对称传动式剪板机的设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 摘 要 该 设计的对称传动剪板机，其冲剪力为 10 吨，滑块的行程为 22mm，每分钟剪切 30 次。由电动机提供动力，经过一级带传动和一级齿轮传动减速。设计中采用的执行机构为对心曲柄滑块机构，这一机构将剪板机传动系统的旋转运动转变为滑块的往复直线运动，实现对板料的剪切。曲柄滑块机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，在机械设备中应用广泛。本设计中，通过对平面曲柄滑块机构的数学建模，用 Turbor C 编程，输入曲柄滑块机构的机构参数和运功参数，实现对整个机构运动过程的仿真。 关键词： Turbor C 运动仿真 曲柄滑块 剪板机 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 Abstract The design of symmetric transmission shears, shear-to 10 tons, the itinerary for the slider 22 mm per 30 minutes shear. Powered by the motor through a belt drive and a slowdown Gear. Design of the implementation agencies right mind crank slider, This will shears transmission rotation slider into the reciprocating linear motion, the realization of the right of sheet metal shear. Crank slider is simple in structure, easy processing, easy to maintain and repair, economic and practical advantages in machinery, equipment widely used. The design, right through the plane crank slider mathematical modeling, Turbor C programming, input slider crank agencies that such remarks parameters and the parameters of the whole movement of the simulation process. Key words: Turbor C Motion simulation Crank and slide block Cutting machine 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 摘要 . I Abstract. II 第 1 章 绪论 . 1 第 2 章 方案论证 . 2 2.1 液压传动方案 . 2 2.2 机械传动方案 . 3 2.2.1 凸轮机构方案 . 3 2.2.2 曲柄滑块机构方案 . 4 第 3 章 总体传动方案 . 5 第 4 章 电动机的选择 . 6 4.1 电动机类型和结构形式的选择 . 6 4.2 电动 机功率的选择 . 6 4. 3 计算传动装置的运动和动力参数 . 8 4.3.1 计算传动装置的合理传动比 . 8 4.3.2 计算运动和动力参数 . 8 第 5 章 带传动的设计及计算 . 10 5.1 确定计算功率 . 10 5.2 选择带型 . 10 5.3 确定小带轮的基准直径 . 10 5.3.1 初选小带轮的基准直径 . 10 5.3.2 验算带的速度 . 11 5.3.3 计算从动轮的基准直径 . 11 5.4 确定中心距 a 和带轮的基准长度 . 11 5.5 验算主动轮上的包角 . 12 5.6 确定带的根数 . 13 5.7 确定带的预紧力 . 13 5.8 计算带传动作用在轴上压轴力 . 14 5.9 带轮结构的设计 . 14 5.9.1 小带轮的结构设计 . 14 5.9.2 大带轮的结构设计 . 17 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 6 章 轴的设计 . 19 6.1 主动轴设计 . 19 6.1.1 轴的材料 . 19 6.1.2 轴径的最小许用 值 . 20 6.1.3 确定轴上的零件的装配方案 . 20 6.1.4 轴上的零件定位 . 20 6.1.5 轴各段直径和长度的确定 . 20 6.1.6 绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图 . 20 6.1.7 轴的强度校核计算 . 21 6.2 从动轴的设计 . 23 6.2.1 材料选择 . 23 6.2.2 轴径的最小许用值 . 24 6.2.3 确定轴上零件的装配方案 . 24 6.2.4 绘制从动轴上零件的装配图及轴的结构图 . 24 第 7 章 齿轮设计 . 25 7.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 . 25 7.1.1 齿轮类型的选择 . 25 7.1.2 齿轮材料的选择 . 25 7.1.3 选取精度等级 . 25 7.1.4 选择齿数 . 25 7.2 按齿面接触强度设计 . 25 7.2.1 确定公式内的各个计算数值 . 26 7.2.2 计算 . 27 7.3 按齿根弯曲强度设计 . 28 7.3.1 确定公式内各计算数值 . 28 7.3.2 设计计算 . 29 7.4 几何尺寸计算 . 30 7.4.1 计算分度圆直径 . 30 7.4.2 计算中心距 . 30 7.4.3 计算齿轮宽度 . 30 7.5 验算 . 31 7.6 结构设计及绘制齿轮零件图 . 31 7.6.1 对小齿轮的结构设计 . 31 7.6.2 对大齿轮的机构设计 . 32 第 8 章 曲柄滑块机构设计 . 34 8.1 材料的选择 . 34 8.2 确定曲柄滑块杆件长度 . 34 8.3 结构设计 . 35 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 8.4 强度校核 . 36 8.5 电动机的校核 . 37 第 9 章 曲柄滑块机构的运动学分析 . 38 9.1 建立曲柄滑块机构的数学模型 . 38 9.1.1 建立位移方程 . 38 9.1.2 建立速度方程 . 39 9.1.3 建立加速度方程 . 39 9.2 曲柄滑块机构的运动仿真 . 40 结论 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 46 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 1 章 绪论 在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。 剪板机目前主要有以下几种： 1 平刃剪板机：剪切质量较好，扭曲变形小，但剪切力大，耗能大。机械传动的较多，该剪板机上下两刃彼此平行，常用于轧钢厂热剪切初扎方坯和板坯。 2 斜刃剪板机：分闸式剪板机和摆式剪板机，剪切质量较前者差，有扭曲变形，但力能消耗较前者小，适用于中大型剪板机。 3 多 用途剪板机：板料折弯剪板机，即在同一台机器上可完成两种工艺，假期下部进行板料剪切，上部进行折弯，也有的机器前部进行剪切，后部进行板料折弯。 4 专用剪板机：气动剪板机大多用在剪切线上速度快，剪切次数高。 5 数控剪板机：直接对后挡料器进行位置编程，可进行位置校正，具有多工步编程功能，可实现多步自动运行，完成多工步零件一次性加工，提高生产效率 1。 对称传动剪板机是一种典型的对称传动的机械，主要用于剪裁各种尺寸金属板材的直线边缘。该设备应用广泛，具有结构简单，维修方便，经济实用的优点。 本机器的工作原理：动力源电动 机通过二级传动（一级带轮传动，一级齿轮传动）减速驱动执行机构 曲柄滑块机构，该机构将电动机的旋转运动转化为往复的直线运动，在此过程中，由切刀（固定在滑块上）来进行对板料的切削。 在这次设计中，针对该剪板机的执行机构 曲柄滑块机构，通过数学建模，运用 Turbor C 强大的编程运算能力，研究了曲柄以匀角速度旋转时，曲柄滑块机构中滑块的位移、速度、加速度的变化规律。充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 2 章 方案论证 剪板机主要是通过滑块上刀片的往复直线运动来实现切断功能，能实现这个目的主要由液压传动和机械 传动 两种。 2.1 液 压传动方案 剪板机液压传动系统原理图如图 2-1 所示，其原理：手动换向阀 6推向左位（即左位接入系统），此时活塞在压力油的作用下向下运动，对板料进行剪切加工，当加工完成后，将阀 6 手柄推向右位（即右位接入系统），活塞向上运动，即刀片上抬，到了一定位置，将阀 6 手柄推入中位，这样活塞就停留在此位置不动。然后剪切第二次时，重复上述操作。手动换向阀 6 也可改为电气控制的换向阀，从而实现 自动 连续剪切，提高效率。 .油箱 .粗过滤器 .液压泵 4.溢流阀 5.调速阀 6.手动三位四通换向阀 7.液压缸 8.滑块 图 2-1 液压传动系统原理图 液压剪板机采用液压传动，使机器工作时平稳，噪声小，安全可靠，可以进行单次连续剪切，剪板厚度也较机械传动的厚，但是液压系统是充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 利用液体作为中间介质来传递动力的，剪切力大时，油压也相应的高，对液压元件的精度、强度要求也高，制造成本也相应的较高，而且液压系统不可避免的存在，泄露问题，会造成污染，油温的变化会引起油液粘度变化，影响液压传动工作的平稳性，所以适应环境能力小 2。另外，液压剪板机的维修也不方便，需要掌握一定的专业知识，因此此次设计不选用此方案。 2.2 机械传动方案 2.2.1凸轮机构方案 图 2-2 凸轮机构原理图 凸轮机构的工作原理如图 2-2 所示：主轴的转动带动凸轮传动，凸轮升程时推动滑块（即刀片）作剪切动作。回程时，滑块在弹簧的作用下上升到开始位置，准备下一个动作循环。 凸轮机构的优点是可以根据从动件的运动规律来选择机构的尺寸和确定凸轮轮廓线。缺点是凸轮机构一般用于控制机构而不是用于执行机构，因为其工作压力不能太大，否则会严重磨损凸轮的轮廓及推杆，充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 导致该机构不能实现预期的动作要求，不能保证机器的稳定性，因此该方案不予采用。 2.2.2曲柄滑块机构方案 曲柄滑块机构的工作原理如图 2-3 所示：通过主轴转动带动曲柄转动，曲柄通过连杆使滑块作上下往复运动，实现剪切动作。 图 2-3 曲柄滑块机构原理图 该机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，故采用此方案即曲柄滑块机构作为执行机构比较合适 3。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 3 章 总体传动方案 综合考虑，本次剪板机设计的总体方案为电动机经过一级带轮减速及一级齿轮减速驱动主轴上的曲柄滑块机构，使滑块作往复运动，进行剪切动作，剪板机的剪切力是 10 吨，行程为 22mm，每分钟剪板 30 次。设计传动 系统图如图 3-1 所示。 图 3-1 系统传动简图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 4 章 电动机的选择 4.1 电动机类型和结构形式的选择 本次设计所选用的电动机的类型和机构形式应根据电源种类、工作条件、载荷大小和性质变化、启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。 电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源 ,因此 ,无特殊要求时 ,均应采用三相交流电动机。其中异步电动机是交流电动机的一种 ,它是把电能转化为机械能的一种动力机械 ,一般以三相异步交流电动机应用最广泛。 Y 系列三相异步电动机为 封闭式三相异步电动机 ,能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。不仅使用于水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械 ,更使用于灰尘较多、水土飞溅的地方 ,如碾米机 ,磨粉机 ,脱壳机及其它农业机械 ,矿山机械等。 根据工作环境和要求 ,选用 Y 系列三相异步电动机 4。 4.2 电动机功率的选择 电动机的容量选择的是否合适 ,对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小 ,不能保证工作机的正常的工作或使电动机因过载而过早的损坏 ；而容量选的过大 ,则电动机的价格较高 ,能力又不能充分利用 ,而且由于电动机经常不满载运行 ,其效率和功率因数都较低 ,增加电能消耗而造成能源的浪费。 该剪板机的剪切力为 10 吨，根据诺沙里公式 5： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 P = )10116.01(g 0. 62bxx2xbxytgZth（ 4-1） 式中 P 剪切力 P =101039.8=98000N b 被剪板料强度极限，实际中的板料b =500N/mm x 被剪板料延伸率，x =25% h 被剪板料厚度 上刀刃倾斜 =2 Z 被剪部分弯曲力系数， Z =0.95 y 前刃侧向间隙相对值， y =0.083 x 压具影响系数 x=7.7 把已知数据代入式（ 4-1） )17.7083.050025.0101125.06.0295.01(g20 . 2 5500 0 . 6 9800022tgth解得： h =4.63mm 根据表 8-2-2， Q11 型剪板机技术参数 1，类比实习时工厂的样机，选取电动机的功率为 5.5kW。 转速的确定： 由于传动由皮带和齿轮组成的。按推荐的传动副传动比较合理的范围，取三角带传动比 1i =2 4。二级圆柱齿轮减速器传动比 2i =8 40，则总传动比合理范围为 ai=16 160,则电动机转速可选范围为： di= aiwn=(16 160)wn=480 4800r/min 查表 19.1 Y 系列三相异步电动机的技术数据 6,选取 Y132-M2-6 型电动机充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 比较合适 ,其技术参数如下 :功率为 5.5kW，级数为 6，满载时的电流、转速、效率分别为 12.6A、 960r/min、 85.3%。 4. 3 计算传动装置的运动和动力参数 4.3.1计算传动装置的合理传动比 总传动比 di = 3230960 主nn m （ 4-2） di =1i 2i 式中 1i 三角带传动比 2i 圆柱齿轮传动比 取 1i =4 2i = 84324.3.2计算运动和动力参数 1.计算各轴转速 1n = 24049601imn r/min 2n = 308496021iin m r/min 2.计算各轴的功率 查得 4各部件传动效率为： 圆柱齿轮： 0.94 0.96 2 =0.95 三角带传动 ： 0.94 0.96 1 =0.955 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 轴承 (每对 )： 0.97 0.99 3=0.98 则总传递效率为： 总=1 2 23= 298.0955.095.0 = 87.0 1P=01dP=31 dP= 98.0955.05.5 =5.15kW 2P=0201 dP= 2321 dP= 298.095.0955.05.5 =4.79kW 3.各轴转矩 dT= wdnP9550式中 dT 电动机转矩； dP 电动机功率； wn 满载转速 6； dT= wdnP9550=9605.59550 Nm = 71.54 Nm 轴1T= 010 iTd= 98.09 5 5.0471.54 mN = 81.204 Nm 轴2T=020110 iiT d= 99.098.0955.08471.54 Nm = 19.1510 Nm 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 5 章 带传动的设计及计算 在同样的张紧力下， V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力， V带 传动允许的传动比较大，结构简单较紧凑，造价低廉，传动平稳以及缓冲吸振等优点 4。 5.1 确定计算功率 caP= PKA (5-1) = 6.65.52.1 kW 式中 P 传动的额定功率（ kW ） AK 工作情况系数 查表 8-64，载荷变动较大，软启动每天工作时间小于 10 小时，取AK =1.2。 5.2 选择带型 根据caP=6.6kW 和主动带轮（小带轮）转速wnn 1= 960 r/min，查图 8-84中选定 A 型 V 带。 5.3 确定小带轮的基准直径 5.3.1初选小带轮的基准直径 查 参考文献 4取主动轮基准直径 D =125 mm。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 5.3.2验算带的速度 V = )100060/()( 11 nD = )1 0 0 060/()9 6 01 2 514.3( = 28.6 m/s 由于 V 过小，表示所选的1D过小，这将使所需要的有效拉力eF过大，即所需要的跟数 Z 过多，于是带轮的宽度，轴径及轴承的尺寸都要随之增大。 取 1D =160 mm V = )100060/()( 11 nD = )1 0 0 060/()9 6 01 6 014.3( m/s = 04.8 m/s 5.3.3计算从动轮的基准直径 2D = 1Di = 4160 =640mm 并按照 V 带轮的基准直径系列进行圆整 ,圆整后 2D =640mm 5.4 确定中心距 a 和带轮的基准长度 由于中心距未给出 ,可根据传动的结构需要初步中心距0a取 )(2)(7.0 21021 DDaDD 代入 1D =160 mm , 2D =640 mm 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1600560 0 a mm 取0a=60 mm 0a=60 mm,根据带传动的几何关系 ,按下式计算所需带的基准长度dL dL02a+2 1(D + )2D +02124 )( aDD (5-2) 6004)160640()160640(260022 mm =2552 mm 由参考文献 7表 33.1 9 取 dL=2700 mm，由于 V 带的中心距一般是可以调整的 ,故采用下式进行近似计算 a 0a 2 dd LL =225 5227 0080 0 mm =874 mm 考虑安装调整和补偿预紧力 (如带伸长而松弛后的紧张 )的需要，中心距的变化范围为 mina = dLa 015.0 = 2700015.0874 mm 5.833 mm maxa =a dL03.0 = 270003.0874 mm= 5.914 mm。 5.5 验算主动轮上的包角 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 根据对包角的要求，应保证 1 1 2 0601 8 0 12 aDD 1 12014760874160640180 主动轮上的包角满足要求。 5.6 确定带的根数 lca kkpp pZ)( 0 (5-3) 式中 k 包角系数，查得 0.91 lk 长度系数，查得 1.13 0p 单根 V 带的基本额定功率，查得 0.94kW p 单根 V 带额定功率的增量 ,查得 0.5kW4 代入数据得 Z =13.191.0)5.094.0( 6.6 =5 根 5.7 确定带的预紧力 考虑离心力不利的影响，和包角对所需预紧力的影响，单根 V 带的预紧力为 0F= 2)15.2(500 qkZp ca (5-4) 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 式中 q V 带单位长度的质量，查得 q =0.10kg/m 0F= 204.810.0)191.0 5.2(04.85 6.6500 = 9.149 N 由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的 预紧力应为上述预紧力的 1.5 倍 4。 5.8 计算带传动作用在轴上压轴力 为了设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在轴上的力pF。如果不考虑带的两边的拉力差，则压轴力可以近似的按带的预紧力0F的合力来计算 4，即 pF=02ZF2sin 1式中： Z 带的根数 0F 单根带 预紧力 1 主动轮上的包角 pF=02ZF 2sin 1= 2147s in9.14952 N =1437.3N 5.9 带轮结构的设计 5.9.1 小带轮的结构设计 1.材料： HT200 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2.确定带轮的形式 由参考文献 6得：电机轴 D =38mm，电机轴伸出长度为 E=80mm，且已知小带轮的基准直径 1D =160mm， 2.5D =2.538mm=95mm 2.5D 1D 300mm 所以小带轮采用腹板式结构。带轮的基准直径为 160mm，外径ad=168mm。 3.轮槽的尺寸 查表 8-10 4得带轮的轮槽尺寸如下： 轮槽基准宽度db=11.0mm 基准线上槽深minah=2.75mm 基准线下槽深minfh=8.7mm 槽间距 e =150.3mm 第一槽对 称面至端面的距离 f = 2110 mm 最小轮缘厚 min =6mm 轮槽角 =38 轮槽结构如图 5-1 所示。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 5-1 轮槽结构 4.确定小带轮外形尺寸 带轮宽： B = feZ 2)1( =(5-1)15+210mm=80mm 带轮外径：1ad=ahD 21 =160+24mm=168mm 轮缘外径： 1d =(1.8 2) d =(1.8 2)38mm=(68.4 76)mm，取1d =70mm 轮毂长度： 因为 B =80mm 1.5D =1.538mm=57mm 所以 1L =(1.5 2) D =(1.5 2)38mm=(57 76)mm，取 1L =60mm。 C =(1/7-1/4) B =(1/7-1/4)80mm=(11.43 20)mm 取 C =15mm 小带轮的结构如图 5-2 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 5-2 小带轮结构 5.9.2大带轮的结构设计 1、材料： HT200 2、确定带轮的结构形式 初选大带轮的轴径 d =35mm，已知大带轮的基准直径 D =640mm300mm，所以大带轮选用轮辐式结构。 4 3、轮槽尺寸同小带轮。 4、轮缘及轮毂的尺寸 ： 带轮宽： B = feZ 2)1( =(5-1)15+210mm=80mm 带轮外径：aa hDd 222 =640+24mm=648mm 轮毂外径： 2d =(1.8 2) d =(1.8 2)35mm=(63 70)mm，取2d =70mm 轮毂长度：因为 B =80mm 1.5d =1.535mm=52.5mm 所以 2L =(1.5 2) D =(1.5 2)38mm=(57 76)mm，取 2L =60mm。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1h=3290anzP (5-5) 式中： P 传递的功率，为 5.15kW n 带轮的转速，为 240r/min aZ 轮辐数，取 4 1h = 3290anzP = 3 424015.5290 mm=50.8mm 2h =0.8 1h =0.850.8mm=40.6mm 1b =0.4 1h =0.450.8mm=20.3mm 2b =0.8 1b =0.820.3mm=16.2mm 1f =0.2 1h =0.250.8mm=10.2mm 2f =0.2 2h =0.240.6mm=8.1mm 大带轮的结构如图 5-3 图 5-3 大齿轮机构 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 6 章 轴的设计 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递，轴主要是支撑回转零件及传递运动和动力。 轴按照承受载荷的不同，可分为以下三类： （ 1）转轴 既承受弯矩又承受扭矩。 （ 2）心轴 只承受弯矩不承受扭矩。 （ 3）传动轴 只承受扭矩不承受弯矩。 按轴线形状的不同，可分为两种： （ 1）曲轴 通 过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。 （ 2）直轴 直轴又可按外形分为光轴和阶梯轴 4。 本次设计的剪板机采用的是直轴。 6.1 主动轴设计 6.1.1轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度。在载荷一定的情况下，好的材料能提高轴的工作性能及寿命，但同时要考虑到材料的经济性，故采用 45 号钢，并做调质处理，查 参考文献 8得 0A =103 126，取 0A =116， 1 =60MP。 轴的失效形式：主要有断裂、磨损、超过允许范围的变形和振动等，对于轴的设计应满足下列要求： 1. 足够的强度。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2. 足够的刚度。 3. 振动的稳定性 4。 6.1.2 轴径的最小许用值 根据扭转强度条件计算公式 9 d 3110 nPA (6-1) =1163 3079.4=62.94mm 6.1.3确定轴上的零件的装配方案 深沟球轴承、套筒和轴端挡圈从轴的左端依次安装，深沟球轴承、套筒、齿轮、轴端挡圈从轴的右侧依次安装。轴承选择 6014 型深沟球轴承。 6.1.4 轴上的零件定位 1. 轴向定位 轴上的零件是以轴肩、套筒来保证的。 2. 周向定位 限制轴上零件与轴发生相对转动，本次设计采用键来固定。 6.1.5轴各段直径和长度的确定 类比工 厂样机，确定主轴的各段直径及长度。 6.1.6 绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图 根据以上计算及装配定位要求 10，绘制主轴上零件的装配图及轴的结构图如图 6-1 所示。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.沉头螺钉 2.套筒 3.深沟球轴承 4.螺钉锁紧挡圈 5.偏心轮 6.大齿轮 7.轴端挡圈 图 6-1 主轴的机构几装配图 6.1.7轴的强度校核计算 1.输出轴上的功率 P，转速 n 和转矩 T 2P =4.79 kW ， 2n =30r/min ， 2T =1510.19 Nm 2.求大齿轮上所受的力 tF1 、 rF1 大齿轮与小齿轮相互作用，依据牛顿第三定律 tF1=-传tF2， rF1 =传rF2传tF2= dT/2 1 =2204.81/(10010-3)N=4096.2N(d 为小齿轮的分度圆直径 ) 传rF2= nt tgF 传2=4096.2tg20N=1490.89N 所以tF1=+4096.2N， rF1 =-1490.89N 轴上曲柄的作用力，由于制动带的作用，传到曲柄上的转矩只有主轴的 1/3，作用 在双曲柄的径向力 2F ，3F为 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2F=3F= 2T/(3r 2)=1510.19/(30.112)N=2288.17N 3. 主轴的受力分析 主轴的受力如图 6-2 所示，由图根据物体的平衡条件 11可知 0)()()(0)()(005432143223232254321432212321121LLLLFLLLRLLFLFLLLLFLLLRFRFFRFRRrVtHrVVtHH已知： 2L =135mm，3L=1180mm， 4L =135mm，5L=50mm，rF1 =-1490.89N， 2F = 3F =2288.17N， tF1 =4096.2N 解方程组得 1HR =141.25N， 2HR =-4237.45N， 1VR =-2339.58N， 2VR =-745.87N 1HM = )/()( 543254322 LLLLLLLLR H =4237.45(135+1180+135)50/(135+1180+135+50) =204810.08Nmm 1VM=1VR 2L=2339.58135Nmm =315843.3 Nmm 2VM=32321 )( LFLLR V =2339.58(135+1180)-2288.171180 Nmm =376507.1 Nmm 3VM=43324321 )4()( LFLLFLLLR V =2339.58(135+1180+135)-2288.171180-2288.17135 Nmm =383447.45 Nmm 由图 3-5 可以看出 C 截面为最危险截面，按第四强度理论 9校核 22 75.01 TMW = 2233 75.032 TMd V 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 6-2 主轴的受力分析图 = 622333 1019.1 5 1 075.0)1045.3 8 3 4 4 7()1070(14.332 MPa =40.49MPa -1=60MPa 安全 6.2 从动轴的设计 6.2.1材料选择 类比主轴，选 用 45 号钢，调质处理。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 6.2.2轴径的最小许用值 d 3110 nPA (6-2) =1163 24015.5mm =32.24mm 6.2.3确定轴上零件的装配方案 轴承、套筒、皮带轮、轴端挡圈从左端向右依次安装。轴承、套筒、齿轮、轴端挡圈依次从轴的右端向左安装，轴承选择 6007 型深钩球轴承。 6.2.4绘制从动轴上零件的装配图及轴的结构图 类似主动轴，传动轴的零件装配及轴的机构如图 6-3 所示。 1.轴端挡圈 2.大带轮 3.套筒 4.深沟球轴承 5.小齿轮 图 6-3 传动轴的结构及装配图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 第 7 章 齿轮设计 齿轮传动是机械传动中最重要最常用传动之一 ,效率高 ,机构紧凑 ,工作可靠 ,寿命长 ,传动比稳定。缺点是造价高，安装精度高，易磨损 4。 7.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 7.1.1齿轮类型的选择 根据设计的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动。 7.1.2齿轮 材料的选择 由于机器工作时属于中等冲击，选取大小齿轮的材料均为 45Cr（调质），齿面硬度：小齿轮 271 316HBS，大齿轮为 241 286HBS，取中间值，则大齿轮为 263.5HBS，小齿轮为 293.5HBS8。 7.1.3选取精度等级 因其表面经过调质处理，故选用 8 级精度。 7.1.4 选择齿数 选小齿轮齿数为 Z1=20，大齿轮齿数 Z2=uZ1=820=160 7.2 按齿面接触强度设计 由设计公式 4进行试算，既： td12.23 321 1 HEdt ZuuTk(7-1) 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 7.2.1确定公式内的各个计算数值 1.试选载荷系数 tk=1.3 2.计算小齿轮传递的转矩 1T=11nP =95.510524015.5Nmm=2.049105 Nmm 3.选取齿宽系数 d=0.6 4.材料的弹性影响系数 EZ =189.8MPa21 5. 接触疲劳强度 按齿面硬度查得 4大齿轮接触疲劳强度极限 2limH =610MPa，小齿轮的接触疲劳强度极限 1limH =650MPa 6.计算应力循环次数 nnjLN 60njLnN 11 60=602401（ 303008） =1.0368109 2N =21iN = 8 100368.1 9 =0.1296109 7.接触疲劳强度 查得 41HNK=