5T龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计-机械毕业论文【答辩优秀】

目录 1 前言 . 1 1.1 课题的来源、设计要求 . 4 1.2 课题在国内（外）发展概况及存在的问题 . 5 1.3 课题设计的总体思路 . 5 1.4 本设计应解决的主要问题、意义及实用价值 . 5 2 总体 方案设计 . 6 2.1 传动方案的拟定 . 9 2.2 电动机的选择 . 10 2.3 各级传动比的分配 . 10 3 传动件设计 . 12 3.1 带传动设计 . 12 3.2.齿轮传动设计 . 14 3.2.1 一级齿轮传动设计 . 15 3.2.2 二级齿轮传动设计 . 18 3.3 轴的设计 . 20 3.3.1 轴的最小直径估算 . 20 3.3.2 轴的结构设计 . 21 3.3.3 轴的 校核 . 22 3.4 蜗杆传动设计 . 27 3.4.1 蜗轮蜗杆参数计算 . 27 3.5 滚动轴承 . 28 3.5.1 滚动轴承的选择 . 28 3.5.2 滚动轴承的润滑 . 30 3.6 键连接的选择 . 31 3.7 箱体设计 . 错误 !未定义书签。 5.结论 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 34 附录 . 35 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 1 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动 系统设计 摘要： 龙门皮革下料机 是为了提高工作效率而进行设计 的专用机床，该机械主要用于皮革的切削。 通过分析皮革下料机的设计要求和设计原理，确定了 总体方案， 完成了传动零件的选定 ，设计非标准件和机床总体结构。 为实现下料机的预期功能，对其传动系统进行了设计。拟定了传动方案，分配了各级传动比，完成了动力和运动参数设计，以及结构设计，并进行有关的计算和校核等。根据下料机切削皮革的要求，选用曲柄滑块机构来控制工作行程，对曲柄滑块机构的运动进行了分析。所设计的龙门 皮革下料机的 工作效率高， 能够准确的运动 ,传动平稳可靠，使用 安全 ,易于维修，满足了下料分切干燥要求，工作行程便于调整，能保证所需皮革样式准确的切除。 关键词： 专用机床 ；曲柄滑块机构 ；传动系统 Design of the Overall and Transmission Systems of 5T 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 2 Gantry Machine for Cutting Leather Abstract: 5T Gantry machine for cutting leather is for enhance the working efficiency to carry on the design the special purpose machine, this machinery mainly cuts the leather cutting. Pass after analysis that the machine design demands principle and design principle by a leather, have ascertained an overall plan, have accomplished selects of drive part, have designed the non- standard piece and machine tool overall structure. Be to come true anticipate that function design of transmission systems of machine for cutting. Have designed the drive scheme, have assigned all of the various levels transmission ratio, have accomplished driving force and have moved parameter design and physical design. And make use of what be mimicked knowledge carrying out relevant secretly scheming against and school core and so on. According to lower material machine request cutting a leather , come to control a working stroke selecting and using slider-crank mechanism organization, the organization motion has carried out analysis on slider-crank mechanism. Design Gantry machine for cutting leather of working efficiency high, the nicety move, the transmission were stable , safe in utilization, was apt to maintenance, satisfies the yummy treats minute to cut the dry request, the power stroke is advantageous for the adjustment, could guarantee needed the leather style accurate excision. Key word: single purpose machine； slider-crank mechanism； transmission system 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 3 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 4 1 前言 1.1 课题的来源、设计要求 课题是 5T龙门皮革下料机的总体设计及传动系统设计 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 5 课题来源于：盐城市盛和轻工机械厂。 课题 设计要求 ： 设备应能满足下料分切干燥要求且结构简单、运转平稳，工作可靠 ,同时工作行程应便于调整 ,设备易便于维修 1.2 课题在国内（外）发展概况及存在的问题 改革开放 20 多年来，随着中国成为皮革工业大国，皮革机械行业也得到了蓬勃发展。皮革机械行业包括制革、制鞋及皮件机械部分，为皮革工业生产提供机械及自动化生产装备。皮革机械的发展，改变了皮革工业从手工作坊的生产方式到机械化、半自动化大规模工业的生产，提高了产品质量，提高了生产效率。 近三年，中国制鞋机械年销售额每年都以 20%以上的速度增长 ；去年销售额增长超过 30%。 随着中国成为世界鞋业加工基地，鞋机企业完成了创业初期的资金和技术积累，今后将会及时根据鞋厂的工艺改进，设计生产新的机器，提高新产品开发能力，创造中国 鞋机品牌和具有中国特点的鞋机。中国鞋机的质量已经稳定，鞋机出口将有相当大的发展空间。 总的说来，目前中国皮革机械 工业已有一定的规模，各厂家生产的产品，在种类、规格、数量、质量等方面都有很大的发展和提高，基本满足了皮革企业的需要，部分皮机已达到或接近国际 80年代水平并且出口。近年来，一些军工大企业也介入皮机生产，有力地促进了皮机 工业 的发展，目前已形成了几个皮机生产制造基地和集团。 但是，我们不可否认这样一个事实 :皮革制品加 工业 在中国仍然属于劳动密集型产业，即使是目前多数大中型皮革企业使用的性能高的机器设备依然以 “洋机 ”为主，国产皮机在质量上与国际先进皮机相比还有一定的差距。 “皮革机械 工业 基础差，设计理论不够完善，科研力度仍不够，专业人才匮乏，以引进、仿造为主 ”，这就是中国现阶段皮革机械 工业 的真实写照，同时也是中国皮革机械水平低、落后的最根本所在。而实现皮革生产的机械化、自动化是其发展的根本出路 。 19 1.3 课题设计的总体思路 本课题首先需要完成总体设计：设计皮革下料机的总体结构，安装尺寸，确定机器的传动方案和工作原理，分配各级传动装置的传动比，同时根据需要的生产量确定机器的工作参数。 其次，在完成总体设计的基础上，需要进行传动装置设计：设计曲柄 滑块机构，利用齿轮结构进行传动，结构简单，传动比准确，高效率，低功耗，平稳运行，具有良好的性能。 1.4 本设计应解决的主要问题、意义及实用价值 解决的主要问题：通过现代 CAD 技术对传动零件的选定，设计非标准件和机床总体结构。运用 AutoCAD 绘制机床的总装配图、各个零件的零件图和传动路线图，以指导各零件的加工和机床的设计。运用 Pro/E 进行该机床零件的三维实体建模，生成三维爆炸视图，指导该机床的生产装配。通过专业知识核实所设计的盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 6 机床总体结构和各零部件是否合格。 皮革下料专用机床的设计制造满足了技术发展的需 要，提高了生产率和产品的精度，增大了设备的适应能力 ,改善了加工工艺，减少了企业资金的投入。 用户还可以针对自己的实际情况做出相应的调整。从生产分析来看，在现代制造业中，单一品种的大量生产占有相当大的比重，若要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中专用机床是最能适应这种生产需要的。 2 总体方案设计 本课题是 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计。 本课题设计过程主要分为总体设计、传动系统设计及曲柄滑块机构的 Pro/E三维造型三个阶段。 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 7 机械式下料机 下料机主要用于 橡胶、塑料 、皮革 、尼龙、纸板、合成材料等非金属类之下料 ， 以机械代替手工开裁坯料之用 。 只要配上适当的成型刀模，便能获得各种形状的制品。 目前，通常下料机可分为液压式和机械式下料机两大类。液压式下料机 可控性好，精度高，但速度低，能耗大。机械 式下料 机速度快，能量消耗小，能满足高速大批量生产的要求。但是缺乏柔性，不能控制。目前市场上已出现用伺服电机驱动的机械 式下料 机，这一设计解决了传统机械 式下料 机不能控制的问题，但是造价昂贵，能耗 也大 。 机械式下料机是 通过 曲柄滑块机构 将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行成形加工 。 考虑到所设计的下料机主要是对皮革的切削，工作台尺寸： L*W 1500*1000mm 要求运转平稳，工作可靠，故采用一级带传动和二级圆柱齿轮，该方案结构尺寸大，但有减振和过载保护作用。 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 8 机械式皮 革下料机总装图 机械式皮革下料机其特点： 1、结构强度高，机身不变形，经久耐用。 2、设定容易，操作简便、灵活。 3、 动作平稳 ,工作可靠 ， 使用安全 ,易于维修 。 4、噪音低，可改善车间工作环境 。 考虑到机床运行时要保证所需皮革样式能够准确的切除，所以机床采用带传动，二级齿轮传动（一对斜齿轮，一对直齿轮）。 机械式下料机传动系统装配图 本课题所设计的下料机 的工作效率高，能满足准确的运动，传动平稳可靠，使用安全，易于维修，满足了下料分切干燥要求，能保证所需皮革样式准确的切除。 通过 曲柄滑块机构 将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行成形加工 ，工作行程就取决了曲轴的偏心距，所以工作行程不能调整。但可以对工作台进行调整。 为了完成机床的设计，首先对零件进行工艺分析 ,主要是结构、尺寸精度、材料的分析；其次根据基本参数进行设计；最后确定各个零部件的结构和机床总5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 9 体结构，画出各零部件、机床的二维或三 维图，运用 Pro/E 进行该机床零件的三维实 体建模，生成三维爆炸视图。 2.1 传动方案的拟定 机器由原动机、传动装置和工作机三部分组成。其中传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。应具备减速、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递和分配的作用。 下面是皮革下料机的传动方案的运动简图 采用一级带传动和二级圆柱齿轮，该方案结构尺寸大，但有减振和过载保护作用。 传动方案：采用二级齿轮传动，由电动机带动带轮 I轴转动，通过一对啮合带动 II 轴转动，再由一对直齿轮啮合带动曲轴转动，通过曲柄滑块机构带动上工作台上下往复运动。 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 10 2.2 电动机的选择 工作机所需功率为 wP ，由于工作台工作最高频次为 30 次 /min，所以 3 0 3 . 1 4 8 0 3 0 0 . 1 2 5 6 /1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0w dV m s 35 0 1 0 0 . 1 2 5 6 6 . 5 4 21 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 6wwwwFVP k W 电动机所需功率 0P : woPP (2-1) 从电动机到工作机之间的传动装置总效率 为： 32 带 轴 承 齿 轮 (2-2) 查文献资料 4表 2-4 得 0.96 带 , 0.99 轴 承 , 0.98 齿 轮 由式（ 2-2）得 320 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 8 9 5 由式（ 2-1）得 6 . 5 4 2 7 . 3 0 90 . 8 9 5wo PP k W 选取电动机额定功率 Pm ， 使 (1 1 . 3 ) (1 1 . 3 ) 7 . 3 0 9 ( 7 . 3 0 9 9 . 5 0 1 7 )P m P o k W 查文献资料 4表 2-2 取 7.5Pm kW 确定电动机转速 工作机转速 wn 为： 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 1 2 5 6 3 0 / m i n3 . 1 4 8 0ww Vnrd 按文献资料 9表 11-9 推荐的传动比合理范围，取 V带传动比 2 4i 带 ，单级圆柱齿轮传 动 4 6i 齿 轮 ,总传动比合理范围 32 144i ，故电动机转速可选范围为： ( 3 2 1 4 4 ) 3 0 9 6 0 4 3 2 0 / m i nmwn i n r 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，选定电动机的型号为 Y132M-4。 表 1 电动机性能参数表 电动机型号 额定功率 Pw/kW 同步转速/ 1minr 满载转速/ 1minr 电动机质 量 /kg 总传动比 V 带传动 二级齿轮传动 Y132M-4 7.5 1500 1440 81 48 2.5 19.2 2.3 各级传动比的分配 A.传动装置的总传动比为： 1440 4830mwni n B.分配各级传动比： 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 11 因 1 2 3 4i i i i 带 齿 轮 齿 轮，取 2.5i 带 取 12 4.8i 齿 轮 ， 34 4.5i 齿 轮 C.运动和动力参数的计算 a.各轴转速 轴 1 1 4 4 0 / m i n 5 7 6 / m i n2 . 5mnrnri 带 轴 12 12 5 7 6 / m i n 1 2 0 / m i n4 . 8nri 齿 轴 23 34 1 2 0 / m i n 2 6 . 6 7 / m i n4 . 5nrnri 齿 b.各轴功率 轴 1 7 . 5 0 . 9 6 7 . 2oP P k W k W 带 轴 21 7 . 2 0 . 9 9 0 . 9 8 6 . 9 9P P k W 轴 承 齿 轮 轴 32 6 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 8 6 . 7 8P P k W 轴 承 齿 轮 c.各轴转矩 轴 11 1 7 . 29 5 5 0 9 5 5 0 1 1 9 . 3 7 5576PT N mn 轴 22 2 6 . 9 99 5 5 0 9 5 5 0 5 5 6 . 2 8 7 5120PT N mn 轴 33 3 6 . 7 89 5 5 0 9 5 5 0 2 4 2 7 . 7 82 6 . 6 7PT N mn 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 12 3 传动件设计 3.1 带传动设计 A.带传动的特点 带传动由主动轮、从动轮及紧套在其上的环形传动带所组成。 摩擦带传动中，传动带张紧在主动轮和从动轮上，带与两轮接触面之间产生压力。当主动轮旋转时，由这个压力所产生的摩擦力拖拽带运动，同理带又拖拽从动轮旋转，完成运动和动力的传递。 按带的截面形状，带可分平带、 V带、多楔带和圆形带等。 V带又分为普通V 带、窄 V带、宽 V 带、接头 V 带、联组 V 带 、齿形 V 带及大楔角 V带等 10 多种。其中普通 V 带应用最广，窄带则在近十年来应用越来越多。 带传动的主要优点是： a.缓冲和吸振，传动平稳、噪声小； b.带传动靠摩擦力传动、过载时带与带轮接触面间发生打滑，可防止损坏其他零件； c.适用于两轴中心距较大的场合； d.结构简单，制造、安装和维护等均较为方便，成本低廉。 带传动的缺点是： a.不能保证准确的传动比； b.需要较大的张紧力，增大了轴和轴承的受力； c.整个传动装置的外廓尺寸较大，不够紧凑； d.带的寿命较短，传动效率较低。 鉴于上述特点，带传动主要适用于： a.速度较高的场合，多用于原动机输出的第一级传动。带的工作速度一般为5 30m/s,高速带可达 60m/s。 b.中、小功率传动，通常不超过 50KW。 c.传动比一般不超过 7，最大用到 10。 d.传动比不要求十分准确。 B.带传动设计 a.选择 V带型号 (a)确定计算功率 caP 查文献资料 8表 4-6得工作情况系数 1.2AK 1 . 2 7 . 5 9c a AP K P k W (b)选择 V带型号 按 9caP kW ， 1 1 4 4 0 / m innr ，查文献资料 8图 4-1 得 , 选择 B 型 V 带 b.确定带轮直径 1d 、 2d (a)选取小带轮直径 1d 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 13 查文献资料 8图 4-11 及表 4-4，选取小带轮直径 1 140dd mm (b)验算带速 11 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 1 4 0 1 4 4 0 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 1 0 . 5 6 /dv d n m s v 在 5 25m/s 内，合适。 (c)确定从动带轮直径 2dd 21 2 . 5 1 4 0 3 5 0ddd i d m m 查文献资料 8表 4-4 选取 2 355dd mm c.确定中心距 a 和带长 dL (a)初选中心距 0a 1 2 0 1 20 . 7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d （ 3-1） 由式（ 3-1）得 03 4 6 . 5 9 9 0m m a m m 取 0 900a mm (b)求带的计算基准长度 0L 2210 1 2 0()2 ( )24 ddo d d ddL a d d a （ 3-2） 由 式（ 3-2）得 20 2 9 0 0 ( 1 4 0 3 5 5 ) / 2 3 5 5 1 4 0 / ( 4 9 0 0 ) L 2590mm 查文献资料 8表 4-2 选取 2500dL mm (c)计算中心距 a 0 2doLLaa (3-3) 由式（ 3-3）得 2 5 0 0 2 5 9 09 0 0 8 5 52a m m (d)确 定中心距调整范围 m a x 0 . 0 3 8 5 5 0 . 0 3 2 5 0 0 9 3 0da a L m m m i n 0 . 0 3 8 5 5 0 . 0 1 5 2 5 0 0 8 1 8da a L m m d.验算小带轮包角 1 211 1 8 0 6 0ddoodda （ 3-4） 由式（ 3-4）得 1 3 5 5 1 4 01 8 0 6 0 1 6 4 . 9 1 1 2 0855o o o o 故 1 165o ，合适。 e.确定 V带根数 Z (a)确定额定功率oP 由 1 140dd mm 、 1 1 2 0 0 / m innr 及 1 1 4 6 0 / m innr 根据文献资料 8表 4-5，得单根 B 型 V带的额定功率分别为 2.47kw 和 2.83kw，用线性插值法求1 1 4 4 0 / m innr 时的额定功率 0P 值 0 2 . 8 3 2 . 4 72 . 4 7 1 4 4 0 1 2 0 01 4 6 0 1 2 0 0P k W 2.8kW 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 14 (b)确定 V带根数 z 00()ca LPz P P K K （ 3-5） 查文献资料 8表 4-7得 0 0 .4 6P kW 表 4-8得 0.96K ， 表 4-2得 1.03LK 由式（ 3-5）得 9 2 . 7 9( 2 . 8 0 . 4 6 ) 0 . 9 6 1 . 0 3z 根 根 取 Z=3 根，合适 f.计算单根 V带初拉力 0F 查文献资料 8表 4-1得 0 .1 7 /q kg m 22 . 55 0 0 ( 1 )cao PF q vv Z K （ 3-6） 由式（ 3-6）得 29 2 . 55 0 0 ( 1 ) 0 . 1 7 1 0 . 5 61 0 . 5 6 3 0 . 9 6oF 246.82N g.计算对轴的压力 QF 102 s i n 2QF Z F （ 3-7） 由式（ 3-7）得 1652 3 2 4 6 . 8 2 s i n2QF 1468.25N h.确定带轮的结构尺寸 1 140dd mm ，采用实心轮结构 2 355dd mm ，采用四孔板轮结构 3.2.齿轮传动设计 A.齿轮传动的特点 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。最常用的渐开线齿轮传动。 齿轮传动的主要优点是： a.瞬时传动比恒定，工作平稳，传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力； b.适用的功率和速度范围广，功率从接近于零的微小值到数万千瓦，圆周速度从很低到 300m/s； c.传动效率高， =0.92-0.98，在常用的机械传动中，齿轮传动的效率较高； d.工作可靠，使用寿命长； e.外廓尺寸小，结构精凑。 齿轮传动的主要缺点是：制造和安装 精度要求较高，需专门设备制造，成本较高，不宜用于较远距离两轴之间的传动。 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 15 齿轮传动应满足的基本要求是 : a.瞬间传动比不变，冲击、振动和噪声小，能保证较好的传动平稳性和较高的运动精度； b.在尺寸小、质量轻的前提下，轮齿的强度高，耐磨性好，承载能力大，能达到预期的工作寿命。 B.齿轮传动的设计准则 对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式是齿面点蚀，故按齿面接触疲劳强度进行设计计算，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 对闭式硬齿面齿轮传动，其齿面抗点蚀能力较强，主要失效形式表现为齿根弯曲疲劳折断，故按齿根弯曲疲劳强度 进行设计计算，再按齿面接触疲劳强度进行校核。 对开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损和齿根弯曲疲劳折断，故先按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，然后考虑磨损的影响，将强度计算所求得的齿轮模数适当增大。 3.2.1 一级齿轮传动设计 A.选择齿轮材料、热处理方法、精度等级、齿数 1z 与 2z 及齿宽系数 d 并初选螺旋角 考虑到该下料机的功率不大，故大、小齿轮选用 40Cr 调质处理，齿面硬度为 48 55HRC ；属软齿面开式传动，载荷平稳，齿轮速度不高，选 7级精度，小齿轮齿数 1 20z ，大齿轮齿数 21 4 . 8 2 0 9 6z iz ，按软齿面齿轮非对称安装查文献资料 8表 6-5，取齿宽系数 0.8d ；初选螺旋角 13 。 B.按齿根弯曲疲劳强度设计 a确定公式中各参数值 213 212 c o sF a S antdFK T Y Y Y Ymz （ 3-8） (a)载荷系数 tK 试选 tK =1.5。 (b)小齿轮传递的转矩 1T 1117 . 29 5 5 0 9 5 5 0 1 1 9 . 3 7 5576PT N mn (c)大、小齿轮 的弯曲疲劳强度极限 lim1F 、 lim2F 查文献资料 8图 6-9得， li m 1 380F M P a , li m 2 380F M P a (d)应力循环次数（工作寿命 10 年 ，每年工作 300 天，两班制） 9116 0 6 0 5 7 6 1 1 0 3 0 0 1 6 1 . 6 5 9 1 0hN n j L 9821 / 1 . 6 5 9 1 0 / 4 . 8 3 . 4 5 6 1 0N N i (e)弯曲疲劳寿命系数 1FNK 、 2FNK 查文献资料 8图 6-7得， 1 0.92FNK , 2 0.96FNK (f)计算许用弯曲应力 1F 、 2F 取弯曲疲劳安全系数 1.4FS ，应力修正系数 2STY ，则 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 16 1 1 l i m 1 / 3 8 0 0 . 9 2 2 / 1 . 4 4 9 9 . 4 3F F N F S T FK Y S M P a 2 2 l i m 2 / 3 8 0 0 . 9 6 2 / 1 . 4 5 2 1 . 1 4F F N F S T FK Y S M P a (g)查取齿形系数和应力校正系数 根据当量齿数 3311 / c o s 2 0 / c o s 1 3 2 1 . 6 3vzz 22 / c o s 9 6 / c o s 1 3 1 0 3 . 7 8vzz 查文献资料 8表 6-4得 1 2.8FaY ， 2 2.19FaY 1 1.55SaY ， 2 1.79SaY (h)计算大 小齿轮的Fa SaFYY 并加以比较 1112 . 8 1 . 5 5 0 . 0 0 8 6 9 4 9 9 . 4 3F a S aFYY 2222 . 1 9 1 . 7 9 0 . 0 0 7 5 2 5 2 1 . 1 4F a S aFYY 因 1 1 2 212 F a S a F a F aFFY Y Y Y，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 (i)重合度系数 Y 及螺旋角系数 Y 取 0.7Y , 0.86Y b设计计算 (a)试算齿轮模数 ntm 由式（ 3-8）得 23 22 1 . 5 1 1 9 3 7 5 c o s 1 3 0 . 7 0 . 8 6 2 . 8 1 . 5 50 . 8 2 0 4 9 9 . 4 3ntm 1.771mm (b)计算圆周速度 v 11 1 . 7 7 1 2 0 5 7 6 1 . 0 9 6 /6 0 1 0 0 0 c o s 6 0 1 0 0 0 c o s 1 3ntm z nv m s (c)计算载荷系数 K 查文献资料 8表 6-2得使用系数 1.25AK ；根据 1 .0 9 6 /v m s 、 7 级精度，查文献资料 8图 6-10得动载系数 1.08K ；斜齿轮传动取 1.2K ；查文献资料 8图 6-13 得 1.24K 。 则载荷系数 1 . 2 5 1 . 0 8 1 . 2 1 . 2 4 2 . 0 0 9AK K K K K (d)校正并确定模数 nm 33/ 1 . 7 7 1 2 . 0 0 9 / 1 . 5 1 . 9 5n n t tm m K K m m 取 3nm mm c计算齿轮传动的几何尺寸 (a)中心距 a 12 3( ) ( 2 0 9 6 ) 1 7 8 . 5 82 c o s 2 c o s 1 3nma z z m m 取 179a mm (b)螺旋角 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 17 12( ) 3 ( 2 0 9 6 )a r c c o s a r c c o s 1 3 . 5 72 2 1 7 9nm z za 13 3412 (c)两轮分度圆直径1d、2d 1 3 2 01 6 1 . 7 2c o s c o s 1 3 3 4 1 2nmzd m m 2 3 9 62 2 9 6 . 2 7c o s c o s 1 3 3 4 1 2nmzd m m (e)齿宽 1b 、 2b 1 0 . 8 6 1 . 7 2 4 9 . 3 7 6db d m m 1 ( 5 1 0 )b b m m 取 2 55b mm ， 1 60b mm (f)齿高 h 2 . 2 5 c o s 2 . 2 5 3 c o s 1 3 3 4 1 2 6 . 5 6nh m m m m m C.校核齿面接触疲劳强度 12121 H H E HK T iZ Z Z Zb d i （ 3-9） a确定公式中各参数值 (a)大、小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1H 、 lim2H 查文献资料 8图 6-8得 l i m 1 l i m 2 1170HH M p a (b)接触疲劳寿命系数 查文献资料 8图 6-6得 1 0.94HNK 2 0.98HNK (c)计算许用接触应力 1H 、 2H 取安全系数 1HS ，则 1 1 l i m 1 / 0 . 9 4 1 1 7 0 / 1 1 0 9 9 . 8H H N H HK S M P a 2 2 l i m 2 / 0 . 9 8 1 1 7 0 / 1 1 1 4 6 . 6H H N H HK S M P a 12 ( ) / 2 1 0 9 9 . 8 1 1 4 6 . 6 1 1 2 3 . 2H H H M p a (d)节点区域系数 HZ 查文献资料 8图 6-19得 节点区域系数 2.44HZ (e)重合度系数 Z 重合度系数 0.8Z (f)螺旋角系数 Z 螺旋角系数 c o s c o s 1 3 3 4 1 2 0 . 9 8 6Z (g)材料系数 EZ 查文献资料 8表 6-3得 材料 系数 1 8 9 .8EZ M pa b校核计算 由式（ 3-9） 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 18 12121 H H E HK T iZ Z Z Zb d i 22 2 . 0 0 9 1 1 9 3 7 5 4 . 8 12 . 4 4 1 8 9 . 8 0 . 8 0 . 9 8 65 5 6 1 . 7 2 4 . 8 6 0 7 . 5 8 HM p a 故齿面接触疲劳强度满足要求 D.齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：齿顶圆直径大于 290mm 但小于 500mm，故选用腹板式结构，结构尺寸按文献资料 8图 6-26 荐用公式计算。 3.2.2 二级齿轮传动设计 A.选择齿轮材料、热处理方 法、精度等级、齿数 3Z ， 4Z 及齿宽系数 d 考虑到该下料机的功率不大，故大、小齿轮都选用 45 钢调质处理，齿面硬度分别为 220HBS 、 260HBS ；属软齿面开式传动，载荷平稳，齿轮速度不高，选 7 级精度，小齿轮齿数 3 25z ，大齿轮齿数 43 4 . 5 2 5 1 1 2z iz ，按软齿面齿轮非对称安装查文献资料 8表 6-5，取齿宽系数 1.0d B.按齿根弯曲疲劳强度设计 a确定公式中各参数值 23 232F a S antdFK T Y Ymz （ 3-10） (a)载荷系数 tK 试选 tK =1.5 (b)小齿轮传递的转矩 2T 2226 . 9 99 5 5 0 9 5 5 0 5 5 6 . 2 8 7 5120PT N mn (c)大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限 lim3F ， lim4F 查文献资料 8图 6-9得， li m 3 240F M P a , li m 4 240F M P a (d)应力循环次数（工作寿命 10 年 ，每年工作 300 天，两班制） 8326 0 6 0 1 2 0 1 1 0 3 0 0 1 6 3 . 4 5 6 1 0hN n j L 8743 / 3 . 4 5 6 1 0 / 4 . 8 7 . 6 8 1 0N N i (e)弯曲疲劳寿命系数 查文献资料 8图 6-7得 3 0.96FNK ， 4 0.98FNK (f)计算许用弯曲应力 3F 、 4F 取弯曲疲劳安全系数 1.4FS ，应力修正系数 2STY ，则 3 3 l i m 3 / 2 4 0 0 . 9 6 2 / 1 . 4 3 2 9 . 1 4F F N F S T FK Y S M P a 4 4 l i m 4 / 2 4 0 0 . 9 8 2 / 1 . 4 3 3 6F F N F S T FK Y S M P a (g)查取齿形系数和应力校正系数 查文献资料 8表 6-4得 3 2.62FaY ， 4 2.19FaY 3 1.59SaY ， 4 1.79SaY 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 19 (h)计算大小 齿轮的Fa SaFYY 并加以比较 3332 . 6 2 1 . 5 9 0 . 0 1 2 6 6 3 2 9 . 1 4F a S aFYY 4442 . 1 9 1 . 7 9 0 . 0 1 1 6 7 3 3 6F a S aFYY 因 3 3 4 434 F a S a F a F aFFY Y Y Y ，故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计 b设计计算 (a)试算齿轮模数 ntm 由式（ 3-10）得 3 22 1 . 5 5 5 6 2 8 7 . 5 2 . 6 2 1 . 5 91 2 5 3 2 9 . 1 4 1ntm 2.73mm (b)计算圆周 速度 v 32 2 . 7 3 2 5 1 2 0 0 . 4 2 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ntm z nv m s (c)计算载荷系数 K 查文献资料 8表 6-2得使用系数 1.25AK ；根据 0 .4 2 9 /v m s 、 7 级精度，查文献资料 8图 6-10得动载系数 1.08K ；斜齿轮传动取 1.08K 。 则 1 . 2 5 1 . 0 8 1 . 0 8 1 . 4 5 8AK K K K (d)校正并确定模数 nm 33/ 2 . 7 3 1 . 4 5 8 / 1 . 5 2 . 7n n t tm m K K m m 取 3m mm c计算齿轮传动的几何尺寸 (a)中心距 34a 3 4 3 4 3( ) ( 2 5 1 1 2 ) 2 0 5 . 522nma z z m m 取 34 206a mm (b)两轮分度圆直径 3d 、 4d 33 3 2 5 7 5nd m z m m 44 3 1 1 2 3 3 6d m z m m (c)齿宽 3b 、 4b 3 1 7 5 7 5db d m m 3 ( 5 1 0 )b b m m 取 4 75b mm ， 3 80b mm (d)齿高 h 2 . 2 5 2 . 2 5 3 6 . 7 5h m m m m m C.校核齿面接触疲劳强度 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 20 22321 H H E HK T iZZb d i （ 3-11） a确定公式中各参数值 (a)大、小齿轮的接触疲劳强度极限 lim3H 、 lim4H 查文献资料 8图 6-8得， l i m 3 l i m 4 1170HH M p a (b)接触疲劳寿命系数 查文献资料 8图 6-6得， 3 0.96HNK 、 4 0.98HNK (c)计算许用接触应力 3H 、 4H 取安全系数 1HS ，则 3 3 l i m 3 / 0 . 9 6 1 1 7 0 / 1 1 1 2 3 . 2H H N H HK S M P a 4 4 l i m 4 / 0 . 9 8 1 1 7 0 / 1 1 1 4 6 . 6H H N H HK S M P a 34 ( ) / 2 1 1 2 3 . 2 1 1 4 6 . 6 1 1 3 4 . 9H H H M p a (d)节点区域系数 HZ 查文献资料 8图 6-19 得节点区域系数 2.5HZ b校核计算 由式（ 3-11）得 22 1 . 4 5 8 5 5 6 2 8 7 . 5 4 . 5 12 . 5 1 8 9 . 87 5 7 5 4 . 5H 1 0 2 8 . 6 4 HM p a 故齿面接触疲劳强度满足要求 D.齿轮结构设计及绘制齿轮零件图 大齿轮：齿顶圆直径大于 330mm 但 500mm 小于，故选用腹板式结构，结构尺 寸按文献资料 8图 6-26 荐用公式计算。 3.3 轴的设计 3.3.1 轴的最小直径估算 转轴受弯扭组合作用， 在轴的结构设计前，其长度、跨距、支反力及其作用点的位置等都未知，尚无法确定轴上弯矩的大小和分布情况，因此也无法按弯扭组合来确定转轴上各段的直径。为此应先按扭转强度条件估算转轴上仅受转矩作用的轴段的直径。 3min PdCn (3-12)式中 C 计算常数，取决于轴的材料和受载情况。 当轴段上开有键槽时，应适当增大直径以考虑键槽对轴的削弱： d100mm 时，单键槽增大 3，双 键槽增大 7； d 100mm 时，单键槽增大 5 7，双键槽增大 10 15。最后对 d 进行圆整。 轴的材料为 45 钢，调质处理，查文献资料 8表 11-3 得， 1 0 3 1 2 6C ， 选取 110C 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 21 轴 I 1331 m i n17 . 21 1 0 2 5 . 5 3576Pd C m mn ,单键槽轴径应增大 5% 7%， 即增大 26.81 27.32mm,取 1 m in 38d mm 轴 II 2332 m i n26 . 9 91 1 0 4 2 . 6 4120Pd C m mn ，取 2 m in 45d mm 轴 III 3333 m i n36 . 7 81 1 0 6 9 . 6 82 6 . 6 7Pd C m mn ，取 3 m in 70d mm A.各轴段的直径 阶梯轴各轴段直径的变化应遵循下列原则： a.配合性质不同的表面（包括配合表面与非配合表面），直径应有所不同； b.加工精度、粗糙度不同的表面，一般直径亦应有所不同； c.应便于轴上零件的装拆。 通常从初步估算的轴段最小直径 mind 开始，考虑轴上配合零部件的标准尺寸、结构特点和定位、固定、装拆、受力情况等对轴结构的要求，一次确定轴段的直径。具体操作时还应注意以下几个方面问题： a.与轴承配合的轴颈，其直径必须符合滚动轴承内径的标准系列。 b.轴上螺纹部分必须符合螺纹标准。 c.轴肩定位是轴上零件最方便可靠的定位方法。轴肩分定位轴肩和非定位 轴肩，定位轴肩通常用于轴向力较大的场合。 d.定位轴肩是为加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定。与轴 上传动零件配合的轴头直径，应尽可能圆整成标准直径尺寸系列 。 e.非配合的轴身直径，可不取标准值，但一般应取成整数。 B.各轴段的长度 各轴段的长度决定于轴上零件的宽度和零件固定的可靠性，设计时应注意以下几点： a.轴颈的长度通常于轴承的宽度相同。 b.轴头的长度取决于与其相配合的传动轮毂的宽度。 c.轴身长度的确定应考虑轴上各零件之间的相互位置关系和拆装工艺要求，各零件间的间距查文献资料 1 3.3.2 轴的结构设计 轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。 轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位 置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 22 但是，不论具体情况人如何，轴的结构一般应满足以下几个方面的要求： a.轴和轴上零件要有准确的工作位置； b.轴上零件应便于装拆和调整； c.轴应具有良好的制造工艺性； d.轴的受力合理，有利于提高强度和刚度； e.节省材料，减轻重量； f.形状及尺寸有利于减小应力集中。 3.3.3 轴的校核 图 1 曲轴 轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。 对轴 (曲轴 )进行强度校核： A.求轴上载荷 a.求出轴 (曲轴 )上的转矩 T 轴上的传递的功率 32 6 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 8 6 . 7 8P P k W 轴 承 齿 轮 则 33 3 6 . 7 89 5 5 0 9 5 5 0 2 4 2 7 . 7 82 6 . 6 7PT N mn b.计算齿轮受力 见图 2(a) (a)齿轮的分度圆直径 44 3 1 1 2 3 3 6d m z m m (b)圆周力 6342 2 2 . 4 3 1 0 14451336t TFNd (c)径向力 1 4 4 5 1 t a n 2 0 5 2 5 9 . 8rtF F t g N c.计算支承反力 (a)轴承的支点位置， 由 7214CJ 角接触球轴承查手册， a=26mm 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 23 (b)齿宽中点距左支点距离 1 8 3 / 2 1 2 2 7 2 0 3 3 1 3 1 3 0 8 . 5L m m (c)齿宽中点距右支点距离 2 8 3 / 2 4 4 2 6 1 3 3 1 3 1 6 8 . 5L m m (d)左支点水平面的支反力 0CM ， 1 2 1 2/ ( )N H tF L F L L 1 (1 6 8 . 5 1 4 4 5 1 ) / (1 3 0 8 . 5 1 6 8 . 5 ) 1 6 5 2 . 8NHF N N (e)右支点水平面的支反力 2 1 1 20 , / ( )A N H tM F L F L L 2 (1 3 0 8 . 5 1 4 4 5 1 ) / (1 3 0 8 . 5 1 6 8 . 5 ) 1 2 7 9 8 . 2NHF N N (f)左支点垂直面的支反力 1 2 1 2/ ( )N V rF L F L L 1 6 8 . 5 5 2 5 9 . 8 / (1 3 0 8 . 5 1 6 8 . 5 ) 6 0 1 . 6 N (g)右支点垂直面的支反力 2 1 1 2/ ( )N V rF L F L L 1 3 0 8 . 5 5 2 5 9 . 8 / (1 3 0 8 . 5 1 6 8 . 5 ) 4 6 5 8 . 2N B.画弯矩图 见图 2c、 d、 e） a.截面 B处水平面弯矩 11 1 6 5 2 . 8 1 3 0 8 . 5 2 1 7 1 2 0 0 . 7H N HM F L N m m b.截面 B处垂直面弯矩 1 1 1 6 0 1 . 6 1 3 0 8 . 5 7 8 9 6 3 5V N VM F L N m m 2 2 2 4 6 5 8 . 2 1 6 8 . 5 7 9 0 2 6 3 . 6V N VM F L N m m c.截面 B处合成弯矩 2 2 2 211 2171200. 7 789635HVM M M 2310332. 4 N m m 2 2 2 222 2171200. 7 790263. 6HVM M M 2310547. 3 N m m C.弯扭合成强度校核 通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，危险截面 B a.截面 B处计算弯矩 考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力， 0.6 则 222 ()caM M T 2 6 22310547. 3 ( 0. 6 2. 428 10 ) 2731463. 9 N m m b.截面 B处计算应力 因齿轮和轴用平键进行周向固定，故： 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 24 3 2 3 2( ) 8 5 2 2 9 ( 8 5 9 )3 2 2 3 2 2 8 5d b t d tW d 35 3 5 3 3 .6 8 mm W 危险截面的抗弯截面系数，单位为 3mm / 2 7 3 1 4 6 3 . 9 / 5 3 5 3 3 . 6 8 5 1 . 0 2c a c aM W M P a M P a c.强度校核 45钢调质处理，查文献资料 8表 11-2 得 1 60M Pa ， 1ca 故弯扭合成强度满足要求。 d.画转矩图 图 2 轴的受力分析及弯扭矩图 D.轴的疲劳强度安全系数校核 a.确定危险截面： 截面 A只承受转矩，故不必校核。截面 B上应力最大，但由于过盈配合及键槽引起的应力集中均在该轴段两端，故也不必校核。截面 VII， VIII 处应力接近最大，应力集中相近，且最严重，但截面 VII 不受转矩作用，故不必校核。截面VIII 为危险截面，截面 VIII 的左右 两侧均需校核 b. VIII 截面右侧强度校核 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 25 (a)抗弯截面系数 3 3 30 . 1 0 . 1 7 1 3 5 7 9 1 . 1W d m m (b)抗扭截面系数 3 3 30 . 2 0 . 2 7 1 7 1 5 8 2 . 2TW d m m (c)截面 VIII 左侧的弯矩 2310547. 3 ( 1308. 5 41. 5 ) / 1308. 5 2237554 .M N m m (d)截面上的弯曲应力 / 2 2 3 7 5 5 4 / 3 5 7 9 1 . 1 6 2 . 5 2b M W M P a (e)截面上的扭转切应力 63 / 2 . 4 2 8 1 0 / 7 1 5 8 2 . 2 3 3 . 9 2TTT W M P a (f)平均应力 弯曲正应力为对称循环弯应力， m a x m i n( ) / 2 0m 扭转切应力为脉动循环变应力， m a x m i n( ) / 2 3 3 . 9 2 / 2 1 6 . 9 6m M P a (g)应力幅 曲正应力为对称循环弯应力， m a x m i n( ) / 2 6 2 . 5 2ab M P a 扭转切应力为脉动循环变应力， m a x m i n( ) / 2 1 6 . 9 6am M P a (h)材料的力学性能 由文献资料 8查表 11-2， 45钢调质，11640275155B M P aM P aM P a (i)轴上环槽处理论应力集中系数 / 2 / 7 1 0 . 0 2 8rd ，/ 8 5 / 7 1 1 . 1 9 7Dd ， 由文献资料 8附表 1.5，并经插值计算 2.0MPa ， 1 .3 5M Pa (j)材料的敏性系数 由 2r mm ， 640B M Pa 由文献资料 8图 2.8，并经插值计算 0.82q ，0.85q (k)有效应 力集中系数 1 ( 1 ) 1 0 . 8 2 ( 2 1 ) 1 . 8 2kq 1 ( 1 ) 1 0 . 8 5 (1 . 3 5 1 ) 1 . 3 0kq (l)尺寸及截面形状系数 由 71d mm 查文献资料 8图 2-9，得 0.65 (m)扭转剪切尺寸系数 由 71D d m m 查文献资料 8图 2-10，得 0.81 (n)表面质量 系数 轴按磨削加工，由 640B M Pa 查文献资料 8图 2-12 得 0 .9 2 (o)表面强化系数 轴未经表面强化处理 1q (p)疲劳强度综合影响系数 / 1 / 1 1 . 8 2 / 0 . 6 5 1 / 0 . 9 2 1 2 . 8 7Kk / 1 / 1 1 . 3 0 / 0 . 8 1 1 / 0 . 9 2 1 1 . 6 9Kk (q)等效系数 45 钢： 0 .1 0 .2 ，取 0.1 0 .0 5 0 .1 ，取 0.05 (r)仅有弯曲正应力时的计算安全系数 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 26 1 275 1 . 5 32 . 8 7 6 2 . 5 2 0 . 1 0amS K (s)仅有扭转切应力时的计算安全系数 1 155 5 . 3 41 . 6 9 1 6 . 9 6 0 . 0 5 1 6 . 6 9amS K (t)弯扭联合作用下的计算安全系数 2 2 2 21 . 5 3 5 . 3 4 1 . 5 01 . 5 3 5 . 3 4caSSSSS (u)设计安全系数 查文献资料 8表 2-2材料均匀，载荷与应力计算 精确时： 1 1.5S (v)疲劳强度安全系数校核 因 caSS ，故右侧疲劳强度合格 c.截面左侧强度校核 (a)抗弯截面系数 3 2 3 2( ) 8 5 2 2 9 ( 8 5 9 )3 2 2 3 2 2 8 5d b t d tW d 35 3 5 3 3 .6 8 mm (b)抗扭截面系数 3 2 3 2( ) 8 5 2 2 9 ( 8 5 9 )1 6 2 1 6 2 8 5T d b t d tW d 31 1 3 7 9 4 .6 9 mm (c)截面 VII 左侧的弯矩 2310547. 3 ( 1308. 5 41. 5 ) / 1308. 5 2237554 .M N m m (d)截面上的弯曲应力 / 2 2 3 7 5 5 4 / 5 3 5 3 3 . 6 8 4 1 . 8b M W M P a (e)截面上的扭转切应力 63 / 2 . 4 2 8 1 0 / 1 1 3 7 9 4 . 6 9 2 1 . 3 4TTT W M P a (f)平均应力 弯曲正应力为对称循环弯应力， m a x m i n( ) / 2 0m 扭转切应力为脉动循环变应力， m a x m i n( ) / 2 2 1 . 3 4 / 2 1 0 . 6 7m M P a (g)应力幅 弯曲正应力为对称循环弯应力， m a x m i n( ) / 2 4 1 . 8ab M P a 扭转切应力为脉动循环变应力， m a x m i n( ) / 2 1 0 . 6 7am M P a (h)过盈配合处的 /k 值 85d mm ， 640B M Pa ，配合为 7/ 6Hn，由文献资料 8查附表 1-4得 / 3.36k (i)过盈配合处的 /k 值 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 27 / ( 0 . 7 0 . 8 5 ) /kk ，取 / 0 . 8 / 2 . 6 8 8kk (j)疲劳强度综合影响系数 / 1 / 1 3 . 3 6 1 / 0 . 9 2 1 3 . 4 5Kk / 1 / 1 2 . 6 6 8 1 / 0 . 9 2 1 2 . 7 5Kk (k)仅有弯曲正应力时的计算安全系数 1 275 1 . 9 13 . 4 5 4 1 . 8 0 . 1 0amS K (l)仅有扭转切应力时的计算安全系数 1 155 5 . 1 92 . 7 5 1 0 . 6 7 0 . 0 5 1 0 . 6 7amS K (m)弯扭联合作用下的计算安全系数 2 2 2 21 . 9 1 5 . 1 9 1 . 7 91 . 9 1 5 . 1 9caSSSSS (n)强度校核 查文献资料 8表 2-2 得 1 1.5S 因 1 .5caSS，故左侧疲劳强度合格 d.静强度安全系数校核 该下料机无大的瞬时过载和严重的应力循环不对称，故无需静强度校核。 e.绘制轴的零件工作图 3.4 蜗杆传动设计 蜗杆传动的特点 蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间运动和动力的，由蜗杆、蜗轮和机架 组成。 a.蜗杆传动的主要优点有： (a)传动比大，结构紧凑； (b)蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、振动小、躁声低； (c)当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，可实现反向自锁，即具有自锁性。 b.蜗杆传动的主要缺点有： (a)因传动时啮合齿面间相对滑动速度大，故摩擦损失大，效率低。不宜用于大功率传动。 (b)为减轻齿面的磨损及防止胶合，蜗轮一般使用贵重的减摩材料制造，故成本高； (c)对制造和安装误差很敏感，安装时对中心距的尺寸精度要求较高。 3.4.1 蜗轮蜗杆参数计算 A.主要尺寸设计 a.选 1z 、 2z 查文献资料 8表 7-2 蜗杆头数 1z 和蜗轮齿数 2z 的荐用值，选取 1 1z ，盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 28 2 28z b.压力角 GB100087 88规定，阿基米德蜗杆的压力角 的标准值为 20 c.模数 m 查文献资料 8表 7-1 选取 4m mm ，分度圆直径 1 40d mm 蜗杆的直径系数 10q mm d.导程角 1 11114t a n 0 . 140zmd e.齿顶高系数 *ah * 1ah f.顶隙系数 *c * 0.2c g.分度圆直径 2d 22 4 2 8 1 1 2d m z m m h.齿顶圆直径 1ad 、 2ad 11 2 4 0 2 4 4 8ad d m m m *22 2 1 1 2 2 4 1 2 0ad d h a m m m i.齿根圆直径 1fd 、 2fd *11 2 ( ) 4 0 2 4 ( 1 0 . 2 ) 3 0 . 4fad d m h c m m *22 2 ( ) 1 1 2 2 4 ( 1 0 . 2 ) 1 0 2 . 4d d m h c m m j.中心距 a 12/ 2 / 2 4 0 / 2 1 1 2 / 2 7 6a d d m m B.绘制零件图 本次设计的是皮革下料专用机床，蜗杆传动只是起微调工作台行程的作用。生产同一产品就无需调节，故无需强度校核。 3.5 滚动轴承 3.5.1 滚动轴承的选择 选择滚动轴承的类型，一般从载荷的大小、方向和性质三方面进行考虑。 在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承承载能力大，适用于载荷较大或有冲击的场合。球轴承适用于载荷较小、振动和冲击力较小的场合。 当承受纯径向载荷时，通常选用径向接触轴承或深沟球轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受较大径向载荷和一定轴向载荷时，可选用角接触球轴承，或者将向心轴承和推力轴承进行组合，分别承受径向和轴向载荷。 根据轴的应用场合可知，轴主要受到的径向力和轴向力。查询常用滚动轴承的 性能和特点，选择角接触球轴承。角接触球轴承的性能特点：可同时承受径向负荷和轴向负荷，也可承受纯轴向负荷。应用场合：适用于刚性较大跨距不大的轴及须在工作中调整游隙时。 A. I 轴 5T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计 29 图 3 轴 I a. I 轴上的齿轮受力 (a). 112 2 1 1 9 3 7 5 38686 1 . 7 2t TFNd (b). t a n 3 8 6 8 t a n 2 0 1448c o s c o s 1 3 . 5 7rFt (c). t a n 1 4 4 8 t a n 1 3 . 5 7 3 4 9 . 5atF F N b.求反力 (a).查文献资料 1圆锥滚子轴承 30309，得 a=21mm (b).齿宽中点距左支点距 离 1 603 8 1 7 7 2 1 2 2 42L m m (c).齿宽中点距由支点距离 2 603 8 1 1 9 5 2 1 1 2 4 22L m m (d).左支点垂直面的支反力 1 2 1 2/ ( )rrF L F L L 1 2 4 2 1 4 4 8 / ( 2 2 4 1 2 4 2 ) 1 2 2 6 . 8 N (e).右支点垂直面的支反力 2 1 1 2/ ( )rrF L F L L 2 2 4 1 4 4 8 / ( 2 2 4 1 2 4 2 ) 2 2 1 . 2N c.确定圆锥滚子轴承 30309 的主要性能参数 查文献资料 1得， 12 57 10 、 108rC kN 、 130orC kN 、 0.35e 、 1.7Y d.计算派生轴向力 1sF 、 2sF 11 1 2 2 6 . 8 3 6 0 . 82 2 1 . 7rs FFNY 22 2 2 1 . 2 6 5 . 12 2 1 . 7rs F Y e.计算轴向负荷 1aF 、 2aF 123 6 0 . 8 3 4 9 . 5 7 1 0 . 3s a sF F N F ， 故轴承 II 被“压紧”，轴承 I被“放松”，得 21 3 6 0 . 8 3 4 9 . 5 7 1 0 . 3a s aF F F N 113 6 0 . 8asF F N f.确定系数 1X 、 2X 、 1Y 、 2Y 盐城工学院本科生毕业 设计说明书 2007 30 113 6 0 . 8 0 . 2 9 41 2 2 6 . 8arF eF 227 1 0 . 3 3 . 2 1 12 2 1 . 2arF eF 查文献资料 8表 8-10，得 1 1X ， 1 0Y ， 2 0.4X ， 2 1.7Y g.计算当量动负荷 1P 、 2P 故 1 1 1 1 1 1 1 2 2 6 . 8 1 2 2 6 . 8raP X F Y F N 2 2 2 2 2 0 . 4 2 2 1 . 2 1 . 7 7 1 0 . 3 1 2 9 5 . 9 9raP X F Y F N h.计算轴承寿命 hL 查文献资料 8表 8-7、 8-8，得 1.5pf ， 1tf ，寿命指数 10/3 1 0 1 0331 6 6 6 7 1 6 6 6 7 1 1 0 8 0 0 0( ) ( ) 1 8 9 3 2 3 4 65 7 6 1 . 5 1 2 9 5 . 9 9thpfCLhn f P 18932346 20000hL h h 故轴承合适 B.III 轴 a.圆锥滚子轴承 30214，所受径向负荷 5 2 5 9 .8rFN ，轴向负荷 0aF ，轴承转速 2 6 .6 7 / m innr ，中等冲击，常温下工作 b.查文献资料 1圆锥滚子轴承 30214的轴承的基本额定动负荷 132rC kN ，基本额定静负荷 175orC kN 。 c.计算 /a orFC并确定 e 值 /0a orFC ，查文献资料 8表 8-10，得 1 . 5 t a n 1 5 0 . 4e d.计算当量动负荷