本科毕业论文-垂直升降类立体停车库提升装置的设计

本科毕业设计 论文 题 目 垂直升降类立体停车库提升装置的设计 学 院 工业制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 二 0 一五 年 四 月二十九日 垂直升降类立体停车库提升装置的设计 专 业 学 号 学 生 指导教师 摘要 本次毕业设计是关于垂直升降类立体停车库提升装置的设计 首先对立体停车库作了简单的 概述 接着分析了该提升装置的方案布局及工作原理 然后根据这些设计准则按照给定参数要求进 行选型设计 接着对所选择的提升装置各主要零部件进行了校核 垂直升降类立体停车库提升装置 由驱动机构 机架 搬运器 以及钢丝绳轮传动等几个部分组成 目前 垂直升降类立体停车库正 朝着长距离 高速度 低摩擦的方向发展 近年来出现的气垫式提升装置就是其中的一个 在垂直 升降类立体停车库的设计 制造以及应用方面 目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距 国内在 设计制造垂直升降类立体停车库过程中存在着很多不足 本次设计是关于垂直升降类立体停车库提升装置设计 通过对传统的垂直升降类立体停车库 提升装置的结构进行了改进和优化 使得此种类型的提升装置的使用范围更广泛 更加灵活 并且 对今后的选型设计工作有一定的参考价值 关键词 垂直升降类立体停车库提升装置 驱动机构 制造 参考价值 The commander paving machine structure design Specialty Student Number Student Supervisor Abstract This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor first on the driving roller type conveyer is summarized then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor then calculated based on these design criteria and abase is designed then checked on the main parts selected conveyor Is the drive roller conveyor consists of four main parts driving device tension device middle rack and the moving part Finally a simple description of the installation and maintenance of transport At present the drive roller conveyor is moving towards long distance high speed low friction direction air cushion conveyor in recent years is one of the In the design driving roller type conveyer manufacture and application at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps domestic in the design and manufacture of driving This design is the optimization design of driving roller conveyor by comparing the control structure driven roller conveyor for the traditional are improved and optimized the applicable range of driving roller conveyor of the type of a broader more flexible and has certain reference value to the selection and design of the work Keywords Driving roller type conveyer optimal Crankshaft Processing craft Type selection design 目 录 绪论 1 1 垂直升降类立体停车库提升装置的发展概况 1 2 立体停车库的应用 2 3 立体停车库的发展方向 4 4 Solidworks 设计基础 7 4 1 草图绘制 10 4 2 基准特征 参考几何体的创建 11 4 3 拉伸 旋转 扫描和放样特征建 12 4 4 工程图的设计 13 4 5 装配设计 15 5 垂直升降类立体停车库提升装置的设计 17 5 1 垂直升降类立体停车库提升装置的方案布局图的确定 18 5 2 提升装置的工作原理 19 6 机械传动部分的选型计算 22 6 1 驱动电机的选型计算 23 6 2 齿轮传动的选型计算 24 6 3 轴承的选型计算 25 6 4 键的选型计算 25 7 各重要组成部分的强度校核 26 7 1 传动轴强度的校核 26 7 2 轴承强度的校核 27 结论 28 参考文献 29 致谢 30 0 绪论 1 垂直升降类立体停车库提升装置的发展概况 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 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 1 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 2 2 立体停车库的应用 伴随着科学技术的发展 工业革命的紧迫感越来越明显 迫切需要我国立体停车 库行业能够向着高速 多元化的方向发展 其中 我国花费大量人力物力来对立体停 车库进行研究 和完善 制定了一系列针对立体停车库改进的策略 随着时代的发 展 科学的进步 立体停车库的发展将一如既往地进行 将会处在高速发展的阶段 其 具体发展趋势如下 一 未来的几年 立体停车库将会朝着大面积 远距离的方向发展 这样就能够多元 化地适应各个地方 场合的应用 将克服以前提升高度不够高 倾角不够的大的缺 陷 从而能够很好地应用在各个需要立体停车库的场合 二 将会改善立体停车库的结构 使立体停车库能够在不同的场合 不同的环境下面 使用 例如耐高温 耐潮湿等等场合 都可以使用改进后的立体停车库 从而降低人 工的繁杂以及能够很好地提高生产效率 三 将会式立体停车库输送的产品多元化 而不是单一的输送单一的产品 这样就能 够很好地满足各个行也的需求 也能够让带式输送的应用领域进一步扩大 满足各行 各业的需求 从而推动时代的发展和工业的进步 在立体停车库运行前 首先要确认带式提升装置设备 人员 被提升车辆均处于 安全完好的状态 其次检查各运动部位正常无异物 检查所有电气线路是否正常 正 常时才能将提升装置投入运行 最后要检查供电电压与设备额定电压的差别不超过 5 3 3 立体停车库的发展方向 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 4 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 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 当今社会 机械设备的发展日新月异 迫切需要不断开发新的机型来满足不同工 况的要求 立体停车库的发展也是如此 现今发展方向大致可以归纳为 1 开发专用机型 垂直升降类立体停车库提升装置的应用场合很多 有时候受客观条件影响 在运 输系统的布置上经常会出现一些特殊要求 为了满足特殊要求 比如水平拐弯 大倾 5 角 25 直至垂直提升等 这些场合常规的立体停车库是无法胜任的 为了满足某些 特殊要求 应开发特殊型立体停车库 如弯曲立体停车库 大倾角或垂直提升装置等 2 提高元部件性能和可靠性 整体设备的性能和可靠性主要取决于元部件的性能和可靠性 我国现在的立体停 车库的元部件基本上都是各自厂家生产 还没有出现专业化 大规模的元部件生产厂 家 除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性 还要不断研究新的技术和开发 新的元部件 3 扩大功能 一机多用立体停车库是一种理想的连续运输设备 并且目前还不能完全 发挥其全部作用 可以将立体停车库结构作适当修改 采取一定的安全施 就可拓展运 人 运料或双向运输等功能 做到一机多用 使其发挥最大经济效益 4 Solidworks 设计基础 本论文主要研究运用 SolidWorks 对垂直升降类立体停车库提升装置 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 6 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 7 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 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 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 8 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 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 9 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 4 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 4 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 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 4 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 4 4 工程图设计 10 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 4 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 5 立体停车库的设计 5 1 垂直升降类立体停车库提升装置的方案布局图的确定 立体停车库通过三相电机带动齿轮传动驱动钢丝绳轮带动整个提升装置实现对车 辆的提升动作 主要由驱动装置 钢丝绳轮 过渡轮 搬运器 平衡锤 以及机架等 等部分组成 本次设计的立体停车库提升装置采取的方案布局图与结构如下图 5 1 所 示 11 图 5 1 立体停车库提升装置方案布局图 5 2 提升装置的工作原理 驱动装置是整个提升装置的核心部分 通过电机带动圆柱直齿齿轮传动从而带动 主动钢丝绳轮转动 主动钢丝绳轮带动钢丝绳的升降从而带动提升装置的升降 整条 提升装置通过张紧滚筒预紧 通过过渡滚筒保证提升装置始终往一个方向运行 其 中 机架以及支腿起到了支撑和加固提升装置的作用 12 6 机械传动部分的选型计算 6 1 驱动电机的选型计算 已知整个提升装置的总重量 150KG 其他重量 50KG 我们取总重量为 200Kg 物 品移动速度为 1 2r min 即 mm mms s G mg 200 10 2000N V 1 2m min 16 6 33 3 具体的电机设计计算如下 1 确定运行时间 本次设计加速时间 01 t t 60 Vl l 负载速度 m min Vl 有速度可知每秒上升 50mm 0 033 1 2 1 2 360 ls 电机转速 电机 Vl n PB 2 400 min 0 005 电机 Vl nr PB 3 负载转矩 0 3 10 200 0 005 1 73 220 9 B gMP TLN m 13 式中 4 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 我们选用电机型号为 160BL A 此无电机厂家为机电产品 根 据电机的特性曲线以及参数表如下 14 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表 我们选用电机型号 160BL 4030H1 LK B 电机额定功率为 0 37KW 额定转矩为 7 62N m 最大转矩为 9N m 额定转速为 3000r min 电机大致图如下 外形尺寸 292x232 电机输出轴径为 24mm 6 2 圆柱齿轮传动的选型计算 已知系统工况为该提升装置每天工作 12 小时 小车和提升装置各部分总重 量 有一下计算 15 1 选择 齿轮材料为 45 调质 硬度为 280HBS 2 精度等级选用 7 级精度 3 小齿轮齿数 z1 50 大齿轮齿数 z2 75 的 4 齿轮模数都为 2 的直齿轮 2 2 2 按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷 所以通过低速级的数据进行计算 1 确定公式内的各计算数值 1 试选 Kt 1 6 2 选取区域系数 ZH 2 433 3 选取尺宽系数 d 1 4 查得 1 0 75 2 0 87 则 1 2 1 62 5 查得材料的弹性影响系数 ZE 189 8Mpa 6 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 Hlim1 600MPa 大齿轮的解除 疲劳强度极限 Hlim2 550MPa 7 计算应力循环次数 N1 60n1jLh 60 192 1 2 8 300 5 3 32 10e8 N2 N1 5 6 64 107 8 查得接触疲劳寿命系数 KHN1 0 95 KHN2 0 98 9 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由得 H 1 0 95 600MPa 570MPa H 2 0 98 550MPa 539MPa H H 1 H 2 2 554 5MPa 16 6 3 轴承的选型计算 根据根据条件 轴承预计寿命 16 365 8 48720 小时 1 已知 n 458 2r min 两轴承径向反力 FR1 FR2 500 2N 初先两轴承为深沟球轴承 6205 型 根据课本 P265 11 12 得轴承内部轴向力 FS 0 63FR 则 FS1 FS2 0 63FR1 315 1N 2 FS1 Fa FS2Fa 0 故任意取一端为压紧端 现取 1 端为压紧端 FA1 FS1 315 1N FA2 FS2 315 1N 3 计算当量载荷 P1 P2 根据课本 P263 表 11 9 取 f P 1 5 根据课本 P262 11 6 式得 P1 fP x1FR1 y1FA1 1 5 1 500 2 0 750 3N P2 fp x2FR1 y2FA2 1 5 1 500 2 0 750 3N 4 轴承寿命计算 P1 P2 故取 P 750 3N 深沟球轴承 3 6 4 键的选型计算 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩 其中有类型也 可以实现轴向固定和传递轴向力 有些类型并能实现轴向动联结 于在圆锥筛的轴上 主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以 只需选用常见的普通平键 键的类型可 根据使用要求 工作条件和联结的结构特点表 5 3 15 选定 键的长度根据轴毂的长度 从标准中选取 键的 b h 根据径来确定 轴和带轮的联结 d 70mm 参考资料 2P5 194 表 5 3 18 GB T1095 1979 选用 B20 12 B18 11 和 B12 8 的普通 A 型平键 键 17 长分别为 90 70 30 7 各重要组成部分的强度校 7 1 传动轴强度的校核 轴的强度计算一般可分为三种 1 按扭转强度或刚度计算 2 按弯扭合成强度计算 3 精确强度校核计算 当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小 方向 作用点及载荷种类均已确定 支撑 反力及弯矩可求得时 可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算 作用在轴上 的载荷一般按集中载荷考虑 如本设计中的带传动对轴的力 其作用点取在轮缘宽度 的中点 计算时 通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁 一般轴的支点近似取为 轴承宽度中点 由于本设计所用轴主要是受弯曲强度 很少的扭转强度 是根据扭转强度设计 应校核轴的弯曲强度 首先分析轴的受力 左端受的是圆锥筛的重力 右端是带轮对 轴的力 中间是轴承座的两个支撑力 轴径是按扭转强度初步设计的 所以要校核轴的弯曲强度 轴的强度校核也就 是找出危险截面 看危险截面是否满足轴径条件 如果危险截面满 足 那么别的轴径 肯定满足 根据轴的实际尺寸 承受的弯矩 扭矩图考虑应力集中 表面状态 尺寸 影响等因素 及轴材料的疲劳极限 计算危险截面的情况是否满足条件 我所校核的 轴是根据许用弯曲应力校核的 即由弯矩产生的弯曲应力不超过许用弯曲应力 b b 一般计算顺序是先画出轴的空间受力图 将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直 面受力图 并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力 然后作出水平面上的弯矩 和垂直面上的弯矩图 作出合成弯矩图和转矩图应用公式绘出当量 22 MMT 18 弯矩图 式中是根据转矩性质而定的应力校正系数 对于不变的转矩 取 1 1 b b 对于脉动的转矩 取 对于对称循环的转矩取 1 0 b b 1 是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力 1 b 是材料在静应力状态下的许用弯曲应力 1 b 是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力 0 b 在锥筛的设计过程中 轴的材料为 45 钢 其基本参数为 600 B MPa 应满足 下列条件 1 200 b MPa 1 55 b MPa 0 95 b MPa 或 1 3 0 1 bb MM Wd W 为轴的抗弯截面系数 3 1 0 1 b M d 轴的受力 轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力 右端是带轮对轴的压力 具体受力情况如下图 19 由材料力学的相关知识可得 295 5 187295 5 328 2 FRG 5 48334 31002955 328 5 3846 2 R 解得 NR 6 787 2 由 21 RRFG 得 NR24 6159 1 可得轴的弯矩图则如下 轴所受的转矩如下 MN n P T 257300 980 4 26 95499549 转矩图如下 20 1 1 b b 55 0 275 200 所以 22 MMT 2 0 275 257300 M 所以当量弯矩图为 可知轴承的危险截面在左边轴承支撑处 根据轴的校核条件可以算出 bb MPa W M 1 3 7 24 801 0 8 1265475 21 即 mm M d b 28 61 551 0 8 1265475 1 0 3 3 1 所以 根据校核 截面强度足够 其它截面也是足够安全的 7 2 轴承强度的校核 根据根据条件 轴承预计寿命 16 365 8 48720 小时 1 计算输入轴承 1 已知 n 458 2r min 两轴承径向反力 FR1 FR2 500 2N 初先两轴承为角接触球轴承 7206AC 型 根据课本 P265 11 12 得轴承内部轴向力 FS 0 63FR 则 FS1 FS2 0 63FR1 315 1N 2 FS1 Fa FS2 Fa 0 故任意取一端为压紧端 现取 1 端为压紧端 FA1 FS1 315 1N FA2 FS2 315 1N 4 计算当量载荷 P1 P2 根据课本 P263 表 11 9 取 f P 1 5 根据课本 P262 11 6 式得 P1 fP x1FR1 y1FA1 1 5 1 500 2 0 750 3N P2 fp x2FR1 y2FA2 1 5 1 500 2 0 750 3N P1 P2 故取 P 750 3N 角接触球轴承 3 轴承运动和换向时承受过大的冲击负荷 或当轴承静止时 由于机器振动等 因素都会使接触处形成凹坑 外界硬粒进入轴承内 也可在接触表面形成压痕 22 这种永久变形量超过一定限度 就会防碍直线运动平稳性 引起振动和噪音 振 动会进一步冲击凹坑周围材料 造成恶性循环 使凹坑面积扩大 这种永久变形 量用基本额定静载荷限定 钢球和套圈接触点两者永久变形量之和等于钢球直径 的万分之一时的静载荷 定义为基本额定静载荷 C0 轴承使用时 冲击力很难测定 常用选取适当的静载荷安全系统来保证轴承 静载荷不超过基本额定静载荷 选型时使轴承承受的静载荷 P0 C0 FS 不受振动 和冲击场合 FS 取 1 0 1 5 受振动和冲击工作场合 FS 取 2 0 7 0 轴承由于反复承受工作载荷 首先在表面下一定深度处 强度较弱部分形成 裂纹 继而发展到接触表面 使金属成片状剥落下来 这种剥落称为疲劳剥落 在安装 润滑 密封正常的情况下 绝大多数轴承的破坏是疲劳破坏 一般所说 的轴承寿命就是指轴承的疲劳寿命 直线轴承额定寿命规定为 5 万米 通过限定 基本额定动载荷 C 来保证 由于轴承寿命具有分散性 即同一批材料 相同工艺 生产