加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì)院系:設(shè)計(jì)者:指導(dǎo)教師: 年月日 北京航空航天大學(xué) 內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)收集 僅供參考 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1、設(shè)計(jì)題目：加熱爐裝料機(jī) 2、設(shè)計(jì)要求 (1)裝料機(jī)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，室內(nèi)工作，通過(guò)傳動(dòng)裝置使裝料機(jī)推桿作往復(fù)移動(dòng)，將物料送入加熱爐內(nèi)。 (2)生產(chǎn)批量為5臺(tái)。 (3)動(dòng)力源為三相交流電380/220V,電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷較平穩(wěn)。 (4)使用期限為10年，每年工作300天，大修期為三年，雙班制工作。 (5)生產(chǎn)廠具有加工7、8級(jí)精度齒輪、蝸輪的能力。 加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì)參考圖如圖 3、技術(shù)數(shù)據(jù)

2、 推桿行程200mm,所需電機(jī)功率2kw,推桿工作周期4.3s. 4、設(shè)計(jì)任務(wù) (1)完成加熱爐裝料機(jī)總體方案設(shè)計(jì)和論證，繪制總體原理方案圖。 (2)完成主要傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (3)完成裝配圖一張(用A0或A1圖紙)，零件圖兩張。 (4)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。 目錄 一、總體方案設(shè)計(jì)3 1 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì)3 2 、傳動(dòng)裝置方案確定4 二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6 1 、聯(lián)軸器6 2 、齒輪設(shè)計(jì)7 3、蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)12 三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算16 1 、軸的強(qiáng)度計(jì)算16 2 、軸承校核計(jì)算24 3 、鍵校核計(jì)算28 四、箱體及附件設(shè)計(jì)30 五、潤(rùn)滑與

3、密封30 1、齒輪、蝸桿及蝸輪的潤(rùn)滑30 2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑30 4 、油標(biāo)及排油裝置31 5 、密封形式的選擇31 六、技術(shù)要求31 七、總結(jié)與體會(huì)32 參考文獻(xiàn)32 一、總體方案設(shè)計(jì) 1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì) (1)機(jī)構(gòu)分析 ①執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率2kw,原動(dòng)件輸出等速圓周運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換功能，將原動(dòng)件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)有急回運(yùn)動(dòng)特 性。同時(shí)要保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力特性，即壓力角較小。 ②為合理匹配出力與速度的關(guān)系，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快扭矩小，因此應(yīng)設(shè)置蝸桿減速器，減速增扭。 (2)機(jī)構(gòu)選型 方案一：用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

4、運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換功能。 方案二：用偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換功能。 方案三：用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換功能。 (3)方案評(píng)價(jià) 方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸適中，最小傳動(dòng)角適中，傳力性能良好，且慢速行程為工作行程，快速行程為返回行程，工作效率高。 方案二：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是不夠緊湊，且最小傳動(dòng)角偏小，傳力性能差。 方案三：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且滑塊會(huì)有一段時(shí)間作近似停歇，工作效率低，不能滿足工作周期 4.3秒地要求。 綜上所述，方案一作為裝料機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)施方案較為合適。 (4)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，得0 =效。 n* 急回系數(shù)k定為2,則51=24。，＜pz=

5、120 簡(jiǎn)圖如下：暫定機(jī)架長(zhǎng)100mm,則由°二6°可得曲柄長(zhǎng)50mm,導(dǎo)桿長(zhǎng)200mm。 2、傳動(dòng)裝置方案確定 (1)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于輸入軸與輸出軸有相交，因此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇錐齒輪或蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。 二級(jí)圓錐一一圓柱齒輪減速器。 齒輪蝸桿減速器。 蝸桿齒輪減速器。 萬(wàn)案一 萬(wàn)案一 萬(wàn)案一 萬(wàn)案一 萬(wàn)案二 (2)方案評(píng)價(jià) 由于工作周期為4.3秒，相當(dāng)于14r/min,而電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min,故總傳動(dòng)比為i=71或107,i較大，因此傳動(dòng)比較小的方案一不合適，應(yīng)在方案二與方案三中選。而方案二與方案三相比，結(jié)構(gòu)較緊湊，且蝸桿在低速級(jí)，因

6、此方案二較 為合適。 (3)電動(dòng)機(jī)選擇 <1>選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作條件和要求，選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步臥式電動(dòng)機(jī)，電壓 380v。 <2>選擇電動(dòng)機(jī)容量 由設(shè)計(jì)要求得電動(dòng)機(jī)所需功率Pd2kwo因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大 于Fd即可，因此選定電動(dòng)機(jī)額定功率B也為2.2kwo <3>確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 速可選范圍為nd 曲柄工作轉(zhuǎn)速%=13.95r/min,方案二中減速器傳動(dòng)比為60?90,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 故選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1000r/min 。進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 ianw8401260r/min。符合這一范圍的同步 轉(zhuǎn)速有1000r/min, Y112

7、M-6。 (4)分配傳動(dòng)比 <1>計(jì)算總傳動(dòng)比：i a nM nw 940r / min 67. 38 13. 95r / min 取第一級(jí)齒輪傳動(dòng)比i 1 <2>分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比: 3,故第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)比i2ia/i122.46。 (5)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 滾動(dòng)軸承效率：Y]1=0.99 閉式齒輪傳動(dòng)效率：Y]2=0.97 蝸桿傳動(dòng)效率：Y]3=0.80 聯(lián)軸器效率：Y]4=0.99 故刀=一仔二斗電機(jī)軸：Nm=940r/min,Pd=2kw,T0=9550*F0/Nm=20.319N*M 對(duì)于I軸（小齒輪軸）： F1=2.0*r]4=1

8、.98kw N1=940r/min T1=9550*F0/Nm=20.116N*M 對(duì)于n軸（蝸桿軸）： F2=F1*Y]1*Y]2=1.98*0.99*0.97=1.90kw N2=N10/3=313.3r/min T2=9550*F2/N2=57.934N*M 對(duì)于出軸（蝸輪軸）： P3=P2*引3*刀i=1.90*0.8*0.99=1.5kw N3=N2/22.46=13.95r/min T3=9550*P3/N3=1026.882N*M 運(yùn)動(dòng)參數(shù)核動(dòng)力參數(shù)的結(jié)果加以匯總，列出參數(shù)表如下 軸名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矢巨T/N?m 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動(dòng)比

9、 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電機(jī)軸 2 20.319 940 1 0.99 小齒輪軸 1.98 1.96 20.116 19.915 940 1 0.99 蝸桿軸 1.90 1.88 579.34 573.54 313.3 3 0.99 蝸輪軸 1.50 1.48 1026.882 1016.613 13.95 22.46 0.99 總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖如下: 二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、聯(lián)軸器 (1)TcKAT式中：k為載荷系數(shù)；T為聯(lián)軸器傳遞的工作扭矩(即軸的扭矩)。因 為載荷較平

10、穩(wěn)，KA查表得1,T=20.32N*m,故TC=20.32N*m。 (2)由于%=的=1000r/min,所以選彈性聯(lián)軸器。 (3)匹配：電動(dòng)機(jī)Y112M-6軸徑D=28mm。 綜上，查表選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)LT4,齒輪軸軸徑為25mm。 2、齒輪設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 1、選 考慮主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=940r/min不是很高，故大小齒輪均用 材、 45”,調(diào)質(zhì)處理。小齒輪硬度HB=229?286,取260HB。 精度 大齒輪HB=217?255,取230HB。精度等級(jí)選8級(jí)。 2、初］ 因?yàn)槊子瞄]式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初步估算小

11、齒一 步計(jì) 算小 輪分度圓直徑，由附錄人表~1Ad3!KTl2上」由表 齒輪 \dHPU 直徑 K1.4 A1取Ad756,動(dòng)載荷系數(shù)K1.4,初取15轉(zhuǎn) di 矩工,20.11Nm,由表27.11查取d1.2 T120.11Nm 接觸疲勞極限 Hiim1610MPaHiim2580MPa Him1610MPa Hllim2580MPa HP0.9Hhm10.9610MPa HP20.9Hlhm20.9580MPa HP549MPa HP2522MPa “—KTu1

12、 d1A；|12 \dHPU …1.42Q1131. 7563136.74 11.252223 Bd140mm 3、確 8級(jí)精度合理 d1n140940,“， 定基 圓周速度v1.96m/s 本參 601000601000 數(shù) 精度等級(jí)取8級(jí)精度合理 Bz131z2iz133193 Z131 確定模數(shù)md1/Z140/311.290,查表取 Z292 n1.25 取G1.25 4、 齒 面 確定螺旋角： d mn arccos

13、_ arccos 1.25 14.305 d mt 1.29 b 小齒輪直徑d1 0z1 1.29 3139.99mm 大齒輪直徑d2 mZ2 1.29 92118.68mm 初步尺寬bd d11.2 40 48mm i 2 48mm 校核傳動(dòng)比誤差: 92/312.967, 2.967/31.1% hZhZeZZ,KaKvKhKh 1〉計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查圖27-16非變位斜齒輪 39.99mm 118.68mm 傳動(dòng)比誤差為1.1% Ft d1b Zh 彈性系數(shù)：查表27.11ZE189

14、.8jMPa 重合度系數(shù) 端面重合度 Z1tana1 tan at1 at2 Z2tan a2tan HP 2.43 Zh Ze 2.43 189.8MPa ,tannarctan cos dgarccos— da1 x_tan20arctan- cos14305 d1costarccos d12ha1 40cos20.587 arccos33.682 4022.5 db2d2cost arccos——arccos da2d22ha2 118.68cos20.587arccos 118.6822.5 由于沒(méi)有變位所以端面嚙合角’t

15、 3.10 2Q587 26.065 20.587 3.10 縱向重合度 bsin 48sin14.305 —3.141.25 3.02 0.57 螺旋角系數(shù)Z cos 0.98 Ka 1.13 Ka Kh Ft 2T1 /d1 20.11/ 401.0055kN KaF 110055 48

16、 20.9N/mm10CN/mm cos coscos n/cost0.973 Kh 1. 17 /2 /cos Bdb 0.16 齒面接觸應(yīng)力 1. 一一一一2一一 3.1/0.97323.27 C103b 220.6110348 1.43 H2.43189.80.570.98 11.131.433.27 1005.4 4048 495N/mn2 2＞計(jì)算許用接觸應(yīng)力HP HlimZNTZLZVZRZWZX HP SHlim 總工作時(shí)間th1030016 48000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL160n1th601 2.71109 94

17、048000 Kh Kh 0.57 0.98 1 1.13 3.27 1.43 495N/mrm NL2NL1/i1.35109 接觸壽命系數(shù)ZNT由圖27-23查出 （單向運(yùn)轉(zhuǎn)取1）齒面工作硬化系數(shù) ZW1ZW21.2 1.2（240130 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)Zx 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)取為 HB2130 1700

18、 )/17001.14 由表27.15按調(diào)質(zhì)鋼查 ZliZl2Zri ZR2ZV1 Zv21 由表27.14取最小安全系數(shù)SHlim 許用接觸應(yīng)力： HP18100.8811 583N/mm2 HP25800.911 566N/mnm 3＞驗(yàn)算： 2. h495N/mmmin 11.141/1.05 11.141/1.05 HP1,HP2 566MPa Znt10.88 Znt20.9 ZW1 Zxi SHlim Zw21.14 Zx21.0 1.05 HP1 2 847.9N/mm2 HP2 736.8N/mm2 接觸疲勞強(qiáng)度較為

19、合適，齒輪尺寸無(wú)須調(diào)整 5、確定主要傳動(dòng)尺 寸 中心距a 79.335 因?yàn)閍 (d1d2 mm,圓整取 (Ziz2)m )/2a ncos (39.991 80mm /2 18.68 ) 精確的 arccos 億1 z 2)mn 2a arccos (3192) 1. 25 1604'2" 1604'2" 2 80 端面模數(shù) :Bmn/ cos 1.25/cos16 04'2" 1.30081 小齒輪直徑 d1mz11.

20、3008131 大齒輪直徑 40.325mm d140.325mm d2mz21.3008192119.674mm 齒寬b=48mm,b248mm,b154mm rr，3 Zv1Z1/cos 34.9 d2 b2 b1 119.674mm 48mm 54mm rr，3 Zv2Z2/cos 103.57 6、

21、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 1〉由式27.11 KaKvKfKf 1,K/1.13, Yf 2.55,Yf2 Ys 1.63,Ys2 0.250.75 0.25 Kf Ft --YFaYsaYYb〔mn Kf Kh 1.49 FP 0.75 3.1/0. 0.93 48/2.25 1.4 齒根彎曲應(yīng)力： KaKvKfKf 1.131.4 1. 630.48 0. F2 F1YFa2 2〉計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 由式27.17FP 2.26, 1.73 9732 2. Ft b1mn 0.25 0.48 8.53 YFa1Ys

22、a￥丫 1.49 1005.5 93 FP 0.75 cos K/ Kf YF1 Ys Ys Kf 1.13 1.49 2.55 2.26 1.63 1.73 0.655 0.93 1.4 481.25 73.0MPa 2.5 F1 F2 YFa1/Ysa1a69MPa FlimYsTYNTYVrelT丫RrelT丫X sflim Flim 73.0MPa 69MPa 330MPa

23、 試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限Flim查圖 320MPa 27-24CFlim1 230MPa,Fig2200MPa 另外取 YST1YST22.0，YVrelT1 YRrelT1 YRrelT21，YNT1 YVrelT21 0.88420.9 由圖27-26確定尺寸系數(shù)YX1=YX21 由表27.14查最小安全系數(shù)SFmin1.25 23020.988111 1.25 20020.9111 1.25 FP1 FP2 Y. NT1 0. 88 YN

24、T2 0. 9 Yxi= YX2 1 Flim2 min SF 1.25 YST1YST22 YVrelT1YVrelT2 324M互問(wèn)「YRrelT2 1 288MPafpi324Mpa FP2 288MPa 3＞彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 F1 73. 0MPa FP1 69MPa 合格 FP2 7、靜 強(qiáng)度 校核 靜強(qiáng)度校核，因傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核 3、蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果

25、 1.選擇傳動(dòng)精度等級(jí)，材料 考慮傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速也不高，選用ZA型蝸桿傳動(dòng)， 精度等級(jí)為8級(jí)。蝸桿用45號(hào)鋼淬火，表面硬度45~50HRC,蝸輪輪緣材料用ZCuSn10P1沙模鑄造。 2.確定蝸桿，渦輪齒數(shù) 傳動(dòng)比 i1222.46，取z12,z2iz122.46244.92 Bz245 Zi2 Z245  i45/222.5, 校核傳動(dòng)比誤差： 22.522.46/22.460.2% 渦輪轉(zhuǎn)速為： n2n1/i313.3/22.4613.95r/min 3.確定渦輪許用接觸應(yīng)力 蝸桿材料為錫青銅，則HP'HPZVSZN, P200N/mm

26、2, 初估滑動(dòng)速度Vs2m/s,浸油潤(rùn)滑?；瑒?dòng)速度影響系數(shù)ZVS0.97，單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)取1,渦輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL60n2th60113.951016300 4.02107 查得：Zn0.83 HP'HPZVSZN2000.970.83161.02N/mn2 HP120.6 N/mmi 4.接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 2150002. md1()KT2載荷系數(shù)K1 HPZ2 蝸輪轉(zhuǎn)矩：估取蝸桿傳動(dòng)效率 0.8ET〔i157.9340.822.46 1040.9Nm 則m2dl(15000—)211040.94460.7mm3161.0245 選用m2d5376mm3 傳動(dòng)基本尺

27、寸：m8,d180,q10 則蝸桿的寬度b12.5mjz212.58V451 135mm T21040.9Nmm8d180mm 5.主要幾何尺寸計(jì)算 渦輪分度圓直徑：d2mz2845360mm 蝸桿導(dǎo)程角 tan乙/q2/100.2mm 11.3 渦輪尺寬b22m0.5v'q1 28(0.5V101) 61.066mm傳動(dòng)中心距a0.5(d1d2)220mm d2360mm 11.3 b262mm a220.0mm  6.計(jì)算渦輪的圓周速度和傳動(dòng)效率 渦輪圓周速度V2d2n2/(60100()0.263m/s, 齒面相對(duì)滑動(dòng)速度 VsVi/cosdin

28、i/(601000cos11.31.34m/s 查出當(dāng)量摩擦角V2092.15 tantan11.3一“八 10.836 tan(V)tan(11.32.15) 攪油效率20.96滾動(dòng)軸承效率 30.99 1 230.8360.960.990.79 與估取值近似 v20.263m/svs1.34m/s 0.79 7.校核接觸強(qiáng)度 )，9400T2 HZeJ「KaKvKHP \d?2 T2T1i157.9340.7922.46 1027.9Nm 查得彈性系數(shù)Ze155,使用系數(shù) KA1V20.263m/s3m/s 取動(dòng)載荷系數(shù)Kv1.01 載荷分布

29、系數(shù)K1 h150.4 N/mrn HHP合格 1940010279彳彳?彳 H155J：—11.01115Q4N/mm 88036(2 8.輪齒彎曲強(qiáng)度校核 666T2KaKvK F..YFSYFP d1d2m 確定許用甯曲應(yīng)力F'FPyn 查出'FP51N/mm2 查出彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) YN0.6椒FP'FPYN510.673417N/mm 確定渦輪的復(fù)合齒形系數(shù)YfsYFaYSa 渦輪當(dāng)量齒數(shù)ZvZ2/cod45/cos311.347.73 YFa2.25 渦輪無(wú)變位查得YSa1.73 YFs2.251.733.89

30、 導(dǎo)程角 ,,一，113 的系數(shù)Y1/1201——0.906 120 其他參數(shù)同接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 6661027.911.011C… F3.890.906 803608 10.62N/mm2 9.蝸桿軸剛度驗(yàn)算 /Ft2Fr2,3 y〔lVp 48EI 蝸桿所受圓周力 l2000T200057.9340。廣… Ft11448.35N d180 蝸桿所受徑向力 l2000T220001027.92 Fr1tanxtan20 d2360 2078.5N 蝸桿兩支撐間距離L取 L0.9d20.9360324mm 蝸桿危險(xiǎn)及面慣性矩 I端(1002.58.

31、0)42.01106mm 6464 許用最大變形yp0.001d180m FP34.17 N/mm2 F6.919 N/mm2 HFP 合格 Ft1144835N Fr12078.5N I2.01106 4mm yp80m p y〔yp合格 蝸桿軸笠形 J1448.3522078.52…3 y156324

32、 482.11052.01106 42myp合格pp 10.蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算 P1(1) 3————t295C KA 蝸桿傳動(dòng)效率0.79 導(dǎo)熱率取為K15W/(m2C)(中等通風(fēng)環(huán)境) K工作環(huán)境溫度1220C 傳動(dòng)裝置散熱的計(jì)算面積為 A0.33(—)1.731.173m2 100 1900(10.79) 112042.68C 151.173 t142.68C 95C合格 三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1、軸的強(qiáng)度計(jì)算 (1)小齒輪軸(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、受力圖、彎矩、扭矩圖附表后) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 1、材料選擇、熱處理 2、初 4

33、5鋼，正火，硬度為170至217HB 當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=110,則 dC3JP/n1103/1.98/ 94014.1mm 估軸 考慮有鍵聯(lián)接，故軸徑增加3%,因需與聯(lián)軸器匹配， 徑 取dmin25mm軸孔長(zhǎng)度L=62mm 取dmin25mm 3、初定軸的結(jié) 初選中系列深溝球軸承6006，軸承尺寸外徑初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)件圖見(jiàn)表后。 D=55mm寬度B=13mm 4、的間力 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和大齒輪上的作用力。 T19.55 106 9.55106 1.98 940 20116N mm 小齒

34、輪圓周力 Ft1 2T1d1 220118 40 1006N 小齒輪徑向力 小齒輪軸向力 Fr1 Fttg n/8s 1006 381N tg 20/cos 1642 Fa1 1006tg1642 290N 5、承占 八、、支力出平和直彎圖 軸支的反繪水面垂面矩 6、 管 合 BV 84 FAV FBV 503N MVC FAV 42 21126N 2）水平面支反力及彎矩計(jì)算 FAH 381 42 29020 84 260N FBH 381 42 29020 84 M

35、HC FBH 42 10920N MHC FAH 42 5082N Mc \MVC MHC 21729 Me vMVC MhC 23781 1）垂直面支反力及彎矩計(jì)算 1006 42 " mmMVC 121N mm mm mm mm ，制成矩 矩 彎繪合彎圖 T20116Nmm

36、 制量矩 繪當(dāng)彎圖 按扭成力核的 度 *彎合應(yīng)校軸強(qiáng) b Me Me W 0. 1d3 [1b] bc [ 1b ] 26489 14MPa 合格 bc 0. 1 403 查得許用應(yīng)力 ［體］55MPa 2 MekM(T)2 [1b/0b],查表得b600MPa 1b55MPa,0b95MPa, 則55/950.58 危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩： 映c

37、 計(jì)算結(jié)果 1、選擇材料、熱處理 2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸徑 45鋼正火，硬度為170至217HB 當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=110,則 dC3；P/n110Vl.5/13.955231mm 取其軸徑為55mm 取d=55 3、初定軸的結(jié)構(gòu) 選圓錐滾子軸承30215（一對(duì)），其尺寸：D=130mm,d=75mmB=25mm. ,初步結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)下 4、軸的空間受力分析 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和蝸輪上的作用力。輸入轉(zhuǎn)矩 空間受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)下 T29.55106P9.55106— 5 n13. 1027900Nmm 軸向力Fa2F11448N 徑向力Fr2Ft2t

38、anx207隊(duì) 95 內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)收集僅供參考 圓周力Ft22T2/d25710N； 5、計(jì)算軸承支 點(diǎn)的支反力繪 出水平面和垂 直面彎矩圖 1)垂直面支反力及彎矩計(jì)算 F BV 5710 120 240 2885N Fav Fbv 2885 N MVe Fav 120 2885 120 346200 N mm 2)水平面支反力及彎矩計(jì)算 F BH 1448 180 2078 120 240 47N MHc 2078 120 1448 240 180 2125N FBH FAH 120 120 5640N mm 25500N

39、 mm 6、計(jì)算機(jī)合成 彎矩，繪制合 成彎矩圖 Me mC e 346246N 429976N mm mm 7、轉(zhuǎn)矩圖 8、求當(dāng)量彎矩 M e，繪制當(dāng) 量彎矩圖 前已計(jì)算T2 1027900 N mm Me \M ( T)2 [化/ 0b],查表得 b 600 MPa 1b 則 55MPa, 0b 95MPa, 55/95 0.58 危險(xiǎn)截面e處當(dāng)量彎矩： Mec 、MC2 ( T)2 735059 N mm 內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)收集 僅供參考 9、按駕扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 MeMe [ib] 14MPa b W0.1d3 73

40、5059 bc3 0.1803 查得許用應(yīng)力[1b] iriv11a 55MPa cb 合格 [ 1b] 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 1、選擇材料、熱處理 2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸徑 3、初定軸的結(jié)構(gòu) 4、軸的空間受力分析 45鋼正火，硬度為170至217HB 當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=110,則 dC3/P/n1103/1.9/313.320.06mm 最小直徑處有單鍵，故軸徑增加3%圓整后取d=35mm 左端選深溝球軸承6009,其尺寸：D=75mm,d=45mmB=16mm. 右端選圓錐滾子

41、軸承32309,其尺寸：D=100mm,d=45mmB=36mm. 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩、蝸桿和大齒輪上的作用力。 輸入轉(zhuǎn)矩 取d=351 初步結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)下 , 空間受力簡(jiǎn)圖 , 9.55 106P 9.55106 1. 313.3 57934N mm 大齒輪處受力為 5、計(jì)算軸承支點(diǎn)的支反力繪出水平面和垂直面彎矩圖 圓周力 Ft3 1006N 徑向力 Fr3 Ft3 cos 軸向力 Fa3a3 Ft3tan 蝸桿處受力為 ： Ft1 2T 圓周力 d1 Fa1 2T2 軸向力 d2

42、 徑向力 Fr1 Ft2tan 根據(jù)前面結(jié)果, 1）垂直面支反力及彎矩計(jì)算 tan n381N 290N 57934… 1448N 80 5710N X2078Nx FBV 14481871006461 392 492N 1448 205100669 934N 392 187934187 174658N mm MVB1006 69 69414N mm 2）水平面支反力及彎矩計(jì)算

43、 6、計(jì)算機(jī)合成彎矩，繪制合成彎矩圖 7、轉(zhuǎn)矩圖 8、求當(dāng)量彎矩 Me,繪制當(dāng) 量彎矩圖 9、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 FAH 20782055710403816929060 bc[1b] 合格 392 1558N FBH 207818757104038146129060 392 901N .-1 Mhc90120538127429060 62911Nmm Mhb2906038169 43689Nmm __n_ Mhc1558187 291346Nmm Mc7MVCMHC185643Nmm

44、22 Mc，MV/CMhc339688Nmm MbJM'BMhb82018Nmm T57934Nmm Me，M(T)2 [1b/0b],查表得b600MPa 1b55MPa,0b95MPa, 則55/950.58 危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩： Mec"MC2(T)2341346Nmm 火工[」 b....3[1b] W0.1d3 341346 bcT7MPa 0.1803  查得許用應(yīng)力［小］55MPa 2、軸承校核計(jì)算 (1)小齒輪軸 該軸采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對(duì)深溝球軸承，按軸徑初選 6006。下面進(jìn)行

45、校核： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊(cè)6006軸承主要性能參數(shù)如下： Cr14200N；Cgr8300N； N010000r/min Cr14200N C°r8300N N010000r/min 軸承受力情況 Fr1566N； Fai290N,Fa20N； Fr2517N °&0Bw吊2Xl X、Y值 Fa/Cor290/83000.035, X1 Y0  e0.23, Fa/Fr290/5660.51e 沖擊載荷系數(shù) 查得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P691N 軸承壽

46、命 16670Cr L10h nP（球軸承3） L57202h >48000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) _P_961007

47、S2 1030N S2 e 0. 44 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 (2)蝸輪軸 該軸采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對(duì)圓錐滾子軸承，按軸徑初選30215。下面進(jìn)行校核： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊(cè)30215軸承主要性能參數(shù)如下： Cr1138000N；C0r185000N； N02800r/min 接觸角a=16.35°e=1.5tana=0.44 Cr113800N Cor18500N N02800r/min a=16.35°  軸承一：Fa/Fr2478/358

48、30.69e 軸承二：Fa折1030/28850.36e X10.4丫11.4 X21丫20 沖擊載荷系數(shù) 查得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa Pi5393N,P23173N P5393N 軸承壽命 16670Cr L10h nP（滾子軸承 10/3） L10h5.9107h >48000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) _P__961_004查圖得 Cr14200 f11 載荷分布系數(shù) 對(duì)于圓錐滾子軸承， arctan—22杳得 Fr f20.92 許用轉(zhuǎn)速 N取2比 N2576r/min 大于工作轉(zhuǎn)速13.95r/min

49、 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 (3)蝸桿軸 蝸桿軸采用一端固定一端游動(dòng)的支撐方案，固定端采用兩個(gè)圓錐滾子軸承，以承受蝸桿 軸向力，按軸徑初選32309;游動(dòng)端采用一個(gè)深溝球軸承，只承受徑向力，按軸徑初選 6009。受力圖如下圖： 卜面進(jìn)行校核：深溝球軸承6009 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果  軸承主要性能參數(shù) 查手冊(cè)6009軸承主要性能參數(shù)如下： Cr21000N；C0r14800N； N08000r/min Cr21000N C0r14800N N08000r/min 軸承受力情況 Fri1026

50、N； Fai0N； X、Y值 Fa/C°r0/148000, e0.16,Fa/Fr0e X1 Y0 沖擊載荷系數(shù) 查得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P1129N 軸承壽命 16670Cr L10h nP（球軸承3） L10h342345h >48000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) 29610.05查圖得 Cr14200 f11 載荷分布系數(shù) 對(duì)于深溝球軸承，查得 f21 許用轉(zhuǎn)速 Nf^N。 N8000r/min 大于工作轉(zhuǎn)速313.3r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。

51、 圓錐滾子軸承32309: 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊(cè)32309軸承主要性能參數(shù)如下： Cr145000N；C0r188000N； N04000r/min e=0.35 Cr145000N C0r188000N N04000r/min 軸承受力情況 Fa5420N a Fr2908N； Fr3908N FsFr/Y,Y1.5  Fs3303N,方向向左； Fs2303N,方向向右； Fa20N,Fa3巳542CN X、Y值 e0.35, 軸承二：Fa/Fr0e 軸承三：Fa/Fr5420/9085.

52、97e X21Y21.9 X30.67丫22.8 沖擊載荷系數(shù) 查得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P2999N,P317363N P17363N 軸承壽命 16670Cr L10h nP（滾子軸承 10/3） L10h62858h >48000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) _P_961012查圖得 Cr14200 f10.94 載荷分布系數(shù) 對(duì)于圓錐滾子軸承，a=13.130查得 f21 許用轉(zhuǎn)速 NMM N3760r/min 大于工作轉(zhuǎn)速313.3r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。

53、 3、鍵校核計(jì)算 鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動(dòng)，零件的對(duì)中要求等等。 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 (1)小齒輪軸鍵的選擇與校核 鍵的選擇和參數(shù) 與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由手冊(cè)查得d=25mm時(shí)，應(yīng)選用 鍵87GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T20.116Nm 依據(jù)輪載長(zhǎng)度為63mm選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=57mm L57mm  接觸長(zhǎng)度 lLb578 ?' l49mm 許用擠壓應(yīng)力 P校核 查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為 P=(70-80)MPa 4T420116Rg p——9.4MPa

54、hld74925 PP 故滿足要求 (2)蝸輪鍵的選擇和校核 鍵的選擇和參數(shù) 靜聯(lián)接選用普通平鍵，圓頭，由手冊(cè)查得d=80mm 時(shí)，選用鍵2214GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T102.6882N 依據(jù)輪載長(zhǎng)度為117mm選擇標(biāo)準(zhǔn)健長(zhǎng)L=110mm L110mm 接觸長(zhǎng)度 '.._ lLb11022 l88mm 許用擠壓應(yīng)力 P校核 查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為 p=(70-80)MPa 4T41026882…皿 p——42MPa hld148880 pp 故滿足要求 (3)蝸桿軸鍵的選擇和校核 鍵的選擇和參數(shù) 靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓

55、頭 由手冊(cè)查得d=35mm時(shí)，選用鍵87,GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T57.934Nm 依據(jù)輪載長(zhǎng)度為43mm,選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=37mm L37mm 接觸長(zhǎng)度 ' lLb .' l29mm 許用擠壓應(yīng)力 P校核 查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為 p=(70-80)Mpa 4T457934- P——：-33MPa hld72935 pp故 滿足要求  四、箱體及附件設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 箱座厚度 8=0.04a+3>8 取6=12mm 箱蓋厚度 61=0.856=10.2 取61=10mm 箱座突緣厚度 b=1

56、.56 b=18mm 箱蓋突緣厚度 b1=1.581 b1=15mm 箱座底突緣厚度 b2=2.56 b2=30mm 地角螺釘直徑 df=0.036a+12 df=20mm 地角螺釘數(shù)目 n=4 軸承旁連接螺釘直徑 d1=0.75df=16 取d1=16mm 機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 d2=(0.5—0.6)df 取d2=12mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3=(0.4—0.5)df 取d3=10mm 窺視孔蓋螺釘直徑 d4=(0.3—0.4)df 取d4=6mm 連接螺栓d2的間距 l=(120—200)mm 取l=150mm 定位銷直徑

57、 d=(0.7—0.8)d2 取d=9mm 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 A1>1.26 取A1=15 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 A2>S 取A2=12 軸承端蓋外徑 D2=1.25D+10 依軸承而定 軸承端蓋突緣厚度 t=(1.1—1.2)d3 t=12 機(jī)蓋肋厚 m1=0.8581 取m1=8 機(jī)座肋厚 m=0.85S 取m=10 五、潤(rùn)滑與密封 1、齒輪、蝸桿及蝸輪的潤(rùn)滑 在減速器中，蝸桿相對(duì)滑動(dòng)速度V=1.34m/s,采用浸油潤(rùn)滑，選用LCPE/P蝸輪蝸桿油（摘自SH009491）,用于蝸桿蝸輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑，代號(hào)為N220。浸油深 度一般要求浸沒(méi)

58、蝸桿螺紋高度，但不高于蝸桿軸承最低一個(gè)滾動(dòng)體中心高。 2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 三對(duì)軸承處的零件輪緣線速度均小于 軸承處d n值進(jìn)行af算。d n值小于2 2m/s ,所以應(yīng)考慮使用油脂潤(rùn)滑，但應(yīng)對(duì) 5 10 mm rpm時(shí)宜用油脂潤(rùn)滑；否則應(yīng)設(shè)計(jì) 輔助潤(rùn)滑裝置。 對(duì)軸承處d n值分別 為：30 940 28200 mm rpm , 45313.310498.5mmrpm，7513.951046.25mmrpm均小 于2105mmrpm，所以可以選擇油脂潤(rùn)滑。 采用脂潤(rùn)滑軸承的時(shí)候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油板將軸承與箱體內(nèi)部隔開(kāi)。 在選用潤(rùn)滑脂的牌號(hào)

59、時(shí)，根據(jù)手冊(cè)查得常用油脂的主要性質(zhì)和用途。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的 減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境一般，不是很惡劣，所以6212和6214軸承選用通用鋰基潤(rùn) 滑脂(SY732487)，它適用于20~120C寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備的軸承， 選用牌號(hào)為1的潤(rùn)滑脂。 3、油標(biāo)及排油裝置 (1) 油標(biāo)：選擇桿式油標(biāo)A型 (2) 排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結(jié)構(gòu) 4、密封形式的選擇 為防止機(jī)體內(nèi)潤(rùn)滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部影響機(jī)體工作，在構(gòu)成機(jī)體的各 零件間，如機(jī)蓋與機(jī)座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密 封裝置。對(duì)于無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對(duì)于

60、旋轉(zhuǎn)零件如外 伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動(dòng)速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì) 中由于密封界面的相對(duì)速度不是很大，采用接觸式密封，輸入軸與軸承蓋間V<3m/s，采用粗羊毛氈封油圈，輸出軸與軸承蓋間也為V<3m/s,故采用粗羊毛氈封油圈。 六、技術(shù)要求 1〉裝配前所有零件用煤油清洗，滾動(dòng)軸承用汽油浸洗，箱體內(nèi)不允許有任何雜物存生。 2〉保持側(cè)隙不小于0.115mm。 3〉調(diào)整、固定軸承時(shí)應(yīng)留軸向間隙，0.25~0.4mm。 4〉涂色檢查接觸斑點(diǎn)，沿齒高不小于55%，沿齒長(zhǎng)不小于50% 5〉箱體被隔開(kāi)為兩部分，分別裝全損耗系統(tǒng)用油L-AN68至規(guī)定高度。 6〉空載試驗(yàn)，在n1=1000r/min、L-AN68潤(rùn)滑油條件下進(jìn)行，正反轉(zhuǎn)各1小時(shí)，要求減速器平穩(wěn)，無(wú)撞擊聲，溫升不大于60。C,無(wú)漏油。 7〉減速器部分面，各接觸面及密封處均不允許漏油，剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不 允許使用墊片。 8〉箱體外表面涂深灰色油漆，內(nèi)表面涂耐油油漆。 七、總結(jié)與體會(huì) 參考文獻(xiàn) 1、 王之櫟、王大康主編《機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)》2010年8月第2版，機(jī)械工業(yè)出版社。 2、 吳瑞祥，王之棟，郭衛(wèi)東，劉靜華主編《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下冊(cè)）》2007年2月第2版，北京航空航天大學(xué)出版社。