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飞剪机传动装置的设计【8张CAD图纸和说明书】

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总装配图 A004.dwg
装配图 A004.dwg
轴1 A204.dwg
轴2 A304.dwg
轴3 A304.dwg
齿轮1 A304.dwg
齿轮2 A204.dwg
齿轮3 A204.dwg
总装配图 A0.dwg
装配图 A0.dwg
轴1 A2.dwg
轴2 A3.dwg
轴3 A3.dwg
齿轮1 A3.dwg
齿轮2 A2.dwg
齿轮3 A2.dwg
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飞剪机 传动 装置 设计 cad 图纸 以及 说明书 仿单
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内容摘要 1

关键词 1

Abstract 1

Key words 1

1.绪论 2

1.1飞剪机的概述 2

1.2传动装置的概述 3

2.传动方案的确定 3

2.1电动机的选择 4

2.2传动方案的确定 5

2.3传动装置的运动和动力参数 6

3.主要零部件的设计计算与校核 7

3.1减速级齿轮的设计与校核 7

3.2传动级齿轮的计算与校核 12

3.3轴的设计与校核 13

3.4键的选择与校核 23

3.5轴承的选用与校核 24

4.零部件的选取及润滑 26

4.1对离合器性能的要求 26

4.2对制动器性能的要求 26

4.3飞剪机箱体结构 26

4.4飞剪机传动装置的润滑 27

结论 28

参考文献 30

致谢 31



飞剪机传动装置的设计

内容摘要:飞剪机是冶金工业的重要装备,它为冶金行业的发展注入了新的生机。随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加,要求轧钢生产向高速,连续化生产方式发展的今天,飞剪机的需求量不断增加。因此,作为其核心部位的传动装置,就显得尤为重要。传动装置是为机械提供动力的装置,它处于能量流系统的中间位置,主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。它具有基础性和独立性,其性能的优劣直接影响着飞剪机的性能。本文根据设计要求,通过对相关齿轮、轴以及相关传动部件的设计计算,完成了对传动装置的设计,使其符合设计要求,达到使用目的。

关键词:传动装置    齿轮    轴    设计

Abstract:The shearing machine which has injected vigorous into the development of metallurgical industry is the major equipment of metallurgical industry. With the continuous increase of modernization steel production and varieties, and the developing requirement for high speed ,continuous means of rolling production process, the demand of shearing machine is constantly increasing. So, the transfer device which is regarded as the main parts of shearing equipment is particularly important. It takes the middle position in the flowing process of energy system, provides power for machine, and is always used for delivering the movement and motivation to the actuating mechanism. Considering its basic and independent characteristics, the quality of transfer device directly influences the function of shearing machine. According to the design requirements, this paper finished the design for transfer device through the careful design counting of the gears、axles and other relevant transfer devices and finally achieved the purposes of practice.

Key words:Transmission    Gear    Shaft    Design





1.绪论

1.1飞剪机的概述

1.1.1飞剪机的认识及分类

飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备,是连续式轧钢生产线上不可缺少的,非常关键的设备之一。特别是随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加,要求轧钢生产向高速,连续化生产方式发展的今天,飞剪机的需求量不断增加,自然而然的对飞剪机的设计和制造质量提出了更高的要求。由于是运动中对轧件实施剪切,因此,对飞剪的运动特性,反应灵敏性,以及工作稳定可靠等各方面都必须有很高的要求。

飞剪机的剪切工艺主要包括:对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾,切定(倍)尺,以及事故处理和轧件的样品剪切等。

飞剪机的分类方法有很多种,主要有:按照轧制线上生产钢材的品种不同分为,钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等;按其机体结构和剪切形式不同分为,曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机;按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续—起停复合式飞剪机。

1.1.2飞剪机的设计要求

(1)速度要求  飞剪机的剪切速度应与轧件同步,最理想的状态是在剪切时,飞剪机的剪刃在轧件运动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度(俗称抛钢)。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。

(2)剪切质量要求  为保证轧件剪切断面(平直)质量,要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移(平行移动)运动,剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变,同时,两刀片始终与轧制中心线相垂直。

(3)剪刃要求  剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线,在剪切段应尽量平直,在剪切过程中要求剪切速度均匀,并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后,剪刃仍恢复到固定的初始位置,不影响轧件自由通过。

(4)刃侧隙要求  应能根据不同的轧件厚度,甚至轧件形状,合理方便地调整剪刃侧隙及重合量,以保证剪切工艺的正常实施。

(5)精度要求  尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量,以降低剪切机构运动的惯量值(即飞轮矩),减少速度变化量,提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度,从而提高飞剪机的剪切定尺精度。

(6)辅助设备要求  合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备,如夹送测速辊,或末架轧机,拨钢管(槽)等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同,以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。


内容简介:
毕业论文(设计)题目:飞剪机传动装置的设计目 录内容摘要 1关键词 1Abstract1Key words11.绪论 21.1 飞剪机的概述 21.2 传动装置的概述 32.传动方案的确定 32.1 电动机的选择 42.2 传动方案的确定 52.3 传动装置的运动和动力参数 63.主要零部件的设计计算与校核 73.1 减速级齿轮的设计与校核 73.2 传动级齿轮的计算与校核 123.3 轴的设计与校核 133.4 键的选择与校核 233.5 轴承的选用与校核 244.零部件的选取及润滑 264.1 对离合器性能的要求 264.2 对制动器性能的要求 264.3 飞剪机箱体结构 264.4 飞剪机传动装置的润滑 27结论 28参考文献 30致谢 310飞剪机传动装置的设计内容摘要:飞剪机是冶金工业的重要装备,它为冶金行业的发展注入了新的生机。随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加,要求轧钢生产向高速,连续化生产方式发展的今天,飞剪机的需求量不断增加。因此,作为其核心部位的传动装置,就显得尤为重要。传动装置是为机械提供动力的装置,它处于能量流系统的中间位置,主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。它具有基础性和独立性,其性能的优劣直接影响着飞剪机的性能。本文根据设计要求,通过对相关齿轮、轴以及相关传动部件的设计计算,完成了对传动装置的设计,使其符合设计要求,达到使用目的。关键词:传动装置 齿轮 轴 设计Abstract:The shearing machine which has injected vigorous into the development of metallurgical industry is the major equipment of metallurgical industry. With the continuous increase of modernization steel production and varieties, and the developing requirement for high speed ,continuous means of rolling production process, the demand of shearing machine is constantly increasing. So, the transfer device which is regarded as the main parts of shearing equipment is particularly important. It takes the middle position in the flowing process of energy system, provides power for machine, and is always used for delivering the movement and motivation to the actuating mechanism. Considering its basic and independent characteristics, the quality of transfer device directly influences the function of shearing machine. According to the design requirements, this paper finished the design for transfer device through the careful design counting of the gears、 axles and other relevant transfer devices and finally achieved the purposes of practice.Key words:Transmission Gear Shaft Design11.绪论1.1 飞剪机的概述1.1.1 飞剪机的认识及分类飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备,是连续式轧钢生产线上不可缺少的,非常关键的设备之一。特别是随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加,要求轧钢生产向高速,连续化生产方式发展的今天,飞剪机的需求量不断增加,自然而然的对飞剪机的设计和制造质量提出了更高的要求。由于是运动中对轧件实施剪切,因此,对飞剪的运动特性,反应灵敏性,以及工作稳定可靠等各方面都必须有很高的要求。飞剪机的剪切工艺主要包括:对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾,切定(倍)尺,以及事故处理和轧件的样品剪切等。飞剪机的分类方法有很多种,主要有:按照轧制线上生产钢材的品种不同分为,钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等;按其机体结构和剪切形式不同分为,曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机;按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续起停复合式飞剪机。1.1.2 飞剪机的设计要求(1)速度要求 飞剪机的剪切速度应与轧件同步,最理想的状态是在剪切时,飞剪机的剪刃在轧件运动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度(俗称抛钢)。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。(2)剪切质量要求 为保证轧件剪切断面(平直)质量,要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移(平行移动)运动,剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变,同时,两刀片始终与轧制中心线相垂直。(3)剪刃要求 剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线,在剪切段应尽量平直,在剪切过程中要求剪切速度均匀,并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后,剪刃仍恢复到固定的初始位置,不影响轧件自由通过。(4)刃侧隙要求 应能根据不同的轧件厚度,甚至轧件形状,合理方便地调整剪2刃侧隙及重合量,以保证剪切工艺的正常实施。(5)精度要求 尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量,以降低剪切机构运动的惯量值(即飞轮矩),减少速度变化量,提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度,从而提高飞剪机的剪切定尺精度。(6)辅助设备要求 合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备,如夹送测速辊,或末架轧机,拨钢管(槽)等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同,以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。1.2 传动装置的概述1.2.1 传动装置的认识古语常说“路遥知马力” ,这句话其实就是从正面肯定了传动装置的地位,一台好的机器只有具备了良好的传动装置,才能构成良性的动力结构,使其发挥出应有的作用和效力,因此,说传动装置具有“心脏”的价值一点也不为过。在各种机械系统中都大量存在各种运动构件,他们分别具有传动、操作和执行功用。根据其功能的不同,我们把它们分别称为传动系统(其中包括变速装置、起停与换向装置、制动及安全保护装置等部分) ,执行系统、操纵系统,总称机械运动系统。传动系统处于能量流系统的中间位置,它主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。1.2.2 传动装置的任务第一,将动力机输出的速度降低或提高,以适合工作(执行)机构的需要。第二,直接用动力机进行调速不经济或不可能时,采用变速传动来满足工作(执行)机构经常要变速的要求。第三,将动力机输出的转矩,变换为工作(执行)机构所需要的力矩或力。第四,将动力机输出的等速旋转运动,转变为工作(执行)机构所要求的按某种规律变化的旋转运动。第五,实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作(执行)机构。第六,由于受到动力机或工作(执行)机构机体外形、尺寸等的限制,或为了安全和操作方便,执行机构不宜与动力机直接联系,也需要用传动装置来连接。32.传动方案的确定2.1 电动机的选择2.1.1 电动机选择应考虑的问题第一,根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求,选择电动机类型。 第二,根据负载转矩、速度变化范围和起动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力和起动转矩,选择电动机的容量,并确定冷却通风方式,所选电动机容量应留有余量,负荷率一般取 0.80.9。过大的备用容量会使电动机的效率降低,对于感应电动机,其功率因数将变坏,并使按电动机最大转矩校验强度的机械造价提高。 第三,根据使用场所的环境条件,如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式,选择电动机的结构形式。 第四,根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级和类型。 第五,根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求,以及机械减速机构的复杂程度,选择电动机的额定转速。此外,选择电动机还必须符合节能要求,考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易,以及产品价格、建设费用及考虑生产过程中前后期电动机容量变化等各因素。2.1.2 电动机功率的选择由已经条件知,需要剪裁的材料是 50 的棒料,剪切速度 V0=2m/s,剪切长度为 L=2.5m,剪切机构主轴的转速为 n=270r/min,剪切力矩 M=28186.72Nm.所需电动机功率计算: 950nKMP式中 电动机功率, ;Pkw电动机的过载系数, 取 3;传动效率,经计算得 ;92.04力矩分配系数, .K80K代入相关数据得,P=231kw.根据电动机功率,参照相应的直流电动机标准进行预选,选择的电动机必须具有转动惯量小且启动力矩大的特点,查机械设计手册,选择 Z4-315-42 型电动机,其额定功率 Pd=284kw,额定转速为 680r/min.2.2 传动方案的确定通过分析,初步确定以下两种传动方案:1.电动机 2.联轴器 3.离合器 4.制动器 5.传动齿轮图 2-1.传动方案 11.电动机 2.联轴器 3.中间减速机 4 中间联轴器 5 飞剪机本体图 2-2.传动方案 2两种方案的对比:5(1)方案 2 减速机内部齿轮和轴承受到的冲击载荷小,因而整机寿命长,而且根据需要还可以更换不同速比的减速机,对飞剪机的改造升级有利,方案 1 传动比一旦确定就不易更改。(2)方案 2 传动方案中采用中间减速器和中间联轴器,在同样电动机功率和传动比的情况下比方案 1 中多出了中间减速机箱体和中间联轴器的重量,并且由于联轴器转动惯量的存在而消耗电动机的能量。(3)方案 2 比方案 1 多出了两个中间传动环节,由于齿轮副侧隙以及联轴器误差的存在,影响飞剪机本体剪切的速度。综上所述,由于方案2传动的环节较多而导致产品整体质量较重,而且剪切精度较低,因此方案1更适合本次飞剪机的要求,故选取方案1作为本次设计的传动方案。2.3 传动装置的运动和动力参数2.3.1 总传动比的计算与分配传动装置应有的总传动比为: wmni式中 总传动比;i电动机满载转速;mn主轴转速。w代入相关数据得 i=2.52.由于减速的范围较小,所以可用一级减速通过传动齿轮传递到工作轴的方案。即 i=2.52.2.3.2 各轴转速电动机轴: min/680rn高速轴: I低速轴: i/27Iri2.3.3 各轴输入功率电动机轴功率: kwPed846高速轴: kwP16.289.041edI 低速轴 I: 270932I 低速轴 II: k8.5.7II其中 联轴器的传动效率;1滚动轴承的传动效率;2圆柱齿轮的传动效率。32.3.4 各轴转矩转矩计算公式为: nPT950代入数据求得:高速轴: T I=3948.64Nm低速轴 I: T II=9550Nm低速轴 II:T III=9170.83Nm3.主要零部件的设计计算与校核3.1 减速级齿轮的设计与校核 3.1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料、齿数及螺旋角(1)按图 2-1 所示的传动方案,选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)传动装置为一般工作机构,故选用 7 级精度。(3)查表选择小齿轮材料为 40Cr,作调制处理,硬度为 280HBS,大齿轮材料为45 钢,作调制处理,硬度为 240HBS。(4)闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的平稳性,减小冲击振动,以齿数相对较多为好。小齿轮的齿数可取为 Z1=2040。故取 Z1=40,则大齿轮齿数 Z2=2.52 40=101(5)为了不使轴承承受过大的轴向力,斜齿圆柱齿轮传动的螺旋角 不宜选的过大,常在 820之间选择,故初选螺旋角 =10。73.1.2 按齿面接触强度设计设计计算公式为: 3211 )(2HEdt ZuKT(1)确定公式内的各个计算数值 1试选 Kt=1.6.查图 10-30,选取区域系数 ZH=2.47.查图 10-26 得: , . 则 .84.01910275121小齿轮的转矩 mNnPT38645911由表 10-7 查得齿宽系数 d=1.由图 10-6 知材料的弹性影响系数 .ZE=189.8Mpa1/2由图 10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限: =600Mpa.1lim按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限: =550Mpa.2li计算应力循环次数:9I1 1057.)38(168060 hjLnN912 02.5.7i由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 KHN1=0.9,K HN2=0.94.计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数 S=1.则: MpaSHN540169.0lim1K72li2HH .281(2)计算试计算小齿轮分度圆直径 d1t.8计算公式为: 3211 )(2HEdt ZuTKt代入数据 mdt 46.195.28475.37.19486023 21 )(计算圆周速度 sndvt /1069I计算齿宽 b 及模数 mnt mbtd4.191.0cos69cos1 Ztnt .425.nth138/6.9/b计算纵向重合度 24.0tan4.0tan318.0 Zd计算载荷系数 K1查表 10-2 知,使用系数 KA=1.根据 v=7.1m/s,7 级精度。由图 10-8 查得:动载系数 KV=1.16.查表 10-4 得:K H =1.45.图 10-13 得:K F =1.45.查表 10-3 得:K H =KF =1.4.故载荷系数 .3624.15.61HVAK按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 mdtt 76.1324.931计算模数 mn96.5401cos27cos1Zdmn3.1.3 按齿根弯曲强度计算设计计算公式: 321cosFSdn YZKT(1)确定计算参数 1计算载荷系数 35.24.16.1FVAKK根据纵向重合度 =2.24,由图 10-28 查得螺旋角影响系数 Y =0.92.计算当量齿数:公式为 31cosZV代入数据得 ZV1=41.88,Z V2=105.75.查取齿形系数查表 10-20c 知:Y F1 =2.38,Y F2 =2.18.查取应力校正系数查表 10-5 知:Y Sa1=1.674,Y Sa2=1.79.查图 10-20c 知:小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1=500Mpa,大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2=380Mpa.查图 10-18,取弯曲疲劳寿命系数 KFN1=0.85,K FN2=0.88.计算弯曲疲劳强度许用应力,取弯曲疲劳安全系数 S=1.4MpaSFENF 57.304.1850186222计算大小齿轮的 ,并加以比较。FSaY小: 0132.57.364821FSa10大: 01634.8.237912FSaY比较知大齿轮的数值大。(2)设计计算 3a21cosFSdnYZKTm代入数据得:m n=4.59.对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取 mn=5mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按照接触疲劳强度算得的分度圆直径 d1=227mm 来计算应有的齿数。于是有: 71.450cos27cos1ndZ取 Z1=45,则 Z2=uZ1=113.3.1.4 几何尺寸的计算(1)计算中心距 mmZan 09.41cos2534cos2)(1 将中心距圆整为 401mm.(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 924.401253arcos2)(arcos1Zn因 值改变较小,故参数 、 、 等不必修正。KH(3)计算大、小齿轮的分度圆直径 mmZdn42.89.cos541n.73.2(4)计算齿轮宽度 mdb42.8.2111圆整后取 B2=230mm,B 1=235mm.(5)结构设计齿轮结构如图 3-1:图 3-1.齿轮结构图(6)具体尺寸计算如下表(单位:mm)表 3-1.齿轮参数表齿宽 B1=235,B 2=230分度圆直径 d1=228.42,d 2=573.58齿顶高 ha=5齿根高 hf=6.25全齿高 h=11.25齿顶圆直径 da1=238.42,d a2=583.58齿根圆直径 df1=215.92,d f2=561.08中心距 a=401齿数比 u=2.52齿数 z1=45,z 2=113螺旋角 =9.924123.2 传动级齿轮的计算与校核传动级齿轮的设计与校核方法同上述减速机齿轮的设计与校核,具体设计过程省略,计算结果如下表:表 3-2 齿轮参数表齿宽 B1=340,B 2=335分度圆直径 d1=d2=335齿顶高 ha=6齿根高 hf=7.5全齿高 h=13.5齿顶圆直径 da1=da2=347齿根圆直径 df1=df2=320中心距 a=335齿数比 u=1齿数 z1=z2=45螺旋角 =9.923.3 轴的设计与校核3.3.1 高速轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调制处理。查表取 A0=110,于是得 mnPAd8261.33I0min 高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 dI,为了使所选的轴径 dI与联轴器的孔径相适应,故需同时选联轴器的型号。联轴器的计算转矩 Tca=KATI,考虑到转矩变化很小,故取 KA=1.3,则:mNKca 5132394860.1I按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查手册选用 HL7 型弹性柱销联c轴器,其公称转矩为 6300000Nmm.半联轴器的孔径 d1=85mm,故取 dI=85mm,半联13轴器的长度 L=172mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=132mm.(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较,选用下图所示的装配方案:图 3-2.高速轴的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一,为了满足半联轴器的轴向定位要求,I 轴段左端需制出一轴肩,故取 II轴段的直径 dII=92mm,右端采用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径 D=95mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=132mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故 I 轴段的长度应比 L1略短一些,取 lI=130mm。第二,初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dII=92mm,由轴承产品目录中初步选取型号为32219 单列圆锥滚子轴承,其基本尺寸 d D T=95mm 170mm 45.5mm,故dIII=95mm。第三,取齿轮距箱体内壁的距离 a=12mm,滚动轴承距箱体内壁的距离 s=10mm,故 lIII=45.5+12+10+4=71.5mm.滚动轴承左端采用轴肩进行轴向定位,查手册得32219 型轴承的定位轴肩高度 h=5mm,因此 dIV=105mm。第四,已知 IV 轴段上的齿轮轮毂宽度是 235mm,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 lIV=231mm.齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高度 h0.07d,故取 h=8mm,则 dV=121mm,轴环宽度 b 1.4h,取 lV=15mm。14第五,轴承端盖的总宽度为 30mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端与半联轴器的端面的距离 l=40mm,故 lII=70mm。第六,根据轴承的尺寸得 dVII=95mm,l VII=45.5mm;取 dVI=105mm,根据安装要求 lVI=367mm。轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。根据 dIV=105mm,查得平键截面 b h=28mm 16mm,键槽用键槽铣刀加工,长为 180mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6;同样半联轴器与轴的连接选用平键为 b h l=22mm 12mm 110mm,半联轴器与轴的配合为 H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得,轴段倒角为 2.5 45,各轴肩处的圆角半径见图 3-2。3.3.2 中间轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调制处理。查表取 A0=110,于是得 mnPd127133I0min 中间轴的最小直径显然是安装离合器处轴的直径 dI,为了使所选的轴径 dI与离合器的孔径相适应,故需同时选离合器的型号。离合器的计算转矩 Tca=KATI,考虑到转矩变化很小,故取 KA=1.3,则:mNKca 124509503.1I按照计算转矩 Tca应小于离合器公称转矩的条件,查手册选用双锥摩擦离合器,其公称转矩 14320000Nmm。离合器的孔径 d=110140mm,故取 dI=120mm,离合器与轴配合的毂孔长度 L1=389mm。(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较,选用下图所示的装配方案:15图 3-3.中间轴的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一,为了满足离合器的轴向定位要求,I 轴段左端需制出一轴肩,故取 II 轴段的直径 dII=126mm,离合器与轴配合的毂孔长度 L1=389mm,取 lI=389mm。第二,初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dII=126mm,由轴承产品目录中初步选取型号为32026 单列圆锥滚子轴承,其基本尺寸 d D T=130mm 200mm 45mm 故 dIII=130mm。第三,取齿轮距箱体内壁的距离 a=15mm,滚动轴承距箱体内壁的距离 s=10mm,故 lIII=45+15+10+4=74mm.滚动轴承左端采用轴肩进行轴向定位,查手册得 32026 型轴承的定位轴肩高度 h=7mm,因此 dIV=144mm。第四,已知 IV 轴段上的齿轮轮毂宽度是 230mm,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 lIV=226mm。齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高度 h0.07d,故取 h=12mm,则 dV=168mm,轴环宽度 b1.4h,取 lV=20mm。第五,轴承端盖的总宽度为 30mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端与离合器的端面的距离 l=40mm,故 lII=70mm。第六,根据轴承的尺寸得 dVII=130mm,l VII=74mm;取 dVI=144mm,VI 轴段上齿轮的轮毂宽度为 340mm,故取 lVI=336mm;取 dVIII=126mm。轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据 dIV=144mm,查得平键截面 b h=36mm1620mm,键槽用键槽铣刀加工,长为 180mm。同理,VI 轴段上平键截面为 b h=36mm 20mm,长度为 280mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6,滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得,轴段倒角为 2.5 45,各轴肩处的圆角半径见图 3-3。3.3.3 输出轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢,调制处理。查表取 A0=115,于是得 mnPAd46.13278.59133I0min 输出轴的最小直径显然是安装制动器处轴的直径 dI,为了使所选的轴径 dI与制动器的孔径相适应,故需同时选制动器的型号。根据制动器型号取 dI=120mm,l 1=500mm.(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较,选用下图所示的装配方案:图 3-4.输出轴的装配方案17根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一,为了满足制动器的轴向定位要求,I 轴段左端需制出一轴肩,故取 II 轴段的直径 dII=126mm;轴承端盖的总宽度为 30mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端与制动器的端面的距离 l=40mm,故 lII=70mm。第二,初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 dII=126mm,由轴承产品目录中初步选取型号为32026 单列圆锥滚子轴承,其基本尺寸 d D T=130mm 200mm 45mm,故dIII=130mm,l III=45mm。第三,取齿轮距箱体内壁的距离 a=17.5mm,滚动轴承距箱体内壁的距离s=10mm,故 lVII=45+17.5+10+4=76.5mm,d VII=130mm。第四,已知 VII 轴段上轴承右端采用轴肩进行轴肩定位,查手册得 32026 型轴承的定位轴肩高度 h=7mm,因此 dVI=144mm.VI 轴段上齿轮轮毂宽度是 335mm,为了使套筒端面可靠的压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取 lVI=331mm.齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度 h0.07d,故取 h=12mm,则 dV=168mm,轴环宽度b1.4h,取 lV=20mm。第五,d IV=144mm,d VIII=126mm,根据安装要求,确定 lIV=257.5mm。轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据 dVI=144mm,查得平键截面 b h=36mm20mm,键槽用键槽铣刀加工,长为 280mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6,滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得,轴段倒角为 2.5 45,各轴肩处的圆角半径见图 3-4。3.3.4 轴的校核(1)高速轴的校核求作用在齿轮上的力圆周力 NTFt 34572.8960d2I 18径向力 NFnt 127594.cos0tan3457cosar 轴向力 ta 609t求轴上的载荷经过计算得出下列数据:表 3-3.高速轴上载荷载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FNH1=26716N FNH2=7858NFNV1=834276Nmm FNV2=3597552Nmm弯矩 M MH=3953968Nmm MV1=834276Nmm MV2=3597552Nmm总弯矩 M1=4041025 Nmm M2=5345675 Nmm扭矩 T T1=3948640 Nmm19图 3-5.高速轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度,轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 =0.6,轴的计算应力: MpaWTMca 5.0105.3948653467)( 222I2 )(轴的材料为 45 钢调制,由表查得 =60Mpa。因此, ,故安全。1ca1(2)中间轴的校核求作用在齿轮上的力圆周力 NTFt 3058.792d1I 20NTFt 5701392dI2径向力 nt 2349.costancosa1r1 NFnt 1067.t5702r2 轴向力 ta 58294ta311 t 71.n570n22 求轴上的载荷:表 3-4.中间轴上载荷载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FNH1=8236N FNH2= -31951NFNV1=8230Nmm FNV2=-16993Nmm弯矩 M MH1=1185984NmmMH2=6358249NmmMV1 左 =-485718Nmm MV1 右=1185120NmmMV2 左 =-3381607Nmm MV2 右 =-1711464Nmm总弯矩M1 左 =1281593 Nmm,M 1 右 =1676624 NmmM2 左 =7201569 Nmm,M 2 右 =6584560 Nmm扭矩 T TII=9550000 Nmm21图 3-6.中间轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度,轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 =0.6,轴的计算应力: MpaWTMca 15.214.095061852)( 32I21 )(右 Dca 637-)( 322I22 )()(右轴的材料为 45 钢调制,由表 =60Mpa。因此, ,故安全。1ca1(3)输出轴的校核22求作用在齿轮上的力圆周力 NTFt 5471391082dI 径向力 nt 2039.costancosar 轴向力 Fta 57t5471求轴上的载荷经过计算得出下列数据:表 3-5.输出轴上载荷载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F FNH1=14996N FNH2=39755NFNV1=8489Nmm FNV2=11741Nmm弯矩 M MH=5923420Nmm MV1=3353155Nmm MV2=1749409Nmm总弯矩 M1=6806655Nmm M2=6176353 Nmm扭矩 T TIII=9170830 Nmm23图 3-7.输出轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度,轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 =0.6,轴的计算应力: MpaWTMca 31.2914.097806685)( 322I213 )(轴的材料为 45 钢调制,由表查得 =60Mpa。因此, ,故安全。1ca13.4 键的选择与校核3.4.1 高速轴上键的选择与校核(1)轴与联轴器上键的校核选择键的连接类型和尺寸:选用圆头普通平键连接。根据 dI=85mm,查取键的截面尺寸为 b h=22mm 14mm,由轮毂宽度并参考键的长度系列,取键长 L=110mm.校核键连接的强度24键、轴和轮毂三者中最弱材料的许用应力 =100120Mpa,取其平均值P=110Mpa,键的工作长度 l=L-b=110-22=88mm。键与轮毂键槽的接触高度Pk=0.5h=0.5 14=7mm. pp MakldT1508764.392103可见,连接的挤压强度不够,考虑到相差较大,因此改用双键,相隔 180布置。双键的工作长度 l=1.5 88=132mm. pp akldT103285764.91023即满足要求。(2)与齿轮连接的键的校核选择键的连接类型和尺寸:选用圆头普通平键连接。根据 dVI=105mm,查取键的截面尺寸为 b h=28mm 16mm,取键长 L=180mm.校核键连接的强度键、轴和轮毂三者中最弱材料的许用应力 =100120Mpa,取其平均值P=110Mpa,键的工作长度 l=L-b=180-28=152mm.键与轮毂键槽的接触高度Pk=0.5h=0.5 16=8mm. pp MakldT62105)8(4.3921033满足要求。3.4.2 中间轴和输出轴上键的校核校核公式为: kldTp3102中间轴 : 符合要求。ppMa941053输出轴 : 符合要求。pp523253.5 轴承的选用与校核3.5.1 高速轴上圆锥滚子轴承的校核计算选用圆锥滚子轴承 32219,查表知其额定动载荷 Cr=302000N,额定静载荷C0r=448000N。图 3-8.轴承受力图(1)作用在轴承上的负荷A: NFNVHr 2730456271121 B: r 1822(2)轴向负荷 FaA6049轴承内部轴向力: NYrd751.231Frd94.06221975dAdF故轴承 B 被压紧。所以 Fa1= Fd1=9751N,Fa2=-Fd1
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本文标题:飞剪机传动装置的设计【8张CAD图纸和说明书】
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