FA311系列高速并條機(jī)車頭箱的設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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揚(yáng) 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計
設(shè)計題目:FA311系列高速并條機(jī)
車頭箱的設(shè)計
系 別:機(jī)械工程系
專 業(yè):機(jī)械制造工藝及設(shè)備
班 級:01機(jī)械(2)班
姓 名:
學(xué) 號:
指導(dǎo)老師:
完成時間:
目錄
一、 畢業(yè)設(shè)計的目的——————————?。?
二、 課題簡介 ———————————— 3
三、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計——————————— 4
四、結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算—————————?。?
五、軸的設(shè)計——————————————?。保?
六、參考文獻(xiàn)——————————————?。玻?
七、畢業(yè)小結(jié)——————————————?。玻?
一、畢業(yè)設(shè)計的目的
畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論.基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練,這對學(xué)生即將從事的有關(guān)技術(shù)工作和未來的開拓具有一定意義,其主要目的是:
1、學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力,拓寬和深化學(xué)生的知識。
2、學(xué)生樹立正確的設(shè)計思路,設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維,掌握工程設(shè)計的一般程序.規(guī)范和方法。
3、學(xué)生正確使用技術(shù)資料.國家標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)手冊.圖冊等工具書。進(jìn)行設(shè)計計算.數(shù)據(jù)處理.編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。
4、 學(xué)生今昔功能調(diào)查研究。面向?qū)嶋H。面向生產(chǎn)。向工人和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度.工作作風(fēng)和工作方法。
二、課題簡介
FA311系列高速并條機(jī)適應(yīng)于75mm以下的纖維的純紡與混紡,在紡紗工藝過程中,位于梳棉工序之后,梳棉纖維條經(jīng)過本機(jī)并合與牽伸,能夠提高纖維的條長片段均勻度、纖維的伸直度,使不同品質(zhì)纖維的混合更趨均勻,為獲得良好的細(xì)紗創(chuàng)造必要的條件。
2100型號的車頭箱是陜西寶雞寶成紡織機(jī)械長的產(chǎn)品,年產(chǎn)量1000臺,車頭箱是FA311系列高速并條機(jī)的主要動力傳遞機(jī)構(gòu),它通過按一定的速比排布的齒輪將電機(jī)的動力經(jīng)車頭箱的變速,傳遞給各工作主軸,使其獲得一定的動力、轉(zhuǎn)速和方向。
該車頭箱是鑄造而成,內(nèi)部的零件主要由圓柱斜齒輪組成,齒輪要求加工精度較高,生產(chǎn)批量大。針對生產(chǎn)現(xiàn)狀和要求設(shè)計2100型號的車頭箱。
由被加工零件的不同,并條機(jī)設(shè)計方案各異,其車頭箱可以垂直或水平安裝。該設(shè)計的車頭箱是水平安裝在FA311高速并條機(jī)右側(cè)上方的。
三、 確定箱體結(jié)構(gòu)、繪制原始依據(jù)圖
車頭箱箱體及前后蓋,均采用灰鑄鐵HT200鑄造而成,箱體的形狀和尺寸按國家標(biāo)準(zhǔn)GB3668-83和實際設(shè)計情況選擇。
箱體長度 L=L1=L2+L3+L4
式中:L1是左端臺座的長度
L2是齒輪縱向軸系方向上兩最遠(yuǎn)齒輪的中心距
L3是兩端厚度之和
L4是兩最遠(yuǎn)軸距箱體壁的長度
則L=195+30+530+182=937
箱體寬度B=B1+B2+B3+B4
式中:B1是橫向最大軸系齒輪寬度
B2是箱體厚度
B3軸端至箱壁的距離
B4突出箱蓋的寬度
則B=125+30+40+56=251
箱體的高度H=H1+H2+H3
式中H1是軸系高度方向上兩最遠(yuǎn)主軸的中心距
H2是兩最遠(yuǎn)主軸的中心距箱壁的距離
H3是箱體的厚度
則H=354+180+45=569
最后結(jié)合設(shè)計手冊與實際的結(jié)構(gòu)尺寸確定箱體的尺寸為
L×B×H=940×254×573
四、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計
已知:電機(jī)功率P=1.8KW,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1470r/min
nⅰ1=1006r/min, nⅱ5=n電機(jī)=1470r/min, nⅲ7=2123r/min,
nⅳ15=205r/min, nⅴ17=143r/min
1) 確定傳動比及分配傳動比
總傳動比:
iⅰ總=n電機(jī)/n1=1470/1006=1.5
iⅱ總=n電機(jī)/n5=1470/1470=1
i???n電機(jī)/n7=1470/2123=0.7
iⅳ總=n電機(jī)/n15=1470/205=7.2
iⅴ總=n電機(jī)/n17=1470/143=10.3
傳動比的分配:
iⅰ總=i45×i23×i12
則:i45 =1.46 i23=1.77 i12=0.565
iⅱ總=i5=1
i???i56×i67
則:i56=1.10 i67=0.63
iⅳ總=i45×i48×i9 10×i11 12×i13 14×i14 15
則:i45=1.46 i48=1.18 i9 10=1.14 i11 12=3
i13 14=1.34 i14 15=0.92
iⅴ總=i45×i48×i9 10×i11 12×i13 16×i16 17
則:i13 16=1.34 i16 17=1.31
2)、運(yùn)動參數(shù)的和動力參數(shù)的設(shè)計
(1)各輸出軸速度已知:
nⅰ1=1006r/min nⅱ5=n電機(jī)=1470r/min nⅲ7=2123r/min
nⅳ15=205r/min nⅴ17=143r/min
則其它各軸的轉(zhuǎn)速為:
nⅰ34=n電機(jī)/i45=1470/1.46=1006r/min
nⅰ2= nⅰ34/i23=1006/1.77=586 r/min
nⅰ=1006 r/min
nⅱ5=n電機(jī)=1470r/min
nⅲ6= nⅱ5/i56=1470/1.10=11336 r/min
nⅲ7= nⅲ6/i67=1336/0.63=2123 r/min
nⅳ34=1006 r/min
nⅳ89= nⅳ34/i48=1006/1.18=853 r/min
nⅳ10 11= nⅳ89/i9 10=853/1.14=748 r/min
nⅳ12 13= nⅳ10 11/i11 12=748/3=249 r/min
nⅳ14= nⅳ12 13/i14=249/1.34=186 r/min
nⅳ15= 205 r/min
nⅴ16= nⅳ12 13/i13 16=249/1.34=186 r/min
nⅴ17= 143 r/min
(2)各軸的功率:
電機(jī)到各傳動軸的效率:
ηⅠ1=η1·η2·η3=0.96×0.98×0.97=0.82
ηⅠ2=η1·η22·η32 =0.96×0.982×0.972=0.87
ηⅠ34=η1·η23·η33=0.96×0.983=0.91
ηⅡ5=η1·η2=0.96×0.98=0.94
ηⅢ6=η1·η2·η3=0.96×0.98×0.97=0.91
ηⅢ7=η1·η22·η32=0.96×0.982×0.972=0.87
ηⅣ89=η1·η22·η32=0.96×0.982×0.972=0.87
ηⅣ10 11=η1·η23·η33=0.96×0.983×0.973=0.82
ηⅣ12 13=η1·η24·η34=0.96×0.984×0.974=0.78
ηⅣ14=η1·η25·η35=0.96×0.985×0.975=0.75
ηⅣ15=η1·η26·η36=0.96×0.986×0.976=0.71
ηⅴ16=η1·η25·η35=0.96×0.985×0.975=0.75
ηⅴ17=η1·η26·η36=0.96×0.986×0.976=0.71
查《機(jī)械設(shè)計實訓(xùn)教程》 ∮1=0.96(V帶傳動效率)
∮2=0.98(滾動軸承的傳動效率)
∮3=0.97(齒輪精度為8級)
實際功率:
P電機(jī)=1.8KW
Pⅰ1= P電機(jī)·ηⅠ1=1.8×0.82=1.18 KW
Pⅰ2= P電機(jī)·ηⅠ2=1.8×0.87=1.57 KW
Pⅰ34= P電機(jī)·ηⅠ34=1.8×0.91=1.64 KW
Pⅱ5= P電機(jī)·ηⅡ5=1.8×0.94=1.70 KW
Pⅲ6= P電機(jī)·ηⅢ6=1.8×0.91=1.64 KW
Pⅲ7 P電機(jī)·ηⅢ7=1.8×0.87=1.57 KW
Pⅳ89= P電機(jī)·ηⅣ89=1.8×0.87=1.57 KW
Pⅳ10 11= P電機(jī)·ηⅣ10 11=1.8×0.82=1.48 KW
Pⅳ12 13= P電機(jī)·ηⅣ12 13=1.8×0.78=1.4 KW
Pⅳ14= P電機(jī)·ηⅣ14=1.8×0.75=1.35 KW
Pⅳ15= P電機(jī)·ηⅣ15=1.8×0.71=1.26 KW
Pⅴ16= P電機(jī)·ηⅴ16=1.8×0.75=1.35 KW
Pⅴ17= P電機(jī)·ηⅴ16=1.8×0.71=1.26 KW
(3)各軸的扭矩:
電機(jī)軸:T0=9550P/n=9550×1.8/1470=11.69 N·M
Tⅰ1=9550 Pⅰ1/nⅰ1=9550×1.48/1006=14.05 N·M
Tⅰ2=9550 Pⅰ1/nⅰ2=9550×1.57/568=26.4 N·M
Tⅰ34=9550 Pⅰ1/nⅰ34=9550×1.64/1006=15.6 N·M
Tⅱ5 =9550 Pⅱ5/nⅱ5=9550×1.7/1470=11.04 N·M
Tⅲ6=9550 Pⅲ6=9550×1.64/1336=11.7 N·M
Tⅲ7=9550 Pⅲ7=9550×1.57/2123=7.06 N·M
Tⅳ89=9550 Pⅳ89=9550×1.57/853=17.6 N·M
Tⅳ10 11=9550 Pⅳ10 11=9550×1.48/748=18.9 N·M
Tⅳ12 13=9550 Pⅳ12 13=9550×1.4/249=53.7 N·M
Tⅳ14=9550 Pⅳ14=9550×1.35/186=69.3 N·M
Tⅳ15=9550 Pⅳ15=9550×1.26/205=58.7 N·M
Tⅴ16=9550Pⅴ16=9550×1.35/186=69.3 N·M
Tⅴ17=9550Pⅴ17=9550×1.26/143=84.1 N·M
3、選擇齒輪材料并確定許用應(yīng)力
1)查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-9大小齒輪均采用45鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度分別為240BHS ,200HBS.
由圖6-30 ,6-31查得σHlim5=580MPa σFlim5=460MPa
σHlim4=540 MPa σFlim4=420 MPa
取SHmin=1 SFmin=1
〔σH5〕=σHlim1/SHmin=580/1=580 MPa
〔σH5〕=σHlim2/SHmin=540/1=540 MPa
〔σF4〕=σFlim1/ SFmin=460/1=460 MPa
〔σF4〕=σFlim2/ SFmin=420/1=420 MPa
2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算
d≧3√(590/σH) 2·KT1(i+1)/¢di
傳遞扭矩:
T5=9.55×106 ·P電機(jī)/n=9.55×106×1.8/1470=11694 N·M
載荷系數(shù)K:因為有輕微的沖擊,齒輪相對軸承對稱,由《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-6取K=1.0,齒寬系數(shù)¢d:由《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-7取
¢d=0.4
許用接觸應(yīng)力〔σH〕:〔σH〕=〔σH2〕=540MPa
傳動比:i=1.46
將以上參數(shù)代入上式,得
d≧3√(590/σH) 2·KT1(i+1)/¢di
=3√(590/540)2×11694×(1.46+1)/0.4×1.46=30mm
取接觸應(yīng)力直徑為:d5=52mm
3)確定齒輪的參數(shù)及主要尺寸
齒數(shù):
初選參數(shù):輸入軸齒數(shù)Z5=39
Z4=i·Z5=1.46×39=57
模數(shù): 初選螺旋角 β=20°
則法面模數(shù): mn=d5 cosβ/ Z5=52×cos20°/39=1.25
取標(biāo)準(zhǔn)植 mn=2
標(biāo)準(zhǔn)中心距:
a45= mn (Z5 +Z4)/2 cosβ=2×(39+57)/2×cos20°100.9 mm
為了便于箱體加工和測量 取a=100 mm
則實際螺旋角
βˊ= arc cos mn(Z5 +Z4)/2a= arc cos2×(39+57)/2×100=16.26°
在8°~25°范圍內(nèi)合適
4)其它主要尺寸的計算:
分度圓直徑:
d5= mn·Z5/ cosβˊ=2×39/cos16.26°=81.25 mm
d4 =mn·Z4/ cosβˊ=2×57/cos16.26°=118.75 mm
齒頂圓直徑:
da5= d5+2 mn=81.25+2×2=85.25 mm
da4= d4+2 mn=118.75+2×2=122.75 mm
齒根圓直徑:
df5= d5-2 mn((ha﹡+c﹡)=81.25-2×2(1+0.25)=76.25 mm
df4= d4-2 mn((ha﹡+c﹡)=118.75-2×2(1+0.25)=113.75 mm
齒寬: b=¢d·d5=0.4×81.25=32.5 mm
則取齒寬b=32 mm
5)驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:
σF=1.6KT1 cosβ/b mn d1 ·Yfs≦〔σF〕
當(dāng)量齒數(shù)Zv:
Zv5=z5/cos3βˊ=39/ cos316.26°=44.08
Zv4=z4/cos3βˊ=57/ cos316.26°=64.432
復(fù)合齒形系數(shù):Yfs
根據(jù)Zv5 ,Zv4查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》得 Yfs5=3.85
Yfs4=4.0
σF5=1.6KT1 cosβ/b mn d1 ·Yfs5
=1.6×1×11694×cos20°×3.85/32×2×81.25=13 Mpa ﹤〔σF〕
σF4=σF5·Yfs4/Yfs5=13×4.0/3.85=13.5 Mpa ﹤〔σF〕
彎曲疲勞強(qiáng)度足夠
6)確定齒輪傳動精度:
齒輪圓周速度 V=πd5n5/60×1000
=3.14×81.25×1470/60×1000=6.25 m/s
查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表6-4確定公差組均為8級精度。
7)計算齒合力
圓周力 Ft=2T1/d5=2×11694/81.25=287.85 N
徑向力 Fr= Ft tan an/ cosβˊ=287.85×tan20°/cos16.26°=109 N
軸向力 Fa=Ft Ft tan an=287.85×tan20°=104.77 N
4、其它齒輪的設(shè)計計算
1) i12 =0.565 i23=1.77 m=2 β=20° βˊ=16.26°
初選齒數(shù) Z3=39
Z2= Z3· i23=39×1.77=69
Z1= Z2· i12=69×0.565=39
中心距 a23= mn (Z3 +Z2)/2 cosβ=2×(39+69)/2×cos20°=113.6 mm
a12= mn (Z2 +Z1)/2 cosβ=2×(69+39)/2×cos20°=113.6 mm
取標(biāo)準(zhǔn)中心距a23=115 mm a12=115 mm
分度圓的直徑:
d3= mn·Z3/ cosβˊ=2×39/cos16.26°=81.25 mm
d2= mn·Z2/ cosβˊ=2×69/cos16.26°=143.75 mm
d1= mn·Z1/ cosβˊ=2×39/cos16.26°=81.25 mm
齒頂圓直徑:
da3= d3+2 mn=81.25+2×2=85.25 mm
da2= d2+2 mn=143.75+2×2=147.75 mm
da1= d1+2 mn=81.25+2×2=85.25 mm
齒根圓直徑:
df3= d3-2 mn((ha﹡+c﹡)=81.25-2×2(1+0.25)=76.25 mm
df2= d2-2 mn((ha﹡+c﹡)=143.75-2×2(1+0.25)=138.75 mm
df1= d1-2 mn((ha﹡+c﹡)=81.25-2×2(1+0.25)=76.25 mm
2) Z5=39 i56=1.1 i67=0.63 m=2 β=20° βˊ=16.26°
則 Z6= i56·Z5=1.1×39=43
Z7= i67·Z6=0.63×43=27
中心距:
a56= mn (Z5 +Z6)/2 cosβ=2×(39+43)/2×cos20°=87.26 mm
a67= mn (Z6 +Z7)/2 cosβ=2×(43+27)/2×cos20°=74.49 mm
取標(biāo)準(zhǔn)中心距 a56=88 mm a67=75 mm
分度圓直徑:
d6= mn·Z6/ cosβˊ=2×43/cos16.26°=89.58 mm
d7= mn·Z7/ cosβˊ=2×27/cos16.26°=56.25 mm
齒頂圓直徑:
da6= d6+2 mn=89.58+2×2=93.58 mm
da7= d7+2 mn=56.25+2×2=60.25 mm
齒根圓直徑:
df6= d6-2 mn((ha﹡+c﹡)=89.58-2×2(1+0.25)=84.58 mm
df7= d72 mn((ha﹡+c﹡)=56.25-2×2(1+0.25)=51.25 mm
3) Z4=57 i48=1.18 m=2 β=20° βˊ=16.26°
Z8= i48 ·Z4=1.18×57=67
中心距:
a48= mn (Z4+Z8)/2 cosβ=2×(57+67)/2×cos20°=131.95 mm
取標(biāo)準(zhǔn)中心距 a48=132 mm
分度圓直徑:
d8= mn·Z8/ cosβˊ=2×67/cos16.26°=139.58 mm
齒頂圓直徑:
da8= d8+2 mn=139.58+2×2=143.58 mm
齒根圓直徑:
df8= d8-2 mn((ha﹡+c﹡)=139.58-2×2(1+0.25)=134.58 mm
4) i9 10=1.14 i11 12=3 m=2 β=20° βˊ=16.26°
初選參數(shù): Z9=52 Z11=33
則 Z10= i9 10·Z9=1.14×52=59
Z12= i11 12·Z11=3×33=99
中心距:
a9 10= mn (Z9+Z10)/2 cosβ=2×(52+59)/2×cos20°=118.12 mm
a11 12= mn (Z11+Z12)/2 cosβ=2×(33+99)/2×cos20°=140.47 mm
取標(biāo)準(zhǔn)中心距 a9 10=120 mm a11 12=140 mm
分度圓直徑:
d9= mn·Z9/ cosβˊ=2×52/cos16.26°=108.33 mm
d10= mn·Z10/ cosβˊ=2×59/cos16.26°=122.92mm
d11= mn·Z11/ cosβˊ=2×33/cos16.26°=68.75mm
d12= mn·Z12/ cosβˊ=2×99/cos16.26°=2016.25mm
齒頂圓直徑:
da9= d9+2 mn=108.33+2×2=112.33 mm
da10= d10+2 mn=122.52+2×2=126.92 mm
da11= d11+2 mn=68.75+2×2=72.75 mm
da12= d12+2 mn=206.5+2×2=210.25 mm
齒根圓直徑:
df9= d9-2 mn((ha﹡+c﹡)=108.33-2×2(1+0.25)=103.33 mm
df10= d10-2 mn((ha﹡+c﹡)=122.92-2×2(1+0.25)=117.92 mm
df11= d11-2 mn((ha﹡+c﹡)=68.75-2×2(1+0.25)=63.75 mm
df12= d12-2 mn((ha﹡+c﹡)=206.25-2×2(1+0.25)=201.25 mm
5) i13 14=1.34 i14 15=0.92 i13 16=1.34 i16 17=1.31
m=2 β=20° βˊ=16.26°
初選參數(shù): Z13=44
則 Z14= i13 14·Z13=1.34×44=59
Z15= i14 15·Z14=0.92×59=54
Z16= i13 16·Z13=1.34×44=59
Z17= i16 17·Z16=1.31×59=77
中心距:
A13 14= mn (Z13+Z14)/2 cosβ=2×(44+59)/2×cos20°=109.61 mm
a14 15= mn (Z14+Z15)/2 cosβ=2×(59+54)/2×cos20°=120.25mm
a13 16= mn (Z13+Z16)/2 cosβ=2×(44+59)/2×cos20°=109.61mm
a16 17= mn (Z16+Z17)/2 cosβ=2×(59+77/2×cos20°=144.73mm
取標(biāo)準(zhǔn)中心距 a13 14=110 mm a14 15=120 mm
a13 16=110 mm a16 17=145 mm
分度圓直徑:
d13= mn·Z13/ cosβˊ=2×44/cos16.26°=91.67 mm
d14= mn·Z14/ cosβˊ=2×59/cos16.26°=122.92 mm
d15= mn·Z15/ cosβˊ=2×54/cos16.26°=112.5 mm
d16= mn·Z16/ cosβˊ=2×59/cos16.26°=122.92 mm
d17= mn·Z17/ cosβˊ=2×77/cos16.26°=160.42 mm
齒頂圓直徑:
da13= d13+2 mn=91.67+2×2=95.67 mm
da14= d14+2 mn=122.52+2×2=126.92 mm
da15= d15+2 mn=112.5+2×2=116.5 mm
da16= d16+2 mn=122.92+2×2=126.92 mm
da17= d17+2 mn=160.42+2×2=164.42 mm
齒根圓直徑:
df13= d13-2 mn((ha﹡+c﹡)=91.67-2×2(1+0.25)=86.67 mm
df14= d14-2 mn((ha﹡+c﹡)=122.92-2×2(1+0.25)=117.92 mm
df15= d15-2 mn((ha﹡+c﹡)=112.5-2×2(1+0.25)=107.5 mm
df16= d16-2 mn((ha﹡+c﹡)=122.92-2×2(1+0.25)=117.92 mm
df17= d17-2 mn((ha﹡+c﹡)=160.42-2×2(1+0.25)=155.42 mm
五、軸的設(shè)計
1、 選軸的材料和熱處理方法
車頭箱減速器是一般用途的減速器,所以軸的材料選用45鋼經(jīng)調(diào)治處理,便能滿足使用要求。45鋼經(jīng)調(diào)治處理后硬度為217~255HBS。
由<<機(jī)械設(shè)計手冊>>查得:
бB=650Mpa бs=360 Mpa б-1=300 Mpa [б-1]=60 Mpa
2、 按扭矩強(qiáng)度估算軸的直徑
軸的最小直徑計算公式為:
dmin≥A 3√p/n
由<<機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)>>查得: A=118~107
則 dmin5≥A 3√p/n
=(118~107)×3√1.7/1470=12.4~11.3 mm
在Z5軸上,估取安裝軸承處的軸徑d0=35 mm ,安裝皮帶輪處的
軸徑d0=30 mm , 安裝齒輪處的軸徑d=40 mm ,安裝聯(lián)軸器軸端軸
徑為d0=30 mm ,軸上的其余軸徑尺寸由結(jié)構(gòu)要求而定。
3、 聯(lián)軸器的選擇
減速器輸出軸與壓輥軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器,又前面計算知:T5=11.04N·M
由<<機(jī)械設(shè)計手冊>>查得:選用彈性柱銷聯(lián)軸器的型號為:TL5聯(lián)軸器,
30×82GB 4323B-84-1985
主要參數(shù)尺寸如下:
許用最大扭矩:125 N·m
許用最大轉(zhuǎn)速:3600r/min
主動端d1=30mm J1型軸孔,L=82mm,A型鍵槽
從動端d2=30mm J1型軸孔,L=82mm,A型鍵槽
4、 軸承的選擇
Z5軸為輸入,輸出,傳動軸,既作用著徑向力Fr,又作用著軸向力,故選用深溝球軸承,型號為107 GB276-86
其主要尺寸如下:d=35mm D=62mm B=20mm
5、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
在Z5軸上兩端的軸承以選用107 GB276-85型號,與軸承配合的軸徑為35mm,
以軸肩作為軸向定位,因此在安裝齒輪處的軸徑不小于35mm,齒輪的齒根圓直徑只有76mm,故齒輪應(yīng)采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。
6、 軸的強(qiáng)度計算
以Z5軸為例,根據(jù)Z5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和箱體尺寸要求取L=500mm,L/2=250mm,由前面計算知:
T5=11.04NM Ft5=287.5N Fr5=109N Fa5=104.77N
1) 根據(jù)軸系部件結(jié)構(gòu)作出軸系空間力圖 (a)
2) 作出Z5軸垂直平面受力圖,求支反力RAV、RBV,畫彎矩圖MV ,
如圖 (b)
RBV=(5/2·Fa5+L/2· Fr5)/500=(81.25/2×104.7+500/2×109)/500=63.N
RAV= RBV- Fr5=62-109= -46 N
齒輪中心面左側(cè)彎矩MV1
MV1= RAV·L/2=46×(500/2) =11500 N·m
齒輪中心面右側(cè)彎矩圖MV2
MV2= RBV·L/2=32×(500/2) =15500 N·m
3)作出Z5軸平面受力圖,求支反力RAH RBH , 如圖 (C)
畫彎矩圖MH
RAH= RBH= Ft5/2=287.5/2=143.75 N
MH= RAH(L/2)=143.72×(500/2)=35937.5 N·mm
支反力RA RB,繪總彎矩圖M
RA=√RAV2 + RBH2=√462 +143.752=150.9 N
RB= √RBV2 + RAH2=√632 +143.752=156.9 N
齒輪中心面左側(cè)總彎矩圖M1
M1=√MV 12 + MV22=√115002 +35937.52=37693.6 N·mm
齒輪中心面右側(cè)總彎矩圖M2
M2=√MV22 + MH2=√15500 2+35937.52=39107 N·mm
5)繪轉(zhuǎn)矩圖 (d)
6)繪制當(dāng)量彎矩圖 Mc 如圖 (f)
因為皮帶輪
單向傳動,從安全角度出發(fā),軸上的轉(zhuǎn)矩T5按脈沖當(dāng)量循環(huán)考慮,故取校正系數(shù)a=0.6
齒輪中心面處最大當(dāng)量彎矩Mc為:
Mc1=√M12 +(aT5)2=√37693.62 +(0.611×11040) 2=146441.3 N·mm
Mc2=√M22+(aT5)2
=√397107 2+(0.611×11040) 2=157267.7 N·mm
取Mc= Mc2=157267.7 N·mm
7)選危險截面進(jìn)行強(qiáng)度核算
根據(jù)當(dāng)量彎矩圖,初選中心面為危險截面,該截面有鍵槽,故應(yīng)將軸徑加大5%
由此得: d≥1.05×3√Mc/0.1×[б-1]
=1.05×3√157267.7/0.1×60=31.19 mm
由計算結(jié)果可知,軸徑小于安裝齒輪處的實際軸徑,所以強(qiáng)度足夠
7、 軸承的壽命計算
以Z5軸為例,Z5軸軸承以選用型號為30211的一對圓珠滾子軸承正裝。
其有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
C=86.5KN e=0.4 Y=1.5 載荷系數(shù). fp=1.1 溫度系數(shù)ft=1.0
軸承受力情況如下:
由前面計算知:RA=150.9 N RB=156.9 N
RA RB 即為軸承徑向力FrA FrB FrA = RA=150.9 N
FrB =RB=156.9 N
1) 計算內(nèi)部軸向力S
SA= FrA/2Y=150.9/2×1.5=50.3 N
SB= FrB/2Y=156.9/2×1.5=52.3 N
2) 計算實際軸向力
FaA=〔SA, SB-Fa5〕=max〔50.3, 52.3-104.7〕=50.3 N
FaB=〔SA, SB+ Fa5〕=min〔50.3, 52.3+104.7〕=155 N
3)計算當(dāng)量動載荷 P
PA=fp(XA FrA+YA FaA)=1.1×(1×150.9+0×50.3)=165.99 N
PB= fp(XB FrB+YB FaB)=1.1×(154.9+0×155) =170.39 N
8、 計算軸承的額定壽命Lh
因為PA> PB,所以按右側(cè)軸承計算軸承的額定壽命Lh
Lh=106 (ftC/PB) 3/60n=106×(1×86500/170.39)/60×1470=57557.6 h
9、選用鍵并校核強(qiáng)度
以Z5軸為例,Z5軸 上安裝齒輪處選用鍵的型號為A型鍵,
16×52GB/T1979, b=16mm h=8mm L=56mm
鍵槽深t=4mm 鍵的工作長度為L=56-4=52mm
T5=11.04N·M d=40mm
因為對于按標(biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵連接具有足夠的減切強(qiáng)度,故按擠壓強(qiáng)度計算
校核
ρp=4T/dhl=4×11040/40×8×52=26.5 Mpa
由《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》查得鍵連接的許用擠壓壓力[б] p=125~150Mpa
顯然ρp<[б] p ,故連接強(qiáng)度足夠,能夠滿足要求,安全。
參考文獻(xiàn)
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陳起松 主編
[10] 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 高等教育出版社 隋明洋 主編
畢業(yè)設(shè)計小結(jié)
兩個月時間的畢業(yè)設(shè)計遇期而終心情輕松之中略帶幾份收獲的喜悅,覺得總結(jié)一下很有必要,經(jīng)過這一段時間的畢業(yè)設(shè)計,深刻體會到設(shè)計的艱難,時間雖短,但非常高興的學(xué)到平時課堂上所不能學(xué)到的東西——實踐與理論的互助的認(rèn)識。
我們初臺設(shè)計時候,因遇到從來沒有用過的軟件功能,導(dǎo)致對設(shè)計無從著手地步。最后得到教師的指點,才正確地進(jìn)入設(shè)計程序中,我們深智能設(shè)計不易,仍專細(xì)致的做?;叵肫鸬谝淮萎媹D,翻了多少書,問了多少人,經(jīng)過多次計算,修改,才將一個略為準(zhǔn)確的圖畫出來,一步步走向完善,其他零件也足如此,多次觀察、計算、修改。才繪制出零件的準(zhǔn)確性,得到較完善的零件。經(jīng)過兩個月的時間繪制如減速器的七十幾個零件,經(jīng)過多次組裝,多次修改,完成了它的裝配,設(shè)計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣那樣的結(jié)構(gòu)錯誤都被指導(dǎo)老師及時指正過來,在職段設(shè)計過程中,收獲不少對設(shè)計又有了進(jìn)一步的認(rèn)識。
不過相信,不斷積累這些體會性的經(jīng)驗,我們的設(shè)計思路,原理原則,認(rèn)識見識會日趨完善的。
最后,感謝指導(dǎo)教師老師的幫助!
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