傳動軸與內(nèi)卸荷機構數(shù)字化設計與仿真

1、哈爾濱理工大學數(shù)字化設計與仿真技能訓練目：傳動軸與內(nèi)卸荷機構數(shù)字化設計與仿真專 業(yè)：機械設計及其自動化班 級:機械學 號：姓 名：指導教師：2014 年在一些機械傳動傳動裝置屮，經(jīng)常會用到帶傳動，帶傳動一般都是用在 整個機械傳動系統(tǒng)的第一級，主軸箱第一軸負擔著動力輸入的重負，而第一軸 除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所 以用卸荷式帶輪結構更劃算。一般卸荷式帶輪結構分為內(nèi)卸荷式帶輪結構和外卸荷式帶輪結構，這種 結構把上述徑向拉力讓床頭箱來負擔，動力經(jīng)過花鍵套傳遞給第一軸，使第一 軸只受來自電動機的扭矩作用，而沒有任何彎矩的作用，不僅結構合理，而且 可使主軸箱內(nèi)部

2、結構緊湊。實際的結構是在軸的安裝的機架上會有一個凸出的筒狀結構軸從這個 筒的內(nèi)孔屮穿過皮帶輪浮動裝在軸上,只能傳遞扭矩到軸上皮帶輪是要受到皮 帶的拉力的，但皮帶輪是要通過滾動軸承裝在這個筒狀結構上的外圓上.將皮帶 的拉力傳遞到機架上去了。它由屮間傳動機構和卸荷機構組成11間傳動機構由傳動套和傳動套與 主軸之間的連接鍵以及傳動套與帶輪之間的連接鍵組成；卸荷機構是由卸荷連 接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座上。屮間傳動機構 安裝在主軸和帶輪之間，當皮帶帶動帶輪旋轉(zhuǎn)吋，傳動套帶動主軸旋轉(zhuǎn)，帶輪 的張力通過卸荷連接座傳遞至主軸支架上，主軸不受該張力的影響；而且由于 帶輪由安裝在主軸支

3、架的卸荷軸承支撐，也避免了帶輪自重對主軸的影響，因 此主軸不會發(fā)生撓曲變形，為主軸的旋轉(zhuǎn)精度提供了基木保證。一、技能訓練的目的4二、主要技術參數(shù)與要求5三、原理分析與設計計算5四、參數(shù)化設計與仿真11五、快速成型與分析12六、工程圖樣設計12七、技術經(jīng)濟評價13結束語15參考資料16一、技能訓練的目的數(shù)字化設計與仿真技能訓練是在學習相關專業(yè)方向課和專業(yè)選修課 程后，進行的一次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用 所學過的基礎課、學科基礎課、專業(yè)平臺課和專業(yè)方向課的冇關理論知識，以 及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過對機 械系統(tǒng)中的某些典型機構的分析

4、與現(xiàn)代設計技術練習，使學生們加深對機電產(chǎn) 品的現(xiàn)代設計方法、設計過程和設計技巧的理解；通過對典型機構的三維設計 和仿真設計的綜合性訓練，使學生們鞏固并加強對三維設計和三維高級應用技 術的認知；通過對典型機構的工程設計、設計計算和技術文件的編寫，使學生 們掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和設計資料的方法，鞏固并加深對實 用設計技術知識的認知。通過對典型機構的設計，使學生們能夠獲得機電產(chǎn)品 現(xiàn)代設計技術的綜合性技能訓練，提高工程技術設計的能力，加強三維技術設 計的能力，提高分析和解決技術問題的能力及創(chuàng)新意識，為培養(yǎng)高索質(zhì)的機械 工程技術人才奠定基礎。二、主要技術參數(shù)與要求題0 03：傳動軸與內(nèi)卸

5、荷機構數(shù)字化設計與仿真技術參數(shù)與要求：屯動機功率p=3.5kw、轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳動軸轉(zhuǎn)速1000 r/mino傳動軸上有一用于變速的三聯(lián)滑移齒輪塊，模數(shù)2.5mm,齒數(shù)分 別為:24、30和36。三、原理分析與設計計算以帶輪為驅(qū)動力的轉(zhuǎn)=傳動系統(tǒng)，帶輪為整個傳動系統(tǒng)的第一級，與電 動機直接相連，一般會使第一軸承受很大的拉力，沒冇必要為抵消皮帶的拉力 而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結構。傳動系統(tǒng)的屮間傳動機構由傳 動套和傳動套與主軸z間的連接鍵以及傳動套與帶輪z間的連接鍵組成，卸荷 機構是由卸荷連接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座 上。屮間傳動機構安裝在主軸

6、和帶輪之間，當皮帶帶動帶輪旋轉(zhuǎn)時，傳動套帶 動主軸旋轉(zhuǎn)。在皮帶的作用下，帶輪分別作用冇扭矩和徑向力，帶輪的徑向力 經(jīng)滾動軸承和軸承支座傳至箱體，帶輪的扭矩通過端蓋及端蓋與轉(zhuǎn)軸z間的鍵 傳至傳軸，只承受一定的扭矩，徑向力和彎矩被分擔掉一部分，達到卸荷效果 和精度要求。-fuq5 qjnj、' 、1 寸圖一（）帶傳動設計1確定計算功率工況系數(shù)ka =1.1pd = ka p=3.5xl.l=3.85kw2選取v帶型號根據(jù)pd、口,選取a型v帶,d=100mm3確定帶輪直徑£、d21）選小帶輪直徑d=100mm2）驗算帶速v v=7536m/s,60x10005 m/s<7.

7、536<25 m/s,滿足要求3）確定從動輪基準直徑d2 = d = 144mm,取標準值 j2= 1> 140mm n24）計算實際傳動比i i= -y- = i 4d 5）驗算傳動比相對謀差傳動比相對課差:=0.285% < 5%vi 題目的理論傳動比：證=1.44合格4定中心距d和基準帶長®1）初定中心距a。0.7（% +2）§ 兔 § 2（d +2）168 < 6/0 < 480 ,取 a0 =400mm2）計算帶的計算基準長度god/o 2a（）+ 彳（/ +2）+=1177.8mm,取標準值厶d = 1120mm3）計算實

8、際屮心距ga=ao + d 2 do =37. 1mm4）確定中心距調(diào)整范圍max = q + 0.03 厶 =404.7mm,取 max =405mmqmin = a °°15&/=354.3mm,取 qmin=354mm5驗算包角©© = 180。一 ° ' x57.3。二 173.8。> 120。 a$ >120°,合格6確定v帶根數(shù)z1）確定額定功率p。由仏及®，求得p°=1.3kw2）確定各修正系數(shù)功率增量查表得ap = 0.13kw包角系數(shù)查表得心=0.99 長度系數(shù)kl :

9、查表得k厶=0 913）確定v帶根數(shù)zp（,z =2 99 根取z=3根 7確定單根v帶初拉力億查表得單位長度質(zhì)量q = 0.10kg/m_l) + g/=13in8計算壓軸力fq =2zfosin=785n（-）軸承的選擇:若已經(jīng)給出軸承的預期壽命l10'轉(zhuǎn)速幾何當量載荷p按下式可求得軸承的計算額定壽命fpp /60ni/£10/j確定各參數(shù):宀護曲檬= 17.5mm,取dgfo p= -a=392n2球軸承取8 = 3載荷系數(shù)fp = 1.2溫度系數(shù)z = 0.95假設每天8h工作，厶“=16000所以c =1.2x3310.95x(60x800106xl6000)1z3

10、 = 3kn根據(jù)傳動軸外卸荷結構、大帶輪直徑及傳動軸的最小直徑，且軸承只受徑 向載荷，選取軸承6204（三）軸的結構設計1最小軸徑i軸直徑為16mm軸段長度18 mm2ii軸直徑為18mm小徑為16.2mm軸段安裝端蓋，軸上加工短形鍵槽，軸段 長度65mm3iv軸段安裝兩個6204深溝球軸承6207.徑為20mm所以iv軸直徑為20mm4 v軸段軸直徑25mm,因安放一個6005號軸承 軸段長度12mm。5vi軸段安裝三聯(lián)滑移齒輪，尺寸略。6vii軸端安裝深溝球軸承6202,其內(nèi)徑為20mm,所以軸段直徑16mm。 7傳動軸結構如圖一所示。（四）端蓋結構設計端蓋連接處有一個矩形鍵 所以耍去除端

11、蓋內(nèi)壁1.4mm厚度，在端部需耍有m6x4固定螺釗-，端口為了在安裝吋與軸減少碰撞應留出空隙為0.2其他尺寸 見圖一（五）軸承蓋結構設計軸承蓋起到固定軸承外圈，和密封的作用。小端直徑根據(jù)深溝球軸承 6204外圈直徑，?。╬47mm,軸段長度14mim大端安裝氈圈45,故內(nèi)徑 為（p46mm。結構及尺寸見圖二。圖二（六）密封圈的選擇根據(jù)標準jb/zq 4606-1997選擇氈圈fj145-79o（七）螺栓選擇根據(jù)標準gb/t5781選擇帶輪與端蓋及軸承蓋聯(lián)接螺栓為m6x4o軸承支座與箱體聯(lián)接螺栓為m10x4o四、參數(shù)化設計與仿真軸承類運動仿真效果不明顯（略）五、快速成型與分析六、工程圖樣設計七、

12、技術經(jīng)濟評價對軸與端蓋之間的鍵做技術和經(jīng)濟評價 1加權評價法_ kj表1鍵加權系數(shù)g使用性能使川 壽命價格加工性裝配性外觀回收 性kjq嚴丁 工匕 i=l使用性能134422160. 22使用壽命323112120. 17價格122432140.2加工性012333120. 17裝配性03013290. 12外觀231113110. 16回收性222121100. 14ski =84工q嚴1i-12專家評價（如表2）表2鍵的專家評價性能指標加權系數(shù)qi評價分數(shù)xi很好（4分）較好（3分）般（2分）較券（1分）很差（0分）技術性使用性能0. 22使用壽命0.17加工性0. 17v裝配性0. 12

13、v經(jīng)濟行價格0.2社會性外觀0. 16v回收性0. 14各項得分工qjxj2. 521. 1400. 170總評得分x-=壬qz* xmax3.83/4-0. 95753評價得分（n 專家人數(shù)） 綜合評價得分：0. 9575 技術評價得分：0. 49經(jīng)濟評價得分：0.8結束語1、本次課程設計是針對機械系統(tǒng)設計這門專業(yè)課程的基礎知識的一次綜 合性應用設計，設計過程中應用了機械設計、機械原理、工程力學 等已經(jīng)學習的基礎學科，對很多知識點又加深了卬象。2、本次課程設計充分應用了以前所學習的知識，并應用這些知識來分析和解 決實際問題。3、本次課程設計進一步掌握了機械設計的設計思路和設計切入點，同時得到 了對機械零部件的傳動設計和動力計算能力以及應用各種資料和實際動手 的能力的提高。4、本次課程設計進一步規(guī)范了制圖要求，熟悉運用計算機來繪圖，掌握了機 械設計的基木技能。5、本次課程設計由于學習知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻，以及 缺乏實際設計經(jīng)驗，使得設計當屮出現(xiàn)了許多不妥之處，誠請老師給予指 止和教導。參考資料一段鐵群，機械系統(tǒng)設計，科學出版社；二向敬忠，機械設計