设计一种集磨发动机气门-磨气门机整机设计【7张CAD图纸、说明书全套】【YC系列】
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7张CAD图纸、说明书全套
YC系列
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【温馨提示】====【1】设计包含CAD图纸 和 DOC文档，均可以在线预览，所见即所得，，dwg后缀的文件为CAD图，超高清，可编辑，无任何水印，，充值下载得到【资源目录】里展示的所有文件======【2】若题目上备注三维，则表示文件里包含三维源文件，由于三维组成零件数量较多，为保证预览的简洁性，店家将三维文件夹进行了打包。三维预览图，均为店主电脑打开软件进行截图的，保证能够打开，下载后解压即可。======【3】特价促销，，拼团购买，，均有不同程度的打折优惠，，详情可咨询QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 题目最后的备注【YC系列】为店主整理分类的代号，与课题内容无关，请忽视
- 内容简介：
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哈尔滨远东理工学院毕业设计任务书学生姓名苏猛分院机电工程学院专业、班级机械设计制造及其自动化2班指导教师姓名李洪智职称教授从事专业机械工程是否外聘是否题目名称磨气门机设计一、设计目的、意义 设计目的：设计一种集磨发动机气门，搪气门座孔和修磨气门座于一体的多用机械。设计意义：磨气门、搪气门座孔和修磨气门座孔是在发动机生产厂家的专用生产线上进行的。在发动机维修时，需要一种多用途的小型机械，以满足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本设计对现有产品进行适当改造，在提高产品质量和生产率的同时，使维修加工更加方便快捷。二、设计内容、技术要求设计内容：1、磨气门机整机设计。2、磨气门机主要受力零部件的尺寸设计和强度校核。3、磨气门机传动系统设计和电机等选择。技术要求：加工范围：直径：20-50mm 锥度：30-50，Ra6.2 主轴速度：40r/min 整体重量：50kg 电机功率：150W 电机转速：1500r/min三、设计完成后应提交的成果1、磨气门机总装配图A0图一张；2、零件图若干张（折合2张A0图）；3、设计说明书一份（不少于1.5万字）。四、设计进度安排2013.11.11-2013.11.19 收集相关资料，查阅文献，撰写开题报告，翻译与设计相关的英文文献；2013.11.20-2013.12.20 总体方案确定；2014.3.01-2014.03.15 传动系统设计；2014.03.16-2014.04.15 装配图的绘制；2014.4.16-2014.05.10 零件图绘制；2014.5.10-2014.5.20 撰写设计说明书，整理材料，准备答辩。五、主要参考资料1 成大光.机械设计手册S.沈阳：辽宁科学出版社，2001.2 唐艺.中外发动机维系工艺M.长沙：湖南科学出版社，1994.3 王光照.实用机床设计手册S.郑州：河南科技出版社，2006.4 李洪.实用机床设计手册S.沈阳：辽宁科技出版社，2001.5 王世刚.机械设计实践M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002.六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日磨气门机设计摘要磨气门、搪气门座孔和修磨气门座孔是在发动机生产厂家的专用生产线上进行的。在发动机维修时，需要一种多用途的小型机械，以满足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本设计对现有产品进行适当改造，在提高产品质量和生产率的同时，使维修加工更加方便快捷。本文设计了一种小型的集磨发动机气门，搪气门座孔和修磨气门座于一体的多用机械。首先对市场上现有产品进行调研提出自己的设计方案，接着对各部件进行了详细设计与校核，最后用CAD软件绘出了磨气门机的装配图和零件图。通过本次设计加深了对机械原理、机械设计、机械制图、气门磨削工艺等的理解对今后的学习和工作均有很大的价值。关键词： 磨气门 电机 传动系 设计AbstractGrinding valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat hole in the engine manufacturers dedicated production line. When engine maintenance, the need for a multi-purpose small machinery to meet the small generation of large, with less demand on behalf of more convenient. The design of appropriate transformation of existing products, improve product quality and productivity at the same time, make maintenance easier and faster processing. This paper presents a small set of grinding engine valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat in one of the multi-purpose machinery. First, existing products on the market made its own research design, followed by the various components of the detailed design and verification, and finally with CAD software plots the valve grinding machine assembly drawings and part drawings. Through this design deepened the mechanical principles, mechanical design, mechanical drawing, valve grinding process such as understanding of the future learning and work are of great value. Keywords: grinding valve motor drive system design目录摘要1Abstract2第一章 绪 论51.1课题背景51.2 发动机气门概述51.3 气门研磨机研究现况61.4 设计要求71.4.1设计内容71.4.2技术要求7第二章 气门研磨机总体设计82.1电机的选择82.2传动系统方案的选择82.3 研磨装置方案确定92.4 总体方案确定102.4.1总体方案确定102.4.2原理说明112.5总体动力参数计算11第三章 主要部件的设计133.1 传动齿轮的设计133.1.1齿数差的确定133.1.2 齿轮齿数的确定133.1.3 齿形角、螺旋角、齿顶高系数133.1.4外齿轮的变位系数143.1.5啮合角与变位系数差153.1.6齿轮几何尺寸与主要参数的选用153.1.7强度计算与校核203.2传动轴设计223.2.1选择轴的材料223.2.2低速轴（输出轴）的设计233.2.3高速轴（输入轴、偏心轴）的设计283.3 箱体及其附件设计333.3.1箱体简介333.3.2箱体材料和尺寸的确定333.3.3附件的设计343.4支撑板的设计343.5支撑杆的杆的353.6气门夹紧装置的设计36结 论37参考文献38致 谢39第一章 绪 论1.1课题背景磨气门、搪气门座孔和修磨气门座孔是在发动机生产厂家的专用生产线上进行的。在发动机维修时，需要一种多用途的小型机械，以满足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本设计对现有产品进行适当改造，在提高产品质量和生产率的同时，使维修加工更加方便快捷。1.2 发动机气门概述气门，valve，是发动机的一种重要部件。气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。 从发动机结构上，分为进气门（inlet valve）和排气门（exhaust valve）。进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。气门的材质在中国大陆通常分为40Cr、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、21-4N和23-8N共5种。5Cr8Si2、4Cr9Si3、21-2N、21-12N、23-8N、XB等已在一些引进机型上大批量使用。高温镍基合金在高负荷发动机排气门上也开始应用。 从气门的成品结构上分类，通常分为整根气门、双金属对焊气门和空心充钠气门等。其作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气，传统发动机每个汽缸只有一个进气门和一个排气门，这种设计结构相对简单，成本较低，维修方便，低速性能较好，缺点是功率很难提高，尤其是高转速时充气效率低、性能较弱。为了提高进排气效率，现在多采用多气门技术，常见的是每个汽缸布置有4个气门（也有单缸3或5个气门的设计，原理一样，如奥迪A6的发动机），4汽缸一共就是16个气门，我们在汽车资料上经常看到的“16V”就表示发动机共16个气门。这种多气门结构容易形成紧凑型燃烧室，喷油器布置在中央，这样可以令油气混合气燃烧更迅速、更均匀，各气门的重量和开度适当地减小，使气门开启或闭合的速度更快。发动机进、排气门是在发动机工作过程中密封燃烧室和控制发动机气体交换的精密零件，是保证发动机动力性能、经济性能、可靠性、耐久性的重要零件。6磨气门机设计摘要磨气门、搪气门座孔和修磨气门座孔是在发动机生产厂家的专用生产线上进行的。在发动机维修时，需要一种多用途的小型机械，以满足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本设计对现有产品进行适当改造，在提高产品质量和生产率的同时，使维修加工更加方便快捷。本文设计了一种小型的集磨发动机气门，搪气门座孔和修磨气门座于一体的多用机械。首先对市场上现有产品进行调研提出自己的设计方案，接着对各部件进行了详细设计与校核，最后用CAD软件绘出了磨气门机的装配图和零件图。通过本次设计加深了对机械原理、机械设计、机械制图、气门磨削工艺等的理解对今后的学习和工作均有很大的价值。关键词： 磨气门 电机 传动系 设计AbstractGrinding valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat hole in the engine manufacturers dedicated production line. When engine maintenance, the need for a multi-purpose small machinery to meet the small generation of large, with less demand on behalf of more convenient. The design of appropriate transformation of existing products, improve product quality and productivity at the same time, make maintenance easier and faster processing. This paper presents a small set of grinding engine valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat in one of the multi-purpose machinery. First, existing products on the market made its own research design, followed by the various components of the detailed design and verification, and finally with CAD software plots the valve grinding machine assembly drawings and part drawings. Through this design deepened the mechanical principles, mechanical design, mechanical drawing, valve grinding process such as understanding of the future learning and work are of great value. Keywords: grinding valve motor drive system design目录摘要1Abstract2第一章 绪 论51.1课题背景51.2 发动机气门概述51.3 气门研磨机研究现况61.4 设计要求71.4.1设计内容71.4.2技术要求7第二章 气门研磨机总体设计82.1电机的选择82.2传动系统方案的选择82.3 研磨装置方案确定92.4 总体方案确定102.4.1总体方案确定102.4.2原理说明112.5总体动力参数计算11第三章 主要部件的设计133.1 传动齿轮的设计133.1.1齿数差的确定133.1.2 齿轮齿数的确定133.1.3 齿形角、螺旋角、齿顶高系数133.1.4外齿轮的变位系数143.1.5啮合角与变位系数差153.1.6齿轮几何尺寸与主要参数的选用153.1.7强度计算与校核203.2传动轴设计223.2.1选择轴的材料223.2.2低速轴（输出轴）的设计233.2.3高速轴（输入轴、偏心轴）的设计283.3 箱体及其附件设计333.3.1箱体简介333.3.2箱体材料和尺寸的确定333.3.3附件的设计343.4支撑板的设计343.5支撑杆的杆的353.6气门夹紧装置的设计36结 论37参考文献38致 谢39第一章 绪 论1.1课题背景磨气门、搪气门座孔和修磨气门座孔是在发动机生产厂家的专用生产线上进行的。在发动机维修时，需要一种多用途的小型机械，以满足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本设计对现有产品进行适当改造，在提高产品质量和生产率的同时，使维修加工更加方便快捷。1.2 发动机气门概述气门，valve，是发动机的一种重要部件。气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。 从发动机结构上，分为进气门（inlet valve）和排气门（exhaust valve）。进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。气门的材质在中国大陆通常分为40Cr、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、21-4N和23-8N共5种。5Cr8Si2、4Cr9Si3、21-2N、21-12N、23-8N、XB等已在一些引进机型上大批量使用。高温镍基合金在高负荷发动机排气门上也开始应用。 从气门的成品结构上分类，通常分为整根气门、双金属对焊气门和空心充钠气门等。其作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气，传统发动机每个汽缸只有一个进气门和一个排气门，这种设计结构相对简单，成本较低，维修方便，低速性能较好，缺点是功率很难提高，尤其是高转速时充气效率低、性能较弱。为了提高进排气效率，现在多采用多气门技术，常见的是每个汽缸布置有4个气门（也有单缸3或5个气门的设计，原理一样，如奥迪A6的发动机），4汽缸一共就是16个气门，我们在汽车资料上经常看到的“16V”就表示发动机共16个气门。这种多气门结构容易形成紧凑型燃烧室，喷油器布置在中央，这样可以令油气混合气燃烧更迅速、更均匀，各气门的重量和开度适当地减小，使气门开启或闭合的速度更快。发动机进、排气门是在发动机工作过程中密封燃烧室和控制发动机气体交换的精密零件，是保证发动机动力性能、经济性能、可靠性、耐久性的重要零件。气门的工作条件恶劣，进气门的工作温度可达300400，排气门的工作温度可达700900。进气门主要受反复冲击的机械负荷，排气门除受反复冲击的机械负荷外，还受高温氧化性气体的腐蚀以及热应力（即气门盘部因温度梯度产生的应力）、锥面热胀应力（即气门的堆焊材料与基体材料膨胀系数不同产生的附加应力）、和燃烧时气体压力等共同作用，气门在落座时还承受由惯性引起的冲击交变载荷及弹簧压力、高温腐蚀气体的高速冲刷力等，所承受的机械应力图如图一所示。气门在设计、材质与制造合理的条件下，气门的失效主要为磨损与疲劳断裂，磨损主要在气门与配气机构中相关接触件的磨损，它除了降低发动机的效率外，还因改变气门与相关件的相互位置及受力状态而间接促进气门疲劳断裂；气门的疲劳断裂主要是受到高频率的张压交变压应力，冲击交变应力、弯曲、冷热、及燃气腐蚀的单一或综合作用造成的。如果发动机装配、修理、使用方面不按技术规程要求进行，气门配合的相关件质量不合格，气门很容易发生失效，并且主要发生在盘部单薄处、颈部及锁夹槽等应用力集中处。图1-1 气门工作负载1.3 气门研磨机研究现况电动气门研磨机，国内市场上最新型气门研磨工具，其结构紧凑，制作精美，适用多种内燃机缸盖气门口研磨，具有安全可靠、便于携带、效率高等优点，与市场销售25型电动、风动或气动研磨机相比，配备了变压整流装置，可直接使用220V交流电，其主要性能:研磨气门最大重量为0.5kg，使用电压24V，额定功率为33W，额定电流为1.35A，工作行程010mm，冲击次数600700次/min，工作转速300500r/min，机器重量5kg，因此，电动气门研磨机广大内燃机修理网点最适用修理工具之一。1.4 设计要求1.4.1设计内容（1）磨气门机整机设计。（2）磨气门机主要受力零部件的尺寸设计和强度校核。（3）磨气门机传动系统设计和电机等选择。1.4.2技术要求加工范围：直径：20-50mm 锥度：30-50，Ra6.2 主轴速度：40r/min 整体重量：50kg 电机功率：150W 电机转速：1500r/min第二章 气门研磨机总体设计2.1电机的选择本次设计的气门研磨机为适应维修加工更加方便快捷，同时由于满足维修作业有时需要野外作业，野外作业时维修工具的供电是难题，为了适应这一特点本次设计的气门研磨机选用可直接用24V汽车车载电池驱动的直流电机作为动力，这样维修作业时在没有外接电源情况下可以直接用汽车车载的24V直流电源供电。并且设计要求电机功率150W，电机转速1500r/min，查点电机手册选定直流的电机型号及参数如下表：型号转矩(mN.m)转速(r/min)功率(w)电压(v)电流(A)不大于允许顺逆转速差(r/min)90ZYT1017961500125241.61002.2传动系统方案的选择根据设计要求，主轴速度：40r/min；电机转速：1500r/min则总传动比为：；即，此次设计的磨气门机传动系统传动比较大；由于有设计要求整体重量：50kg即尽量选用结构紧凑，重量小的传动系统。考虑到以上两个因素，本次选用行星齿轮减速器作为该磨气门机的传动系统。行星齿轮减速器具有以下优点：（1）结构紧凑、体积小、重量轻。由于采用内啮合行星传动，所以结构紧凑；当传动比相等时，与同功率的普通圆柱齿轮减速器相比，体积和重量均可减少1/32/3。（2）传动比范围大 N型一级减速器的传动比为10100以上，二级串联的减速器，传动比可达10000以上；三级串联的减速器，传动比可达百万以上。NN型一级减速器的传动比为1001000以上。（3）效率高 N型一级减速器的传动比为10100时，效率为80%94%;NN型当传动比为10200时，效率为7093%。效率随着传动比的增加而降低。（4）运转平稳、噪音小、承载能力大 由于内啮合传动，两啮合齿轮一为凹齿，一为凸齿，两齿顶曲率中心在同一方向。曲率半径接近相等，因此接触面积大，使齿轮的接触强度大为提高，又采用短齿制，轮齿的弯曲强度也提高了。此外，少齿差传动时，不是一对轮齿啮合，而是39对轮齿同时接触受力，所以运转平稳，噪音小，并且在相同的模数的情况下，其传递力矩臂比普通圆周齿轮减速器大。（5）结构简单、加工方便、成本低；（6）输入轴和输出轴在同一轴线上，安装和使用较为方便；（7）运转可靠、使用寿命长。本次设计的磨气门机传动方案如下图：图2.1 NN型行星减速器结构简图NN型少齿差行星减速器由两对内啮合齿轮副组成。共同完成减速与输出的任务。无需其他型式的输出机构，直接由齿轮轴输出。其基本构件为两个中心轮K和行星架（即偏心轴）H组成。由 式(2.1）因为，得到其传动传动比计算公式为： 式(2.2）于是得到传动比的计算公式 式(2.3）2.3 研磨装置方案确定本次设计的磨气门机应是集磨发动机气门，搪气门座孔和修磨气门座于一体的多用机械。查阅现有磨气门机，通常磨发动机气门，搪气门座孔和修磨气门座是通过下述方式实现的的：（1）磨气门磨气门通常是把气门杆部固定，通过高速旋转的砂轮磨头接触实现的，因此本次设计的磨气门机应该具有安装砂轮磨头的装置，并且还应该能够对气门杆部夹紧；另外由于设计要求加工范围：1）直径：20-50mm2）锥度：30-50，RaYF2/FP2 按外齿轮校核，根据文献11表18-12取齿宽系数。根据文献1校核公式，取标准模数。法向模数=取标准模数（2）几何参数计算由表2.4确定：压力角 啮合角 模数m=1 算第一内齿轮副几何参数计算=37，=39 中心距：=1.993mm取中心距分度圆直径： 齿顶高：齿轮宽度： 取 第二内齿轮副几何参数计算=24，=26中心距：=1.993mm取中心距分度圆直径： 齿顶高：取 齿轮详细尺寸计算与验算结果如下:计算第一内齿轮副外齿轮齿数Z1: 37内齿轮齿数Z2: 39法向模数 Mn:1.5mm分圆法向压力角n:20分圆螺旋角:0齿顶高系数ha*:0.8顶隙系数c*:0.25中心距a:2mm齿宽b:20mm量棒直径dp:2.04mm内插齿刀齿数Z02:25内插齿刀齿顶高系数ha*02:1.25插齿刀刃磨刀原始齿形的距离 X02:0mm端面模数mt =1.5000mm啮合角w = 45.1891插内齿轮时的啮合角02 =32.5094插内齿轮时的中心距a02 =11.7002mm总变位系数X =0.5578mm外齿轮变位系数：X1 =0.5000mm内齿轮变位系数：X2 =1.0578mm分度圆直径：d1=55.5000mm分度圆直径：d2=58.5000mm齿根圆直径：df1=53.8500mm齿根圆直径：df2=64.6503mm齿顶圆直径：da1 =59.9003mm齿顶圆直径：da2 =58.6000mm 外齿轮齿顶压力角a1 =29.4643内齿轮齿顶压力角a2 =20.2669插齿刀齿顶压力角a02 =31.3213端面重合度=1.3553轴向重合度=0.0000校验内齿轮加工范成顶切: 判断 z02/z2 =0.6410是否大于等于1-tanaa0/tana02 =0.4206校验过渡曲线干涉: 外齿轮用滚刀加工 z2tanaa2-(z2-z1)tanaw =12.3877是否大于等于 z1tanan-4(ha*-x1)/sin2a=11.6000校验重叠干涉:z1(dt1+invaa1)-z2(dt2+invaa2)+inva(z2-z1) =0.3293是否大于等于0校验外齿轮齿顶厚度：判断 sa1 =0.9880是否大于 0.25m =0.3750外齿轮固定弦齿厚：sc1 =2.5627mm内齿轮固定弦齿厚：sc2=1.0607mm外齿轮固定弦齿高：hc1 =1.7338mm内齿轮固定弦齿高：hc2=0.2365mm跨齿数：k =5外齿轮公法线长度：w=21.2172mm外齿轮跨棒距M1 =58.4239内齿轮跨棒距M2 =59.5495 第二内齿轮副几何参数计算外齿轮齿数 Z1: 24 内齿轮齿数 Z2: 26法向模数 Mn:1.5mm分圆法向压力角 n:20分圆螺旋角 :0齿顶高系数 ha*:0.8顶隙系数 c*:0.25中心距 a:2mm齿宽 b:20mm量棒直径 dp:2.04mm内插齿刀齿数 Z02:25内插齿刀齿顶高系数 ha*02:1.25插齿刀刃磨刀原始齿形的距离 X02:0mm端面模数mt =1.5000mm啮合角w =45.1891插内齿轮时的啮合角02 =53.6026插内齿轮时的中心距a02 =1.1877mm总变位系数 X =0.5578mm外齿轮变位系数：X1 =0.0000mm 内齿轮变位系数：X2 =0.5578mm分度圆直径：d1 =36.0000mm 分度圆直径：d2 =39.0000mm齿根圆直径：df1=32.8500mm齿根圆直径：df2 = 43.6254mm齿顶圆直径：da1 =38.8754mm齿顶圆直径：da2 =37.6000mm外齿轮齿顶压力角a1 =29.5195内齿轮齿顶压力角a2 =12.9205插齿刀齿顶压力角a02 =31.3213端面重合度=1.5339轴向重合度=0.0000校验内齿轮加工范成顶切: 判断 z02/z2 =0.9615是否大于等于 1-tanaa0/tana02 =0.8309校验过渡曲线干涉：外齿轮用滚刀加工 z2tanaa2-(z2-z1)tanaw =3.9514是否大于等于 z1tanan-4(ha*-x1)/sin2a =3.7570校验重叠干涉:z1(dt1+invaa1)-z2(dt2+invaa2)+inva(z2-z1) =0.2489是否大于等于0校验外齿轮齿顶厚度：判断 sa1=1.1408是否大于0.25m =0.3750外齿轮固定弦齿厚：sc1 =2.0806mm 内齿轮固定弦齿厚：sc2=1.5428mm外齿轮固定弦齿高：hc1=1.0591mm 内齿轮固定弦齿高： hc2= 0.4300mm跨齿数：k =3外齿轮公法线长度：w=11.5747mm外齿轮跨棒距M1=37.4985内齿轮跨棒距M2=38.8449由上面的选取和计算得出双联齿轮各项数据见表3.5所示。表3.5行星齿轮几何参数见 (长度单位：mm)名称符号第一内齿轮副第二内齿轮副外齿轮内齿轮外齿轮内齿轮齿数37392426模数1.5齿形角20齿顶高系数0.8啮合角45.19变位系数0.51.057800.5578啮合中心距2.0分度圆直径55.558.53639齿顶圆直径59.958.638.87537.6齿根圆直径df53.8564.6532.8543.625齿轮宽度12151215验算重合度齿廓重干涉验算值跨齿数4534测量柱直径1.73.1.7强度计算与校核渐开线少齿差行星传动为内啮合传动，又采用正角度变位，其齿面接触强度与齿根弯曲强度均提高，且齿面接触强度远远大于齿根弯曲强度，同时又是多齿对啮合，所以内外齿轮的接触强度可不进行验算及满足要求(参见文献2第九章少齿差行星齿轮传动第6节齿轮强度计算)。只计算齿根弯曲强度，其弯曲强度条件为： , 式(3.4）根据型传动计算方式得到式中： -齿轮分度圆上的圆周力（N）-齿形系数：参见文献1表10-5齿形系数表得到 齿轮宽度： 式(3.5）-使用系数：参见文献2第5章行星传动承载能力计算表5-6得到-动载系数：参见参见文献2第5章行星传动承载能力计算图5-1得到-弯曲强度计算的齿间载荷分配系数：参见参见文献2表5-9得-弯曲强度计算的齿向载荷分配系数：查文献1图10-13 -试验齿轮的齿根弯曲极限应力。查参见文献1图10-21 -齿根弯曲强度的最小安全系数:表5-5得=1.60 -应力修正系数：一般试验齿轮修正系数取 -尺寸系数：查文献2图6-37得=0.9-齿根表面状况系数；查文献2图6-36得=1.28-弯曲强度的寿命系数: 查文献2图6-34得=2.4于是计算出满足，所以齿根弯曲强度满足。齿轮尺寸设计满足实际要求。3.2传动轴设计轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。3.2.1选择轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，最常用的是45钢。必须指出在一般工作温度下（低于200摄氏度）各种碳钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲或者扭转刚度，在既定的条件下，有时也可选择较低的钢材，而用适当增大轴的截面积的方法来提高轴的刚度。各种热处理如高频淬火、渗碳、氧化、氰化以及表面强化处理如喷丸、滚压等对提高轴的抗疲劳都有着显著的效果。应用于轴的材料种类很多，主要根据轴的使用条件。对轴的强度、刚度和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料。根据参考文献5表5-1-1轴的材料及其主要力学性能选择轴的材料为45钢，调质热处理。具体参数见表4.1表4.1轴的常用材料及其主要力学性能材料热处理毛坯直径mm硬度HB抗拉强度屈服点弯曲疲极限扭转疲劳极限许用静应力许用疲劳应力45钢调质2002172556503602701552601802073.2.2低速轴（输出轴）的设计轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它与轴上安装的零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。（1）初步确定轴端直径由前得输出轴上,Z求作用在齿轮上的力（2Z-X型）（参见文献413-453受力分析与强度计算）齿轮分度圆直径 分度圆切向力 径向力31387.1法向力=40274.4N表4.2 轴常用几种材料的及值轴的材料15251491262035135112452545126103355511297按表4.2选取，轴的输入端直径及轴的最小直径：又因为此段开有键槽，对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大取，初选mm。（2）低速轴的结构设计1）初步选择滚动轴承，因轴承不受轴向力，故选择深沟球轴承。最小直径 右端用轴端挡圈定位，安装轴承盖。所以mm根据轴肩的高度2-3处安装轴承，2处为安装轴承预选轴承型号为6005尺寸为25377，选 3-4段为方便内侧轴承安装取 4-5处安装轴承，5处为安装轴肩预选轴承型号为6005尺寸为25377，选 ，为内齿轮，具体尺寸见齿轮设计。2）根据SJ型双内啮合行星减速器具体结构要求，设计的输出轴与内齿圈装成一体。3）参考文献1表15-2取轴端的倒角为轴肩上的圆角半径2处取 3、4处取（3）求低速轴上的载荷由前得输出轴上 求作用在齿轮上的力（2Z-X型）（参见文献413-453受力分析与强度计算）分度圆切向力 径向力31387.1法向力=40274.4N确定轴承的支撑点位置时，参看文献1图15-23，对于所选轴承，查得，。所以得到图4.2的,从应力集中对轴的疲劳强度看，截面2和3处的过盈配合引起的应力集中最严重，从受载的情况来看，截面2-3中间受载荷最大，截面2、3相近，但截面3受扭矩，所以2截面不必校核，截面2-3中间受力，但应力集中不大，不必校核。根据轴的结构图和弯矩图计算出轴受力分析的各个力，见表4.3。表4.3轴受力分析载荷垂直面水平面支反力弯矩总弯矩扭矩（4）按弯矩合成应力校核轴强度在进行校核时，通常只校核轴上承受对大弯矩和扭矩的截面即危险截面的强度。根据机械设计式15-5取a=0.6轴的计算应力 （）前已经选定轴的材料为45钢，调质处理，参考文献1表15-1查得=60Pa，所以，故安全。（5）精确校核轴的疲劳强度1)判断轴的危险截面由轴分析可知，1-2截面只受扭矩作用，虽然有键槽、轴肩及过渡配合引起的应力集中将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径强度按扭转强度较宽余考虑的，所以1-2段6、7截面无须校核。从应力集中对轴的疲劳强度看，截面2和3处的过盈配合引起的应力集中最严重，从受载的情况来看，截面2-3中间受载荷最大，截面2、3相近，但截面3受扭矩，所以2截面不必校核，截面2-3中间受力，但应力集中不大，不必校核。2)校核截面3左侧抗弯截面系数 式（4.3）抗扭截面系数 式（4.4）截面6右弯矩M为 式（4.5）截面W上扭矩截面上的弯矩应力 式（4.6）截面扭矩切应力 式(4.7）轴的材料为45钢，调质处理，由表3.1查得，。截面上由于轴肩形成的理论集中系数及：按参考文献1附表3-2查取，因,可查得 ，。又参考文献1附表3-1查得轴的材料的敏性系数为 。故有效应力集中系数按参考文献1表附3-4为:由参考文献1附图3-2得尺寸系数。由参考文献1附图3-3得扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由参考文献1附图3-4得表面质量系数为。轴未经表面强化处理即。按参考文献1式（3-12）及（3-12a）得综合系数值为： 有由3-1及3-2得碳钢的特性系数：，取 取。于是计算安全系数值，按参考文献1式（15-6）（15-8）则得：（由轴向力引起的压缩应力在此处作为计算，因其甚小，故予忽略）3)截面3右侧按参考文献1表15-4中公式计算，抗弯截面系数 W=抗扭截面系数 由前知弯矩M及弯曲切应力为 扭矩及扭矩切应力 过盈配合处值，由参考文献1附表3-8查出，取 。轴按磨削加工，由参考文献1附表3-4得表面质量系数0.90。故综合系数为=3.71 =2.99。所以轴在截面3右侧安全系数为：36.1616.3414.89 因轴无大大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可忽略静强度的校核。至此，根据以上计算及校核结果，低速轴（输出轴）设计安全可靠。3.2.3高速轴（输入轴、偏心轴）的设计（1）初步确定轴端直径由前得输入轴上 求作用在齿轮上的力，参见文献413-453受力分析与强度计算。齿轮分度圆直径 分度圆切向力 径向力法向力按表4.4选取，轴的输入端直径及轴的最小直径：又因为此段开有键槽，对于直径的轴有一个键槽时轴径增大取为配合电机花键孔该处取。（2）高速轴的结构设计轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它与轴上安装的零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。1）轴肩的高度得到 又因为此段开有键槽，对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大 =10.2mm 预选轴承型号为6002 尺寸为初选 3-4段为偏心轴段，和齿轮装配。查齿轮数据得到双联齿轮厚度轴肩的高度 考虑偏心轴力矩要求 ,由输出轴联接的内齿圈选取轴端5-6上轴承为6004尺寸为:初步确定 30mm2）根据SJ型双内啮合行星减速器具体结构要求，设计的输入轴为偏心轴。3）轴上零件的周向定位，齿轮和半连轴器的周向定位都采用平键联结，按2-3直径查手册得平键截面尺寸为用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轮毂配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。4）参考机械设计表15-2取轴端的倒角为。轴肩上的圆角半径2处取 3、4处取（3）求高速轴上的载荷图4.5轴受力简图由前得输入轴上 求作用在齿轮上的力（2Z-X型）（参考文献413-453受力分析与强度计算）齿轮分度圆直径 分度圆切向力 径向力26.7N法向力=33.5N确定轴承的支撑点位置时，参见文献1图15-23，对于所选轴承，查得，。所以得到图4.5的,根据轴的结构图和弯矩图计算出轴受力分析的各个力，见表4.5。表4.5轴受力分析载荷垂直面水平面支反力弯矩总弯矩扭矩（4）按弯矩合成应力校核轴强度在进行校核时，通常只校核轴上承受对大弯矩和扭矩的截面即危险截面的强度。根据机械设计15-5取a=0.6轴的计算应力（）前已经选定轴的材料为45钢，调质处理，由参考文献1表15-1查得=60Pa，因为，故安全。（5）精确校核轴的疲劳强度 1）判断轴的危险截面由轴分析可知，1-2截面只受扭矩作用，虽然有键槽、轴肩及过渡配合引起的应力集中将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径强度按扭转强度较宽余考虑的，所以1-2段6、7截面无须校核。从应力集中对轴的疲劳强度看，截面2和3处的过盈配合引起的应力集中最严重，从受载的情况来看，截面2-3中间受载荷最大，截面2、3相近，但截面3受扭矩，所以2截面不必校核，截面2-3中间受力，但应力集中不大，不必校核。2）校核截面3左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面上的弯矩应力截面扭矩切应力轴的材料为45钢，调质处理，由表3.1查得，。截面上由于轴肩形成的理论集中系数及按参考文献1附表3-2查取，因,可查得 ，又由参考文献1附表3-1查得轴的材料的敏性系数为 。故有效应力集中系数按参考文献1表附3-4为 。由附图3-2得尺寸系数由附图3-3得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理即按参考文献1式（3-12）及（3-12a）得综合系数值为 有由3-1及3-2得碳钢的特性系数，取 取于是计算安全系数值，按参考文献1式（15-6）（15-8）则得（由轴向力引起的压缩应力在此处作为计算，因其甚小，故予忽略）3）截面3-4按参考文献1表15-4中公式计算，抗弯截面系数 W=抗扭截面系数 由前知弯矩M及弯曲切应力为 扭矩及扭矩切应力 过盈配合处值，由参考文献1附表3-8查出，取 轴按磨削加工，由附表3-4得表面质量系数0.90故综合系数为=3.25 =2.62所以轴在截面3右侧安全系数为：21.758.297.75 因轴无大大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可忽略静强度的校核。至此，根据以上计算及校核结果，高速轴（输入轴）设计安全可靠。3.3 箱体及其附件设计403.3.1箱体简介减速器箱体是用以支持和固定轴系零件并保证传动件的啮合精度和良好的润滑及轴系可靠地密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的30%50%。因此设计箱体结构时必须综合考虑传动质量、加工工艺及成本等。减速器箱体可以是铸造的，也可以使焊接的。铸造机体一般采用铸铁（HT150或HT200）制成。铸铁具有较好的吸振性、容易切削且承压性能好。在重型减速器中，为了提高箱体的强度和刚度，也可用铸钢（ZG15或ZG25）铸造的。铸造箱体的缺点是重量较大，但仍广泛应用。焊接箱体用钢板（A3）焊接而成。减速器箱体可以采用剖分式结构或整体式结构。剖分式箱体结构被广泛采用，其剖分面多与传动件轴线重合。一般减速器只有一个水平剖分面，但某些水平轴在垂直面内排列的减速器，为了便于制造和安装，也可以采用两个剖分面。3.3.2箱体材料和尺寸的确定因铸铁容易切削，抗振性能好，并具有一定的吸振性，所以在本次设计当中采用灰铸铁HT200制造。按机械设计手册:单行本.第1114篇,机械传动表15-5-30和15-5-31计算公式计算减速器箱体的尺寸列表如下：表9-1名称符号减速器型式及尺寸关系/mm机体壁厚5前箱盖壁厚4加强筋厚度4加强筋斜度机体内壁直径85机体机盖紧固螺钉直径5轴承端盖螺钉直径4地脚螺钉直径6机体底座凸缘厚度10地脚螺栓孔的位置6地脚螺栓孔的位置203.3.3附件的设计(1) 轴承端盖为固定轴承在轴上的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承端盖密封。 (2) 密封与润滑根据浸油齿轮的圆周速度N=11.47 m/s 2m/s,则轴承应采用润滑油润滑。1) 减数器的润滑方式：浸油润滑方式2) 选择润滑油：工业闭式齿轮油（GB5903-1995）中的一种。3) 密封类型的选择：密封件： 毡圈 1 25 JB9877.1-1988 毡圈 2 40 JB9877.1-1988 密封胶： DJM7302 Q/JZZX.03-20053.4支撑板的设计所有部件均按照与支撑板，这是磨气门机的安装本体，并且在支撑板上按照支撑杆的位置设置滑动槽，可实现支撑杆的前后左右滑动调整间距以实现准确定位；支撑板详细结构如下图：图 3-6 支撑板3.5支撑杆的杆的支撑杆下部做成圆锥状在进行搪气门座孔和修磨气门座作业时可以把圆锥体部分插入到发动机缸盖安装的螺纹孔内实现准确定位，支撑杆并且上部做成可以调节高度的锁紧螺母的结构，这样可以适应不同气门座的作业需要。支撑杆详细结构如下图：图 3-7 支撑杆3.6气门夹紧装置的设计6-气门夹紧装置，磨气门是需要用到该装置来夹紧气门，该夹紧装置可以上下滑动以满足不同直径和锥度的气门磨削要求。详细结构如下图：图 3-8 气门夹紧装置结 论这次设计的三个月时间里，我从不了解到深刻的理解锤式破碎机的设计课题，对我们大学四年所学到的知识，特别是对机械设计、机械原理、以及机械制图方面的知识有了更深的理解和提高。并且从中培养了自己对问题的独立思考能力以及分析问题的能力，对资料和文献的检索能力，也培养了我们将所学基础理论与专业知识运用解决实际问题的能力。对培养我们的独立工作能力和创新精神具有很重要的作用。当然，在这些过程中也存在许多没有解决好的并有待改进和提高的问题。虽然在设计中难免有不足之处，但是通过这次的锻炼对我今后在事业上的成功奠定了坚实的基础。这次的设计之所以能够顺利完成，这是与老师的细心指导是分不开的，同时在设计的过程中还得到了同组的两位同学的热心帮助，在此非常感谢他们，特别是要感谢老师在这几个月来对我的细心指导使我顺利完成这次毕业设计。当然这次的设计肯定不是十分完美的，在设计中的许多不足之处，望老师能够给予批评指正。在设计中，同时由于本人能
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