220型復(fù)合管螺旋式脫模裝置設(shè)計(jì)-15t螺旋式電工絕緣管脫模裝置【含7張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家】.zip
220型復(fù)合管螺旋式脫模裝置設(shè)計(jì)-15t螺旋式電工絕緣管脫模裝置【含7張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家】.zip,含7張CAD圖帶開(kāi)題報(bào)告-獨(dú)家,220,復(fù)合管,螺旋式,脫模,裝置,設(shè)計(jì),15,電工,絕緣,CAD,開(kāi)題,報(bào)告,獨(dú)家
220型復(fù)合管脫模裝置（螺旋式）設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 ……………………………………………………………………………………..... I
Abstract …………………………………………………………………………………... II
第一章 緒論 …………………………………………………...............................……………..………1
1.1 脫模裝置的任務(wù) ……………………………………………...............................…………..………1
1.2 脫模裝置的目的 ……………………………………………...............................………..…………2
1.3 脫模裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 ………………………………………...............................…………..………3
第二章 方案確定 ……………………………………………...............................…………………..…3
第三章 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 …………………………………...............................……………………..…5
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………………...............................……………………..5
3.2 減速器選擇 ..........................................................................................................................................6
第四章 零件的設(shè)計(jì) ………………………………………...............................………………………..8
4.1 螺桿的設(shè)計(jì) ………………………………………………...............................……………………..8
4.2 減速器的選擇 …………………………………………...............................………………………9
4.3 齒輪的設(shè)計(jì) ……………………………………………...............................………………………11
第五章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 ………………………………………..............................……………………13
5.1 軸承的選擇 ………………………………………………..............................……………………13
5.2 聯(lián)軸器的選擇 …………………………………………..............................………………………13
5.3 鍵的選擇 ……………………………………………………..............................…………………14
5.4 密封圈的選擇 ……………………………………………..............................……………………15
第六章 其他部件的設(shè)計(jì) ………………………………………….............................………………17
6.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) ……………………………………………….............................……………………17
6.2 機(jī)架的設(shè)計(jì) ……………………………………………….............................……………………17
6.3 支撐部件的設(shè)計(jì) …………………………………………….............................…………………18
第七章 主要零件的校核 ……………………………………….............................…………………20
7.1 齒輪的校核 …………………………………………………….............................………………20
7.2 軸的校核 ……………………………………………………….............................………………21
7.3 軸承的校核 …………………………………………………….............................………………22
7.4 螺桿的校核 ……………………………………………………….............................……………24
7.5 鍵的校核 ………………………………………………………….............................……………25
第8章 總結(jié)與體會(huì) ……………………………………………….............................………………26
致謝 ……..……………………………………………………………………...….......................….…27
參考文獻(xiàn)…………..………………………………………..……………...........................…………....28
摘 要
本文首先介紹了15t螺旋式電工絕緣管脫模裝置的工作原理，通過(guò)講解其工作過(guò)程來(lái)表明該裝置的大體布局。并比較了不同脫模裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，從而肯定了螺旋式脫模裝置的優(yōu)點(diǎn)。
論文主要介紹了螺旋式電工絕緣管脫模裝置中標(biāo)準(zhǔn)件（包括軸承、聯(lián)軸器等）的選擇和非標(biāo)準(zhǔn)件（包括軸、齒輪、螺桿等）的設(shè)計(jì)。在文章中詳細(xì)地描述了這些零件的選擇原則及設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)相似零件的設(shè)計(jì)和選擇具有輔助指導(dǎo)作用。除此之外，文章還介紹了一些零件的校核，包括齒輪、螺桿、軸承等。
在文章中，詳細(xì)地闡述了支撐部件的結(jié)構(gòu)和工作原理，并表明了添加支撐部件的必要性。除此之外，還介紹了機(jī)架及軌道的設(shè)計(jì)，講述了如何增加機(jī)架的強(qiáng)度以及如何提高軌道的設(shè)計(jì)精度和強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞：螺桿；傳動(dòng)；脫模；芯模
I
Abstract
This paper first introduces the working principle of 15t spiral electrical insulation pipe mold release device, by explaining the course of their work to show that the general layout of the device. And compare the advantages and disadvantages of different mold release devices, then affirmed the advantages of spiral mold release device.
The paper mainly introduces how to chose the standard parts (including the choice of bearin -gs , couplings , etc.) of the spiral electrical insulation tube mold release device, and how to design non-standard ( including shaft , gear , screw , etc.) . In this article,the writer describes the principle of selection and design process of these parts in detail , these have a secondary role in guiding the design and select- -ion of similar parts . In addition, the article also describes how to check some parts, including gears, screws, bearings , etc.
This article descriptes the supporting components' structure and working principle, then shou the need to add supporting components .In addition, the artical also introduces how to design the rack and rail, and the way to improve the strength of rack and the accuracy of track.
Keywords：screw；drive；mold release；core module
II
第一章 緒論
1.1 目的和意義
脫模是將固化在玻璃鋼中的芯模通過(guò)拉或頂?shù)姆绞饺〕觯请姽そ^緣管制造中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。脫膜技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。脫模機(jī)是玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)的主要配套設(shè)備之一，它是一種非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。脫模過(guò)程中，由于芯模與玻璃鋼在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要產(chǎn)生熱應(yīng)力、摩擦力、沖擊力和靜電等，當(dāng)上述指標(biāo)超過(guò)玻璃鋼的許多極限時(shí)，極易產(chǎn)生爆炸事故，所以玻璃鋼在脫模過(guò)程中要對(duì)芯模的速度、位移、拉壓力都要嚴(yán)格控制，以降低脫模過(guò)程中由于芯模的沖擊、爬行等對(duì)玻璃鋼帶來(lái)的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。脫模裝置的優(yōu)良與否直接關(guān)系到電工絕緣管的質(zhì)量，從而影響工程的進(jìn)行。通過(guò)對(duì)脫模設(shè)備的分析和設(shè)計(jì)，可提高設(shè)備的壽命及產(chǎn)品的質(zhì)量，以方便工程的進(jìn)行。脫模結(jié)構(gòu)是塑料模具的主要部件，脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到注塑制品的表面質(zhì)量和物理性能。每一個(gè)環(huán)節(jié)都是十分重要的，因此，注塑模具的脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)絕不能忽視，研制和開(kāi)發(fā)塑料模脫模結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)是十分必要的。目前國(guó)內(nèi)常用的脫模方式有兩種，一是直接拉出，二是脫模頂芯裝置。兩種脫模方式脫模時(shí)均不能有效地控制脫模力和脫模速度。為了保證脫模過(guò)程的安全性，脫模過(guò)程必須嚴(yán)格控制脫模力、脫模速度和脫模行程。
1.2 發(fā)展?fàn)顩r
近年來(lái)，我國(guó)對(duì)數(shù)據(jù)脫模是將固化在玻璃鋼中的芯模通過(guò)拉或頂?shù)姆绞綄⑵淙〕?，是電工絕緣管制造中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。脫膜技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。脫模機(jī)是玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)品生產(chǎn)的主要配套設(shè)備之一，它是一種非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。電工絕緣管脫模機(jī)主要有脫模支架、脫模驅(qū)動(dòng)裝置、液壓系統(tǒng)裝置、電動(dòng)裝置以及動(dòng)力源裝置等。脫模過(guò)程中，由于芯模與玻璃鋼在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要產(chǎn)生熱應(yīng)力、摩擦力、沖擊力和靜電等，當(dāng)上述指標(biāo)超過(guò)藥柱的許多極限時(shí)，極易產(chǎn)生爆炸事故，所以玻璃鋼在脫模過(guò)程中要對(duì)芯模的速度、位移、拉壓力都要嚴(yán)格控制，以降低脫模過(guò)程中由于芯模的沖擊、爬行等對(duì)玻璃鋼帶來(lái)的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。目前國(guó)內(nèi)常用的脫模方式有兩種，一是脫模頂芯裝置，一是吊車(chē)直接拉出。兩種脫模方式均不能有效地控制脫模力和脫模速度。為了保證脫模的順利進(jìn)行，尤其是避免瞬時(shí)強(qiáng)力對(duì)模具的作用，脫模過(guò)程必須嚴(yán)格控制脫模力、脫模速度和脫模進(jìn)程。當(dāng)代，科技發(fā)展越來(lái)越快，脫模裝置得到了許多的改進(jìn)，在結(jié)構(gòu)上有了許多的創(chuàng)新（有液壓式脫模，鏈?zhǔn)矫撃＃菪矫撃５龋?。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選取螺旋式傳動(dòng)方案進(jìn)行脫模。這是因?yàn)橐簤菏矫撃o(wú)法使芯模自動(dòng)地返回原位，而鏈?zhǔn)矫撃Ｑb置在脫模過(guò)程中不平穩(wěn)。螺旋式脫模裝置脫模時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)模具和電工絕緣管都有保護(hù)作用。
1.3 研究?jī)?nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的是一種簡(jiǎn)易的脫模裝置，便于電工絕緣管的制作，在該裝置中充分考慮到以上所提的問(wèn)題，使所設(shè)計(jì)出的裝置既便于脫模，同時(shí)脫模后保證芯模表面無(wú)損傷。
本次螺旋式電工絕緣管脫模裝置的設(shè)計(jì)大體包含脫模支撐部件、脫模驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置以及動(dòng)力源裝置等的設(shè)計(jì)。其中傳動(dòng)裝置主要是螺旋傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)和減速器的選擇。在這次設(shè)計(jì)中，主要對(duì)部分標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選擇，同時(shí)還對(duì)一些零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對(duì)這些零件進(jìn)行了校核。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還添加了一些輔助裝置，即支撐設(shè)備（包括對(duì)芯模的支撐和對(duì)電工絕緣管的支撐）。為了方便表達(dá)，繪制了裝配圖，以及部分零件圖。主要闡述了復(fù)合管脫模裝置的工作原理、機(jī)構(gòu)組成、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、脫模力計(jì)算及零件尺寸確定。生產(chǎn)為了提高生產(chǎn)效率，與穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要求力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是一定要保證其精度要求。本文主要講述了對(duì)220型復(fù)合管脫模裝置（螺旋式）設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)脫模裝置功能分析設(shè)計(jì)出符合其功能要求的結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)繪制出模具的3D模型。
通過(guò)對(duì)脫模裝置的功能分析，主要有以下幾個(gè)部件：推桿、推出固定板、推板、拉料桿、復(fù)位桿等。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)頂出可靠，復(fù)位準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易，且具有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)其脫模形式進(jìn)行研究，優(yōu)化其模具結(jié)構(gòu)。運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)知識(shí)，對(duì)實(shí)際工作進(jìn)行工藝學(xué)和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析。
第二章 方案確定
我所設(shè)計(jì)的裝置主要是利用螺旋傳動(dòng)帶動(dòng)芯模移動(dòng)，從而達(dá)到脫模的效果。該裝置主要包含電機(jī)裝置、減速器裝置、傳動(dòng)裝置（即螺桿）、大小齒輪、直線導(dǎo)軌、支撐固定裝置（V形塊和擋架）以及承接模具裝置等。
該裝置從左到右大體布局是：電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和減速器相連，減速器右邊和帶有大齒輪的軸相連，大齒輪兩邊各布置一根各帶有小齒輪的螺桿。螺桿右邊和螺母相連，構(gòu)成螺旋傳動(dòng)，螺母固定在移動(dòng)頭上。移動(dòng)頭安置在水平導(dǎo)軌上，可沿直線導(dǎo)軌做左右直線移動(dòng)。移動(dòng)頭右邊和接頭相連，接頭通過(guò)圓柱插銷(xiāo)和芯模連接在一起。芯模外部是電工絕緣管，電工絕緣管安置在兩個(gè)V形塊上，V形塊對(duì)電工絕緣管起支撐作用。與此同時(shí)，電工絕緣管左邊部有擋架。又因?yàn)樾灸］^長(zhǎng)，所以在兩根直線導(dǎo)軌間安置支撐部件。該裝置大體布局如下：
1—電機(jī) 2—減速器 3—大齒輪 4—小齒輪 5—螺桿 6—導(dǎo)軌 7—移動(dòng)頭
8—芯模
圖1 裝置布局圖
該裝置大體工作過(guò)程是：電機(jī)通過(guò)減速器將運(yùn)動(dòng)和力傳遞給大齒輪，大齒輪通過(guò)齒輪嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)螺桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺桿通過(guò)螺旋副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為移動(dòng)頭的直線移動(dòng)，而移動(dòng)頭和芯模連接在一起，所以芯模也沿著直線導(dǎo)軌做直線移動(dòng)。與此同時(shí)，電工絕緣管受V形塊和擋架的支撐固定不動(dòng)，從而達(dá)到脫模效果。又因?yàn)樾灸］^長(zhǎng)，所以在直線導(dǎo)軌間設(shè)置支撐裝置，對(duì)芯模起支撐保護(hù)作用，以便于以后生產(chǎn)運(yùn)用。
在開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候想到用一根螺桿進(jìn)行傳動(dòng)，可是考慮到脫模力較大（即Q=15t），所以采用兩根對(duì)稱(chēng)分布的螺桿進(jìn)行傳動(dòng)，從而降低單根螺桿上的力，導(dǎo)軌采用直線滑動(dòng)導(dǎo)軌。
第三章 驅(qū)動(dòng)裝置的選擇
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)主要是提供動(dòng)力以供后續(xù)部件進(jìn)行工作。電動(dòng)機(jī)的選擇主要是依據(jù)執(zhí)行件所受的力和功率。根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。
根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的升溫限過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取0.8-0.9。過(guò)大的備用功率會(huì)使電機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高[1]。
減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。
3.1.1 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型確定
電動(dòng)機(jī)類(lèi)型很多，主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。交流電動(dòng)機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)中采用交流電動(dòng)機(jī)。且剛開(kāi)始脫模時(shí)，脫模速度要求較小，當(dāng)芯模運(yùn)行一定距離時(shí)，可加快脫模速度，所以選用調(diào)速電機(jī)。因此本次設(shè)計(jì)中所用電機(jī)為電磁調(diào)速電機(jī)。
3.1.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定
由任務(wù)書(shū)知脫模力為10t,脫模速度為10mm/s,因此可計(jì)算出芯模移動(dòng)功率，即：
P芯模= Q×v， v= 0.01m/s，Q=10×103×9.8 N
所以
P芯模= 1.47kW
考慮到運(yùn)行過(guò)程中，受很大的摩擦力和一些其他的外力，且脫模力較大，所以應(yīng)提高
P芯模，取系數(shù)為1.8,則 P芯模為1.77kW。
則每根螺桿應(yīng)輸出的功率為：
P1=P芯模/2= 1.32kW
考慮到螺旋傳動(dòng)的效率為36.2%，即：
(1)
其中傳動(dòng)過(guò)程中有損失，根據(jù)查閱資料可得：滾動(dòng)軸承效率η1=0.97,齒輪效率，
η2=0.98,聯(lián)軸器效率η3=0.97；
所以電機(jī)功率：
Pd= =9.64 kW (2)
因此，根據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得,可選電機(jī)型號(hào)為YCT-225-4B，調(diào)速范125-1250r/min,標(biāo)稱(chēng)功率為15kW，額定轉(zhuǎn)矩為94N·m。
3.2 減速器的選擇
減速器的種類(lèi)很多，按照傳動(dòng)類(lèi)型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及他們互相組合起來(lái)的減速器；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置方式又可分為展開(kāi)式、分流式和同軸式減速器[1]。
（1）減速器傳動(dòng)比確定
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用硬齒面圓柱齒輪減速器，這類(lèi)減速器是漸開(kāi)線齒輪減速器，分單級(jí)（D）、兩級(jí)（L）、三級(jí)（S）3個(gè)系列。主要運(yùn)用于冶金、礦山、運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)。
總傳動(dòng)比i電機(jī)/螺桿=865/170=5.1（螺桿轉(zhuǎn)速為170r/min）,且在減速器和螺桿之間需添加一對(duì)齒輪傳動(dòng)，是增速的，因此取減速器為兩級(jí)減速器，其傳動(dòng)比設(shè)為i減速器=8。
（2）減速器型號(hào)確定
軸上的功率的計(jì)算公式為
(3)
即
P1= 13.3kW
螺桿上的功率為
(4)
即
P2= 6.3kW
軸上的轉(zhuǎn)矩：
(5)
軸的轉(zhuǎn)速為：
(6)
即
n1= 108r/min
則
T1= 1176N·m
螺桿上的轉(zhuǎn)矩：
且n2= 170r/min，
所以轉(zhuǎn)矩可求為：T2= 354N·m。
根據(jù)JB/T 8853-2001，取減速器型號(hào)為ZLY140。
第四章 零件的設(shè)計(jì)
4.1 螺桿的設(shè)計(jì)
螺旋傳動(dòng)是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)部件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。當(dāng)螺桿作為主動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母就會(huì)隨螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)所采用的螺旋傳動(dòng)就是以螺桿為主動(dòng)件，帶動(dòng)和螺母固定在一起的移動(dòng)頭做直線移動(dòng)。
螺桿與螺桿螺母間因無(wú)間隙，直線運(yùn)動(dòng)時(shí)精度較高，尤其在頻繁換向時(shí)無(wú)需間隙補(bǔ)償。螺桿螺母間摩擦力很小，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)非常輕松。螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周螺母移動(dòng)的距離為一個(gè)螺距距離,如果是螺桿每轉(zhuǎn)一周螺母移動(dòng)四個(gè)（或五個(gè)）螺旋線的距離，那么表示該螺桿是四線（或五線）螺桿，俗稱(chēng)四頭（或五頭）螺桿。 一般小導(dǎo)程滾珠螺桿都采用單線，中，大或超大導(dǎo)程采用兩線或多線[1]。
4.1.1 螺桿選材
螺桿選用梯形螺紋，材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度為220-250HBS，螺母材料選用ZCuAl10Fe3。
4.1.2 螺桿尺寸確定
由12-1-9，可得[p]=18-25N/mm2，取[p]=20N/mm2，從而確定每根螺桿所受的力，即：
F=Mg/2=15×103×9.8÷2= 7.4×104N
進(jìn)而確定單根螺桿最小直徑：
(7)
由表12-10-4中公式（1），取ψ=1.7，所以算得d2=37.3mm
由GB5796.3-86可選d=42mm，d2=D2=38.5，螺距P=7mm，D4=43mm，d3=34mm，D1=35mm的梯形螺紋，中等精度，S=P=7mm。且又芯模移動(dòng)速度為0.02m/s，則螺桿轉(zhuǎn)速為：
（8）
螺旋升角：
(9)
由表12-1-7剛對(duì)青銅f= 0.08-0.10，取f=0.09，可得
(10)
螺桿效率
(11)
螺桿的各段尺寸如下：
圖2 螺桿
4.2 齒輪的設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)運(yùn)用范圍很廣，具有的優(yōu)點(diǎn)有：能夠傳遞兩個(gè)平行軸、相交軸或交錯(cuò)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，能夠保證傳動(dòng)比恒定不變，能傳遞足夠大的動(dòng)力；運(yùn)動(dòng)精度和傳動(dòng)效率高，工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊。因此，它是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式[10]。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用齒輪傳動(dòng)主要是為了將減速器傳遞出來(lái)的運(yùn)動(dòng)分給兩根螺桿上，從而帶動(dòng)螺桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)移動(dòng)頭作直線移動(dòng)。
4.2.1 齒輪選材
大小齒輪均采用硬齒面，材料均為45鋼滲碳淬火，硬度180-210 HBS，彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim=430MPa，接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim=750MPa。
4.2.2 齒輪計(jì)算
由于齒輪是硬齒面，所以按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，因?yàn)樵撗b置總傳動(dòng)比為
i電機(jī)/螺桿=1250/170=7.4，且減速器的傳動(dòng)比為i減速器=8，所以齒輪傳動(dòng)比為i=0.925
由以下公式確定模數(shù)：
*12.6 (12)
（1）確定許用彎曲應(yīng)力
(13)
其中：σFlim—試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限；
YST—試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，當(dāng)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)給點(diǎn)的σFlim值計(jì)算
時(shí)，YST=2；
YN—彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，一般取YN=1。當(dāng)考慮齒輪工作
在有限壽命時(shí)，彎曲疲勞允許應(yīng)力的系數(shù)可適當(dāng)提高。
SFlim—彎曲強(qiáng)度最小的安全系數(shù)。一般傳動(dòng)可取SFlim=1.3-1.5,；重要
傳動(dòng)取SFlim=1.6-3.0。
因此可取 YST= 2，YN= 1，SFlim= 1.6
所以算得бFP，即:
бFP= 538N
（2）選取載荷系數(shù)K
(14)
式中：K—載荷系數(shù)；
KA—使用系數(shù)；
Kv—?jiǎng)虞d系數(shù)；
Kβ——齒向載荷系數(shù)；
Kα—齒間載荷系數(shù)；
充分考慮實(shí)際要求，因此取
KA=1,Kv=1.2，Kβ=1.1，Kα=1
則
K=1.32
（3）初步確定齒輪參數(shù)
初取z1=45，z2=29，齒寬系數(shù)ψd=0.3。且計(jì)算得m為3.2mm取4mm，齒輪為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，壓力角為200。
大齒輪分度圓直徑 d1=m×z1=4×45= 180mm
大齒輪齒根圓直徑 df1=d1－2hf1=160－2×（1+0.25）×4= 170mm
大齒輪齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=180+2×1×4 = 188mm
小齒輪分度圓直徑 d2=m×z2=4×29 mm = 116mm
小齒輪齒根圓直徑 df2=d2－2hf2=116－2×（1+0.25）×4 = 106mm
小齒輪齒頂圓直徑 da2=d2+2ha2=116+2×1×4 = 124mm
大齒輪齒寬 b1=ψd×d2 = 31.2mm
小齒輪齒寬 b2= b1+(5~10)= 36.2~41.2mm，取b2= 40mm
圖3 齒輪
4.3 軸的設(shè)計(jì)
軸是機(jī)器中的主要支撐零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（如齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等），都必須安裝在軸上才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
軸的種類(lèi)有很多種，按其軸線形狀分為直軸和曲軸。曲軸通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或相反的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。根據(jù)軸的承載情況，直軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸。心軸只承受彎矩，不受轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸受變應(yīng)力，不轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸受靜應(yīng)力，傳動(dòng)軸主要受轉(zhuǎn)，不受彎矩或彎矩很小，轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩和彎矩[10]。
本次設(shè)計(jì)所用的軸是直軸，且只受轉(zhuǎn)矩，屬于傳動(dòng)軸。
4.3.1 軸的材料選擇
選擇軸的材料需要考慮下列因素：1）軸的剛度、強(qiáng)度及耐磨性要求；2）熱處理方法；3）材料來(lái)源；4）材料加工工藝性；5）材料價(jià)格等。
本次設(shè)計(jì)的軸所用的材料為45鋼，該材料可進(jìn)行熱處理改變其綜合性能，且加工工藝性好。因此對(duì)軸進(jìn)行調(diào)制處理，使其硬度達(dá)到220~250 HBS。
4.3.2 軸的尺寸設(shè)計(jì)
(1)先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
(15)
C取106，P1為13.3kW,n1為108r/min
則 d≧ 46.7mm
所以取 dmin = 47mm
(2)其他段按所配合出零件的要求進(jìn)行計(jì)算,其大體形狀如下：
圖4 軸
第一段和聯(lián)軸器相連，該段直徑為最小直徑，即為47 mm，其長(zhǎng)度取決于聯(lián)軸器長(zhǎng)度，第二段主要是為了對(duì)聯(lián)軸器起軸向固定作用，該段加工精度要求較低，應(yīng)當(dāng)比前一段高5個(gè)毫米左右，所以該段直徑為52mm。第三段為擋間，其作用是為了對(duì)右邊的齒輪進(jìn)行軸向固定?？紤]到軸的加工方便，該段直徑取為62mm。檔間右邊的軸段安裝齒輪，該段的直徑主要根據(jù)齒輪的寬度決定的，該段直徑取為57mm，齒輪寬要比軸段長(zhǎng)一到兩毫米。齒輪右邊安置軸承，對(duì)軸起支撐固定作用，其直徑為軸承內(nèi)徑，取52mm。寬度大于兩個(gè)軸承寬。
第五章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
5.1 軸承的選擇
軸承是支撐軸的部件。根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可分為滑動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱(chēng)滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱(chēng)滾動(dòng)軸承）兩類(lèi)。滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn)：1)摩擦系數(shù)小，起動(dòng)力矩小，效率高；2）軸向尺寸（寬度）較小；3）某些滾動(dòng)軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，因此可是極其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、緊湊；4）徑向間隙小，還可以用預(yù)緊的方法消除間隙，因此運(yùn)轉(zhuǎn)精度高；5）潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，耗油量少，維護(hù)保養(yǎng)方便，6）它是標(biāo)準(zhǔn)件，易于互換等。雖然它有抗沖擊能力差，高速時(shí)噪聲大，工作壽命不及液體摩擦的滑動(dòng)軸承長(zhǎng)等確點(diǎn)，但是滾動(dòng)軸承還是運(yùn)用的范圍最廣[10]。
滾動(dòng)軸承種類(lèi)很多，按所能承受的載荷方向和公稱(chēng)接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承。向心軸承又可分為徑向接觸軸承和向心角接觸軸承，推力軸承又可分為推力角接觸軸承和軸向接觸軸承。向心軸承主要承受徑向力，其中徑向接觸軸承只承受徑向力，向心角接觸軸承既能承受徑向力，也能承受軸向力。推力軸承主要承受軸向力，其中軸向接觸軸承只承受軸向力，推力角接觸軸承既能承受徑向力也能承受軸向力[1]。
5.1.1 軸承的材料選擇
滾動(dòng)軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和內(nèi)外圈都發(fā)生摩擦，所以所用材料應(yīng)當(dāng)強(qiáng)度高、耐磨性好，充分考慮后選用含鉻的合金鋼，牌號(hào)為GCr15SiMn，進(jìn)行淬火處理，硬度不低于60—65 HRC，工作表面進(jìn)行磨削拋光。保持架也軟鋼沖壓而成。
5.1.2 軸承型號(hào)的確定
在本次設(shè)計(jì)中主要用到兩類(lèi)軸承，即圓錐滾子軸承和角接觸軸承。
因?yàn)楹痛簖X輪固定的軸只收轉(zhuǎn)矩，不受軸向力，所以使用向心軸承，又考慮到實(shí)際運(yùn)用中可能受到一定的軸向力，所以選用角接觸軸承，且受力較大，所選用03系列，即重系列。由于所配合的軸直徑為52mm，所以選用的軸承型號(hào)為7310C。螺桿既受徑向力也受軸向力，所以選用圓錐滾子軸承。由于所配合段的軸徑為35mm。所以軸承型號(hào)為32307。
5.2 聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器是用來(lái)連接兩軸，使之一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩的部件。聯(lián)軸器連接的兩軸只有在機(jī)械停車(chē)后，通過(guò)拆卸方法才能使兩軸分離。
聯(lián)軸器連接的兩軸線在理論上應(yīng)該是嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)的，但由于制造及安裝誤差的影響，往往很難保證連接的兩軸保持對(duì)稱(chēng)，兩軸間可能發(fā)生發(fā)生相對(duì)位移或偏斜的情況。如果位移的不到補(bǔ)償，將會(huì)在軸、軸承、聯(lián)軸器上引起附加載荷，甚至發(fā)生振動(dòng)。
聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器無(wú)位移補(bǔ)償能力，用在被連接兩軸要求嚴(yán)格對(duì)中以及工作中無(wú)相對(duì)位移之處。剛性聯(lián)軸器應(yīng)用較多的是套筒式、夾殼、凸緣式等幾種類(lèi)型，而凸緣式應(yīng)用最為廣泛[10]。
本次設(shè)計(jì)所采用的聯(lián)軸器都是凸緣式聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器連成一體，以傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。所設(shè)計(jì)的裝置中需要兩個(gè)聯(lián)軸器，分別用在電機(jī)與減速器之間，減速器與軸之間。
5.2.1 電機(jī)與減速器之間的聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，選擇合適類(lèi)型后，可按轉(zhuǎn)矩、軸直徑、和轉(zhuǎn)速等確定聯(lián)軸器的型號(hào)和結(jié)構(gòu)尺寸。又因?yàn)殡姍C(jī)輸出軸直徑為38mm，減速器輸入軸直徑為
28mm。電機(jī)與減速器之間的轉(zhuǎn)矩為
且P=15 kW,n=865 r/min,所以算得轉(zhuǎn)矩為
T= 115N·m
由此根據(jù)GB 5843—1986查得，選用聯(lián)軸器的型號(hào)為YLD7 J38X65/J1B28X60。
5.2.2 減速器與軸之間的聯(lián)軸器的選擇
減速器輸出端的軸直徑為65mm，軸的直徑為42mm，且軸上的轉(zhuǎn)矩為
1176 N·m，所以根據(jù)GB 5843—1986，可得聯(lián)軸器型號(hào)為YLD10 J34X112/J1B42X105。
5.3 鍵的選擇
鍵連接主要是是軸上零件與軸進(jìn)行周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，鍵連接可分為平鍵連接、半圓鍵連接和斜鍵連接。平鍵按用途分為普通平鍵、導(dǎo)鍵和滑鍵。本次設(shè)計(jì)所采用的鍵都是普通平鍵。它的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩[10]。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面則留有間隙。因?yàn)槠胀ㄆ芥I連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，因此在本設(shè)計(jì)中采用。
5.3.1 電機(jī)與減速器間的聯(lián)軸器所用的鍵
普通平鍵可分為A型、B型和C型。本次設(shè)計(jì)中所用鍵的型號(hào)都是普通型平鍵-A型。鍵的截面尺寸（鍵寬b和鍵高h(yuǎn)）按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定；鍵的長(zhǎng)度L可根據(jù)輪轂長(zhǎng)度確定，輪轂長(zhǎng)度一般可?。?.5—2）d，鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂長(zhǎng)度。
普通平鍵A型 普通平鍵B型 普通平鍵C型
圖5 鍵
因?yàn)殡姍C(jī)伸出軸軸徑為44mm，選用普通平鍵—A型，根據(jù)GB/T 1096—2003，所以鍵寬b1取12mm，鍵長(zhǎng)取42mm；減速器伸出軸軸徑為36mm，選用普通平鍵—A型，根據(jù)GB/T 1096—2003，鍵寬b2取10mm，鍵長(zhǎng)取32mm。
5.3.2 減速器與軸間的聯(lián)軸器所用的鍵
因?yàn)闇p速器另一伸出軸軸徑為65mm，選用普通平鍵—A型，根據(jù)GB/T 1096—2003，所以選鍵寬b3=12mm，鍵長(zhǎng)取70mm；軸直徑為42mm，選用普通平鍵—A型，根據(jù)GB/T 1096—2003，鍵寬b4取12mm，鍵長(zhǎng)取70mm。
5.3.3 齒輪與軸配合處的鍵
因?yàn)榕c大小齒輪配合的軸直徑分別為55 mm和26 mm，選用普通平鍵—A型，根據(jù)GB/T 1096—2003，鍵寬分別為18 mm和10mm，鍵長(zhǎng)分別為30 mm和31 mm。
則各鍵的尺寸如下表：
表一 各鍵尺寸
鍵的種類(lèi)
鍵的公稱(chēng)尺寸
鍵的長(zhǎng)度
鍵的類(lèi)型
鍵1
12×8 mm
42 mm
普通平鍵—A型
鍵2
10×8 mm
32 mm
普通平鍵—A型
鍵3
20×12 mm
70 mm
普通平鍵—A型
鍵4
14×9 mm
80 mm
普通平鍵—A型
鍵5
18×11 mm
30 mm
普通平鍵—A型
鍵6
10×8 mm
31 mm
普通平鍵—A型
5.4 密封圈的選擇
在機(jī)械設(shè)備中，為了阻止液體、氣體工作介質(zhì)或潤(rùn)滑劑泄漏，防止灰塵、水分進(jìn)入潤(rùn)滑部位，必須設(shè)有密封裝置。密封不僅能大量節(jié)約潤(rùn)滑劑，保證機(jī)器工作正常，提高機(jī)器壽命，而且對(duì)改善工廠環(huán)境衛(wèi)生、保障工人健康也有很大的作用。
根據(jù)被密封表面間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，密封可分為靜密封和動(dòng)密封。本次設(shè)計(jì)所采用的是動(dòng)密封。主要是運(yùn)用在軸承附近，防止齒輪的潤(rùn)滑油和軸承的潤(rùn)滑脂相接處，降低二者的功效。
動(dòng)密封種類(lèi)很多，主要包括接觸式密封，接觸式密封包括氈圈、密封圈、機(jī)械密封等，非接觸式有間隙、迷宮密封[10]。
在該次設(shè)計(jì)中采用氈圈密封。氈圈密封屬于填料密封，將毛氈、石棉、橡膠或塑料等密封材料作為填料，用壓蓋軸向壓緊，使填料受壓而產(chǎn)生徑向壓力抱在軸上，達(dá)到密封的目的。
密封圈的型號(hào)選擇主要根據(jù)所要密封的軸直徑大小來(lái)決定。由于和密封圈相接觸的軸直徑為30mm,根據(jù)JB/ZQ 4606—1997，可知，所要選擇的密封圈內(nèi)徑為34mm，外徑為29mm，寬為7mm。
第六章 其他部件的設(shè)計(jì)
6.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
導(dǎo)軌的功用是支承并引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。它承受其支承的運(yùn)動(dòng)部件和工件的質(zhì)量及切削力。導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌；按摩擦的性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌又分為靜壓導(dǎo)軌、動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌和普通滑動(dòng)導(dǎo)軌。本次的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求我選擇使用直線滑動(dòng)導(dǎo)軌[1]。
6.1.1 導(dǎo)軌材料的選擇
因?yàn)樗x的導(dǎo)軌要承受移動(dòng)頭的摩擦，所以所選材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小和動(dòng)靜摩擦系數(shù)差小等特點(diǎn)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌常用的材料主要是灰鑄鐵和球墨鑄鐵?；诣T鐵通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌。導(dǎo)軌加工好后，要進(jìn)行實(shí)效熱處理。
6.1.2 導(dǎo)軌參數(shù)的設(shè)計(jì)
由任務(wù)書(shū)知，產(chǎn)品最大長(zhǎng)度為2000mm。且考慮到移動(dòng)頭的長(zhǎng)度，所以導(dǎo)軌的長(zhǎng)度要大于2000mm，本次設(shè)計(jì)取導(dǎo)軌長(zhǎng)度為2064mm。根據(jù)滑塊的滑動(dòng)單元的寬度設(shè)計(jì)的滾動(dòng)導(dǎo)軌槽寬度為100mm。結(jié)合制品的最大直徑220mm以及絲桿和移動(dòng)架在機(jī)架上的安裝尺寸和芯模擋板的安裝尺寸，設(shè)計(jì)的兩導(dǎo)軌導(dǎo)軌槽之間的間距為830mm。由于導(dǎo)軌的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，若不使用支承的方式的話就不能保證精確的軸向精度，所以將導(dǎo)軌通過(guò)螺栓連接，直接固定在機(jī)架上。
6.2 機(jī)架的設(shè)計(jì)
機(jī)器中的部件或大型零件都應(yīng)有機(jī)座支撐，各種傳動(dòng)件也必須加以保護(hù)并與外界隔開(kāi)，以免零件損傷或造成人身或設(shè)備的安全事故，所以也應(yīng)該殼體加以保護(hù)并支撐各傳動(dòng)件。機(jī)器中這樣一種零件，它能支撐零件或部件并保持它們之間的連接，如機(jī)器中的箱體，儀器儀表的殼體，機(jī)床的床身，立柱，其它機(jī)器中的底座及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體等。
6.2.1 機(jī)架材料選擇
多數(shù)機(jī)架形狀比較復(fù)雜，故一般都采用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好、價(jià)廉和吸振能力強(qiáng)，所以應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計(jì)我采用的也是鑄造機(jī)架。除此之外，通過(guò)焊接的方法將不同部位的機(jī)架焊接在一起。所用材料為HT200。
6.2.2 機(jī)架參數(shù)及結(jié)構(gòu)
根據(jù)本次設(shè)計(jì)制品及結(jié)構(gòu)尺寸，機(jī)架長(zhǎng)度為5400mm，寬度為1420mm，高度為513mm。其大體形狀如下：
圖6 機(jī)架
在機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須保證機(jī)架與其上的零部件的連接以及機(jī)架與地基之間連接的強(qiáng)度和剛度，影響連接剛度的主要因素是：連接處的結(jié)構(gòu)，連接螺栓的數(shù)量，大小及其排列形式，墊片及其結(jié)合面的機(jī)加工表面精度等。在本設(shè)計(jì)中共使用了10個(gè)地腳螺栓來(lái)加強(qiáng)機(jī)架的穩(wěn)定性，這10個(gè)地腳螺栓應(yīng)均勻分布。由于在主機(jī)架之間需要安裝零部件，所以通過(guò)焊接的方法在主機(jī)架之間焊接支撐板，然后將零部件安置在支撐板上。在焊接支撐板時(shí)，要特別注意不要使焊縫交錯(cuò)在一起，從而影響焊件質(zhì)量。除此之外，由于機(jī)架有些部位受力較大（如安置電機(jī)和減速器處、安置軸承支座處等），所以需要增添肋板，以增加機(jī)架強(qiáng)度。肋板厚度定位30mm。
在設(shè)計(jì)機(jī)架的時(shí)候，要特別注意不同零件的分布情況。不能使零件相互干涉，由其是在脫模過(guò)程中，不能使芯模和支撐架發(fā)生干涉。同時(shí)使支撐部件在同一高度，保證芯模呈水平放置。
6.3 支撐部件的設(shè)計(jì)
支撐部件主要是對(duì)其他部件起支撐固定作用。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要有兩個(gè)支撐部件，即芯模支撐部件和電工絕緣管支承部件。
6.3.1 芯模支撐部件
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們要求保證脫模后芯模無(wú)損傷，而且制品較長(zhǎng)，這就需要我們?cè)诿撃r(shí)要有一定的支撐來(lái)保證芯模不受損傷，經(jīng)過(guò)查找資料和結(jié)合自己的想法，設(shè)計(jì)了螺紋調(diào)節(jié)支承，其結(jié)構(gòu)如下：
1—支撐螺桿 2—調(diào)節(jié)螺母 3—端蓋 4—端蓋 5—機(jī)架 6—套筒 7—托板 8—托輥 9—支撐軸
圖7 螺紋調(diào)節(jié)支撐
該結(jié)構(gòu)為螺紋調(diào)節(jié)支撐，工作原理是：支撐套筒6與床身5通過(guò)螺紋連接在一起，支撐軸9與支撐套筒6通過(guò)平鍵相連，使支撐軸可在軸向直線滑動(dòng)，支撐軸上端通過(guò)螺栓與托板7及托輥8結(jié)構(gòu)連接。當(dāng)調(diào)節(jié)螺母2與支撐螺桿1時(shí)，支撐螺桿推動(dòng)支撐軸及托板結(jié)構(gòu)向上或向下移動(dòng)，保證芯模在托輥上。
6.3.2 電工絕緣管支撐部件
脫模時(shí)，要使電工絕緣管固定，與此同時(shí)要使電工絕緣管保持水平。所以需要設(shè)置支撐部件，從而使電工絕緣管保持穩(wěn)定。
該結(jié)構(gòu)為螺紋調(diào)節(jié)支撐，工作原理是：支撐套筒4與床身6通過(guò)螺栓連接在一起，V形塊5與支撐套筒4通過(guò)平鍵相連，使V形塊可在軸向直線滑動(dòng)。當(dāng)調(diào)節(jié)螺母2與支撐螺桿1時(shí)，支撐螺桿推動(dòng)V形塊向上或向下移動(dòng)，保證電工絕緣管在V形塊上。
第七章 主要零件的校核
7.1 齒輪校核
齒輪傳動(dòng)的過(guò)程中，是兩個(gè)齒輪的齒相互嚙合的過(guò)程，傳動(dòng)過(guò)程有五種主要失效（損傷）形式，即：齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒根彎曲疲勞折斷、齒面磨損、齒面膠合及齒面塑形變形[10]。
齒輪傳動(dòng)在本次設(shè)計(jì)中起著重要作用，它的傳遞準(zhǔn)確性高低決定后續(xù)的螺桿傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，所以要對(duì)齒輪進(jìn)行校核，從而保證整個(gè)裝置傳動(dòng)的準(zhǔn)確性。由于所設(shè)計(jì)的齒輪是硬齒面，所以校核是應(yīng)當(dāng)以齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。
（1）確定齒面許用接觸應(yīng)力
(16)
其中：бHlim—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，經(jīng)查表，得бHlim= 750MPa；
SHmin—接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取SHmin=1.1；
ZN—接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，一般取ZN=1；
ZW—工作硬化系數(shù)，它是用以考慮經(jīng)磨齒的硬齒面小齒輪與調(diào)制剛大齒
輪相嚙合時(shí)，對(duì)大齒輪齒面產(chǎn)生冷作硬化的作用，從而使大齒輪的
бHlim的到提高的系數(shù)，當(dāng)兩輪均是硬齒面或軟齒面時(shí)，取為1。
所以，算得許用接觸應(yīng)力為：
бHP= 682MPa
（2）確定齒面接觸應(yīng)力
齒輪傳動(dòng)時(shí)，大小齒輪所受的齒面接觸應(yīng)力相等。其計(jì)算公式為：
(17)
其中：ZE—彈性系數(shù)，取為189.8(MPa)1/2；
K—載荷系數(shù)，取為1.32；
T2—小齒輪上所受的轉(zhuǎn)矩354N·m；
d2—小齒輪的分度圓，取為116mm：
所以，算得接觸應(yīng)為為
бH= 25MPa
因?yàn)?
бH≦бHP
所以所設(shè)計(jì)齒輪符合要求。
7.2 軸的校核
軸主要是用來(lái)支撐齒輪，使大齒輪和小齒輪能很好的配合起來(lái)。
（1）求軸上的彎矩
由于軸位于兩根螺桿之間，大齒輪受兩小齒輪的徑向力剛好相抵，所以軸只受轉(zhuǎn)矩，不受徑向力,即無(wú)彎矩。
（2）繪制彎扭圖
圖8 彎扭圖
（4）按彎扭強(qiáng)度校核
受彎矩處強(qiáng)度校核
(18)
其中：W為軸的抗彎截面系數(shù)，
(19)
求得該處的應(yīng)力為бB= 58MPa。
經(jīng)查表得，45鋼的的彎曲疲勞極限為б-1= 275MPa，即бB小于б-1，滿足強(qiáng)度要求，所以所設(shè)計(jì)的軸合格。
7.3 軸承的校核
滾動(dòng)軸承在工作時(shí)，滾動(dòng)體和內(nèi)外圈均發(fā)生摩擦，一旦軸承失效，則軸無(wú)法支撐，設(shè)備無(wú)法工作，所以要對(duì)軸承進(jìn)行校核。
滾動(dòng)軸承的主要失效形式有疲勞點(diǎn)蝕，塑性變形和磨損。大量實(shí)驗(yàn)證明，滾動(dòng)軸的疲勞壽命是相當(dāng)離散的，所以為了方便起見(jiàn)，只需校核軸承的基本額定壽命。本次設(shè)計(jì)中用到兩類(lèi)軸承，分別是角接觸軸承和圓錐滾子軸承。其中角接觸球軸承所支撐的軸只受轉(zhuǎn)矩，不受徑向力和軸向力，且彎矩較小。所以只對(duì)支撐螺桿的圓錐滾子軸承進(jìn)行校核即可。
（1）求軸承所受的力
圓錐滾子軸承安裝在螺桿上，支撐螺桿工作。本次所用的圓錐滾子軸承的型號(hào)為32307，其受力情況如下：
圖9 軸承受力圖
（2）計(jì)算螺桿上的徑向力
如下圖所示，其中兩根螺桿受的徑向力相同：
Fr= (20)
且又知T1為1176N·m，d1為180mm，α為20。，所以求得Fr為：
Fr= 2398N
根據(jù)公式
（21）
可求得F1= 2465N，F(xiàn)2= 67N；
根據(jù)公式
(22)
可求得S1= 770N，S2= 21N；
根據(jù)公式
（23）
可求得FA1= 4921N，F(xiàn)A2= 21N；
（2）求當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
因載荷平穩(wěn)，查表得沖擊載荷系數(shù)fp取1.1，e為0.37。根據(jù)公式：
（24）
所以X1=0.4,Y1=1.6;X2=1,Y2=0。
根據(jù)公式
（25）
可求得P1= 9745N，P2= 73.7N。
（3）求軸承壽命
利用基本公式
（26）
其中：P—當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，P=max（P1；P2）=13688N；
n—轉(zhuǎn)速，為156r/min,
C—基本額定動(dòng)負(fù)荷，經(jīng)查表得，取58.5kN；
ε—壽命指數(shù)，滾子軸承取10/3；
Lh—軸承基本額定壽命；
ft—溫度系數(shù)，取0.95。
所以求得Lh= 44704h，
若按每天工作8小時(shí)，每年300天計(jì)算，則該軸承可工作6年，滿足設(shè)計(jì)要求。
7.4 螺桿的校核
在本次設(shè)計(jì)中，螺桿起到傳動(dòng)作用，且較長(zhǎng)，需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，以保證設(shè)備的正常工作。
7.4.1 強(qiáng)度校核
根據(jù)公式
(27)
其中：F—螺桿所受軸向力，值為74000N；
d1—螺桿內(nèi)經(jīng)，值為38.5mm；
T—螺桿所受轉(zhuǎn)矩，值為354N·m；
所以求得σca為63.6N/mm2。
又螺桿的材料為45鋼，屈服點(diǎn)σS為340N/mm2，選擇安全系數(shù)S為3，則螺桿材料的許用應(yīng)力為：
(28)
可求得σp為113.3N/mm2。
因?yàn)棣襝a<σp，所以螺桿強(qiáng)度滿足要求。
7.4.2 螺桿剛度校核
由于螺桿較長(zhǎng)，所以要校核其剛度，根據(jù)公式：
(29)
(30)
(31)
其中：δSF—軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形；
F—軸向力，值為4900N；
E—螺桿材料的彈性模量，值為206kN/mm2；
G—螺桿材料的切變形模量，值為83.3kN/mm2；
S—螺桿導(dǎo)程，值為7mm；
δST—轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形；
T1—螺桿扭矩，值為354N·m；
δS—導(dǎo)程的總彈性變量；
可計(jì)算得,δSF= ±140um，δST= ±52um，δS= ±192。
經(jīng)查表7.2-10得，每米螺紋距離上彈性變形量的許用值(δS/S)P= 30um/mm且每米螺紋距離上的彈性模量實(shí)際值為為δS/S=27.4<(δS/S)P。所以所設(shè)計(jì)的螺桿滿足剛度要求。
7.5 鍵的校核
平鍵的可能失效形式有較弱零件（通常為輪轂）工作面被壓潰（靜連接）、磨損（動(dòng)連接）、鍵的剪斷等。壓潰和磨損是主要的失效形式，在本次設(shè)計(jì)中，鍵主要是靜連接，現(xiàn)在主要對(duì)其中一個(gè)鍵進(jìn)行校核。
電機(jī)與減速器間、減速器與軸間分別有兩個(gè)鍵，軸與螺桿分別有一個(gè)鍵，考慮到鍵的強(qiáng)度與軸徑和鍵長(zhǎng)和高有關(guān)，所以可知與小齒輪相連接的鍵強(qiáng)度最低，所以校核小齒輪處的鍵即可。根據(jù)公式：
(32)
其中：бP—鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力，MPa；
T—轉(zhuǎn)矩，值為354N·m；
d—軸的直徑，值為32mm；
l—鍵的接觸長(zhǎng)度，值為L(zhǎng)-b=21mm；
K—鍵與輪轂接觸高度，值為h/2=4mm。
可算得бP= 163MPa。
由鍵的材料為45鋼，經(jīng)查表得，[бP]= 200MPa。所以бP<[бP]，所以滿足強(qiáng)度要求。
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