圖象加工和圖象檢出儀。 1.3 微注射方法 現(xiàn)有的微注射方法可分為定量和半定量方法，定量直接加壓顯微注射方法兩大類(lèi)。 1.3.1 定量和半定量方法 定量微注射方法有包被針尖法、被動(dòng)注射和直接壓強(qiáng)法。在包被針尖方法中，將針尖（密封針）浸到即將導(dǎo)入到細(xì)胞的物質(zhì)溶液中。微注射針刺入細(xì)胞，樣品在細(xì)胞質(zhì)中溶解。這種方法既快又簡(jiǎn)單，但對(duì)實(shí)際上導(dǎo)入細(xì)胞中樣品的量難以控制。 在被動(dòng)注射方法中，針中充滿(mǎn)注射溶液。將針刺入細(xì)胞質(zhì)中，樣品被動(dòng)地流入細(xì)胞中。這種方法避免了包被針尖方法所遇到的許多問(wèn)題，包括由于針尖干燥使樣品變性問(wèn)題。另一優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)入到細(xì)胞中的物質(zhì)濃度是已知的，但控制注射的量極為困難。這是由于時(shí)間、位置以及導(dǎo)入樣品進(jìn)入細(xì)胞的速度無(wú)法精確控制。 直接壓強(qiáng)法微注射方法應(yīng)用最廣泛。它對(duì)大量的特異分如細(xì)胞骨架蛋白質(zhì)是很有效的。這種方法有兩種不同方式，一是使用恒定的溶液引流，二是使用脈沖引流。恒定流動(dòng)顯微注射方法需要相當(dāng)量的樣品，對(duì)十分寶貴的樣品是不合適的。 脈沖流動(dòng)注射方法可能是當(dāng)前最為廣泛使用的方法。該方法是用抗壓的管將持針器與壓強(qiáng)控制裝置相連接在一起，這能精確控制排出氣體量以及控制噴射壓強(qiáng)的時(shí)機(jī)和時(shí)間。需測(cè)定針的平衡壓強(qiáng)，防止樣品從針內(nèi)流出或倒流?，F(xiàn)在，用于該種微注射方法的壓強(qiáng)控制裝置（微注射器）已經(jīng)可以在市面上買(mǎi)到?，F(xiàn)有的此種壓強(qiáng)控制裝置分手動(dòng)和自動(dòng)兩種。如Eppendorf研制的自動(dòng)微注射器。這種設(shè)備接在一個(gè)壓縮空氣瓶上，為針頭提供壓強(qiáng)。另外，它還通過(guò)塑料管連到針頭的托棒上。通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的閥門(mén)可獲得低、中、高三種不同的輸出壓強(qiáng)：低壓在針頭內(nèi)形成一種持續(xù)的壓強(qiáng)（維持壓），用來(lái)防止吸入培養(yǎng)基；中壓為微注射提供壓強(qiáng)（注射壓）；高壓用遇毛細(xì)管和清洗。 1.3.2 定量直接加壓顯微注射方法 定量直接加壓顯微注射目的是特定時(shí)間和位置，依靠壓強(qiáng)直接將一精確體積的已知濃度的物質(zhì)，精確地導(dǎo)入到細(xì)胞中。通過(guò)“謹(jǐn)慎”地操作，可以通過(guò)滴定確定細(xì)胞對(duì)特定物質(zhì)成分的反應(yīng)?？諝?水銀和液壓返回方法是最廣泛使用于導(dǎo)入已知體積的方法（如皮升或更?。? 1.3.3 微流體數(shù)字化微注射方法 南京理工大學(xué)微系統(tǒng)研究室研制中的數(shù)字化細(xì)胞微注射儀有四個(gè)特點(diǎn)，“一是注射數(shù)字化脈沖流動(dòng)，注液工序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化且液量分辨率達(dá)飛升級(jí)；二是注射針在刺入、退出工序中數(shù)字化脈沖地移動(dòng)，以較高的瞬時(shí)速度減小細(xì)胞變形；三是細(xì)胞由數(shù)字化輸送器送至顯微鏡視野，免去在培養(yǎng)皿中搜索細(xì)胞的工夫；四是細(xì)胞在吸持器上可自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，使細(xì)胞核位置隊(duì)準(zhǔn)注射針針尖。 1.4 微流體驅(qū)動(dòng)控制技術(shù) 1.4.1 微流體驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)簡(jiǎn)介 隨著微流體系統(tǒng)，尤其是生物芯片和縮微芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab-on-a-chip）技術(shù)的發(fā)展，微米乃至納米尺度構(gòu)件中流體的驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)越來(lái)越引起人們的注意。由于流體流動(dòng)的影響因素眾多，它的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)，與宏觀流體相比，更為復(fù)雜和多樣化。 目前，微流體的驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)種類(lèi)很多，采用的原理和形式也不盡相同，如按原理來(lái)分，可分為壓強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、電水力驅(qū)動(dòng)、電滲驅(qū)動(dòng)、熱驅(qū)動(dòng)、表面張力驅(qū)動(dòng)、離心力驅(qū)動(dòng)等；如按有無(wú)可動(dòng)部件分，又可分為有閥和無(wú)閥的驅(qū)動(dòng)和控制；其中每一中驅(qū)動(dòng)和控制方法又有各種不同的操作形式。 1.4.2 微流體數(shù)字化技術(shù) “微流體數(shù)字化技術(shù)”的原創(chuàng)技術(shù)特征如下：方法上以脈沖為微流動(dòng)基本形態(tài)；以脈沖當(dāng)?shù)貞T性為主動(dòng)力；以脈沖波形、頻率、幅值、相位、波數(shù)、波序列為驅(qū)動(dòng)-控制-擾動(dòng)參數(shù)；裝置上既無(wú)微可動(dòng)件又無(wú)嵌入式微電路；以外部宏驅(qū)動(dòng)器影響微流道內(nèi)部流動(dòng)。性能上：適用流體廣，包括各種液體和粉體；流動(dòng)分辨率高達(dá)飛升級(jí)；脈沖量調(diào)整、序列可控的數(shù)字化流動(dòng)；可靠性高、抗固粒堵塞、氣泡阻斷；工作條件保持生物活性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、成本低。 1.5 三維調(diào)節(jié)方法 本課題所涉及的某試驗(yàn)裝置，其調(diào)節(jié)架與微噴射裝置之間采用嵌接的連接方式。調(diào)節(jié)架與微噴射裝置之間可能因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生附加應(yīng)力和應(yīng)變，這將影響實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正常工作甚至產(chǎn)生破壞作用 針對(duì)三維隨動(dòng)調(diào)節(jié)支架設(shè)計(jì)要求，我們采片了三維隨動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)解決微噴射裝置的自由度；此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于支撐和調(diào)節(jié)試驗(yàn)用微噴射裝置的三維調(diào)節(jié)支架，要求微噴射裝置支架設(shè)計(jì)成三維調(diào)節(jié)型，以便微噴射三維調(diào)節(jié)支架支撐微噴射裝置自動(dòng)空間調(diào)節(jié)位置，減小調(diào)節(jié)架與微噴射裝置之間的相互作用；然后通過(guò)ANSYS對(duì)三維隨動(dòng)調(diào)節(jié)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，本課題的主要任務(wù)就是要得到三維調(diào)節(jié)支架的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)，校核支架的強(qiáng)度和剛度。并據(jù)此對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 三維調(diào)節(jié)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足系統(tǒng)多方面要求，主要實(shí)現(xiàn)功能：① 安裝前x、Y向可調(diào)節(jié)要求，噴嘴角度可調(diào)節(jié)；②安裝后X、Y 向自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求；③可靠性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性和外觀造型等方面的要求。 有限單元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。將某個(gè)工程結(jié)構(gòu)離散為由各種單元組成的計(jì)算模型，稱(chēng)為單元剖分。離散后單元與單元之問(wèn)利用單元的節(jié)點(diǎn)相互連結(jié)起來(lái)，單元節(jié)點(diǎn)的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問(wèn)題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計(jì)算精度而定三維隨動(dòng)調(diào)節(jié)支架的ANSYS有限元分析對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分必要的一項(xiàng)綜合性工作。利用有限元法的原理進(jìn)行分析計(jì)算，使其滿(mǎn)足預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能[1]-[5]。 因此，三維隨動(dòng)可調(diào)節(jié)支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤或不合理，可能造成不應(yīng)有的失效，使其無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期的要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，同時(shí)可能給整個(gè)工程系統(tǒng)造成很大的影響，甚至無(wú)法工作。 1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容 在基于微流體數(shù)字化技術(shù)的微注射和微噴射中，三維調(diào)節(jié)是噴射過(guò)程中的重點(diǎn)，作用是調(diào)節(jié)噴嘴在三維方向的位置，所以這里所需的三維調(diào)節(jié)應(yīng)該是一個(gè)持續(xù)平穩(wěn)的調(diào)節(jié)裝置。由于實(shí)際噴射中，在調(diào)節(jié)噴嘴方向會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生一些的不確定因素。微噴射三維調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能對(duì)噴嘴方向進(jìn)行三維調(diào)節(jié)。所以本課題所涉及的某試驗(yàn)裝置，其調(diào)節(jié)架與微噴射裝置之間采用嵌接的連接方式。調(diào)節(jié)架與微噴射裝置之間可能因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形而產(chǎn)生附加應(yīng)力和應(yīng)變，這將影響實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正常工作甚至產(chǎn)生破壞作用[6]-[9]。 為滿(mǎn)足基于微流體數(shù)字化技術(shù)的微注射和微噴射對(duì)三維調(diào)節(jié)的要求，微噴射三維調(diào)節(jié)裝置應(yīng)滿(mǎn)足以下技術(shù)要求： ①安裝前x、Y向可調(diào)節(jié)要求，噴嘴角度可調(diào)節(jié)； ②安裝后X、Y 向自動(dòng)調(diào)節(jié)的要求； ③可靠性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性和外觀造型等方面的要求。 2 微噴射調(diào)節(jié)裝置初步設(shè)計(jì) 對(duì)于三維調(diào)節(jié)裝置來(lái)講，裝置的承受能力是很重要的一個(gè)因素，如何在原有的基礎(chǔ)上提高承受能力是一個(gè)非常值得研究的課題，與承受能力相關(guān)的因素很多，其中之一就是提高設(shè)備的相關(guān)零件，我研究的課題就是設(shè)計(jì)一個(gè)操作簡(jiǎn)單、有一定承受能力的三維調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)。 原始數(shù)據(jù)及技術(shù)要求： 采取手動(dòng)調(diào)節(jié)； 行程調(diào)節(jié)：垂直200mm，水平100mm，旋轉(zhuǎn)角度±45°； 調(diào)節(jié)精度：垂直、水平±0.5mm，旋轉(zhuǎn)角度±0.5°。 總體外形尺寸盡量小于500mm×500mm×500mm。 2.1 擬定設(shè)計(jì)方案 方案設(shè)計(jì)論證 為實(shí)現(xiàn)對(duì)三維調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)，就是要保證在水平、豎直、角度調(diào)節(jié)的操作。現(xiàn)在預(yù)擬訂的方案如下： 方案1： 在水平調(diào)節(jié)上采用水平滑塊和齒輪傳動(dòng)解決這個(gè)問(wèn)題；在豎直調(diào)節(jié)上采用豎直滑塊和齒輪傳動(dòng)解決這個(gè)問(wèn)題；在角度調(diào)節(jié)上采用齒輪傳動(dòng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題；這個(gè)機(jī)構(gòu)是由滑塊、齒輪等若干構(gòu)件連接而成的。由于此機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)水平、豎直、角度運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且不易磨損而又易于操作，以及能由本身幾何形狀保持接觸等特點(diǎn)。但是此機(jī)構(gòu)也有其不足之處，其中是齒輪在調(diào)節(jié)位置時(shí)不宜調(diào)節(jié)過(guò)重的單位；其二是此機(jī)構(gòu)較難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)，不能達(dá)到微觀程度。但是對(duì)于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)講，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的難點(diǎn)在于如何控制調(diào)節(jié)移動(dòng)的距離和調(diào)節(jié)角度的大小。 方案2： 在水平和豎直調(diào)節(jié)上采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題；在角度調(diào)節(jié)上采用可以采用齒輪傳動(dòng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題；這個(gè)機(jī)構(gòu)是由直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、齒輪等若干機(jī)構(gòu)連接而成的。此機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)水平、豎直、角度運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且又易于操作，以及能由本身幾何形狀保持接觸等特點(diǎn)。但是此機(jī)構(gòu)也有其不足之處，其中是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)在調(diào)節(jié)位置時(shí)不能同時(shí)調(diào)節(jié)水平、豎直方向上的位置；其二是此機(jī)構(gòu)也較難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)，不能達(dá)到微觀程度。但是對(duì)于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)講，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的難點(diǎn)在于如何控制調(diào)節(jié)移動(dòng)的距離和調(diào)節(jié)角度的大小。 兩種方案的比較： 方案一實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的難度較大，適合人工的操作，但是人工的效率跟工人的熟練程度有關(guān)；方案二設(shè)計(jì)難度相當(dāng)，但同時(shí)調(diào)節(jié)水平、豎直方向上的位置比較困難； 所以，本次設(shè)計(jì)優(yōu)先采用方案一。 方案設(shè)計(jì)原理如下： 如圖所示： 圖1 設(shè)計(jì)示意圖 1-中間滑軌；2-下滑軌；3-橫向滑軌；4-底板； 當(dāng)需要調(diào)節(jié)水平位置時(shí)通過(guò)齒輪與橫向滑軌之間的齒輪傳動(dòng)來(lái)控制水平方向上的移動(dòng)；當(dāng)需要調(diào)節(jié)豎直位置時(shí)則通過(guò)齒輪和橫向之間的齒輪傳動(dòng)來(lái)控制豎直方向上的移動(dòng)；當(dāng)需要調(diào)節(jié)角度大小時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤(pán)和齒輪傳動(dòng)來(lái)控制角度調(diào)節(jié)的大小[10]-[15]； 3 調(diào)節(jié)裝置參數(shù)的確定 3.1 各種參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)所針對(duì)的是微噴射三維調(diào)節(jié)裝置中的三維調(diào)節(jié)的裝置。 齒輪 載荷系數(shù) 齒寬系數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑 中心距 齒輪寬度 軸 軸的強(qiáng)度校核 三維調(diào)節(jié)裝置的外形尺寸（夾具根據(jù)工件的型號(hào)而確定） （長(zhǎng)×寬×高）…盡量小于500mm×500mm×500mm . 4 裝置各個(gè)部件的設(shè)計(jì) 4.1 齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪的組成結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。 輪齒簡(jiǎn)稱(chēng)齒，是齒輪上 每一個(gè)用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對(duì)齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上 ，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開(kāi)線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓；分度圓 是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。 　　齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類(lèi)。 齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開(kāi)線齒輪比較容易制造，因此現(xiàn)代使用的齒輪中 ，漸開(kāi)線齒輪占絕對(duì)多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。 　　在壓力角方面，小壓力角齒輪的承載能力較??；而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下軸承的負(fù)荷增大，因此僅用于特殊情況。而齒輪的齒高已標(biāo)準(zhǔn)化，一般均采用標(biāo)準(zhǔn)齒高。變位齒輪的優(yōu)點(diǎn)較多，已遍及各類(lèi)機(jī)械設(shè)備中。 　　另外，齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪 ；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。 一般擋圈和密封圈配套使用，防止在壓力的作用下密封圈被擠入低壓側(cè)的間隙，而保持原先的密封效果。擋圈是密封圈的補(bǔ)充，其本身不是密封件，但提高了密封圈工作壓力范圍。 圖2 齒輪圖片 齒輪傳動(dòng)按一對(duì)齒輪軸與軸之間的相對(duì)位置關(guān)系，可分為平行軸齒輪傳動(dòng)、相交軸齒傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)。 1.平行軸齒輪傳動(dòng)可分為圓柱齒輪傳動(dòng)，非圓齒輪傳動(dòng)　按齒廓形狀分為（1）浙開(kāi)線齒輪傳動(dòng)（2）圓弧齒輪傳動(dòng)（3）擺線齒輪傳動(dòng)（4）其他 2.相交軸齒輪傳動(dòng)（按齒線形狀分）（1）直齒錐齒輪傳動(dòng)（2）斜齒錐齒輪傳動(dòng) 3.交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)　交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)與環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐面蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng)可分為（1）直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（TA) （2）平面齒包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)(TI）（3）浙開(kāi)面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（TI) （4）錐面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（TK） 齒輪傳動(dòng)按輪系中軸與軸之前的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系又可分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中，一個(gè)主動(dòng)件形成確定運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為行星輪系，兩個(gè)主動(dòng)件形成確定運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為差動(dòng)系。在行星齒輪傳動(dòng)中主要有；（1）浙開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)（2）少齒差行星齒輪傳動(dòng) 少齒差行星齒輪傳動(dòng)可分為（1）浙開(kāi)線齒輪少齒差行星傳動(dòng)（2）擺線針輪行星減速機(jī)（3）諧波齒輪傳動(dòng) 以上為齒輪和齒輪傳動(dòng)的分類(lèi)。本課題需要設(shè)計(jì)的是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)。下圖為一些常用的齒輪傳動(dòng)。 圖3 齒輪齒條傳動(dòng) 圖4 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 圖5 直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 圖6 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 4.1.1 直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 1、齒輪材料的選擇原則 （1）齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求。 （2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型 及熱處理和制造工藝。 （3）正火碳鋼用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受較大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)鋼可用于制作中等沖擊載荷下工作的齒輪。 （4）合金鋼常用于制造高速、重載并在沖擊 載荷下工作的齒輪。 （5）飛行機(jī)器中的齒輪運(yùn)動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的好強(qiáng)度合金鋼。 （6）鋼制軟齒面齒輪，配對(duì)兩論齒面的硬度差應(yīng)為30-50HBS以上。 2、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選擇齒輪的類(lèi)型、材料、精度和齒數(shù) （1）按已知條件，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （2）大小齒輪材料采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度差為40HBS可以提高大齒輪齒面的疲勞。 （3）表面正火，齒輪變形小，不需磨削，故選7級(jí)精度。 （4）選擇小齒輪齒數(shù)z1=20，則z2=uz1=3*20=60 2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)以下設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算： d1t≥2.323KtT1?d?u±1u?ZεZEσH2 （3-1） （1）確定上式中的各參數(shù) ① 試選載荷系數(shù)Kt=1.3； ② 小齒輪傳遞的扭矩為：T1=95.5×105×1.11450=7.24×103N?mm ③ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選齒寬系數(shù)?d=0.9； ④ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得彈性影響系數(shù)ZE=143.7 MPa ； ⑤ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，按齒面硬度中間值HRC45，查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為 σHlim1=σHlim2=1100 MPa ⑥ 重合度系數(shù) Zε ，端面重合度 εa=1.88-3.321z1+1z2cosβ=1.88-3.32120+160cos00=1.66 Zε=4-εa3=4-1.663=0.883 ⑦ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jLh=60×1450×1×300×10×8=2.1×109 次 N2=1.8×1083=0.7×109 次 ⑧ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1，KHN2=1.03； ⑨ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1，則 σH1=KHN1σHlim1S=1×1100=1100MPa σH2=KHN2σHlim2S=1.03×1100=1133MPa （2）計(jì)算 ① 將σH中的較小的值代入公式（3-1）得 d1t≥2.323KtT1?d?u±1u?ZεZEσH2=2.32×31.3×72400.9?43?143.7×0.88311002 = 16.52 ② 計(jì)算小齒輪分度圓圓周速度v v=πd1tn160×1000=π×13.2×145060×1000=10.01ms ③ 計(jì)算齒寬b b=?dd1t=0.9×13.2=11.88mm ④ 計(jì)算齒寬和齒高之比b/h 模數(shù)mt=d1tz1=13.220=0.66mm 齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25×0.66=1.49mm bh=11.88/1.49=8.0 ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù) 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，由v=10.01ms，7級(jí)精度得Kv=1.19 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得KHα=KFα=1.1 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得KA=1 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得KHβ=1.43 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得KFβ=1.37 ∴ 載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1×1.19×1.1×1.43=1.72 ⑥ 按實(shí)際載荷系數(shù)修正d1t， d1=d1t3KKt=13.2×31.721.3=14.5mm ⑦ 計(jì)算模數(shù) m m=d1z1=14.520=0.73 3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式為 m≥32KT1?dz12YFaYSaYεσF （3-2） （1）確定設(shè)計(jì)公式中的參數(shù) ① 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE1=σFE2=580 MPa； ② 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.88，KFN2=0.9； ③ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4則 σF1=KFN1σFE1S=0.88×5801.4=364.6MPa σF2=KFN2σFE2S=0.9×5801.4=372.9MPa ④ 計(jì)算載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ=1×1.12×1.1×1.37=1.69 ⑤ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得齒形系數(shù)YFa1=2.8，YFa2=2.28； ⑥ 查設(shè)計(jì)手冊(cè)，得應(yīng)力校正系數(shù)YSa1=1.55，YSa2=1.73； ⑦ 計(jì)算重合度系數(shù)Yε=0.25+0.75εα=0.25+0.751.7=0.7； ⑧ 計(jì)算大、小齒輪YFaYSaσF的值 YFa1YSa1σF1=2.8×1.55580=0.075 YFa2YSa2σF2=2.28×1.73580=0.0068 （2）計(jì)算齒輪模數(shù) 設(shè)計(jì)公式（3-2）中代人YFaYSaσF 中的較大值，得 m≥32KT1?dz12YFaYSaYεσF=32×1.69×7.24×1030.9×202×0.0075×0.7=0.71 由計(jì)算結(jié)果可看出，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m略大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，但由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，所以，可取由彎曲強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù)0.71，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1 mm。因按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=14.5mm，這時(shí)需要修正齒數(shù) z1=d1m=14.51=14.5，取z1=15 則 z2=uz1=3×15=45，取z2=45 4、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 d1=mz1=1×15=15mm d2=mz2=1×45=45mm （2）計(jì)算中心距 a=12d1+d2=1215+45=30mm （3）計(jì)算齒輪寬度 b=?dd1=0.9×15=13.5mm 取 b2=14，b1=b2+6=20mm 5、驗(yàn)算 Ft=2T1d1=2×724015=965.3N KAFtb=965.314=68.95N/mm 4.1.2 齒條齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條的前后移動(dòng)。齒條的前后移動(dòng)也可以帶動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 1、與直齒圓柱齒輪嚙合的齒條基本參數(shù)的確定 模數(shù)：m=3 齒數(shù)：z=24（有效齒數(shù)為20） 齒頂高：h=4 頂隙：c=0.2 m=0.5 傳動(dòng)比：I=1 ：1 所以，所設(shè)計(jì)齒輪的基本參數(shù)： 模數(shù)：m=3 齒頂高：h=4 頂隙：c = 0.2 m=0.5 齒寬系數(shù)：b=0.9 中心距：a ===29 分度圓直徑：d = m·z =3×20 = 60 mm 齒頂圓直徑：d= d + 2h = 60+ 2 × 4 = 68mm 齒根圓直徑：d= d – 2( h + c ) = 60 – 2 × ( 4 + 0.5 ) = 51mm 圖7 齒條的設(shè)計(jì)模型示意圖 2、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 輪齒進(jìn)入嚙合區(qū)時(shí)，齒面受到載荷力作用，在齒根產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。輪齒從開(kāi)始到嚙合到退出嚙合過(guò)程中，齒面載荷的作用部位是變化的。 （1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒根彎曲應(yīng)力：σF=2KT1YFaYSaYεΦdm3z12 重合度系數(shù)：Yε=0.25＋0.75εа 端面重合度εα=1.88－3.32×16=1.3 由(4-2)，Yε=0.25＋0.751.3=0.83 Φb=bd=0.960=0.015㎜ 傳動(dòng)效率 n = 0.95 功率p = p1× 0.95 = 0.05 × 0.95 轉(zhuǎn)速 n = 30r/min 轉(zhuǎn)矩 T = 9.55 × 10 × 0.01530 = 4775 N.M 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，彎曲疲勞強(qiáng)度極限：σFE=520MPa；彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：KFN1=0.88 取安全系數(shù)S=1.2，則[σ]F=σFEKFN1s=520×0.881.2=381.3MPa 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，齒形系數(shù)及修正系數(shù)分別為：YFа=2.80，YSа=1.55 選載荷系數(shù)K=1.3 YFaYSa[σ]F=2.80×1.55352=0.0123 所以，根據(jù)上述參數(shù)，由代入得： =1.2滿(mǎn)足要求。 4.2 軸承的選擇 究其作用來(lái)講應(yīng)該是支撐，即字面解釋用來(lái)承軸的，但這只是其作用的一部分，支撐其實(shí)質(zhì)就是能夠承擔(dān)徑向載荷。也可以理解為它是用來(lái)固定軸的。就是固定軸使其只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而控制其軸向和徑向的移動(dòng)。 在軸承的選擇上，該設(shè)備一共需要兩種類(lèi)型的軸承，第一是圓錐滾子軸承（20212和20211），它們主要運(yùn)用在傳動(dòng)軸上面，有向心的作用。第二是推力球軸承主要用在零件之間的連接上面，為防止轉(zhuǎn)動(dòng)。 采用彈黃擋圈可省去軸臺(tái)設(shè)計(jì),減少軸的尺寸,節(jié)省材料和加工時(shí)間. 圖8 圓錐滾子軸承（型號(hào)20212） 圖9 推力球軸承（型號(hào)51104） 圖10 圓錐滾子軸承（型號(hào)20211） 圖11 圓錐滾子軸承實(shí)際模型 1、軸承的校核 軸承的壽命隨著載荷的增大而降低，壽命與載荷的關(guān)系曲線方程為 PεL10=常數(shù) 式中： L10-基本額定壽命，106轉(zhuǎn)； P-當(dāng)量動(dòng)載荷，N； ε-壽命指數(shù)，滾子軸承ε=103； 根據(jù)基本額定動(dòng)載荷的定義，L10=1（106r）轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷為基本額定動(dòng)載荷C，則 PεL10=Cε×1 故得 L10=（CP）ε（106r） 實(shí)際計(jì)算時(shí)，用小時(shí)表示軸承壽命比較方便。設(shè)軸承轉(zhuǎn)速為n(r/min),則以小時(shí)計(jì)的壽命軸承計(jì)算公式為 計(jì)算軸承壽命。 10r/min C=37500N 10/3 P= 27500N 查表得，溫度系數(shù)=1，代入得Lh=3.6×106h ,滿(mǎn)足使用要求 4.3 齒輪軸的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)軸，主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動(dòng)穩(wěn)定性。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀、各部分的直徑長(zhǎng)度等全部尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下列基本要求：保證軸及軸上零件有準(zhǔn)確的工作位置，固定可靠；軸上零件的拆裝和調(diào)整方便，軸具有良好的制造工藝性；軸的結(jié)構(gòu)有利于提高軸的強(qiáng)度、減輕應(yīng)力集中等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟如下： 1、初估軸的直徑 各軸可按承受純扭矩并降低許用應(yīng)力（考慮彎矩的影響）的辦法來(lái)初估各軸的直徑d，其分式寫(xiě)為： d=A3pn 式中：P—軸所傳遞的功率，kw；n—軸的轉(zhuǎn)速，r/min；A為軸的材料及承載情況確定的系數(shù)，可查有關(guān)教材。對(duì)于非外伸軸，初估直徑常作為與傳動(dòng)零件相配合的直徑（A取大值），并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；對(duì)于外伸軸，初估直徑作為外伸軸端直徑（A取小值），并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，若外伸軸有外接零件（聯(lián)軸器等），d應(yīng)與外接零件孔徑一致（必要時(shí)作適當(dāng)調(diào)整），并滿(mǎn)足鍵的強(qiáng)度要求。 2、擬定軸上零件的轉(zhuǎn)配方案并選擇支承的結(jié)構(gòu)型式 軸上零件的裝配方案及軸支承結(jié)構(gòu)型式的不同，軸的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸也將不同，可通過(guò)分析比較選擇一個(gè)好的方案。 3、在上述1、2步驟的基礎(chǔ)上，考慮對(duì)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，確定軸各段直徑及長(zhǎng)度。 1、初步確定軸的最小直徑 根據(jù)上面公式初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，取A=110 則 dmin= A3pn=11030.035×0.97×0.98810=16.47mm 2、求作用在齒輪上的力 Ft=2T1d=2×30.740.126=487.94N Fr=Fttg20°=177.6N 輸入軸的最小直徑是用于安裝聯(lián)軸器。為使所選直徑d1與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT，考慮扭矩變化很小，取KA=1.3，則 Tca=KAT=1.3×30.74=40 N?m 3、擬定軸方案 圖12 軸擬定 4、 求軸上支反力及彎矩 截面處的彎矩 載荷 水平面H 垂直面V 支反力R 彎矩M 總彎矩 扭矩T T=30.74N.m 計(jì)算彎矩 5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 校核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面處的強(qiáng)度 σca =McaW=34.446400×1000=5.38MPa 6、 疲勞強(qiáng)度的校核 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面處引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，且所受力矩最大，所以只需校核截面左側(cè)即可。 抗彎截面模量 W=0.1d3=0.1×403=6400mm 抗扭截面模量 WT=0.2d3=12800 mm 作用與截面左側(cè)的彎矩M為 M=13.54N.m 作用與截面上的彎矩M為 T3=30.74N.M 截面左側(cè)的彎曲應(yīng)力 σb=MW=13.546400=2.1MPa 截面左側(cè)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 τT= T3WT=30.7412800=2.4MPa 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)。查表得σB=640MPa，σ-1=275MPa，τ-1=155MPa. 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及查表選取。因 rd=140=0.025, Dd=6040=1.5查值得 =2.1， =1.7 查圖可得軸的材料的敏感系數(shù) qσ=0.75 qτ=0.8 所以有效應(yīng)力集中系數(shù)為 kσ=1+qσ(ασ-1)=1.825 kτ=1+qτ(ασ-1)=1.56 查圖得尺寸系數(shù)0.85、0.75 查圖得表面質(zhì)量系數(shù)為 βσ=0.9,βr=0.94 軸按磨削加工，由圖得表面質(zhì)量系數(shù)為 Kσ=kσεα+1βσ-1=2.26 Kτ=kτετ+1βr-1=1.9 由材料系數(shù)取φσ=0.1 φτ=0.05 計(jì)算安全系數(shù)Sca Sσ= σ-1 Kσσb+Kσσm=57.94 Sτ= τ-1 Kττα+φττm=66.24 Sca=SσSτSσ2+Sτ2=43.6>S=1.5 所以安全 4.4 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)和選擇 為了裝置更好的調(diào)節(jié)在水平、豎直方向上的移動(dòng)。導(dǎo)軌的選擇也是非常重要的。導(dǎo)軌的形狀也會(huì)影響對(duì)裝置中的實(shí)用性。導(dǎo)軌的形狀可分為品字形、口字形和梯形等。 而這些導(dǎo)軌的形狀中對(duì)裝置要求最符合的是梯形的滑軌。 圖13 梯形滑軌 圖14 口字形滑軌 圖15 品字形滑軌 4.5齒輪軸套的選擇 在運(yùn)動(dòng)部件中，因?yàn)殚L(zhǎng)期的磨擦而造成零件的磨損，當(dāng)軸和孔的間隙磨損到一定程度的時(shí)候必須要更換零件，因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用硬度較低、耐磨性較好的材料為軸套，這樣可以減少軸和座的磨損，當(dāng)軸套、磨損到一定程度進(jìn)行更換，這樣可以節(jié)約因更換軸或座的成本，一般來(lái)說(shuō)，軸套與座采用過(guò)盈配合，而與軸采用間隙配合，因?yàn)闊o(wú)論怎么樣還是無(wú)法避免磨損的，只能延長(zhǎng)壽命，而軸類(lèi)零件相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易加工；也有一些新的設(shè)計(jì)人員不喜歡這樣設(shè)計(jì)，認(rèn)為這樣是在制造的時(shí)候增加成本，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，維修時(shí)還是要按這種方法改造，但改造容易造成設(shè)備的精度降低，原因很簡(jiǎn)單，二次加工是無(wú)法保證座孔中心的位置的。 圖16 齒輪軸套模型圖如上 4.6 旋轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì) 在前面設(shè)計(jì)的圓柱齒輪就是為了輔助旋轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)，其主要作用在于：該旋轉(zhuǎn)盤(pán)上有一些螺釘孔，通過(guò)螺釘可使其固定在橫向滑軌上，同時(shí)，其也通過(guò)螺釘使微噴射裝置固定好并可以平穩(wěn)作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 圖17 旋轉(zhuǎn)盤(pán) 4.7 齒輪座的設(shè)計(jì) 齒輪座是主傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件。它具有傳遞扭矩大、速度低、中心距又受、中心距的限制,潤(rùn)滑狀況較差等特點(diǎn)。而且齒輪座的設(shè)計(jì)要根據(jù)課題所要設(shè)計(jì)的圖形來(lái)確定其形狀尺寸。 圖18 齒輪座模型 箱型截面的下緣便稱(chēng)之為底板，是承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。 4.8螺栓、螺母的設(shè)計(jì)和選擇 螺栓、螺母主要根據(jù)實(shí)際的需要選擇一些標(biāo)準(zhǔn)件，這樣為設(shè)計(jì)提供方便，成本也大大的降低。在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中主要使用了三種型號(hào)的螺栓（分別是M6，M10，M10短）。 圖19 M6 圖20 M10短 圖21 M10短 4.9 旋鈕的設(shè)計(jì)和選擇 由于本課題中利用齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)是手動(dòng)調(diào)節(jié)，故調(diào)節(jié)齒輪要與選鈕相連，這樣才可以讓工作人員更容易的手動(dòng)操作三維調(diào)節(jié)。 圖22 旋鈕模型圖如上 4.10 過(guò)渡齒輪的設(shè)計(jì) 過(guò)渡齒輪，也就是過(guò)橋齒輪，可以傳動(dòng)主動(dòng)輪動(dòng)力，而又使從動(dòng)輪與主動(dòng)輪在同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)橋齒輪在和驅(qū)動(dòng)端和輸出端的嚙合點(diǎn)處的受力大小是相等的，方向是相反的，即是一個(gè)力偶。 圖23 過(guò)渡齒輪模型圖 結(jié)論 （1）微噴射三維調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)了三維調(diào)節(jié)的手動(dòng)調(diào)節(jié)，克服了一起裝置不能同時(shí)在水平、豎直和角度的多方面的調(diào)節(jié)。同時(shí)，也可以再略微調(diào)節(jié)Z軸方向上的位置。 （2）裝置采用的齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)。在水平和豎直方向采用的齒輪傳動(dòng)為齒條齒輪傳動(dòng)，在角度調(diào)節(jié)上采用的是圓柱齒輪傳動(dòng)。 （3）由于三維調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)是一項(xiàng)手動(dòng)調(diào)節(jié)的裝置。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤或不合理，可能造成不應(yīng)有的失效，使其無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期的要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，同時(shí)可能給整個(gè)工程系統(tǒng)造成很大的影響，甚至無(wú)法工作。所以采用的材料應(yīng)為強(qiáng)度較大的材料。 致謝 感謝我的導(dǎo)師李清教授，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)研究的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；感謝他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。在他細(xì)致、透徹的講解下，我對(duì)三維調(diào)節(jié)裝置有了初步的認(rèn)識(shí)，深感課題的重要性。 感謝南京理工大學(xué)紫金學(xué)院的肖猛、江琴老師和一些同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)。沒(méi)有他們的幫助和提供資料對(duì)于我一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)一竅不通的人來(lái)說(shuō)要想在短短的幾個(gè)月的時(shí)間里學(xué)習(xí)到網(wǎng)絡(luò)知識(shí)并完成畢業(yè)論文是幾乎不可能的事情。? 尤其感謝宿舍的兄弟同學(xué)。你們對(duì)我的熱情關(guān)心和耐心幫助，我能在學(xué)校和你們?cè)谝黄饘W(xué)習(xí)，我感到非常高興。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！向所有關(guān)心和幫助我的前輩和同學(xué)表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 王國(guó)強(qiáng)．實(shí)用工程數(shù)值模擬技術(shù)搜其在ANSYS上的實(shí)踐[M]．西安：西北丁業(yè)大學(xué)出版社，1999．8. [2] 夸克工作室．有限元分析[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002．2. [3] 劉國(guó)慶等．ANSYS 1 釋?xiě)?yīng)用教程[M] ．北京：中國(guó)鐵道出版社，2003年1月. [4] 濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2001． [5] 楊慶東,劉國(guó)慶．ANSYS工程應(yīng)用教程一機(jī)械篇[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，2003． [6] 朱剛. 新型流體有限元法及葉輪機(jī)械正反混合問(wèn)題[D]. 北京：清華大學(xué)，1996. [7] 陳永康，李素循，李玉林. 高超聲速流繞雙橢球的實(shí)驗(yàn)研究[A]. 見(jiàn)：北京空氣動(dòng)力研究所編. 第九屆高超聲速氣動(dòng)力會(huì)議論文集[C]. 北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1997：9-14. [8] 孔祥福. FD-09風(fēng)洞帶地面板條件下的流場(chǎng)校測(cè)報(bào)告[R]. 北京空氣動(dòng)力研究所技術(shù)報(bào)告 BG7-270，北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1989. [9] 黎志華，黎志軍. 反饋聲抵消器[P]. 中國(guó)專(zhuān)利：ZL85100748，1986－09－24. [10] 吳宗澤等．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．機(jī)械出版社. [11] 時(shí)大方等．CR一120輾環(huán)機(jī)機(jī)架的三維有限元分析．軸承，2003，第12期. [12] 祁技超等 硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直器的有限元分析．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2003，No．6. [13] 曹健，張友良，趙海燕，等．并行工程中設(shè)計(jì)任務(wù)的動(dòng)態(tài)分配方法研究[J]，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，1999，11（2）：167-171. [14] 章維一，侯麗雅．微流體數(shù)字化的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題(I)：概念、方法和效果[J]．科技導(dǎo)報(bào)，2005，23(8)：4-9. [15] 李作友，李澤仁，葉雁，等．微射流粒子場(chǎng)的同軸Fraunhofor全息測(cè)試[J]．激光技術(shù)，2004，28(1)：45—47． [16] 鞏云鵬、田萬(wàn)祿等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000. [17] 孔志禮、冷興聚、魏嚴(yán)剛等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000. [18] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，2000. [19] 孫恒、陳作模主編．機(jī)械原理．北京：高等教育出版社，2000. [20] 高澤遠(yuǎn)、王金主編．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)．沈陽(yáng)：當(dāng)被工學(xué)院出版社，1987.