法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【型鋼卷圓機(jī)傳動(dòng)箱的傳動(dòng)系統(tǒng)】

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The this aircraft structure is compact, passes on the moving parts and the bearing with the box in vivo thin oil (30, 20 lubricating oil) sufficient lubrication, thus lengthened the equipment service life, even in the long-term working condition the equipment can the normal work, in addition operate, the adjustment, the service is convenient.It can a volume system many identical specification flange plate, save on labor and materials, realizes the mechanized production supplementary equipment. Key words: Flange shaper Transmission system Flange plate 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 3 - 1 緒 論 .- 1 - 1.1 引言 .- 1 - 1.2 法蘭盤的相關(guān)概念 .- 1 - 1.2.1 法蘭盤的外形特征 .- 1 - 1.2.2 法蘭盤的連接 .- 1 - 1.3 課題的來源 .- 2 - 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) .- 2 - 1.4.1 設(shè)計(jì)任務(wù) .- 2 - 1.4.2 設(shè)計(jì)要求 .- 2 - 1.4.3 設(shè)計(jì)步驟 .- 2 - 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 3 - 2.1 總體結(jié)構(gòu) .- 3 - 2.2 傳動(dòng)方案的設(shè)定 .- 3 - 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體計(jì)算 .- 4 - 2.3.1 總效率的計(jì)算 .- 4 - 2.3.2 確定總傳動(dòng)比及其分配 .- 4 - 2.3.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩 .- 4 - 2.4 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 5 - 2.4.1 計(jì)算功率 cp.- 5 - 2.4.2 選取 V 帶 .- 5 - 2.4.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 1D和 2。 .- 5 - 2.4.4 驗(yàn)算帶速 .- 5 - 2.4.5 確定帶長和中心距 a.- 5 - 2.4.6 驗(yàn)算小帶輪包角 1.- 6 - 2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z.- 6 - 2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF.- 6 - 2.4.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .- 7 - 2.5 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) .- 7 - 2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設(shè)計(jì) .- 7 - 2.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計(jì)算 .- 7 - 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 4 - 2.5.3 接觸強(qiáng)度校核 .- 8 - 2.5.4 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 .- 8 - 2.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .- 9 - 2.6.1 齒輪的材料選擇 .- 9 - 2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設(shè)計(jì) .- 9 - 2.6.3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算校核 .- 10 - 2.7 主軸的設(shè)計(jì) .- 11 - 2.7.1 選擇軸的材料 .- 11 - 2.7.2 確定軸的最小直徑 .- 11 - 2.7.3 擬出軸的結(jié)構(gòu) .- 11 - 2.7.4 軸上零件的定位和固定 .- 12 - 2.7.5 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算軸的強(qiáng)度 .- 12 - 2.8 傳動(dòng)箱的使用與保養(yǎng) .- 14 - 3 總結(jié) .- 14 - 參 考 文 獻(xiàn) .- 15 - 致 謝 .- 16 - 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 1 - 1 緒 論 1.1 引言 工業(yè)水平是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志，然而我國工業(yè)水平仍很低下，因而加 快我國工業(yè)化發(fā)展是急需的。而提高工業(yè)生產(chǎn)效率又是工業(yè)發(fā)展的重中之重，法蘭成 型機(jī)就是為提高工業(yè)效率而設(shè)計(jì)出來的創(chuàng)新產(chǎn)品之一。 以前大型風(fēng)管的法蘭盤采用的是沖壓的傳統(tǒng)方法制造出來的，這種工藝制造方法 不僅耗時(shí)耗材，而且由于風(fēng)管法蘭盤的尺寸直徑較大，材料容易失效，不利于成型， 而法蘭成型機(jī)正好彌補(bǔ)了這一不足。它是利用上下輥輪擠壓角鋼成圓形法蘭。法蘭成 型機(jī)的特點(diǎn)：1.可以不僅用于卷制角鋼法蘭盤，也可用于卷制扁鋼和圓管。2.一次性可 卷制多個(gè)同一規(guī)格的法蘭盤，效率高。3.卷圓后不趕邊角鋼斷面形狀。它可與單平口咬 口機(jī)，斜三輥卷圓機(jī)配套使用，可完成圓形風(fēng)管的成型產(chǎn)品，是工業(yè)生產(chǎn)重要的配套 設(shè)備。 1.2 法蘭盤的相關(guān)概念 1.2.1 法蘭盤的外形特征 法蘭(flange) 又叫法蘭盤或突緣。使管子與管子相互連接的零件。連接于管端。法蘭上有孔眼，可 穿螺栓，使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭管件(flanged pipe fittings)指帶 有法蘭(突緣或接盤)的管件。它可由澆鑄而成(圖暫缺)，也可由螺紋連接或焊接構(gòu)成。 法蘭聯(lián)接(flange，joint)由一對法蘭、一個(gè)墊片及若干個(gè)螺栓螺母組成。墊片放在兩 法蘭密封面之間，擰緊螺母后，墊片表面上的比壓達(dá)到一定數(shù)值后產(chǎn)生變形，并填滿 密封面上凹凸不平處，使聯(lián)接嚴(yán)密不漏。法蘭聯(lián)接是一種可拆聯(lián)接。按所聯(lián)接的部件 可分為容器法蘭及管法蘭。按結(jié)構(gòu)型式分，有整體法蘭、活套法蘭和螺紋法蘭。常見 的整體法蘭有平焊法蘭及對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力 p4MPa 的場 合；對焊法蘭又稱高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場合。法蘭密封面的 型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質(zhì)無毒的場合；凹凸密封面，適用 于壓力稍高的場合；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及壓力較高的場合。 1.2.2 法蘭盤的連接 法蘭(flange)連接就是把兩個(gè)管道、管件或器材，先各自固定在一個(gè)法蘭盤上，兩 個(gè)法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成了連接。有的管件和器材已經(jīng) 自帶法蘭盤，也是屬于法蘭連接。法蘭連接是管道施工的重要連接方式。 法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力。 在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 2 - 在家庭內(nèi)，管道直徑小，而且是低壓，看不見法蘭連接。如果在一個(gè)鍋爐房或者生產(chǎn) 現(xiàn) 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 2 - 場，到處都是法蘭連接的管道和器材。 1.3 課題的來源 本課題來源是通過指導(dǎo)老師與一家機(jī)械廠的協(xié)商，安排我們在工廠住宿，并對一 臺(tái)制造比較有創(chuàng)新意義的機(jī)械進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上，來從新設(shè)計(jì)并優(yōu)化這臺(tái)機(jī)械的結(jié)構(gòu) 以達(dá)到提高性能。目的是使我們正在的了解一臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)從課題的選擇到方案的確定， 還有設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和計(jì)算的整個(gè)過程。意義是對整個(gè)大學(xué)學(xué)習(xí)的一次檢測，是每個(gè) 人踏出校園走上工作崗位的一次練兵。 1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.4.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)現(xiàn)有的部分技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)出法蘭成型機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)部分，最后與外形設(shè)計(jì) 出的箱體組裝成機(jī)器。 1.4.2 設(shè)計(jì)要求 1.要求在完成論文期間，積極主動(dòng)，查閱大量文獻(xiàn)，獨(dú)立創(chuàng)新，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下，能獨(dú)立擬定設(shè)計(jì)方案，提出方案的構(gòu)思以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等方面的可行性認(rèn)證報(bào) 告； 2.能訓(xùn)練應(yīng)用已學(xué)過的理論知識(shí)，采用工程分析方法或數(shù)值計(jì)算方法，正確完成設(shè)計(jì) 中的計(jì)算工作； 3.能熟練掌握機(jī)械制圖的方法和技巧，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等，按國 家標(biāo)準(zhǔn)正確地完成繪圖工作，獨(dú)立繪制裝配圖和零件圖，圖紙量不少于 1.5 張 A0； 4.獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，格式正確，要求字?jǐn)?shù)不少于 4000 字； 5.完成電子文檔及 PPT 文檔，并打印裝訂成冊。 1.4.3 設(shè)計(jì)步驟 1.提出設(shè)計(jì)思路； 2.根據(jù)提供的計(jì)算參數(shù)和相關(guān)參考資料，設(shè)計(jì)出各部件的基本外形尺寸； 3.根據(jù)計(jì)算出的外形尺寸，確定各部件的全部尺寸； 4.畫出裝配圖和相關(guān)零件圖； 5.申報(bào)審核。 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 3 - 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 總體結(jié)構(gòu) 該機(jī)主要由機(jī)架、傳動(dòng)箱、壓下裝置以及電氣系統(tǒng)組成?，F(xiàn)有一些主要的技術(shù)參 數(shù)如下表： 角鋼規(guī)格 最小加工直徑 扁鋼規(guī)格 最小加工直徑5 600506004504502222 工作速度 min 電機(jī)型號 Y132M1-6 功率：4Kw 設(shè)備外形尺寸 (mm)8706159 2.2 傳動(dòng)方案的設(shè)定 經(jīng)過工廠的實(shí)習(xí)和同學(xué)的討論，傳動(dòng)方案初步定為：在托架上放置電動(dòng)機(jī)，由電 動(dòng)機(jī)經(jīng)三角皮帶輪傳動(dòng)，帶動(dòng)蝸桿蝸輪，并由蝸輪軸上的小齒輪再帶動(dòng)兩個(gè)相同的大 齒輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)箱體外的內(nèi)外輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)。示意圖如下： 圖 1 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)簡圖 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 4 - 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體計(jì)算 2.3.1 總效率的計(jì)算 由于本傳動(dòng)系統(tǒng)屬于一個(gè)復(fù)合式的減速器，皮帶輪以及蝸桿部分屬于串聯(lián)式的， 而齒輪部分又屬于并聯(lián)式的。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊串聯(lián)式效率為各級傳動(dòng)部件效率的 乘積。即 總= ，并聯(lián)式的效率則為各級傳動(dòng)效率之和比總效率。查得123 皮帶輪效率 帶=0.96，蝸桿效率（包括軸承） 蝸=0.75，滾動(dòng)軸承 滾=0.99，齒輪部 分 齒=0.95 。所以本機(jī)總效率為 總= =0.67。0.9675.209 2.3.2 確定總傳動(dòng)比及其分配 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，型號為 Y132M1-6 的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為 ,r960min機(jī) 。而本機(jī)的輥輪工作速度為 ，輥輪的工作外徑大約為 。根據(jù)4wPKr2min2D 公式因 ，此輥輪轉(zhuǎn)速為 。10dnr3.輥 總傳動(dòng)比為 960.2i機(jī)總 輥 傳動(dòng)比分配，假定 ， ，于是 （ ） 。3帶 .i齒 45i蝸 32.450 2.3.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩 軸 的轉(zhuǎn)速： ；9602min3rn 軸 的轉(zhuǎn)速： ；7.145 軸 的轉(zhuǎn)速： 。 i2.r 求各軸的扭矩先求各軸功率： ；40.963.8kwp帶 滾 ；3.8075.kwp蝸22.9.65齒 滾 因此軸 的扭矩： ；538110NmT 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 5 - 軸 的扭矩： ； 662.859.103.107NmT 軸 的扭矩： 。9. 2.4 皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1 計(jì)算功率 cp 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 5.5 可得工作情況系數(shù) =1.3Kw,故Ak1.345.2Ac Kwk 2.4.2 選取 V 帶 根據(jù)皮帶輪的傳動(dòng)比 ，以及在功率很小的情況下我們選擇在一般機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)中0i 應(yīng)用最廣的普通 V 型皮帶，由 =5.2Kw，小帶輪轉(zhuǎn)速 ，查圖 5.14 可以cp1960minr 確定皮帶選用 B 型。 2.4.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 和 。1D2 由表 5.6 查得 =125mm，滑動(dòng)率 ，1 % 可得 ,21960()5(.01)37.532n 查表 5.6 取 =375mm，2 大帶輪轉(zhuǎn)速： 。122()36.8D 其誤差 ，故允許。5% 2.4.4 驗(yàn)算帶速 13.425960.8601Umsn 在 525m/s 的范圍內(nèi)，帶速合適。 2.4.5 確定帶長和中心距 a 初步選定中心距 a=400mm,因此帶長 。 2112()2()374.DLama 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 6 - 查機(jī)械設(shè)計(jì)書中表 5.2 選用基準(zhǔn)長度 。140dLm 計(jì)算實(shí)際中心距： 2212112()()8()8LDLDDa 22403.(57)403.(75)8(3751)852.1m 2.4.6 驗(yàn)算小帶輪包角 1 合適。00021857.34.2Da 2.4.7 確定 V 帶根數(shù) Z 計(jì)算公式 ()cOLPK 式中 計(jì)算功率，Kw；cP 單根 V 帶在特定條件下所能傳遞功率的能量， Kw；o 考慮 時(shí)單根 V 帶所能傳遞功率的增量， Kw；1i 包角系數(shù)，考慮 時(shí)對傳動(dòng)能力的影響。K 08 長度系數(shù)，考慮帶長不等于特定帶長對壽命的影響。L 皮帶輪 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 5.3 得 =1.65Kw，表 5.4 得 =0.3Kw，123nioPoP 表 5.7 得 =0.935，表 5.2 得 =0.96。KLK 5.22.97(1.603).6Z 取 Z=3 根。 2.4.8 求作用在帶輪軸上的壓力 QF 查表 5.1 得皮帶單位長度質(zhì)量 q=0.17Kg/m，單根 V 帶張緊力 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 7 - 250.(1)copFqvZvK250.25(1)0.7683689 =237.68N 作用在帶輪上的壓力為： 。12sinQoFZ0154.23.sin39.N 2.4.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) V 帶輪設(shè)計(jì)的主要要求是質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布 均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡；輪槽工作面粗糙度要合適，以減少帶的磨損；輪槽尺 寸和槽面角應(yīng)保持一定得精度，以使載荷分布較為均勻等。 帶輪的材料主要是鑄鐵，材料牌號為 HT200，小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用孔板 式，具體尺寸詳見圖紙。 2.5 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2.5.1 蝸桿蝸輪主要參數(shù)設(shè)計(jì)（根 據(jù) 功 率 、 轉(zhuǎn) 速 和 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 初 選 ） 查 閱 機(jī) 械 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 手 冊 得 出 ： 中 心 距 a=160mm 轉(zhuǎn) 動(dòng) 比 45i 模 數(shù) m=5mm 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1=55mm 蝸桿頭數(shù) z 1=1 蝸 輪 齒 數(shù) z2=45 蝸 輪 分 度 圓 直 徑 d2=265mm 蝸 輪 變 位 系 數(shù) x2=+0.500 蝸 輪 軸 轉(zhuǎn) 速 n2=7.1r/min 蝸 輪 滑 動(dòng) 速 度 V=0.13m/s 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 r= 5 2.5.2 蝸桿蝸輪幾何尺寸計(jì)算 選取標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) 。1ah0.2c 蝸桿齒頂圓直徑 160aadhm 蝸桿齒根圓直徑 ()39.f c 蝸輪喉圓直徑 227aa 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 8 - 蝸輪齒根圓直徑 2254.6ffdh 蝸輪寬度 10.7aB 頂圓直徑 2em 蝸桿齒寬 12(.)87.5bZ 2.5.3 接觸強(qiáng)度校核 蝸桿傳動(dòng)可用 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為 220250HBS。 由于蝸輪的滑動(dòng)速度較小，齒圈可用鑄鋁鐵青銅 ZcuAl10Fe3（金屬模鑄造抗拉強(qiáng) 度 =540MPa） ，輪芯用鑄鐵 HT150。b 假定連續(xù)工作壽命為 3000 小時(shí)，可求循環(huán)次數(shù)：260hNjnL17.3061.280H54()69MPaN 蝸桿與蝸輪嚙合處的齒面接觸情況與齒輪傳動(dòng)相似，由 Hertz 公式，并考慮到蝸 桿和蝸輪齒廓的特點(diǎn)，可得出齒面接觸強(qiáng)度 32HEZTKa 式中 材料彈性系數(shù)（ ） ，鑄鋁鐵青銅 =164；EZPEZ 接觸系數(shù)，是考慮接觸線長度和曲率半徑對接觸強(qiáng)度的影響系數(shù)； 蝸輪轉(zhuǎn)矩；2T 中心距；a K載荷系數(shù)， ,其中 為使用系數(shù)， 為載荷分布系數(shù)， 為AVKAKKVK 動(dòng)載系數(shù)，取 K=1.0. 所以 =698MPa631642.3.810.412.HH 2.5.4 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由于蝸輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算較為困難，所以通常是把蝸輪近似當(dāng) 做斜齒圓柱齒輪來考慮，則蝸輪齒根的彎曲應(yīng)力為： 221.35F FPFaSKTdmY 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 9 - 式中 蝸輪齒形系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)7.8 可得出；2FaY 螺旋角影響系數(shù)， ； 012rY 其中 ， 。求出 =72.8MPa。FPFNK69FP 所以 。69.72.8Ma 2.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2.6.1 齒輪的材料選擇 齒輪材料性能的基本要求為齒面應(yīng)有足夠的硬度，而齒芯要有一定得韌性。 由于齒輪傳動(dòng)是在減速箱中進(jìn)行，屬于閉式齒輪傳動(dòng)，又因?yàn)檗D(zhuǎn)速較低，尺寸較 大，所以齒輪材料我們定為合金鋼 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241286HBS。 2.6.2 齒輪的主要參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)現(xiàn)有模數(shù)和大小輪齒數(shù)，選定標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高系數(shù) ，頂隙系數(shù) ，壓1ah0.2c 力角 。主要參數(shù)如下表：02 名稱 符號 小齒輪 大齒輪 公式 分度圓直徑 d 68 148 dmz 齒頂高 ah4 *ah 齒根高 f 5 ()fc 齒全高 h9 *2fafam 齒頂圓直徑 cd76 156 dh 齒根圓直徑 f58 138 ff 基圓直徑 b63.9 139.1 1cosb 齒距 P 12.56 pm 齒厚 S 6.28 2s 齒槽寬 e 6.28 e 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 - 中心距 a 98 12()ad 頂隙 c 1 *cm 2.6.3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算校核 初步設(shè)定齒輪壽命為 5 年， （每年 300 工作日計(jì)算, 每天工作 16h） 接觸面不產(chǎn)生疲勞強(qiáng)度的條件是 。HP 計(jì)算循環(huán)次數(shù)： 71609.315601.hNnjL772.0.2i齒 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 6.14 得齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，查圖 6.15lim1li2945HMPa 得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ，查表 6.5 得接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)lim1li290FMPa 算的最小安全系數(shù) , 。查圖 6.16 得 ，查圖 6.17 得liHSli.512NZ 。12NY lim12945HNHPZPaSli12m386.7FTFPYM 確定載荷系數(shù) K 由表 6.2 查得 ；由七級齒輪精度取 ；由硬齒面、對稱分布，取.0A1.05VK ， ，則 .齒寬 ，常使大齒輪的齒寬 。1.15Vdb 2b 查圖 6.12 得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ，查表 6.3 得材料系數(shù) ,因齒數(shù)較多，取2HZ189.EZ 。0.8Z 12()HEKTiZbd 621.5.40(.)89.0278 6.4MPa 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 11 - 查表 6.4 得齒形系數(shù) ， ；應(yīng)力校正系數(shù) ，12.97FaY2.43Fa 1.52SaY ；取 。21.6SaY0.6 則 611 1.5.102.9750.829.32784FFaS FPKT Mabdm 221 21.39.aSF FPFYa 2.7 主軸的設(shè)計(jì) 軸是機(jī)械傳動(dòng)中的重要零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足合理的結(jié)構(gòu)，足夠的強(qiáng)度和振動(dòng)的穩(wěn) 定性，以及良好的工藝性等。總之，所謂的軸設(shè)計(jì)就是根據(jù)軸上的零件的定位和固定 要求，以及加工和裝配要求合理定出軸的結(jié)構(gòu)外形和全部尺寸的過程。 2.7.1 選擇軸的材料 軸最常用的材料是 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，能夠獲得良好的綜合力學(xué)性能，即有較高 的強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的塑形和韌性。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 11.1 查得毛坯直徑 200mm，硬度 217235HBS。抗拉強(qiáng)度極限 ，屈服強(qiáng)度極限 ， 640bMPa35sMPa 彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限 。1275MPa15 2.7.2 確定軸的最小直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 11.3 查得系數(shù) c=118107,取 c=108，計(jì)算軸徑 ，233min.81007pdCm 考慮到小齒輪的尺寸，軸徑縮小 50%，取最小 d=40mm。 2.7.3 擬出軸的結(jié)構(gòu) 根據(jù)軸在危險(xiǎn)截面的直徑，整個(gè)減速箱的長度以及齒輪到內(nèi)腔壁間距以及軸的結(jié)構(gòu)， 工藝等有關(guān)因素。擬出軸的結(jié)構(gòu)?？紤]到軸長太長，易發(fā)生彎曲變形，故在蝸輪到齒 輪間加一個(gè)隔板以支撐軸。 因?yàn)檩S既要受到徑向載荷，又要受到軸向載荷，所以兩個(gè)內(nèi)壁軸承的類型為單列 圓錐滾子軸承 7508 尺寸：d=40mm，D=90mm，T=15mm（摘自 GB279-64） 。中間隔板處軸 承適用單向推力球軸承 8110，尺寸為:d=50mm,D=120mm，T=25mm（摘自 GB310-64） 。 軸的大概尺寸如下圖： 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 12 - 圖 2 2.7.4 軸上零件的定位和固定 齒輪和蝸輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)齒輪段軸徑 d=45mm，查 機(jī)械制圖手冊得平鍵截面 （GB109679） ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為128bh L=55mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為 .蝸輪軸徑 d=90mm，選用的平鍵為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是通7/6Hn 514 過過渡配合來保證的，此處選軸的直徑誤差為 m6. 2.7.5 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算軸的強(qiáng)度 畫出軸的空間受力簡圖：將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖， 分別求出水平面上的支反力和垂直面上的支反力，對于零件作用于軸上的分布載荷或 扭矩可當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中點(diǎn)，如下圖： 圖.3 主軸受力簡圖 畫出水平受力圖，彎力圖，彎矩圖，計(jì)算支點(diǎn)反力。 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 13 - 考慮到 c 處為最有可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出 c 點(diǎn)的彎矩： 小齒輪的分度圓直徑 d=68mm。217640.tTFNd 蝸輪分度圓直徑 d=265mm。 2.t 2tan6.4FN 2an975.4costFN 求出作用于軸上的支反力 水平面內(nèi)支反力： 1208.HR31578.9HRN 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 14 - 垂直面內(nèi)支反力： 1204.8VRN3569.VRN 根據(jù)上述簡圖分別計(jì)算出水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩。 C 點(diǎn)彎矩為 36(57.)6.1074.chMm 204.81208v m 計(jì)算合成彎矩： C 點(diǎn)合成彎矩為 25.14CchvN 計(jì)算當(dāng)量彎矩： C 點(diǎn)的當(dāng)量彎矩 225().0cacMTm 是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力循環(huán)特性差異的系數(shù)，取 ，因 0.67 為軸受到的扭矩 很小，所以 .TcA 校核軸的強(qiáng)度，根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定 C 截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 故安全。 513.140.960ca bMPaPaW 2.8 傳動(dòng)箱的使用與保養(yǎng) 1.設(shè)備在使用前，先檢查傳動(dòng)箱側(cè)面的油標(biāo)所顯示的油位。如油位低于油線時(shí)，必須 從箱體蓋上的注油孔內(nèi)注油，直到達(dá)到油線。 2.兩個(gè)下輥輪軸上的潤滑軸承的潤滑油箱體外的四個(gè)加油孔潤滑。 3.本機(jī)除皮帶傳動(dòng)外，其它傳動(dòng)件都裝置在注入有機(jī)械油的箱體內(nèi)，靠傳動(dòng)的嚙合旋 轉(zhuǎn)能充分潤滑所有的傳動(dòng)件和軸承。 4.夏季時(shí)，箱體可注入 30 號、40 號機(jī)械油。冬季時(shí)，可注入 20 號機(jī)械油。正常使用 半年后，傳動(dòng)箱可清洗換油一次，正常的維護(hù)和保養(yǎng)是保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和延長使用 壽命的重要因數(shù)。 3 總結(jié) 經(jīng)過長達(dá)兩個(gè)多月的準(zhǔn)備和工作，在吳彥紅老師和同學(xué)們的幫助下，畢業(yè)設(shè)計(jì)得 以勝利完成?；叵胱霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的過程，真是感慨良多。先是去工廠老師布置課題，拿 到自己的課題開始還感覺很興奮，覺得終于能將四年所學(xué)派上用場，可到真正要做的 時(shí)候才發(fā)現(xiàn)自己學(xué)的那點(diǎn)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠做這個(gè)設(shè)計(jì)，只好去工廠實(shí)地測量機(jī)器，與工 人師傅們同吃同住幾天，積極得向他們請教，才初步定下了方案。 后面的時(shí)間主要用于找工作和做這個(gè)設(shè)計(jì)，由于金融危機(jī)的影響，讓做設(shè)計(jì)的時(shí) 間可能不是太充足，所以可能造成很多地方存在著缺陷，但畢竟還是花了許多心血和 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 15 - 汗水。通過這次設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)能熟練運(yùn)用的東西是和平時(shí)的努力成正比的，就如畫 CAD 圖來說，由于自己努力的自學(xué)了一段時(shí)間，感覺還可以。可時(shí)畫 Pro/E 圖就感到有點(diǎn) 吃力。此外平時(shí)很少去圖書館查閱圖書，通過這次設(shè)計(jì)也讓我學(xué)會(huì)了怎樣從圖書中查 找自己需要的資料。 由于本人的水平有限，設(shè)計(jì)中存在的不正之處，望指導(dǎo)老師不吝指正。 參 考 文 獻(xiàn) 1 于就泗，齊民主編.機(jī)械工程材料.大連理工大學(xué)出版社,2003 2 楊明忠，朱家誠主編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢理工大學(xué)出版社, 2001 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué).高等教育出版社,2002 4 劉鴻文主編.材料力學(xué).高等教育出版社,2004 5 余桂英，郭紀(jì)林主編.AutoCAD2006 中文版實(shí)用教程.大連理工出版社，2006 6 譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定主編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.高等教育出版社，1999 7 中南五省九院機(jī)械制圖協(xié)作編寫組編.機(jī)械制圖.人民教育出版社，1975 8 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊編輯委員會(huì)編.現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 9 鄭文緯，吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理.高等教育出版社，1996 10 朱龍根主編.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001 11 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2004 12 曾志新，呂明主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢理工大學(xué)出版社，2001 法蘭成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 16 - 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以圓滿地完成，在此向我的指導(dǎo)老師吳彥紅老師致以最崇高的敬 意，感謝她長期以來對我們的指導(dǎo)，她一直以嚴(yán)格的要求和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)感染著我，讓 我在這次設(shè)計(jì)過程中受益匪淺。同時(shí)也感謝那些曾經(jīng)幫助過我的其他老師以及我的同 學(xué)們，沒有他們的幫助我可能很難去完成這份設(shè)計(jì)，再次感謝你們。 除此之外，還得感謝一下江西同盛機(jī)械有限責(zé)任公司和那里的工人師傅們，感謝 他們的支持，感謝他們提供場所讓我們?nèi)?shí)習(xí)。