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SWC620重型十字轴万向联轴器结构设计说明书

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SWC620 重型 十字 万向 联轴器 结构设计 说明书
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SWC620 十字轴式万向联轴器结构设计摘要我本次的毕业设计课题为“SWC620 十字轴式万向联轴器结构设计”。十字轴万向联轴器是一种在很多地方都有应用的机械连接部件,在很多需要传递转矩或者转动的机构中实现主动与传动轴之间的连接过度作用,而且其两轴之间的转动是基本同步的。与普通的联轴器联轴器相比较的话,万向联轴器可以实现主动主和从动轴两者之间存在较大的轴偏角,很适合有一定位移的工况条件下工作,而且,随着科技的发展万向联轴器的结构形式是越来愈多,应用也是越来越广泛。由于十字轴式万向联轴器在工作时,很多情况下都是主动周和从动轴两轴间存在着较大角位移,这方面虽然使其可以满足更多的使用要求,但是,这也给它带来了一系列的使用问题,例如,滚子轴承的磨损失效、十字轴断裂损坏,叉头根部出现裂纹甚至断裂等等。这些情况在重型的万向联轴器的使用过程中更容易出现。基于对十字轴万向联轴器的失效分析以及技术要求考虑,在本次的结构设计中,对重型十字轴式万向联轴器的主要部件,如十字轴、叉头、花键副及关节轴承的结构进行了改进设计,在改进后对十字轴、叉头、端面齿、花键副、焊缝及关节轴承的强度进行了校核。关键词:十字轴万向联轴器;结构;IIIABSTRACTI the graduation design topic for SWC620 cross shaft universal coupling structure design. Cross shaft universal coupling is a lot of places have applied mechanical connection parts, in many need to transmit torque or turning mechanism in implement the initiative and the connection between the excessive function of transmission, and between the two axis of rotation is the basic synchronization. Compared with the ordinary coupling coupling, universal coupling can implement the initiative is between the master and the driven shaft axis Angle, very suitable for a certain displacement under the working conditions of the job, and, with the development of science and technology of the universal coupling structure form is more to the more, is also more and more widely applied.Because of the cross shaft universal coupling at work, in many cases are active and driven shaft between the two axis There is a larger angular displacement, although this aspect make its can satisfy the use requirement of more, however, this also gives it Brings the use of a series of problems, such as roller bearing wear failure, cross shaft fracture damage, fork crack of root fracture even and so on. The use of these situation in heavy universal coupling process easier appear.Based on the failure analysis of cross shaft universal coupling as well as the technical requirements to consider, in the structure design, the heavy cross shaft universal coupling of main components, such as cross axle, fork, spline pair and clearance Section of the bearing structure was improved design, after the improvement of the spider, fork, end face gear, spline pair, welding check the strength of the joint and joint bearingKey words:Cross shaft universal coupling;Structure;目录摘要IABSTRACTIV目录V第 1 章 绪论 1.1 联轴器的分类11.1.1 联轴器11.1.2 万向联轴器21.2 联轴器类型的选择3第 2 章万向联轴器的失效形式及其使用与保养32.1 十字轴万向联轴器的失效形式42.2 万向联轴器的使用与保养4第 3 章 十字轴式万向联轴器的结构设计63.1 十字轴的结构设计63.2 关节轴承的结构设计73.3 花键副的结构设计83.4 十字万向轴的标准10第 4 章 十字轴式万向联轴器的强度校核124.1 十字轴的强度校核124.2 轴承寿命的校核134.3 花键副强度校核144.4 叉头的强度校核154.5 端面齿强度校核164.5.1 端面齿挤压应力计算及校核174.5.2 端面齿弯曲应力计算及校核184.6 连接螺栓校核194.7 焊缝的强度校核19总 结21致 谢22参考文献23河海大学本科毕业设计第 1章 绪论1.1 联轴器的分类1.1.1 联轴器概述:机械驱动系统的耦合,一般一块用于连接两轴或轴和旋转部件传递扭矩和运动的重要组成部分,是飞机,冶金,机械等大量应用。联轴器通常可分为刚性联轴器和柔性联接两大类。因为两个同轴要求刚性结合是非常高的,所以挠性接头大量采用。刚性联轴器:刚性联轴器由刚性元件组成, 通常情况适用于两轴线许用相对位移量非常微小的场合。这类联轴器成本低,体积小, 结构简单。这类的刚性联轴器品种有夹壳联轴器等、套筒联轴器、凸缘联轴器。金属弹性元件挠性联轴器:金属弹性元件挠性联轴器有以下几个主要特点: 1性能稳定,使用寿命长2. 成本比较高,制造比较复杂。3. 弹性元件强度非常好,结构紧奏,比传递同等转矩的其它联轴器体积小。金属弹性元件大多为金属卷簧、波纹管、连杆、板簧、膜片。金属弹性元件联轴器大量地应用于:1. 精密机械传动,数据传输系统,如数控机床。2. 高温,高精度的传输要求,如纺织品,纸张,印刷,包装机械。3. 具有相对高功率和高转速风扇和水泵,大功率发电机,电动机,内燃机。4. 具有相当大的影响的扭矩,负荷变化是非常剧烈的破碎机械。非金属弹性元件挠性联轴器非金属挠性元件的材料主体是橡胶以及工程塑料 (尼龙)。使用非金属弹性元21件的联轴器具有以下几个特点:1. 耐油性和耐热性差,不是很稳定的负载性能。2. 润滑无用操作,维护简单。3,具有较高的阻尼特性,吸振能力是比较强的。4. 它有一个多元化的结构和良好的绝缘性能。1.1.2 万向联轴器概述:万向接头利用其结构特点,一般进行相同的轴或轴角不两个轴等距速度连续运行大或比较大的轴向运动,其最大的特点是传输效率是非常高的,每一个位移补偿很强大,结构紧凑,便于维修。十字轴式万向联轴器重型机械,石油机械, 冶金机械,工程机械及起重运输机械。产品有 JB5513-91(SWC 型),JB3241-91(SWP型),JB / T3242-93(SWZ 型),WXD 型,WX 型,WSP 型等,也可以设计和制造根据特殊不同用户的需求。万向联轴器特点:SWZ 型(整体轴承),SWP 型(剖分式轴承座),SWC 型(整体叉)的几个关键特性十字轴式万向联轴器:1,传动效率高。它的传输效率可达 9899.8为高功率通常传输更加明显的节能效果。2. SWC 结构紧凑合理,采用整体式叉解决了螺栓压紧轴承(CAP),这个问题的薄弱环节,可以完全避免了普通螺栓松动或断裂的恶性事件,使之更加可靠。3. 低噪音,传动平稳,折叠设备维护更方便,更提高了辊轧机传动质量,改善操作人员劳动条件。4. 它有一个比较大的角度补偿能力,SWC 型轴角度可达 1525,SWZ,SWP 型可达 10。5. SWP 型承载能力,安全性和可靠性。具有相似的直径相同旋转联接器相比, 它通常提供更多的扭矩,这被限制在摆动直径完整范围的机械设备是比其他形式的生命更多的优点,提高了耦合的 3050。SWZ 型整体轴承座十字轴式万向联轴器可分为 BH、BF、DH、CH、WH、WF 和 CF 七种型式。SWP 型剖分轴承座十字轴式万向联轴器可分为 A、B、C、D、E、F、G 七种型式。SWC 型整体叉头十字轴式万向联轴器可分为 BH、BF、WD、CH、WH、WF 和 WD 七种型式。1.2 联轴器类型的选择联轴器的选定:1. 选择合适的形式:根据机械特性的要求,例如刚度要求、传递转矩大小、冲击、振动、传动精度、耐酸碱腐蚀等等,确定适当的类型。2. 计算转矩最大扭矩传递联接应小于容许转矩值。确定通常需要考虑机器制动减速扭矩过载扭矩的最大转矩。然而,由于缺乏在设计或分析信息是困难的,不容易确定最大转矩等,可以计算出转矩选择。该计算不超过容许转矩的转矩值。计算转矩 Tc:用下列公式计算 Tc=KT T=9550*Pw/n T=7020*PH/n 式中K选用联轴器有关的系数,可参考 JBT751194机械式联轴器选用计算Pw 一 驱动功率,kw PH 一 驱动功率,马力 n 一转速,rpm T 一理论转矩, Nm3. 选择其轴孔和键(或胀紧联结套)的型式。4. 确定孔径范围(注:主动轴与从动轴径不同时,应按大端直径选用联轴器的规格)。万向联轴器的选用:十字轴万向联轴器是由两个万向节与一根中间轴所组成,为使其主、从动轴的角速度相等,即1=2,通常情况须满足下列三个条件:1. 中心线驱动轴和从动轴,并在同一平面上的中间轴。2. 中间轴两端的叉头位于同一相位。3. 如轴和从动轴之间的节点倾角应该相等,使1=2。安装形式十字轴万向节,通常根据它们的相互位置轴,一般分为 Z 型(两轴平行),W 型(两轴相交),十字轴万向联轴器应根据负载特性,计算转矩,轴承寿命和运行速度。第 2 章万向联轴器的失效形式及其使用保养2.1 十字轴万向联轴器的失效形式万向联轴器在通常情况的工作状况下,从动轴随着主动轴的运转而运转的,即主动轴旋转一圈从动轴随着转一圈,但是,两轴之间的瞬间传动比不是不变化的, 因此会产生很大的振动与冲击等原因附加的动荷载,再加上时而出现的润滑条件达不到标准,这些会导致十字轴万向联轴器的零部件的损坏严重,所以,有时候十字轴万向联轴器会是传动装置中的薄弱部分。但是,十字轴联轴器毕竟很早便已经被很多人研究,并投入到使用中多年,故此,在生产制造、安装等工艺严格遵守相关的技术要求,并且正常合理使用的情况下,基本上较少的情况下才会发生十字轴的绷断、节叉的毁坏等重要组件损坏的非常严重现象。其失效形式主要有下列几种。1. 十字轴或轴承碗凹痕十字轴和轴承碗内的凹痕通常是如下特征: 1)较深的凹痕通常情况都会出现在十字轴轴颈的受力侧面;2) 就算是在同一处凹痕,其深度也可能会出现不同的情况,此情况下,一般情况在靠近十字轴端部的凹痕较深一些。3) 十字轴轴颈母线和凹痕倾斜有一定的角度,大约为 2 10;2. 滚针轴承磨损在十字轴万向联轴器的正常工作中,滚针、十字轴轴颈以及轴承碗内表面的会有少量的磨损,这将使轴承间隙加大从而产生松动,导致滚动体间发生相互碰撞, 这样不仅加剧了磨损还会发出较大的噪音。3. 点蚀和剥落不管是零件发生剥落还是点蚀现象,都会在一定程度上增加零件表面粗糙度值的大小,致使其因摩擦而产生的阻力提高,而且会在摩擦副中混杂有金属碎屑,影响轴承的正常工作以及耐用性。4. 节叉孔磨损和变形通常来说十字轴万向联轴器的叉头刚度和硬度会比较差,在长期使用的情况下常会产生磨损和形变,这将导致叉头孔与轴承碗之间的装配间隔增大,产生更大的冲击荷载和振动的现象。2.2 万向联轴器的使用与保养使用与保养:1,在工作操作中,应随时观察万向节异常发生径向颤动和轴承发热等现象, 我们发现,这些现象一定要及时维修。2,避免超载其长,避免了操作过程中发生意外。3,在正常工作的操作,要经常观察的万向接头十字轴的径向轴承发热和异常振荡现象是否,这些现象发现并及时维修。4,十字轴万向联轴器通常必须保持 3 个月一次,如发现在缩进和其它正常磨损,应更换。5,两端面应清洗十字轴万向节安装前,检查口,例如与键槽的端面的情况下, 然后拧紧螺钉,不允许松动。 ;6,安装了十字轴万向节之后,一类的正常运行,必须检查所有的紧固螺丝, 如果发现松动,应紧固力矩拧紧再次,这样反复几个班,以确保没有松动。7,为了延长万向接头十字轴的使用寿命,在其维护和易洗,所述十字轴转动180,以实现轴颈交替力8,十字轴万向节滑动面,十字头,轴承等必须保证润滑,一般用 2工业锂基脂或2 二硫化钼钙基脂,条件下正常 500 小时连续运行再来一张,来吧间歇运行时,如果在高温条件下,必须加油每周一次,下开放填充孔在轴承螺钉的端面, 用高压喷射枪,直到油溢出两个月。第 3 章 十字轴式万向联轴器的结构设计1 关节,2 法兰接头,3 花键副总成,4 接管,5 端面键图 2-9 总体方案图3.1 十字轴的结构设计如图 3-1 为十字轴的典型结构,在十字轴的中心有贯穿四个轴颈的供油孔,润滑剂从与其两轴颈成 60的进口处注入,经轴颈端部的油槽流入轴承。润滑剂由轴颈端部或十字轴中部注入。本次设计十字轴的具体尺寸见附图 SWC620.图 3-1 十字轴的结构3.2 关节轴承的结构设计滚动元件的类型可分为圆柱形针和圆柱滚子,以及是否使用滑动推力轴承或圆柱滚子推力轴承是主要与十字轴万向节回转直径大小,传输转矩特性与速度有关。通常主要以传递运动和扭矩传递较小万向节使用的滚针轴承,该滑动推力轴承的十字轴头端面,如图 3-2A。为速度为 300r / min 以下,转弯直径150mm 到620mm 传递扭矩为基础的十字轴万向节应采用如图 3-2B 所示的轴承结构中,典型地具有 2 至 4 所述的圆柱滚子推力轴承的滚动可以被放置在滑动十字轴的根部被放置在蜘蛛的轴头部分,其能承受高转矩特性,制造相对简单。扭矩回转直径十字轴万向节680mm,由于自身的原因大的,重的质量,通常放置在横轴为第一部分圆柱滚子推力轴承传递,就可以把一个跨根轴,如图。3-2d,设计为沿径向的圆柱滚子 45。本次设计的重型万向联轴器的回转直径为620mm,转速在 300r/min 以下,因此滚动体采用 4 列圆柱滚子,且圆柱滚子推力轴承置于十字轴的轴头部位,另外,轴承套与轴承盖为可分式,轴承盖与叉头之间通过螺钉联接,如图 3-3 所示。图 3-2 滚动体和轴向推力轴承分类图 3-3 关节轴承的结构3.3 花键副的结构设计目前,十字轴万向节伸缩式中间轴花键一般为矩形花键和渐开线花键,用滚动滚珠花键异常情况。矩形花键更常见的是,由该处理的条件下,通常用于低速传输十字轴式万向联轴器;渐开线花键可分为 GB / T3478.1 两个标准 1995 和DIN5480,因为采用在齿的两侧生成处理,定位精度高的,应用非常多;为高速, 可缩放频繁十字轴万向节,以减少磨损,可与花键滚珠花键使用,如 3- 4c 中。如图;除了非常严重的冲击载荷传递,也可以使用带有橡胶弹性阻尼元件保护花键。在图 3-3A 的所述密封唇被安装在一个特殊的套筒,光滑和花键套筒的结构中, 接触的外表面的腐蚀,也可以防止润滑剂的流出,也能防止外来的侵入物质,相当可靠的密封;与在图 1 的结构。 3-3B,由于两侧的密封唇与花键,肺泡波峰接触密封困难得多。花键副有效配合长度与其花键中径、万向联轴器的总长有关,通常按花键中径的 22.5 倍选取,对于其长度是回转直径 10 倍以上,特长的十字轴万向联轴器,花键副的有效配合长度按花键中径的 2.52 倍范围内选取。图 3-4 中间轴伸缩花键副结构图 3-5 花键副结构1-通气塞 2-花键套 3-密封圈 4-防尘罩 5-防尘罩接管 6-花键轴由于本次设计的重型联轴器所传递的转矩很大,故而采用渐开线花键联接, 花键副的结构如图 3-5 所示。另有,花键轴的具体尺寸见附图 SWC620,花键套的具体尺寸见附图 SWC620。3.4 十字万向轴的标准十字轴式万向轴的标准很多,全国普及初级标准 SWP 型剖分式轴承十字轴式万向联轴器(JB/3142 一 91),WS 型小型双十字轴式万向联轴器(JB/5901 一 91),深港西部通道的整体 fork-型十字轴式万向联轴器,基于 WSD 小单十字轴式万向联轴器(JB/5901 一 91),WSH 型滑动轴承十字轴式万向联轴器,SWZ 型整体轴承十字轴式万向联轴器(JB/3242-93),作为以及 SWP,SWC 型十字轴式万向联轴器十字包类型和尺寸(JB/7341-94)等。另外,还有很多生产厂制定的企业标准。农业机械,汽车,工程机械等行业也有专门的十字轴式万向联轴器的一部分。由于各种标准转矩名称较多,现统一作如下解释:动态扭矩(Td):实际说承载压力在规定的工作转速 n 当量应力,轴和万向节十字轴扭矩的计算寿命之间的夹角下交付,标准额定扭矩由此确定的转换;计算的扭矩 T C:不同的理论转矩修正转矩条件和计算出的标准方法的工作条件,根据使用不同的十字轴式万向联轴器转矩 T C 的变化;方式疲劳转矩 T:P 十字轴万向下脉冲负载转矩允许耦合被传递到这个值, 横轴万向联轴器这在理论上是无限的疲劳寿命的倾向。1.451.55 倍的疲劳扭矩铁蛋白的交替之间的 TP-方式扭矩疲劳理论转矩 T:根据原动机驱动器提供功率 P 与转速 n 直接计算扭矩:T= pn额定力矩 Tn:也被称为额定转矩,在给定条件下的理论值。例如 SWP 类型指的是连接转速 n = 10R /分钟,轴角= 3,扭矩轴承寿命 Lh 寿命的= 5000 小时,并且在稳定负荷转移; SWZ 型是指连接转速 n = 1000R /分钟,轴角= 3, 扭矩轴承寿命 Lh 寿命的= 3000H 耦合传输; SWC 型是指连接转速 n = 30R /分钟, 轴角= 5,轴承寿命 Lh 寿命的= 5000H 耦合扭矩传递;静态扭矩 To:轴承滚动元件有一个静态的承载能力 C 和静态安全系数的 Sn 万向联轴器,计算理论转矩大于或等于所述额定力矩 Tn;峰值扭矩最高温度:十字轴式万向联轴器意外转移的最大操作扭矩,超过了峰值扭矩,支承面点蚀会降低轴承的寿命,通常交替 3-4 次疲劳扭矩铁蛋白;限制转矩 Tk 的:十字轴式万向联轴器,允许该材料非常接近的转矩的屈服点不小心发送了计算值的通常的最薄弱的部分必须基于有限元方法确定使用应力(或应变) ;交替疲劳扭矩 TF:下这个值传递的十字轴的扭矩使万向联轴器交变转矩负载,十字轴万向联轴器这在理论上是无限的疲劳寿命往往;。等效扭矩 Te:又称平衡扭矩,它是转矩,速度以及分配给从所述十字轴计算出的各传动比时万向联轴器各个阶段;第 4 章 十字轴式万向联轴器的强度校核4.1 十字轴的强度校核十字轴在工作中的主要失效形式为轴颈在轴肩处的弯曲断裂或弯曲疲劳断裂, 当载荷平稳时,只需校核计算轴颈处的弯曲强度即可,计算公式按式 4-1。图 4-1 十字轴的计算参数示意图dm =16dTc s0pR(d 4 - d 4 ) dm(4-1)式中Tc 联轴器的计算转矩;R十字轴中心至轴颈中部距离; s轴颈中部到轴肩距离;d轴颈直径;d 0 轴颈内孔直径;dm材料许用弯曲应力,通常情况取dm=ds /3.5,ds 为屈服极限。十字轴所用的材料为 20Cr2Ni4,其力学性能如下:屈服极限ds (MPa)1080抗拉强度db (MPa)1175冲击功Ak / J 63断面收缩率y(%) 45 伸长率d5 (%) 10已 知 d=171.48mm ;R=211.5mm ; d 0 =26mm ;s=61mm ;=15 疲劳转矩 T=500KN/m ;故而主动轴的最大转矩为Tmax = T / cos15=500/cos15=517.64KN/m将Tc = Tmax ,及其与参数带入式(4-1)得=150.95MPa dm=1080/3.5=308.57MPa可见,十字轴的强度满足要求。4.2 轴承寿命的校核cwewe本次设计的关节轴承内,只有 4 列主滚子,无副滚子,故按照式 4-2 与式 4-3 校核其使用寿命。Cr =f (iLcosq)7 / 9 Z 3 / 4 D 29 / 27(4-2)式中 Lwe 用于额定载荷计算中的滚子长度;fc 与滚动体直径,十字轴轴颈直径与许用接触应力有相关的系数; 公称接触角Cr 向心滚子轴承的径向基本额定动载荷; Dwe 用于额定载荷计算中的滚子直径; i滚动体列数;Z单列轴承中的滚动体数;。由轴承国家标准汇编2 上册 57 页查得 fc =87.78此外i=4 ; Lwe =30mm ; Dwe =30mm ;Z=21 ;=0。将以上数据代入式(4-2)得=1376.44KN/m轴承的寿命计算公式如下1.5 Cr(D/ 2) 10 / 3Lh = hnbT107(4-3)式中 Dh十字轴的回转直径,543mm。轴的夹角,15,此处=5; n联轴器的转速,n300rpm,此处 n=100rpm;将以上参数代入式(4-3)得=6835h通常情况下重十字轴式万向联轴器,可有六个月才使用,所以使用寿命在 5000 小时以上都满足要求。以上计算结果 6835h 大于 5000h 该轴承满足要求。4.3 花键副强度校核强度校核计算和关键花键连接的连接极其相似,首先根据使用要求,并在选定的样条曲线类型和尺寸的工作条件,然后进行必要的强度校核在连接它们的结构特点。花键主要失效形式在人脸粉碎(静态链接)工作或面临过度磨损(动态连接)。因此,根据该工作表面的静态连接是典型压应力强度检查计算,并且压力移动连接冲压加工表面进行了讨论条件计算。在计算中,假设相对于 F 施加压力下,即传递的转矩T = zF dm ,在该通平均2p直径 d m 每个齿的工作表面的工作表面粘合均匀扭力负荷分布,并考虑在花龃引入实际负载系数的影响上的花键连接块胶合条件壁密钥的分发。静连接d = 2T 103pyzhldm d (4-7)动连接2T 103p =yzhldm p(4-8)式中h花键齿侧面的工作高度,渐开线花键,=30,h=m,m 为模数; l齿的工作长度,mm;Z花键的齿数载荷分配不均系数,与齿数多少有关,通常情况取=0.7-0.8, 齿数多时取偏小值;d m 花键的平均直径,渐开线花键,d m = d i ,d i 为分度圆直径,mm;p花键连接的许用应力,PMa。pd 花键的许用挤压应力, 由机械设计 1 表 6-3 , 此pd =100-140MPa;本次设计选用的花键为渐开线花键,花键轴的大径为 325mm,花键齿采用模数为 m=5mm 的 30形齿,齿数为 z=64,分度圆直径 d i =mz=320mm,载荷分配不均系数=0.7,将以上数据代入式(4-7)可得上式可写为故而,满足强度要求的花键的长度 l 应大于 209.2mm,取 l=250mm,伸缩量为100mm,则花键套的内花键长度为 250mm,花键轴的外花键长度为 350mm。4.4 叉头的强度校核叉头的截面形状是近似椭圆形,如图 4-2 所示,工作时十字轴支承处的作用力使叉头承受弯矩和剪力作用,危险截面 N-N 大致在与叉头孔中心线成 45的叉头体处,该截面上的弯曲应力dF 和扭转剪应力tT 分别如式(4-4)、(4-5)所示。图 4-2 叉头的剖面尺寸d = M =FWT2 c2RhxosaW(Mpa)(4-4)TWtT =T=T2 a2RhcosaWT(Mpa)(4-5)式中mm;T2 输出轴上的负载转矩,Nm;c,a轴叉孔的力作用点分别至危险截面 N-N 及其对称中心的距离,分别为万向联轴器的传动效率和轴夹角;W, WT 危险截面的抗弯截面系数和抗扭截面系数,mm,T其中W = pbh 2 / 32 , W = pbh 2 /16 ;b,h分别为椭圆截面的短,长轴。已知T2 =500000 Nm ;c=190mm ;a=90mm ;=0.96 ; =5;b=120mm ;h=350mm ;R=210mm并可以求得将以上各数据代入式(4-4),(4-5)得轴叉受到弯曲和扭转的复合作用,按第四强度理论,可以得到合成弯曲强度条件为de = dF (4-6)对于钢制轴叉F=80-120MPa将数据代入可得de =5.54MPaF故而叉头的强度满足要求。4.5 端面齿强度校核我该次设计为回转直径为 620mm 的重型联轴器,法兰叉头所采用端面齿连接, 其结构如图 4-3 所示,参数如表 4-1 所示。a) b)c)图 4-3 端面齿的结构a)端面齿结构图b)I 处放大图c)A 向局部放大图表 4-1 三种联轴器端面齿齿形参数计算结果4.5.1 端面齿挤压应力计算及校核单齿齿面圆周方向力为:tF = 2T(4-9)pD z 式中Dp 端面齿平均直径, Dp =(D+ D2 )/2; T联轴器转矩,Nmmz计算齿数,z=7z/12,考虑到端面齿接触承载不均的实际承载齿数。齿面压力为:F =Ft=cos(b+ r)2TDp z cos(b+ r)(4-10)式中摩擦角,=arctan,钢钢接触可取=0.10 3 。接触面积为:A = HBcosb(4-11)式中B齿宽,B=(D- D2 )/2。则齿面挤压应力校核公式为4 :d = FKpA=96TK cosb 7Hz(D 2 - D 2 ) cos(b+ r) d (4-12)2p式中K工作储备系数,无冲击时取 1,1-1.3;d 许 用 挤 压 应 力 , 材 质 为 ZG35CrMo 时 , d = d /2.5pps=390/2.5=156MPa 3 。将数据代入式(4-12)可得dp =96 560 106 1.1 cos 207 9.915 120 (6202 - 5002 ) cos(20 + 5.71)p=55.1MPa d =156MPa 故端面齿挤压应力满足强度要求。4.5.2 端面齿弯曲应力计算及校核为简化计算,将齿根截面简化为矩形,端面齿平均半径对应的节线上齿厚为:l= Dp sin 360(4-13)m22z则齿根厚为:lg = lm + 2(H - h) tan b(4-14)齿根弯曲应力为4 :d = MKbW= KFt (H - h)gBl 2 /12(4-15)将式(4-9)和式(4-14)代入式(4-15)得端面齿弯曲应力校核公式为:bd =576KT (H - h) d (4-16)7z(D 2 - D 2 ) D + D2 sin360 2b+ 2(H - h) tan b2 42z式中db 许用弯曲应力,材质为 ZG35CrMo 时, db =db /m=590/1.5=393MPa 3 ,安全系数 m 取 1.5。将数据代入式(4-16)得bd =576 1.1 560 106 (9.915 - 3.577)7 120 (6202 - 5002 ) 620 + 500sin360 2+ 2 (9.915 - 3.577) tan 20=46.54MPa db 42 120故端面齿的弯曲应力满足强度要求。4.6 连接螺栓校核连接螺栓的总预紧力 Fy 为:Fy = z Ft tan(b+ r)(4-17)单根螺栓应力计算及强度校核公式为:d= KFy = 16KT tan(b+ r) d(4-18)A1nnpd (D + D )22式中n螺栓的根数; d螺栓的直径,mm;d许用应力,对于 8.8 级的高强度螺栓,取d=600MPa 3 。将数据代入上式(4-18)得=83.438MPa d故螺栓的强度满足使用要求。4.7 焊缝的强度校核环形焊缝的剪应力计算公式如下3 :2M (R + a)t= p(R + a)4 - R 4 (4-19)式中M联轴器的传递扭矩,Nmm; R焊接圆柱的半径,mm;a焊缝的宽度,mm;已知M=500000000Nmm ;R=213mm ;a=5mm,将数据代入式(4-19)得此联轴器的焊缝的许用应力计算如下3 :pt = ds(4-20)p式中t 许用应力,MPa;ds 材料的屈服极限,当材料为 40Cr 时,ds =785MPa; n与载荷类别有关的安全系数,此处取 1.15。将数据代入式(4-20)得pt =394MPa由此可以得出,焊缝的最大剪切应力 T=346.814MPa 小于许用应力,故而焊缝满足要求。总 结我们在大学的学习过程中,毕业设计(论文)是一个重要的部分,是我们在校大学生步入社会参与实际项目的一次极好的演示.毕业设计(论文)是四年学习的总结和提高,同现代科学研发相同需要严谨的科研态度。本次论文研发也具有一定的实用与学术价值。同时也可以反应出作者的专业知识与分析能力。此次的毕业设计(论文)也是我们在校大学生走向社会的第一步。从最早期的选题,开题、分析调查、绘图直到完成设计。在此其间,查找资料,指导老师的指导,与同学们的交流, 反复修改图纸,在此的每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。在毕业设计(论文)期间,尽可能多的查读文献资料是很重要的,一是为了毕业设计(论文) 做初期的技术支持,再者也是在学习中找毕业设计的方法。本次设计开始前,关于联轴器的知识我了解的比较少,设计开始了几个星期我不知从何开始着手,耐心的听着仝老师的认真的、细心的教导,我在渐渐了解到SWC 十字轴式万向联轴器在被现在广泛使用的一种联轴器。在了解到一定十字轴万向联轴器的功能原理的情况下,对联轴器的各个零部件进行运动方面的专业分析, 进行方案的设计,基于运动、受力以及失效形式的研究,设计出满足技术要求的合理结构,由于十字轴万向联轴器的一些零部件是较为容易发生损坏和失效的, 故此,在进行结构设计的过程中需要对这些易损零部件做必要的强度校核以及寿命校核。这次的毕业设计不仅使我对已学的知识进行了巩固加深,还增加了我做设计的经验,让我收获很多;首先是,让我懂得了如何去查找文献,了解课题的相关知识;其次,在做设计的过程中,应该做到有条不紊,把每天进展的情况记录下来, 这样可以帮助我们发现错误、漏失,并得到迅速的解决;最后,在做设计的时候考虑问题要全面,不仅要满足技术的要求,还要考虑到经济性、实用性,除此之外,一定要敢于创新,创新才是设计的灵魂。总之,此次设计不仅是对于大学四年的学习的检测与温故,而且是为了以后工作打下一个基础,从而有利于毕业后直接工作,能够适应工作学习。并且可以发展的很河海大学文天学院本科毕业论文致 谢时光荏苒,人生中美好的日子总是让人感觉过的飞快,转眼间,我的大学时光已经接近尾声,我希望毕业设计能为我的大学时代画上最后完美的句号。经 过将近一整个学期的不懈努力,我的毕业设计终于是接近尾声了,论文
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本文标题:SWC620重型十字轴万向联轴器结构设计说明书
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