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法兰成型机传动系统设计
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159 法兰成型机传动系统设计,159,法兰成型机传动系统设计,法兰,成型,传动系统,设计
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江西农业大学毕业设计(论文)任务书设计（论文）课题名称法兰成型机传动系统设计学生姓名艾兴院（系）工学院专 业机械设计制造及其自动化指导教师吴彦红职 称副教授学 历毕业设计（论文）要求：1、 能独立拟定设计方案，提出方案的构思以及技术、经济条件等方面的可行性论证报告。2、 能熟练应用已学过的理论知识，采用工程分析计算方法或数值计算方法，正确完成设计中的计算工作。3、 能熟练掌握机械制图的方法和技巧，并运用计算机绘图、计算机辅助设计等，按国家标准正确地完成绘图工作。4、 能按设计任务书的要求，编写出设计说明书。毕业设计（论文）内容与技术参数：1、 完成传动系统设计，确定传动系统各部分尺寸大小。2、 设计传动系统的方案。3、 画出法兰成型机传动系统的装配图和主要零件图。4、 编写设计说明书。毕业设计（论文）工作计划：1、 调查实习、查阅文献、收集资料：2008.122009.12、 方案选择设计：2009.23、 总体设计：2009.24、 详细计算、结构设计：2009.35、 工程图的绘制：2009.46、 编写设计说明书：2009.47、 修改设计、准备答辩：2009.5接受任务日期 2008 年 12 月 1 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日学 生 签 名 年 月 日指导教师签名 年 月 日院长（主任）签名 年 月 日法兰成型机传动系统设计,引言,法兰成型机的特点：1.可以不仅用于卷制角钢法兰盘，也可用于卷制扁钢和圆管。2.一次性可卷制多个同一规格的法兰盘，效率高。3.卷圆后不赶边角钢断面形状。它可与单平口咬口机，斜三辊卷圆机配套使用，可完成圆形风管的成型产品，是工业生产重要的配套设备。,本课题的意义,以前大型风管的法兰盘采用的是冲压的传统方法制造出来的，这种工艺制造方法不仅耗时耗材，而且由于风管法兰盘的尺寸直径较大，材料容易失效，不利于成型，而法兰成型机正好弥补了这一不足。它是利用上下辊轮挤压角钢成圆形法兰。,设计任务,右图为法兰成型机的一个实图。我设计的部分为本台机器的传动系统,传动原理,传动方案定为：在托架上放置电动机，由电动机经三角皮带轮传动，带动蜗杆蜗轮，并由蜗轮轴上的小齿轮再带动两个相同的大齿轮同步运转，进而带动箱体外的内外辊轮转动。本传动实际就是一个带有蜗杆传动和齿轮传动的二级减速器。,法兰成型机传动系统图,总传动效率的计算,查现代机械传动手册得：皮带轮效率：；蜗杆效率（包括轴承）：；滚动轴承：；齿轮部分：；所以本机的总传动效率：,确定总传动比及其分配,查机械设计手册，型号为Y132M1-6电机转速为n=960r/min,P=4Kw.本机的辊轮工作速度为r=2m/min,辊轮的工作外径大约为D=200.根据公式，此辊轮的转速为。总传动比为：。传动比分配：，于是（3*2.2*45300）,皮带轮的设计计算,本机选用应用最广的普通V型皮带，型号B型L-1219.通过设计计算确定带轮的基本尺寸：小带轮的基准直径D1=125，大带轮的基准直径D2=375.带轮中心距a=552.1.小带轮包角a1=154.1.v带根数Z=3.,蜗杆传动设计,一、选择蜗杆蜗轮的材料蜗杆传动可用45号钢调质处理，硬度为220250HBS。由于蜗轮的滑动速度较小，齿圈可用铸铝铁青铜ZcuAl10Fe3，轮芯用铸铁HT150。二、通过设计计算确定蜗杆传动的基本尺寸：模数m=5,蜗杆头数Z1=1，蜗轮齿数Z2=45，蜗杆蜗轮分度圆直径分别为d1=55,d2=265.,齿轮传动设计,一、选择齿轮的材料齿轮材料我们定为合金钢40Cr，调质处理，硬度为241286HBS。二、通过设计计算确定齿轮的基本尺寸模数m=4,齿距P=12.56,齿厚S=6.28.小齿轮：齿数Z1=17,分度圆直径d1=68.大齿轮：齿数Z2=37,分度圆直径d2=148.,主轴的设计计算,一、选择轴的材料轴最常用的材料是45钢，经调质处理，能够获得良好的综合力学性能，即有较高的强度，同时具有良好的塑形和韧性。二、轴承的选用因为轴的两端的轴承选用单列圆锥滚子轴承7508尺寸：d=40，D=80，T=15.中间隔板轴承单向推力球轴承8110尺寸：d=50,D=100,T=25.,主轴的设计计算,三、轴上零件的定位和固定齿轮和蜗轮与轴的周向定位均采用平键连接。根据齿轮段轴径d=45mm，查机械制图手册得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为L=55mm，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合选用的平键为，滚动轴承与轴的周向定位是通过过渡配合来保证的，此处选轴的直径误差为m6.,轴的结构图,设计总结,通过本次设计，我有以下几点体会：1）.加深了对于成型法兰加工的了解。2）.对于机械设计方面的知识得到了新的巩固。3）.能熟练应用CAD制图，Pro/E制图还有待提高。4）.设计是一个长时间的系统工程。,致谢,感谢我的指导老师吴彦红以及和我同组的李达林同学，感谢他们的指导和帮助，使我得以顺利地完成这次设计。最后还要感谢各位评委老师，欢迎你们批评指正。, i学校代码：10410 序 号： 050414本本 科科 毕毕 业业 设设 计计题目：题目： 法兰成型机传动系统设计 学学 院：院： 工 学 院 姓姓 名：名： 艾 兴 学学 号：号： 20050414 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 年年 级：级： 2005 级 指导教师：指导教师： 吴 彦 红 二二 OO 九年九年 五五 月月法兰成型机传动系统设计 - 1 -摘 要 本设计要做的是对法兰成型机（又名型钢卷圆机）传动箱的传动系统的设计，主要包括对皮带轮、蜗杆蜗轮和齿轮以及主轴的设计和计算。 本机结构紧凑，传动件和轴承用箱体内的稀油（30 号，20 号机械油）充分润滑，从而延长了设备的使用寿命，甚至在长期运转情况下设备能正常工作，此外操作、调整、维修方便。它能一次卷制多个同一个规格的法兰盘，省工减料，是实现机械化生产的配套设备。关键词：法兰成型机 传动系统 法兰盘 法兰成型机传动系统设计 - 2 -AbstractThis design needs to do is to the flange shaper (other name section volume circle machine) the gearbox transmission system design, mainly includes to the belt pulley, the worm bearing adjuster worm gear and the gear as well as the main axle design and the computation. The this aircraft structure is compact, passes on the moving parts and the bearing with the box in vivo thin oil (30, 20 lubricating oil) sufficient lubrication, thus lengthened the equipment service life, even in the long-term working condition the equipment can the normal work, in addition operate, the adjustment, the service is convenient.It can a volume system many identical specification flange plate, save on labor and materials, realizes the mechanized production supplementary equipment.KeyKey words:words: Flange shaper Transmission system Flange plate法兰成型机传动系统设计 - 3 -1 绪 论.- 1 -1.1 引言 .- 1 -1.2 法兰盘的相关概念 .- 1 -1.2.1 法兰盘的外形特征 .- 1 -1.2.2 法兰盘的连接 .- 1 -1.3 课题的来源 .- 2 -1.4 设计任务 .- 2 -1.4.1 设计任务 .- 2 -1.4.2 设计要求 .- 2 -1.4.3 设计步骤 .- 2 -2 传动系统的设计计算.- 3 -2.1 总体结构 .- 3 -2.2 传动方案的设定 .- 3 -2.3 传动系统的总体计算 .- 4 -2.3.1 总效率的计算 .- 4 -2.3.2 确定总传动比及其分配 .- 4 -2.3.3 计算各轴的转速和扭矩 .- 4 -2.4 皮带轮的设计计算 .- 5 -2.4.1 计算功率cp.- 5 -2.4.2 选取 V 带 .- 5 -2.4.3 确定带轮基准直径1D和2D。 .- 5 -2.4.4 验算带速 .- 5 -2.4.5 确定带长和中心距 a .- 5 -2.4.6 验算小带轮包角1.- 6 -2.4.7 确定 V 带根数 Z .- 6 -2.4.8 求作用在带轮轴上的压力QF .- 6 -2.4.9 带轮结构设计 .- 7 -2.5 蜗杆传动设计 .- 7 -2.5.1 蜗杆蜗轮主要参数设计 .- 7 -2.5.2 蜗杆蜗轮几何尺寸计算 .- 7 -法兰成型机传动系统设计 - 4 -2.5.3 接触强度校核 .- 8 -2.5.4 弯曲疲劳强度校核 .- 8 -2.6 齿轮传动设计 .- 9 -2.6.1 齿轮的材料选择 .- 9 -2.6.2 齿轮的主要参数设计 .- 9 -2.6.3 齿轮强度计算校核 .- 10 -2.7 主轴的设计 .- 11 -2.7.1 选择轴的材料 .- 11 -2.7.2 确定轴的最小直径 .- 11 -2.7.3 拟出轴的结构 .- 11 -2.7.4 轴上零件的定位和固定 .- 12 -2.7.5 按弯扭合成强度条件计算轴的强度 .- 12 -2.8 传动箱的使用与保养 .- 14 -3 总结.- 14 -参 考 文 献.- 15 -致 谢.- 16 -法兰成型机传动系统设计 - 1 -1 绪 论1.1 引言 工业水平是衡量一个国家经济发展的标志，然而我国工业水平仍很低下，因而加快我国工业化发展是急需的。而提高工业生产效率又是工业发展的重中之重，法兰成型机就是为提高工业效率而设计出来的创新产品之一。以前大型风管的法兰盘采用的是冲压的传统方法制造出来的，这种工艺制造方法不仅耗时耗材，而且由于风管法兰盘的尺寸直径较大，材料容易失效，不利于成型，而法兰成型机正好弥补了这一不足。它是利用上下辊轮挤压角钢成圆形法兰。法兰成型机的特点：1.可以不仅用于卷制角钢法兰盘，也可用于卷制扁钢和圆管。2.一次性可卷制多个同一规格的法兰盘，效率高。3.卷圆后不赶边角钢断面形状。它可与单平口咬口机，斜三辊卷圆机配套使用，可完成圆形风管的成型产品，是工业生产重要的配套设备。1.2 法兰盘的相关概念1.2.1 法兰盘的外形特征 法兰(flange) 又叫法兰盘或突缘。使管子与管子相互连接的零件。连接于管端。法兰上有孔眼，可穿螺栓，使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰管件(flanged pipe fittings)指带有法兰(突缘或接盘)的管件。它可由浇铸而成(图暂缺)，也可由螺纹连接或焊接构成。法兰联接(flange，joint)由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。法兰联接是一种可拆联接。按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。按结构型式分，有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。平焊法兰的刚性较差，适用于压力 p4MPa 的场合；对焊法兰又称高颈法兰，刚性较大，适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种：平面型密封面，适用于压力不高、介质无毒的场合；凹凸密封面，适用于压力稍高的场合；榫槽密封面，适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。1.2.2 法兰盘的连接 法兰(flange)连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。法兰连接是管道施工的重要连接方式。 法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。 在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛。法兰成型机传动系统设计 - 2 -在家庭内，管道直径小，而且是低压，看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现法兰成型机传动系统设计 - 2 -场，到处都是法兰连接的管道和器材。1.3 课题的来源 本课题来源是通过指导老师与一家机械厂的协商，安排我们在工厂住宿，并对一台制造比较有创新意义的机械进行测量的基础上，来从新设计并优化这台机械的结构以达到提高性能。目的是使我们正在的了解一台机械设计从课题的选择到方案的确定，还有设计参数的选择和计算的整个过程。意义是对整个大学学习的一次检测，是每个人踏出校园走上工作岗位的一次练兵。1.4 设计任务1.4.1 设计任务根据现有的部分技术参数，设计出法兰成型机的传动系统部分，最后与外形设计出的箱体组装成机器。1.4.2 设计要求1.要求在完成论文期间，积极主动，查阅大量文献，独立创新，在指导教师的指导下，能独立拟定设计方案，提出方案的构思以及技术经济条件等方面的可行性认证报告；2.能训练应用已学过的理论知识，采用工程分析方法或数值计算方法，正确完成设计中的计算工作；3.能熟练掌握机械制图的方法和技巧，并运用计算机绘图、计算机辅助设计等，按国家标准正确地完成绘图工作，独立绘制装配图和零件图，图纸量不少于 1.5 张 A0；4.独立完成毕业设计说明书，格式正确，要求字数不少于 4000 字； 5.完成电子文档及 PPT 文档，并打印装订成册。1.4.3 设计步骤 1.提出设计思路；2.根据提供的计算参数和相关参考资料，设计出各部件的基本外形尺寸； 3.根据计算出的外形尺寸，确定各部件的全部尺寸；4.画出装配图和相关零件图；5.申报审核。法兰成型机传动系统设计 - 3 -2 传动系统的设计计算2.12.1 总体结构总体结构该机主要由机架、传动箱、压下装置以及电气系统组成。现有一些主要的技术参数如下表：角钢规格最小加工直径扁钢规格最小加工直径5 560050 56004 4500 40 4500 25 4250 20 4200 工作速度2minm电机型号Y132M1-6 功率：4Kw设备外形尺寸(mm)870 615 8902.22.2 传动方案的设定传动方案的设定 经过工厂的实习和同学的讨论，传动方案初步定为：在托架上放置电动机，由电动机经三角皮带轮传动，带动蜗杆蜗轮，并由蜗轮轴上的小齿轮再带动两个相同的大齿轮同步运转，进而带动箱体外的内外辊轮转动。示意图如下：图 1 法兰成型机传动简图法兰成型机传动系统设计 - 4 -2.32.3 传动系统的总体计算传动系统的总体计算2.3.1 总效率的计算由于本传动系统属于一个复合式的减速器，皮带轮以及蜗杆部分属于串联式的，而齿轮部分又属于并联式的。查机械设计手册串联式效率为各级传动部件效率的乘积。即总=，并联式的效率则为各级传动效率之和比总效率。查得123 皮带轮效率带=0.96，蜗杆效率（包括轴承）蜗=0.75，滚动轴承滚=0.99，齿轮部分齿=0.95。所以本机总效率为总=0.67。0.96 0.75 0.9520.992.3.2 确定总传动比及其分配 查机械设计手册，型号为 Y132M1-6 的电动机满载转速为,r960minn机。而本机的辊轮工作速度为，辊轮的工作外径大约为。根据4 wPKr2m min200Dmm公式因，此辊轮转速为。1000dnr3.2minrn辊 总传动比为9603003.2nni机总辊 传动比分配，假定，于是（） 。3i带2.2i齿45i蜗3 2.2 453002.3.3 计算各轴的转速和扭矩轴 的转速：；960320min3rn轴的转速：；3207.1min45rn轴的转速：。7.13.2min2.2rn求各轴的扭矩先求各轴功率：；4 0.96 0.993.8kwpp 带滚；3.8 0.752.85kwpp蜗222.85 0.95 0.992.65kwpp 齿滚因此轴 的扭矩：；653.89.55 101.1 10320N mmT法兰成型机传动系统设计 - 5 - 轴的扭矩：；662.859.55 103.83 107.1N mmT 轴的扭矩：。662.659.55 107.91 103.2N mmT2.42.4 皮带轮的设计计算皮带轮的设计计算2.4.1 计算功率cp查机械设计表 5.5 可得工作情况系数=1.3Kw,故Ak1.3 45.2AcpKwpk2.4.2 选取 V 带 根据皮带轮的传动比，以及在功率很小的情况下我们选择在一般机械转动中10i 应用最广的普通 V 型皮带，由=5.2Kw，小带轮转速，查图5.14可以cp1960minrn确定皮带选用 B 型。2.4.3 确定带轮基准直径和。1D2D由表 5.6 查得=125mm，滑动率，1D1%可得,1212960(1)125 (1 0.01)371.5320nDDn查表 5.6 取=375mm，2D大带轮转速：。1122(1)316.8n DnD其误差，故允许。5%2.4.4 验算带速113.14 125 9606.2860 100060 1000Um snD在 525m/s 的范围内，带速合适。2.4.5 确定带长和中心距 a 初步选定中心距 a=400mm,因此带长。22112()2()1374.124DDLaDDmma法兰成型机传动系统设计 - 6 -查机械设计书中表 5.2 选用基准长度。1400dLmm计算实际中心距： 221221212()2()8()8LDDLDDDDa222 14003.14 (125375)2 14003.14 (375 125)8 (375 125)8 552.1mm2.4.6 验算小带轮包角1 合适。000021118057.3154.1120DDa2.4.7 确定 V 带根数 Z 计算公式()cOOLPZPP K K式中计算功率，Kw；cP单根 V 带在特定条件下所能传递功率的能量，Kw；oP考虑时单根 V 带所能传递功率的增量，Kw；oP1i 包角系数，考虑时对传动能力的影响。K0180长度系数，考虑带长不等于特定带长对寿命的影响。LK皮带轮，查机械设计表 5.3 得=1.65Kw，表 5.4 得=0.3Kw，123ninoPoP表 5.7 得=0.935，表 5.2 得=0.96。KLK 5.22.97(1.650.3) 0.95 0.96Z 取 Z=3 根。2.4.8 求作用在带轮轴上的压力QF 查表 5.1 得皮带单位长度质量 q=0.17Kg/m，单根 V 带张紧力法兰成型机传动系统设计 - 7 -25002.5(1)copFqvZvK2500 5.22.5(1)0.17 6.283 6.280.935 =237.68N作用在带轮上的压力为：。122sinQoFZF0154.122 3 237.68 sin1389.8N 2.4.9 带轮结构设计 V 带轮设计的主要要求是质量小，结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面粗糙度要合适，以减少带的磨损；轮槽尺寸和槽面角应保持一定得精度，以使载荷分布较为均匀等。 带轮的材料主要是铸铁，材料牌号为 HT200，小带轮采用实心式，大带轮采用孔板式，具体尺寸详见图纸。2.52.5 蜗杆传动设计蜗杆传动设计2.5.1 蜗杆蜗轮主要参数设计（根据功率、转速和结构尺寸初选） 查阅 机械传动设计手册 得出：中心距 a=160mm转动比 45i 模数 m=5mm蜗杆分度圆直径 d1=55mm蜗杆头数 z1=1蜗轮齿数 z2=45 蜗轮分度圆直径 d2=265mm蜗轮变位系数 x2=+0.500蜗轮轴转速 n2=7.1r/min蜗轮滑动速度 V=0.13m/s蜗杆导程角 r= 05.712.5.2 蜗杆蜗轮几何尺寸计算选取标准齿顶高系数，顶隙系数。1ah0.2c 蜗杆齿顶圆直径 11260aaddh m 蜗杆齿根圆直径 112()39.6faddh mc 蜗轮喉圆直径 2222267aaddh法兰成型机传动系统设计 - 8 - 蜗轮齿根圆直径 2222254.6ffddh 蜗轮宽度 10.7545aBd 顶圆直径 222275eaddm 蜗杆齿宽 12(11 0.1)187.5bZm2.5.3 接触强度校核 蜗杆传动可用 45 号钢调质处理，硬度为 220250HBS。由于蜗轮的滑动速度较小，齿圈可用铸铝铁青铜 ZcuAl10Fe3（金属模铸造抗拉强度=540MPa），轮芯用铸铁 HT150。b假定连续工作寿命为 3000 小时，可求循环次数：260hNjn L60 1 7.1 3000 61.28 10H7101 540 ()698MPaN 蜗杆与蜗轮啮合处的齿面接触情况与齿轮传动相似，由 Hertz 公式，并考虑到蜗杆和蜗轮齿廓的特点，可得出齿面接触强度 32HEZ ZT K a式中材料弹性系数（） ，铸铝铁青铜=164；EZMPaEZ接触系数，是考虑接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数；Z蜗轮转矩；2T中心距；aK载荷系数，,其中为使用系数，为载荷分布系数，为AVKK K KAKKVK动载系数，取 K=1.0.所以=698MPa63164 2.63.83 101.0 160412.3HH2.5.4 弯曲疲劳强度校核由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算较为困难，所以通常是把蜗轮近似当做斜齿圆柱齿轮来考虑，则蜗轮齿根的弯曲应力为：222121.35FFPFaSaKTd d mY Y Y法兰成型机传动系统设计 - 9 -式中蜗轮齿形系数，查机械设计7.8 可得出；2FaY螺旋角影响系数，；Y01120rY 其中，。求出=72.8MPa。FPFPFNK6910FNKNFP所以。69.772.8FMPa2.62.6 齿轮传动设计齿轮传动设计2.6.1 齿轮的材料选择齿轮材料性能的基本要求为齿面应有足够的硬度，而齿芯要有一定得韧性。由于齿轮传动是在减速箱中进行，属于闭式齿轮传动，又因为转速较低，尺寸较大，所以齿轮材料我们定为合金钢 40Cr，调质处理，硬度为 241286HBS。2.6.2 齿轮的主要参数设计 根据现有模数和大小轮齿数，选定标准的齿顶高系数，顶隙系数，压1ah0.2c力角。主要参数如下表：020名称符号小齿轮大齿轮公式分度圆直径d68148dmz齿顶高ah4*aahh m齿根高fh5*()fahhc m齿全高h9*(2)fafahhhhc m齿顶圆直径cd761562aaddh齿根圆直径fd581382ffddh基圆直径bd63.9139.11cosbdd齿距P12.56pm齿厚S6.282ms齿槽宽e6.282me法兰成型机传动系统设计 - 10 -中心距a98121()2add顶隙c1*cc m 2.6.3 齿轮强度计算校核初步设定齿轮寿命为 5 年， （每年 300 工作日计算, 每天工作 16h）接触面不产生疲劳强度的条件是。HHP计算循环次数： 7116060 9.3 1 5 16 3601.61 10hNn jL 77121.61 100.73 102.2NNi齿查机械设计图 6.14 得齿轮接触疲劳强度极限，查图 6.15lim1lim2945HHMPa得齿轮弯曲疲劳强度极限，查表 6.5 得接触强度和弯曲强度计lim1lim2290FFMPa算的最小安全系数,。查图 6.16 得，查图 6.17 得lim1HSlim21.5FS121NNZZ。121NNYY lim12lim945HNHPHPHZMPaSlim12lim386.7FSTFPFPFYMPaS确定载荷系数 K由表 6.2 查得；由七级齿轮精度取；由硬齿面、对称分布，取1.0AK 1.05VK ，则.齿宽，常使大齿轮的齿宽。1.1K1K1.55AVKK K K Kdbd2bb查图 6.12 得节点区域系数，查表 6.3 得材料系数,因齿数较多，取2HZ189.8EZ 。0.8Z1212(1)HHEKT iZ Z Zbd i622 1.155 2.49 10(2.2 1)2 189.8 0.8207.2 2.2 68 916.8945MPa法兰成型机传动系统设计 - 11 -查表 6.4 得齿形系数，；应力校正系数，12.97FaY22.43FaY11.52SaY；取。21.66SaY0.62Y则611111122 1.155 2.49 102.97 1.52 0.58298.3207.2 68 4FFaSaFPKTYYMPabd m 22212112.43 1.66298.3266.52.97 1.50FaSaFFFPFaFaYYMPaYY2.72.7 主轴的设计主轴的设计轴是机械传动中的重要零件，设计时应满足合理的结构，足够的强度和振动的稳定性，以及良好的工艺性等。总之，所谓的轴设计就是根据轴上的零件的定位和固定要求，以及加工和装配要求合理定出轴的结构外形和全部尺寸的过程。2.7.1 选择轴的材料 轴最常用的材料是 45 钢，经调质处理，能够获得良好的综合力学性能，即有较高的强度，同时具有良好的塑形和韧性。由机械设计表 11.1 查得毛坯直径200mm，硬度 217235HBS。抗拉强度极限，屈服强度极限，640bMPa355sMPa弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限。1275MPa1155MPa2.7.2 确定轴的最小直径由机械设计表 11.3 查得系数 c=118107,取 c=108，计算轴径 ，233min23.83108807.1pdCmmn考虑到小齿轮的尺寸，轴径缩小 50%，取最小 d=40mm。2.7.3 拟出轴的结构 根据轴在危险截面的直径，整个减速箱的长度以及齿轮到内腔壁间距以及轴的结构，工艺等有关因素。拟出轴的结构。考虑到轴长太长，易发生弯曲变形，故在蜗轮到齿轮间加一个隔板以支撑轴。因为轴既要受到径向载荷，又要受到轴向载荷，所以两个内壁轴承的类型为单列圆锥滚子轴承 7508 尺寸：d=40mm，D=90mm，T=15mm（摘自 GB279-64） 。中间隔板处轴承适用单向推力球轴承 8110，尺寸为:d=50mm,D=120mm，T=25mm（摘自 GB310-64） 。轴的大概尺寸如下图：法兰成型机传动系统设计 - 12 -图 22.7.4 轴上零件的定位和固定 齿轮和蜗轮与轴的周向定位均采用平键连接。根据齿轮段轴径 d=45mm，查机械制图手册得平键截面（GB109679） ，键槽用键槽铣刀加工，长为12 8b hL=55mm，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，故选齿轮轮毂与轴的配合为.蜗轮轴径 d=90mm，选用的平键为。滚动轴承与轴的周向定位是通7/ 6Hn25 14b h过过渡配合来保证的，此处选轴的直径误差为 m6.2.7.5 按弯扭合成强度条件计算轴的强度 画出轴的空间受力简图：将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，分别求出水平面上的支反力和垂直面上的支反力，对于零件作用于轴上的分布载荷或扭矩可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点，如下图： 图.3 主轴受力简图画出水平受力图，弯力图，弯矩图，计算支点反力。法兰成型机传动系统设计 - 13 -考虑到 c 处为最有可能的危险截面，计算出 c 点的弯矩：小齿轮的分度圆直径 d=68mm。21276470.6tTFNd蜗轮分度圆直径 d=265mm。 22226666.7tTFNd2tan2666.4tFFN 22tan9755.4costFFN求出作用于轴上的支反力水平面内支反力： 1250887.5HHRRN 3151578.9HRN法兰成型机传动系统设计 - 14 -垂直面内支反力： 122042.8VVRRN35669.9VRN根据上述简图分别计算出水平面和垂直面内各力产生的弯矩。C 点弯矩为136 ( 50887.5)26666.7 685107364.4chMN mm 2042.8 136277820.8cvMN mm 计算合成弯矩：C 点合成弯矩为2255.114 10CchcvMMMN mm 计算当量弯矩：C 点的当量弯矩225()5.114 10cacMMTN mm是考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力循环特性差异的系数，取，因0.67为轴受到的扭矩很小，所以.TccAMM校核轴的强度，根据弯矩大小及轴的直径选定 C 截面进行强度校核。 故安全。5135.114 104
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