毕业设计（论文）-汽车轴承零件清洗机的设计（全套图纸）.pdf

目 录 第一章第一章 轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势4 第二章第二章 系统方案的设计系统方案的设计6 2.1 轴承清洗机工作原理7 2.2 总方案的确定8 第三章第三章 电动机的选择电动机的选择10 3.1 清洗轴承时的摩擦力矩10 3.2 电动机型号的确定11 第四章第四章 直齿圆锥齿轮传动设计直齿圆锥齿轮传动设计12 4.1 总传动比的确定12 4.2 锥齿轮的设计13 第五章第五章 轴系结构的设计轴系结构的设计15 5.1 输入轴轴径的初步计算16 5.2 轴的结构设计17 5.3 轴的强度校核18 5.4 输出轴轴径的初步计算22 5.5 轴的结构设计22 5.6 轴的强度校核23 第六章第六章 滚动轴承的选择与校核滚动轴承的选择与校核26 6.1 轴承的选择26 6.2 轴承的校核28 第七章第七章 联轴器的选择联轴器的选择32 第八章第八章 键的选择与校核键的选择与校核34 8.1 键的选择34 8.2 键的校核35 第九章第九章 机架的设计机架的设计37 总结总结39 参考文献参考文献40 致谢致谢41 第一章：轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势第一章：轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势 滚动轴承是一种精密的机械配件，它的安装工艺要求较高，必须在严格的计 数条件下进行，安装轴承的场地应该与机加工或铆、锻焊等场所分开，更不宜在 灰尘很大的露天场地进行。在没有做好安装准备工作前，不宜将新轴承过早的开 封。新轴承一旦开封取出后，就应及时安装。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 新的轴承在安装前应进行清洗，把包装材料的碎片和防锈油脂等彻底清洗。 目前我采用的轴承防锈油脂或其他防锈材料通常并不具备轴承工作时所需要的 润滑性能，其中含有的某些添加剂将会引起润滑油变质，降低其润滑性，积聚在 轴承表面的赃物和水分也会污染润滑油，加剧轴承的腐蚀和磨损，因此必须在安 装前予以洗净。 清洗轴承时所采用的清洗液应根据轴承出厂时所用的防锈材料来选定， 市场 上出售的轴承防锈材料一般有三种： 1、防锈油 防锈油在大、 中、 小型各类轴承中活得广泛的应用。 这种轴承可放在汽油 （溶 剂汽油航空汽油 120 #、200#汽油）或煤油中清洗，接着放到掺有 68%变压器油 的汽油中过洗。过洗后，汽油很快挥发，而变压器油则留在轴承表面，它在机器 随后的装配过程中可防止轴承锈蚀。 2、防锈脂 防锈脂在大型或特大型轴承中采用较多。这种轴承应先放在 95100的轻 质矿物油（如 10#机油、变压器油）中，待防锈脂溶解到矿物油中后将轴承取出， 用柴油洗去热矿物油。待*承冷却后再用掺有变压器油的汽油洗净。 3、气相剂和水溶性防锈剂 这种防锈剂只限于在全部用黑色金属制成的轴承中使用。 这类轴承应放在皂 类或其它水溶清洗剂中清洗。皂类一般是油酸钾皂、油酸钠皂或其它动、植物油 制备的钾、 钠皂等。 皂在水中比例一般为 23%。 清洗时， 先将轴承放到 8090 的清洗液中清洗 23 分钟然后浸到室温的清洗液中清洗，最后用清水漂净。经 过清洗后的轴承还需要用轻质矿物油脱水才能安装使用。 脱水时将轴承放入温度 大 110左右的 10 #机油或变压器油中，待油与水遇发出的劈啪声消失后取出轴 承，用柴油洗去脱水用的机油，再用掺有变压器油的汽油* 当清洗个别或少量轴承时，可直接把轴承浸入普通油槽，用夹钳钳住轴承， 使其在油中来回清洗，直到洗净为止。当清洗大量中、小型轴承时，最好采用轴 承清洗机，藉以提高清洗效率减轻劳动强度。这种效果，在清洗维修的旧轴承时 尤为明显。 轴承清洗机已经广泛运用于企业、工厂等地方，因此研究轴承清洗机具有很 高的现实意义及经济价值。 课题的背景及意义：课题的背景及意义： 目前有些企业在清洗个别或少量轴承时，可直接把轴承浸入普通油槽，用夹钳钳 住轴承在油中来回清洗，直到洗净为止。然而在清洗大量中、小轴承时劳动强度 大， 并且它的工作环境比较差。所以我在这个设计当中提出自己的看法及改进意 见，对企业的发展和提高自己理论与实际相结合的能力有很重要的意义。 基本内容及解决的关键问题基本内容及解决的关键问题 （1）基本内容对轴承的基本原理及国内外现状进行分析，确定清洗机装置传动 方案，进行几何运算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺寸，并对其进 行强度校核等。 进行清洗工作。经查阅资料及所学知识，决定由电动机带动传动装置驱动芯轴实 现工作。 课题研究情况综述课题研究情况综述 轴承在生产工程中，清洗是多次进行的一项作业，即为装配前的零件清洗和装配 铆合后的成品的清洗。而早期的轴承清洗一直采用原始的手工擦洗或浸洗，这种 方式成本高、劳动强度大、环境条件差、生产效率低。且清洗液需一次添加，周 期排放，在使用过程中无任何过滤措施，浪费严重。随着国内外轴承市场竞争加 剧，迫使轴承制造企业花大本钱提高工艺装配水平，提高成品质量。 所以这个清洗机设计可以代替原始的人力清洗，提高清洗的生产效率，改善劳动 条件，降低生产成本。因此研究清洗机具有很高的的现实意义和经济价值。 角接触球轴承 7624 的清洗装置的设计，通过本文的研究，设计一台能够在生产 中实用的机器。在本文设计过程中，经过对电动机的选择、锥齿轮的设计、机架 的设计设计，提出了自己的看法及改进意见，对企业的发展和提高自己的动手能 力有重要的意义。 设计的主要工作及任务 通过对课题任务书的仔细阅读， 并进行分析， 可以确定本文的主要任务如下： 1）根据课题要求，对轴承清洗机的基本原理及国外现状进行分析，确定清 洗机装置传动方案，进行几何计算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺 寸，并对其进行强度校核等； 2）完成轴承清洗装置各个零件的总体装配； 3）绘制六张主要零件图和一张总体装配图； 根据设计思路，本次设计主要要完成的工作为： 1）清洗机系统总体方案的设计； 2）电动机的选择； 3）锥齿轮机构的设计； 4）机架的设计； 5）绘制二维图。 第第 2 章系统总体方案设计章系统总体方案设计 2.1 轴承清洗机的工作原理轴承清洗机的工作原理 对轴承清洗机进行设计，首先要知道其基本原理，如图 2.1 所示为轴承 清洗机的典型结构示意图。其基本原理为：轴承用吊钩吊置于清洗槽内的芯轴 1 上，并用支脚 2 顶住轴承外圈，然后盖上清洗槽上的上盖 6。清洗时，电动机通 过传动装置驱动芯轴 1 回转，同时清洗液通过喷管喷射到轴承的内、外座圈间进 行清洗。使用过的清洗液经网孔隔板 4 流到下部的沉淀槽中（同时对圆锥齿轮传 动进行润滑） ，沉淀槽中的隔板 5 用以保证清洗液与沉淀物分离。沉淀物通过槽 底阀门 7 放出，而清洗液则通过过滤网 8 由泵抽回到管路中重复使用。 图 2.1 轴承清洗机结构简图 2.2 总体方案的确定总体方案的确定 对清洗机的基本原理熟悉之后，本文对其进行了两种方案设计。 方案一如图 2.2 所示，两个圆锥齿轮被安装在于机架联接的一个单独支板 （用厚钢板焊接而成）上，这就可将圆锥齿轮传动作为一个独立部件在机架之外 先行装配调整，然后再将支板（连同圆锥齿轮传动）安装到机架内部水平隔板的 横梁上。 图 2.2 方案一结构简图 方案二如图 2.3 所示。采用电动机带动皮带轮驱动圆锥齿轮转动，其中圆锥 齿轮轴通过长轴传递，长轴通过套筒保证刚度，布置空间相对较大。 图 2.3 方案二结构简图 通过对方案一和方案二进行比较可以知道， 方案一可以为装配工作带来较多 方便，又能提高装配质量，并且降低了对机架的加工要求。在这个方案中，原动 机采用直接固定于机架的凸缘式电动机。 方案二中水平传动轴较长，因此需要采用长而粗的支承套筒以保证刚度。同 时，考虑到圆锥齿轮传动的啮合质量，水平隔板和侧板都应具有足够的厚度，以 使垂直和水平支承套筒安装后能保证所要求的垂直度和位置精度， 这样导致机架 的用料增多，机架过重且加工成本增高。 经过综合考虑，本文清洗的是大型机车装配车间滚动轴承，待清洗零件为带 防锈油的角接触球轴承，轴承型号为 7624，重约 21.7kg，要求清洗时的转速为 n1=650r/min，清洗液采用 10#机油。所以选用方案一作为本设计的最终方案。 第第3章电动机的选择章电动机的选择 3.1 清洗轴承时的摩擦力矩清洗轴承时的摩擦力矩 清洗机工作时，只是驱动一个不受外载荷作用的被清洗的轴承，这时所需动 力， 仅需要克服清洗轴承的滚动体与保持架之间、保持架引导面上和滚动体旋转 运动所生成的摩擦力矩以及清洗液内的摩擦力矩。这些摩擦力矩用 T0表示并按 下式估算： 73 0 3/2 0 10)( =MDfNT（式 3-1） 式中 v-润滑剂（清洗液）50时的运动粘度，cm 2/s； n-被清 洗轴承的转速，r/min； Dm-被清洗轴承的平均直径，mm； f0-考虑轴承结构类型和润滑方法的系数。 根据机械设计手册，可有 10 #机油的粘温特性曲线查得 10#机油在 50时 的运动粘度 v 为 10cSt。因此 2000) min ()(650065010 2 = r s cm nv ) min ()( 2 r s cm 又查表可知道，取 f0=4。由已知条件可知，轴承内径 120mm，外径为 260 mm， 所以取 Dm=190mm 于是公式（3-1）可得摩擦力矩为： mKNDfNTM= 9557. 0101904)6500(10)( 73 3 2 73 0 3/2 0 3.2 清洗清洗功率功率 考虑到起动时的摩擦力矩大于 T0值，为了保证清洗机迅速越过起动阶段到 达正常的清洗转速，应有足够大的起动力矩 Td。设计时，建议取 Td=（1.52.5） T0。所以本文取起动功率为： KW nTnT P d 13. 0 9550000 650 7 . 9552 9550000 2 9550000 0 0 = = = = 3.3 电动机功率 取直齿圆锥齿轮传动的效率为 0.95，一对滚动轴承的效率为 0.99，联轴器 的效率 0.99，由公式可得电动机所需功率为： KW P P14. 0 95. 099. 099. 099. 0 13. 0 0 = = 经过查找机械设计手册，最后确定电动机型号为： Y801-4 型三相异步电动机 （GB3074-82） ， 功率为 0.55KW， 转速为 1390r/min。 Y 系列电动机（摘自 JB/T8680.1-1988）为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机， 是按照国际电工委员会（IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点。Y 系列电动 机用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。该电动机适用于电源电压为 380V、无特殊要求的机械，如机床、泵、风机、运输机。搅拌机、农业机械等： 也适用于某些需要高起起动转矩的机器，如压缩机等。 第第 4 章直齿圆锥齿轮传动设计章直齿圆锥齿轮传动设计 4.1 总传动比的确定总传动比的确定 根据已计算的条件，传动装置的总传动比为： i=1390/n=1390/650=2.14 由此表明方案一采用的一级直齿圆锥齿轮传动方案完全可行。 4.2 锥齿轮的设计锥齿轮的设计 1）选择齿轮材料及精度等级）选择齿轮材料及精度等级 轴承清洗机为一般工作机，速度小于 40m/s，由参考文献可知，本文选用 7 级精度锥齿轮。齿轮采用软齿面，小齿轮选用 40Cr 调质后表面淬火，齿面硬度 为 241-286HBS，大齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度 220HBS，齿面粗糙度 Ra 1.6-3.2m 2）按齿面接触疲劳强度设计）按齿面接触疲劳强度设计 由参考文献设计计算公式进行试算，即： () 3 2 1 2 1 5 . 01 92 . 2 u KTZ d RR H E 错误！未指错误！未指定定书签。书签。 初次取小齿轮齿数: Z1=25。 则大齿轮齿数：Z2=iZ1=2.1425=53。 实际传动比: i0=53/25=2.12。 传动比误差： i-i0/i=2.14-2.12/2.14=0.9%= Y e F F rb a NYFFP arbB 3478 .12399 . 1 18056 . 0 56 . 0 =+=+= 3）校核轴承的寿命 由于轴承 B 受的当量动载荷较大，故对轴承 B 进行校核 由表 10-5 和表 10-6 可分别查的 1 3 . 1 = = t p f f （工作温度低于 100 C 0 ),轴承工作寿命 按 1.5 年计算，则 hLh87605 . 136516= 表 10-5 动载荷系数 p f 载荷性质 无冲击或轻微冲 击 中等冲击 强烈冲击 动载荷系数 p f 1.0-1.2 1.2-1.8 1.8-3.0 表 10-6 温度系数 t f 轴 承 工 作 温 度 C 0 100 125 150 175 200 225 250 300 350 温 度 系数 1 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60 0.50 NCN nL P f f C r h B t p 98805 .3164 10 876065760 347 1 3 . 1 10 60 3 6 3 6 =+=+ 错误！未指错误！未指定定书书 签。签。 轴承为紧端，轴承为松端。 所以轴承 1 所受的轴向力： NFFF daAa 106711652232 21 = (向右） 错误！未指错误！未指定定书签。错误！未指书签。错误！未指定定书签。书签。轴承所受的轴向力： NFF da 1165 22 = (向左） （5）计算当量动载荷 查参考文献【1】表 13-5 e Fr Fa 时，X=1， e Fr Fa 时，X=0.4 则代入数据得 e Fr Fa 时，X=0.4 查参考文献【2】表 6-7 e=0.42,Y=1.4 查参考文献【1】表 13-6 错误！未指错误！未指定定书签。书签。=1.2 轴承： 错误！未指错误！未指定定书签。书签。=错误！未指错误！未指定定书签。书签。=0.16 错误！未指错误！未指定定书签。书签。故 X=1 Y=0 8008319666732 . 1)( 111 =+= arp YFXFfP 错误！未指错误！未指定定书签。书签。 轴承 错误！未指定书签。错误！未指定书签。=错误！未指定书签。错误！未指定书签。=0.357 错误！未指定书签。错误！未指定书签。故 X=1 Y=0 错误！未指定书签。错误！未指定书签。319632632 . 1)( 212 =+= arp YFXFfP (6)轴承寿命计算 因为错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。,故按轴承 当量动载荷计算轴承寿命。 NCN nL P f f C r h t p 32200 3 . 17857 10 876065760 8008 1 2 . 1 10 60 3 6 3 6 1 = = = 3 10 6 )( 60 10 P C n Lh= 3 10 6 ) 8008 11857 ( 65760 10 49078 错误！未指错误！未指定定书签。书签。h 实际需要工作时间 T=16 300 10=48000h，错误！未指错误！未指定定书签。错误！未指书签。错误！未指定定书书 签。签。 ， 故此轴承符合要求 第七章第七章 联轴器的选择联轴器的选择 1、计算载荷 根据参考文献机械设计基础课程设计表 15-8 查的载荷系数 K=1.3 计算转矩 C T =KT=1.33780=4914mmN 2、选择联轴器型号 综合考虑联轴器的功能，轴的伸出端安装的联轴器根据表 15-2 初选，选用 型号为 GY1 的凸缘联轴器，公称转矩 25N.M,许用转速 12000r/min,轴孔直径 d=16cm。轴孔长度 L=59mm. C T =KT=1.33780=4914mmN n T =25000 N.mm 联轴器用来连接两根轴或轴和回转件，使它们一起回转，传递转矩和运动， 在机器运转过程中，两根轴或轴和回转件不能分开，只有在机器停止转动后用拆 卸的方法才能将他们分开。有的联轴器还可以用作安全装置，保护被连接的机器 零件不因过载而损坏。 第八章第八章 键连接选择与校核键连接选择与校核 键主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，有些键还可实现轴 上零件的轴向固定或轴向移动。如减速器中齿轮与轴的联结。 键的分类：键分为平键、半圆键、楔向键、切向键和花键等。 各类各类键的键的特点特点 1.平键 平键的两侧是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。其定心性能好，装 拆方便。平键有普通平键、导向平键和滑键这三种。 2.半圆键 半圆键也是以两侧为工作面,有良好的定心性能。半圆键可在轴槽中摆动以 适应毂槽底面，但键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联结。 3.楔键 楔键的上下