圆弧气动涂胶机设计.doc

e 题 目 圆弧气动涂胶机设计 学生姓名 e 学号 e 所在学院 机械工程学院 专业班级 e 指导教师 e 完成地点 校内 2009 年 05 月 26 日 e 圆弧气动涂胶机设计 e e 指导老师 e 摘要 本论文设计圆弧气动涂胶机 本设计主要是为给板式家具的不规则曲线涂胶 封边以及打断封边 带的一种简易涂胶装置 此设计着重突出结构紧凑 使用方便等特点 通过分析此圆弧气动涂胶机的运动方式以及 内部结构 采用比较简单的机械机构作为此次设计的原则 设计了圆弧气动涂胶机的基本结构 对它进行了各个机 构的分析和设计 计算了各零件的结构和尺寸 用cad画出其结构的各个零件图以及cad的总体装配图 在设计过 程中参考了板式家具制作过程中的各个步骤 重点了解了封边机的原理以及整体结构 力求操作简单 高效率和成 本低 本次设计中板式家具的进给我采用了曲柄滑块机构 因为其是转动低副连接 传动可靠 耐磨性好 能实现 多种运动形式的变换和各种运动规律的输出 能实现所需的功能 板式家具的旋转我采用了托辊机构 因为这样可 以给板材一个旋转的动力和夹紧力 使板式家具的封边更流畅 关键词 封边机 曲柄滑块 涂胶机 e Design of arc pneumatic gluing machine e e Tutor e Abstract In this paper the design of arc pneumatic gluing machine This design mainly is for gives the board style furniture the irregular curve to spread the rubber the edge sealing as well as the interruption seals the sideband one kind simple to spread the rubber installment This design emphatically prominent structure compact characteristics and so on easy to operate By analyzing the movements of this arc pneumatic applicator and internal structure The mechanism is simple as the design principles Design the basic structure arcs pneumatic applicator which carried out the analysis and design of each agency structure and size of the various parts are calculated using CAD drawing various parts of its structure and overall CAD Assembly drawing Referring to furniture during the design process every step of the production process focused on the principles and overall structure of edge banding machines strive for simple operation high efficiency and low cost In this design the board style furniture to feed I have used the crank slide organization because it rotates the low vice connection the transmission is reliable the resistance to wear is good can realize many kinds of movement form transformation and each kind of law of motion output can realize the function which needs The board style furniture revolved I to use the supporting roller organization because might give a plate revolving like this the power and the clamping force caused the board style furniture the edge sealing to be smoother Keywords Edge banding machine Crank slide Gluing machine e I 目 录 1 前言 1 1 1 本课题的研究目的与意义 1 1 2 圆弧涂胶机研究现状 发展趋势 1 1 3 本课题的基本任务 1 2 圆弧涂胶机总体设计 3 2 1 涂胶机的基本介绍 3 2 2 总体方案设计 3 2 3 目前涂胶机的结构原理分析 3 2 4 曲线封边整机结构 4 2 5 圆弧涂胶机工作原理 6 2 6 曲线封边机总体方案设计 6 2 7 曲线封边机的工作原理与特点 6 3 曲线封边机的结构设计 8 3 1 夹具的设计 8 3 2 送带的设计 9 3 3 涂胶的设计 10 3 4 封边带的设计 11 3 5 断带的设计 12 3 6 传动系统设计 12 3 7 曲柄滑块机构的设计 13 3 8 机构各部件设计及尺寸计算 14 3 9 轴许用切应力计算 18 3 10 许用弯曲应力计算 19 3 11 电机链轮与链轮的设计 19 3 12 轴承的选用 21 4 托辊系统 23 4 1 托辊系统的工作 23 4 2 托辊机构的设计 23 4 3 托辊的定位 25 4 4 重要参数设计 26 5 控制系统设计 27 5 1 继电器 27 5 2 继电器的分类 27 5 3 继电器主要产品技术参数 28 5 4 继电器测试 29 5 5 继电器的电符号和触点形式 29 5 6 继电器的选用 29 5 7 电气原理图 29 e II 结束语 31 致谢 32 参考文献 33 e 1 1 前言 1 11 1 本课题的研究目的与意义本课题的研究目的与意义 作为机械工程及自动化的学生 选择的课题应以体现本专业的特点及各方面的内容为主要依据 这样能更有助于自己熟悉本专业的具体应用 因而 我结合自己的研究方向 选择了圆弧气动涂胶 机的设计作为我本科毕业设计的课题 圆弧气动涂胶机既能保证涂胶的均匀性 又能有效的结余材料 大大提高了工作效率和工作质 量 减小了工人的劳动强度 这 项技术的应用意味着每天给国家企业带来巨大的经济效益 采用圆弧气动涂胶机可以快速准确 经济 清洁的完成涂胶工艺 提高产品质量 降低生产成本 近年来 伴随着生产技术的发展 机电一体化有了更大的发展 圆弧气动涂胶机在我国机械设 备的装配以及维修方面得到了广泛的应用 不仅提高了劳动生产效率 同时也节省了能源和材料 尤其是板式家具行业 对板式家具的结合面有着一定的密封性要求 其结合面都需要涂胶 涂胶的 精度对板式夹具的性能至关重要 自然对圆弧气动涂胶机有了更高的要求 以往涂胶是依靠工人的 手来涂胶 涂胶的效率极低 而且很难保证涂胶的均匀性和涂胶的厚度 圆弧气动涂胶机既能保证 胶体的均匀性 有能有效的节约材料 大大提高了工作效率和质量 1 21 2 圆弧涂胶机研究现状 发展趋势圆弧涂胶机研究现状 发展趋势 随着电力电子技术 计算机技术 微电子技术以及控制理论的应用和发展 中小型涂胶机应用 领域日益广泛 为实现优质 高效和低成本得等运行 中小型涂胶机在各种不同的工况下与计算机 控制器 功率变换器 传感器等诸多方面连接 还往往要与后级的执行机构和负载 如各种机械 液压 气动装置 整合起来 这样 涂胶机已经不是一个零部件级的执行机构 而是一个可以实现预定功能的完整的机电一 体化系统 国际上 ABB 西门子 三菱等都已从制造企业发展为国际知名的控制系统生产企业 其 产品范围已从涂胶机为核心 延伸到变频器 软启动器等控制领域 体现出了较大的技术优势和竞 争优势 占据了较大的的市场份额 我国涂胶机制造企业已开始关注涂胶机控制技术 但要实现涂 胶机系统参数优化匹配及其控制一体化 并推出成熟的产品 还需做出艰辛努力 涂胶机及系统效率的提升已成为节能潜力最大的企业之一 国际上各国政府和组织纷纷研究不 同的应用领域 不同工业部门的各种各样涂胶机系统的节能方案 制定节能导则 标准 法规 并 开发相关绿色节能产品 如 IEC 统一全球的电动机能效和测试方法标准 欧盟的 美国 MMASTER 等涂胶机系统节能平台 欧盟的生态设计计划等 我国正在积极推动和扶持高效级系统节能工程的开展和实施 高效 超高效的中小型涂胶机 调速专用涂胶机 涂胶机系统节能控制产品等开发和涂胶机及系统绿色节能技术等研究已成发展之 势 目前国际上先进的涂胶机系统已集成了诊断 保护 控制 通讯等功能 可实现涂胶机系统的 自我诊断 自我保护 自我调速 远程控制等 随着我国装备制造业向高 精 尖方向发展及工业 化 信息化两化融合 系统智能化发展成为必要趋势 1 31 3 本课题的基本任务本课题的基本任务 本次毕业设计的题目是 圆弧涂胶机的设计 板式家具是指以人造板为基本材料 配以各种贴纸或者木皮 经封边 喷漆修饰而制成的家具 e 2 板式家具具有不易变形 可拆卸安装 方便运输和仓储 外观设计变化更多 更具个性 节约木材 资源 提高木材利用率 这就是板式家具在当今市场上迅猛发展的主要因素 板式家具生产关键的 工艺有开料 封边 打孔 该课题针对小型板式家具生产厂家设计一台圆弧涂胶机 用于家具中圆 弧角封边 要求该涂胶机采用高温热溶胶封边 具有压力 温度显示和控制功能 胶应均匀地涂布 在材料表面上 边沿无余胶溢出 无漏胶 经手工修边后 保证了部件封固 稳定 外观美观 具 体任务如下 1 了解板式家具生产过程 特别是圆弧胶封边工艺 完成开题报告和英文资料翻译 2 研究圆弧角封边工艺过程 采用气动装夹 确立圆弧涂胶机总体方案 绘制总体布局图1张 A1 3 设计圆弧涂胶机机械结构 包括输送料结构 压板调整装置 涂胶装置 封边带自动抽取 及切断装置 绘制机械部分装配图1张 A0 4 控制系统设计 设计控制电路和控制程序 绘制电气原理图1张 编写控制程序 5 搭建控制电路的实验系统 调试程序 6 编写设计说明书 1 份 格式和字数满足学院要求 e 3 2 电机选择电机选择 2 1 电动机选择电动机选择 倒数第三页里有东东 倒数第三页里有东东 2 1 1 选择电动机类型选择电动机类型 2 1 2 选择电动机容量选择电动机容量 电动机所需工作功率为 w d P P 工作机所需功率为 w P 1000 Fv Pw 传动装置的总效率为 4321 传动滚筒 96 0 1 滚动轴承效率 96 0 2 闭式齿轮传动效率 97 0 3 联轴器效率 99 0 4 代入数值得 8 099 097 0 99 096 0 224 4321 所需电动机功率为 kWkW Fv Pd52 10 6010008 0 4010000 1000 略大于 即可 d P d P 选用同步转速 1460r min 4 级 型号 Y160M 4 功率为 11kW 2 1 3 确定电动机转速确定电动机转速 取滚筒直径mmD500 min 6 125 500 100060 r v nw 1 分配传动比 1 总传动比 62 11 6 125 1460 w m n n i 2 分配动装置各级传动比 取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 03 44 1 01 ii e 4 则低速级的传动比 88 2 03 4 62 11 01 12 i i i 2 1 4 电机端盖组装电机端盖组装 CAD 截图截图 图 2 1 4 电机端盖 2 2 运动和动力参数计算运动和动力参数计算 2 2 1 电动机轴电动机轴 mN r kW n P T nn pp m d 81 689550 min 1460 52 10 0 0 0 0 0 2 2 2 高速轴高速轴 mN r kW n p T nn pp m d 09 68 1460 41 10 95509550 min 1460 41 10 1 1 1 1 41 2 2 3 中间轴中间轴 e 5 mN rr kW n p T i n n ppp 6 263 2 362 10 10 95509550 min 2 362min 03 4 1460 10 1097 099 0 52 10 2 2 2 01 1 2 3200112 2 2 4 低速轴低速轴 mN r kW n p T i n n ppp 8 7359550 76 125 69 9 9550 min 76 125 88 2 2 362 69 9 97 099 0 10 10 3 3 3 12 2 3 3210223 2 2 5 滚筒轴滚筒轴 mN r kW n p T i n n ppp 720 76 125 49 9 95509550 min 76 125 49 9 99 0 99 069 9 4 4 4 23 3 4 4220334 e 6 3 齿轮计算齿轮计算 3 1 选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数选定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 1 按传动方案 选用斜齿圆柱齿轮传动 2 绞车为一般工作机器 速度不高 故选用 7 级精度 GB 10095 88 3 材料选择 由表 10 1 选择小齿轮材料为 40Cr 调质 硬度为 280 HBS 大齿 轮材料为 45 钢 调质 硬度为 240 HBS 二者材料硬度差为 40 HBS 4 选小齿轮齿数 大齿轮齿数 取24 1 z76 9603 4 24 2 z 97 2 z 5 初选螺旋角 初选螺旋角 14 3 2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 由 机械设计 设计计算公式 10 21 进行试算 即 3 0 1 12 H EH d t t ZZTK d 3 2 1 确定公式内的各计算数值确定公式内的各计算数值 1 试选载荷系数1 6 1 t k 2 由 机械设计 第八版图 10 30 选取区域系数 433 2 h z 3 由 机械设计 第八版图 10 26 查得 则 78 0 1 87 0 2 65 1 21 4 计算小齿轮传递的转矩 mmNmmN n p T 108 6 1460 41 1010 5 9510 5 95 4 5 1 0 5 1 5 由 机械设计 第八版表 10 7 选取齿宽系数1 d 6 由 机械设计 第八版表 10 6 查得材料的弹性影响系数MPaZe8 189 7 由 机械设计 第八版图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极 限 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPa H 600 1lim MPa H 500 2lim 13 计算应力循环次数 9 11 103 61530082114606060 h jLnN 91 2 1056 1 03 4 N N 9 由 机械设计 第八版图 10 19 取接触疲劳寿命系数 90 0 1 HN K 95 0 2 HN K e 7 10 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由 机械设计 第八版式 10 12 得 MPaMPa S KHN H 5406009 0 1lim1 1 MPaMPa S KHN H 5 52255095 0 2lim2 2 11 许用接触应力 MPa HH H 25 531 2 21 3 2 2 计算计算 1 试算小齿轮分度圆直径d t 1 4 0 3 1 21 tHE t d H K TZ Z d 324 86 0 1046 16 34 1046 167396 0 10738 121 3 9 56mm 2 计算圆周速度v0 sm ndt 78 3 100060 56 491460 100060 11 3 计算齿宽及模数 1 1 cos 49 56 t nt mm d m z 2mm z d m t nt 1 1 cos 24 14cos56 49 24 97 056 49 h 2 252 25 2 4 5mm nt m 49 56 4 5 11 01 h b 4 计算纵向重合度 0 318 1 24 tan 20 73 tan318 0 1z d 14 5 计算载荷系数 K 已知使用系数根据 v 7 6 m s 7 级精度 由 机械设计 第八版图 10 8 1 KA 查得动载系数 11 1 Kv 由 机械设计 第八版表 10 4 查得的值与齿轮的相同 故 KH 42 1 KH 由 机械设计 第八版图 10 13 查得 35 1 f K 由 机械设计 第八版表 10 3 查得 故载荷系数4 1 HH KK 1 1 11 1 4 1 42 2 2 HHVA KKKKK 6 按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径 由式 10 10a 得 e 8 3 11 K dd t t K mm11 55375 1 56 49 6 1 2 2 56 49 3 3 7 计算模数 z d mn 1 1cos mm22 2 24 11 5597 0 24 14cos11 55 3 3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 由式 10 17 3 2 2 1 1 2 cos F SaFa d n YY z YT m K 3 3 1 确定计算参确定计算参数数 1 计算载荷系数 2 09 ffVA KKKKK35 1 4 111 1 2 根据纵向重合度 从 机械设计 第八版图 10 28 查得螺旋 903 1 角影响系数 88 0 Y 3 计算当量齿数 37 26 91 0 2424 14 24 97 0 coscos 333 1 1 z zV 59 106 91 0 97 14 97 coscos 33 2 2 z zv 4 查齿形系数 由表 10 5 查得 18 2 57 2 21 YYFaFa 5 查取应力校正系数 由 机械设计 第八版表 10 5 查得 79 1 6 1 21 YYSaSa 6 由 机械设计 第八版图 10 24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮的弯曲强度极限 MPa FE 500 1 MPa FE 380 2 7 由 机械设计 第八版图 10 18 取弯曲疲劳寿命系数 85 0 1 KFN 88 0 2 KFN 8 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 由 机械设计 第八版式 10 12 得 e 9 MPaMPa S F MPaMPa S F FEFN FEFN K K 86 238 4 1 38088 0 57 303 4 1 85500 0 22 2 11 1 9 计算大 小齿轮的 并加以比较 F YYSaFa 1363 0 57 303 596 1 592 2 1 11 F YYSaFa F YYSaFa 2 22 01642 0 86 238 774 1211 2 由此可知大齿轮的数值大 3 3 2 设计计算设计计算 mmmmmm mn 59 1 085 4 342 4 01642 0 65 1 88 0 8 610 2 2 3 3 2 3 2 2 4 97 0 24 14 cos 10 对比计算结果 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲 mn 劳强度计算 的法面模数 取2 已可满足弯曲强度 但为了同时满足接触疲劳强 mn 度 需按接触疲劳强度得的分度圆直径 100 677mm 来计算应有的齿数 于是由 73 26 2 14cos11 55 cos 1 1 m d z n 取 则 取 27 1 z 81 10803 4 27 2 z 109 2 z 3 4 几何尺寸计算几何尺寸计算 3 4 1 计算中心距计算中心距 a mm mzz n 2 140 97 0 136 14cos2 2 10927 cos2 21 将中以距圆整为 141mm e 10 3 4 2 按圆整后的中心距修正螺旋角按圆整后的中心距修正螺旋角 06 1497 0 arccos 2 1402 2 10927 arccos 2 arccos 21 a mzz n 因值改变不多 故参数 等不必修正 k ZH 3 4 3 计算大 小齿轮的分度圆直径计算大 小齿轮的分度圆直径 mm mm mz d mz d n n 224 97 0 218 14cos 2109 cos 55 97 0 54 14cos 227 cos 2 2 1 1 mma dd 5 139 2 22455 2 21 3 4 4 计算齿轮宽度计算齿轮宽度 mmb d d 5567 551 1 圆整后取 mmmm BB 61 56 12 低速级 取 m 3 30 3 z 由88 2 3 4 12 z z i 取 4 2 88 3086 4 z 87 4 z mmm mm zd zd 261873 90303 44 33 mmmma dd 5 175 2 26190 2 43 mmmmb d d 90901 3 圆整后取mmmm BB 95 90 34 e 11 表表 1高速级齿轮 计 算 公 式名 称 代号 小齿轮大齿轮 模数m22 压力角 2020 分度圆 直径 d 2 27 54 zd m 11 2 109 218 zd m 22 齿顶高 ha 221 21 m hhh aaa 齿根高 hf 2 1 21 cm chhh aff 齿全高h m chhh a 2 21 齿顶圆 直径 da 11 2 aa m dhz m hzd aa 2 22 表表 2低速级齿轮 计 算 公 式名 称 代号 小齿轮大齿轮 模数m33 压力角 2020 分度圆 直径 d 3 27 54 zd m 11 2 109 218 zd m 22 齿顶高 ha 12 1 22 aaamhhh 齿根高 hf 2 1 21 cm chhh aff 齿全高h m chhh a 2 21 齿顶圆 直径 da 11 2 aa m dhz m hzd aa 2 22 e 12 4 轴的设计轴的设计 4 1 低速轴低速轴 4 1 1 求输出轴上的功率求输出轴上的功率转速转速和转矩和转矩 p3 n3T3 若取每级齿轮的传动的效率 则 mN r kW n p T i n n ppp 842 7359550 76 125 69 9 9550 min 76 125 88 2 2 362 69 9 97 990 0 10 10 3 3 3 12 2 3 3210223 4 1 2 求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mmmz d 4041014 44 N N N FF FF d T F ta n tr t 90814tan3642tan 1366 97 0 3639 0 3642 14cos 20tan 3642 cos tan 3642 404 10008 7352 2 4 3 圆周力 径向力 及轴向力 的 FtFrFa 4 1 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据 机械设计 第八版表 15 3 取 于是得 112 0 A mm n p Ad 64 47077 0 112 76 125 69 9 112 3 33 3 3 0min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 为了使所选的轴直径与联轴 d12 器的孔径相适应 故需同时选取联轴器型号 联轴器的计算转矩 查表考虑到转矩变化很小 故取 则 TKTAca3 3 1 KA mmNmmN TKTAca 6 9565947358423 1 3 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件 查标准 GB T 5014 2003 或手册 Tca e 13 选用 LX4 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 2500000 半联轴器的孔径 mmN 故取 半联轴器长度 L 112mm 半联轴器与轴配合的毂孔 mm d 55 1 mm d 50 21 长度 mm L 84 1 4 1 4 轴的结构设计轴的结构设计 1 拟定轴上零件的装配方案 图 4 1 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求 1 2 轴 84 50 1212 mmmml d 段右端需制出一轴肩 故取 2 3 段的直径 左端用轴端挡圈 按轴端直径取 mm d 62 32 挡圈直径 D 65mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度 为了保证轴端挡圈只压在 mm L 84 1 半联轴器上而不压在轴的端面上 故 1 2 段的长度应比 略短一些 现取 L1 mm l 82 21 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 故选用单列圆锥滚 子轴承 参照工作要求并根据 由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙 mm d 62 32 组 标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313 其尺寸为 d D T 65mm 140mm 36mm 故 而 mm dd 65 7643 mmmm dl 82 5 54 6565 3 取安装齿轮处的轴段 4 5 段的直径 齿轮的右端与左轴承之间 mm d 70 54 采用套筒定位 已知齿轮轮毂的宽度为 90mm 为了使套筒端面可靠地压紧齿轮 此轴 段应略短于轮毂宽度 故取 齿轮的左端采用轴肩定位 轴肩高度 mm l 85 54 故取 h 6mm 则轴环处的直径 轴环宽度 dh07 0 mm d 82 65 hb4 1 取 mm l 5 60 65 4 轴承端盖的总宽度为 20mm 由减速器及轴承端盖的结构设计而定 根据轴承 e 14 端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求 取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距 离 l 30mm 故取 mm l 57 40 32 低速轴的相关参数 表 4 1 功率 p3 kW69 9 转速 n3 min 76 125r 转矩 T3 mN 842 735 1 2 段轴长 l 21 84mm 1 2 段直径 d 21 50mm 2 3 段轴长 l 32 40 57mm 2 3 段直径 d 32 62mm 3 4 段轴长 l 43 49 5mm 3 4 段直径 d 43 65mm 4 5 段轴长 l 54 85mm 4 5 段直径 d 54 70mm 5 6 段轴长 l 65 60 5mm 5 6 段直径 d 65 82mm 6 7 段轴长 l 76 54 5mm 6 7 段直径 d 76 65mm 3 轴上零件的周向定位 齿轮 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按查表查得平键截面 d 54 b h 20mm 12mm 键槽用键槽铣刀加工 长为 L 63mm 同时为了保证齿轮与轴配合 有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 同样 半联轴器与轴的连接 6 7 n H 选用平键为 14mm 9mm 70mm 半联轴器与轴的配合为 滚动轴承与轴的周向 6 7 k H 定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的直径公差为 m6 4 2 中间轴中间轴 4 2 1 求输出轴上的功率求输出轴上的功率转速转速和转矩和转矩 p2 n2T2 e 15 mN rr kW n p T i n n ppp 6 263 2 362 10 10 95509550 min 2 362min 03 4 1460 10 1097 0 99 0 52 10 2 2 2 01 1 2 3200112 4 2 2 求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力 1 因已知低速级小齿轮的分度圆直径为 mmmz d 140354 33 N N N FF FF d T F ta n tr t 35214tan1412tan 1412 97 0 3639 0 3765 14cos 20tan 3765 cos tan 3765 140 10006 2632 2 3 2 2 因已知高速级大齿轮的分度圆直径为 mmmz d 3991333 22 N N N FF FF d T F ta n tr t 12314tan495tan 495 97 0 3639 0 1321 14cos 20tan 1321 cos tan 1321 399 10006 2632 2 2 2 4 2 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据表 15 3 取 于是得 112 0 A mm n p Ad 6 33027 0 112 2 362 10 10 112 3 33 2 2 0min 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 d12 e 16 图 4 2 4 2 4 初步选择滚动轴承初步选择滚动轴承 1 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 故选用单列圆锥滚子轴承 参照工作 要求并根据 由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 标准精度级mm d 35 21 的单列圆锥滚子轴承 其尺寸为 d D T 35mm 72mm 18 25mm 故 mm dd 35 6521 mm l 8 31 65 2 取安装低速级小齿轮处的轴段 2 3 段的直径 齿mm d 45 32 mm l 8 29 21 轮的左端与左轴承之间采用套筒定位 已知齿轮轮毂的宽度为 95mm 为了使套筒端 面可靠地压紧齿轮 此轴段应略短于轮毂宽度 故取 齿轮的右端采用mm l 90 32 轴肩定位 轴肩高度 故取 h 6mm 则轴环处的直径 轴环宽度 dh07 0 hb4 1 取 mm l 12 43 3 取安装高速级大齿轮的轴段 4 5 段的直径齿轮的右端与右端轴 45 54 mm d 承之间采用套筒定位 已知齿轮轮毂的宽度为 56mm 为了使套筒端面可靠地压紧齿 轮 此轴段应略短于轮毂宽度 故取 mm l 51 54 4 2 5 轴上零件的周向定位轴上零件的周向定位 齿轮 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按查表查得平键截面 d 54 b h 22mm 14mm 键槽用键槽铣刀加工 长为 63mm 同时为了保证齿轮与轴配合有 良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 同样 半联轴器与轴的连接 选用 平键为 14mm 9mm 70mm 半联轴器与轴的配合为 滚动轴承与轴的周向定位是 由过渡配合来保证的 此处选轴的直径公差为 m6 中间轴的参数 表 4 2 功率 p2 10 10kw 转速 n2 362 2r min 转矩 T2 263 6mN 1 2 段轴长 l 21 29 3mm e 17 1 2 段直径 d 21 25mm 2 3 段轴长 l 32 90mm 2 3 段直径 d 32 45mm 3 4 段轴长 l 43 12mm 3 4 段直径 d 43 57mm 4 5 段轴长 l 54 51mm 4 5 段直径 d 54 45mm 4 3 高速轴高速轴 4 3 1 求输出轴上的功率求输出轴上的功率转速转速和转矩和转矩 p1 n1T1 若取每级齿轮的传动的效率 则 mN r kW n p T nn pp m d 09 68 1460 41 10 95509550 min 1460 41 10 1 1 1 1 41 4 3 2 求作用在齿轮上的力求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mmmz d 72243 11 N N N FF FF d T F ta n tr t 95 470249 038 189114tan38 1891tan 55 709 97 0 3639 0 38 1891 14cos 20tan 38 1891 cos tan 38 1891 72 100009 682 2 1 1 4 3 3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 先按式初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据表 15 3 取 于是得 112 0 A e 18 mm n p Ad 54 211 0924 1 112 13 7112 1460 41 10 112 3 3 33 1 1 0min10 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 为了使所选的轴直径与联轴 d12 器的孔径相适应 故需同时选取联轴器型号 联轴器的计算转矩 查表 考虑到转矩变化很小 故取 则 TKTAca1 3 1 KA mmNmmN TKTAca 88517680903 1 1 按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件 查标准 GB T 5014 2003 或 Tca 手册 选用 LX2 型弹性柱销联轴器 其公称转矩为 560000 半联轴器的孔径mmN 故取 半联轴器长度 L 82mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度mm d 30 1 mm d 30 21 mm L 82 1 4 4 轴的结构设计轴的结构设计 4 4 1 拟定轴上零件的装配方案拟定轴上零件的装配方案 图 4 3 4 4 2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 为了满足半联 轴器的轴向定位要示求 1 2 轴段右端需制出一轴肩 故取 2 3 段 的直径 左端用轴端挡圈 按轴端直径取挡圈直径 D 45mm 半联轴器与mm d 42 32 轴配合的毂孔长度 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端mm L 82 1 面上 故 段的长度应比 略短一些 现取 mm l 80 21 2 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 故选用单列圆锥滚子 轴承 参照工作要求并根据 由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 mm d 42 32 标准精度级的单列圆锥滚子轴承 其尺寸为 d D T 45mm 85mm 20 75mm 故 而 mm mm dd 45 7643 mm l 75 26 87 75 31 43 l 3 取安装齿轮处的轴段 4 5 段 做成齿轮轴 已知齿轮轴轮毂的宽度为 61mm 齿 轮轴的直径为 62 29mm 4 轴承端盖的总宽度为 20mm 由减速器及轴承端盖的结构设计而定 根据轴 承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求 取端盖的外端面与半联轴器右端面间的 距离 l 30mm 故取 mm l 81 45 32 5 轴上零件的周向定位 e 19 齿轮 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 按 查表查得平键截面 d 54 b h 14mm 9mm 键槽用键槽铣刀加工 长为 L 45mm 同时为了保证齿轮与轴配合 有良好的对中性 故选择齿轮轮毂与轴的配合为 同样 半联轴器与轴的连接 6 7 n H 选用平键为 14mm 9mm 70mm 半联轴器与轴的配合为 滚动轴承与轴的周 6 7 k H 向定位是由过渡配合来保证的 此处选轴的直径公差为 m6 高速轴的参数 表 4 3 功率 p1 10 41kw 转速 n1 1460r min 转矩 T1 mN 09 68 1 2 段轴长 l 21 80mm 1 2 段直径 d 21 30mm 2 3 段轴长 l 32 45 81mm 2 3 段直径 d 32 42mm 3 4 段轴长 l 43 45mm 3 4 段直径 d 43 31 75mm 4 5 段轴长 l 54 99 5mm 4 5 段直径 d 54 48 86mm 5 6 段轴长 l 65 61mm 5 6 段直径 d 65 62 29mm 6 7 段轴长 l 76 26 75mm 6 7 段直径 d 76 45mm e 20 5 5 齿轮的参数化建模齿轮的参数化建模 5 1 齿轮的建模齿轮的建模 1 在上工具箱中单击按钮 打开 新建 对话框 在 类型 列表框中选择 零件 选项 在 子类型 列表框中选择 实体 选项 在 名称 文本框中输入 dachilun gear 如图5 1所示 图5 1 新建 对话框 2 取消选中 使用默认模板 复选项 单击 确定 按钮 打开 新文件选项 对话框 选中其中 mmns part solid 选项 如图5 2所示 最后单击 确定 按钮 进入三维实体 建模环境 图5 2 新文件选项 对话框 2 设置齿轮参数 1 在主菜单中依次选择 工具 关系 选项 系统将自动弹出 关系 对话框 e 21 2 在对话框中单击按钮 然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中 具体 内容如图5 4所示 完成齿轮参数添加后 单击 确定 按钮 关闭对话框 图5 3输入齿轮参数 3 绘制齿轮基本圆 在右工具箱单击 弹出 草绘 对话框 选择 FRONT 基准平面作为草绘平面 绘制如图 5 4 所示的任意尺寸的四个圆 4 设置齿轮关系式 确定其尺寸参数 1 按照如图 5 5 所示 在 关系 对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径 基 圆直径 齿根圆直径 齿顶圆直径的关系式 2 双击草绘基本圆的直径尺寸 将它的尺寸分别修改为 修改的结d a d b d f d 果如图 5 6 所示 e 22 图 5 4 草绘同心圆 图 5 5 关系 对话框 图 5 6 修改同心圆尺寸 图 5 7 曲线 从方程 对话框 5 创建齿轮齿廓线 1 在右工具箱中单击按钮打开 菜单管理器 菜单 在该菜单中依次选择 曲 线选项 从方程 完成 选项 打开 曲线 从方程 对话框 如图 5 7 所示 2 在模型树窗口中选择坐标系 然后再从 设置坐标类型 菜单 中选择 笛卡尔 选项 如图 5 8 所示 打开记事本窗口 3 在记事本文件中添加渐开线方程式 如图 5 9 所示 然后在记事本窗中选取 文件 保存 选项保存设置 图 5 8 菜单管理器 对话框 图 5 9 添加渐开线方程 4 选择图 5 11 中的曲线 1 曲线 2 作为放置参照 创建过两曲线交点的基准点 e 23 PNTO 参照设置如图 5 10 所示 图 5 11 基准点参照曲线的选择 图 5 10 基准点 对话框 5 如图 5 12 所示 单击 确定 按钮 选取基准平面 TOP 和 RIGHT 作为放置参照 创建过两平面交线的基准轴 A 1 如图 6 13 所示 图 5 12 基准轴 对话框 图 5 13 基准轴 A 1 曲 线 1曲 线 2 e 24 6 如图 5 13 所示 单击 确定 按钮 创建经过基准点 PNTO 和基准轴 A 1 的基 准平面 DTM1 如图 5 14 所示 5 5 15 基准平面对话框 5 15 基准平面 DTM1 7 如图 5 16 所示 单击 确定 按钮 创建经过基准轴 A 1 并由基准平面 DTM1 转过 90 z 的基准平面 DTM2 如图 5 17 所示 e 25 图 5 16 基准平面 对话框 图 5 17 基准平面 DTM2 8 镜像渐开线 使用基准平面 DTM2 作为镜像平面基准曲线 结果如图 5 18 所示 图 5 18 镜像齿廓曲线 6 创建齿根圆实体特征 1 在右工具箱中单击按钮打开设 计图标版 选择基准平面 FRONT 作为草绘 平面 接收系统默认选项放置草绘平面 2 在右工具箱中单击按钮打开 类型 对话框 选择其中的 环 单选 e 26 按钮 然后在工作区中选择图 5 19 中的曲线 1 作为草绘剖面 再图标中输入拉伸深度 为 b 完成齿根圆实体的创建 创建后的结果如图 5 20 所示 图 5 19 草绘的图形 5 20 拉伸的结果 7 创建一条齿廓曲线 1 在右工具箱中单击按钮 系统弹出 草绘 对话框 选取基准平面 FRONT 作 为草绘平面后进入二维草绘平面 2 在右工具箱单击按钮打开 类型 对话框 选择 单个 单选按钮 使用 和并结合绘图工具绘制如图 5 21 所示的二维图形 e 27 图 5 21 草绘曲线图 5 22 显示倒角半径 3 打开 关系 对话框 如图 5 22 所示 圆角半径尺寸显示为 sd0 在对话框 中输入如图 5 23 所示的关系式 e 28 图 5 23 关系 对话框 8 复制齿廓曲线 1 在主菜单中依次选择 编辑 特征操作 选项 打开 菜单管理器 菜单 选择其中的 复制 选项 选取 移动 复制方法 选取上一步刚创建的齿廓 曲线作为复制对象 图 5 24 依次选取的 菜单 2 选取 平移 方式 并选取基准平面 FRONT 作为平移参照 设置平移距离为 B 将曲线平移到齿坯的另一侧 图 5 25 输入旋转角度 3 继续在 移动特征 菜单中选取 旋转 方式 并选取轴 A 1 作为旋转复制参 照 设置旋转角度为 asin 2 b tan beta d 再将前一步平移复制的齿廓曲线旋 转相应角度 最后生成如图 5 26 所示的另一端齿廓曲线 e 29 图 5 26 创建另一端齿廓曲线 9 创建投影曲线 1 在工具栏内单击按钮 系统弹出 草绘 对话框 选取 RIGUT 面作为草 绘平面 选取 TOP 面作为参照平面 参照方向为 右 单击 草绘 按钮进入草 绘环境 2 绘制如图 5 27 所示的二维草图 在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制 图 5 27 绘制二维草图 3 主菜单中依次选择 编辑 投影 选项 选取拉伸的齿根圆曲面为投 影表面 投影结果如下图 5 28 所示 e 30 图 5 28 投影结果 10 创建第一个轮齿特征 1 在主菜单上依次单击 插入 扫描混合 命令 系统弹出 扫描混合 操控面板 如图 5 29 所示 2 在 扫描混合 操控面板内单击 参照 按钮 系统弹出 参照 上滑面板 如图 6 30 所示 图 5 29 扫描混合 操作面板 图 5 30 参照 上滑面板 3 在 参照 上滑面板的 剖面控制 下拉列表框内选择 垂直于轨迹 选项 在 水平 垂直控制 下拉列表框内选择 垂直于曲面 选项 如图 5 30 示 4 在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线 如图 5 31 示 e 31 图 5 31 选取扫描引线 5 在 扫描混合 操作面板中单击 剖面 按钮 系统弹出 剖面 上滑面板 在上方下拉列表框中选择 所选截面 选项 如图 5 32 所示 图 5 32 剖面 上滑面板 图 5 33 选取截面 6 在绘图区单击选取 扫描混合 截面 如图 5 33 所示 7 在 扫描混合 操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建 完成后的特征 如图 5 34 所示 扫描引线 e 32 图 5 34 完成后的轮齿特征 图 5 35 选择性粘贴 对话框 11 阵列轮齿 1 单击上一步创建的轮齿特征 在主工具栏中单击按钮 然后单击按钮 随即弹出 选择性粘贴 对话框 如图 5 35 所示 在该对话框中勾选 对副本应用移 动 旋转变换 然后单击 确定 按钮 图 5 36 旋转角度设置 图 5 37 复制生成的第二个轮 齿 2 单击复制特征工具栏中的 变换 在 设置 下拉菜单中选取 旋转 选项 方向参照 选取轴 A 1 可在模型数中选取 也可以直接单击选择 输入旋转角度 360 z 如图 6 36 所示 最后单击按钮 完成轮齿的复制 生成如图 6 37 所 示的第 2 个轮齿 3 在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征 在工具栏内单击按钮 或者依 次在主菜单