电瓷帽坯件机课设讲解

1、第一部分 设计前的调查一 电瓷帽坯件机的用途及设计要求。 电瓷帽是变配电设备中的一个重要零件，属系列产品，是易损件之一。图 1 是一种电 瓷帽的外形和尺寸。 它由土壤做成圆柱形状， 并在上端挖有凹孔成帽； 坯件凉干后配釉烧成 瓷器。使用时将电瓷帽翻盖在金属导杆的顶端，起到绝缘和安全保护作用。图 1 一种电瓷帽的外形和尺寸电瓷帽坯件机是制造电瓷帽坯件的一种主要机械设备。 其设计要求为： 生产率约 3000 只 /小时；结构简单，体积小，维护方便，成本低；更换模头和冲头后可生产小尺寸电瓷帽坯 件系列产品，设备利用率高。二总体方案设计1. 工艺分析手工制帽的主要步骤如下：(1) 将土壤适当加水拌匀(

2、含水率 18%22% ，凭经验鉴别，能用手握成团，落地就散 即可)；(2) 将拌好的土壤放入模中(图2a)；(3) 用冲头将土壤冲压紧，冲头下部有一凸头，以便形成电瓷帽的凹孔(图2b)；(4) 再将模子托起，冲出电瓷帽坯件(图2c)。图 2 手工制造电瓷帽坯件的工艺流程这种制帽方法劳动强度大、 效率低， 帽的质量难以保证。 如采用机器制帽， 不仅工效高， 质量和尺寸都能得到保证， 而且能减轻或节省人工劳动。 电瓷帽坯件机的工艺原理是冲压成 型，工艺方法和路线是半自动圆弧型，其工艺流程框图见图3。图 3 电瓷帽坯件机的工艺流程框图图 4 电瓷帽坯件机执行系统的工作原理2. 执行系统的工作原理和运

3、动要求电瓷帽坯件机执行系统的工作原理见例 1 图 4。运动和动力由电机经传动系统传到执 行系统，执行系统有三部分组成：一是实现搅拌箱内土壤搅拌的搅拌叉（执行构件）；二是 带动模孔转位的转盘 （执行构件）； 三是实现冲压和冲出电瓷帽坯件的曲柄滑块机构（执行 机构）。执行系统的运动要求如下：（1）拌料、喂料、刮除余料将土壤在搅拌箱内充分拌匀，填入模孔后刮平。搅拌箱 内的搅拌叉可同时起填料推杆和刮平板的作用，它在搅拌箱内作连续回转运动。（2）物料输送和各工序转移转盘上的模孔数至少应有四个，其工艺职能分别为待10料、填料、 成型和冲出。转盘与模孔作间歇回转运动，由控制系统控制其回转速度的快 慢和停顿，

4、实现物料输送和各工序之间的转移(3) 电瓷帽坯件的成型和冲出两冲头作直线往复运动，在模孔中将土壤挤压成型和 冲出电瓷帽坯件， 成型冲头比冲出冲头的工作行程要长， 其差值取决于电瓷帽坯件的尺 寸、土壤的土质和湿度，以及所用执行机构的杆长关系等。(4) 协调配合关系两冲头在模孔中运动时，转盘应静止；当两冲头脱离模孔后，转 盘才可带动物料作工序转移，并且转盘的转速与搅拌转速要协调，以便填料。3. 传动系统方案设计电瓷帽坯件机传动系统方案设计的关键是如何使模孔的转位、 定位与冲头上下移动的动 作彼此协调配合。下面给出传动系统的两种设计方案。方案一图 5 所示图 5 电瓷帽坯件机传动系统方案一1 电机2

5、小带轮 3带4大带轮 5齿轮 5 6 偏心轮 7锥齿轮 7 8 锥齿轮8 9搅拌叉10搅拌箱11齿轮 11 12、13连杆14滑杆 15锥齿轮 15 16锥齿轮16 17定位销18齿轮 18 19牙嵌式离合器20从动件滚子21弹簧 22端面凸轮其传动路线有四路： 电机经轴V带传动经轴 齿轮7、8 经轴搅拌叉9 转动 电机经轴V带传动经轴 齿轮5、11 经轴齿轮15、 16经轴端面凸轮 22离合器合a、b 合上 齿轮18、23转盘转动 电机经轴V带传动经轴 齿轮5、11 经轴齿轮15、 16经轴端面凸轮 22离合器合a、b 分离 转盘定位 电机经轴V带传动经轴 齿轮5、11 经轴曲柄滑块机构冲头

6、24、2522 与轴用导向键联接，牙嵌式离合器19 的上部分 a 与凸轮固定联上下移动 图中端面凸轮 接，下部分 b 与齿轮 18 固定联接，且都空套在轴上。当端面凸轮在静止着的从动件滚11子 20 的强制下向上抬起，压缩弹簧 21 ，则离合器 a、b 两部分处于脱开状态，齿轮 18 不 转动；当凸轮继续转到凹面与滚子接触时，凸轮在弹簧作用下往下移动，使离合器a、 b 两部分啮合， 这时齿轮 18 带动转盘 23 转动。 当转盘转到另一工位时， 凸轮的凸面又与滚子 接触， 此时离合器再次脱开，齿轮 18 又停止转动，转盘被定位销 17 销住。在转盘停顿的 时间内， 压紧冲头 25 和冲出冲头

7、24 在模孔中上下往复移动一次， 完成压紧和冲出一个电 瓷帽坯件动作。 如此反复循环运动， 转盘旋转一周， 制成 6 个电瓷帽坯件 （转盘上均布 6 个 模孔）。方案二 图 6 所示。图 6 电瓷帽坯件机传动系统方案二1 电机 2小带轮 3 带 4大带轮 5齿轮 5 6齿轮 6 7锥齿轮 7 8锥齿轮 8 9齿轮 9 10 搅拌叉 11 搅拌箱 12 模孔转盘及转盘齿轮12 13 偏心轮 14连杆16冲头座17调整螺钉座 18调整螺钉 19 冲头其传动路线有三路： 电机经轴 V 带传动经轴 齿轮 5、6 经轴 齿轮 7、8 经轴 搅拌叉 9 转动 电机经轴 V 带传动经轴 齿轮 5、6 经轴

8、齿轮 7、 8 经轴 齿轮 9、 12 转盘转动 电机经轴 V 带传动经轴 齿轮 5、6 经轴 曲柄滑块机构 冲头上下移动 图中两个冲头固定在冲头座 16 上，冲头座空套在滑轴上。偏心轮 13 经连杆 14带 动冲头作上下运动， 完成压紧和冲出动作。当冲头进入模孔后，随转盘 12 一起转动； 当冲 头退出模孔后， 由于扭转弹簧 15 的作用， 冲头又迅速回到原来的位置。 调整螺钉座 17 固 定在轴上，调节螺钉座上的螺钉18，就可调整冲头角位移的起始位置，以便使冲头准确地进入模孔。12方案一的传动系统较复杂， 间歇运动直接影响工效的提高。 快，但其他方面都优于方案一。转盘的间歇转位与定位采用了

9、端面凸轮与离合器， 且转盘的 方案二的冲头座部分结构稍复杂， 转盘与轴之间的磨损也较 因压制电瓷帽坯件的压力较小， 压紧和冲出机构可以设计得 简单一些，所以电瓷帽坯件机传动系统的设计选用方案二。4. 总体布局（图 7）图 7 电瓷帽坯件机总体布局1 电机 2小带轮 3V 带 4电机支架 5大带轮 6 电机支架拉杆 7搅拌箱 8扭转弹簧 9冲头座 10冲出冲头及冲出杆 11模孔转盘齿轮 12 12滑动轴 V 13连杆 14偏心轮 15 轴 III 16 锥齿轮 8 17锥齿轮 7 18轴 I 19大齿轮 6 20轴 II 21 小齿轮 5 22机架 23轴 IV 24小齿轮 9 25搅拌叉 26

10、压紧冲头及压紧杆13图 8 电瓷帽坯件机的运动循环图14第二部分 技术设计运动设计与动力计算1. 电动机功率的选择n转电瓷帽坯件机的功率消耗主要有三部分。1) 压紧呵冲出坯件时所作的功主要为压紧时消耗功率模孔转盘的转速 盘(假定有 6 个模孔在转盘上)每小时生产定额 2500 r rn转盘转盘模孔数 60 6 60 min 6.945 min转盘每转一圈，冲头做上下 6 次往复运动，偏心轮转速为 n 偏 n偏 n转盘 6 6.945 6r 41.67 r 偏 转盘 min min设偏心轮偏心距 e=80mm，则冲头最大位移速度 V 冲 max 为V 冲 max2 80 n 偏60 10000.

11、349ms估计压紧冲头工作时所受平均压力 F 压紧 1000N 。由运动循环图得知，冲头速度 曲线上的 a 点对应于压紧冲头向下开始压紧土壤的速度，该偏心轮相应的角位移为 120 ，则有 V冲a V冲max sin120 0.349 sin 120 m s 0.302 m s从而得到压紧冲 头所消耗功率为p压紧p压紧V冲a10001000 0.3021000kw 0.302kw考虑冲出过程所耗功率，擦所耗功率，取 p 冲出 p摩擦 0.1kw以及两冲头随模孔转盘一起转动时与模孔内壁间的上下摩p冲p压紧p冲出 p磨 (0.302 0.1) kw0.402kw2) 转盘转动时要克服滑轴与转盘间的滑

12、动摩擦， 以及带动两冲头转动时克 服的扭转弹簧力，估计所耗功率为p转盘 0.15kw 。因 搅 拌 器 转 速 较 低 ， 估 计 所 消 耗 功 率 为 p搅拌 0.27kw 总 功 率 为 ：p总p冲 p转盘p搅拌 (0.402 0.15 0.27) kw 0.822kw估计传动系统总机械效率为总 0.8 ，则电机的功率至少应 p 电 p总 1.03kw总15选用 Y 系列小型三相异步电机，根据 Y 系列（ IP44）三相异步电动机技术条件选用 Y90s-4 型，其功率为 p电 1.1kw其主要技术数据、外形尺寸及安装尺寸见下表：型号额定功率 kw满载转速 r min最大转矩 额定转矩重量

13、KgY90s-41.114002.122外形尺寸中心高安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸mm mm mmmmmmmmmm mmL (AB 2 AD) HDHABDEFG310 245 19090140 10024 508 202. 确定各传动机构的传动比电瓷帽坯件机的传动路线分为外传动路线和内传动路线两条1） 外传动路线由电机、带传动、直齿圆柱齿轮5 和 6、曲柄（偏心轮 13）滑块（滑轴）机构组成。因为 n电 1400r min ， n偏 41.67 r min则外传动链总传动比为n电i外 i带 i5 633.597n偏；考虑带传动的传动比不宜太大，故传动比分配为 i 带 4.45 ， i 5 6 7

14、 .55。2） 内传动路线由偏心轮 13、圆锥齿轮 7 和 8、直齿圆柱齿轮 9 及转盘齿轮12 组成。当 偏心轮转 6 圈时， 要求转盘 转一圈，其总 传动比 为i内 i7 8 i9 12 6现在取 i7 8 1，i9 12 6 ，即小齿轮 9 的转速与偏心轮 13的转速相同。对搅拌叉 兼刮板 10 的转速没有严格要求，为简化机构，定其转速与与齿轮 9 相同，装在同一根 轴上。3. 计算各轴的转速和功率1） 各轴的转速 n n电 1440r minn n电 350r mini带16nn50r mini5 6nn50r mini7 8nn转盘 8.33r mini9 122) 各轴的功率 查机

15、械设计手册，效率 带 0.955 ， 直齿 0.95， 锥齿 0.935 ， 滚 0.99，偏 0.9a) 转盘所需功率p转盘 0.15kw (前面确定)b)轴所需功率p转盘 p直齿 滚p搅滚(0.150.27) kw 0.432kw0.95 0.99 0.99c)轴所需的功率pp直齿 滚p冲滚偏( 0.432 0.46 ) kw 0.983kw0.935 0.99 0.99 0.9d) 轴所需的功率p 0.983p kw 1.045kw 直齿 滚 0.95 0.99e) 轴所需的功率p 1.045p kw 1.0942kw 带 0.955故所选电机型号满足工作要求。机构设计与强度校核1. 模

16、孔转盘的结构设计转盘上有 6 个均匀布置的模孔， 根据电瓷帽坯件的高度尺寸， 现在确定模孔的 高度 H 100mm孔径 d 65mm。转盘材料为 HT250 ，由于强度较低， 孔与外圆 之间的壁厚不宜太薄取 10mm ，孔与孔之间的壁厚取 15mm ，转盘尺寸见下图172. 转盘齿轮的结构与尺寸1) 选择材料、热处理、精度等及齿数 电瓷帽坯件机属于一般电瓷机械， 可选用常用材料及热处理。 带动转盘的 齿轮 12 与转盘做成一体，材料都是 HT250 ，硬度值为 170241HBW ，取硬度 为 220HBW ，而与其配合的小齿轮 9 采用 45 号钢，调质处理，硬度值为 229286HBW ，

17、取硬度值为 245HBS ，两齿轮的工作齿面硬度之差为 25HBW ， 合适。选择齿轮精度为 8 级精度( GB10095-88 )选择 Z9 18 ，对传动比误差控制在小于 3%范围内，要求不高的开式传 动，应使两齿轮齿数互为质数， 但考虑到电瓷帽坯件机的转盘转位与冲头的上 下移动有严格的传动配合关系。因此 Z12 Z9 Z9 12 6 18 1082) 按齿根弯曲疲劳强度设计确定模数齿根弯曲疲劳强度设计公式为 :m 12.13 K2T9YFaZ92 d Flin对开式传动齿宽系数 d 03 0.5取 d 0.4载荷系数 K K A KV K K 1.5 1.1 1.05 1.2 2.079

18、取 k 2 ，则扭矩为：180.15P转盘T9 9550 9550 N m 30.16N m9n 直齿 50 0.95查得齿形系数 YFa9 2.9 ， YFa12 2.2并比较YFa9F lim 92.92200.0132YF122.2 0.0275F lim 1280取两者较大值代入计算公式：m 12.13K2T9YFa12.13 2 230.16 2.2 2.87Z92 d Flin182 0.4 80考虑为补偿因磨损而造成的齿轮强度削弱， 将按齿根弯曲疲劳强度计算所得的模数加大 20%左右，因此取 m 4齿轮 9 与齿轮 12 的相关尺寸 分度圆直径d9 m Z9 4 18 72mmd

19、12 m Z12 4 108 432mm齿顶圆直径da9 m (Z9 2) 4 (18 2) 80mmda12 m (Z12 2) 4 (108 2) 440mm齿根圆直径d f 9 m (Z9 2.5) 4 (18 2.5) 62mmd f12 m (Z12 2.5) 4 (108 2.5) 422mm齿宽b d d9 0.4 72 28.8mm圆整后取 b12 30mmb9 b12 5 35mm中心距 a m(Z9 Z12) 2mm 252mm压力角 2019弯曲疲劳极限应力 Flim 9 220MPa ， F lim 12 80MPa齿顶高 ha9 ha m m 4 ha12ha 1)齿

20、根高 hf (ha c )m 1.25m 5 hf 9 hf12( ha 1 c 0.25 )全齿高h9 h12 ha hf 2.25m 9小齿轮 d9 160mm ，应做成实心结构， 其孔径由与其相配合的轴的结构 尺寸确定。大齿轮 d12 400mm ，应做成轮辐式结构。由于它和转盘做成一体，六 个模孔刚刚好可以作为齿轮辐板上的孔，中心孔直径由滑轴的直径决定。在决定齿轮尺寸时， 还要考虑搅拌箱的尺寸结构， 如果两齿轮的中心距太 小，则搅拌箱尺寸会受到影响，上面确定的 a 252mm 对搅拌箱来说是合适 的。3. 偏心轮和滑动轴位移尺寸的确定1) 偏心距和连杆长度由传动方案简图可见，滑轴 V

21、上下往复运动的行程 S 应等于模孔的高度 与冲头在模孔外的一段距离之和，即： s (100 60)mm 160mm取 e 为曲柄长度(偏心距)， 1 为连杆长度，如下图所示：l ，一般要求最小传动角min 60 ，考虑到滑动轴的支承部分较弱，传动力又较大，应将 min 适当选大一些，取min70 ，则：20ecos min234mmcos702) 具体结构偏心轮用平键、止退垫圈、螺母固定在轴上。凡是用此方法固定都要求 轴径长度比轮毂孔长度短 12mm 。为了使螺母不与连杆相碰，将偏心轮设计 成凹坑，将螺母置于凹坑中，凹坑直径比止退垫圈直径大12mm。偏心轮不宜做的太厚， 可在 2025mm 之

22、间如下图所示。 为了增加与轴的配合部分长度， 还必须设计一凸缘。偏心轮外圆与偏心销孔之间的厚度定为 15mm 左右，因 此可以算出偏心轮的外圆直径为 210mm。其它结构尺寸见图。连杆与偏心销的摩擦用铜套，铜套的厚度根据经验一般取(0.1 0.125)d ，铜套的长度 L (1 1.5)d ，d 为铜套内径(即偏心销的直径)，设 d 25mm，则(0.1 0.125)d (2.5 3.125)mm ，取3mm； L (11.5)d (25 37.5)mm ，取 L 30mm。在决定铜套内径的公差时，要特别注意当铜套压入连杆孔时铜套的内径 的缩小，对薄壁铜套其收缩量约为铜套外径过盈量的 0.80

23、.9 倍，因此在确定 铜套尺寸时，要适当加大铜套的内径与轴的配合的间隙。4. 锥齿轮的结构和尺寸1) 选择材料、热处理、精度等级及齿数根据初步拟定的锥齿轮的传动比 i7 8 1，由于电瓷帽坯件机属于一般电 瓷机械，因此可以选用常用材料及热处理。 锥齿轮 7 和锥齿轮 8 采用相同材料， 采用 45号钢，硬度值为 229286HBW ，取硬度值为 250HBW 。调质处理。选21择齿轮精度为 8级精度( GB10095-88 )选 Z7 27， Z8 i7 8 27 272) 选择齿宽系数 R 和精度等级取齿宽系数 R 0.3初估齿轮的平均圆周速度 vm估 0.36m s ，参照表 8-9，可选

24、齿轮精度为8 级精度。3) 按齿根弯曲疲劳强度设计确定模数由于两齿轮相同 F7 F8 。寿命系数：按无限寿命设计YN 7 YN8 1。极限应力 F lim 7 F lim 8 220MPa尺寸系数 YxYx7 Yx8 1安全系数 SFSF7 SF 8 1.3需用弯曲应力 FF72 F lim 7 YN7 Yx7SF72 220 1 11.3338.46MPa4) 计算齿根弯曲应力分度圆锥角 7 8 arc cotu arc cot 1 45Z 27当量齿数ZV 77 27 42.42cos 7 22查设计手册：齿形系数YFa1 2.38应力修正系数 YSa1 1.67K K A KV K 差设

25、计手册：使用系数，查表 8-4 得， K A 1.25动载荷系数，查表 K v 1.1722齿面载荷分布系数， K 1.8即： K K A KV K 1.25 1.17 1.8 2.63 T7 9.55 106 0.432 8.25 104 N mm7 50齿数比 u 1齿根弯曲应力，有： 7 74.71 KT1R(1 0.5 R) 2Z72 u2 1338.46MPa4.71 KT121m3R(1 0.5 R)2 Z72 u分锥角锥距大端分度圆直径de2de2 121.5mm平均分度圆直径dmdm 103.27mm分锥角22 45齿宽bRReb 25.77mm齿顶圆直径da2 de2 2ha

26、2 cos 2da2 127.86mm齿宽尺寸及结构如下4.71 2.63 8.25 104 2.38 1.67m 3 2 2 3.360.3 (1 0.15) 2 2722 338.46考虑为补偿因磨损而造成的齿轮强度的削弱， 将齿根弯曲疲劳强度计算所 得的模数加大 20%左右，因此取 m 4.5 。5) 主要几何尺寸的计算大端分度圆直径 d mz 4.5 27 121.5mmd7 d8 121.5mmdm d(1 0.5 R ) 121.5 (1 0.5 0.3) 103.27mm7 8 45R d 1 u2 121.5 1 12 85.9mm 22b RR 0.3 85.9 25.77m

27、m23齿顶高ha2 (1 x2)meha2 4.5mme齿根高hf 2 (1 c x2 )mehf 2 5.625mm根锥角f2 2 f 2f 2 41.25齿根角f 2 arctan(h f 2 Re)f 2 3.75外锥距Re de1 2sin 1Re 85.91mm顶锥角a2 2 a2a2 48.75安装距A2A2 94mm冠顶距Ak2 de1 2 ha2 sin 2Ak2 57.56mm轮冠距H 2A2Ak2H 2 36.44mm5. 带传动及带轮的结构和尺寸设计 设计数据： V 带传递功率， P 1.1Kw小带轮转速， n1 1400r min大带轮转速， n2 350r min每天

28、工作不少于 8 小时。1) 确定 V 带截型24工作情况系数，查表 7-7 取 K A 1.2计算功率Pc p K A 1.1 1.2 1.32KwV 带截型 根据 PC和 n1查设计手册，选用 Z型 V 带2) 确定 V 带轮基准直径 小带轮基准直径，有图 7-12 及表 7-4 取dd1 71mm ，采用实心式。则 大带轮基准直径 dd2 dd1 i带 71 4 284mm284mm 300mm，采用孔板式。验算带速：Vdd1n171 1400 5.20m s60 1000 60 10003) 确定中心距及 V 带基准长度和包角初定中心距：由 0.7( d d1 dd2) a0 2(dd1

29、 dd2)及dd1 、dd2得0.7 (71 284) a0 2 (71 284)248.5 a0 710初步确定中心距为 400mm 。 计算 V 带基准长度：Ld 2a0 2(dd1dd2)(dd2 dd1 )4a02 4002(71 284)(284 71)24 4001385.71mm取基准长度：Ld 1400mm实际中心距：Ld Ld 1400 1385.71a a0d d 400 407.15mm22验算小带轮包角：dd dd1 180d1d2 57.3 150.02 120a4) 确定 V 带根数单根 V 带基本额定功率： P1 0.3kw25单根 V 带额定功率增量：P1 0.

30、03kw小带轮包角修正系数： K 0.92带长修正系数： Kl 1.14V 带根数：pc(p1p1)K Kl3.811.32(0.3 0.03) 0.92 1.14取 Z 4 根。5) 计算初拉力V 带单位长度质量，表 7-1 ， q 0.06 kg m 。单根 V 带的初拉力：P 2.5 2F0 500 C ( 1) qv2 vz K500 1.32 2.5 1 0.06 5.22 N 56.1N 5.2 4 0.92取 F0 57N6) 作用在轴上的载荷1 150.02FQ 2zF0 sin 1 2 4 57 sin N 440.48N227) 带轮机构如下图所示。根据初步拟定的锥齿轮的传

31、动比 i5 6 7 ，由于电瓷帽坯件机属于一般电26瓷机械， 因此可以选用常用材料及热处理。 齿轮 5 和齿轮 6 采用相同材料， 采 用 45 号钢， 硬度值为 229286HBW, 小齿轮取硬度值为 260HBW ，大齿轮取硬 度值为 235HBW 。工作齿面硬度之差为( 260-235 )HBW=25HBW 合适。调质 处理。选择齿轮精度为 8级精度。( GB10095-88 )取小齿轮 5的齿数 z5 18， z6 i5 6z5 7 18 1262) 按齿根弯曲疲劳强度设计确定模数。齿根弯曲疲劳强度设计公式为： m 12.13 K2T5YFaZ52 d Flin对开式传动齿宽系数： d

32、 0.3 0.5 取 d 0.4载荷系数： K K A KV K K 1.5 1.1 1.05 1.2 2.079取 K 2 ;则扭矩为：PZ51.045T5 9550 Z5 9550 N m 28.51N mn350查得齿形系数 YFa5 2.9 ，YFa6 2.25弯曲疲劳极限应力 Flim5 220MPa ， Flim 6 220MPa并比较 YFa52.90.0132F lim 5220YF6F lim 62.252200.0102m 12.13KT5YFaZ5 d Flin取两者较大值代入计算公式：2.17将按齿根弯曲疲劳强度计12.13 2 228.51 2.9182 0.4 22

33、0考虑为补偿因磨损而造成的齿轮强度削弱，算所得的模数加大 20%左右，因此取 m 3 齿轮 5 与齿轮 6 的相关尺寸分度圆直径d5 m Z5 3 18 54mmd6 m Z6 3 126 378mm齿顶圆直径da5 m (Z5 2) 3 (18 2) 60mm27da6 m (Z6 2) 3 (126 2) 384mm齿根圆直径d f5 m (Z5 2.5) 3 (18 2.5) 46.5mmd f 6 m (Z6 2.5) 3 (126 2.5) 370.5mm齿宽b d d5 0.4 54 21.6mm圆整后取 b6 25mmb5 b6 5 30mm中心距 a m(Z5 Z6) 2mm

34、216mm小齿轮 d5 160 mm ，应做成齿轮轴结构。大齿轮 d6 500mm ，应做成腹板式结构， 其孔径由与其相配合的轴的结构尺寸确定。7. 轴的结构设计1) 按扭转强度初步估计轴的最小直径dlim0.983c 3 np 110 350 mm 29.688mm考虑键槽对轴的强度的影响，取 dlim 30mm 。选用 45 号钢， 正火硬度值 170217HBW 。2) 轴的结构设计轴的结构如下图所示圆柱齿轮、 偏心轮的轴向定位的轴肩直径不能太小， 因此加用套筒帮助轴 向承压，其轴端的固定采用螺母和止退垫圈，圆锥齿轮采用 50mm的轴环定 位并受轴向力， 用紧定螺钉加以固定。 圆柱齿轮、

35、 圆锥齿轮及偏心轮的轴向定 位采用普通平键，其尺寸 b h L 分别为 10 8 40 12 8 2810 8 18两个滚动轴承采用角接触球轴承，其型号选择为7308,7307 ，负安装双点单向固定，其外型尺寸 b D B 分别为 40 90 23 35 80 21。采用脂 润滑。283) 按弯扭合成强度校核轴的直径齿轮 6 的尺寸结构，以及强度计算前面已经计算过，其过程不 在重复。T 9550 P9550 0.983 N m 187.753N mn50T柱tF6t2Td62 187.753378993.4NF锥xF锥 t tan asin2 T 锥dmtan a sin411.21NF锥r

36、F锥t tanacos2 T 锥dmtanacos 411.21NT柱r F6r F6t tana 993.4 tsn20 N 361.57N按前面的计算结果同理可以得到锥齿轮的有关数据dm d1(1 0.5 b R) 121.5 1 0.5 0.3 mm 103.27mmF锥t2 T锥 2 8.25 104 1597.75Ndm103.27a) 做出轴的空间受力简图。由总装配图看出， 齿轮和曲柄销所受的作用点全部位于垂直平面内， 对偏心轮， 由运动循环图得知， 当曲柄销处于最低位置时，F冲r 获得最大值，考虑压紧和冲出联合作用取 F冲r 1500N 如下图 a所示。因偏心轮安装位置与 F冲r

37、 作用点之间的距离 1 很小，故可以忽略由 F冲 r 产生的附加弯矩对轴强度的影响b) 作出垂直面受力图、弯矩图(如下图 b)M A 0Fr柱 66.5 Fx锥 51.64 Fr锥 77.05 FBV 22.69 -F冲 353.19 0FBV1935.54 NM B 0Fr锥 333.19 FAV 266.69 Fx锥 51.64 Fr锥 189.64 - F冲 86.5 0FAV337.24N29c）作出水平面受力图、弯矩图（如下图 c）M AH 0Fr柱 66.5 Ft锥 143.55 FBH 333.19 0 FBH 886.64NM BH 0Ft柱 333.19 FAH 266.69

38、 Ft锥 189.64 0 FAH 104.97Nd）求出合成弯矩，做出合成弯矩图（如下图 d）M maxM 2 Vmax M 2 Hmax 170.20N mmax maxe）作出扭矩图（如下图 e） T 187.753N mf）求出当量弯矩图 M e max （取 a 0.6）M e M 2 aT 2Mm2ax 0.6T2 223.87N mg）校核轴的强度查得 1 b 55MPaemax223.8730.1 40310334.98MPae 1 b ，满足强度要求304) 轴承寿命的核算根据上图利用 R RV2 RH2 可得 A 、B 两处滚动轴承的名义径 向载荷RARA2VRA2H337

39、.242104.972353.20NRBRB2VRB2H1935.542886.6422128.95N取动载荷系数 fa 1.4实际径向力 Fr fdR 即FrA f dRA 1.4 353.2N 494.48NFrB fd RB 1.4 2128.95N 2980.53N 均采用单列角接触球轴承， 负安装，A处是 7308型，B处是 7307 型。派生轴向力 S 0.4Fr ，即SA 0.4FrA 0.4 494.48N 197.79N31SB 0.4FrB 0.4 2980.53N 1192.21N根据外部轴向力 F锥x的大小和方向（上图），因为 F锥x SA SB ， 所以轴承 A 被“

40、放松”，轴承 B 被“压紧”，它们的名义轴向载荷 和实际轴向载荷分别为：FxA SA 197.79NFaA fd FxA 1.4 197.79 N 276.9NFxB SA F锥x 197.79 411.21 N 609NFaB fdFxB 1.4 609N 852.6N查得两轴承额定静载荷分别为：（70000c） COA 32.3kNCOB 26.8kN 。可以计算此值 FxA COA 197.79 32300 0.0061FxB COB 609 26800 0.0227 。利用插值法分别得到 eA 0.299YA 1.60 eB 0.4YB 1.88 。由于 FaA FrA 0.56 eA

41、FaB FrB 0.29 eB， 所 以 当 量 动 载 荷 ：PA 0.45FrA YAFaA 665.57 NPB FrB 2980.53N取轴承寿命为 16000 小时，寿命系数 fh 3.18 ，速度系数fn 0.88 。由机 械设计手 册查 得轴承 额定 动载 荷分别为：CA 40.2kN C B 34.2kN 。则实际动载荷为：fh3.18CA PA h 665.57 kN 2.41kNA A fn0.88CB PB fh 10.77kN fn因为 CA CA,CB CB ,故校核结果符合要求。5）键的校核圆柱齿轮、圆锥齿轮及偏心轮，它们各自传递的转矩分别为：T柱 T 187.75

42、3N m32P0.432T锥9550 9550n 50 0.93588.25N m0.46 97.62N m它们对应在三处传递转矩分别为：T1 T柱 ，T2三处轴的直径、键高及键长分别为：35mmh18mmL140mmb110mm40mmh28mmL228mmb212mm33mmh38mmL318mmb310mm它们各自的挤压应力d1d2d3jy 为：根据键连接的挤压强度公式，jy14T1d1h1L14 187.753 3103 67.05MPa35 8 40jy24T24 88.25 103 39.40MPad2h2L2 40 8 28jy34 97.62 3103 82.17MPa d3h

43、3L3 33 8 184T3取 jy 60 90MPa ，因此所选键均满足强度条件。8. 轴的结构设计1) 按扭转强度初步估计轴的最小直径d limc 3np 110 3 0.54032mm 22.57mm考虑键槽对轴的强度的影响，取 d lim 24mm。选用 45 号钢，正火硬度值 170217HBW 。2) 轴的结构设计轴的结构如下图所示圆柱齿轮、 偏心轮的轴向定位的轴肩直径不能太小， 因此加用套筒帮助轴 向承压，其轴端的固定采用螺母和止退垫圈，圆锥齿轮采用 50mm的轴环定33T偏 9550 9550 偏n 偏 偏 50 0.9位并受轴向力， 用紧定螺钉加以固定。 圆柱齿轮、 圆锥齿轮

44、及偏心轮的轴向定 位采用普通平键，其尺寸 b h L 分别为 12 8 32 12 8 2510 8 40两个滚动轴承采用角接触球轴承，其型号选择为 7308,7307 ，负安装双点 单向固定，其外型尺寸 b D B 分别为 40 90 23 35 80 21。采用脂 润滑。3) 按弯扭合成强度校核轴的直径齿轮 9 的尺寸结构，以及强度计算前面已经计算过，其过程不 在重复。T齿 9550 P转盘 9550 0.1579 N m 30.16N m 齿 n 50d92 30.1672N 837.78NF柱r F9r F9t tana 837.78 tsn20 N 304.93 N4) 按前面的计算

45、结果同理可以得到锥齿轮的有关数据dm d1(1 0.5 b R) 121.5 1 0.5 0.3 mm 103.27mmT 9550 p9550 0.432 82.51N mF锥t2 Tdmn502 82.512 82.51N 1597.98N103.27F锥x F锥t tan a sin1597.98 tan20 sin45 N 411.26NF锥r F锥t tan a cos411.26NP搅0.27P搅 0.27kw M T搅 9550 搅 9550 51.57N n50a) 做出轴 的空间受力简图。b) 作出垂直面受力图、弯矩图(如下图 b)M A 0F柱 r 46 F锥 x 51.6

46、4 F锥r 357.63 FBV 266.47 0FBV419.61N34FAV 266.47 F柱r 220.47 F锥 r 91.16 F锥 x 51.64 0FAV 191.30Nc）作出水平面受力图、弯矩图（如下图 c）M AH 0F柱 t 46 FBH 266.47 F锥t 357.62 0 FBH 2289.22NM BH 0FAH 266.47 F柱t 220.47 F锥t 91.16 0 FAH 146.48Nd）求出合成弯矩，做出合成弯矩图（如下图 d）M maxM B2H M B2V16.252 145.672 146.57N me）作出扭矩图（如下图 e）f）求出当量弯矩

47、图 M e max （取 a 0.6）M eM m2axT 2146.572 0.6 82.512 159.90N mg）校核轴的强度查得 1 b 55MPaemax159.900.1 40310324.98MPae 1 b ，满足强度要求35根据上图利用 R RV2 RH2 可得 A 、B 两处滚动轴承的名义径向载荷RARA2VRA2H191.302 146.482 240.94NRBRB2VRB2H419.612 2289.2222327.36N取动载荷系数 fa 1.4实际径向力 Fr fdR 即FrAf dRA 1.4 240.94N 337.32N36FrB fd RB 1.4 2327.36N 3258