四葉型轉(zhuǎn)子泵的設(shè)計(jì)

1、四葉型轉(zhuǎn)子泵設(shè)計(jì)ee指導(dǎo)教師：e摘要 四葉型轉(zhuǎn)子泵廣泛用于輸送粘稠介質(zhì)，以其體積小，動(dòng)力強(qiáng)勁、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè) 。由于該泵的轉(zhuǎn)子形狀較為特殊而精度要求又很高, 所以設(shè)計(jì)制造較為困難。本課題主要對(duì)一定參數(shù)的四葉型轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要解決轉(zhuǎn)子輪廓曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，針對(duì)兩個(gè)共軛式葉片，利用曲線方程繪制復(fù)雜的圓弧共軛曲線，并應(yīng)用CAD技術(shù)在Pro/E軟件中進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵零部件的整體建模、裝配和仿真工作。 關(guān)鍵詞 葉片轉(zhuǎn)子泵 轉(zhuǎn)子輪廓曲線 三維建模 運(yùn)動(dòng)仿真 four-blade rotor pump design e(e) tutor: eAbstract A f

2、our-bladed rotor pump is widely used in transportation of viscous medium, with its small size, strong power, no pollution and other advantages are widely used in food, beverage, chemical, pharmaceutical and other industries. Because the pump rotor shape is more special and high precision, so it is d

3、ifficult to design and manufacture. The main topic of certain parameters of a four-bladed rotor pump structural design, mainly to solve the rotor profile curve design calculation, according to the two conjugation type blade, using the equation of a curve drawing complex conjugate curve arc. Applicat

4、ion of CAD technology in the Pro/E software for rotor pump parts modeling, assembly and simulation. Key words Blade rotor pump; Rotor profile curve; three-dimensional modeling; assembly simulation.3 / 44 目 錄第一章 概 述11.1 轉(zhuǎn)子泵的介紹11.1.1 轉(zhuǎn)子泵簡(jiǎn)介11.1.2 轉(zhuǎn)子泵的工作原理11.1.3 轉(zhuǎn)子泵的特點(diǎn)11.1.4 轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用范圍21.2 CAD簡(jiǎn)介21.2.1 計(jì)算機(jī)

5、輔助設(shè)計(jì) （CAD）21.2.2 CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 21.2.3 CAD 的基本技術(shù)31.2.4 Pro/Engineer簡(jiǎn)介31.3本課題的主要工作4第二章 轉(zhuǎn)子泵總體設(shè)計(jì)52.1 轉(zhuǎn)子泵的傳動(dòng)設(shè)計(jì)52.1.1 泵的總體構(gòu)成52.2.2 總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2 轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)62.2.1 轉(zhuǎn)子曲線型線設(shè)計(jì)62.2.2 容積效率的計(jì)算72.2.3 、值確定72.2.4 轉(zhuǎn)子型線解析方程式72.2.5 利用繪圖軟件繪制葉片曲線82.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.3.1 軸的最小直徑計(jì)算112.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.3.3 軸的校核132.3.4 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度132.4

6、齒輪的設(shè)計(jì)162.4.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)162.4.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)172.5 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算182.5.1 軸承的選取182.5.2 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算192.6 箱體的設(shè)計(jì)202.6.1 泵主體設(shè)計(jì)202.6.2 泵腔和泵腔蓋的設(shè)計(jì)222.7 密封和潤(rùn)滑222.7.1 軸承端蓋的密封和潤(rùn)滑222.7.2 齒輪的潤(rùn)滑232.7.3 葉片泵軸的密封和潤(rùn)滑23第三章 轉(zhuǎn)子泵主要零部件的三維建模253.1 轉(zhuǎn)子的三維建模253.2 齒輪的三維建模253.3 軸的三維建模293.4 箱體的三維建模293.5 泵體的三維建模323.6 軸承座的三維建模33第四章 四葉型轉(zhuǎn)子泵的裝配和仿真3

7、54.1 轉(zhuǎn)子泵的裝配354.2 轉(zhuǎn)子泵裝配注意事項(xiàng)384.3 轉(zhuǎn)子泵的仿真39第五章 轉(zhuǎn)子泵的維修保養(yǎng)415.1 維護(hù)保養(yǎng)415.2 常見(jiàn)故障及消除方法42致 謝43參考文獻(xiàn)44 第一章 概 述1.1 轉(zhuǎn)子泵的介紹 1.1.1 轉(zhuǎn)子泵簡(jiǎn)介 轉(zhuǎn)子泵又稱(chēng)膠體泵、凸輪泵、萬(wàn)用輸送泵等，轉(zhuǎn)子泵屬于容積泵。它是借助于工作腔里的多個(gè)固定容積輸送單位的周期性轉(zhuǎn)化來(lái)達(dá)到輸送流體的目的的。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過(guò)泵直接轉(zhuǎn)化為輸送流體的壓力能，泵的流量只取決于工作腔容積變化值以及其在單位時(shí)間內(nèi)的變化頻率，而（理論上）與排出壓力無(wú)關(guān)；轉(zhuǎn)子泵在工作過(guò)程中實(shí)際上是通過(guò)一對(duì)同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來(lái)達(dá)到輸送物料的目的的。具體工作原理可

8、以見(jiàn)工作原理圖1.1。 1.1.2 轉(zhuǎn)子泵的工作原理轉(zhuǎn)子泵依靠?jī)赏椒聪蜣D(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(齒數(shù)為24)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中于進(jìn)口處產(chǎn)生吸力(真空度)，從而吸入所要輸送的物料。 圖1.1 四葉型轉(zhuǎn)子泵工作原理圖 1.1.3 轉(zhuǎn)子泵的特點(diǎn) 1.轉(zhuǎn)子泵中凡與輸送物料接觸的零配件，均采用符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼材料整理， 其密封件均采用無(wú)毒橡膠。可靠的防銹性和無(wú)毒密封性確保了安全衛(wèi)生。 2.轉(zhuǎn)子的流線結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)子室中無(wú)死點(diǎn)和非金屬件，避免了對(duì)被輸送物質(zhì)造成污染。 3.適用于就地CIP 清洗與蒸汽消毒。 4.特別適用于再輸送過(guò)程中容易起泡沫以及輸送高粘度、高濃度及任何含顆粒的介質(zhì)，經(jīng)其輸送的物料保持原有的品質(zhì)不變,不起任

9、何理化反應(yīng)。 5.體積小，流量大，揚(yáng)程壓力高，適用長(zhǎng)距離與高阻力定量輸送。 6.泵的葉輪與傳動(dòng)齒輪分開(kāi)，且在泵腔內(nèi)各零配件之間保證一定的間隙，相互不接觸，伍磨損，低噪音，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)能降耗。 7.配置變頻器后，可以隨意調(diào)節(jié)流量，并可做一般計(jì)量泵使用。 8.可輸送汽、液、固等三相混合物料?？梢暂斔偷慕橘|(zhì)的粘度可高1000000CP 和含固量達(dá)55%的漿料。 9.結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，幾乎無(wú)易損件，運(yùn)行成本低。 1.1.4 轉(zhuǎn)子泵的應(yīng)用范圍1食品飲料類(lèi)：乳品、乳膠、巧克力、糖漿、乳酪、麥芽汁、啤酒、汽水。 2水果濃縮物：布丁、果醬、果凍、番茄醬。 3糊類(lèi)產(chǎn)品：脂肪及油脂等等。 4化妝品：

10、面霜、洗滌劑、發(fā)型凝膠、香料油等等。 5藥物類(lèi)：浸膏、乳劑、藥丸漿等等。 6化學(xué)工業(yè)：染料、脂肪、溶劑、樹(shù)脂及聚合物。7. 精細(xì)化工 :染料、顏料、各種中間體、各種槳料、化工助劑、印染助劑、皮革助劑、硅油、粘膠劑、皮鞋油、懸浮液、白乳膠、各種膠體料等。 8. 石油化工 : 稠油、重油、原油、油泥、瀝青、油脂、潤(rùn)滑油、各種催化劑、多元醇、乙氰酸脂、各種高粘度物料及含固量較高的料槳等。 9. 環(huán)保: 污水、污泥、藥劑、懸浮液、糞肥、肥料溶液等。 10. 造紙: 紙漿、膠粘劑、助劑等。1.2 CAD簡(jiǎn)介 1.2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) （CAD） 利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。簡(jiǎn)稱(chēng)CA

11、D。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開(kāi)始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。 1.2.2 CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 20 世 紀(jì)50 年代在美國(guó)誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，開(kāi)始出現(xiàn)具有簡(jiǎn)單繪圖輸出功能的被動(dòng)式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。60 年代初期出現(xiàn)了CAD 的曲面

12、片技術(shù)，中期推出商品化的計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備。70 年代，完整的CAD 系統(tǒng)開(kāi)始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動(dòng)游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了CAD 技術(shù)的發(fā)展。 80 年代，隨著強(qiáng)有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲(chǔ)器件的出現(xiàn)，工 程工作站問(wèn)世，cad 技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80 年代中期以來(lái)，CAD 技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD 技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過(guò)去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造聯(lián)成一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)；固化技

13、術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機(jī)和并行處理技術(shù)在CAD 中的應(yīng)用，極大地提高了cad 系統(tǒng)的性能；人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)引入cad，出現(xiàn)了智能CAD 技術(shù)，使CAD 系統(tǒng)的問(wèn)題求解能力大為增強(qiáng)，設(shè)計(jì)過(guò)程更趨自動(dòng)化。 現(xiàn)在，cad 已在建筑設(shè)計(jì)、電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計(jì) 、軟件開(kāi)發(fā)、機(jī)器 人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動(dòng)化、土木筑、地質(zhì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 1.2.3 CAD 的基本技術(shù) 基本技術(shù) 主要包括交互技術(shù)、圖形變換技術(shù)、曲面造型和實(shí)體造型技術(shù)等。 1.2.4 Pro/Engineer簡(jiǎn)介 作為現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE 軟件之一，Pro/Engineer 操作軟件是美國(guó)參

14、數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱(chēng)，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer 作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer 是一個(gè)

15、功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專(zhuān)用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript 格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的

16、功能。它在單用戶(hù)環(huán)境下(沒(méi)有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。1.3本課題的主要工作本次設(shè)計(jì)主要完成以下任務(wù)：(1) 針對(duì)一定參數(shù)的四葉型轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用曲線方程繪制復(fù)雜的圓弧共軛曲線，進(jìn)行兩個(gè)共軛式葉片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。(2) 用Pro/E軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵零部件三維直觀設(shè)計(jì)。 (3)進(jìn)行轉(zhuǎn)子泵三維裝配、運(yùn)動(dòng)仿真。(4)利用Pro/E工程圖模塊生成轉(zhuǎn)子泵的二維裝配圖。2.電機(jī)選擇2.1電動(dòng)機(jī)選擇（倒數(shù)第三頁(yè)里有東東）2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需

17、工作功率為：；工作機(jī)所需功率為：；傳動(dòng)裝置的總效率為：；傳動(dòng)滾筒 滾動(dòng)軸承效率 閉式齒輪傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)值得：所需電動(dòng)機(jī)功率為：略大于 即可。選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級(jí) ；型號(hào) Y160M-4.功率為11kW2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取滾筒直徑1.分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比(2)分配動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比則低速級(jí)的傳動(dòng)比2.1.4 電機(jī)端蓋組裝CAD截圖 圖2.1.4電機(jī)端蓋2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2.2.1電動(dòng)機(jī)軸 2.2.2高速軸2.2.3中間軸2.2.4低速軸2.2.5滾筒軸3.齒輪計(jì)算3.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1>按傳

18、動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2>絞車(chē)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。4>選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取5初選螺旋角。初選螺旋角3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即3.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)1。（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-26查得，則。（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。（5）由機(jī)械設(shè)

19、計(jì)第八版表10-7 選取齒寬系數(shù)（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。（9）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。（10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（11）許用接觸應(yīng)力3.2.2計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑=49.56mm（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算齒寬及模數(shù) =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）計(jì)算縱向重合度0.318124t

20、an=20.73（5）計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-4查得的值與齒輪的相同，故由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 10-13查得由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-3查得.故載荷系數(shù)11.111.41.42=2.2（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得（7）計(jì)算模數(shù) 3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）3.3.1確定計(jì)算參數(shù)（1）計(jì)算載荷系數(shù)。 =2.09（2）根據(jù)縱向重合度 ，從機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。（4）查齒形系數(shù)。由表10-5查得（5）查取應(yīng)力校

21、正系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-5查得（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 ；（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，；（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（9）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。=由此可知大齒輪的數(shù)值大。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的法面模數(shù)，取2，已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取 ，則 取 3.4幾何

22、尺寸計(jì)算3.4.1計(jì)算中心距a=將中以距圓整為141mm.3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。3.4.3計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑3.4.4計(jì)算齒輪寬度圓整后取.低速級(jí)取m=3;由 取圓整后取表 1高速級(jí)齒輪：名稱(chēng)代號(hào)計(jì) 算 公 式 小齒輪大齒輪模數(shù)m22壓力角2020分度圓直徑d=227=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑表 2低速級(jí)齒輪：名稱(chēng)代號(hào)計(jì) 算 公 式 小齒輪大齒輪模數(shù)m33壓力角2020分度圓直徑d=327=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑4.軸的設(shè)計(jì)4.1低速軸4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)

23、齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.1.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為圓周力 ,徑向力 及軸向力 的4.1.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3,取 ,于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003或手冊(cè),選用LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器,其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=112mm

24、 ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸

25、為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取 低速軸的相關(guān)參數(shù)：表4-1功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)84mm1-2段直徑50mm2-3段軸長(zhǎng)40.57mm2-3段直徑62mm

26、3-4段軸長(zhǎng)49.5mm3-4段直徑65mm4-5段軸長(zhǎng)85mm4-5段直徑70mm5-6段軸長(zhǎng)60.5mm5-6段直徑82mm6-7段軸長(zhǎng)54.5mm6-7段直徑65mm（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。4.2中間軸4.2.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩4.2.

27、2求作用在齒輪上的力（1）因已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為：（2）因已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為：4.2.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得：軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。圖 4-24.2.4初步選擇滾動(dòng)軸承.（1）因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安裝低速級(jí)小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。

28、已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。（3）取安裝高速級(jí)大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。 4.2.5軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵

29、為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。中間軸的參數(shù)：表4-2功率10.10kw轉(zhuǎn)速362.2r/min轉(zhuǎn)矩263.61-2段軸長(zhǎng)29.3mm1-2段直徑25mm2-3段軸長(zhǎng)90mm2-3段直徑45mm3-4段軸長(zhǎng)12mm3-4段直徑57mm4-5段軸長(zhǎng)51mm4-5段直徑45mm4.3高速軸4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.3.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為4.3.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-

30、3,取 ,于是得：輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003 或手冊(cè),選用LX2型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器,其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1擬定軸上零件的裝配方案圖4-34.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿(mǎn)足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3

31、 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)

32、設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。 5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。高速軸的參數(shù)：表4-3功率10.41kw轉(zhuǎn)速1460r/min轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)80mm1-2段直徑30mm

33、2-3段軸長(zhǎng)45.81mm2-3段直徑42mm3-4段軸長(zhǎng)45mm3-4段直徑31.75mm4-5段軸長(zhǎng)99.5mm4-5段直徑48.86mm5-6段軸長(zhǎng)61mm5-6段直徑62.29mm6-7段軸長(zhǎng)26.75mm6-7段直徑45mm5.齒輪的參數(shù)化建模5.1齒輪的建模（1）在上工具箱中單擊按鈕，打開(kāi)“新建”對(duì)話(huà)框，在“類(lèi)型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類(lèi)型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，在“名稱(chēng)”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。圖5-1“新建”對(duì)話(huà)框2>取消選中“使用默認(rèn)模板”復(fù)選項(xiàng)。單擊“確定”按鈕，打開(kāi)“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框，選中其中“mmns_part_

34、solid”選項(xiàng)，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境。圖5-2“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框（2）設(shè)置齒輪參數(shù)1>在主菜單中依次選擇“工具”“關(guān)系”選項(xiàng)，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出“關(guān)系”對(duì)話(huà)框。2>在對(duì)話(huà)框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對(duì)話(huà)框。圖5-3輸入齒輪參數(shù)（3）繪制齒輪基本圓在右工具箱單擊，彈出“草繪”對(duì)話(huà)框。選擇FRONT 基準(zhǔn)平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個(gè)圓。（4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù)1>按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對(duì)話(huà)框中分別添加確定齒

35、輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、修改的結(jié)果如圖5-6所示。 圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關(guān)系”對(duì)話(huà)框 圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線：從方程”對(duì)話(huà)框（5）創(chuàng)建齒輪齒廓線1>在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項(xiàng)” “從方程” “完成”選項(xiàng)，打開(kāi)“曲線：從方程”對(duì)話(huà)框，如圖5-7所示。2>在模型樹(shù)窗口中選擇坐標(biāo)系，然后再?gòu)摹霸O(shè)置坐標(biāo)類(lèi)型”菜單中選擇“笛卡爾”選項(xiàng)，如圖5-8所示，打開(kāi)記事本窗口。3>在記事本文件中添加漸開(kāi)線方程式，如圖5-9所示。然后在

36、記事本窗中選取“文件” “保存”選項(xiàng)保存設(shè)置。圖5-8“菜單管理器”對(duì)話(huà)框 圖5-9添加漸開(kāi)線方程4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩曲線交點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。曲 線1曲 線 2圖5-11基準(zhǔn)點(diǎn)參照曲線的選擇 圖5-10“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話(huà)框5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準(zhǔn)平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩平面交線的基準(zhǔn)軸A_1，如圖6-13所示。圖5-12“基準(zhǔn)軸”對(duì)話(huà)框 圖5-13基準(zhǔn)軸A_16>如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO和基準(zhǔn)軸A_1的基準(zhǔn)平面DTM1,如圖5-14所示。

37、5 5-15基準(zhǔn)平面對(duì)話(huà)框 5-15基準(zhǔn)平面DTM17>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)軸A_1，并由基準(zhǔn)平面DTM1轉(zhuǎn)過(guò)“-90/z”的基準(zhǔn)平面DTM2，如圖5-17所示。圖5-16“基準(zhǔn)平面”對(duì)話(huà)框 圖5-17基準(zhǔn)平面DTM28>鏡像漸開(kāi)線。使用基準(zhǔn)平面DTM2作為鏡像平面基準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖5-18所示。圖5-18鏡像齒廓曲線（6）創(chuàng)建齒根圓實(shí)體特征1>在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)設(shè)計(jì)圖標(biāo)版。選擇基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)放置草繪平面。2>在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)“類(lèi)型”對(duì)話(huà)框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19

38、中的曲線1作為草繪剖面。再圖標(biāo)中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實(shí)體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。圖5-19草繪的圖形 5-20拉伸的結(jié)果（7）創(chuàng)建一條齒廓曲線1>在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話(huà)框，選取基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面后進(jìn)入二維草繪平面。2>在右工具箱單擊按鈕打開(kāi)“類(lèi)型”對(duì)話(huà)框，選擇“單個(gè)”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑3>打開(kāi)“關(guān)系”對(duì)話(huà)框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對(duì)話(huà)框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。圖5-23“關(guān)系“對(duì)話(huà)框（8）復(fù)制齒

39、廓曲線1>在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項(xiàng)，打開(kāi)“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項(xiàng)，選取“移動(dòng)”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復(fù)制對(duì)象。圖5-24依次選取的 菜單2>選取“平移”方式，并選取基準(zhǔn)平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度3>繼續(xù)在“移動(dòng)特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d)”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線（9）創(chuàng)建

40、投影曲線1>在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話(huà)框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤坝摇?，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪環(huán)境。2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草繪的繪制。圖5-27繪制二維草圖3>主菜單中依次選擇“編輯” “投影”選項(xiàng)，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結(jié)果如下圖5-28所示。圖5-28投影結(jié)果（10）創(chuàng)建第一個(gè)輪齒特征1>在主菜單上依次單擊“插入” “掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。2>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上

41、滑面板，如圖6-30所示。圖5-29 “掃描混合”操作面板 圖5-30“參照”上滑面板3>在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于軌跡”選項(xiàng)，在“水平/垂直控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于曲面”選項(xiàng)，如圖5-30示。4>在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示。掃描引線圖5-31選取掃描引線5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項(xiàng)，如圖5-32所示。圖5-32“剖面”上滑面板 圖5-33 選取截面6>在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。7>

42、;在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊按鈕完成第一個(gè)齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-34所示。圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對(duì)話(huà)框(11)陣列輪齒1>單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對(duì)話(huà)框，如圖5-35所示。在該對(duì)話(huà)框中勾選“對(duì)副本應(yīng)用移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)變換”，然后單擊“確定”按鈕。圖5-36 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖5-37復(fù)制生成的第二個(gè)輪齒2>單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換”，在“設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項(xiàng)，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊

43、按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如圖6-37所示的第2個(gè)輪齒。3>在模型樹(shù)中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個(gè)輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯” “陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。圖5-38 “陣列”操控面板圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結(jié)構(gòu)4>在“陣列”操控面板內(nèi)選擇“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。5>最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結(jié)構(gòu)，如圖5-40所示致謝本論文是在ee老師的悉心指導(dǎo)下完成的。

44、e老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向e老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開(kāi)各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝CAD培訓(xùn)中心老師的指導(dǎo)和幫助。后文是被我人為屏蔽掉了，想要原版嗎？小伙伴，在第2章電機(jī)選擇中CAD圖里找我了解方式吧參考文獻(xiàn)1王定.礦用小絞車(chē)M.北京:煤炭工業(yè)出版社,1981.2程居山.礦山機(jī)械M.徐州:中國(guó)礦業(yè)大