加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一、設(shè)計(jì)任務(wù)概述 1、設(shè)計(jì)題目：加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì) 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，大修期為3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 1加熱爐裝料機(jī)設(shè)計(jì)參考圖 1—電動(dòng)機(jī)2—聯(lián)軸器3—蝸桿副4—齒輪 5—連桿6—裝料推板 3、原始技術(shù)數(shù)據(jù) 推桿行程200mm所需電機(jī)功率,推桿工作周期。

2、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2張。 （4）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。 二、加熱爐裝料機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 1、傳動(dòng)方案的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)分成減速器和工作機(jī)兩部分： （1）、工作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率，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。為合理匹配出力與速度的關(guān)系，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 快

3、扭矩小，因此應(yīng)設(shè)置蝸桿減速器，減速增扭。 （2）、減速器設(shè)計(jì) 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。 圖為高速級(jí)輸入，低俗級(jí)輸出，二級(jí)齒輪一蝸桿減速器示意圖 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Pd2.8kw0因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大 于?即可，因此選定電動(dòng)機(jī)額定功率P3為北的 3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 曲柄工作轉(zhuǎn)速％=min,減速器傳動(dòng)比為60?90,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 ndianW1090

4、1636r/min。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min,故選定 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min。進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4,滿載轉(zhuǎn)速 1420r/min。 分配傳動(dòng)比 計(jì)算總傳動(dòng)比：ianm1420r/min78.1nw18.18r/min 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比： 取第一級(jí)齒輪傳動(dòng)比ii=3,則第二級(jí)蝸桿傳動(dòng)比為? 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 滾動(dòng)軸承效率：=i= 閉式齒輪傳動(dòng)效率：n2二O.97 蝸桿傳動(dòng)效率：n3=o80 聯(lián)軸器效率：?.」■ 傳動(dòng)裝置的總效率為： n=n?xv\2xt]3xri4=o.75 ‘九二2603 0軸（電機(jī)軸）： Po

5、=Pd=2.8kw 口0二%;1420r/min Po2.8 T。二9550-二9550X詞？m' 83N?m 1軸（高速軸）： Pi—PoT|oi—Pqt)i—2.8X0. 二277kw ni=no=1420r/min Pl h=9550—=18.64N?n 2軸（蝸桿軸）： P2=PiXniXt]2=2,772X0.99X0,97=2.66kw 門2-ni/ii=

6、4733r/min P? T2二955A二53.67N?m Q 3軸（蝸輪軸）： Pa=P2xri3xTil=2.66X0,3X0.99=2.11kw 3-~-n“26-03二18.18r/iinifi P3 3二9550-二1108.39N?m “3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下: 軸名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩T/N?m 轉(zhuǎn)速 N（r/min） 傳動(dòng)比 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電機(jī)軸 1420 1 高速軸 1420 1 蝸桿軸 3 蝸輪軸

7、 二、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、聯(lián)軸器 根據(jù)公式：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?yàn)檩d荷較 平穩(wěn)，查表得KA1,T二18.83N?m,故%=13.83N?m0 由于門1=門。=1420r/min,所以選彈性聯(lián)軸器。 匹配：電動(dòng)機(jī)Y100L2-4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 材、精度 考慮主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速門11420r>min,批量較小，大齒 輪用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB=21入255,平均取230

8、HB小齒輪用40Cr,硬度HB=229-286,平土勻取260HB精度等級(jí)選8級(jí)精度。 初計(jì)小輪徑3步算齒直 因?yàn)槊子瞄]式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初步估算小齒輪分度圓直徑，由附錄B表 diAd3］旦2-」由表A1取Ad756,動(dòng)載荷 \dHPU di 系數(shù)K1.4,初取 15轉(zhuǎn)矩Ti=1864M?m 由表查取d1.2 接觸疲勞極限 H“mi710MPa, hm580MPa HP10.9HM0.9 HP20.9Hlim20.9 710MPa 580MPa K1.4 Ti=18.64N?m Hiim1710MPa Hiim2580MPa HP1

9、639MPa hp2522MPa d1 Ad 3 KT1u1 2 dHPu 35.82 75631.4臂31 1.252223 取d140mm 3、確 定基 本參 數(shù) 精度等級(jí)取8級(jí)精 度合理 31, Z2 iz1 3 31 93 取 mn 1.25 4 32 z2 97 傳動(dòng)比誤差滿足 要求 d1n1401420r 圓周速度v—2.97m/s 601000601000 確定模數(shù)z2iz133193 確定模數(shù)m二由/?二40m二1匹，查表取m1.25 確定齒數(shù)由二,4二40fm712

10、5:32」取為32 則z2iz133296,“與力互質(zhì)取97 3,033 校核傳動(dòng)比誤差為：7二二一二0.01 確定螺旋角 mnarccos—— arccos 1.25 14.305 mt 1.29 小齒輪分度圓直徑 d1 mt Z11.29 大齒輪分度圓直徑 d2 mt Z21.29 初步尺寬bdd 11.2 40 48mm d1 41.28mm 3241.28mm d2 125.13mm 97125.13mm b 48mm 4、校齒核面接觸疲勞強(qiáng)度 Ftu1 KaKvKhKh dibu 計(jì)算齒

11、面接觸應(yīng)力 查圖得非變位斜齒輪Zh2.4 hZhZeZZ HP Zh2.4 Ze189.8%MPa 查表得彈性系數(shù)Ze189.8,MPa 重合度系數(shù)Zt為 端面重合度 tan n t arctan cos x _ tan20 arctan— cos14.305 2Q59 db1 at1 arccos — da1 d 1 cos t arccos d1 2ha1 t 20.59 41.28cos20.59 arccos33.59 41.2822.5 at2 arccos db2d2 arcco

12、s—— da2d2 cos_t_2ha2 arccos 125.13cos20.59 125.1322.5 25.82 由于沒(méi)有變位所以端面嚙合角’tt 3.14 重合度系數(shù)乙為 4-T14 =0,535 3.14 縱向重合度 bsin 48sin14.305 3.02 m 1 0.56 1.25 0.56 螺旋角系數(shù) cos 0.98 0.98 Ka Kv1.2 Ka1Kv 1.2 齒間載荷分布系數(shù) Ft2Tl/d1218.64/41.280.9031kN KaE19031 口18.8N/mm100N/mm 48 Z?

13、0.535’ =3.49 Kh 1.17 0.16 d1 1.162 —3 C103b 0.61103481.41 齒面接觸應(yīng)力 Kh Kh 3.49 1.41 452.4N/mm2 903.1 41.28 48 2.4189.80.5350.98 ..11.21.413.49V 452.4N/mm2 計(jì)算許用接觸應(yīng)力. HlimZNTZLZVZRZ

14、WZX HPsH^rn 總工作時(shí)間th103001648000h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) Nl160Rth601142048000 9 4.09109 9 NL2NL1/i1.66109 齒面工作硬化系數(shù) 1 .2 HB 2 130 1700 1 .2 (240 130 ) /1700 1.14 ZW1 Zxi Zw2 1.14 Zx2 1.0 SHlim 1.05 接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)4由查表得潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)取為 ZliZl2ZriZr2Zvi Zv21 HP1 678.4N / mm2 HP2 566.7N / mm2

15、 接觸疲勞強(qiáng)度較 為合適，齒輪尺寸 無(wú)須調(diào)整 接觸最小安全系數(shù)Shlim查表得 許用接觸應(yīng)力為 HP17100.881111.141/1.05 2 678.4N/mm2 HP25800.91111.141/1.05 2 566.7N/mm2 驗(yàn)算 2 H452.4N/mmminHP1,HP2566.7MPa 中心距a(d1d2)/2(41.28125.13)/2 83.205mm，取整83mm 因?yàn)閍(z1z2)mncos/2 Z2)m n 2a- (32 97 ) 1.2 5 13 .739 2 83 精確的 arccos arcco

16、s 5、確 定 主 要傳 動(dòng)尺 端面模數(shù) ：m t mn /cos 1.287 小齒輪直徑 d1 mtZ1 1.287 32 大齒輪直徑 d2 mtZ2 1.287 97 48 mm , b1 54 mm 34.9 105 .83 齒寬b=48Mi,b2 rr，3 Zv1Z1/cos ZV2Z2/cos3 1.25/cos13.739 41.178mm 124.822mm 13.74 d141.178mm d2124.822mm b248mm b154mm Fp 49 Y a s Y a yf V K A K

17、 F K , 2 ■ 1 Kv , 1 齒彎疲強(qiáng)驗(yàn) 根曲勞度算 KF3.49 YF12.55 Yf12.55,Yf22.22, 1.79 1.63,Ys2 Y0.250.75/v 0.25 0.75 ,2 /cos 0.75 0.252 3.14/0.9712 0.475 查表得Y0.88 b/h48/2.252.5 8.53 1.3 齒根彎曲應(yīng)力為 F1KaKvKfKf Ft Um。 YFalYsalYY 11.21.33.49 903.1 1.630.4750.8

18、8 481.25 142.1MPa 2.55 *■22.22X1.79 °F1YraiY^i二1421X2.55X1~63^ 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力HF 由式FP FlimYsTYnT丫VrelT丫RrelTYx SFlim 試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限Flim查圖得 Fiim1300MPa, Fiim2220MPa 另外取 YST1YST22.0,YVrelT1 YVrelT21 YRrelT1YRrelT21,YNT1 0.88,Ynt20.9 由圖確定尺寸系數(shù)Yx1=Yx21 Yf22.22 Ys11.63 Ys21.79 Y0.475 Y0.88

19、 Kf1.3 F1142.1MPa Y,ySMPa Flim1300MPa Flim2220MPa Ynt10.88 Ynt20.9 Yx1=Yx21 由查表查最小安全系數(shù)Sfmin1.25 SFmin1.25 30020.88111……- Yst1Yst22 FP1422.4MPa 1.25 YVrelT1YVrelT2 22020.91

20、11cn.c yy 'RrelT1'RrelT2 FP2316.8MPa 1.25 1 彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 FP1422.4MPa F1142.1MPafp1 fp2316.8MPa F2135.9MPaFP2 合格 7、靜 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］ 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 1.選擇傳動(dòng)精度等級(jí)，材料 考慮傳動(dòng)功率不大，轉(zhuǎn)速也不很高，選用ZA型蝸桿傳動(dòng)，精度等級(jí)為8級(jí)。蝸桿用45鋼淬火，表面硬度HRC=45~

21、50,蝸輪輪緣材料采用ZCuSn10P1砂模鑄造。 2.確定蝸桿，渦輪齒數(shù) 傳動(dòng)比 i1226.03,取z12,z2iz126.3252.06 取Z252 i52/226 校核傳動(dòng)比誤差： 26.0326/26.030.1% Zi2 z252  渦輪轉(zhuǎn)速為：n2n1/i4733/26.0318.18r/min 3.確定渦輪許用接觸應(yīng)力 蝸桿材料為錫青銅，則 HP'HPZvsZn _2 'HP200N/mm 初估滑動(dòng)速度VS2m/s,浸油潤(rùn)滑?；瑒?dòng)速度影響S 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) VS, NL60n2th6011

22、8.181016365 6.37107 查得：Zn0.78 HP'hpZvsZn2000.970.78151.32N/mm2 hp120.6 N/mm2 4.接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) m2d1(竺000)2KT2載荷系數(shù)K1 HPZ2 渦輪轉(zhuǎn)矩：估計(jì)蝸桿的傳動(dòng)效率 2.66 0.8,T2「i195500.826.03 473.3 1117.7Nm 21500023 則md1()11117.74061.7mm 151.3252 選用m2d4445mm3傳動(dòng)基本尺寸：m6.3,d1112,q17.778 則蝸桿的寬度b12.5mVz2―12.56.3^521 115mm

23、 T2 1117.7Nm m6.3 d1112mm 5.主要幾何尺寸計(jì)算 渦輪分度圓直徑：d2mZ26.352327.6mm 蝸桿導(dǎo)程角 tanZ1/q2/17.7780.1mm 6.4 d2327.6mm 6.4 b261mm a220mm 渦輪尺寬b22m(0.5q1 26.3(0.517.7781) 60.9mm,傳動(dòng)中心距a0.5(d1d2)219.8mm 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。0.312nYs 齒面相對(duì)滑動(dòng)速度 vsv1/cosd1n1/(601000)cos6.42.76m/s 查表

24、得當(dāng)量摩擦角V1361.6 tan tan(v) tan6.4 tan(6.41.6) 0.798 攪油效率滾：封工二096 滾動(dòng)軸承效率：n3二0.99 1230.7980.960.990.76 與估取值近似 v20.312m/s vs2.76m/s 0.76 7.校核接觸強(qiáng)度 HZeJ等KaKvKHP dd?2 2.66 T2T1i195500.7626.03 473.3 1061.8Nm 查得彈性系數(shù)Ze155,使用系數(shù) H141.9 N/mm2 HHP合格 1 Ka1V20.312m/s3m/s 取動(dòng)載荷系數(shù)Kv1.01 載

25、荷分布系數(shù)K1 “L24001061.8’， H155!廠11.011141.9N/mm 1112327.62 8.輪齒彎曲強(qiáng)度校核 666T2KAKVK FYFSYFP d1d2m 確定許用彎曲應(yīng)力F'fpYn 查出'FP51N/mm2 查表得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) Yn0.64,故FP'fpYn510.6432.64N/mm2 確定渦輪的復(fù)合齒形系數(shù) Y

26、FSYFaYSa 渦輪當(dāng)量齒數(shù) ———3一一3一一一 Zv2Z2/COS52/cos6.452.98 渦輪無(wú)變位查圖得 YFa2.34 YSa1.71 YFs2.341.714.00 導(dǎo)程角丫的系數(shù) 6.4 Y1/12010.947 120 其他參數(shù)同接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 6661061.811.011八八八八 f4.000.947 112327.66.3 2 11.7N/mm FP32.64 N/mm2 F11.7 N/mm2 HFP 合格 9.蝸桿軸剛度驗(yàn)算 {Ft2Fr23 y〔Lyp 48EI  10.蝸桿 傳動(dòng)熱乎 衡計(jì)算

27、蝸桿所受圓周力: 2000T1 2000 53.672 958.43N d1 112 蝸桿所受徑向力 2000T2 Fr1 tan x d2 2000 1061.8 327.6 tan20 2359.4N 蝸桿兩支撐間距離L取 L 0.9d2 0.9 327.6 294.84mm 蝸桿危險(xiǎn)及面慣性矩 .4 4 , df1 (100 2.5 6.3) 6 4 I 2.47 10 mm 64 64 許用最大變形yp 0.001 d1 0.112mm 蝸桿軸變形 958 .432 2359 .42 y1 _5_ 6 48 2.1 105 2.

28、47 106 0.0026 mm y p合格 p 294.843 Ft1 95843N Fr1 2359.4N I 2.47 106 4 mm yp 0.112mm y〔 yp合格 tR(1)t95c 111295C KA 蝸桿傳動(dòng)效率0.85 導(dǎo)熱率取為K15W/(m2C)(中等通風(fēng)環(huán)境) K工作環(huán)境溫度t220C 傳動(dòng)裝置散熱的計(jì)算面積為 a1732 t140.6C A0.33(—).1.291m 100 95C合格 2600(10.85)“「cc t12040.6C 151.291 三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1、軸的強(qiáng)度

29、校核 (1)小齒輪軸 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 45鋼，正火，硬度為170至217HB 當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=11Q則 dcVp/n1103/2.77/142013.74mm  2、初估軸徑 考慮有鍵聯(lián)接，故軸徑增加3%,因需與聯(lián)軸器匹配，取dmin25mm,軸孔長(zhǎng)度L二62m。 初選中系列深溝球軸承6006,軸承尺寸外徑D=55mm寬度 3、初定軸的結(jié) B=13mm 構(gòu) 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和大齒輪上的作用力。 4、軸的空問(wèn)受 pP?277 T19.55106—9.55106 n1420 18629Nmm 5、

30、軸支承點(diǎn)的支反力 小齒輪圓周力 l2「218629，廣z Ft1931.45N d140 小齒輪徑向力 Fr1Fttgn/COS 931.45tg20/cos14.305 349.9N 小齒輪軸向力 Fa1Ft1tg931.45tg14.305 237.5N 1)垂直回支反力及彎矩計(jì)算 l931.4542…)k. 6、合成彎 矩 Fbv465.7N 84 FavFbv465.7N --___.--" MvcFav4219559.4NmmMvc 求量更 e 人當(dāng)zfeM 2）水平間支反力及彎矩計(jì)算 l 349.9 42 237.5 2

31、0 231 .50N F AH 84 匚 349.9 42 237.5 20 118.40N F BH 84 2. 77 前=1862, 2N?m MHCFBH424972.9Nmm .."—,一 MHCFAH429722.9Nmm Mc..mVcMHC20181.67Nmm Mc、MvcMhc21842.73Nmm T=9.55X10iX-=955X106Xn Me\M(T)2 [偉/0b],查表得b600MPa 1b55MPa,0b95MPa,則55/950.58 危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩： MecMC

32、2(T)224369.07Nmm Me[] 0.1d3 得危險(xiǎn)截面C處的彎曲應(yīng)力 按扭成力核 &彎合應(yīng)校 bc 24369.07 一一3 0.1403 3.8MPa 查得許用應(yīng)力[1b]55MPa 軸的強(qiáng)度 口端＜[d-1b],安全 (2)蝸輪軸 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 45鋼正火，硬度為170至217HB 2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸徑 當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=11Q則 dCVP/n1103/2.11/18.185366mm 取具軸徑為60mm 取d=60mm

33、3、初定軸的 選圓錐滾子軸承30216(一對(duì))，其尺寸：D=140mm 結(jié)構(gòu) d=80mm,B=26mmT= 4、軸的空間 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和蝸輪上的作用力。 受力分析 輸入轉(zhuǎn)矩 APA211 T29.55106—9.55106 n18.18 1108388Nmm 軸向力Fa2Ft1931.45N 圓周力 Ft22T2/d221108388/327.66766.72N 徑向力Fr2Ft2tanx2462.88N 1）垂直回支反力及彎矩計(jì)算 6766.72110Fbv3630.92N 5、計(jì)算軸承支點(diǎn)的支反 205 l6766.729

34、5… FAV3135.80N 力繪出水平面和垂直面彎矩 205  6、計(jì)算合成彎矩 7、求當(dāng)量彎矩 Me 8、按穹扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 MVCFBV1103630.92110 399401.2Nmm 2)水平回支反力及彎矩計(jì)算 F2462.8895931.45163.8N Fbh397.08N 205 l2462.88110931.45163.8c, Fah-2065.8( 205?■? MhcFbh12047650Nmm .."_一 MHCFah120249896Nmm MC，MVCM；c402233.57Nmm MCJMVCMHC47

35、0078.45Nmm CVVCHC 前已計(jì)算T21108388Nmm MeJm(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： MecJMC2(T)27963976.64Nmm IN cb[1b] 合格  MeMe[] bW0.1d31b 得危險(xiǎn)截面C處的彎曲應(yīng)力 7963976.64o"一cbc32.27MPa 0.1327.63 查得許用應(yīng)力[ib]55MPa (3)蝸桿軸(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、選擇材

36、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=11Q則 dCVP/n1103/2.66/473.319.56mm最小 直徑處有單鍵，故軸徑增加3%圓整后取d=35mn 左端選深溝球軸承6011,其尺寸：D=90mmd=55mm,B=16mm. 右端選圓錐滾子軸承30210,其尺寸：D=90mm d=50mmB=20mmT=. 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 -661-/-6P___/—62.66 T9.55109.5510 n473.3 53

37、672.09Nmm 根據(jù)前面結(jié)果，大齒輪處受力為： 圓周力Ft3931.45N- 徑向力Fr3Ft3tann349.9N cos 取d=35 1  5、計(jì)算軸承 支點(diǎn)的支反 力繪出水平 面和垂直面 彎矩 軸向力 Fa3 Ft3 tan 237.5N 蝸桿處受力為： 2T 圓周力 Fti ( 958.43N di l 2T2 軸向力Fai —— 6766.72N d2 徑向力 Fri Ft2 tan x 2462 .88 N 1）垂直面支反力及彎矩計(jì)算 958.43 F BV 784.89N 140 931.45 280 380 F AV 9

38、58.43 140 931.45 100 811.88N 280 MVCFav140811.88140 113662.6Nmm Mvb931.4510093145Nmm 2)水平面支反力及彎矩計(jì)算 FAH 246288140676672563499100237.562 280 240723N FBH 246288140676672563499100237562 280 40555N 6、計(jì)算合成彎矩 7、求當(dāng)量彎矩 Me 8、按穹扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 MHC405.55140349.9280237.56255920Nmm Mhb237.56234

39、9.9100 36415Nmm MHC2407.23140337012.2Nmm MCJMVCMHc126673.73Nmm MCJMVCMHC355663.34Nmm MB"MvBMHb102882.07Nmm T53672.09Nmm MeJm(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： MecJmC2(T)2357023.08Nmm MeMe[] bW0.1d31b 357023.08 bc32.54MPa 0.11123 查得許用應(yīng)力[地]55MPa bc[1b] 合格

40、  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,設(shè)計(jì)假定每五年一大修，下為校核過(guò)程： 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： Cr13200N；C0r8300N； N010000r/min Cr13200N C0r8300N N010000r/min 軸承受力情況 Fri520.1N； Fr2480.5N Fa1237.5N,Fa20N； X、Y值 Fa/C0r237.5/83000.029, e0.22 Fa/Fr237.

41、5/520110.45e X0.56 Y1.99 沖擊載荷系數(shù) 查表得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P840.27N 軸承壽命 dn6c，…一 10_c^（球軸承3） 60nP Lh45501h >24000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) 2840.27006查圖得 Cr13200 f11 載荷分布系數(shù) 對(duì)于深溝球軸承，查得 f20.98  許用轉(zhuǎn)速 Nfif2N0 N9800r/min 大于工作轉(zhuǎn)速1420r/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。 (2)蝸輪軸 該軸采用兩端單向固

42、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30216,設(shè)計(jì)假定每五年一次大修，下校核過(guò)程： 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)30216軸承主要性能參數(shù)如下： Cr160000N；C0r212000N； N02600r/min e=0.44 Cr160000N C0r212000N N02600r/min e=0,44 軸承受力情況 Fr13755.1N Fr23652.6N FSFr/Y,Y1.4 S1 R=93L45N FS12682.2N,方向向左； FS22608.9N,方向向右； Fs2Fa-Fs1858

43、.2N0 Fa1FS2Fa3540.4N a1S2A Fa2FS22608.9Na2S2 X、Y值 e0.44, 軸承一：Fa/Fr3540.4/3755.1 0.94e X10.4Y11.4 X20.4Y21.4  軸承二：Fa/Fr2608.9/3652.6 0.71e 沖擊載荷系數(shù) 查表得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P17104.46N,P25624.85N P7104.46N 軸承壽命 L"C^ h60nP （滾子軸承10/3） Lh29572h>24000h 壽命合格 載荷變化系數(shù) e7104.46

44、,004查圖得 Cr160000 f11 載荷分布系數(shù) 對(duì)于圓錐滾子軸承， Fa arctan—16杳圖得 Fr f20.92 許用轉(zhuǎn)速 Nf/zN。 N2392r/min 大于工作轉(zhuǎn)速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。 (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30210;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6011。受力圖如下圖： 卜面進(jìn)行校核：深溝球軸承6006 計(jì)算項(xiàng)目 1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)

45、6006軸承主要性能參數(shù)如下： Cr30200N；C0r21800N； N06300r/min Cr30200N C0r21800N N06300r/min 軸承受力情況 Fr1931.45N; Fai0N； X、Y值 Fa/C0r0/218000, Fa/Fr0e X1 Y0 沖擊載荷系數(shù) 查表得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P1024.60N 軸承壽命 10^C^（球軸承3） 60nP Lh901716h>48000h 壽命合格 載荷變化系數(shù) 匕1024.6003查圖得 Cr30200 f11 載荷分布系數(shù) 對(duì)

46、于深溝球軸承，查得 f21 許用轉(zhuǎn)速 NTN。 N6300r/min大于工作轉(zhuǎn)速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。 圓錐滾子軸承30210: 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)30210軸承主要性能參數(shù)如下： Cr73200N；C0r92000N； N04300r/min e= Cr73200N C0r92000N N04300r/min  軸承受力情況 Fa6766.72N Fr2883.5N； Fr32540.5N FSF/Y,Y1.41 Fa20N,Fa3Fa6766.72N

47、 X、Y值 e0.42, 軸承二：Fa/Fr0e 軸承三：Fa/Fr6766.72/2540.5afi 2.66e X21Y21.9 X30.67丫22.8 沖擊載荷系數(shù) 查表得 fd1.1 當(dāng)量動(dòng)載荷 PfdXFrYFa P2863.38N,P318723.5N P18723.5N 軸承壽命 10_9匚（滾子軸承 h60nP 10/3） Lh33130h >24000h,壽命合格 載荷變化系數(shù) 旦18723.5025查圖得 Cr73200 f10.94 載荷分布系數(shù) 對(duì)于圓錐滾子軸承，a=0查得 f21 許用轉(zhuǎn)速 NMN。 N376

48、0r/min 大于工作轉(zhuǎn)速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。 3、鍵校核計(jì)算 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寸，應(yīng)選用 鍵87GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T18.83Nm 依據(jù)輪段長(zhǎng)度為60mm選擇標(biāo)準(zhǔn)鎮(zhèn)長(zhǎng)L=56mr 1L56mm 接觸長(zhǎng)度 '_, lLb568 一， l48mm 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 4T418830001Vm

49、P-'-8.8MPa 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=80mnm寸，選用鍵2214GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T1108.39N 依據(jù)輪段長(zhǎng)度為90mm選擇標(biāo)準(zhǔn)鎮(zhèn)長(zhǎng)L=80mn L80mm 接觸長(zhǎng)度 ( lLb8022 l58mm 軸上零件是否需要沿軸向移動(dòng)，零 鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小, 件的對(duì)中要求等等。 m  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 4T411083902一° P_—68MPa

50、 hld145880 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，圓頭由手冊(cè)查得d=35mm時(shí)，選用鍵87, GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 T53.67Nm 依據(jù)輪段長(zhǎng)度為40mm選擇標(biāo)準(zhǔn)鎮(zhèn)長(zhǎng)L=36mn L36mm 接觸長(zhǎng)度 1 lLb .' l28mm 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 p工45367031MPa hld72835 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 6=+3>8 取6=10mm

51、 箱蓋厚度 61=6= 取61=10mm 箱座突緣厚度 b=6 b=15mm 箱蓋突緣厚度 b1=6 b1=15mm 箱座底突緣厚度 b2=6 b2=25mm 地角螺釘直徑 df=+12 df=16mm 地角螺釘數(shù)目 n=4 軸承旁連接螺釘直徑 d1=df=16 取d1=16mm 機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 d2=—df 取d2=12mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3=—df 取d3=10mm 窺視孔蓋螺釘直徑 d4=—df 取d4=8mm 定位銷直徑 d=—d2 取d=9mm 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁跑離 A1>5 取A1=12

52、齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁跑離 A2>5 取A2=12 軸承端蓋外徑 D2=+10 依軸承而定 軸承端蓋突緣厚度 t=d3 t=12 機(jī)座肋厚 m=6 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=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N22。。浸 油深度一般要求浸沒(méi)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2m/s,所以應(yīng)考慮使用油脂潤(rùn)滑，但應(yīng) 5 對(duì)軸承處dn值進(jìn)行計(jì)算。dn值小于210m

53、mrpm時(shí)宜用油脂潤(rùn)滑；否則應(yīng)設(shè)計(jì)輔助潤(rùn)滑裝置。 5 三對(duì)軸承處均小于210mmrpm,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。 在選用潤(rùn)滑脂的牌號(hào)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6011和6006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)

54、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。 3)

55、 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600C,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) 通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)這門課程的訓(xùn)練，我系統(tǒng)的回顧了過(guò)去三年學(xué)習(xí)的畫法幾何、機(jī)械

56、制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程，重新認(rèn)識(shí)了過(guò)去所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也獲得了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。 這次訓(xùn)練過(guò)程比較艱難，雖然很多知識(shí)在以前都已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，但是綜合運(yùn)用它們還是第一次。這次設(shè)計(jì)中，我開始認(rèn)識(shí)到初始設(shè)計(jì)對(duì)于一件工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的重要性。往往是最開始的設(shè)計(jì)就決定了以后整個(gè)方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 這次的設(shè)計(jì)過(guò)程也使我學(xué)習(xí)到工作習(xí)慣的條理和延續(xù)的重要性。由于在最開始的設(shè)計(jì)過(guò)程中有些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并沒(méi)有及時(shí)的保存下來(lái)，在后來(lái)繪制裝配圖的時(shí)候有些地方又經(jīng)過(guò)了二次設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書的過(guò)程也是一個(gè)將自己的工作條理化的過(guò)程。 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。