毕业设计（论文）-一种高温防砂节流器设计（全套图纸三维）.pdf

XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 2015 届届 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 子子 题：活动式井下节流器室内实验装置的设计题：活动式井下节流器室内实验装置的设计 学生姓名：学生姓名： 班级学号：班级学号： 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 所在系（教研室）：机电与信息工程系所在系（教研室）：机电与信息工程系 下达日期：下达日期：2014 年年 7 月月 4 日日 完成日期：完成日期：2015 年年 5 月月 13 日日 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 摘 要 本课题来源于当今社会机械工业节流器室内实验装置的创新和更新换代基础之 上，通过设计出活动式井下节流器室内实验装置，从而来满足当今社会活动式井下节 流器室内实验装置不足的缺陷。 国内节流器室内实验装置的研发及制造要与全球号召的高效经济、质量好，效率 高等主题保持一致。近期对机械行业中节流器室内实验装置的使用情况进行了调查， 发现在机械行业中，节流器的使用非常普遍。自然而然在机械设备中它们的安装也非 常频繁。传动的节流器在没有实验设备而需要人工进行实验的情况下，效率低下，劳 动强度大，所以设计一个专用的节流器室内实验装置势在必行。 本文运用大学所学的知识，提出了节流器室内实验装置的结构组成、工作原理以 及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验， 构建了节流器室内实验装 置总的指导思想，从而得出了该节流器室内实验装置的优点是高效，经济，并且质量 高，运行平稳的结论。 关键词：机械工业；节流器室内实验装置；效率；高效 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） Abstract The environment of global economic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become an opportunity. Cap pressing machine in industry through a variety of ways have been working with the relevant technology, and constantly improve their own strength and core competitiveness, and narrow the gap with developed countries. In the new market demand, update the sleeve pressing machine is a pressing matter of the moment. The production of pipe pressing machine equipment manufacturing enterprises to fully tap the potential of the market, vigorously develop the sleeves of large low cost pressing special machinery and equipment, plays a positive role in the evolution of au t o m ati c as s embl y, t he as s em bly of m echani cal equi pm ent . There is a large pipe equipment on equipment safety index has strict requirements of production. In the production equipment of enterprises, give full consideration to the possible problems in the operation of the equipment, so as to reduce the noise pollution g, Recently, the use of machinery industry, bearing and shaft sleeve shaft were investigated, found that the shaft, bearings and bushings in the machinery industry is one of the key parts. Come very naturally in the assembly of the installation is also very simple. In the installation if the use of artificial pressure with not only the labor intensity is too large and the size of each other is not easy to ensure the shaft, bearing and shaft sleeve, so the design Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees . XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 目 录 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 绪论 . 4 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 5 1.2 本课题研究的主要内容 . 6 第二章 Solidworks 设计基础 . 4 2.1 草图绘制 . 5 2.2 基准特征，参考几何体的创建 . 6 2.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 2.4 工程图的设计 . 10 2.5 装配设计 . 14 第三章 节流器室内实验装置总体结构的设计 . 14 3.1 节流器室内实验装置的总体方案图 . 15 3.2 电动绞车的主要传动方式类型 . 15 3.3 机械传动部分的设计计算 . 16 3.3.1 电机的选型计算 . 16 3.4 蜗轮蜗杆的设计计算 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.4.1 选择蜗杆传动类型 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.4.2 选择材料 . 14 3.4.3 承载能力计算 . 14 3.4.4 蜗轮轮齿的强度验算 . 15 3.4.5 计算蜗杆的各项参数 . 16 3.5 齿轮的传动设计 . 17 3.5.1 齿轮模数的确定 . 17 3.5.2 接触强度和弯曲强度的验算 . 18 3.5.3 验算接触强度 . 18 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 3.5.4 验算弯曲强度 . 19 3.6 中间轴设计 . 20 3.6.1 选材 . 20 3.6.2 基本轴径估算 . 20 3.6.3 轴上零件布置 . 21 3.6.4 轴的结构设计 . 21 第四章 三维软件设计总结 . 34 结论 . 35 致谢 . 36 参考文献 . 37 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 第一章绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有， 一些专业知识是必不可少 的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项 目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。 封闭的专业知识的太狭隘， 考虑的问题太特殊， 在工作中协调困难， 不利于自我提高。 因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓 宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的 经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低资源消 耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和 任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代 机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现 实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和 分子。 电子计算机硬件和软件， 人类的新兴科学已经开始加强， 并部分代替人脑科学， 这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出 不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工 制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化 过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需 要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度 的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机 科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在 第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程 是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机 构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的 峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。 但是过度的专业知识使分割， 视野狭隘， 可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流， 缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业 知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自 上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域， 对专业合并的分化。综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从 不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为 一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而 专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会 科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。 1.2 本课题研究的主要内容 本论文主要研究运用 SolidWorks 对节流器室内实验装置进行设计。在设计过程 中，了解 SolidWorks 的各种功能。 SolidWorks 公司成立于 1993 年， 由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁 发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希 望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从 1995 年推 出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索 （Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks 软 件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。由于技术创新符合 CAD 技 术的发展潮流和趋势， SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公 司。良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创 新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995- 1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 比第一名。从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美 国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大 原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高 效地投向了市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明 星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的 高额市值将 SolidWorks 全资并购。 公司原来的风险投资商和股东， 以一千三百万美元 的风险投资， 获得了高额的回报， 创造了 CAD 行业的世界纪录。 并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公 司。SolidWorks 三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由剑 桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最大、最 好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航 空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、 日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育 市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培 训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相 关的招聘广告比其它软件的总合还要多， 这一事实说明了越来越多的工程师和设计者 使用 SolidWorks 三维软件， 越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。 Solidworks 软件功 能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks 的五大特点。使 得 SolidWorks 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。SolidWorks 在设计 时能够为用户提供不同的设计方案， 通过方案的筛选， 工程师能从中选择合适的方案， 从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅 提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好 的发展基础。SolidWorks 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统， 由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。 良好的财务状况和用户支持使得 SolidWorks 每年 都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995- 1999 年获 得全球微机平台 CAD 系统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大 奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，市值将 SolidWorks 设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为 华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额全资并 购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回 报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和管理技术队 伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks 三维机械设 计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由剑 桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最大、最 好用的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航 空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、 日用品/消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育 市场上，每年来自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培 训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 关的招聘广告比其它软件的总和还要多， 这比较客观地说明了越来越多的工程师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福 大学等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的一些大学 （教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大 学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用 SolidWorks 进行教学。 Solidworks 软件功能强大， 组件繁多。 Solidworks 有功能强大、 易学易用和技术创新三大特点，这使得 SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解 决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、 减少设计过程中的错误以及提高产品 质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作 简单方便、易学易用。 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且 SolidWorks 公司对中国市场重 点开发，日后 SolidWorks 应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 SolidWorks 的 深入了解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力 学分析等。 第二章 Solidworks 设计基础 熟悉 SolidWorks 的工作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作 环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 2.1 草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几 何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应 用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工 具完成草图绘。 2.2 基准特征-参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐 标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 2.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌 握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够 准确分析零件的特征， 灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。 综合应用扫描、 放样、 弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 2.4 工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法； 灵活运用建立标准三视图， 剖视图， 断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 2.5 装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配 体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在 装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 第三章 节流器室内实验装置总体结构的设计 3.1 节流器室内实验装置的总体方案图 本次设计的节流器室内实验装置采用的方案为：采用电动绞车通过带动滚筒转 动，从而带动钢丝绳轮的转动，而钢丝绳的另一端装有节流器，节流器是装在套管里 面的油管里面，随着电动机的正反转而随着钢丝绳升降，从而起到了对节流器室内进 行实验的目的。其布局的具体方案如下： XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 3.2 电动绞车的主要传动方式类型 我国常用的电动绞车类型及其传动方式有下列几种: 1. 2 5JH 型电动绞车,其传动方式为:一组斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮 2. 8JH 型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组直齿轮 3. 2 14JM 电动绞车,其传动方式有两种,一种为:一组蜗轮,两组直齿轮;一组为一组 斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮 4. 14JH 型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组直齿轮 5. 14JHC 型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组少齿差行星齿轮 6. 20JHA 型电动绞车,其传动方式为:一组直齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮 7. 28JM 型电动绞车,其传动方式为:一组圆锥齿轮,一组变速直齿轮,一组行星齿 轮,一组直齿轮。 3.3 电机的选型计算 已知节流器实验装置以及机械零部件的重量，我们取总重量为 200Kg，钢丝绳 移动范围为 50mm300mm，移动速度为 12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 具体的电机设计计算如下: 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 3.1.2 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： :0.3 200 g 0.005m 0.9 摩擦系数，取 ：负载重量， ： 丝杆导程， ：传动效率，取 MK PB 负载惯量 左右水平运动 2 2 2 0.005 ()2000.000126779(.) 22 = PB JLMMkg m 丝杆螺母惯量 43452 7.87 100.4 0.23.72 10 (.) 3232 = BB JBL Dkg m XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 式中 :7.87 0.4m 0.02m 密度，取 ：丝杆长度，取 ：丝杆直径，取 B B L D 总惯量 2 0.00032(.)=+= LLMB JJJkg m 电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，可以选择南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参 数表如下： XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 电机额定功率为 1.5KW，额定转矩为 1.3N.m，最大转矩为 2.6N.m， 额定转速为 3000r/min。 3.4 蜗轮蜗杆的设计计算 3.4.1 选择蜗杆传动类型 根据小绞车P189“回柱绞车主要技术规格”，采用圆弧面蜗杆（ZC）。 3.4.2 选择材料 根据设计要求,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度是慢速,故蜗杆用40Cr,因需 要效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为 250- 300HB.蜗轮用铝铁青铜 ZQAl9- 4,金属模铸造.为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,二轮芯用灰铸铁 HT25- 47 铸造. 3.4.3 承载能力计算 圆弧面蜗杆传动的损坏形式同圆柱蜗杆传动类似，主要是齿面磨损与胶合。为实 现齿面之间的动压润滑，避免发生胶合和减轻磨损，圆弧面蜗杆传动的承载能力按以 下验算： （）选择蜗杆头数，涡轮齿数及蜗杆包容涡轮的齿数 Z1=1，Z2=iZ1=43， XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） Z=10 2Z =10 43 =4.3 4 （）选择传动比参数 根据 i=40，n1=730r/min,查5P312 图 3- 42，取 I=1 （）选择材料系数，质量系数及工作条件系数 齿轮材料为铝铁青铜，制造精度 8 级，启动频繁，间歇工作制度，查5P312 表 3- 20，取 K1=1，K2=0.8，K3=1.06 （）计算功率参数 H= 321 136 . 1 KKK INi = 8 . 08 . 04 . 1 5 . 1814336 . 1 =1123 （）确定中心距 根据 H=1123，n1=730r/min，查5P312 图 3- 43 得 A=225mm （） 验算： N1= I H i KKK 36 . 1 321 = 1 1125 4036 . 1 8 . 08 . 04 . 1 =18.53kw， N1=18.5kwN1， 满 足要求。 3.4.4 蜗轮轮齿的强度验算 圆弧面蜗杆传动的蜗轮发生断齿的情况是比较少见的。但为慎重起见，必要时仍 需对蜗轮轮齿进行强度验算。由于蜗轮轮齿在受力时的变形造成卸载，引起载荷沿齿 高方向分布不均，使力的作用位置向齿根方向偏移。所以，蜗轮轮齿的折断不是由于 弯曲强度不够，而是齿根剪切强度不足引起的。 （）蜗轮圆周力 P2= 1 12 fd T = 3 1091.75 39.75532 =199 KN （）蜗杆与蜗轮啮合齿对之间的载荷分布不均匀系数，可取 KP=0.5， B=54mm，Cn=0.304 = 2 360 Z =9 2=- （1+ 2 2 f n d C ）=0.55- 2 2 f n d C =0.559- 09.374 304 . 0 2 =4.95 （）蜗轮齿根的许用剪应力 =0.5b ， 查3P205 表 8- 9 b=540 aMP ，=0.5540=270 aMP （）0 =tg- 1 1 2 f f id d =tg- 1 91.7543 09.374 =6.53 0 =sin- 1 2 0 fd d =sin- 1 09.374 145 =22.95 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） （）= )2/ (2cos)2/(202022 2 +tghdfBZK P p = ) 2 95 . 4 95.22(82 . 9 253 . 6 cos95 . 4 2 09.374 105445 . 0 10199 3 3 + tg =198 aMP 故蜗轮齿根的剪切疲劳强度满足要求。 3.4.5 计算蜗杆的各项参数 （）蜗杆顶圆直径 Dd2= 4 . 1 3 . 0 1 2 2 1 + + Z DgA = 4 . 140 3 . 0 1 602252 + + =387.19mm （）径向间隙 C=0.15 4 . 12 2 +Z Dd =0.15 4 . 143 19.387 + =1.4 （）校正蜗杆圆直径 Dg1=2A- Dg2- 2C=2225- 387.19- 21.4=60mm 齿顶高、齿根高和全齿高 h1=0.9 4 . 12 2 +Z Dd =0.9 4 . 140 19.387 + =8.42mm h1=0.85 4 . 12 2 +Z Dd =0.85 4 . 140 19.387 + =7.95mm h2=0.7 4 . 12 2 +Z Dd =0.7 4 . 140 19.387 + =6.55mm h2=1.05 4 . 12 2 +Z Dd =1.05 4 . 140 19.387 + =9.82mm h1=h1+h1=8.42+7.95=16.37mm h2=h2+h2=6.55+9.82=16.37mm （）分度圆直径和成形圆直径 df2=Dd2- 2h2=387.19- 26.55=374.09mm df1=2A- df2=2225- 374.09=75.91mm d0= 6 . 1 A = 6 . 1 225 =140.625,取 d0=145mm （）蜗杆顶圆直径和涡轮根圆直径 Dd1=df1+2h1=75.91+26.55=89.01mm Dg2=df2- 2h2=374.09- 29.82=354.45mm XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 3.5 齿轮的传动设计 本设计的齿轮传动是由三个直齿圆柱齿轮来完成的。即小齿轮、过桥齿轮和大齿 轮。小齿轮安装在蜗杆轴上，中间齿轮和大齿轮安装在中间轴和卷筒上。通过这三个 齿轮，将运动传递到卷筒上。 3.5.1 齿轮模数的确定 参考同类产品：选取小齿轮材料为 40Cr钢，齿面淬火，淬火硬度为 HRC4550； 桥轮材料为 40Cr钢，表面淬火，淬火硬度为 BRC4855；大齿轮用 40Cr合金钢铸成， 调质处理，硬 HRC230260。初选 z1=19, 则 z2=i219=1.2119=23, z3=i3 z3=3.623=83, 为减小传动的尺寸，小齿轮和桥齿轮均为硬齿面；大齿轮采用软齿 面，其目的是使大齿轮和中间齿轮使用寿命相当。 模数大小需由弯曲疲劳强度确定。由于第二对齿轮传动承载较大，就按第二对齿 轮传动初步计算。 按弯曲强度，m 3 2 2 2 2 aA SF d YY Z KT 1P201 式（10- 5） 式中，取载荷系数 K=1.325 ，z2=23 ，转矩 T2=6338 Nw 齿宽系数 d =0.51 桥轮、大齿轮许用弯曲应力： 2 F =637MPa， 3 F =396MPa 齿形系数：Y 2a F =2.69 ， Y 3a F =2.21 应力修正系数：Y 2 sa =1.58 ， Y 3 sa =1.77 以上数据均查自1P200 2 F Y 2a2 F Y a S = 637 58 . 1 69. 2 3 F Y 3a3 F Y a S = 396 77. 121. 2 就按二者中的大值 3 F Y 3a3 F Y a S 计算，将诸值代入式，得 M 3 2 2 2 33 2 2 aa SF Fd YY Z KT XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） = 3 2 3 77. 121. 2 3962351. 0 106338325. 12 =8.5mm 圆整，取 m=8mm。 3.5.2 接触强度和弯曲强度的验算 3.5.3 验算接触强度 （） 齿数和精度等级：z1=19，z2=23,z3=83, 圆周速度 v=5 m/min，8 极精度 （）使用系数 KA=1 （）动载系数 K 1V =1.0，K 2V =1.02 （）齿向载荷分配系数 K 1 =1.21，K 2 =1.13 （）齿宽系数 1d =0.78， 2d =0.51 以上 25 数据均查自1P193- 205 （）载荷系数 K：K1=KA.K 1V .K 1 .K 1 =111.11.21=1.33 K2=KA.K 2V .K 2 .K 2 =11.021.151.13=1.325 （）总工作时间 设计每日工作 8 个小时，一年 300 天，使用寿命 8 年，使用期限 内工作时间占 20% th=830080.2=3840h （）工作应力循环次数 小齿轮为主动轮，每转一周，小齿轮同侧啮合一次；中间 轮同一侧齿面也啮合一次。因此，接触应力按脉动循环变化 N1=60rn1th=60116.983840=3.910 6 N2=N1/i2=3.910 6 /1.2=3.2610 6 N3=N2/i3=3.2610 6 /3.6=0.910 6 （）弹性系数 Z 1E =189.8 a MP ，Z 2E =188.9 a MP （10）节点区域系数 Z 1H =2.22，Z 2H =2.5 （11）接触疲劳极限 1limH =1280 aMP ， 2limH =1370 aMP ， 3limH =950 aMP （12）接触安全系数 S 1H =S 2H =1 （13）接触寿命系数 KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 以上 913 数据均查自1P201210 （14）许用接触应力 1H = H NH S Z 1 1lim = 1 15. 11280 =1472 aMP XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） 2H = H NH S Z 2 2lim = 1 25 . 1 1370 =1713 aMP 3H = H NH S Z 3 3lim = 1 3 . 1950 =1235 aMP （15）齿宽 b1=b2=b3=100mm （16）验算 1 H =Z 1 E .Z 1 H2 2 3 1 d 11 U 1U d 2 1 + TK =189.82.5 2 . 1 12 . 1 15278. 0 39.755333. 12 3 + =1453 aMP 1H =1472 aMP 2H =Z 2E .Z 2H 3 3 3 2 d 22 U 1U d 2 2 + TK =188.92.5 6 . 3 16 . 3 18451. 0 84.8881325. 12 3 + =1224 aMP 3H =1235 aMP 经计算知，大小齿轮均满足接触强度要求。 3.5.4 验算弯曲强度 （1）齿形系数 Y a F Y 1a F =2.85，Y 2a F =2.69，Y 3a F =2.21 （2）应力修正系数 Y a S Y 1a S =1.54，Y 2a S =1.575，Y 3 Sa =1.775 （3）弯曲疲劳极限 lim F 1lim F 600 aMP ， 2lim F 650 aMP ， 3lim F 450 aMP （4）弯曲安全系数 SF SF=1.0 （5）应力循环次数 N 小齿轮为主动轮。每转一周，小齿轮同一侧啮合一次，弯曲应 力按脉动循环变化；中间同一侧齿面口啮合一次，弯曲应力按对称循环变化。 N1=60rn1th=60116.983840=3.910 6 N2=N1/i2=3.910 6 /1.2=3.2610 6 N3=N2/i3=3.2610 6 /3.6=0.910 6 （6）弯曲寿命系数 KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） （7）许用弯曲应力F 1F = F FNF S K11lim = 1 9 . 0600 =540 aMP 2F = F FNF S K22lim = 1 0 . 1650 =650 aMP 3F = F FNF S K33lim = 1 15 . 1 450 =518 aMP (8)验算： 428 19878 . 0 54 . 1 85 . 2 528933 . 1 22 232 1 3 1111 1= = Zm YYTK d SaFa F aMP 1F 413 54 . 1 85 . 2 575 . 1 69 . 2 428 YY YY Sa1Fa1 Sa22Fa 1F2= = =左F aMP 2F 483 238100 575 . 1 69 . 2 6338325 . 1 22 2 2 2222 2= = Mbd YYTKSaFa F 右 aMP 2F 447 575 . 1 69 . 2 775 . 1 21 . 2 483 2YY YY SaFa2 Sa33Fa 2F3= = =右F aMP 3F 经计算知：大小齿轮均满足弯曲强度要求，且具有高的可靠性。 3.5 中间轴设计 中间轴 （过桥齿轮轴） 是为适应绞车结构上的需要 （加大滚筒与蜗轮轴的中心距） 而设计的，轴固定在底盘左侧箱中部。轴上有一过桥齿轮，齿轮有 40Cr 合金钢制成， 齿面硬度为 HRC5055。齿轮孔内镶有铜套，轴心部挖空，加一个旋盖（压油盖）， 组成挤压式油杯。下面就具体设计一下中间轴结构。 已知， 中间轴传递功率 P2=13.16 KW。 转速 n2=14.15 r/min,转矩 T2=8881.84 N m 3.5.1 选材 中间轴受力情况简单，且不是重要的轴，选 45 # 钢就可以了。 3.5.2 基本轴径估算 由1P370表 15- 3 查得 A0=108 XX 大学 2015 届本科生毕业设计（论文） dA0 3 n p =108 3 15.14 16.13 =105.4mm ， 取 d=105mm 由于该轴并不旋转，强度要求并不高