步進(jìn)式推剛機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、步進(jìn)式推剛機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書系 別：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：姓 名： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：孫驊 胡一丹日 期：二一六年十二月二十三日目錄一、設(shè)計(jì)題目3二、工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析5三、電動(dòng)機(jī)的選擇7四、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)8五、蝸輪的設(shè)計(jì)9六、軸的設(shè)計(jì)11七、軸承的計(jì)算和校核17八、鍵連接的計(jì)算和校核20九、聯(lián)軸器的計(jì)算和校核21十、減速箱的結(jié)構(gòu)計(jì)算22十一、密封和潤滑設(shè)計(jì)25十二、傳動(dòng)裝置的附件26十二、參考文獻(xiàn)26十三、心得體會(huì)27一、 設(shè)計(jì)題目1、 方案的確定方案簡圖方案特點(diǎn)方案一傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)比穩(wěn)定，保護(hù)點(diǎn)機(jī)，發(fā)熱較2重方案二傳遞力矩大，運(yùn)行不平穩(wěn)，造價(jià)高，無法保護(hù)電機(jī)方案

2、三運(yùn)行平穩(wěn)，高剛度，高精度，造價(jià)高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行時(shí)有震動(dòng)，體積大2、 步進(jìn)式推剛機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖步進(jìn)式推鋼機(jī)簡圖3、已知條件 步進(jìn)式推鋼機(jī)的工作原理熱軋車間加熱爐前步進(jìn)式推鋼機(jī)簡圖,如圖所示 。 電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)推頭往復(fù)移動(dòng),工作時(shí)推頭推動(dòng)工件前移一個(gè)工作行程,將鋼材推進(jìn)加熱爐,然后推頭返回,并推動(dòng)新的鋼坯前移 。步進(jìn)式推剛機(jī)簡圖1） 選用題3的工作參數(shù)推頭阻力F 3000N推頭行程s 500mm往復(fù)次數(shù)n 1min-1 輥道高度H 8001000mm 行程變化系數(shù)K 1.2 機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角 40°2） 工作情況：兩班制，電動(dòng)機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微沖擊，室內(nèi)工作；3）

3、 使用期限：10年；檢測間隔三年一大修，兩年一中修，半年一小修；4） 生產(chǎn)條件：一般機(jī)械廠，單件生產(chǎn)；5） 動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380/220V。3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)工作量1） 擬定工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)方案；2） 工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析；3） 設(shè)計(jì)繪制推剛機(jī)系統(tǒng)總圖1張；4） 設(shè)計(jì)繪制減速器裝配圖1張；5） 設(shè)計(jì)繪制零件工作圖2張；6） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。二、 工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、 工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1）根據(jù)機(jī)構(gòu)的演化原理?；瑝K與導(dǎo)路組成的移動(dòng)副可以視為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在其導(dǎo)路垂直方向的無窮遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)副，即為轉(zhuǎn)動(dòng)副D，故此曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABC可視為鉸鏈

4、四桿機(jī)構(gòu)ABCD，于是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的特性可推知此偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性。2）由于行程變化系數(shù)K=1.2而K=180°+180°-，得=16.36°由于最小傳動(dòng)角不小于40°，故最大壓力角max50°，取max=45°；推頭行程s=500mm，即C1C2=500mm；由ssin=l1+l2sin(180°-max)， l1+l22=l2-l12+s2-2s(l2-l1)cos(180°-max)解得曲柄l1=202mm，連桿l2=1053mm，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的偏距e=l2-l1sinmax=602mm。作圖法作出該機(jī)構(gòu)

5、的兩個(gè)極位如圖。=16.36°max=45°l1=202mml2=1053mme=602mm2、 工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析設(shè)曲柄l1旋轉(zhuǎn)角度為，則BG=l1sin, BE=l1sin+e,l2sin90°=l1sin+esin,Ml1sin90°-=Fcos,所以 M=Fl1sin+cos，其中sin=l1sin+el2，故P=M=2nFl1sinsin-1l1sin+el2+cos(sin-1l1sin+el2)，代入數(shù)據(jù)，作圖如下如上圖所示，得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的最大功率為P最大需求=91W。P最大需求=91W三、 電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)及計(jì)算過程結(jié)果 電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)

6、件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特性，工作環(huán)境和工作載荷等條件，選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速。1、 選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)由于生產(chǎn)單位一般采用三相交流電源，因此無特殊要求時(shí)應(yīng)選三相交流電動(dòng)機(jī)，2、 選擇電動(dòng)機(jī)的功率Pd=0.55kW3、 選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速曲柄的轉(zhuǎn)速：n=1r/min電機(jī)轉(zhuǎn)速：nd=n×i=1×580=580選擇轉(zhuǎn)速為20r/min的電動(dòng)機(jī)，如下表表1 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW轉(zhuǎn)速/(r/min)額定電壓/V起轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y801F-40.55203802.22.4選擇Y801F-4電動(dòng)機(jī)Pd=0.55kWnd=20r/

7、min四、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、計(jì)算傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為i=nmnw=201=20式中，nm為電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，r/min；nw為執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速，r/min。i=202、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí)，需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率推算到各軸上。 由于采用一級(jí)蝸輪減速器，故從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)有兩軸，即蝸桿和蝸輪軸，依次為、軸，則1） 各軸轉(zhuǎn)速n1=nm=20r/minn2=n1i=1r/min式中，nm為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，r/min；n1、n2分別為、軸的轉(zhuǎn)速，r/min；軸為蝸桿，軸為蝸輪軸；i為蝸輪與蝸桿間的傳動(dòng)比。

8、n1=20r/min n2=1r/min 3、各軸功率P1=Pd1=0.55×0.99kW=0.5445kWP2=P12=0.5445×0.68kW=0.3703kW式中，Pd為電動(dòng)機(jī)軸輸出功率，kW；P1，P2分別為、軸輸入功率，kW；1，2分別為聯(lián)軸器和蝸輪的傳動(dòng)效率。，P1=0.5445kWP2=0.3703kW3、各軸轉(zhuǎn)矩T1=Td1=107.194×0.99=106.122NmT2=Ti2=106.122×20×0.68=3535.985Nm式中，Td為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩，Nm。Td=9550Pdnm=95500.5520Nm=107

9、.194Nm式中，T1，T2分別為蝸桿和蝸輪軸的輸入轉(zhuǎn)矩，Nm。T1=106.122Nm T2=3535.985NmTd=107.194Nm表2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(Nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率電動(dòng)機(jī)0.55107.194200.99蝸桿0.5445106.12220200.68蝸輪軸0.37033535.9851五、 蝸輪的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、根據(jù)GB/10085-1988推薦采用漸開線蝸桿（ZI）。2、根據(jù)傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因?yàn)橄Ｍ矢咝湍バ院眯?，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度45-55HRC，蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10

10、P1金屬鑄造，為節(jié)約貴重金的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100鑄造。3、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲接觸疲勞強(qiáng)度。由式（11-10） m2d1KT2480Z2H21） 作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2 按z1=2，估取效率=0.8，則T2=9.55×106P2n2=9.55×106P1n1/i=9.55×1060.5445×0.620/20=3119985Nmm2） 確定載荷系數(shù)K因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K=1；由表11-5選取使用系數(shù)KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速

11、不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)Kv=1.05；則K=KAKKv=1.15×1×1.05=1.213) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配，故確定彈性影響系數(shù)ZE=160MPa12。4）確定蝸輪齒數(shù)z2 z2=z1i=2×20=405)確定許用接觸應(yīng)力H 根據(jù)蝸輪材為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，從表11-7查得蝸輪許用應(yīng)力H=268MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=60×1×1×48000=2880000壽命系數(shù)KHN=81072880000=1.084則 H=KHNH=1.084&

12、#215;268=291MPa6）計(jì)算m2d1值m2d11.21×3119985×48020×2912=1069.50mm3 因z1=2，故從表11-2中取模數(shù)m=5mm，蝸桿分度圓直徑d1=50mm。4、蝸桿蝸輪的主要參數(shù)1）計(jì)算中心距a=d1+d22=50+5×402=125mm2） 蝸桿軸向齒距 Pa=25.133mm直徑系數(shù) q=10蝸桿齒頂園直徑 da1=60mm蝸桿齒根圓直徑 =38mm分度圓導(dǎo)程角 =11°1836” 蝸桿軸向齒厚 Sa=12.5664mm3） 蝸輪齒數(shù)z2=40蝸輪分度圓直徑d2=mz2=5×40=20

13、0mm蝸輪喉圓直徑=d2+2=200+25=210mm蝸輪齒根圓直徑=+2=200-21.25=188mm蝸輪咽喉母圓半徑=a-=125-=20mm5、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 =當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2cos3=40cos11.31° 3=42.42根據(jù)zv2=42.42，從圖11-17查得齒形系數(shù)=2.38螺旋角系數(shù)Y=1-140°=1-11.31°140°=0.9192許用彎曲應(yīng)力F=F'KFN從11-8查得ZCuSn10P1制造的蝸輪的許用彎曲應(yīng)力F'=56MPa壽命系數(shù)=0.832F=56×0.832=46.592MPaF=

14、1.53×1.21×311998550×100×5×2.86×0.9592=22.856MPa彎曲強(qiáng)度滿足要求。6、 驗(yàn)算效率 =（0.950.96） 已知=11°1836”=11.31°；=arctan ；與相對(duì)滑動(dòng)系數(shù)有關(guān)。=m/s=0.2093m/s從表11-18中用插值法查得=0.070、=4°17；代入得=0.68大于原來估計(jì)，因此不用從新計(jì)算。蝸輪數(shù)據(jù)總結(jié)模數(shù)m/mm蝸桿分度圓直徑d1/mm蝸輪分度圓直徑d2/mm蝸桿頭數(shù)z1蝸輪齒數(shù)z2蝸桿材料蝸輪材料105020024045剛，表面淬火ZC

15、uSn10P1金屬模制造T2=3119985NmmK=1KA=1.15Kv=1.05K=1.21z2=40H=291MPam2d11069.50mm3m=5mmd1=50mma=125mmPa=25.133mmq=10da1=60mm=38mm=11°1836”Sa=12.5664mmz2=40d2=200mm=210mm=188mm=20mmzv2=42.42=2.38Y=0.9192=0.832F=46.592MPaF=22.856MPa彎曲強(qiáng)度滿足要求=0.2093m/s六、 軸的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、 兩軸上的力的計(jì)算1） 求輸入軸上的功率P1和轉(zhuǎn)矩T1輸出軸上的功率P2

16、和轉(zhuǎn)矩T2P1=0.5445kWT1=106122NmmP2=0.3703kWT2=3535985Nmm2） 圓周力Ft2=Fa1=2T2d2=2×3535985784N=9020N徑向力Fr2=Fr1=Ft2tan=9020tan20°=3283N軸向力Fa2=Ft1=2T1d1=2×10612280N=2653NP1=0.5445kWT1=106122NmmP2=0.3703kWT2=3535985NmmFt2=Fa1=9020NFr2=Fr1=3283NFa2=Ft1=2653N2、 蝸輪軸的計(jì)算1） 初步確定軸的最小直徑根據(jù)工作條件選擇軸材料為45號(hào)剛，調(diào)

17、質(zhì)處理，查表得A0=112。dmin=A03P2n2=11230.3703=36.9mm考慮到軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸徑增加3%，d1.03dmin=37.6mm。查表得KA=1.5。Tca=KAT2=1.5×3535985Nmm=5303978Nmm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選GYS6Y38×82J138×60的聯(lián)軸器2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如上圖所示，蝸輪和左軸承全部從軸的左端裝入，考慮到裝配方便及強(qiáng)度要求，則裝蝸輪處的直徑d4>裝軸承處的直徑d3、d7>裝軸承端蓋處的直徑d2>裝聯(lián)軸器（未畫出）處的直徑d1>軸的最小直徑dmin考慮蝸輪蝸桿傳動(dòng)，故選3020

18、9軸承，則B=19mm，D=85mm，d=45mm，因?yàn)槲佪喌妮嗇瀸挾萳=1.21.8d4=1.21.8×50mm=6090mm取l=70mm，為了便于軸向固定蝸輪，取l4=68mm，d4=60mm，蝸輪和左軸承間用定距環(huán)進(jìn)行軸向固定。蝸輪右端用軸肩進(jìn)行軸向固定，取軸肩處d5=60mm，l5=10mm，右軸承從右端裝入，軸承大小選取與左端相同，故d3=d7=45mm，l7=l3=30mm，軸向固定右軸承的軸肩d6=60mm，l6=10mm。蝸輪和聯(lián)軸器與軸用鍵周向固定。最后完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。3）求軸上載荷作軸的受力簡圖求支反力水平面支反力FNHA=FNHB=Ft22=90202N=

19、4510N垂直支反力FNVA=Ft2L2+Fa2d22L=9020×1202+2653×1002120N=5615NFNVB=-Ft2L2+Fa2d22L=-9020×1202+2653×1002120N=-3405N式中，兩軸承中心間距L=120mm，蝸輪分度圓直徑d2=100mm作彎矩圖水平彎矩MHC=FNHBL2=4510×60Nmm=270600Nmm垂直面彎矩MVC點(diǎn)左邊M'VC=FNVAL2=5615×60 Nmm=575040NmmC點(diǎn)右邊MVC=FNVBL2=3405×60Nmm=204300Nmm求

20、合成彎矩M，做出合成彎矩圖C點(diǎn)左邊M'C=MHC2+M'VC2=2706002+5750402Nmm=1048621NmmC點(diǎn)左邊MC=MHC2+MVC2=2706002+2043002Nmm=449968Nmm作扭矩T圖T2=3535985Nmm 計(jì)算計(jì)算彎矩Mca，該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.6。 C點(diǎn)左邊M'caC=M'C2+T22=10486212+0.6×35359852Nmm=2366591NmmC點(diǎn)左邊McaC=MC2+T22=4499682+0.6×35359852Nmm=2168783Nmm3

21、） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核C剖面 caC=M'caC0.1×d3=23665910.1×503MPa=27.6MPa校核D剖面 caD=McaD0.1×d3=T20.1×d3=0.6×35359850.1×383MPa=34.5MPa 45號(hào)剛調(diào)質(zhì)處理時(shí)，查表得，抗拉強(qiáng)度極限B=640MPa，彎曲疲勞極限-1=275MPa，剪切疲勞極限 -1=155MPa，許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，caC<caD<-1，故安全。dmin=36.9mmd37.6mmTca=5303978NmmGYS6Y38×8

22、2J138×60l=70mml4=68mmd4=60mmd5=60mml5=10mml5=10mmd3=d7=45mml3=30mml7=30mmd6=60mml6=10mmFNHA=FNHB=4510NFNVA=5615NFNVB=-3405NMHC=270600NmmM'VC=575040NmmMVC=204300NmmM'C=1048621NmmMC=449968NmmT2=3535985Nmm=0.6M'caC=2366591NmmMcaC=2168783NmmcaC=27.6MPacaD=34.5MPacaC<caD<-1軸安全3、 蝸桿

23、軸的計(jì)算1）初步確定軸的最小直徑根據(jù)工作條件選擇軸材料為45號(hào)剛，調(diào)質(zhì)處理，查表得A0=112。dmin=A03P1n1=11230.544520=25.0mm考慮到軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸徑增加3%，d1.03dmin=25.75mm。查表得KA=1.5。Tca=KAT1=1.5×106122Nmm=159183Nmm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選GYS3Y26×62J126×44的聯(lián)軸器3） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示，右端兩個(gè)圓錐滾子軸承從軸的右端裝入，左端一個(gè)深溝球軸承從軸的左端裝入，考慮到裝配方便及強(qiáng)度要求，則蝸桿螺紋處的直徑d7>軸肩處的直徑d5、d9>裝軸承處的直

24、徑d4、d10>裝軸承端蓋處的直徑d2>裝聯(lián)軸器（未畫出）處的直徑d1>軸的最小直徑dmin。因?yàn)槁?lián)軸器內(nèi)徑和軸孔長度，軸段的直徑d1=26mm，長度l1=42mm；軸段2安裝端蓋，直徑 d2=30mm，長度l2=50mm；軸段4與深溝球軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，查表選定軸承型號(hào)為6208， B=18mm，D=80mm，d=40mm，所以d4=40mm，l4=27.5mm；軸段10與一對(duì)正裝的圓錐滾子軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，查表選定軸承型號(hào)為30208， B=18mm，D=80mm，d=40mm，所以d10=40mm，l10=47.5mm；軸段5與軸段9

25、為軸肩，軸承軸向固定，為符合軸承拆卸尺寸，取d5=d9=48mm，l5=l9=10mm；軸段3與軸段11為外螺紋，與螺母配合軸向固定軸承，取d3=d11=36mm，l3=l11=7.5mm；軸段7取蝸桿齒頂圓直徑d7=60mm，由表11-4，得蝸桿齒寬b111+0.06z2m=11+0.06×20×5mm=61mm故取l7=70mm。蝸桿和聯(lián)軸器與軸用鍵周向固定。最后完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。3）求軸上載荷作軸的受力簡圖求支反力水平面支反力FNHA=FNHB=Ft12=26532N=1327N垂直支反力FNVA=Ft1L2+Fa1d12L=2653×2272+9020&

26、#215;502227N=2319NFNVB=-Ft1L2+Fa1d12L=-2653×2272+9020×502227N=-333N式中，兩軸承中心間距L=227mm，蝸桿分度圓直徑d1=50mm作彎矩圖水平彎矩MHC=FNHBL2=1327×113.5Nmm=150615Nmm垂直面彎矩MVC點(diǎn)左邊M'VC=FNVAL2=2319×113.5 Nmm=263207NmmC點(diǎn)右邊MVC=FNVBL2=-333×113.5 Nmm=-37800Nmm求合成彎矩M，做出合成彎矩圖C點(diǎn)左邊M'C=MHC2+M'VC2=150

27、6152+2632072Nmm=439195NmmC點(diǎn)左邊MC=MHC2+MVC2=1506152+-378002Nmm=208704Nmm作扭矩T圖T1=106122Nmm 計(jì)算計(jì)算彎矩Mca，該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.6。 C點(diǎn)左邊M'caC=M'C2+T12=4391952+0.6×1061222Nmm=443787NmmC點(diǎn)左邊McaC=MC2+T12=2087042+0.6×1061222Nmm=218201Nmm4） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核C剖面 caC=M'caC0.1×d3=4437

28、870.1×803MPa=8.67MPa校核D剖面 caD=McaD0.1×d3=T10.1×d3=0.6×1061220.1×503MPa=5.09MPa 45號(hào)剛調(diào)質(zhì)處理時(shí)，查表得，抗拉強(qiáng)度極限B=640MPa，彎曲疲勞極限-1=275MPa，剪切疲勞極限 -1=155MPa，許用彎曲應(yīng)力-1=60MPa，caD<caC<-1，故安全。dmin=25.0mmd25.75mmTca=159183Nmmd1=26mml1=42mmd2=30mml2=50mmd4=40mml4=27.5mmd10=40mml10=47.5mmd5=d

29、9=48mml5=l9=10mmd7=60mmd3=d11=36mml3=l11=7.5mml7=70mmFNHA=1327NFNVA=2319NFNVB=-333NMHC=150615NmmM'VC=263207NmmMVC=-37800NmmM'C=439195NmmMC=208704NmmT1=106122NmmM'caC=443787NmmMcaC=218201NmmcaC=8.67MPacaD=5.09MPacaD<caC<-1安全七、 軸承的計(jì)算和校核設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、蝸輪軸上的軸承校核軸承型號(hào)內(nèi)徑(mm)外徑(mm)寬度(mm)基本額定動(dòng)載

30、荷(kN)620840801825.5302084080181）根據(jù)前面的計(jì)算，選用6208深溝球軸承，內(nèi)徑d=35mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm由于深溝球軸承在蝸桿的活動(dòng)端，不存在軸向載荷軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=29.5kN，基本額定靜載荷C0=18kN 要求壽命為L'h=10×300×16h=48000h。 由前面的計(jì)算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計(jì)算得到合成支反力：Fr=FNHA2+FNVA2=45102+56152=7202N 查表得X=1，Y=0， 查表可知fd=1,P=fdX×Fr+Y×Fa=1×(1

31、5;7202+0×0)=7202N 軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷C=P60nL'h106=7202×360×40×48000106N=35043N 帶入軸承壽命計(jì)算公式 Lh=10660nCP3=10660×40×3504372023h>48000h由此可知該軸承的工作壽命足夠。2）根據(jù)前面的計(jì)算，選用30208圓錐滾子軸承，內(nèi)徑d=35mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm 軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=63kN，基本額定靜載荷C0=74kN，計(jì)算系數(shù)e=0.37，Y=1.6，軸承采用成對(duì)正裝，蝸桿上的軸向載荷都由這一對(duì)圓錐滾

32、子軸承承擔(dān)。 要求壽命為Lh=10×300×16h=48000h。 由前面的計(jì)算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計(jì)算得到合成支反力， Fr1=Fr2=FNHB2+FNVB22=45102+-340522=2826N Fa1=Fr2Y=28262×1.6N=883N Fa2= Fae+Fr2Y=90202+883N=5393N 查表可知fd=1，所以 Fa1Fr1<e，P1=Fr1=2826N Fa2Fr2>e，P2=0.4Fr2+Y×Fa2=0.4×883+1.6×5393=8982N 軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷C1=P6

33、0nL'h106=2826×10360×40×48000106N=11738NC2=P60nL'h106=8982×10360×40×48000106N=37309N 取兩軸承當(dāng)量動(dòng)載荷較大值帶入軸承壽命計(jì)算公式Lh1=10660n×CP3=10660×40×1173828263h>48000hLh2=10660n×CP3=10660×40×3730989823h>48000h由此可知該軸承的工作壽命足夠。2、蝸輪軸上的軸承校核軸承型號(hào)內(nèi)徑(mm)

34、外徑(mm)寬度(mm)基本額定動(dòng)載荷(kN)3020945851929.5 根據(jù)前面的計(jì)算，選用30209圓錐滾子軸承，內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=19mm 軸承基本額定動(dòng)載荷Cr=67.8kN，Cr=20.5kN，計(jì)算系數(shù)e=0.4，Y=1.5，軸承采用正裝。 要求壽命為Lh=48000h。 由前面的計(jì)算已知軸水平和垂直面的支反力，則可以計(jì)算得到合成支反力：Fr1=FNHA2+FNVA2=13272+23192=2672NFr2=FNHB2+FNVB2=13272+-3332=1368N Fa1=Fr12Y=26722×1.5N=891N Fa2= Fae+Fr2

35、Y=26532+891N=2218N 查表可知fd=1，所以 Fa1Fr1<e，P1=Fr1=2672N Fa2Fr2>e，P2=0.4Fr2+Y×Fa2=0.4×1368+1.5×2218=3874N 軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷C1=P60nL'h106=2672×10360×1×48000106N=3670NC2=P60nL'h106=3874×10360×1×48000106N=5321N 取兩軸承當(dāng)量動(dòng)載荷較大值帶入軸承壽命計(jì)算公式Lh1=10660n×CP3=

36、10660×40×367026723h>48000hLh2=10660n×CP3=10660×40×532138743h>48000h由此可知該軸承的工作壽命足夠深溝球軸承6208d=35mmD=80mmB=18mmCr=29.5kNC0=18kN Fr=7202NP=7202NC=25043N工作壽命足夠圓錐滾子軸承30208d=35mmD=80mmB=18mmCr=63kNC0=74kNFr1=2826NFr2=2826N Fa1=883N Fa2=5393N Fa1=883N Fa2=5393NP1=2826NP2=8982N

37、Lh>48000h工作壽命足夠圓錐滾子軸承30209d=45mmD=85mmB=19mmCr=67.8kNCr=20.5kNFr1=2672NFr2=1368N Fa1=891N Fa2=2218NPr1=2672NPr2=3874NLh>48000h滿足壽命要求八、 鍵連接的計(jì)算和校核設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、蝸輪軸上的鍵1）周向固定蝸輪的鍵選用A型鍵，查表得b×h=14mm×9mm（GB/T 1096-2003）,鍵長63mm。 鍵的工作長度 l=L-b=49mm 蝸輪輪芯材料為鑄鐵，可求得鍵連接的許用擠壓應(yīng)力p=5060MPa。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力p=40

38、00×Th×l×d=54MPa<p=60MPa所選鍵符合設(shè)計(jì)要求 2）蝸輪軸上周向固定連軸器的軸 選用A型鍵，查表得b×h=10mm×8mm（GB/T 1096-2003）,鍵長45mm。 鍵的工作長度 l=L-b=35mm 聯(lián)軸器材料為碳鋼，可求得鍵連接的許用擠壓應(yīng)力p=120MPa。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力p=4000×Th×l×d=13MPa<p=120MPa所選鍵符合設(shè)計(jì)要求 2、蝸桿上的鍵選用A型鍵，查表得b×h=10mm×8mm（GB/T 1096-2003）,鍵長40m

39、m。鍵的工作長度 l=L-b=30mm聯(lián)軸器材料為碳鋼，可求得鍵連接的許用擠壓應(yīng)力p=120MPa。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力p=4000×Th×l×d=22MPa<p=120MPa所選鍵符合設(shè)計(jì)要求b×h×L=14×9×63l=49mm所選鍵符合設(shè)計(jì)要求b×h×L=10×8×45l=35mm所選鍵符合設(shè)計(jì)要求b×h×L=10×8×40l=30mm所選鍵符合設(shè)計(jì)要求九、聯(lián)軸器的計(jì)算和校核設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果1、連接蝸輪軸的連軸器1）計(jì)算載荷 由

40、表查得載荷系數(shù)K=1.3 計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=K×T=596Nm 2）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)GYS6Y38×82J138×60 公稱轉(zhuǎn)矩Tn=900 Nm，許用轉(zhuǎn)速n=6800r/min，主動(dòng)端Y型軸孔,孔直徑d=38mm，軸孔長度L1=82mm。從動(dòng)端J1型軸孔直徑d=38mm，軸孔長度L1=60mm。 TC=596Nm<Tn =900Nm n=1r/min<n=6800r/m所選聯(lián)軸器符合設(shè)計(jì)要求2、連接蝸桿的聯(lián)軸器1）計(jì)算載荷 由表查得載荷系數(shù)K=1.3 計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=K×T=51Nm 2）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)GYS3Y26×62J126&#

41、215;44 公稱轉(zhuǎn)矩Tn=112 Nm，許用轉(zhuǎn)速n=9500r/min，主動(dòng)端Y型軸孔,孔直徑d=26mm，軸孔長度L1=62mm。從動(dòng)端J1型軸孔直徑d=26mm，軸孔長度L1=44mm。 TC=51Nm<Tn =112Nm n=20r/min<n=9500r/m所選聯(lián)軸器符合設(shè)計(jì)要求。GYS6Y38×82J138×60所選聯(lián)軸器符合設(shè)計(jì)要求GYS3Y26×62J126×44所選聯(lián)軸器符合設(shè)計(jì)要求十、減速箱的結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算及過程結(jié)果減速器箱體是用來支承和固定軸承的組合結(jié)構(gòu)，保證傳動(dòng)零件的正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，其結(jié)果和受力都

42、比較復(fù)雜。箱體結(jié)構(gòu)需要在保證剛度和強(qiáng)度要求的前提下，需要考慮密封可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、有良好的加工和裝配工藝性、維修及使用方便等方面的要求。減速箱體一般用灰鑄鐵（HT150或HT200）鑄造而成。在重型機(jī)器中，為了提高強(qiáng)度和剛度，也可以用鑄鋼（ZG200-400或ZG230-450）鑄造。本裝置為輕型機(jī)械，為減少成本，故選用HT200鑄造。為便于軸承組合結(jié)構(gòu)的裝拆，減速器箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，箱體由箱蓋和箱座組成。剖分面取蝸輪的軸的軸心線所在平面。箱蓋用普通螺栓連接。為保證軸承座的支承剛度，軸承座孔需要擁有一定壁厚。當(dāng)軸承座孔采用凸緣式軸承蓋時(shí)，根據(jù)安裝軸承蓋螺釘需要確定的軸承座厚度就可以滿足剛度的要

43、求。為了提高軸承座的剛度，還要設(shè)置加強(qiáng)筋。為保證剖分式箱體的連接剛度，軸承座孔兩側(cè)連接螺栓應(yīng)當(dāng)適當(dāng)靠近，并在兩側(cè)設(shè)置凸臺(tái)。兩側(cè)聯(lián)接螺栓的間距，近似取為軸承蓋外徑。凸臺(tái)高度h由聯(lián)接螺栓直徑所確定的扳手空間C1和C2確定。為加工方便，兩個(gè)軸承座凸臺(tái)高度取為一致高度。為保證箱蓋和箱座的聯(lián)接剛度，箱蓋和箱座聯(lián)接處凸緣的厚度要比箱壁略厚，一般取1.5倍。為了保證箱體支承的剛度，箱座底板的厚度也應(yīng)該大于箱座壁厚，一般取為2.5倍。由于箱體的結(jié)構(gòu)和受力情況比較復(fù)雜，故其結(jié)構(gòu)尺寸通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定。1）蝸桿減速器箱座壁厚經(jīng)驗(yàn)公式為=0.04a+38mm由蝸輪尺寸計(jì)算知，中心距a=125mm，因此=0.04a

44、+3=0.04×125+3mm=8mm2）蝸桿在下的蝸桿減速器箱蓋壁厚經(jīng)驗(yàn)公式為1=0.858mm1=0.85×8mm=6.8mm<8mm所以1=8mm3）箱蓋凸緣厚度b1=1.51=1.5×8mm=14mm4）箱座凸緣厚度b=1.5=1.5×8mm=14mm5）箱底座凸緣厚度b2=2.5=2.5×8mm=20mm6）地腳螺釘直徑df=0.036a+12=12.5mm取M137）地腳螺釘數(shù)目n=48）軸承旁連接螺栓直徑d1=10.375mm取M129）蓋與座連接螺栓直徑d2=0.50.6df=6.58.8mm取M810）連接螺栓d2的間距

45、l=80mm11）軸承端蓋螺釘直徑d3=0.40.5df=0.40.5×13mm=5.26.5mm取M612）視孔蓋螺釘直徑d4=0.30.4df=0.30.4×13mm=3.95.2mm取M513）定位銷直徑d=7.68.4mm取A814）df、d1、d2至外箱壁的距離C1f=18mmC11=18mmC12=14mm15）df、d2至凸緣外緣的距離C2f=16mmC22=12mm16）軸承旁凸臺(tái)半徑R1=C21=12mm17）凸臺(tái)高度h=45mm 18）外箱壁至軸承座端面距離l1=18+12mm=30mm 19）鑄造過度尺寸x=3mm，y=15mm，R0=5mm20）蝸輪

46、外圓與內(nèi)箱壁距離1>1.2=1.2×8mm=9.6mm 取1=20mm21）蝸輪輪轂與內(nèi)箱壁距離2>=8mm 取2=20mm22）箱座肋厚m=25mm23）軸承端蓋外徑D2=D+5d3=85+5×6mm=115mmD-軸承外徑24）軸承旁連接螺栓距離sD2=115mm 取s=120mm=8mm1=8mmb1=14mmb=14mmb2=20mmdf=13mmd1=12mmd2=8mml=80mmd3=6mmd4=5mmd=8mmC1f=18mmC11=18mmC12=14mmC2f=16mmC22=12mmR1=12mmh=45mml1=30mmx=3mmy=15mmR0=5mm1=20mm2=20mmm=25mmD2=115mms=120mm箱