615 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（有cad圖）
615 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（有cad圖）,615,鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（有cad圖）,鏈?zhǔn)?輸送,傳動(dòng),裝置,設(shè)計(jì),cad
初步設(shè)計(jì)和制造研究混合輕質(zhì)高速風(fēng)洞模型
黨國(guó)，張政宇，孫巖
空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心，四川綿陽(yáng)，中國(guó)
朱煒君
國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安交通大學(xué)，西安，中國(guó)機(jī)械制造系統(tǒng)工程
抽象
目的 - 在高的氣動(dòng)載荷，這樣做的目的，目前的光敏樹(shù)脂樹(shù)脂模型下的強(qiáng)度和剛度不足紙是引進(jìn)與內(nèi)部金屬的初步設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，混合動(dòng)力輕型高速風(fēng)洞模型基于快速原型（RP）的框架和表面光聚合物樹(shù)脂。設(shè)計(jì)/方法/方式 - 內(nèi)部的金屬框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便地制作的常規(guī)配置傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法。外層樹(shù)脂成分設(shè)計(jì)，以滿足配置的保真度和表面質(zhì)量，制備反相設(shè)備。空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)相結(jié)合，利用完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度和剛度校準(zhǔn)和振動(dòng)分析。驗(yàn)證混合AGARD-B型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造方法進(jìn)行了研究制造精度，表面加工質(zhì)量和力學(xué)性能的分析。結(jié)果 - 與內(nèi)部的金屬框架和外層樹(shù)脂的方法，大大提高整體實(shí)力和RP的部分混合剛度AGARD-B型，它是適合高速風(fēng)洞模型構(gòu)造復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該方法可顯著降低模型的重量和防止共振的發(fā)生之間的模型，風(fēng)洞和支持系統(tǒng)，縮短加工周期，也導(dǎo)致減少制造周期和成本。研究限制/影響 - 配置外層樹(shù)脂的薄膜組件的剛度是有點(diǎn)差，在高的氣動(dòng)載荷下高速風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的組成部分變形的影響，應(yīng)該予以考慮。獨(dú)創(chuàng)性/價(jià)值 - 這種方法可以提高使用RP技術(shù)在高速風(fēng)洞模型制造的多功能性，特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。氣?dòng)和結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的混合模型，使反相用于制造高速風(fēng)洞模型更實(shí)用的技術(shù)。
關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)，制造系統(tǒng)，快速原型，樹(shù)脂，模型，抗風(fēng)
1． 生產(chǎn)
一個(gè)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，混合動(dòng)力基于快速原型（RP）的輕量級(jí)模型進(jìn)行，以確定內(nèi)部模型的適用性金屬框架和表面光聚合物樹(shù)脂材料（雅各布，1996年，斯普林格和庫(kù)珀，1997）。在1997年，一個(gè)研究空氣動(dòng)力特性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱鱎P技術(shù)是由斯普林格和庫(kù)珀。他們表明，RP技術(shù)可以降低處理成本，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臅r(shí)期，盡管存在一些問(wèn)題，如RP模型的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度（斯普林格和Cooper，1997）。此外，它允許一步復(fù)雜的風(fēng)洞模型制作表面高壓水龍頭，內(nèi)部通道和外部輪廓（希爾德布蘭等，2003; Heyes和史密斯，2004）。特別是，它已被證明，可以利用RP技術(shù)納入模型，將引起內(nèi)部功能大量的額外工程在設(shè)計(jì)和制造傳統(tǒng)技術(shù)（Heyes和史密斯，2004）。此外，反相技術(shù)允許制造復(fù)雜的3-D模型結(jié)構(gòu)（蔡等，2003;。Quincieu等，2005）。這是clearthat增加RP的組件在風(fēng)洞試驗(yàn)中的使用模型可顯著降低相關(guān)的成本和時(shí)間亞音速和跨音速風(fēng)洞模型制作（Aghanajafi等，2006）。然而，在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用RP技術(shù)風(fēng)洞模型制作仍然有一定的局限性，如利用材料的能力，使短缺基于RP，特別是輕量級(jí)的風(fēng)洞模型變形的高速風(fēng)洞測(cè)試模型滿足高的氣動(dòng)載荷。也有一些要求RP模型的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，還其表面的有效性和高配置的保真度配置表面RP技術(shù)制造（泰勒等人，2005年）。另一個(gè)問(wèn)題是如何獲得有效氣動(dòng)數(shù)據(jù)和合適的基地。此外，組件高速風(fēng)洞模型由目前的樹(shù)脂制造基于RP技術(shù)，尤其是薄的部分，如材料翼尖，仍然表現(xiàn)出微弱的力學(xué)性能，這阻礙其進(jìn)一步的應(yīng)用程序功能的風(fēng)洞
負(fù)載條件下的模型（Zhou等，2008）。本文的目的是提出一個(gè)初步的設(shè)計(jì)和制造混合輕量級(jí)的模型與方法內(nèi)部的金屬框架和外光聚合物樹(shù)脂基于RP配置為高速風(fēng)洞試驗(yàn)，并討論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化選擇通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合。最后，由一個(gè)混合的例子驗(yàn)證方法AGARD-B型。
2. 設(shè)計(jì)和制造方法
2.1要求和目標(biāo)高速風(fēng)洞試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ǔM足更高的空氣動(dòng)力載荷比在低速。因此，滿足強(qiáng)度和剛度要求非常顯著的輕型高速風(fēng)洞基于RP技術(shù)（海牙，2004年）等。模型?；旌戏ㄌ岢龅奈募?lái)解決這個(gè)問(wèn)題，混合模型包含兩個(gè)關(guān)鍵組件，嵌套固定模式，一種是利用內(nèi)部的金屬框架承受在風(fēng)洞試驗(yàn)，氣動(dòng)載荷和其他外樹(shù)脂配置用來(lái)模擬飛機(jī)保真配置（圖1）。設(shè)計(jì)與制造內(nèi)部的金屬框架，以提供強(qiáng)度和剛度在高速風(fēng)洞試驗(yàn)條件的要求。外層樹(shù)脂配置分成許多根據(jù)零部件的RP設(shè)施的一些特點(diǎn)和制造技術(shù)。據(jù)一些參考的一些研究成果和RP技術(shù)（泰勒，2005年沃勒斯，2006;斯普林格1998年），一般也有一些設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)如下：
內(nèi)部的金屬框架。他們必須提供足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，和合適的位置空間測(cè)量?jī)x器和支持刺痛。此外，一些結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，例如模型中的孔，以減少模型的重量和降低制造成本。他們應(yīng)該由傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方便設(shè)施，以降低生產(chǎn)周期。
外層樹(shù)脂的配置。它應(yīng)分為盡可能少盡可能避免組合精密組件應(yīng)確定損失和位置分為的位置，有幾個(gè)流量特性的影響根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)要求的模型表面。
組合結(jié)構(gòu)。它應(yīng)滿足組合和拆卸的要求，并能提供足夠的模型組件之間的連接強(qiáng)度。
圖1
2.2 氣動(dòng)/結(jié)構(gòu)組合
根據(jù)高速風(fēng)洞試驗(yàn)要求和混合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的差異輕量級(jí)模型和整體金屬模型（竹和湯姆森，1998年），一般分為混合模式幾部分組成。利用中空結(jié)構(gòu)機(jī)身模型，以減少模型的重量，這是提供一些空間，平衡，刺痛和壓力管安裝。金屬框架構(gòu)造薄元件以提高模型的強(qiáng)度和剛度。氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合利用驗(yàn)證的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果能滿足實(shí)驗(yàn)要求（泰勒，2004年，泰勒等人，2004年）。空氣動(dòng)力學(xué)的通過(guò)計(jì)算流體模型上的負(fù)載動(dòng)力學(xué)（CFD），負(fù)載是用來(lái)完成由計(jì)算的強(qiáng)度，剛度和振動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)（CSD）的。分析結(jié)果是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的有效性，它可以防止現(xiàn)象發(fā)生，混合輕質(zhì)高速風(fēng)洞模型可能被摧毀機(jī)械師在風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)芰Ξ惓！?
2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案確定估計(jì)，類(lèi)比或以能力測(cè)試對(duì)產(chǎn)品的要求和申請(qǐng)條件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在此之后，該產(chǎn)品是向執(zhí)行的強(qiáng)度，剛度的靜態(tài)標(biāo)定和分析，并動(dòng)態(tài)特性。在最后，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)根據(jù)上述分析，開(kāi)展產(chǎn)品結(jié)果。處理的工作效率和效果的浪費(fèi)（貝茨，1998）。然而，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)可行的方法，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論，廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)方法是，以獲得最佳的設(shè)計(jì)方案和取決于當(dāng)前先進(jìn)的最佳設(shè)計(jì)參數(shù)電腦和高效的計(jì)算能力（迦特和Calise，2001），。擺在首位，是一個(gè)數(shù)學(xué)基于優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型需要興建圖1混合模型的結(jié)構(gòu)示意圖外層樹(shù)脂配置內(nèi)部的金屬框架混合動(dòng)力輕型高速風(fēng)洞模型楊黨國(guó)，張征宇，孫巖，朱偉軍快速原型雜志17卷1號(hào)·2011·45-5446according的實(shí)際問(wèn)題。在一個(gè)普遍研究結(jié)果，一種普遍的數(shù)學(xué)模型描述非線性靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)編程問(wèn)題，配置和拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題，或可靠性和控制問(wèn)題（貝茨，2001; Prasanna等，2005）。該模型可以描述在表一
圖1混合模型的結(jié)構(gòu)示意圖
2.4制造方法
內(nèi)部的混合輕質(zhì)金屬框架結(jié)構(gòu)模型通常設(shè)計(jì)為常規(guī)配置，這制造優(yōu)勢(shì)和方便。內(nèi)部的金屬框架可以由傳統(tǒng)的制造處理方法，如車(chē)床，銑床，鉆床和線切割，以縮短加工周期，降低結(jié)構(gòu)分析中的制造成本和便利。外層樹(shù)脂混合輕量級(jí)模型配置往往是捏造出來(lái)的RP技術(shù)和設(shè)施。外樹(shù)脂的配置可滿足高配置的保真度飛機(jī)和表面質(zhì)量，可以實(shí)現(xiàn)銑削。此外，該方法制造混合輕質(zhì)基于RP技術(shù)的模型，可以制造一些模型成分復(fù)雜，縮短加工周期，降低制造成本。目前，這種材料利用RP技術(shù)是液體感光樹(shù)脂樹(shù)脂，這表明一些承諾，使一些高強(qiáng)度的組件。和能承受高氣動(dòng)元件載荷和忍受高溫（Aghanajafi等，2006;阿扎羅夫等，2002）。在RP技術(shù)，有三個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)加工用，首先是要處理的CAD繪制外層樹(shù)脂配置，并追加一些配置適當(dāng)?shù)闹С?，第二是完成切割層處理。最后，外層?shù)脂配置制造由反相設(shè)施。
3. 驗(yàn)證范例
3.1 AGARD-B型
AGARD-B模型是一個(gè)配置的翼身組合。翼是在一個(gè)等邊的三角跨度三角體直徑的4倍。身體一個(gè)革命的圓柱形機(jī)身與卵形缸頭（Damljanovic“等，2006）。 圖2是一個(gè)草圖模型中的條款給予相關(guān)尺寸體直徑D.一些典型的流動(dòng)現(xiàn)象，如圖，流量傳遞時(shí)，會(huì)發(fā)生分離，渦生成等該模型。因此，模型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)和制造方法混合動(dòng)力輕型高速風(fēng)洞模型。
圖 2
3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
驗(yàn)證AGARD-B型是一個(gè)混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)部的金屬框架和外光聚合物樹(shù)脂配置，其中包含了三個(gè)部分，即，頭，機(jī)身和兩個(gè)對(duì)稱的翅膀。漸變氣缸的形式和螺栓被用來(lái)修復(fù)的結(jié)構(gòu)之間的頭和機(jī)身的金屬框架，以及一個(gè)凹槽形式和螺栓之間的機(jī)身和機(jī)翼的框架。頭和機(jī)身框架革命空心機(jī)構(gòu)其中平衡，支持刺痛和一些用于收集管數(shù)據(jù)被安裝?？梢允莾?nèi)部的金屬框架的兩個(gè)組合類(lèi)型初步選定在設(shè)計(jì)之初。一個(gè)是內(nèi)部的金屬框架插入樹(shù)脂配置和螺栓固定牢固（圖3（a）），另一個(gè)是，外層樹(shù)脂配置上貼上金屬架的表面（圖3（b））。第二個(gè)內(nèi)部固定困難，組合框架確定中的位置之間的差異和壓力收斂機(jī)翼和機(jī)身。最后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖混合輕質(zhì)AGARD-B模型如圖4所示。
圖 3
圖 4
3.3 翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化
內(nèi)部的金屬框架的強(qiáng)度，剛度和重量超過(guò)外層樹(shù)脂配置，所以結(jié)構(gòu)機(jī)翼設(shè)計(jì)優(yōu)化是提高金屬翼幀。金屬翼框架的一個(gè)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化可以成立，如表二。它的位置和大小確定空氣動(dòng)力模型和結(jié)構(gòu)形式翅膀下金屬機(jī)翼氣動(dòng)載荷幀能滿足強(qiáng)度要求。的結(jié)構(gòu)形式翅膀顯示在圖5（a）項(xiàng)和（b）。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，參數(shù)模型的機(jī)翼框架需要興建。參數(shù)模型中的一些變量，如強(qiáng)度，剛度，長(zhǎng)度等原值。在一個(gè)給定的范圍內(nèi)可以改變的變量被定義為一些元素分析的靈敏度結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在紙張，五翼的基本維度變量幀選擇performsensitivity分析（圖5（c）條）。結(jié)果表明，強(qiáng)度參數(shù)的敏感性為每一個(gè)變量是不同的，分別。通過(guò)分析和上述結(jié)果五個(gè)維度變量法影響機(jī)翼幀力學(xué)性能獲得。被選中的一個(gè)關(guān)鍵維度變量執(zhí)行由機(jī)翼的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化Pro / Mechanica軟體Pro / Engineer的結(jié)合。翼的框架材料是40Cr鋼，安全系數(shù)3和容許應(yīng)力300MPa。五分析優(yōu)化維變量為2毫米厚的翼幀根據(jù)對(duì)象的優(yōu)化和限制，以完成條件，其結(jié)果是：長(zhǎng)度?144毫米，angletrail?1208，Lengthfront的?63毫米的，Lengthtrail?1毫米Distancetrail?7毫米。然而，有沒(méi)有結(jié)果實(shí)現(xiàn)1毫米厚的機(jī)翼框架的優(yōu)化設(shè)計(jì)因?yàn)閺?qiáng)度短缺。通過(guò)分析，主要原因是是不合適的，強(qiáng)大的壓力，以滿足限制變量，如RP厚度$ 0.25。因此，1T2毫米的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹和分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。翼幀兩種類(lèi)型，如2毫米和1T厚度2mm，圖5（d），其在氣動(dòng)載荷的最大應(yīng)力和變形1.2馬赫數(shù)和攻角88給出表三。結(jié)果表明，兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型滿足強(qiáng)度和剛度要求。
圖2配置和AGARD-B模型的基本尺寸
圖3內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖 5
3.4內(nèi)部的金屬框架制造
組件內(nèi)部的金屬頭和機(jī)身框架制備了由傳統(tǒng)的車(chē)床，鉆床設(shè)施，翼幀的生產(chǎn)線切口和銑床。鏡架材質(zhì)為40Cr鋼。剛性框架表面的要求是28-32 HRC和某人。 900MPa左右，這是由熱處理滿足幀。翼幀的變形，可以通過(guò)面粉，因?yàn)闄C(jī)翼的厚度銑。因此，利用一些助手夾，以防止這一點(diǎn)，如區(qū)塊枕頭。幀的表面質(zhì)量通過(guò)一些精密的治療。一個(gè)錐孔鉆在機(jī)身，這是捏造利用輔助匹配校準(zhǔn)錐核實(shí)，是為了接觸表面之間的機(jī)身和支持，在風(fēng)洞中使用的平衡蜇測(cè)試。其表面粗糙度精密車(chē)床1.6mmby。孔徑和軸之間的組合公差等級(jí)機(jī)身和頭部H7/g6（^0.02毫米），并匹配機(jī)身和頭部之間的表面制造精密車(chē)床，其粗糙度1.6毫米。此外，組合公差之間的機(jī)翼導(dǎo)向階段和機(jī)身槽^0.02毫米，匹配的表面粗糙度3.2毫米。其余的表面粗糙度6.3毫米。完成制造和裝配后幀，平整度的兩個(gè)側(cè)對(duì)稱的翅膀校準(zhǔn)。結(jié)果表明，增加不勻逐步沿翼展達(dá)到最大值0.11毫米在翼尖，可滿足設(shè)計(jì)高速風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊?。?nèi)部的金屬框架，關(guān)鍵力量結(jié)構(gòu)，承受最氣動(dòng)載荷。為了確保無(wú)裂紋熱處理和制造的金屬框架，所有的金屬框架的組成部分，受到裂紋檢查工業(yè)CT設(shè)備名為jtomejxl450，由德國(guó)鳳凰公司。結(jié)果表明：沒(méi)有發(fā)生裂紋金屬框架。3.5外樹(shù)脂配置制造外的混合輕質(zhì)樹(shù)脂配置AGARD-B模型制作反相名為設(shè)施SPS600B（圖6（a）項(xiàng)）利用SOMOS14120光敏樹(shù)脂樹(shù)脂材料。魔法RP7.0軟件利用完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包含的組件搭配，支持加入和切削層治療前完成外樹(shù)脂配置的基礎(chǔ)上RP技術(shù)制造。制造業(yè)方向和組件搭配是非常顯著在制造加工的步驟。他們有關(guān)鍵性的影響外層樹(shù)脂配置的成型精度。這樣他們就可以根據(jù)制造業(yè)的便利和選擇為RP元件的精度要求。在造紙，樹(shù)脂混合輕質(zhì)翼配置一層一層AGARD-B模型制作逐漸沿下傾斜角度308的翼展，和RP的頭部和機(jī)身的制造方向因?yàn)樾枰诜掀漭S向方向裝配精度之間的金屬框架和外層樹(shù)脂配置，在圖6（b）所示。圖6（c）顯示的RP混合輕量級(jí)AGARD-B型元件。制造方法，確保氣動(dòng)外層樹(shù)脂配置的質(zhì)量和成型精度配置。因此，RP的方法，給出了一些承諾樹(shù)脂在成型精度和制造配置高速風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泻线m的尺寸和精度要求。
圖6外樹(shù)脂配置
4。強(qiáng)度和剛度標(biāo)定和振動(dòng)分析
4.1強(qiáng)度和剛度校準(zhǔn)
CFD和CSD的組合被利用來(lái)執(zhí)行校準(zhǔn)混合輕量級(jí)的強(qiáng)度和剛度AGARD-B型。對(duì)于差價(jià)，平均的3-D雷諾茲可壓縮Navier-Stokes方程（1）利用一個(gè)解決有限體積空間discretization.The計(jì)算是第二責(zé)令準(zhǔn)確的空間。粘通量建模利用中央差分格式，并采用兩階無(wú)粘通量迎風(fēng)Roe格式（Aradag和騎士（2004）的影響幾個(gè)數(shù)字參數(shù)，包括數(shù)值通量方案審查Aradag和騎士（2004年）和羅伊計(jì)劃的結(jié)論有更可靠和更密切的結(jié)果比其他幾個(gè)數(shù)值方案的實(shí)驗(yàn)：利用紙張的兩equationmodel aturbulentmodel。湍流動(dòng)能k和輸運(yùn)方程第二個(gè)W（湍流動(dòng)能耗散率解決能源每單位體積和時(shí)間）（威爾科克斯，1993年）。薩瑟蘭粘度法采用的計(jì)算。自由流邊界層的厚度，在數(shù)值給予模擬測(cè)試。自由流邊界條件是遠(yuǎn)場(chǎng)的邊界，并傳入的壓力，根據(jù)給定的溫度和馬赫數(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)條件。對(duì)固體邊界，無(wú)滑移條件適用于：圖7給出了半AGARD-B模型計(jì)算網(wǎng)格。AGARD-B模型是對(duì)稱的模型，所以升力約在08攻擊角為零。 “表四中的CFD計(jì)算結(jié)果表明，升力是接近于零，在三個(gè)不同的馬赫0.6，0.95和1.2的數(shù)字，它顯示了有效性和可靠性計(jì)算結(jié)果。懲教署，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方程（3）通過(guò)有限元方法解決。本[M]表示質(zhì)量矩陣[C]阻尼矩陣[K】剛度矩陣。 F（T）是一個(gè)力矢量和有一個(gè)氣動(dòng)載荷的關(guān)系和Q（t）是一個(gè)位移向量。計(jì)算負(fù)荷結(jié)構(gòu)分析的邊界是從表面壓力分布的CFD
圖7 AGARD-B模型計(jì)算網(wǎng)格
內(nèi)部的金屬框架材料是40Cr鋼，其實(shí)力的限制（某人）約900MPa左右。外配置材料是光聚合物樹(shù)脂，其SB45MPa。從表四，在馬赫的氣動(dòng)載荷1.288和攻擊角度是最高的，利用一些負(fù)載進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度AGARD-B模型的剛度和校準(zhǔn)?；旌陷p量級(jí)AGARD-B型，可以被毀滅，在翼根在應(yīng)力集中。當(dāng)馬赫數(shù)小于1.8，安全因素的高速風(fēng)洞模型（f）根據(jù)氣動(dòng)載荷為3。最大許可應(yīng)力（SM）金屬框300MPa（SB / F），允許的最大樹(shù)脂配置的權(quán)限應(yīng)力（SR）是15MPa的。圖8顯示了一些有關(guān)的應(yīng)力分布結(jié)果內(nèi)部的金屬框架和外層樹(shù)脂配置。 “內(nèi)部的金屬框架的最大壓力是115MPa在翼根，這是比SM的發(fā)生。最大外層樹(shù)脂配置的壓力7.80MPa現(xiàn)有翼尖，這也是比SR少。從上面的分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇制造混合輕質(zhì)AGARD-B型可滿足強(qiáng)度用于高速風(fēng)洞測(cè)試環(huán)境的要求。在高速風(fēng)洞試驗(yàn)，變形的測(cè)試機(jī)型后掠三角翼的表示開(kāi)啟角度（U），角度小于0.58下測(cè)試條件。它的定義如下：在這里，m表示最大的機(jī)翼變形。圖9顯示了關(guān)于變形的計(jì)算結(jié)果內(nèi)部的金屬框架和外層樹(shù)脂的分布配置?？梢钥闯?，金屬架（40Cr鋼）thatm0.42毫米翼尖和U0.238，而外層樹(shù)脂米配置2.94mmat翼尖和U1.658。因此，內(nèi)部的金屬框架，能滿足剛度要求混合輕質(zhì)AGARD-B型。和也，外層樹(shù)脂配置除了能滿足剛度要求翼尖有一個(gè)小麻煩，但測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證表明不拆的翅膀。但剛度樹(shù)脂的翼尖必須在今后的研究加以改進(jìn)。
圖8內(nèi)部的金屬框架（40Cr鋼）的應(yīng)力分布和樹(shù)脂配置
圖9內(nèi)部的金屬框架（40Cr鋼）變形分布和樹(shù)脂配置
4.2振動(dòng)分析
在大尺寸的流量波動(dòng)的峰值頻率高速風(fēng)洞通常是有點(diǎn)低。重量測(cè)試模型是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素之間的共振試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，流，風(fēng)洞和支持系統(tǒng)。據(jù)一些以前的測(cè)試結(jié)果，減幅在試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭亓靠梢詼p少共振的可能性在測(cè)試系統(tǒng)。因此，混合輕量級(jí)模型顯示一個(gè)非常令人振奮的前景。在紙，一個(gè)模式以上兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的Y方向的振動(dòng)頻率AGARD-B的模型支持系統(tǒng)的分析，并與金屬相比，結(jié)果列于表五。模型（40Cr鋼），重量輕量級(jí)AGARD-B型下降約38.9％，其固有的頻率增加約73.2％，其中表明輕量級(jí)模型能夠避免共振發(fā)生。一般來(lái)說(shuō)，混合輕量級(jí)模型接受的高速風(fēng)洞試驗(yàn)。
5。驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果
圖10（a） -（c）所示的混合組件輕量級(jí)AGARD-B的模型，在T-38的金屬試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诙砹_斯和FL-21的混合模型風(fēng)洞在CARDC的風(fēng)洞。圖11（a） -（三）提出的測(cè)試空氣動(dòng)力特性的結(jié)果。馬赫數(shù)為0.6，它被證明，氣動(dòng)混合模式的特點(diǎn)是類(lèi)似金屬模型。特別是，在一攻小攻角（228＃＃28），模型這兩種類(lèi)型的空氣動(dòng)力系數(shù)顯示良好的協(xié)議。 28，＃88，但其價(jià)值空氣動(dòng)力系數(shù)有一些分歧，變化規(guī)律是相似的。其原因在于僵硬的混合模型是小于金屬模型和變形混合模型在氣動(dòng)載荷風(fēng)洞試驗(yàn)。
圖10混合輕質(zhì)AGARD-B測(cè)試模型
6。成本和時(shí)間
AGARD-B的混合輕量級(jí)模型的基礎(chǔ)上的RP金屬框架制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西安交通大學(xué)系統(tǒng)工程。從3 - DCAD模型來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)測(cè)試模型，它處理了3和3.5個(gè)星期之間，與成本300美元之間，美元和500.HowevermetalAGARD-Bmodels（40Cr合金材料）花了三個(gè)月的設(shè)計(jì)和制造，成本1500元左右。因此，設(shè)計(jì)技術(shù)降低制造成本和時(shí)間大大。此外，在這項(xiàng)研究的時(shí)間，不同的設(shè)計(jì)方法和制造輕量級(jí)模型的模式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的翅膀輕量級(jí)模型，所以滿意的優(yōu)點(diǎn)是方便基于RP技術(shù)的SL模型制作的部分。每個(gè)模型的RP制造成本是$100和$ 150之間，轉(zhuǎn)換到風(fēng)洞模型是200美元左右，而平衡適配器售價(jià)為100美元。所提出的成本大多是由引號(hào)一些次要的來(lái)源，如RP模型設(shè)計(jì)和后加工等專(zhuān)門(mén)在RP組件
制造業(yè)。應(yīng)當(dāng)指出的是，最新報(bào)價(jià)輕量級(jí)的RP模型轉(zhuǎn)換到高速風(fēng)洞模型，包括模型設(shè)計(jì)，制造使用光聚合物樹(shù)脂和金屬材料，是為400元的平衡適配器（50美元和350元的模型零件和勞動(dòng)力轉(zhuǎn)換模型）。模型設(shè)計(jì)引述服用一個(gè)星期。在此之后，隨著標(biāo)準(zhǔn)RP的輕量級(jí)模型制作，風(fēng)洞5個(gè)工作日內(nèi)模型可以在一個(gè)星期內(nèi)建造。
7。結(jié)論和未來(lái)工作
初步設(shè)計(jì)和制造混合動(dòng)力的研究基于RP的輕量級(jí)模型的高速風(fēng)洞測(cè)試已進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證混合輕量級(jí)AGARD-B型。它采用的方法內(nèi)部的金屬框架和外光聚合物樹(shù)脂制作混合輕量級(jí)測(cè)試模型的配置降低模型重量和提高固有頻率該模型支持系統(tǒng)，以避免共振的可能性之間的模型，氣流，風(fēng)隧道和支持系統(tǒng)。此外，該方法將導(dǎo)致模型設(shè)計(jì)減少制造周期和成本。驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果表明，混合模型顯示一些承諾制造高速風(fēng)洞飛機(jī)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。然而，這種現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，混合模式基于RP有高氣動(dòng)有些僵硬短缺高轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷和變形的混合模型，特別是瘦如翼尖組件，導(dǎo)致一些空氣動(dòng)力特性的差異。因此，混合模型的變形將是一個(gè)關(guān)鍵的任務(wù)今后的工作。
-
設(shè)計(jì)
論文
畢業(yè) 任務(wù)書(shū)
一、題目
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
二、指導(dǎo)思想和目的要求
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間進(jìn)行最后一次理論結(jié)合實(shí)際的較全面和基本的訓(xùn)練，是對(duì)幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)運(yùn)用和檢驗(yàn)，也是走向工作崗位之前的最后一次的過(guò)渡性練兵。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下基本目的：
1）鞏固、加強(qiáng)、擴(kuò)大和提高以往所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
2）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)以解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，并初步掌握機(jī)械裝備或部件設(shè)計(jì)的思想、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)原則、步驟和方法。
3）培養(yǎng)學(xué)生使用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、參考文獻(xiàn)以及分析計(jì)算、繪圖和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等項(xiàng)能力的基本技能訓(xùn)練。
對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求是：
設(shè)計(jì)者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，在學(xué)習(xí)和參考他人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮獨(dú)立思考能力，創(chuàng)造性地完成設(shè)計(jì)任務(wù)；合理利用標(biāo)準(zhǔn)零件和標(biāo)準(zhǔn)部件，非標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)滿足工藝性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；繪制圖紙應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)技術(shù)要求和尺寸標(biāo)注應(yīng)符合規(guī)范，說(shuō)明書(shū)論述要充分，層次清楚，文字簡(jiǎn)潔，計(jì)算步驟正確。
三、主要技術(shù)指標(biāo)
輸送鏈的牽引力F/KN： F=8kN
輸送鏈的速度v/(m/s)： V=0.5m/s
輸送鏈鏈輪的節(jié)圓直徑d/mm d=399mm
設(shè)計(jì)工作量： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份
減速器裝配圖1張
零件工作圖1～3張
工作條件： 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期10年（每年300個(gè)工作日），兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差為5% ，鏈板式輸送機(jī)的傳送效率為0.95。
四、進(jìn)度和要求
1. 熟悉題目背景、查閱相關(guān)資料、復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)；查找與課題相關(guān)的英文資料并翻譯成中文；完成開(kāi)題報(bào)告。 寒假
2. 確定主要技術(shù)參數(shù)：進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，確定原動(dòng)機(jī)型號(hào)；
第1-2周
3. 繪制裝配草圖，并對(duì)重要零件（如軸、軸承等）進(jìn)行工作能力校核；
第3-5周
4. 繪制傳動(dòng)部件裝配圖； 第6-8周
5. 繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖； 第9-11周
6. 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)初稿； 第12-13周
7. 修改說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。 第14周
5、 主要參考書(shū)及參考資料
[1]陳作模.《機(jī)械原理》[M].高等教育出版社,2011.
[2]劉鴻義.《材料力學(xué)》[M].第四版.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2009.
[3]吳宗澤.《機(jī)械設(shè)計(jì)》[D].高等教育出版社,2011.
[4]趙康.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》[D].華中科技大學(xué)出版社,2005.
[5]劉朝儒.《機(jī)械制圖》[J].高等教育出版社,2007.
[6]徐學(xué)林.《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》[D].湖南大學(xué)出版社,2012.
[7]張建中.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2011.
[8]鄧方英.《金屬工藝學(xué)》[M].高等教育出版社,2006.
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摘要
齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用極為廣泛和特別重要的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，它可以用來(lái)在空間的任意軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，目前齒輪傳動(dòng)裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲高可靠性和硬齒面技術(shù)方向發(fā)展，齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)效率高（一般可以達(dá)到94%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達(dá)到99%），傳遞功率范圍廣（從儀表中齒輪微小功率的傳動(dòng)到大型動(dòng)力機(jī)械幾萬(wàn)千瓦功率的傳動(dòng)）速度范圍廣（齒輪的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或高，轉(zhuǎn)速可以從1r/min到20000r/min或更高），結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中被廣泛使用。本文設(shè)計(jì)的就是一種典型的二級(jí)錐齒輪圓柱直齒輪減速器的傳動(dòng)裝置。其中小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度約為240HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度約為215HBS，齒輪精度等級(jí)為8級(jí)。軸、軸承、鍵均選用鋼質(zhì)材料。
關(guān)鍵詞：鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)；錐齒輪；軸、軸承；
I
ABSTRACT
Gear is a wide range of applications, and a particularly important form of mechanical transmission, which can be used for any axis in space to pass between the movement and power, is currently gearing gradually to small, high-speed, low noise, high reliability Hardened technical direction and development of stable and reliable gear with the transmission, high transmission efficiency (typically up to 94% and high precision cylindrical gear up to 99%), transmission power range (from the meter gear small power transmission to large machinery and tens of thousands of kilowatts of power transmission) speed range (speed of the circumference of gear from 0.1m / s to 200m / s or higher, the rotational speed or higher from 1r/min to 20000r/min ), compact, and easy maintenance. Therefore, it is in a variety of mechanical equipment and instrumentation is widely used. This is a typical design of a cylindrical gear reducer gear. One small gear material 40Cr (quenched), the hardness is about 240HBS, gear material is 45 steel (quenched and tempered), hardness of about 215HBS, gear
accuracy grade 8 level. Shafts, bearings, keys are made of steel material.
KEY WORDS: reducer; gear; shafts, bearings; key; coupling
目 錄
第一章 緒論 ………………………………………………………………………6
1.1 分析和擬定傳動(dòng)方案………………………………………………………6
1.2方案的確定及優(yōu)缺點(diǎn)分析…………………………………………………7
第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的分配 …………………………………………7
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算…………………………………………………………7
2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i并分配傳動(dòng)比………………………………8
2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)……………………………………8
第三章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………………9
3.1選擇鏈輪齒數(shù)…………………………………………………………………9
3.2確定計(jì)算功率…………………………………………………………………9
3.3 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距，初定中心距a0，取定鏈節(jié)數(shù)Lp…………………10
3.4 求作用在軸上的力…………………………………………………………10
3.5 選擇潤(rùn)滑方式………………………………………………………………10
第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………………………10
4.1 圓柱斜齒輪的設(shè)計(jì) ………………………………………………………11
4.2 錐齒輪的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………14
第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 ……………………………………………………17
5.1高速軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………17
5.2中間軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………21
5.3低速軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………26
第六章 軸承的計(jì)算與校核 ………………………………………………………30
6.1 軸承1的計(jì)算與校核………………………………………………………30
6.2 軸承2的計(jì)算與校核………………………………………………………31
6.3 軸承3的計(jì)算與校核………………………………………………………31
第七章 箱體的設(shè)計(jì)………………………………………………………………32
第八章 鍵的選擇…………………………………………………………………34
第九章 潤(rùn)滑與密封………………………………………………………………35
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………36
致謝信………………………………………………………………………………37
畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………………………38
附錄…………………………………………………………………………………39
VIII
第一章 緒論
1.1 分析和擬定傳動(dòng)方案：
機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置三部分組成。傳動(dòng)裝置用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。
滿足工作裝置的需要是擬定傳動(dòng)方案的基本要求，同一種運(yùn)動(dòng)可以有幾種不
同的傳動(dòng)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就是需要把幾種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析比較，從而選擇出最符合實(shí)際情況的一種方案。合理的傳動(dòng)方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。
所以擬定一個(gè)合理的傳動(dòng)方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、運(yùn)動(dòng)及機(jī)器的其他要求外，還應(yīng)熟悉各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，以便選擇一個(gè)合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。眾所周知，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈傳動(dòng)三部分組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體四部分組成。所以，如果要設(shè)計(jì)輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置，必須先合理選擇它各組成部分，下面我們將一一進(jìn)行選擇。
1.2 方案的確定及優(yōu)缺點(diǎn)分析
1.在高速端應(yīng)用圓錐齒輪，可以減小錐齒輪的尺寸，減小其模數(shù)，降低加工難度。
2.在輸出端，即低速端采用鏈傳動(dòng)，因?yàn)殒渹鲃?dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比是變化的，引起速度波動(dòng)和動(dòng)載荷，故不適宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.在高速輸入端應(yīng)用聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)緊湊，但啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，增大了電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，因此，只能用于小功率的傳動(dòng)。
4.由于V帶的傳動(dòng)工作平穩(wěn)性好，具有過(guò)載保護(hù)作用并具有緩沖吸振能力，所以選用V帶傳動(dòng)。
5.圓錐齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊且寬度尺寸較小傳遞的效率也高，所以減速器選擇圓錐與圓柱齒輪。
第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的分配
電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制簡(jiǎn)單和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的選擇主要包括選擇其類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速、確定具體型號(hào)。按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉三相異步電動(dòng)機(jī)。
2.1電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算：
工作機(jī)的有效功率為： Pw =FwVw /=8*0.5/0.95=4.211kw
從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為：
∑=1·2·345678=0.99*0.96*0.97*0.994*0.96=0.877
式中，1為聯(lián)軸器效率0.99，2為錐齒輪效率（7級(jí)）0.97，3圓柱齒輪的效率（7級(jí)）0.98，4567為角接觸球軸承的效率0.99，8滾子鏈傳動(dòng)效率0.96。
所以，電動(dòng)機(jī)所需工作功率為pd ==4.211/0.877= 4.802KW
選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 ：
電動(dòng)機(jī)額定功率pm＞pd
因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)比和機(jī)構(gòu)尺寸減小，比較Y132M1-4與Y112M-4兩電動(dòng)機(jī)，其中pm=5kw，符合要求，但后者容易制造且體積小。故選Y112M-4。
由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y112M1-4
電動(dòng)機(jī)額定功率pm=5kN,滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min
工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=60*V/(pi*d)=28.570r/min
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
滿載轉(zhuǎn)速
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩
Y112M—4
5
1440
2.2
2.3
2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比 ：
總傳動(dòng)比：鏈傳動(dòng)比6。取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為4.5，則整個(gè)減速器的傳動(dòng)比為 ：I總==nm/nw=1440/28.570=50.403
=I總 / 4.5=11.201
分配傳動(dòng)比：=
高速級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)： =3.2
中間級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比： =3.5
2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ：
各軸的轉(zhuǎn)速 ：
Ⅰ軸: n1=1440 r/min
Ⅱ軸: n2=1440/3.2=450r/min
Ⅲ軸: n3=128.571 r/min
鏈輪的轉(zhuǎn)速：n4=28.571 r/min
各軸的輸入功率 ：
Ⅰ軸: p1=pm*1=4*0.99=3.96kw
Ⅱ軸: p2= p1*2 *4=3.96×0.97×0.99=3.803kw
Ⅲ軸: p3= p2*3*5=3.689kw
各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 ：
電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9.55×10×4/1440=26.5N.m
Ⅰ軸: T1=9550*p1/n1=26.2625N·m
Ⅱ軸: T2=9550*p2/n2=80.7N·m
Ⅲ軸: T3=9550*p3/n3=274.012N·m
第三章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1由3.2知鏈傳動(dòng)速比： i=4.5
輸入功率： p=3.689KW
選小鏈輪齒數(shù)z1=17。
大鏈輪齒數(shù) z2=i×z1=4.5×17=76，z2<120，合適。
3.2確定計(jì)算功率 :
已知鏈傳動(dòng)工作時(shí)有輕微振動(dòng)，選kA =1.0，設(shè)計(jì)為雙排鏈取kP=1.75,
由主動(dòng)鏈輪齒數(shù)Z=17，查主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，取kZ=1.55計(jì)算功率為 :
Pca=p3×kAkZ/kP=1.0×1.55×3.689/1.75kW=3.27kW
3.3確定鏈條型號(hào)和節(jié)距，初定中心距a0，定鏈節(jié)數(shù)Lp
由計(jì)算功率Pca和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n3=128.571r/min，選用鏈條型號(hào)為:16A，確定鏈條節(jié)距p=25.4mm。
初定中心距a0=(30~50)p=720~1270，取a0=1000。
?????? ?????????
=78.7+46.5+2.8=128
取Lp =128節(jié)(取偶數(shù))。
鏈傳動(dòng)的最大中心距為a=f1×p[2Lp-(z1+z2)]
由(Lp-z1)/(z2-z1)=(128-17)/(76-17)=1.88
查得f1=0.24312.
a=0.24312×25.4×(2×128-93)=1006.57mm
3.4求作用在軸上的力 :
平均鏈速 : v=z1×n3×p/60×1000=17×128.571×25.4/60000=0.925m/s
工作拉力 : F=1000P/v=1000×3.689/0.925=3988.2N
工作時(shí)有輕微沖擊，取壓軸力系數(shù) : KFP=1.15
軸上的壓力 : Fp=KFP×F =1.15×3988.2N=4586.3N
3.5選擇潤(rùn)滑方式 :
根據(jù)鏈速v=0.925m/s，鏈節(jié)距p=25.4mm，鏈傳動(dòng)選擇滴油潤(rùn)滑方式。
設(shè)計(jì)結(jié)果：滾子鏈型號(hào)16A -2×128GB1243.1-83，鏈輪齒數(shù) z1=17，z2=76，中心距a=1006.57mm，壓軸力Fp =5502.4N。
第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：傳遞的功率大、速度范圍廣、效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、能保證傳動(dòng)比恒定，齒輪的設(shè)計(jì)主要圍繞傳動(dòng)平穩(wěn)和承載能力高這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的。
4.1 圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)
4.1.1選擇材料熱處理齒輪精度等級(jí)和齒數(shù) :
由表得：選擇小齒輪材料40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HBS，精度7級(jí)。
取Z1=19，i=3.5, Z2=Z1·i=19×3.5=66.5,取Z2=67
4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) :
計(jì)算公式：d1t
T1=80.7N·m 試選Kt為1.3
查表10-6得=189.8mpa
由圖10-21d按齒面硬度差得小齒輪德接觸疲勞強(qiáng)度極限=600mpa;
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa
由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60*450*1*2*8*300*10=12.96
N2= N1/4=3.09
查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95，KHN2=0.98
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 :
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 :
[]=0.95×600=570 Mpa
[]2=0.98×550=539 Mpa
取[]為537.25 Mpa
試算小齒輪分度圓直徑d1t:
d1t =59.624mm
計(jì)算圓周速度V :
V=0.335m/s
計(jì)算齒寬B：
B=* d1t =0.9*59.624=53.6616mm
計(jì)算齒寬與齒高之比：
模數(shù)：mn= d1t /z1=3.138
齒高：h=2.25 mn =7.061mm
b/h=7.60
算載荷系數(shù) :
根據(jù)v 、7級(jí)精度 由圖可得動(dòng)載系數(shù)=1.1。直齒輪==1.0
查表得使用系數(shù)=1.25，
Kv=1.866
按實(shí)際的在和系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 :
69.58mm
計(jì)算模數(shù)mn:
4.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式是
查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380mpa
取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.82 =0.85;
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力:
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 :
292.86 Mpa
238.86 Mpa
計(jì)算載荷系數(shù)K :
1.25×1.05×1×1.3=1.706
查取齒形系數(shù) :
得2.85， 2.22
查取應(yīng)力校正系數(shù) :
得 1.54 1.77
計(jì)算大小齒輪的并加以比較 :
0.01498
0.01645
由上只大齒輪的數(shù)值得
設(shè)計(jì)計(jì)算mn :
=2.39
按圓柱直齒輪的標(biāo)準(zhǔn)將模數(shù)mn圓整為2.5
27 4.2×27=113
4.1.4 幾何尺寸計(jì)算 :
計(jì)算中心距a :
a=（d1+d2）/2=175mm
計(jì)算分度圓直徑 d1=z1 mn=67.5mm
d2 =z2 mn =282.5mm
計(jì)算齒輪寬度：b=d1=60.75mm
取小齒輪寬度B1=60mm，取大齒輪寬度B2=65mm。
4.2 錐齒輪
4.2.1 選擇材料熱處理齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)
由表得：選擇小齒輪材料40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HBS，精度8級(jí)。
選取齒數(shù)：Z1=24，i=3.2, Z2=Z1·i=24×3.2=76.8 取Z2=77
4.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
計(jì)算公式：d 2.92×
T1=26.2625N·mm 試選Kt為1.3
查表10-6得=189.8mpa
按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600mpa;
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60*1440*1*2*8*300*10=41.472
N2= N1/3.2=1.296
取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9，KHN2=0.95
由表查得: 軟齒面齒輪,對(duì)稱安裝,取齒寬系數(shù)=1/3
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得：
[]=0.9×600=540 Mpa
[]2=0.95×550=522.5 Mpa
[]為[][]2中的較小值[]=522.5 Mpa
試算小齒輪分度圓直徑d1t
對(duì)于直齒錐齒輪 ：
d1t 2.92× =53.29mm
計(jì)算圓周速度V ：
V=
計(jì)算載荷系數(shù) :
查表得， 的值
使用系數(shù)，查得=1.25，動(dòng)載荷系數(shù)，查得=1.18。齒間載荷分配系數(shù)==1.5KHbe軸承系數(shù)KHbe查得KHbe=1.25。
得==1.5×1.25=1.875
1.25×1.18×1×1.875=2.766
按實(shí)際的在和系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得:
68.2112mm
4.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) :
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式是:
查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380mpa
取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85 =0.88;
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得
303.57 Mpa
238.86 Mpa
計(jì)算載荷系數(shù)K
2.766
查取齒形系數(shù)
得2.65， 2.226
查取應(yīng)力校正系數(shù)。
得 1.58 1.764
計(jì)算大小齒輪的并加以比較
算得 0.01379
0.01644
由上知大齒輪的數(shù)值大
設(shè)計(jì)計(jì)算mn
=1.8959
按圓錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)將模數(shù)mn圓整為2
分度圓直徑=2×=68
i=Z2/Z1=tan＆2=cot＆1=2
得＆2= 72.6453=72°38′43″ ＆1=17.3547=17°21′17″
平均模數(shù)m=/Zv1=2
大端模數(shù)m=mn/(1-0.5)=2.4
取大端模數(shù)2.5
分度圓處圓柱直齒輪：模數(shù)m=2，小齒輪齒數(shù)Zv1=34
分度圓直徑dv1=68
平均模數(shù)mn=2
端面模數(shù)m=2.5
小齒輪齒數(shù)Z1=Zv1×cos＆1=32.45 取32
分度圓直徑dm1=dV×cos＆1=64.9
d1= dm1/(1-0.5×0.333)=77.88
大齒輪的參數(shù)：Z2= Z1×i=102.4,取Z2=102
d2= d1×i=249.216
錐距R=131.125mm
齒寬B=43mm
齒頂高 ha=m=2.5mm
齒根高 hf=3.125
齒根角 θf(wàn) tanθf(wàn)=hf/R=3.125/131.125 θf(wàn)=1°30′
分錐角＆1=17°21′17″ ＆2=72°38′43″
第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
軸主要用來(lái)支撐作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，如鏈輪、帶輪，以及傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本減速器有三
根軸，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)具體步驟、內(nèi)容如下：
5.1高速軸的設(shè)計(jì)
齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)：Z1=32，Z2=102.
軸上功率: p=3.96 KW
轉(zhuǎn)速: n=1440 r/min
轉(zhuǎn)矩：T≈26.2625 N.m
按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑：
17.64 mm
最小端與聯(lián)軸器相連，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩T1=K*T=1.3*26.2625*1000=34141.25N.mm
選取H×2,公稱轉(zhuǎn)矩：160N.M，半聯(lián)軸器的孔徑=30 mm。長(zhǎng)度L=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合轂長(zhǎng)度L1=25mm
6.1.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：(1)各軸段徑向尺寸的確定；(2)各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；(3)其他尺寸﹙如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等﹚的確定。
擬定草圖如下：
徑向尺寸的確定:
從軸段d1=30 mm開(kāi)始，逐段選取相臨軸段的直徑。d2=25mm，d3與軸承內(nèi)徑相配合，所以d3=30mm，由于軸承右端定位d4=36， d5=d3=30mm，d6=25mm。
軸的軸向尺寸的確定:
從軸段L1=36mm,L2=50mm,L3=19mm,L4=66mm,L5=16mm,L6=36mm
5.1.2軸的強(qiáng)度校核(第一根軸)
計(jì)算齒輪受力:彎扭組合圖如下：
齒輪切向力:=2T/dm=2*26252.5/64.9=809N
徑向力：=Ft×tan20×cos＆1=249.25N
軸向力：=×tan20×sin＆1=75.41N
計(jì)算支反力和彎矩并校核：
垂直平面上：=348 N 向上
=98 N 向下
MV=8036 N.mm
垂直彎矩圖如下：
水平面上: =1243N 向上
=434 N 向下
MH= 35596 N.mm
水平彎矩如圖：
求合成彎矩,畫(huà)出合成彎矩圖:
M=( MV2+ MH2)1/2=36500 N.mm
畫(huà)出轉(zhuǎn)矩T圖:
T=26262.5 N·mm
校核軸的強(qiáng)度:按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.3.
=（M2+(aT)2）1/2/W
軸上的抗彎截面系數(shù)W d=22mm
W=0.1d3=1064.8 mm3
=（M2+(aT)2）1/2/W=13.85 MP
前已經(jīng)選定了軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。得=60 MP
<安全。
5.1.3精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：
判斷危險(xiǎn)截面為：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ；其中最危險(xiǎn)的截面為Ⅳ
抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=1064.8mm3
抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=2129.6mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為M=31488N.mm
=M/W=20.15 MP
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T=26500N.mm
t=T/WT=8048 MP
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=640 MP =275 MP t-1=155 MP
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) aa及at按附表3-2查取，查得aa=2.09，at=1.66
又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.76，qt=0.6，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
ka=1+qa(aa-1)=1.824
kt=1+qt(at-1)=1.396
尺寸系數(shù)a=0.95，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)b=0.925
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)a=t=0.92
綜合系數(shù)Ka=ka/a+1/a-1=2.01
Kt= kt/t+1/t-1=1.596
取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.1, t=0.05
計(jì)算安全系數(shù)Sca:
Sa=/(Ka*aa+a*am)=6.79
St=t-1/( Kt*ta+t*tm)=11.276
Sca= Sa *St/ ( Sa2+ St2)1/2=5.814>1.5安全
故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，此截面的左側(cè)直徑大，其他情況相同，故安全。因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
5.2中間軸的設(shè)計(jì)
5.2.1已知參數(shù)：
軸上功率: p=3.81 KW
大錐齒輪的齒數(shù)z1=102
小圓柱齒輪的齒數(shù)z1=19, 對(duì)應(yīng)的大齒輪齒數(shù)z2=80
轉(zhuǎn)速: n=450 r/min
轉(zhuǎn)矩：T=80700 N.mm
按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑：
25.83 mm
根據(jù)最小端與角接觸球軸承配合，取7206C型，故選取=30 mm。
計(jì)算齒輪圓周速度：
0.7065<5
∴齒輪和軸承均采用脂潤(rùn)滑。
5.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有三項(xiàng)內(nèi)容：(1)各軸段徑向尺寸的確定；(2)各軸段軸向長(zhǎng)度的確定；(3)其他尺寸﹙如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等﹚的確定。
擬定草圖如下：
徑向尺寸的確定：
從軸段d1=30 mm開(kāi)始，逐段選取相臨軸段的直徑。 起周端固定作用故d2=36mm， 固定軸肩d3=42mm，d4=36，與第一段相同d5 =30mm。可知此軸為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
軸的軸向尺寸的確定：
從軸段L1=42mm,L2=63mm,L3=20mm,L4=38mm,L5=48mm
5.2.3軸的強(qiáng)度校核(第二根軸)
計(jì)算齒輪受力
受力分析圖如下：
圓錐齒輪：
齒輪切向力:1=2T/dm1=809N
徑向力：1=Ft×tan20×cos＆2=75.41N
軸向力：1=×tan20×sin＆2=249.25N
圓柱直齒輪：
齒輪切向力:2=2T/dm2=2390N
徑向力：2=Ft2×tan20/cos＆2=870N
計(jì)算支反力和彎矩并校核
(a)垂直平面上：=725.4N 向下
=69.49 N 向下
MV=44254.89 N.mm
垂直面上的彎矩圖：
(b)水平面上: =1782.6N 向上
=1416.4N 向上
MH= 108738.6N.mm
水平扭矩圖如下：
(c)求合成彎矩:
M=( MV2+ MH2)1/2=117400 N.mm
(d)畫(huà)出轉(zhuǎn)矩T圖:
T=80700N·mm
(e)校核軸的強(qiáng)度:按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取a=0.3.
=（M2+(aT/2w)2）1/2/W
軸上的抗彎截面系數(shù)W d=36mm
W=0.1d3=4665.6 mm3
=（M2+(aT)2）1/2/W=36.581 MP
前已經(jīng)選定了軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。得=60 MP
<安全。
5.2.4精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：
由上知，截面Ⅳ為危險(xiǎn)截面，有因此截面左側(cè)的直徑小，所以校核左側(cè)截面。
抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=2700mm3
抗扭截面系數(shù)WT=0.2d=5400mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為 : M=67360N.mm
=M/W=24.95 MP
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 : T=80700N.mm
t=T/WT=14.94 MP
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=640 MP =275 MP t-1=155 MP
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) aa及at，查得aa=2.0，at=1.31,又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.76，qt=0.6
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
ka=1+qa(aa-1)=1.76
kt=1+qt(at-1)=1.186
尺寸系數(shù)a=0.85，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)b=0.9
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)a=t=0.92，軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 a =1，
綜合系數(shù)Ka=ka/a+1/a-1=2.05
Kt= kt/t+1/t-1=1.407
取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.15, t=0.08
計(jì)算安全系數(shù)Sca:
Sa=/(Ka*aa+a*am)=5.376
St=t-1/( Kt*ta+t*tm)=7.169
Sca= Sa *St/ ( Sa2+ St2)1/2>1.5安全
故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
5.3低速軸的設(shè)計(jì)
5.3.1已知參數(shù)：
軸上功率: p=3.689 KW
轉(zhuǎn)速: n=107.141 r/min
轉(zhuǎn)矩：T≈328850N.mm
鏈輪的分度圓直徑d=138.19mm，齒數(shù)z=19；
齒輪轂長(zhǎng)離外壁10mm，總長(zhǎng)54mm。
鏈輪軸受到的軸向力F=5502.4N
按轉(zhuǎn)矩法初定該軸的最小直徑：
40.95 mm
周端與軸承或鏈輪，取軸承的型號(hào)為7210C，故選d1=50 mm。
計(jì)算齒輪圓周速度：
0.28<5
∴齒輪和軸承均采用脂潤(rùn)滑。
5.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
草圖擬定如下：
徑向尺寸的確定：
從軸段d1=50 mm開(kāi)始， 軸承的軸肩軸向固定取d2=54mm， 對(duì)齒輪起軸向定位作用d3=58mm，與第一段相同d4=50mm， d5=48mm ，d6 =45mm。
軸的軸向尺寸的確定：
從軸段L1=47mm,L2=58mm,L3=74mm,L4=31mm,L5=50mm,L6=54mm
軸的強(qiáng)度校核(第三根軸)：
計(jì)算齒輪受力：受力圖如下：
齒輪切向力: =2T/dm1=5502.4N
徑向力：=Ft×tan20/cos=870N
軸向力：=×tan=2390N
5.3.3計(jì)算支反力和彎矩并校核
(a)垂直平面上：
垂直面上彎矩圖如下：
=2874.55N 向下
=9246.95 N 向上
MV=624522.4 N.mm
(b)水平面上:
彎矩圖如下：
=1529.86 N 向上
=860 N 向上
MH= 100205.83 N.mm
(c)求合成彎矩,畫(huà)出合成彎矩圖:
M=( MV2+ MH2)1/2=624522.4N.mm
(d)校核軸的強(qiáng)度:按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)只校核軸上的最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6
=（M2+(aT)2）1/2/W
軸上的抗彎截面系數(shù)W d=50mm
W=0.1d3=12500 mm3
=（M2+(aT)2）1/2/W=52.39 MP
前已經(jīng)選定了軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。=60 MP
<安全。
5.3.4精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：
判斷軸承的右端面為危險(xiǎn)截面，故只校核右截面。
抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=11059.2mm3
抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=22118.4mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為 : M=572249.6N.mm
=M/W=51.744 MP
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 : T=328850N.mm
t=T/WT=14.87 MP
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=640 MP =275 MP t-1=155 MP
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) aa及at，查得aa=1.72，at=1.09,又查得軸的材料靈敏系數(shù)為：qa=0.8，qt=0.82
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
ka=1+qa(aa-1)=1.576
kt=1+qt(at-1)=1.035
尺寸系數(shù)a=0.72，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)b=0.85
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)a=t=0.92，軸未經(jīng)表面處理，即取=1.
綜合系數(shù)Ka=ka/a+1/a-1=2.268
Kt= kt/t+1/t-1=1.307
取碳鋼的特性系數(shù)：a=0.15, t=0.08
計(jì)算安全系數(shù)Sca:
Sa=/(Ka*aa+a*am)=2.343
St=t-1/( Kt*ta+t*tm)=15.36
Sca= Sa *St/ ( Sa2+ St2)1/2.=2.316＞1.55安全
故該軸在最危險(xiǎn)截面也是安全的，因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
第六章 軸承的計(jì)算與校核:
6.1 軸承1的計(jì)算與校核:
第一對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P:
查手冊(cè)取=1.1
取7206C軸承
計(jì)算步驟與內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
1.查手冊(cè)查得:、值(GB/T 276)
2.由前面軸得:兩軸承所受的力分別為F1 =1290.8N F2=444.9N
3.兩軸的計(jì)算軸向力Fa1=231.115N Fa2=155.7N
4.計(jì)算Fa1/Cor=0.0157 Fa2/ Cor =0.0107
5.查手冊(cè)e值:
6.計(jì)算Fa1/ F1=0.18348000h
6.2 軸承2的計(jì)算與校核: 第二對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P:
查手冊(cè)取=1.1 取7206C軸承
計(jì)算步驟與內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
1.查手冊(cè)查得:、值(GB/T 276)
2.由前面軸得:兩軸承所受的力分別為F1 =1924.5N F2=1418N
3.兩軸的計(jì)算軸向力Fa1=828.96N Fa2=579.96N
4.計(jì)算Fa1/Cor=0.05526 Fa2/ Cor =0.0386
5.查手冊(cè)e值:
6.計(jì)算Fa1/ F1=0.429>e1 Fa2/F2=0.409=e2
7.查手冊(cè):X、Y的值
8.查載荷系數(shù):fp=1.1
9.
10.計(jì)算軸承的壽命:
Lh=106/(60n) ×(C/P1)3=40487.6h
11.結(jié)論:基本符合要求,選用此軸承.但需及時(shí)更換
=23KW =15KW
F1 =1924.5N F2=1418N
Fa1=828.96N Fa2=579.96N
Fa1/Cor=0.05526
Fa2/ Cor =0.0386
e1=0.426 e2=0.409
Fa1/ F1=0.429 Fa2/F2=0.409
X1=0.44,Y1=1.31 X2=1,Y2=0
>e1 Fa2/F1=e2
P1=2125.99N P2=1559.8N
40487.6h<48000h
6.3軸承3的計(jì)算與校核: 第二對(duì)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P: 查手冊(cè)取=1.1 取7221C軸承
計(jì)算步驟與內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
1查手冊(cè)查得:、值(GB/T 276)
2.前面軸得:兩軸承所受的力分別為F1 =3256.3N F2=9286.86N
3.兩軸的計(jì)算軸向力Fa1=4420.5N Fa2=4420.5N
4.計(jì)算Fa1/Cor=0.138 Fa2/ Cor =0.138
5.查手冊(cè)e值:
6.計(jì)算Fa1/ F1=0.358>e1 Fa2/F2=0.409=e2
7.查手冊(cè):X、Y的值
8.查載荷系數(shù):fp=1.1
9.
10.計(jì)算軸承的壽命:
Lh=106/(60n) ×(C/P1)3=11457.96h
11.結(jié)論:基本符合要求,選用此軸承.但需及時(shí)更換
=42.8KW =32KW
F1 =3256.3N F2=9286.86N
Fa1=4420.5N Fa2=4420.5N
Fa1/Cor=0.138 Fa2/ Cor =0.138
e1=0.476 e2=0.476
Fa1/ F1=0.358 Fa2/F2=0.138
X1=0.44,Y1=1.165 X2=1,Y2=0
>e1 Fa2/F1=e2
P1=7288.6N P2=10215.5N
P2>P1
40487.6h<48000h
第七章 箱體的設(shè)計(jì)
箱體是減速器的一個(gè)重要零件,它用與支持和固定減速器中的各種零件,并保證傳動(dòng)件的齒合精度,使箱體內(nèi)有良好的潤(rùn)滑和密封.箱體的形狀較為復(fù)雜,其重量約見(jiàn)減速器的一半,所以箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能加工工藝材料消耗重量及成本等有很大的影響.箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜,目前尚無(wú)成熟的計(jì)算方法.所以,箱體各部分尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定。
箱體選用球墨鑄鐵QT400-18,,,=18﹪,布氏硬度130～180HBS ,根據(jù)工作條件的要求,箱體各尺寸如下:
名稱
符號(hào)
尺寸關(guān)系
取值
箱座壁厚
0.0125（dm1+dm2）+1mm≥8mm
8mm
箱蓋壁厚
(0.80～0.85)≥8mm
8mm
箱蓋凸緣厚度
1.5
12mm
箱座凸緣厚度
1.5
12mm
箱底座凸緣厚度
2.5
20mm
地腳螺釘直徑
0.018（dm1+dm2）+1mm≥12mm
12mm
地腳螺釘數(shù)目
查手冊(cè)
4
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
0.75
10mm
蓋與座聯(lián)接螺栓直徑
(0.5～0. 6)
8mm
聯(lián)接螺栓的間距
150～200
150
軸承端蓋螺栓直徑
(0.4～0.5)
6mm
視孔蓋螺栓直徑
(0.3～0.4)
4mm
定位銷(xiāo)直徑
(0.7～0.8)
6mm
至外箱壁距離
查手冊(cè)
16mm
至凸緣邊緣距離
查手冊(cè)
14mm
軸承旁凸臺(tái)半徑
14mm
凸臺(tái)高度
根據(jù)低速齒輪軸承座外徑確定,便于扳手操作為準(zhǔn).
30mm
外箱壁至軸承座端面距離
36mm
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
10mm
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
18mm
箱蓋/箱座肋厚
,
8.5mm
第八章 鍵的選擇與校核
選用A型鍵,鍵1即與聯(lián)軸器配合的鍵:因該軸段軸的直徑d=30mm,所以查手冊(cè)得,鍵寬b=10mm,鍵高h(yuǎn)=8mm,長(zhǎng)度L=25mm,鍵所在軸的深度t=5mm,輪轂深度t1=3.3mm,圓角半徑r=0.25mm.鍵2即與小圓錐齒輪配合的鍵:該軸段軸的直徑d=25mm,所以查手冊(cè)得,鍵寬b=8 mm,鍵高h(yuǎn)=7mm,長(zhǎng)度L=20mm,鍵所在軸的深度t=4.0mm, 輪轂深度t1=3.3mm, 圓角半徑r=0.16mm.鍵3即大錐齒輪配合的鍵:該軸段的直徑d=36mm, 所以查手冊(cè)得,鍵寬b=10mm,鍵高h(yuǎn)=8mm, 長(zhǎng)度L=28mm, 鍵所在軸的深度t=5.0mm,輪轂深度t1=3.3mm,圓角半徑r=0.3mm. 鍵4即小圓
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