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西 安 交 通 大 學(xué) 城 市 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào) 姓 名 專 業(yè) 系 別 指導(dǎo)教師 二 一五年六月 I 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第一章 緒論 1 1 1 研究背景以意義 1 1 2 汽車安全帶概述 1 1 2 1 定義 1 1 2 2 起源 1 1 2 3 基本結(jié)構(gòu)和功能 1 1 3 主要研究內(nèi)容 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 6 2 1 安全帶參數(shù)分析 6 2 2 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)要求分析 6 2 3 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案設(shè)計(jì) 6 第三章 總體參數(shù)選定與計(jì)算 8 3 1 安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)選定 8 3 2 電動(dòng)機(jī)的選擇 8 3 2 1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 8 3 2 2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 8 3 2 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 9 3 3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 10 3 3 1 傳動(dòng)比計(jì)算 10 3 3 2 各軸的轉(zhuǎn)速 10 3 3 3 各軸的輸入功率 11 3 3 4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 11 第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 12 4 1 渦輪減速器的設(shè)計(jì) 12 4 1 1 渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 12 4 1 2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 II 4 1 3 軸承的選擇與校核 18 4 1 4 鍵的選擇與校核 18 4 1 5 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4 2 聯(lián)軸器的選用 21 4 3 曲柄的設(shè)計(jì) 21 4 4 平帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22 4 5 轆轤軸及軸上零件設(shè)計(jì) 24 4 5 1 材料的選擇 24 4 5 2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 24 4 5 3 校核計(jì)算 24 4 6 支承座設(shè)計(jì) 27 結(jié) 論 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 III 摘 要 汽車安全帶是安全乘駕必需的設(shè)施 其中蝸卷彈簧總成是安全帶的核心部件 其 作用是收放帶長和在扯拉加速度達(dá)到一定值時(shí)進(jìn)行自鎖 而蝸卷彈簧的疲勞特性直接 決定安全帶在規(guī)定期限內(nèi)的可靠性及有效性 本文正是設(shè)計(jì)汽車安全帶蝸簧疲勞特性 試驗(yàn)機(jī) 其由底座 支架 電機(jī) 渦輪減速器 曲柄 滑輪 傳動(dòng)帶 轆轤軸 支柱 升降軸等組成 本次設(shè)計(jì)首先 通過對汽車安全帶及蝸卷彈簧結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析 并分析了蝸 卷彈簧疲勞試驗(yàn)要求 在此分析基礎(chǔ)上提出了汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì) 方案 接著 對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇 然后 對各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與 校核 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了該疲勞試驗(yàn)機(jī)總裝圖 傳動(dòng)裝置裝配圖及 主要零部件圖 通過本次設(shè)計(jì) 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí) 如 機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 公差與互換性理論 機(jī)械制圖等 掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 安全帶 蝸卷彈簧 疲勞 試驗(yàn)機(jī) IV Abstract Car seat belts are safe ride necessary facilities including scroll spring seat belt assembly is the core component of its role is retractable belt length and self locking in Chela acceleration reaches a certain value The scroll spring fatigue characteristics directly determine the reliability and effectiveness of the seat belt within the stipulated period This article is designed to seat belts worm spring fatigue characteristics test machine which consists of a base frame motor turbine reducer cranks pulleys belts pulley shaft strut lift shafts and other components The design is first by making the car seat belts and scroll spring structure and principle analysis and analysis of the scroll spring fatigue test requirements the analysis presented in this car seat belts worm spring fatigue testing machine design characteristics on the basis Next the main technical parameters were calculated selection then all the major parts and components for the design and verification and finally through the AutoCAD drawing software to draw a diagram of the fatigue test machine assembly gear assembly drawing and major components Fig Through this design the consolidation of the university is the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerances and interchangeability theory mechanical drawing and the like mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life Keywords belts scroll spring fatigue testing machine 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 第一章 緒論 1 1研究背景以意義 汽車安全帶是安全乘駕必需的設(shè)施 其中蝸卷彈簧總成是安全帶的核心部件 其 作用是收放帶長和在扯拉加速度達(dá)到一定值時(shí)進(jìn)行自鎖 而蝸卷彈簧的疲勞特性直接 決定安全帶在規(guī)定期限內(nèi)的可靠性及有效性 檢測蝸卷彈簧疲勞特性是一項(xiàng)必須的重 要工作 本課題的主要任務(wù)是按機(jī)械設(shè)計(jì)的功能與可靠性 經(jīng)濟(jì)性與工藝性 操作與安全 性等要求 完成汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì) 1 2汽車安全帶概述 1 2 1定義 安全帶具有織帶 帶扣 調(diào)節(jié)件以及將其固定在車內(nèi)的附件 用于在車輛驟然減 速或撞車時(shí)通過限制佩戴者身體的運(yùn)動(dòng)以減輕其傷害程度的總成 該總成一般稱為安 全帶總成 它包括吸能或卷收織帶的裝置 1 2 2起源 最早在 100 多年前 在歐美國家的馬車座位上就已經(jīng)有了安全帶 以防止乘客從 馬車上被顛下來 1902 年 5 月 20 日 美國紐約舉行汽車競賽 參賽選手沃爾特 貝克 工程師害怕在激烈的車賽中翻車受傷 他從學(xué)步幼兒在童車?yán)锉徊紬l系捆防止摔出車 外的事例中受到啟發(fā) 也在 魚雷牌 賽車上釘上了幾根繩帶 參賽時(shí)把自己和同伴 馬達(dá)技工緊緊系好 競賽進(jìn)行中 高速飛馳的 魚雷牌 賽車突然撞上一根垂直地面 的鋼軌 騰空跳起 墜入觀眾席 當(dāng)場壓死 2 人 傷 10 人 可是貝克和那位技工卻安 然無恙 這便是汽車安全帶的起源 1922 年 賽車場上的跑車開始使用安全帶 1955 年 美國福特汽車裝備了安全帶 而大多數(shù)使用的三點(diǎn)式安全帶卻是瑞典人尼 波林于 1957 年發(fā)明的 他原來在做 saab 薩博 的飛機(jī)設(shè)計(jì)工作 到了美國沃爾沃公司后發(fā)明了這個(gè)真正廣泛應(yīng)用的安全 帶 1 2 3基本結(jié)構(gòu)和功能 1 安全帶的基本結(jié)構(gòu) 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 轎車安全帶一般由織帶 安裝固定件和卷收器等部件組成 具體結(jié)構(gòu)見下圖 三點(diǎn) 緊急鎖止式 安全帶固定螺栓 織帶 鎖舌 導(dǎo)向環(huán) 卷收器固定螺栓 卷收器 預(yù) 張緊器 鎖扣 高調(diào)器 導(dǎo)向片 2 安全帶的組成部分 1 織帶 織帶是構(gòu)成安全帶的主體 多用尼龍 聚脂 維尼綸等合成纖維原絲紡 編織成寬約 50 毫米 厚約 1 5 毫米的帶子 織帶應(yīng)保證作用在佩帶者身體上的壓力沿 其全部寬度盡可能均勻分布 而且在負(fù)荷下不發(fā)生扭曲 織帶的主要性能指標(biāo)有抗拉 強(qiáng)度 伸長率 能量吸收性 寬度 厚度 耐磨性 耐高溫性 耐低溫性 抗水性 耐磨色勞度 耐水色勞度 耐光色勞度 橫向剛度 縱向剛度 燃燒性 氣味性等 織帶的抗拉強(qiáng)度 GB14166 1993 類別 抗拉強(qiáng)度 N 腰帶 26700 肩帶 17700 腰肩連續(xù)帶 22300 織帶的寬度 GB14166 1993 在拉伸載荷為 9810N 的拉力時(shí) 織帶寬度不小 于 46mm 織帶伸長率 GB14166 1993 在拉伸載荷達(dá)到 196N 狀態(tài)下 在式樣中間部位 向兩端各 100mm 處標(biāo)明初始點(diǎn) 測定拉伸載荷為 11100N 時(shí)兩端點(diǎn)之間的距離 伸長 率不得大于下表要求 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 類別 伸長率 腰帶 20 肩帶 40 腰肩連續(xù)帶 30 織帶的其他性能要求詳見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 2 安裝固定件 安裝固定件是與車體或座椅構(gòu)件相連接的耳片 插件和螺栓等 它們的安裝位置和牢固性 直接影響到安全帶的保護(hù)效果和乘員的舒適感 特別注意 的是 與織帶直接接觸的金屬件應(yīng)當(dāng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓に囂幚硐J邊 可在銳邊噴涂塑 料 也可增加金屬或塑料制的保護(hù)墊 3 卷收器 織帶卷收機(jī)構(gòu)一般由卷帶筒和卷簧組件組成 卷帶筒是用于收卷和儲(chǔ) 存織帶的零件 它可以由金屬?zèng)_壓件組合而成 也可用鋁合金壓鑄件 還有僅用于收 卷作用的注塑件卷帶筒 為了使卷帶筒在卷繞織帶時(shí)均衡 其中心纏繞織帶的部分截 面最好設(shè)計(jì)成螺旋曲線 其截面螺旋曲線的螺距應(yīng)等于或略大于纏繞織帶的厚度 卷簧組件的主要零件是卷簧 目前卷簧多為彈簧鋼制成的螺旋式平卷簧 其作用 是平穩(wěn)地將拉出的織帶卷回卷帶筒 卷收力大小取決于卷簧轉(zhuǎn)矩的大小 敏感機(jī)構(gòu) 卷收器敏感機(jī)構(gòu)分為織帶拉出加速度敏感型 車輛加速度敏感型和 復(fù)合敏感型 織帶敏感型結(jié)構(gòu) 它用織帶軸上裝配的慣性板感應(yīng)織帶的拉出加速度 當(dāng)織帶正 常拉出和卷入時(shí) 慣性板和中心軸等是同步運(yùn)動(dòng)的 當(dāng)織帶拉出加速度達(dá)到一定值后 慣性板相對感應(yīng)織帶加速度用的棘爪有一滯后量 使棘爪被推動(dòng)而與棘輪相嚙合 以 達(dá)到鎖止的目的 車體敏感型結(jié)構(gòu) 它使用鋼球來感應(yīng)車輛加速度和車體傾斜角度 當(dāng)車輛加速度 或車體傾斜角度達(dá)到一定值時(shí) 鋼球滾動(dòng)以推動(dòng)棘爪與棘輪相嚙合 從而達(dá)到鎖止的 目的 復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu) 復(fù)合敏感型機(jī)構(gòu)是將上述兩種敏感機(jī)構(gòu)組合成一體的機(jī)構(gòu) 可 起雙重保護(hù)作用 是目前普遍使用的結(jié)構(gòu) 鎖止機(jī)構(gòu) 包括收卷機(jī)構(gòu)鎖止式 織帶鎖止式和預(yù)張緊機(jī)構(gòu) 收卷機(jī)構(gòu)鎖止式 無論是通過車感和帶感鎖止 還是直接鎖止卷軸或通過棘爪 棘輪來鎖止卷帶筒 都稱為收卷機(jī)構(gòu)鎖止式 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 織帶鎖止式 是一種在卷收器上對織帶進(jìn)行架夾緊鎖止的卷收器 可以減小卷收 器在緊急鎖止時(shí)織帶的拉出長度 一般用于裝有安全氣囊的前排座椅 當(dāng)敏感機(jī)構(gòu)作 用時(shí) 首先鎖止卷軸 織帶繼續(xù)拉出時(shí) 只能向拉出方向拉動(dòng)卷帶筒 而不能使卷帶 筒旋轉(zhuǎn) 此時(shí)浮動(dòng)的卷帶筒推動(dòng)織帶鎖止機(jī)構(gòu)夾緊織帶 減少織帶在卷帶筒里拉出的 長度 預(yù)張緊機(jī)構(gòu) 預(yù)張緊機(jī)構(gòu)一般由敏感機(jī)構(gòu)和回拉機(jī)構(gòu)組成 由于其制造成本高 一般僅用于裝有安全氣囊的前排座椅 敏感機(jī)構(gòu)是觸發(fā)回拉機(jī)構(gòu)工作的一種裝置 分 機(jī)械式和電子式兩種 回拉機(jī)構(gòu)常用爆燃發(fā)生器產(chǎn)生高壓氣體作為回拉動(dòng)力 實(shí)現(xiàn)織 帶的預(yù)張緊 一般預(yù)張緊織帶長度為 80 150mm 4 導(dǎo)向件 導(dǎo)向件是用來改變織帶方向的零件 便于安全帶卷收器的布置 使安全帶能緊貼 乘員身體 有效地約束乘員身體運(yùn)動(dòng) 提高乘員佩帶安全帶的舒適性 但由于織帶在 通過導(dǎo)向件時(shí)彎曲變形并產(chǎn)生滑動(dòng)阻力 要求導(dǎo)向件表面光滑 摩擦系數(shù)小 圓弧面 曲率適中 減小織帶在滑動(dòng)時(shí)的變形和阻力 導(dǎo)向件的織帶滑動(dòng)表面通常有光滑的鍍鉻表面 包涂尼龍層表面 鑲嵌式光滑金 屬環(huán)表面及包塑成型表面等 由于鑲嵌金屬環(huán)和包塑成型的導(dǎo)向件與織帶接觸的圓弧 面大 因此織帶拉出和回卷時(shí)阻力小 但在制造包塑成型的表面時(shí) 應(yīng)使合模棱角處 平滑 有時(shí)合模分型面處設(shè)計(jì)成凹陷狀 以減小織帶拉動(dòng)時(shí)的阻力 避免拉毛織帶 5 鎖扣 鎖扣是既能把乘員約束在安全帶內(nèi) 又能快速釋放的連接裝置 鎖扣的分類及特點(diǎn) 按按鈕位置可分為兩種 一是側(cè)按式 二是頂按式 側(cè)按式結(jié)構(gòu)簡單 但因按鈕 在鎖體的外測 易于接觸異物而造成誤開鎖 一般開啟力較大 頂按式結(jié)構(gòu)復(fù)雜 但 強(qiáng)度較高 其開啟性能穩(wěn)定 而且在鎖體內(nèi)易于安裝安全開關(guān)或警告燈開關(guān) 強(qiáng)制駕 駛員使用安全帶 若駕駛員不使用安全帶 則車輛無法啟動(dòng)或警告燈告警 按連接方式可分為兩種 剛性連接式和柔性連接式 柔性連接式又分為鋼絲桿連 接式和柔性織帶連接式 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 剛性型鎖扣 一般用于前座椅帶扣 有時(shí)為了保護(hù)座椅 在與座椅面料接觸處貼 上保護(hù)塑料墊 或在剛性支架外面包塑料管或熱塑管 鋼絲型鎖扣 鋼絲外套塑料管或熱塑管 一般用于后座連接較短的鎖扣 織帶型鎖扣 一般用于后座的鎖扣 當(dāng)連接部分?jǐn)R在座墊上不使用時(shí) 也便于將 鎖頭移至合適的地方 由于帶扣鎖系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)碰撞時(shí) 受力非常大 因此當(dāng)柔性織帶 于任何金屬體連接時(shí) 要避免與金屬銳邊接觸 可在銳邊噴涂塑料 也可增加金屬或 塑料制的保護(hù)墊 鎖舌分類及特點(diǎn) 鎖舌可分為兩類 平板型鎖舌和折灣型鎖舌 平板型鎖舌在閉鎖時(shí)鎖扣受力情況 較好 在受力時(shí)不產(chǎn)生側(cè)向力矩 且制造簡單 折灣型鎖舌在閉鎖時(shí)按鈕處空間增大 因此在快速解脫時(shí)操作方便 鎖扣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 鎖扣的設(shè)計(jì)應(yīng)能排除任何不正確使用的可能性 例如后排中主座與邊坐安全帶鎖 舌應(yīng)能防止誤插 同時(shí)要特別保證鎖扣不能處于部分嚙合的位置 因此在帶扣閉鎖或 打開的過程中感覺必須明確 鎖扣與佩帶者身體接觸的區(qū)域其接觸面積應(yīng)不小于 20cm2 寬度不小于 46mm 以 保證發(fā)生事故時(shí)不傷害乘客 在鎖頭按鈕設(shè)計(jì)時(shí) 對于包圍式鎖扣按鈕 其外露表面面積不小于 4 5 cm2 寬度 不小于 15mm 對于非包圍式鎖扣按鈕 其外露面積不小于 2 5 cm2 寬度不小于 10mm 按鈕的表面應(yīng)為紅色 以示醒目警示 帶鎖扣材料 帶扣體 鎖止部件 鎖舌等受力部件一般都采用高強(qiáng)度鋼板 不 能使用脆性材料 熱處理后的金相組織是強(qiáng)度高 韌性大的金相組織 外罩及按鈕多 采用熱塑性樹脂 如 ABS 塑料 聚丙烯等 內(nèi)部功能部件多用聚甲醛等 1 3主要研究內(nèi)容 織帶型鎖扣 鋼絲型鎖扣 剛性型鎖扣 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 1 調(diào)研 明確汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)的功能和技術(shù)參數(shù) 2 汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)功能 結(jié)構(gòu)組成 工作原理分析 3 汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì) 4 汽車安全帶蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及其組合設(shè)計(jì) 5 課題工作總結(jié)和撰寫論文 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2 1安全帶參數(shù)分析 1 織帶參數(shù) 主要材料是聚酯 寬度一般在 48mm 左右 厚度為 1 1 5mm 2 卷收器 蝸簧 參數(shù) 卷受力 1N 7N 卷收自鎖條件 當(dāng)承受 0 7g 以上的加速度是 進(jìn)行鎖止 2 2 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)要求分析 蝸卷彈簧疲勞特性的試驗(yàn)原理方法 即將蝸卷彈簧在一定的速度范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行 旋緊與釋放 旋緊的程度依不同規(guī)格而定 直至失效為止 將其承受交變應(yīng)力作用的 次數(shù)用作橫梁彈簧的抗疲勞特性 車用安全帶所用卷簧的抗疲勞參數(shù)在數(shù)萬次以上 國內(nèi)外通常采取對車用安全帶總成產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)的方式 以檢測所用蝸卷彈簧的疲勞 指數(shù) 通觀現(xiàn)有的檢測設(shè)備 缺乏統(tǒng)一性與標(biāo)準(zhǔn)特征 多為各廠根據(jù)產(chǎn)品需求的設(shè)計(jì)要 求與自身?xiàng)l件自行設(shè)計(jì) 從結(jié)構(gòu)原理方面 大多數(shù)采用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 原理 也有 少數(shù)采用 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 將動(dòng)力機(jī) 或減速裝置 的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng) 或往復(fù)擺動(dòng) 再利用往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)實(shí)施對蝸卷彈簧的收緊與釋放 由于往 復(fù)直線運(yùn)動(dòng)行程大多要求 1 2m 范圍 而 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 中直線運(yùn)動(dòng)行程為曲柄半 徑的 2 倍 因此設(shè)備體積較大 尤其以臥式更甚 同時(shí)由于滑塊結(jié)構(gòu)的設(shè)置 不僅提 升加工精度要求高 而且 移動(dòng)副 的摩擦作用 致使機(jī)械效率低下 另外 欲實(shí)施 對多件的同時(shí)檢測 不僅進(jìn)一步增大設(shè)備所占用空間 也致使相關(guān)部件受力更趨于不 合理 2 3蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案設(shè)計(jì) 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 為了實(shí)現(xiàn)上述目的 本次設(shè)計(jì)的蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案是 包括底座 安裝在 底座上的支架 電機(jī) 渦輪減速器 曲柄 滑輪 傳動(dòng)帶 傳送帶一端繞在轆轤軸上 傳動(dòng)帶另一端繞過曲柄上的滑輪上后固定在位于支架上的支柱上 轆轤軸安裝在支承 座上 支承座設(shè)置在支架上端 轆轤軸上繞設(shè)有左升降帶和與左升降帶間隔設(shè)置的右 升降帶 左升降帶和右升降帶下端套設(shè)升降軸 方案簡圖如下所示 圖 2 1 蝸簧疲勞特性試驗(yàn)機(jī)方案簡圖 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 第三章 總體參數(shù)選定與計(jì)算 3 1安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)選定 已知參數(shù) 1 織帶參數(shù) 主要材料是聚酯 寬度一般在 48mm 左右 厚度為 1 1 5mm 2 卷收器 蝸簧 參數(shù) 卷受力 1N 7N 卷收自鎖條件 當(dāng)承受 0 7g 以上的加速度是 進(jìn)行鎖止 根據(jù)上述已知參數(shù)結(jié)合國內(nèi)外各廠自行設(shè)計(jì)的安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī) 選定本次設(shè)計(jì) 的疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)如下 1 安全帶升降行程 1 2m 2 安全帶升降速度行程 0 8 1m s 3 安全帶寬度 50mm 厚度 1 5mm 3 2電動(dòng)機(jī)的選擇 3 2 1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 由于負(fù)載比較平穩(wěn) 對啟動(dòng) 制動(dòng)無特殊要求 因此選用 Y 系列三相交流異步電 動(dòng)機(jī) Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有高效 節(jié)能 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高 噪聲小 可靠性高 壽命長等優(yōu)點(diǎn) 安裝尺寸和功率等級也完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn) 一般用于無特殊要求的機(jī) 械設(shè)備 4 3 2 2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示 所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 作要求的功率 容量小于工作要求 則不能保證工作機(jī)的正常工作 或使電動(dòng)機(jī)長期 過載 發(fā)熱大而過早損壞 容量過大 則增加成本 并且由于效率和功率因數(shù)低而造 成電能浪費(fèi) 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適 對電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響 功率選得 過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高 能力又得不到充分發(fā)揮 而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不在滿載下運(yùn) 轉(zhuǎn) 其效率和功率因素都較低而造成能源的浪費(fèi) 對于載荷比較穩(wěn)定 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械 通常只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大 于所需電動(dòng)機(jī)的工作功率 即 而不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 dPde 根據(jù)調(diào)研國內(nèi)外各廠自行設(shè)計(jì)的安全帶疲勞試驗(yàn)機(jī) 選定本次設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī) 電機(jī)功率為 1 1KW 3 2 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 額定功率相同的同類型電動(dòng)機(jī) 可能有不同的轉(zhuǎn)速 Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī) 有四種常用的同步轉(zhuǎn)速 即 3000r min 1500r min 1000r min 750r min 低轉(zhuǎn)速電動(dòng) 機(jī)的級數(shù)多 外廓尺寸及重量都比較大 價(jià)格高 但可使傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及尺寸較 小 高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則相反 因此確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí) 應(yīng)進(jìn)行分析比較 以確定合理的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 一般來說 如果沒有特殊要求通常選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500r min 或 1000r min 的電動(dòng)機(jī) 5 為了設(shè)計(jì)出合理的傳動(dòng)裝置 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇范圍可以通過各個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng) 比范圍和工作機(jī)的轉(zhuǎn)速要求來推算出 即 3 6 wadni 式中 電動(dòng)機(jī)可選轉(zhuǎn)速范圍 dn 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍 ai 工作機(jī)轉(zhuǎn)速 w 蝸桿傳動(dòng)推薦的傳動(dòng)比范圍 8 60 上述已選定 1 安全帶升降行程 1 2m 2 安全帶升降速度行程 0 8 1m s 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 故 20 25r min2 1 80 6w n 由式 3 6 可算得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 8 60 20 25 160r min 1500r mind 符合這一范圍的常用同步轉(zhuǎn)速有 1500r min 1000r min 750r min 三種 由于之前 已算得電動(dòng)機(jī)的額定功率為 1 1kW 符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速只有 1500r min 1000r min 兩種 以兩種方案作比較 結(jié)果如表 2 1 所示 表 2 1 電動(dòng)機(jī)方案表 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)重量 總傳動(dòng)比 1 Y90S 4 1 1 1500 1400 22 56 70 2 Y90L 6 1 1 1000 910 25 36 4 45 5 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 重量 傳動(dòng)比等因素 第 2 種方案比較合適 選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90L 6 其主要技術(shù)參數(shù)列于表 2 2 表 2 2 Y90L 6 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額的功率 kW 轉(zhuǎn)速 r min 電流 A 效率 功率因素 Y90L 6 1 1 910 4 77 5 0 74 Y90L 6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸如下圖 3 1 所示 圖 3 1 電動(dòng)機(jī)外形 安裝尺寸簡圖 按圖 3 1 所示 Y90L 6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸如下表 3 1 所示 表 3 1 Y90S 6 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸 H A B C D E F G K AA AC AB AD HD L 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 90 140 100 56 24 50 8 20 10 62 195 180 155 250 320 3 3運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3 3 1傳動(dòng)比計(jì)算 滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動(dòng)比為 min 910rnm 415 4 3625 iiw 取 結(jié) 合 渦 輪 傳 動(dòng) 比 系 列 3 3 2各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 9101rn 2 軸 i 2 42i 3 3 3各軸的輸入功率 1 軸 kwP089 1 101 2 軸 62 322 3 3 4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 mNnPT 54 190 59500 1 軸 3 8 11 2 軸 mNnPT 2 70 2609595022 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 T 轉(zhuǎn)速 in r傳動(dòng)比 電機(jī)軸 1 1 11 54 910 1 軸 1 089 11 43 910 1 2 軸 0 862 370 82 22 2 41 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 4 1渦輪減速器的設(shè)計(jì) 4 1 1渦輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 因?yàn)槲佪單仐U傳動(dòng)的特點(diǎn) 并考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)空間的布置 和嚙合等特點(diǎn)選擇為 圓柱蝸桿傳動(dòng) 并根據(jù) GB T 10085 1998 的推薦 在此傳動(dòng)系統(tǒng)中采用漸開線蝸桿 ZI 蝸桿 2 選擇材料 因?yàn)榭紤]到蝸桿傳動(dòng)的功率不大 速度只是中等 所以蝸桿用 45 鋼 又因希望效 率高些 耐磨性好些 所以蝸桿螺旋齒面要求淬火 硬度選為 45 55 HRC 蝸輪用鑄 錫磷青銅 ZCuSn10P1 用金屬模鑄造 并且為了節(jié)約貴重的有色金屬 僅齒圈用青銅 制造 但輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造 3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 從根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 首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 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 中式 11 12 傳動(dòng)中心距為 4 1 232 HPEZKTa a 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T1 上述計(jì)算可知 T1 370 82N m b 確定載荷系數(shù) K 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 因?yàn)楣ぷ鬏d荷較穩(wěn)定 故載荷分布不均勻系數(shù) K 1 由表 11 5 選取使用系數(shù) K 1 15 由于轉(zhuǎn)速一般不高 沖擊載荷也不大 可取動(dòng)載荷系數(shù) Kv 1 05 則 K K K Kv 1 05 1 15 1 1 21 b 確定彈性影響系數(shù) ZE 因?yàn)檫x用的蝸輪材料是鑄錫磷青銅 蝸桿材料是 45 號(hào)鋼 因此彈性影響系數(shù) ZE 160MPa1 2 d 確定接觸系數(shù) Zp 我們先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a 的比值為 d1 a 0 35 因此我們可以 從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖 11 18 中可查到 Zp 2 9 e 確定許用接觸應(yīng)力 H 因?yàn)楦鶕?jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1 采用金屬模制造 蝸桿螺旋齒面硬 度 45HRC 因此我們可以從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 11 7 中查到蝸輪的基本許用應(yīng)力是 H 268MPA f 計(jì)算循環(huán)次數(shù) N 60jn1Lh 60 1 910 41 12000 3 2 107 g 壽命系數(shù) KHN 0 865 87102 3 則 H KHN H 0 865 268MPa 231 8MPa h 計(jì)算中心距 121 6mm 232 HPEZKTa 3 238 196082 701 考慮到本次設(shè)計(jì)中傳動(dòng)系統(tǒng)的空間布局 渦輪轉(zhuǎn)速較低 所需功率較低的特殊性 因此為了設(shè)計(jì)的合理性選取中心距 a 125 因?yàn)閭鲃?dòng)比為 i 41 因此我們可以從 機(jī) 械設(shè)計(jì) 表 11 2 中取模數(shù) m 5 蝸桿分度圓直徑 d1 50mm 這時(shí) d1 a 0 4 從 機(jī) 械設(shè)計(jì) 圖 11 18 中可查得接觸系數(shù) Z p 2 74 所以 Z p Zp 所以以上計(jì)算結(jié)果可用 4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 a 蝸桿 蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸如表 4 1 所示 表 4 1 蝸桿幾何參數(shù) 名稱 代號(hào) 計(jì)算數(shù)值 蝸桿的頭數(shù) Z1 1 蝸桿直徑的系數(shù) q 10 蝸桿分度圓的直徑 d1 50 蝸桿齒頂圓的直徑 da1 60 蝸桿齒根圓的直徑 df1 38 蝸桿軸向的齒距 pa 16 分度圓的導(dǎo)程角 11 18 36 b 蝸輪 蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸如表 4 2 所示 表 4 2 蝸輪幾何參數(shù) 名稱 代號(hào) 計(jì)算數(shù)值 蝸輪的齒數(shù) Z2 41 渦輪分度圓的直徑 d2 205 蝸輪齒根圓的直徑 df2 188 蝸輪喉圓的直徑 da2 210 變位系數(shù) X2 0 5 渦輪的寬度 B 40 5 校核彎曲疲勞強(qiáng)度 4 2 F2Fa1F53 YmdKT 當(dāng)量齒數(shù) zv2 z2 cos3 41 cos11 18 36 3 42 42 因?yàn)?x2 0 5 zv2 42 42 從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖 11 19 中查到齒形的系數(shù) YFA2 2 87 所以螺旋角的系數(shù) YB 1 11 31 140 0 9192 因?yàn)槲佪喌闹圃觳牧蠟?ZCuSn10P1 從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 11 8 中查得基本許用彎 曲應(yīng)力為 F 56 MPa 壽命系數(shù) 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 KFN 0 647 976104 5 許用彎曲應(yīng)力 F KFN F 0 647 56MPa 36 232MPa F MPa 7 8MPa 912 087520193 15 4 所以彎曲強(qiáng)度是滿足的 4 1 2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸是組成機(jī)器的主要零件之一 軸可分為轉(zhuǎn)軸 心軸和傳動(dòng)軸三類 軸按照軸線 形狀的不同 分為曲軸和直軸兩大類 軸的設(shè)計(jì)也和其他零件的設(shè)計(jì)相似 包括結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)和工作能了計(jì)算兩方面的內(nèi)容 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包 括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸 軸的計(jì)算通常都是在初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后 進(jìn)行校核計(jì)算 計(jì)算準(zhǔn)則是要滿足軸的剛度或強(qiáng)度要求 軸的校核方法有兩種 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 按彎曲合成強(qiáng)度計(jì)算 3 1 軸的材料的選擇 因?yàn)榉诌x機(jī)所傳遞的功率比較小 對軸的重量和尺寸也沒有什么特殊的要求 所 以全部選擇為常用的材料 45 鋼 2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 初步確定各軸的最小直徑 根據(jù)已知的數(shù)據(jù) 列出各軸的轉(zhuǎn)速 功率和轉(zhuǎn)矩如表 45 所示 表 4 5 軸的轉(zhuǎn)速 功率和轉(zhuǎn)矩 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 mNT 轉(zhuǎn)速 in r傳動(dòng)比 電機(jī)軸 1 1 11 54 910 1 軸 1 089 11 43 910 1 2 軸 0 862 370 82 22 2 41 按 機(jī)械設(shè)計(jì) 中式 15 2 估算最小直徑 3 9 30minPAd 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 根據(jù)表 15 3 可查得 A0 110 于是可算得 軸 11 7mm 33101min9108 PAd 軸 28 2mm 33202in 2 6 各段軸徑的確定 初步估計(jì)出軸的最小直徑后 就可以按照軸上零件的安裝順序 從上往下開始確 定軸的各段直徑 軸 最小軸段上面安裝聯(lián)軸器 該段直徑可選擇為 19mm 第二段安裝軸承 從而可 從 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 中表 15 3 中查得軸承的型號(hào)為 6205 外形尺寸為 d1 25mm D1 52mm B1 12mm 該段長度為 12mm 軸承依靠軸肩定位 所以該 段的直徑為 30mm 下一段為蝸桿 該段長度為 70mm 如圖 4 1 所示 圖 4 1 軸 1 的結(jié)構(gòu) 軸 最小軸段上面安裝曲柄 該段直徑可選擇為 30mm 從而可從 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè) 計(jì) 中表 15 3 中查得軸承的型號(hào)為 6208 外形尺寸為 d2 40mm D2 68mm B2 15mm 該段長度為 40mm 軸承依靠軸肩定位 所以該 段的直徑為 45mm 這段所接的為一個(gè)小渦輪 渦輪寬度為 50mm 該段長度為小渦 輪寬度 50mm 如圖 4 2 所示 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 圖 4 2 軸 2 的結(jié)構(gòu) 3 軸的校核計(jì)算 以軸 為例 a 求軸上的載荷 對于 6208 型深溝球軸承 ma19 載荷 水平面 垂直面 支反力 F NNH3 012852 NFV8231 N6 彎矩 M mH 4mMV 49 總彎矩 H 1672 扭矩 T N 37082 b 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 即安裝渦輪處 取 軸的計(jì)算應(yīng)力 6 0 MPaWTMca 6 132 5 14365 70 98 22232 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由機(jī)械設(shè)計(jì) 查得 因此 安全 Pa601 1 ca 計(jì)得 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 mL8235 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 圖 4 3 4 1 3軸承的選擇與校核 1 軸承選擇 因?yàn)檩S承受一定的軸向力的作用 所以選用角接觸軸承 軸 從 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 中表 15 3 中查得軸承的型號(hào)為 6205 外形尺寸 為 d1 25mm D1 52mm B1 12mm 軸 從 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 中表 15 3 中查得軸承的型號(hào)為 6208 外形尺寸 為 d2 40mm D2 62mm B2 15mm 以輸入軸為例 其他各軸校核過程類似不一一復(fù)述 2 軸承校核 1 按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào) 因支承跨距不大 故采用兩端固定式軸承 組合方式 軸承類型選為深溝球滾子軸承 軸承的預(yù)期壽命取為 L h 29200h 由上面的計(jì)算結(jié)果有軸承受的徑向力為 Fr1 340 43N 軸向力為 Fa1 159 90N 2 初步選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)為 6205 其基本額定動(dòng)載荷為 Cr 51 8KN 基本額定靜 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 載荷為 C0r 63 8KN 3 徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 NFNVHr 43 06 187 543 2221211 r 8 5 9222 動(dòng)載荷為 查得 則有arYFP 4 06 Nr 0139 156 3 滿足要求 hrh LPCnL 4 52 80601 6 4 1 4鍵的選擇與校核 1 鍵的選擇 鍵的類型有平鍵 半圓鍵 切向鍵等 是一種實(shí)現(xiàn)軸與輪轂間周向固定 用以傳 遞轉(zhuǎn)矩的標(biāo)準(zhǔn)件 應(yīng)用非常地廣泛 3 蝸桿與電機(jī)所用鍵 蝸桿鍵所在軸徑為 19mm 從 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 14 1 中 查得鍵寬為 b 6mm 鍵高為 h 6mm 從鍵的長度系列可選擇 L 36mm 蝸輪所用鍵 蝸輪所在軸徑為 14mm 從 機(jī)械設(shè)計(jì) 中表 14 1 中查得鍵寬 為 b 5mm 鍵高為 h 5mm 從鍵的長度系列可選擇 L 36mm 2 鍵的強(qiáng)度校核 鍵 軸材料都是鋼 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 MPaP120 鍵的工作長度 mbl412851 l412 合適 PP MadlkT 638 072131 合適 PPl 2 45 2232 4 1 5箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速器箱體是支承和固定軸系部件 保證傳動(dòng)零件正常嚙合 良好潤滑和密封的 基礎(chǔ)零件 因此 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 為提高箱體強(qiáng)度 采用鑄造的方法制造 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 為便于軸系部件的安裝和拆卸 箱體采用剖分式結(jié)構(gòu) 由箱座和箱蓋組成 剖分 面取軸的中心線所在平面 箱座和箱蓋采用普通螺栓連接 圓柱銷定位 減速器箱體是支承和固定軸系部件 保證傳動(dòng)零件正常嚙合 良好潤滑和密封的 基礎(chǔ)零件 因此 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 為提高箱體強(qiáng)度 采用鑄造的方法制造 首先保證足夠的箱體壁厚 箱座和箱蓋的壁厚取 m81 其次 為保證減速器箱體的支承剛度 箱體軸承座處要有足夠的厚度 并設(shè)置加 強(qiáng)肋 且選用外肋結(jié)構(gòu) 為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度 座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量 靠近 以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則 為提高聯(lián)接剛度 在軸承座 旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺(tái) 要有一定高度 以留出足夠的扳手空間 由于減速器上各軸 承蓋的外徑不等 各凸臺(tái)高度設(shè)計(jì)一致 另外 為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度 箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應(yīng)有較大的厚度 mb15 為保證箱體密封 除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外 合理布置箱體凸緣 聯(lián)接螺栓 采用對稱均勻布置 并不與吊耳 吊鉤和定位銷等發(fā)生干涉 1 油面位置及箱座高度的確定 對于圓柱渦輪 通常取浸油深度為一個(gè)齒高 對于多級傳動(dòng)中的低速級大渦輪 其浸油深度不得超過其分度圓半徑的 1 3 為避免傳動(dòng)零件傳動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的 污物攪起 造成齒面磨損 應(yīng)使大渦輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于 30 50mm 取 45mm 2 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 由于采用鑄造箱體 所以要注意鑄造的工藝要求 例如注意力求壁厚均勻 過渡 平緩 外形簡單 考慮液態(tài)金屬的流動(dòng)性 箱體壁厚不應(yīng)過薄 砂形鑄造圓角半徑取 為便于造型時(shí)取模 鑄件表面沿拔模方向設(shè)計(jì)成 的拔模斜度 m5R 10 2 以便拔模方便 箱體與其他零件的結(jié)合處 如箱體軸承座端面與軸承蓋 窺視孔與視 孔蓋 螺塞等處均做出凸臺(tái) 以便于機(jī)加工 設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)形狀時(shí) 應(yīng)盡量減小機(jī)械加工面積 減少工件和刀鋸的的調(diào)整次數(shù) 例如同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應(yīng)盡量一致 以便鏜孔并保證鏜孔精度 取兩 軸承座孔的直徑相同 箱體的加工面與非加工面必須嚴(yán)格分開 加工處做出凸臺(tái) 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑 箱體形狀力求均勻 美觀 mh53 3 箱體尺寸設(shè)計(jì) 要設(shè)計(jì)啟蓋螺釘 其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度 釘桿端部要做成 圓柱形 加工成半圓形 以免頂壞螺紋 為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度 在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩 端各設(shè)一圓錐定位銷 兩銷間的距離盡量遠(yuǎn) 以提高定位精度 定位銷直徑一般取 取 長度應(yīng)大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度 以利于裝拆 28 07d m7 箱體相關(guān)尺寸匯總?cè)缦?名 稱 代號(hào) 一級渦輪減速器 計(jì)算結(jié)果 機(jī)座壁厚 0 04a 3mm 8mm 8 機(jī)蓋壁厚 1 0 85 8 機(jī)座凸緣厚度 b 1 5 20 機(jī)蓋凸緣厚度 b1 1 5 1 20 機(jī)座底凸緣厚度 b2 2 5 30 地腳螺釘直徑 df 0 036a 12mm 16 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0 75 df 16 機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑 d2 0 5 0 6 df 12 連接螺栓 d2 的間距 l 150 200mm 軸承端螺釘直徑 d3 0 4 0 5 df 6 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 0 3 0 4 df 5 定位銷直徑 d 0 7 0 8 d2 6 df d 1 d 2 至外機(jī)壁距離 c1 見表 2 22 16 13 df d 2 至緣邊距離 c2 見表 2 20 11 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 c2 20 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)低速軸承座外徑確定 50 外機(jī)壁到軸承端面距離 l1 c1 c2 5 8 mm 48 內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離 l2 c1 c2 5 8 mm 56 蝸輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1 1 2 10 蝸輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離 2 8 機(jī)座肋厚 m m 0 85 7 軸承端蓋外徑 D2 軸承座孔直徑 5 5 5 d 3 125 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 軸承端蓋凸緣厚度 e 1 1 2 d3 10 軸承旁連接螺栓距離 s 盡量靠近 以 Md1 和Md 3 不發(fā)生干涉為準(zhǔn) 4 2聯(lián)軸器的選用 根據(jù)前面計(jì)算 蝸桿軸最小直徑 為了與電機(jī)軸配合取md7 1in md19 查機(jī)械手冊 根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算 KTc 查表課本 14 1 K 1 3 則 mNTAca 03 81 31 啟動(dòng)載荷為名義載荷的 1 25 倍 則 mNTC 04 13 825 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查手冊選擇聯(lián)軸器型號(hào)為選用 YL3 J1 型 凸緣聯(lián)軸器 其允許最大扭矩 T 25 許用最高轉(zhuǎn)速 n 5000 半聯(lián)軸器的孔徑 d 19 孔長度 l 40mm 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長min r 度 L1 42 4 3曲柄的設(shè)計(jì) 前述 3 1 已選定本次設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)如下 1 安全帶升降行程 1 2m 故根據(jù)滑輪理論 曲柄半徑為 mR30412 結(jié)合上述算的蝸桿輸出軸端直徑為 d302 因此得到曲柄結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 圖 4 4 曲柄 4 4平帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 帶輪的選定 圓周速度 傳動(dòng)比 所以選定普通膠帆布平帶傳動(dòng) 25 30 v 1i 2 帶速16dm 膠帆布平帶 m s 1ax0nvv max30v 52 37 6s 2 大帶輪直徑 取值 0 01 0 021 di 260 59 4m 3 軸間距 12 ad 0 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 4 所需帶長 開口傳動(dòng) 2112 2 4dLaa 205308 5 8603m 5 小帶輪包角 217 5da 045183 6 曲撓次數(shù) m 帶輪數(shù)10mvyL 2 371 5286 7 帶厚 140 d 5 2m 8 帶的截面積 0 1AKpP 工況系數(shù) 查表 14 1 12 1 0A AK 膠帶單位截面積所能傳遞的基本額定功率 查表 14 1 34 0 3 kWcm 1 1P2 kWcm 包角修正系數(shù) 查表 14 1 35 0 91K K 傳動(dòng)布置系數(shù) 查表 14 1 36 1 0 210 39 7Am 帶寬 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 Ab 29 7415m 作用在軸上的力 1 8Mpa0 2sinrF 0 15 31 897i4 2r N 4 5轆轤軸及軸上零件設(shè)計(jì) 4 5 1材料的選擇 由表 16 1 查得 用 45 號(hào)鋼 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 MPaB637 由表 16 3 得 MPab601 4 5 2結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 估算軸的最小直徑 根據(jù)表 11 6 取 110 為取值范圍C 估算軸的直徑 mnpcd3 27 650133 因?yàn)檩S上開有兩個(gè)鍵槽 考慮到鍵槽對軸強(qiáng)度的削落 應(yīng)增大軸徑 此時(shí)軸徑應(yīng) 增大 5 10 d7 28 513 271 考慮到與帶輪配合 查設(shè)計(jì)手冊 mLd503011 軸段 上有帶輪需要定位 因此軸段 應(yīng)有軸肩 d26 軸段 安裝軸承 必須滿足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn) 故 B3 軸段 md364 L734 軸段 mLLmd1670565 4 5 3校核計(jì)算 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 1 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 圓周力 NdTFt 08 154232091 徑向力 tr 7 6an 水平 FtBA04 12 垂直 NtBA6 8mMI 4 253704 1 mNI 92 1375 96 NI 2 450 128086 合成 2M mNIII 8 1369405221 當(dāng)量彎矩 TMIeI 2 522 NII 31 校核 beIeIeIeII MPadW13659 1 02 8 繪制軸的受力簡圖及垂直面彎矩圖 軸承支反力 FAY FBY Fr1 2 540 2N FAZ FBZ 2 406 6N1tF 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 由兩邊對稱 知截面 C 的彎矩也對稱 截面 C 在垂直面彎矩為 MC1 FAyL 2 16 9N m 繪制水平面彎矩圖 圖 4 5 截面 C 在水平面上彎矩為 MC2 FAZL 2 406 6 62 5 12 7N m310 繪制合彎矩圖 MC MC12 MC22 1 2 16 92 12 72 1 2 21 1N m 繪制扭矩圖 轉(zhuǎn)矩 T TI 20 33N m 校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 由教材 P373 式 15 5 經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈 122 Wcca 動(dòng)循環(huán)應(yīng)力 取 0 6 22231 0 619 55cca aW 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由教材 P362 表 15 1 查得 因此 a 601 故安全 ca 1 該軸強(qiáng)度足夠 2 軸承壽命校核 在設(shè)計(jì)選用的軸承為 6206 型圓錐滾子軸承 由手冊查得 068 2 48CkN a 由滾動(dòng)軸承樣本可查得 軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時(shí) 當(dāng)量載荷可以 按下式計(jì)算 1 當(dāng) 0 68arF 0 92raPF 2 當(dāng) r 71 4r 且工作平穩(wěn) 取 按上面式 2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 即 259 0 6846ar 1pf 1 0 71 4295praPfFN b 計(jì)算預(yù)期壽命 hL 280hL c 求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷 63360217480429537 54610hnCP kNC 故選擇此對軸承在軸上合適 3 鍵的強(qiáng)度校核 在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接 尺寸為 鍵長為 45mm 87bhm 鍵的工作長度 45837lLbm 鍵的工作高度 7 2k 可得鍵聯(lián)接許用比壓 2 15 0 PN 274032 5TPdkl 4 6支承座設(shè)計(jì) 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 支承座用來支承轆轤軸 結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示 圖 4 6 支承座 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 30 結(jié) 論 這次的課程設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程 可以說是我們大學(xué)所學(xué) 專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評定 通過這次課程設(shè)計(jì) 使我們對以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了 一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通 例如我們在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖 材料 力學(xué) 機(jī)械工程材料 機(jī)械設(shè)計(jì) 極限配合與公差以及 CAD 計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的 專業(yè)知識(shí) 在做課程設(shè)計(jì)的過程中 不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn) 還使我們發(fā)現(xiàn)了許多 以前沒有注意的細(xì)節(jié)問題 而這些細(xì)節(jié)問題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī) 械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在 此外 我感覺兩個(gè)月的課程設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面 使我學(xué)到了許多知識(shí) 不 僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí) 在做設(shè)計(jì)的過程中 由于需要用到課本外的知識(shí) 這要求我們 上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料 例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們對絞車的工作環(huán)境和 工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式 由于以前沒有注意此方面的問題 所 以必須通過實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 31 參考文獻(xiàn) 1 吳宗澤 主編 高等機(jī)械設(shè)計(jì) M 北京 清華大學(xué)出版社 1991 2 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) M 8 版 北京 高等教育出版社 2006 3 王三民 諸文俊 主編 機(jī)械原理與設(shè)計(jì) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 4 諸文俊 鐘發(fā)祥 主編 機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì) M 西安 西北大學(xué)出版社 2009 5 諸文俊 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 西安 西安交通大學(xué)出版社 1998 6 任金泉 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M 西安 西安交通大學(xué)出版社 2006 7 蔡懷崇 閔行 主編 材料力學(xué) M 西安 西安交通大學(xué)出版社 2006 8 肖凋燕 余紀(jì)生 崔居普 絞車工手冊 煤炭工業(yè)出版社 1995 1 9 東北工學(xué)院礦山運(yùn)輸提升教研室 建井提升運(yùn)輸 冶金工業(yè)出版社 1961 1 10 竺可楨 物理學(xué) 北京 科學(xué)出版社 1973 56 60 12 范祖蕘 編結(jié)構(gòu)力學(xué) M 機(jī) 械工業(yè)出版社 1979 13 冷興聚 王春華 王琦 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 沈陽 東北大學(xué)出版社 2002 14 陳瑋璋 主編 起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu) M 上海海運(yùn)學(xué)院 1986 15 李美榮 主編 工程機(jī)械專業(yè)英語 M 人民交通出版社 2002 西安交通大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 32 致 謝 從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門 但這都是零散的 成塊吸收 而最終的課程設(shè)計(jì)就 是把這些零散 成塊的知識(shí)有條理 系統(tǒng)化 綜合運(yùn)用 達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度的目的 既是對綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng) 又是為將來走上工作崗位的做的一次實(shí)戰(zhàn)模擬 絞車對我來說是陌生的 因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識(shí)很少 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中 我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去 不是單一的設(shè)計(jì)一件東西 而是要靈活 運(yùn)用 舉一反三 能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去 不過 在設(shè)計(jì)上還有很多缺陷 需要進(jìn)一 步完善 希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見 批評指正 使以后不在犯同樣的錯(cuò)誤 不斷 成熟 進(jìn)步 在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助 經(jīng)過了近 3 個(gè)月的時(shí)間 我的課程設(shè)計(jì)終于作完了 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我尊敬的老師 們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助 在此我深表感謝 沒有他們的幫助我很難將這次 課程設(shè)計(jì)做好 我更加感謝的我的指導(dǎo) 在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都給予了我很大的支 持和幫助 在此 我對老師衷心的說一聲謝謝 我還要感謝院里的領(lǐng)導(dǎo) 因?yàn)槭撬麄優(yōu)?我提供了這次機(jī)會(huì) 謝謝