新型消聲器用不銹鋼管件加工專用設(shè)備設(shè)計(jì)含9張CAD圖,新型,消聲,器用,不銹鋼管,加工,專用設(shè)備,設(shè)計(jì),cad 新型消聲器用不銹鋼管件加工專用設(shè)備設(shè)計(jì) 摘 要 新型消聲器可有效消除噪聲并有效降低汽車的尾氣排放量，降低環(huán)境污染， 因此該產(chǎn)品具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，市場前景非常廣闊。新型消聲器用 不銹鋼管件是新型消聲器的主要零件，設(shè)計(jì)新型消聲器用不銹鋼管件加工專用設(shè) 備對(duì)于提高消聲器的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都具有重要意義。本課題的主要任務(wù)是 設(shè)計(jì)一臺(tái)用于加工新型消聲器用不銹鋼管件的專用設(shè)備，對(duì)不銹鋼管件加工的各 種工藝和方法進(jìn)行分析、比較，對(duì)日產(chǎn)量為 300 件的不銹鋼管件加工 專用設(shè)備 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括機(jī)械部分和電器部分，機(jī)械部分主要設(shè)計(jì)了減速器、絲杠、 導(dǎo)軌、氣壓系統(tǒng)、和機(jī)架，電氣控制部分主要設(shè)計(jì)繼電器--接觸器控制系統(tǒng)的基 本控制電路。且設(shè)備的加工精度、生產(chǎn)率、可靠性等指標(biāo)符合企業(yè)要求，設(shè)計(jì)的 裝置應(yīng)操作方便。設(shè)計(jì)過程中，減速器、絲杠的設(shè)計(jì)占主要部分，先對(duì)零部件進(jìn) 行尺寸設(shè)計(jì)，然后對(duì)其進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度校驗(yàn)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是先根據(jù)氣 缸的載荷、行程等參數(shù)選取標(biāo)準(zhǔn)氣缸產(chǎn)品和其他氣壓元件，然后根據(jù)工作機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)要求和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行氣壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)。電器部分在本設(shè)備中主要是控制電機(jī) 的正反轉(zhuǎn)。經(jīng)過兩個(gè)月的努力，以上工作已經(jīng)完成。 關(guān)鍵字：減速器；渦輪蝸桿；絲杠；導(dǎo)軌；氣壓傳動(dòng)；繼電器-接觸器控制系統(tǒng) Abstract New muffler can effectively eliminate the noise and exhaust of motor vehicles to reduce emissions, reduce pollution, so the product has an important social significance and economic value, the market prospects. New type of silencer used in stainless steel tube is a new muffler of the main parts, new muffler design uses stainless steel processing equipment muffler for improving production efficiency and product quality are of great significance. Stainless steel processing equipment can improve production efficiency and product quality . The main tasks of this task is to design a new type of muffler for the processing of stainless steel pipe fittings used in special equipment, stainless steel pipe fittings for a variety of processing techniques and methods of analysis, 300 of the output for the processing of stainless steel equipment for the overall design include mechanical parts and electrical parts. Mechanical parts of the main design include the reducer, screw, rail, air pressure systems, and rack. The relay - contactor control system is the basic control circuit. Machining accuracy, productivity, reliability indicators in line with corporate requirements, the device design easy to operate. Reducer, screw design accounted for the main part, first design the size of the parts, then the strength and rigidity is checked. Standard components of pneumatic system are designed. Partial control in the electric motor rotation。 Key words: Reducer; Turbine worm; Screw; Guide; Pressure transmission;Relay - contactor control system 目 錄 1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的擬定 .........................................6 1.1 機(jī)械傳動(dòng)參考方案 ..............................................................................................6 1.1.1 方案比較......................................................................................................7 1.1.2 確定設(shè)計(jì)方案..............................................................................................8 1.2 流體壓力傳動(dòng)參考方案 ....................................................................................8 1.2.1 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)..........................................................................................8 1.2.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)..........................................................................................8 1.2.3 確定設(shè)計(jì)方案..............................................................................................9 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...........................................9 2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的系列 ..............................................................................................9 2.2 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率 ..................................................................................................9 2.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ................................................................................................10 2. 4 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) ...............................................................................................11 3 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算 ........................11 3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 ................................................................11 3.1.1 計(jì)算總傳動(dòng)比............................................................................................11 3.1.2 各級(jí)傳動(dòng)比的分配....................................................................................11 3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ....................................................................11 4 零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................13 4.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................13 4.1.1 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)........................................................................................13 4.1.2 蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸........................................................14 4.1.3 蝸桿傳動(dòng)的受力分析................................................................................16 4.1.4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度............................................................................16 4.1.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度............................................................................17 4.1.6 校核蝸桿的剛度........................................................................................17 4.1.7 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定........................................................18 4.1.8 蝸輪蝸桿的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)................................................................................18 4.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 ........................................................................................19 4.2.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì)............................................................................................19 4.2.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì)............................................................................................23 4.3 軸承的選擇和計(jì)算 ............................................................................................27 4.3.1 蝸輪軸上軸承的選擇和計(jì)算....................................................................27 4.3.2 蝸桿軸上軸承的選擇和計(jì)算....................................................................29 4.4 鍵連接的選擇和校核 ........................................................................................30 4.4.1 蝸輪軸上鍵的選擇和校核........................................................................30 4.4.2 蝸桿軸上鍵的選擇和校核........................................................................31 4.5 聯(lián)軸器的選擇和校核 ........................................................................................31 4.5.1 蝸輪軸上聯(lián)軸器的選擇和校核................................................................31 4.5.2 蝸桿軸上聯(lián)軸器的選擇和校核................................................................32 4.6 箱體的設(shè)計(jì) ........................................................................................................32 4.6.1 傳動(dòng)件及箱體軸承座位置的確定............................................................32 4.6.2 箱體結(jié)構(gòu)形式和材料的選擇....................................................................32 4.6.3 箱體的主要結(jié)構(gòu)和尺寸關(guān)系....................................................................33 4.6.4 箱體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性和工藝性....................................................................33 5 潤滑和密封的選擇和計(jì)算 ................................34 5.1 潤滑的選擇和計(jì)算 ............................................................................................34 5.1.1 齒輪的潤滑................................................................................................34 5.1.2 減速器中傳動(dòng)件通常用浸油潤滑............................................................34 5.1.3 軸承的潤滑................................................................................................34 5.2 密封的選擇 ........................................................................................................35 6 減速器附件的選擇 ......................................35 6.1 通氣器 ................................................................................................................35 6.2 軸承蓋（材料為 HT150） ................................................................................35 6.3 油面指示器 ........................................................................................................35 6.4 油塞 ....................................................................................................................35 6.5 窺視孔及視孔蓋 ................................................................................................36 6.6 起蓋螺釘 ............................................................................................................36 6.7 定位銷 ................................................................................................................36 7 滑動(dòng)絲杠的設(shè)計(jì) ........................................36 7.1 滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式 ........................................................................36 7.2 滑動(dòng)螺母結(jié)構(gòu) ....................................................................................................36 7.3 絲杠支承 ............................................................................................................37 7.4 絲杠牙形的選擇 ................................................................................................37 7.5 螺距的選擇 ........................................................................................................37 7.6 絲杠直徑的確定 ................................................................................................37 7.7 螺母長度 H 的確定 ...........................................................................................39 7.8 絲杠螺紋部分 的長度 ................................................................................39L螺 紋 8 滑動(dòng)導(dǎo)軌 ...............................................40 8.1 導(dǎo)軌材料的要求和搭配 ....................................................................................40 8.2 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) ........................................................................................................41 8.3 滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算 ................................................................................................41 9 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................44 9.1 氣缸的選擇 ........................................................................................................44 9.2 氣壓原理圖 ........................................................................................................46 10 電氣原理圖 ...........................................47 11 設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作說明 .................................48 結(jié)論 .....................................................48 參考文獻(xiàn) .................................................49 謝 辭 ...................................................50 引 言 隨著我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，噪聲污染和空氣污染已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的日常 生活，在大城市中噪聲污染和空氣污染主要來自于汽車尾氣排放，這就需要一種 可有效消除噪聲并有效降低汽車的尾氣排放量的新型消聲器，并能得到廣泛使用。 為此本課題主要是設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)加工新型消聲器用不銹鋼管件的設(shè)備。因?yàn)?本設(shè)備主要是切割管件，機(jī)構(gòu)動(dòng)作比較簡單，采用數(shù)控控制代價(jià)較高。所以本設(shè) 備在傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)上添加氣壓傳動(dòng)，并通過簡單的繼電器--接觸器控制系 統(tǒng)對(duì)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的目的。 1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的擬定 1.1 機(jī)械傳動(dòng)參考方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 1.1.1 方案比較 方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 外帶式單級(jí)圓 柱齒輪減速器 （方案一） 結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。傳遞效率 中上，工作平穩(wěn)性較好，有過載 保護(hù)，要求制造及安裝精度較低， 潤滑要求不高，環(huán)境適應(yīng)性一般。 小功率傳動(dòng)，單級(jí)傳動(dòng)比較小， 外輪廓尺寸較大，傳動(dòng)精度低， 無自鎖能力，使用壽命短，緩沖 吸振能力不好。 兩級(jí)展開式圓 柱齒輪減速器 （方案二） 大功率傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，單級(jí) 傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)精度高，使用 壽命長，環(huán)境適應(yīng)性一般。在減 速器中應(yīng)用最廣泛，常用于載荷 較平穩(wěn)的場合。 工作平穩(wěn)性一般，緩沖吸振能力 差，無過載保護(hù)，要求制造及安 裝精度高，無自鎖能力，潤滑要 求高。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分 布，要求級(jí)具有較大剛度。高速 軸應(yīng)布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一 邊，以減小彎曲變形而引起的載 荷沿齒寬分布不均的現(xiàn)象。 兩級(jí)同軸式圓 柱齒輪減速器 （方案三） 大功率傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，單級(jí) 傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)精度高，使用 壽命長，環(huán)境適應(yīng)性一般。箱體 長度較小，兩大齒輪浸油深度可 大致相同。 軸向尺寸及重量較大，高速級(jí)齒 輪的承載能力不能充分利用，中 間軸較長，剛度差，僅能有一個(gè) 輸入端和輸出端，限制了傳動(dòng)布 置的靈活性。 單級(jí)蝸桿減速 器 （方案四） 傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)簡湊，外輸入與 輸出軸垂直交錯(cuò)傳動(dòng)，沖擊載荷 小，傳動(dòng)平穩(wěn)，可有自鎖能力， 傳動(dòng)精度高，價(jià)格相對(duì)便宜。適 合在工作溫度較高、潮濕、多粉 塵、易爆、易燃場合適用。下置 式蝸桿減速器潤滑條件較好，應(yīng) 優(yōu)先選用（v 4m/s ） 。 傳動(dòng)效率低，僅適用于中小功率 傳動(dòng)。無過載保護(hù)，制造及安裝 精度要求高，要求潤滑條件高。 當(dāng)蝸桿圓周速度太高時(shí)（v4m/s） ， 攪油損失大，采用上置式，此時(shí)， 蝸輪輪齒浸油、蝸桿軸承潤滑差。 1.1.2 確定設(shè)計(jì)方案 本課題由指導(dǎo)老師指定使用單級(jí)蝸桿減速器這種傳動(dòng)方案，我分析其原因?yàn)?如下：由工作條件可知，載荷要求平穩(wěn)，室內(nèi)有粉塵環(huán)境下，應(yīng)差用結(jié)構(gòu)簡湊， 傳動(dòng)平穩(wěn)，且對(duì)工作環(huán)境要求不高的減速器，而單級(jí)蝸桿減速器（閉式）是較佳 選擇。單級(jí)蝸桿減速器的使用壽命較長，能滿足較長的大修期限和使用期限。 而對(duì)于可加工 7-8 級(jí)精度齒輪及蝸輪的中等規(guī)模機(jī)械廠，其 10 臺(tái)批量生產(chǎn)的生產(chǎn) 力來說，生產(chǎn)能力滿足其實(shí)際情況和要求，且生產(chǎn)單級(jí)蝸桿減速器相對(duì)成本較低， 盈利率較大。較大的一級(jí)傳動(dòng)比也是本課題首先考慮渦輪蝸桿減速器的主要原因。 綜上所述，對(duì)于本設(shè)計(jì)要求，使用單級(jí)蝸桿減速器是較優(yōu)設(shè)計(jì)方案，其各項(xiàng)特征 都滿足設(shè)計(jì)要求，其整體性能優(yōu)于其他方案。故，本文最終選用單級(jí)蝸桿減速器 作為該帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。 1.2 流體壓力傳動(dòng)參考方案 1.2.1 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) （1）與電機(jī)比較，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力，即具有大 的功率密度或力密度。 （2）液壓裝置容易做到對(duì)速度的無極調(diào)節(jié)，而且調(diào)速范圍大，并且對(duì)速度 的調(diào)節(jié)還可以在工作過程中進(jìn)行。 （3）液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。 （4）裝置易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以很方便地對(duì)液體的流動(dòng)方向、壓力和流量 進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。 （5）由于液壓傳動(dòng)中的泄露和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的 傳動(dòng)比。 （6）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在較高或較低的溫度下工作。 1.2.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) （1）氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，它的粘度很低，所以流動(dòng)阻力小，壓力 損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。 （2）氣壓傳動(dòng)動(dòng)作速度及反應(yīng)快。液壓油在管道中的流速一般在 5m 以下， 而氣體流速可以大于 10m，甚至接近聲速，可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所要求的工 作壓力及速度。 （3）氣壓傳動(dòng)有較好的自保持能力。 （4）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作壓力低，僅僅適用于小功率場合。 1.2.3 確定設(shè)計(jì)方案 本設(shè)備中執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁，且又有一定的產(chǎn)量要求，所以就要求流體壓力 傳動(dòng)動(dòng)作速度及反應(yīng)要快；另外要求設(shè)備不受外界條件變化的影響，對(duì)流體傳動(dòng) 的功率要求不高。通過對(duì)液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)特點(diǎn)的比較，最終選用氣壓傳動(dòng)。 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的系列 按工作要求和條件可知，選取 Y 系列一般用途全封閉自扇冷鼠籠型三相交流 異步電動(dòng)機(jī)，電壓 380V。 2.2 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率 電機(jī) 1 帶動(dòng)圓鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)，所以電機(jī) 1 的功率由圓鋸片的切割功率確定。本設(shè) 備所用圓鋸片為德國產(chǎn)圓鋸片，其編號(hào)：720200320，外徑： 200mm，齒厚：d外 =2.5mm，內(nèi)徑： 32mm，齒數(shù)：80。bd內(nèi) 在切割管件的過程中，圓鋸片需要一定的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，所以預(yù)先取圓鋸 片轉(zhuǎn)速為 = = ，進(jìn)給速度為 = ， 為圓鋸片的一個(gè)720/minr6/rs4/msDA 齒所切割的面積： 22.50.160/80DbvAbr 切割力： 33.5cFKN 查金屬工藝學(xué)表 1-2， 。MP 圓鋸片的圓周線速度： 2017.40/dv ms外 外 線 切割力功率： 3310.Pkw線 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 滾動(dòng)軸承效率： ；蝸桿傳動(dòng)效率： （雙頭） ；.9承 .8蝸 桿 聯(lián)軸器效率： （彈性聯(lián)軸器） ；滾筒效率：25聯(lián) 0.96滾 筒 則電機(jī) 1 和圓鋸片間的傳動(dòng)效率為： .0.9258承聯(lián) 電機(jī) 1 所需功率： 10.74.19825Pkw電 電機(jī) 2 通過減速器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，所以電機(jī) 2 的功率由絲杠確定。絲杠的功 率包括兩部分，一個(gè)是克服管件對(duì)圓鋸片的反作用力所消耗的功率 ，另一個(gè)是1P 克服導(dǎo)軌間摩擦力所消耗的功率。 在切割過程中，總切割力分解為兩個(gè)力，一個(gè)是圓鋸片切割管件的切割力， 一個(gè)是進(jìn)給方向上的進(jìn)給力。這里絲杠承受的是進(jìn)給方向的進(jìn)給力，而總切割力 的功率分配是圓鋸片切割管件的切割力占總功率的 ，進(jìn)給力功率占總809: 功率的 。:1 5 則 。1.5%0.19Pkw 因?yàn)閳A鋸片相對(duì)于管件的速度為 = ，從而得出管件對(duì)圓鋸片的反作用1v4/ms 為： 10.30.FN 估計(jì)導(dǎo)軌上電機(jī)與支座總重為 ，查理論力學(xué)的出導(dǎo)軌間的摩擦系2kg ，則摩擦力的大小為：0.3.9.85f 絲杠推動(dòng)電機(jī) 1 和支座運(yùn)動(dòng)，推力為： 10.358.0Ff N合 功率為： 331058.0.4.2PFvkw合 合 傳動(dòng)總效率 ： 23. .2承 蝸 桿 聯(lián) 絲 杠 所需電機(jī)功率： 2..k合電 機(jī) 由于本設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，且傳動(dòng)效率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等 于或稍大于電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率就可以了。 2.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 預(yù)先設(shè)定絲杠螺距為 ，導(dǎo)程為 , 因?yàn)閳A鋸片相對(duì)于管件的速度為2m4 = ，既動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌間的相對(duì)速度為 。所以絲杠的轉(zhuǎn)速為：1v0.4/ms m2innr 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中查得蝸桿的傳動(dòng)比在一般的動(dòng)力傳動(dòng)中； i=740(常用值)，最大值為 80。該傳動(dòng)方案為單級(jí)傳動(dòng)，則其相應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 的范圍應(yīng)為： (740)12(7408)/minni r::電 2. 4 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電機(jī) 1 是用來帶動(dòng)刀片轉(zhuǎn)動(dòng)的，必須具有一定的速度，由于額定功率相同的 同類型電動(dòng)機(jī)，有四種常用同步轉(zhuǎn)速，即 3000、1500、1000、750r/min。電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速越高，極對(duì)數(shù)越少，尺寸和質(zhì)量就越小，價(jià)格也越低。電機(jī) 1 是用來帶動(dòng) 刀片轉(zhuǎn)動(dòng)的，對(duì)鋼管進(jìn)行切割，必須具有一定的速度和切割力，所以不能一味的 追求高速度；電動(dòng)機(jī) 2 是用來帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的，若選用電機(jī)的轉(zhuǎn)速太高，將使傳 動(dòng)裝置的傳動(dòng)比越大，從而使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸也跟著增大，整個(gè)減速器的成 本就越高。因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置做整體考慮，綜合分析比較，以上述算出 的電動(dòng)機(jī)輸出功率 Pd 和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍 Nd 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，電機(jī) 1 選擇 Y160M1-8，額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速 ，同步轉(zhuǎn)速 ；電機(jī) 24kW750/minr720/minr 選擇 Y802-2，額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速 ，同步轉(zhuǎn)速 。1.385 3 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算 3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 3.1.1 計(jì)算總傳動(dòng)比 根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm 及工作機(jī)轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比： 2583.410ai 3.1.2 各級(jí)傳動(dòng)比的分配 由于為單級(jí)蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他部分不分配傳動(dòng)比， 其傳動(dòng)比就為總傳動(dòng)比： 23.54ai 3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 電機(jī)軸： 02.05Pkw電 機(jī) 8/minnr 300.5109.5.728PTNmn 蝸桿所在軸： 10..9.46kw聯(lián) 10n285/inr311.19.50.6PTNm 蝸輪所在軸： 210.496.08.392kw承 蝸 桿12851./min3.2nri3229.50.29.PTN 絲杠支承： 320.3.5..385kw承聯(lián) 2198/minnr333 .109.555PT N 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)匯總?cè)缦卤?2-1： 表 2-1 軸序號(hào) 功率 P/ kW轉(zhuǎn)速 n/（r/min） 轉(zhuǎn)矩 T/ Nm:傳動(dòng)形式 傳動(dòng)比 效率 電機(jī)軸 0.005 2825 0.017 蝸桿所在軸 0.00496 2825 0.016 蝸桿傳動(dòng) 23.5 0.80 蝸輪所在軸 0.00392 119.998 0.312 絲杠支承 0.00385 119.998 0.306 聯(lián)軸器 1 0.9925 4 零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 一般情況下，首先進(jìn)行箱外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，以便使減速器設(shè)計(jì)的原始條 件比較準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)箱內(nèi)傳動(dòng)件后，還可以修改箱外傳動(dòng)件尺寸，使傳動(dòng)裝置的 設(shè)計(jì)更為合理。由于本方案為單級(jí)蝸桿傳動(dòng)，無箱外傳動(dòng)件，故直接進(jìn)行箱內(nèi)傳 動(dòng)件的設(shè)計(jì)。 4.1.1 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì) 蝸桿類型、精度等級(jí)及齒數(shù)的確定 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，宜選用圓柱蝸桿，而圓柱蝸桿中宜選用普通圓柱蝸桿。再 根據(jù) GB/T10085-1988 的推薦，采用蝸桿傳動(dòng)的裝置，宜選用漸開線蝸桿傳動(dòng) (ZI 蝸桿) 和錐面包絡(luò)蝸桿（ZK 蝸桿） 。由于 ZK 蝸桿一種非線性螺旋齒面蝸桿，不能 在車床上加工，只能在銑床上銑制并在磨床上磨削成品，其精度較高，造價(jià)較貴。 而漸開線蝸桿易于加工，成本較低，故考慮實(shí)際使用情況和成本等因素，選用 ZI 蝸桿為最優(yōu)選擇。 （機(jī)械設(shè)計(jì)239 頁）由該廠生產(chǎn)條件及設(shè)計(jì)要求限制，且在 一般工業(yè)中應(yīng)用 7-8 級(jí)精度的蝸桿，故本蝸桿選用 8 級(jí)精度。 （機(jī)械設(shè)計(jì)257 頁）蝸桿頭數(shù)由傳動(dòng)效率決定，取 z1=2。為了提高穩(wěn)定性和傳動(dòng)效率，蝸輪選用 斜齒蝸輪。 蝸桿蝸輪材料的選擇 考慮到蝸桿傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速也只是中等，要求壽命為 17280h（一班制 10 年）故蝸桿材料應(yīng)選 20Cr，表面滲碳淬火處理，使齒面硬度 .蝸輪選56HRC 用耐磨性最好的鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1） ，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金 屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT150 制造。為了防止變形，常對(duì)蝸輪 進(jìn)行時(shí)效處理。 按齒面接觸強(qiáng)度設(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 根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距： 232()EHZaKT （1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2： 3220.9219.50.28PTNmn （2）確定載荷系數(shù) ：K 因工作載荷平穩(wěn)，故載荷分布不均系數(shù)取 =1；由載荷均勻無沖擊，查機(jī)K 械設(shè)計(jì)手冊(cè)取使用系數(shù) KA=1；由轉(zhuǎn)速不高，動(dòng)載荷系數(shù)應(yīng)取 KV=1.1；故載荷系數(shù) 1.1 AVK （3）確定彈性影響系數(shù) ZE: 因選用鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1）蝸輪和鋼蝸桿配對(duì)，故 ； 1260EZMPa （4） 確定接觸系數(shù) ： 先假定蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a 的比值 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)1.35d 圖 11-18 得， =2.9；Z （5）確定許用接觸應(yīng)力 ：H 根據(jù)渦輪材料為 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度56HRC，查 機(jī)械設(shè)計(jì)表 11-7 得蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力 。268HMPa 蝸桿的工作壽命: ，2130417hLh 蝸輪輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 769.01h 壽命系數(shù)： 778810.32HNKPa 蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力為 =0.730HNHK268195MPa （6）計(jì)算中心距得： 22332160.9()().13.05EHZaKTm 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取中心距 a=200mm，因 i=23.54，故查機(jī)械設(shè)計(jì)表 11-2 中取 模數(shù) m=8mm，蝸桿分度圓直徑 d1=80mm.這時(shí) d1/a=0.4，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 11-18 得接觸系數(shù) 28（機(jī)械設(shè)計(jì)244 頁） ；模 數(shù)與蝸桿相同為 8mm；變位系數(shù) 。 20.5x 18afmm 24t 驗(yàn)算傳動(dòng)比： 10.5zi 這時(shí)傳動(dòng)比誤差為： 是不允許的，查機(jī)3.54.%1.92 械設(shè)計(jì)表 11-1：當(dāng) i=1430 時(shí)，宜選 2961。 再次是試選 z2 =45，此時(shí)傳動(dòng)比誤差為： 453..425 故最終選取 。2z 計(jì)算蝸輪的主要參數(shù)如下： 蝸輪分度圓直徑 ： 2845360dmzm 蝸輪喉圓直徑： 2()8aah 蝸輪齒根圓直徑： 2 1432ff 蝸輪咽喉母圓半徑： 210gar 蝸輪寬度： 20.75.967bd 蝸輪齒頂圓弧半徑： 1/3aRm 蝸輪螺旋角： = =111836 蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距為： 122()()1045820dqzm 蝸桿變位后中心距為： .6axm 4.1.3 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 不計(jì)摩擦?xí)r，其各力計(jì)算如下： 11230.6.48taTFNd 21 3.1.7at 12tan.tan20.6.43rFN 232 1.82cos1..9.0nnTd 4.1.4 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 原始接觸應(yīng)力公式為 0nHEKFZL: 由上述已算出數(shù)據(jù)知，嚙合面上的法向載荷 ，載荷系數(shù) K=1.1，1.82nN 材料的彈性影響系數(shù) 。 126EZMPa 驗(yàn)算公式為： 3HEHKTZ: 由上述已算出數(shù)據(jù)知，蝸輪公稱轉(zhuǎn)矩 ；中心距 a=216mm；載20.1Nm: 荷系數(shù) K=1.1；材料的彈性影響系數(shù) ；蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中 1260EZMPa 心距 a 的比值 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖 11-18 得， =2.7。10.37dZ 231.3602.725196HE HTaMPaa : 滿足蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。 4.1.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 21.53FFaFKTYdm 當(dāng)量齒數(shù) ： 23345.92cos(.6)vz 根據(jù) ， ，從機(jī)械設(shè)計(jì) 圖 11-19 中可查得齒形系數(shù)20.5x24.9vz 。.8FaY 螺旋角系數(shù)： 1.3610.904Y 許用彎曲應(yīng)力： FHNK: 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 11-8 宏 ZcuSn10P1 制造的蝸輪的許用基本彎曲應(yīng)力為： MPa56F 壽命系數(shù)： 69710.582.4HN MPa.93.20F .531.6806 FMPa 故彎曲強(qiáng)度是滿足的。 4.1.6 校核蝸桿的剛度 剛度校核公式為： 21348trFyLyEI 由上述已算數(shù)據(jù)知，蝸桿所受的圓周力 ；蝸桿所受的徑向力10.4tN ；蝸桿材料的彈性模量 E=206000MPa；蝸桿的危險(xiǎn)截面的慣性矩10.643rFN ， 441 5463.510.8fdI m 一般情況下， ，蝸桿兩端支承間的跨距 。許用最2.9.3602Ld 大撓度 則：10.dym 22399.40680.1.58081.y m 滿足蝸桿的剛度要求。 4.1.7 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T10089- 198 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級(jí)精度，側(cè)隙種類為 c（115 ） ，蝸桿的標(biāo)注m 為 8 c GB/T10089-1988，蝸輪的標(biāo)注為 7-8-8 f GB/T10089-1988。然后由機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度如下: 公差配合為：H7/s6 GB/T1800-79 形狀和位置公差：查國標(biāo) GB11821184-80 表面粗糙度：Ra=1.6 GB1031-83m 4.1.8 蝸輪蝸桿的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。為保證剛度，應(yīng)采用無推倒槽結(jié)構(gòu) 圖 3.2 蝸輪采用齒圈式（如下圖 3.3） ，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加 臺(tái)肩和螺釘固定，螺釘選 6 個(gè)。螺釘擰入深度為 0.30.4B，即 21.628.8mm。 圖 3.3 4.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 軸是組成機(jī)器的主要零件，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上 才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞。 4.2.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì) （1）軸類型、材料的選擇 按承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸。按軸線形狀不同，分為 曲軸和直軸，直軸又根據(jù)外形不同，分為光軸和階梯軸。本設(shè)計(jì)方案的工作軸既 承受扭矩，又承受彎矩，且要求零件裝配定位要精確，故本方案選擇階梯轉(zhuǎn)軸。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，對(duì)軸強(qiáng)度、剛度等方面的要求 不是很高，碳鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中敏感度低，同時(shí)可用熱處理或化學(xué)熱處理 提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故本方案選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （2）蝸輪軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 210.496.08.392Pkw承 蝸 桿85/min3.nri 322.219.54TN （3）作用在蝸輪上的力 284360dmzm 112..4taTFN 21 30.1.76atd 12tan.tan2.60.43rF 各力方向如圖 3.1 所示。 （4）軸的最小直徑的初步確定 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-3，取 ，于是得：05A 33min.421.689Pdm 蝸輪軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 d- （如下圖 3.5） 為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需與聯(lián)軸器型號(hào)同時(shí)確定。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故2caATK 取 KA=1.5，則 mm21.503468ca N 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查國標(biāo) GB4323-84，選用 HL5 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩的條件為 1000000Nmm。本聯(lián)軸器的孔徑 d1=60mm，故 d- =60mm，半聯(lián)軸器長度為 L=142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長 度 L1=84mm。 （5）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 圖 3.5 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-軸段右端需制出作為軸肩，故取 -段的直徑 d- =66mm，左端用軸端擋圈定位，按軸段直徑取擋圈直徑 D=62mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L1=107mm，為了保證軸端擋圈只壓在 半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故-段的長度應(yīng)比 L1 略短一些，現(xiàn)取 l- =104mm。 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) d- =66mm，從軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單 列圓錐滾子軸承 7214E，其尺寸為 ，故取 d- =701256DTm d- =70mm，軸套尺寸為 D=72mm，l=16mm，而 l- =26+16=42mm。右端滾動(dòng) 軸承采用軸肩進(jìn)行定位，有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 TL9 型軸承的定位軸肩高度 h=3mm，因此，取 d- =74mm。 取安裝蝸輪處的軸段-的直徑為 d- =74mm；蝸輪的左端與做軸承間 采用套筒定位。蝸輪輪轂寬度為 B=72mm，為了使套筒斷面可靠地壓緊蝸輪，此 軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 l- =108mm。蝸輪的右端采用軸肩固定，軸肩高 度 h(0.07 0.1)d，故 h=3mm，則軸環(huán)處的直徑 d- =78mm。軸環(huán)寬度: =54mm，雙軸肩，用以保證蝸輪位置的對(duì)中性。取 d- =70mm， l-1.4b =12mm， L- =26mm。 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)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器的 左端面間的距離為 l=30mm，故取 l- =50mm。 至此，本蝸輪軸的各段直徑和長度基本確定下來，其數(shù)據(jù)匯總?cè)缦卤恚?表 3-1 尺寸 - - - - - - 直徑 （mm） 60 66 70 74 78 70 長度 （mm） 104 50 42 108 12 26 軸向零件的周向定位 蝸輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 d- 查機(jī)械設(shè)計(jì) 表 6-1 得平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 63mm，同201bhm 時(shí)為了保證蝸輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇蝸輪輪轂與軸的配合為 ；76Hn 同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為 ，半聯(lián)軸器與軸的810m 配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑76Hk 尺寸公差為 m6。 軸上圓角和倒角尺寸的確定 參考機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-2，取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑如圖245 4.5，一般取 R=2mm。 軸上載荷的計(jì)算 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 3.5）做出軸的計(jì)算簡圖（如下圖 3.6） 。查機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)，對(duì)于 TL9 型圓錐滾子軸承，取 a=21mm，從而確定軸承的支點(diǎn)位置。由 圖 3.5 可得，作為簡支梁的軸的支承跨距： L1=94mm，L 2=94mm， .29418m 再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。 圖 3-6 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)計(jì) 算出的截面 C 處的 MH、 MV 及 M 的值列入下表 3-2： 表 3-2 載荷 水平面 垂直面 V 支反力 F0.867,0.867NHaNHbF0.32,0.32NVaNbF 彎矩 12m141mM 總彎矩 22...67M 20609 扭矩 T0.31TN 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C） 的強(qiáng)度。根據(jù)上表 4.2 中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng) 力，取 ，則軸的計(jì)算應(yīng)力為：6.0 2 2220 63.190.61.591074ca aMT MPW 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表可得 。因此 ，a11c 故安全。 4.2.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì) （1）軸類型、材料的選擇 蝸桿軸類型同蝸輪軸類型，都為階梯轉(zhuǎn)軸。蝸桿軸材料由定蝸桿材料時(shí)確定， 故本軸材料為 45 鋼。 （2）蝸桿軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 10.50.92.46Pkw聯(lián) 1n8/minr311.19.5.0TN （3）作用在蝸輪上的力 d1=80mm 11230.6.48taTFNd21 3.1.7at 12n1.7tan0.6.43rtF 各力方向如圖 4.1 所示。 （4）軸的最小直徑的初步確定 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-3，取 A0=112，于是得： 3233min.921015.8Pd m 蝸輪