風(fēng)閥體板料折彎機傳動裝置設(shè)計【含圖紙】
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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)摘要風(fēng)閥是中央空調(diào)的組成部分?,F(xiàn)在隨著人民生活的需求量日益增大,使得風(fēng)閥的使用量越來越大。風(fēng)閥體板料大都是由薄壁板料加工而成,為了增加板料剛度需要進行折彎處理。本彎邊機采用輥壓成形對板料進行折彎處理。板料在塑性彎曲時,由于中性層會發(fā)生內(nèi)移,使得板材受拉伸的區(qū)域擴大,受壓縮的區(qū)域減少,從而使板材的平均長度增加,在分析板材滾彎變形時的應(yīng)力應(yīng)變的基礎(chǔ)上,運用彈塑性理論對板材的中性層移動、厚度減薄及長度增加進行了分析計算。本設(shè)計的任務(wù)是完成一臺板料彎邊機的總體設(shè)計和部件設(shè)計,側(cè)重點在動力箱的設(shè)計。在熟悉板料彎曲拉伸理論的基礎(chǔ)上,設(shè)計出板料折彎機的工作原理,計算出相關(guān)參數(shù),并確定部件及零件的型號、尺寸和動力參數(shù)。繪制彎邊機聯(lián)系尺寸圖、動力箱的部裝圖及箱體零件圖,并對主要零部件進行相關(guān)的校核計算。板帶材產(chǎn)品薄而寬的斷面決定了板帶材產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用上有其特有的優(yōu)勢條件。本設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對緊湊、性能可靠、生產(chǎn)成本相對便宜、工作效率高等特點。關(guān)鍵詞 風(fēng)閥體;板料;彎邊機;動力箱。The design of transmissiondevice of a windvalveplate bending machineAbstractWind valve is an integral part of the central air-conditioning.Now with the lives of the people growing demand Valve allows the use of more and more.Valve body sheets are made ofthin-walled sheet metal which need bending processing in order to increase the stiffness of sheet. The design task is to complete a sheet metal bending mill design which focuse on the design of the power box. On the basis of in a familiar with stretch of sheet metal bending theory design of sheet metal bending mill working principle calculate inertia and related mechanical parameters and to identify parts and components model and size power and other parameters. Drawing size chart power box assembly and the main parts of work chart and main components of the associated check calculation. Product thin plate strip wide cross-section of the board decided to strip products in the production and application has its unique advantages. The device has a relatively compact structure reliable performance the cost of production is relatively cheap high efficiency.Keywords wind Valve; sheet metal; mill; power box。不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印- II -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 輥壓成型的功能和用途11.3 輥彎成型21.4 本設(shè)計的工作內(nèi)容3第2章 軋制工藝設(shè)計及計算42.1 毛坯料的計算42.1.1 計算板材的尺寸42.1.2 最小彎曲半徑42.2 咬入條件計算42.3 終定方案7第3章 總體方案設(shè)計83.1 總體布局83.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇93.3 工作原理103.4 結(jié)構(gòu)特點10第4章 傳動裝置設(shè)計114.1 電機的選擇114.2 動力箱的傳動方案114.3 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算124.3.1 分配傳動比124.3.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計算124.4 軸徑初定14第5章 運動部件的設(shè)計計算與校核165.1 帶輪計算165.2 蝸桿蝸輪設(shè)計185.3 齒輪傳動設(shè)計215.3.1 第一對齒輪的傳動設(shè)計215.3.2 第二對齒輪的傳動設(shè)計245.4 軸的校核計算28第6章 主要機件的選用與校核336.1 箱體的選擇336.2 軸承的選擇及校核336.2.1 軸承的選擇336.2.2 軸承的校核336.3 聯(lián)軸器的選擇35結(jié)論37參考文獻38致謝39附錄A40附錄B46千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更新整個目錄”。打印前,不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行IV第1章 緒論1.1 課題背景金屬板料成型加工設(shè)備是汽車、電子信息、家用電器和儀表等行業(yè)最重要的工藝裝備之一。因此,風(fēng)閥體板料彎邊機動力箱的設(shè)計也充分體現(xiàn)了課題研究的重要性。目前,國內(nèi)外金屬板料成型裝備正朝著高精度、數(shù)控等方向不斷發(fā)展。因其本身的重要性,所以其技術(shù)水平很大程度決定了制件的質(zhì)量和成本。金屬板料成型設(shè)備在20世紀(jì)已經(jīng)得到了全面的發(fā)展。形成了較完備的體系并達到了較高的技術(shù)水平。現(xiàn)今板料成型設(shè)備技術(shù)持續(xù)發(fā)展,并形成了許多新種類產(chǎn)品,如高精密壓力機、彎邊機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機以及無模成型壓力機等。中央空調(diào)的通風(fēng)口大部分都是由薄壁板材加工而成。為了增加剛度需要彎邊,采用沖壓加工比較困難,因為板材較長,一般都長一米多,因此模具的加工困難。而用手工加工不但精度差而且效率低。沒法滿足高效的自動化的大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。采用輥壓成形能很好地解決以上問題。本成形彎邊機是專為通風(fēng)口滾邊而設(shè)計的,所加工的材料厚度約為2.04.0mm。材料為延展性較強的鋼板或類似的金屬材料,軋輥轉(zhuǎn)速可調(diào),工作臺可以上下升降、前后調(diào)節(jié)。工件最終的形狀為“U”型。輥壓成品的制作步驟:按照所需規(guī)格將一定寬度的金屬板片經(jīng)輸入裝置水平勻速地送人成型輥壓機,金屬板片經(jīng)過串聯(lián)的12對主軋輥和11對輔助軋輥的輥壓加工,逐漸變形成為所需的“U”形槽形狀。最后經(jīng)輸出裝置送走進入下一走加工裝置1。1.2 輥壓成型的功能和用途由卷料輥制成的各種剖面形狀的板彎型材,重量輕,生產(chǎn)率高。適用于大批量生產(chǎn)各種復(fù)雜剖面形狀的制件。由于使用多對輥輪的連續(xù)成形,可以軋制出許多薄壁、剛度大、質(zhì)輕而且斷面形狀復(fù)雜的制件型材。加上順序輥壓過程可以與沖洗、起伏、卷筒、焊接等多種工藝裝置連動,形成流水作業(yè),因此生產(chǎn)效率高,成本低,是現(xiàn)代加工制品中廣泛應(yīng)用和大力推廣的一種無切削加工方,如自來水管、波紋板、自行車鋼圈、塑料龍骨、不銹鋼窗框和各種通風(fēng)口的生產(chǎn)。1.3 輥彎成型在強度要求較高的管件對接焊時,從優(yōu)化焊接結(jié)構(gòu)方面考慮,需要各種規(guī)格的開口襯環(huán)作為焊縫襯墊。襯環(huán)的制作一般采用無縫鋼管機械加工或者板料鈑金加工而成,但在大批量生產(chǎn)中,由于受工廠現(xiàn)在設(shè)備限制,通常采用無縫鋼管鋸割下料、車加工割斷、洗缺口機械加工方法制作,特別是當(dāng)選用較大直徑開口襯環(huán)時,這種加工方法給工廠帶來一定困難,不僅效率低,而且成本高。針對上述情況,通過工藝實踐,進行工藝攻關(guān),采用板材剪切下料、端頭預(yù)彎、輥彎成型的鈑金加工方法;設(shè)計制造預(yù)彎夾具,在普通車床上進行,收到了良好的效果,生產(chǎn)成本比無縫鋼管機械加工制作成本降低兩倍,效率也提高四倍多。如圖1-1所示,為某工廠使用的輥彎機結(jié)構(gòu)。其工作原理是將滾花芯軸固定車床主軸上,輥彎夾具固定在刀架上,手動進給中拖板,使輥彎夾具上兩輥輪壓輪壓緊工件,使工件在受到兩輥壓輪一定的力的作用下發(fā)生彎曲與芯軸貼合;主軸旋轉(zhuǎn),工件靠與芯軸之間的摩擦力帶動旋轉(zhuǎn),此時工件在輥彎力矩的作用下輥彎、旋轉(zhuǎn)成型2。圖1-1輥彎機結(jié)構(gòu)1.4 本設(shè)計的工作內(nèi)容本課題專門針對某風(fēng)閥體生產(chǎn)商設(shè)計風(fēng)閥體流水線生產(chǎn)過程中的其中一道工序,即將板料軋彎兩個。在了解風(fēng)閥體的使用狀況和軋制工藝的前提下,做一個總體設(shè)計,側(cè)重點在動力箱的設(shè)計。在熟悉板料彎曲理論的基礎(chǔ)上,設(shè)計出板料彎邊機的工作原理。具體工作內(nèi)容如下。1軋制工藝設(shè)計及相關(guān)計算 這部分內(nèi)容是在閱讀大量軋制工藝資料的前提下,對風(fēng)閥體的整個加工工藝過程作一個分析,這是作為板料彎邊機工作原理設(shè)計的重要參考依據(jù)。其次是對毛坯料進行初步計算、咬入條件計算和確定板料彎曲的最終加工方案。2板料彎邊機的總體方案設(shè)計 這部分內(nèi)容包括軋機的方案比較、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的選擇、軋機的工作原理及結(jié)構(gòu)特點分析等。3動力箱的設(shè)計 這部分為本設(shè)計的主要內(nèi)容,是對動力箱整個傳動裝置的設(shè)計。包括電機的選擇、傳動裝置的運動及動力計算、運動部件的設(shè)計計算及校核以及主要機件的選用與校核等。4編寫設(shè)計說明書 寫出設(shè)計說明書、繪制軋機總裝圖、動力箱的裝配圖及主要零件工作圖。第2章 軋制工藝設(shè)計及計算2.1 毛坯料的計算2.1.1 計算板材的尺寸風(fēng)閥體板料縱向長度為1424mm,材料許用應(yīng)力M,彈性模量M。軋制后截面幾何形狀及尺寸見圖2-1。 M圖2-1 板材截面幾何形狀及尺寸板料拉伸后彎角處中性層長度可表示為 式中 ,;由于,可得。 ;,mm。 將數(shù)值代入式(2-1), 因為四個彎角相同,所以板料中性層總寬度為 L=285.72mm。2.1.2 最小彎曲半徑最大和最小半徑是影響板材性能的兩個重要參數(shù),因此有必要對其進行計算。由關(guān)系式 (2-1)式中 。由手冊,查得C為0.5。因此, 。本設(shè)計的。 2.2 咬入條件計算本設(shè)計要求兩個軋彎90度。初定每個90度分6道,共12道。第一道軋角為0度,起導(dǎo)向及定位作用。最后一道為90度起定型及出料作用。板厚為2mm的金屬板料每道最大彎角為25度,因此定為第一次彎90度的第一道0度,第二道20度,第三道40度,第四道60度,第五道80度,第六道90度。第二次彎90度的定為第七道20度,第八道40度,第九道60度,第十道80度,第十一道90度,第十二道也為90度。最后的一道是為了終定型及板料出料??紤]每道彎角為20度,板料進入軋輥因難,因此在每道軋輥之間加一道輔助軋輥,對板材進行一次預(yù)彎。金屬板材厚2mm的每道輔助彎角最大為15度,因此定為每道10度,第一道不預(yù)彎,為0度。只起進一走定向作用。能使軋制精度提高。在12道主軋輥之間共加11道輔助軋輥。第一道0度,第二道30度,第三道50度,第四道70度,第五道90度,第六道94度(考慮到回彈的作用),第七道30度,第八道50度,第九道70度,第十道90度,第十一道94度(考慮到回彈)3。2.2.1對每道軋制力進行計算 查表得,可得。軋制的受力幾何圖見圖2-2。圖2-2 軋制的受力幾何圖 根據(jù)公式 (2-2) mm mm 即R要大于65mm,初定軋輥半徑為70mm2.2.2第二道的受力分析 (本設(shè)計取軋制速度為15m/min)。如圖2-2可得到彎曲梁高度為=18.772 mm 因此,可得到彎曲力矩的計算式 (2-3) 彎曲中心層半徑為 mm N.mm 又由彎曲力的計算式為 (2-4) mm代入上式,可得 N又由阻力矩的計算式 其中, mm代入上式,得到 N.mm由摩擦力 N得到, N.mm。則總力矩為 N.mm 根據(jù)上述的計算過程,可以得到各道次軋制力見表2-1。表2-1 各道次軋制力計算名稱彎曲角度(度)咬入高度(mm)軋輥半徑R(mm)軋輥徑向力(N)軋輥圓周力(N)彎矩(N.mm)第一道軋輥0070000第二道軋輥201.28270214031042565第三道軋輥401.128701828.7274.335330第四道軋輥600.838701341.5201.2324294.9第五道軋輥800.44670765.6114.8412303.2第六道軋輥900.05770469.2270.3835863.84第七道軋輥201.28270214031042565表2-1續(xù)第八道扎輥401.128701828.7274.335330第九道軋輥600.838701341.5201.2324294.9第十道軋輥800.44670765.6114.8412303.2第十一道軋輥900.05770469.2270.3835863.84第十二道軋輥900.05770469.2270.3835863.842.3 終定方案本設(shè)計采用12對主軋輥,11對輔助軋輥,第一對主軋輥為0度,(16)為軋第一個型,(712)為第二個型。六對主扎輥角度分別為0度、20度、40度、60度、80度、90度。各道彎角所受的彎矩見表2-2。根據(jù)計算,采用R=70mm的軋輥(以中心距為準(zhǔn),即中心距為140mm)。表2-2 第一個彎角所受的彎矩彎角彎矩0度020度M=42565N.mm40度M=35330N.mm60度M=24294.9N.mm80度M=12303.2N.mm90度M=5863.84N.mm十一個輔助軋輥分別為0度、30度、50度、70度、90度、94度。30度、50度、70度、90度、94度。第六道、十一道輔助軋輥為94度是為了考慮金屬板材的回彈。第3章 總體方案設(shè)計機床設(shè)計和其他產(chǎn)品設(shè)計一樣,都是根據(jù)市場的需求、現(xiàn)有制造條件和可能采用的新工藝以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識進行的一種創(chuàng)造性勞動。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機床設(shè)計工作已經(jīng)由單純類比發(fā)展到分析計算;由單純靜力分析發(fā)展到包括靜態(tài)、動態(tài)以及熱變形、熱應(yīng)力等的分析;由定性分析發(fā)展到定量分析,使機床產(chǎn)品在設(shè)計階段就能預(yù)測其性能,提高了一次成功率。特別是在計算機輔助設(shè)計的發(fā)展和應(yīng)用以及生產(chǎn)社會化的有利條件下的今天,不僅能提高機床設(shè)計的效率,縮短設(shè)計周期,而且許多零部件均可外購,縮短了產(chǎn)品的制造周期,可更好地滿足市場的需求。 本板料彎邊機的總體設(shè)計也是符合上述要求的其設(shè)計的流程見圖3-1。 圖3-1 彎邊機的設(shè)計流程圖3.1 總體布局風(fēng)閥體板料彎邊機現(xiàn)在主要有兩種形式,即立式與臥式。立式結(jié)構(gòu)雖然占用空間小,但在實際流水線生產(chǎn)過程中存在連續(xù)性差,生產(chǎn)效率低,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、成本高等缺點。臥室結(jié)構(gòu)雖然占用空間較大,但在實際流水線作業(yè)中連續(xù)性好,生產(chǎn)效率高,而且結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、安裝方便且傳動鏈易于控制等優(yōu)點。綜合對比以上兩種結(jié)構(gòu)形式,顯然臥式結(jié)構(gòu)最適合風(fēng)閥體生產(chǎn)廠家的實際情況,所以本設(shè)計選用臥式結(jié)構(gòu)。3.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇本設(shè)備主要是由電機、帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動、輥輪傳動系統(tǒng)以及輸入輸出裝置組成見圖3-2。圖3-2 彎邊機總體圖由于本設(shè)備的整個工作臺可以上下、前后調(diào)整位置,電機與減速箱的距離是可變的,因此采用了帶傳動,并且可以通過調(diào)節(jié)電機座上的螺桿來改變皮帶的松緊。另外帶傳動還具有緩沖、吸振、運行平穩(wěn)等特點。采用蝸桿傳動是因為它具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)的特點。由于要做成一個大的動力箱的話蝸桿軸很長強度不好,所以把動力箱分成6個,每個動力箱帶動2對主軋輥,每個之間再用聯(lián)軸器串聯(lián)聯(lián)接,這樣能滿足蝸桿的撓度要求。同時蝸輪扭矩較大,能夠滿足與蝸輪同軸的大齒輪同時帶動兩組齒輪工作的要求。采用齒輪傳動,主要是其瞬間傳動比恒定,從而使軋輥轉(zhuǎn)速恒定。在電機的選擇上,因為要求軋輥的轉(zhuǎn)速可調(diào),所以采用了變頻調(diào)速器來實現(xiàn)電機的無級變速。3.3 工作原理如圖3-2所示,成型輥壓機工作原理為:電機通電后,通過帶傳動把動力傳到6根串聯(lián)的蝸桿上。6根蝸桿分置在6個減速箱內(nèi),箱體間通過聯(lián)軸器連接。每根蝸桿帶動一根蝸輪軸旋轉(zhuǎn)。大齒輪與蝸輪同軸,每個大齒輪分別與其左右兩側(cè)的兩個大齒輪相嚙合,每個與大齒輪同軸的小齒輪又和它上方的小齒輪嚙合,這樣一個大齒輪就能帶動四個小齒輪旋轉(zhuǎn)。小齒輪的尺寸是一樣的,每個小齒輪軸作為減速器的輸出軸。減速器共有上下兩排24個輸出軸。這12對輸出軸經(jīng)過萬向聯(lián)軸器接到12對主軋輥軸上,經(jīng)過調(diào)速電機,使軋輥獲得所需的轉(zhuǎn)速,來實現(xiàn)對工件的漸進加工,11對輔助軋輥對工件的加工起輔助作用。3.4 結(jié)構(gòu)特點由于最終形成的“U”型槽變形較大,所以在輥壓系統(tǒng)中共采用了12對主軋輥和11對輔助軋輥對金屬板料進行漸變加工,這樣可以提高加工精度。為了使各個軋輥與加工工件接觸處的線速度方向相同,采用一個大齒輪帶動其左右兩側(cè)的兩個相同尺寸的大齒輪,每個與大齒輪同軸的小齒輪再帶動其上方的一個小齒輪的方法,來得到我們所需的轉(zhuǎn)向關(guān)系。而且各個小齒輪的尺寸完全一致,每根軋輥軸有相同的角速度。為了調(diào)整工作臺的高度,以適應(yīng)自動化生產(chǎn)線中下一道工序?qū)ぜ叨鹊囊?,在本設(shè)備中采用了蝸桿傳動和螺旋傳動相結(jié)合的方法。通過蝸桿傳動以及蝸輪軸孔和螺桿的螺旋傳動,把蝸桿的水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成螺桿的垂直運動,以此改變工作臺的高度。這相對于用墊鐵來改變高度,既減輕了工人的勞動強度,又提高了精度。第4章 傳動裝置設(shè)計4.1 電機的選擇 前六道的力矩為0、42565N.mm、35330N.mm、24294.9N.mm、12303.2N.mm、5863.84N.mm可見力矩是減小的。取最大力矩T=42565,可計算出電機的功率P及轉(zhuǎn)速n為 (4-1) 其中,v=0.25m/s (4-2)代入上式,得取 取最大的力矩來計算即M=42565 N.mm。共12道主軋輥,11道輔助軋輥。 N.mm KW考慮到經(jīng)過多重傳送,且打算采用蝸輪蝸桿傳動,設(shè)備精度不高,而且為了設(shè)備以后升級,可軋更厚的板材和提高軋制速度,取功率為5.5KW的Y132W4型同步轉(zhuǎn)速電機,轉(zhuǎn)速為1500r/min4。4.2 動力箱的傳動方案本設(shè)計所采用5.5KW(Y132W4)型同步轉(zhuǎn)速電機,由上可知轉(zhuǎn)速為1500r/min。軋制速度初定為10m/min=0.167m/s。則有 動力箱的傳動示意圖見圖4-1。先經(jīng)過帶輪減速后再傳到動力箱,動力箱采用二級傳動,第一級為蝸桿傳動,第二級為齒輪傳動。1電機 2.皮帶3.9.聯(lián)軸器 4.渦桿軸 5.蝸桿 6.大齒輪7.萬向聯(lián)軸器 8.10.小齒輪圖4-1 傳動方案4.3 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算4.3.1 分配傳動比考慮到蝸輪蝸桿的傳動能力較大,為進一步簡化結(jié)構(gòu),方便零件的生產(chǎn)和加工,增強機構(gòu)的通用性,在第一級蝸輪蝸桿傳動時,傳動比稍大些,而第二級齒輪傳動采用等轉(zhuǎn)速傳動。現(xiàn)分配如下。1)分配傳動比,初定帶傳動;2)變速器第一級;3)變速器第二級;所以總傳動比。4.3.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計算0軸,即為電機軸,其轉(zhuǎn)矩計算如下。 kw, r/min N.m (4-3)軸,即為減速器高速軸(蝸桿軸), 查得帶傳動的效率為0.95,則可得 kw r/min N.m軸,即為減速器蝸輪軸,共有6根,功率按平分計算。查得蝸桿傳動的效率為0.80,滾動軸承的效率為0.98,則可得 kw r/min N.m軸,即為下軋輥軸, 查得齒輪傳動的效率為0.97,滾動軸承的效率0.98,則可得 kw r/min N.m軸,即為上軋輥軸,查得齒輪傳動效率為0.97,滾動軸承的效率為0.98,則可得 kw r/min N.m由上述計算,可得到各軸的傳動參數(shù)見表4-1表4-1 各軸傳動參數(shù)軸序號功率(kw)轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)矩(Nm)傳動比i效率055150035.0215.22590954.8916509506822.75285.45400750646422.75269.910950614522.75257.810954.4 軸徑初定1軸 蝸桿軸由關(guān)系式 (4-4)采用45鋼,代入上式,得到 mm即最小直徑應(yīng)大于21mm。2軸, 蝸輪軸由關(guān)系式 其中,采用45鋼,取。代入上式,得到 即最小直徑應(yīng)大于35mm。3軸 即為下軋輥軸由關(guān)系式 其中,采用45鋼,取,代入上式,得到 mm即最小直徑應(yīng)大于35mm。4軸 蝸輪軸由關(guān)系式 其中,采用45鋼,取。代入上式,得到 mm即最小直徑應(yīng)大于34mm。 由上述計算,可得各軸的最小半徑見表4-2。表4-2 各軸的最小半徑軸號最小半徑(mm)21353534第5章 運動部件的設(shè)計計算與校核5.1 帶輪計算由上一章可知,電動機為Y132W-4,功率P=5.5KW,轉(zhuǎn)速n=1440r/min。則帶輪的設(shè)計計算與校核具體如下。1定V帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù)Ka,可查得Ka=1.3 功率 Pc=Ka.P=1.35.5=7.15 KW選帶型號,由功率Pc可知,取B型小帶輪直徑,可取D1=100mm大帶輪直徑,由D2=170 mm (設(shè))大帶輪轉(zhuǎn)速, =838.5 r/min2計算帶長 由以下公式=135 mm=35 mm初定中心距a=600mm。則帶長 =1636.04 mm基準(zhǔn)長度取 mm。3求中心距和包角 中心距=687 mm 小輪包角 =173.52。4求帶根數(shù) 帶速=7.536 m/s 傳動比=1.26 帶根數(shù) 可查得P0=1.27KW,Ka=0.74,取KL=0.92,得到=5根5計算軸上載荷 張緊力 =235.3 N (由表11.4 q=0.17kg/m )軸上載荷 =2350 N5.2 蝸桿蝸輪設(shè)計蝸桿采用45鋼,表面硬度45HRC。蝸輪材料采用ZCuSn10P1,砂型鑄造。具體計算如下。1初選 當(dāng)量摩擦系數(shù),取大值,選值,在i=40線上中間區(qū)域選一點,有。2中心距計算 蝸輪轉(zhuǎn)矩=347637 N.mm使用系數(shù)取轉(zhuǎn)速系數(shù),=1.08彈性系數(shù),根據(jù)蝸輪副材料查得壽命系數(shù),=1.131.6接觸系數(shù),可查得接觸疲勞極限,可查得接觸疲勞最小安全系數(shù),自定,選中心距, ,取a=190mm。3傳動基本尺寸 蝸桿頭數(shù)查表得蝸輪齒數(shù),=40 模數(shù), 取。蝸桿分度圓直徑,取 mm。蝸輪分度圓直徑,=280 mm蝸桿導(dǎo)程角,查得蝸輪寬度, 取。蝸桿圓周速度,=4.995 m/s相對滑動速度,=5.02 m/s當(dāng)量摩擦系數(shù),可查得,。4齒面接觸疲勞強度驗算 許用接觸應(yīng)力,=202.3 MPa最大接觸應(yīng)力,=171.6202.3MPa合格。5輪齒彎曲疲勞驗算 齒根彎曲疲勞極限可查得彎曲疲勞最小安全系數(shù),自取,許用彎曲疲勞應(yīng)力,=82 MPa輪齒最大彎曲應(yīng)力, =27.682 MPa合格。6蝸桿軸撓度驗算 軸慣性矩, =5.96106mm4,允許蝸桿撓度,得蝸桿撓度, =0.027 mm合格。7溫度計算 傳動嚙合效率, =0.807攪油效率,自定,軸承效率,自定,總效率,=0.79散熱面積估算, =1.467m2箱體工作溫度 =52.670合格5。5.3 齒輪傳動設(shè)計5.3.1 第一對齒輪的傳動設(shè)計齒輪用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。計算步驟如下。1齒面接觸疲勞強度計算(1)初步計算轉(zhuǎn)矩,=288808 N.m齒寬系數(shù),由表12.13,取接觸疲勞極限,由圖12.17C,取初步計算的許用接觸應(yīng)力,可查得初步計算的小齒輪直徑, 取d1=180mm。初步齒寬,=57.6,取 mm。(2)校核計算圓周速度,=0.214 m/s精度等級選8級齒數(shù)Z和模數(shù)m,取齒數(shù)使用系數(shù),可查得動栽系數(shù),可查得齒間載荷分配系數(shù),先求 N 由此得, 。 齒向載荷分布系數(shù),=1.502載荷系數(shù),=彈性系數(shù),可查得=節(jié)點區(qū)域系數(shù),可查得=2.5接觸最小安全系數(shù),可查得=1.05總工作時間,應(yīng)力循環(huán)次數(shù),=接觸壽命系數(shù),可查得接觸應(yīng)力, MPa MPa驗算, 計算結(jié)果表明,接觸疲勞強度較為合適,齒輪尺寸無需調(diào)整。(3)確定傳動主要尺寸和實際分度圓直徑模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6,齒數(shù)為Z=30。對分度圓進行圓整,即mm mm中心距aa= mm齒寬b= mm mm2齒根彎曲疲勞強度驗算 驗算如下,重合度系數(shù),=齒間載荷分配系數(shù),齒向載荷分配系數(shù),=取=1.21。載荷系數(shù),齒型系數(shù),可查得=2.34,=2.34應(yīng)力修正系數(shù),可查得=1.72,=1.72彎曲疲勞極限,可查得=600 MPa,=450 MPa彎曲最小安全系數(shù),可查得=1.2應(yīng)力循環(huán)次數(shù),彎曲壽命系數(shù),可查得=0.95,=0.97尺寸系數(shù),=1.0許用彎曲應(yīng)力 MPa MPa驗算 MPa MPa,傳動無嚴(yán)重過載,故不作靜強度校核。5.3.2 第二對齒輪的傳動設(shè)計齒輪用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。計算過程如下。1齒面接觸疲勞強度計算(1)初步計算轉(zhuǎn)矩 T3,=271345 N.m齒寬系數(shù),可查得接觸疲勞極限,可查得初步計算的許用接觸應(yīng)力,可查得初步計算的小齒輪直徑 取。初步齒寬,=44.8mm,取。(2)校核計算圓周速度=0.167(m/s)精度等級,選8級齒數(shù)Z和模數(shù)m,取齒數(shù)取m=6mm使用系數(shù),可查得動栽系數(shù),可查得齒間載荷分配系數(shù) N由此得。齒向載荷分布系數(shù) =1.325載荷系數(shù)=彈性系數(shù),可查得=節(jié)點區(qū)域系數(shù),可查得=2.5接觸最小安全系數(shù),可查得=1.05總工作時間,h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=接觸壽命系數(shù),可查得接觸應(yīng)力, MPa MPa驗算,軸承2被壓緊Fa1=Fs1=278.44N N,可查得可查得沖擊載荷系數(shù),考慮中等沖擊,可查得當(dāng)量載荷系數(shù), N N軸承壽命,因,只計算軸承2壽命2靜載荷計算,可查得當(dāng)量靜載荷 MPa(MPa)取大者,故。MPaMPa取大者,故 N。安全系數(shù),正常使用滾子軸承??刹榈糜嬎泐~定靜載荷,=2.53553=8883N3許用轉(zhuǎn)速驗算 載荷系數(shù),可查得=1,可查得=1載荷分布系數(shù),可查得=0.96,可查得=0.75許用轉(zhuǎn)速,=4800r/minr/min均大于工作轉(zhuǎn)速909r/min。6.3 聯(lián)軸器的選擇由文獻機械設(shè)計,聯(lián)軸器的選擇原則:對于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無相對移動的可選用剛性聯(lián)軸器,有相對位移的需選無彈性元件的撓性聯(lián)軸器。載荷和速度不大、同軸度不易保證的,宜選用定剛度彈性聯(lián)軸器;載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變剛度彈性聯(lián)軸器。對于動載荷較大的機器,宜選用重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小的聯(lián)軸器。對聯(lián)軸器的其他要求是:裝拆方便,尺寸較小,質(zhì)量較輕,維護簡單等。經(jīng)過對各類聯(lián)軸器的類比,結(jié)合本機床的使用環(huán)境、工作要求等因素最終選擇彈性萬向聯(lián)軸器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護方便、允許軸向移動大等特點。萬向材料為MC尼龍。尼龍有一定的彈性,彈性模量比金屬底得多,可緩沖沖擊。尼龍耐磨性好,摩擦系數(shù)小,有自潤滑作用。非常適合本設(shè)計要求。- 44 -結(jié)論經(jīng)過這一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計,使我解決問題的能力有了很大的提高。不僅鞏固了前三年時間里所學(xué)的理論知識,還讓我初步了解了設(shè)計一種機械類產(chǎn)品的主要流程:怎樣去收集、整理各種資料和素材,怎樣根據(jù)生產(chǎn)要求和施工環(huán)境具體設(shè)計,怎樣去完善、合理的整理和編寫說明書。通過此次畢業(yè)設(shè)計也讓我深深的體會到,現(xiàn)實當(dāng)中設(shè)計生產(chǎn)一種機械產(chǎn)品的過程是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的,并不像自己想象和理論上那么簡單。順利地完成一項產(chǎn)品的設(shè)計,不僅需要扎實的理論知識,還要考慮到許多現(xiàn)實的因素,這些收獲都為我以后的學(xué)習(xí)和工作起到很大的指導(dǎo)作用。在設(shè)計風(fēng)閥體板料彎邊機動力箱的設(shè)計工程中,我采用了上述方案,但這種方案并不是唯一的最簡單的。所以仍有很大的空間繼續(xù)使該機簡化。參考文獻1 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American Syvthellc Rubber Industry,1998:2:5458致謝經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí),我對機械方面知識有了一個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。通過原來的課程設(shè)計,我在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,對設(shè)計工作有了一個初步認(rèn)識,對設(shè)計步驟也進行了熟悉和掌握。在即將畢業(yè)之前,我懷著對以后工作的美好憧憬和渴望,希望把學(xué)到的知識應(yīng)用于生產(chǎn)。我也需要系統(tǒng)地檢驗學(xué)習(xí)的知識。畢業(yè)設(shè)計恰好為我提供了這樣一個“演習(xí)”的機會。設(shè)計過程是我在校期間所學(xué)知識、理論及各種能力的綜合應(yīng)用與升華,是創(chuàng)新潛能得到激發(fā)的過程。它培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實際的正確思想,訓(xùn)練綜合運用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決設(shè)計過程中遇到的各種問題。我在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的知識漏洞,通過學(xué)習(xí)進行了彌補。本次設(shè)計工作是在段鐵群教授的指導(dǎo)下進行的,在整個課題的研究和論文撰寫過程中,都得到段教授的熱情幫助和指導(dǎo)。在此特別向段教授表示衷心的感謝!同時,在本課題的研究過程中,還得到課題組所有同學(xué)的大力幫助和支持在此一并感謝。最后還要感謝所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友!并衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授,你們辛苦了! 附錄AIntroduction to Machine DesignMachine design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs .It is a vast field of e ing technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use lf the product.People who perform the various functions of machine design are typically called designers, or design e s. Machine design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design e must also gave a solid background in the areas lf mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials e ing, strength of materials and manufacturing processes.As stated previously, the purpose lf machine design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific knowledge by themselves do not necessarily benefit people; only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed.Machine design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product, to analyze the system and then male sound judgments on how the product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of e ing rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions required to produce a good design. On the other hand, any calculations made must be done with the utmost care and precision. For example, if a decimal point is misplaced, an otherwise acceptable design may not function.Good designs require trying new ideas and being willing to tale a certain amount lf risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there id no assurance of success for the time and effort expended. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust and attitudes. A design e should constantly search for ways to improve an exiting product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new designs can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods such methods should not be applied merely for the sake of change.During the beginning staged of d
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