H型鋼制作坡口切割機的設(shè)計含7張CAD圖

H型鋼制作坡口切割機的設(shè)計含7張CAD圖,型鋼,制作,切割機,設(shè)計,cad H型鋼制作坡口切割機的設(shè)計 摘 要 這次設(shè)計的主要內(nèi)容是H型鋼坡口切割機的設(shè)計，主要用途是給H型鋼打出一定角度的坡口，為下一步的工藝加工做準備。 切割部分主要選用火焰槍切割，火焰切割是最老的熱切割方式，是利用氧化鐵燃燒過程中產(chǎn)生的高溫來切割碳鋼，而火焰槍內(nèi)常用的是氧一乙炔火焰槍。兩種氣體分別通過各自的通路在火焰槍內(nèi)混合燃燒，噴出的火焰大小和性質(zhì)可調(diào)節(jié)。 總體上采用龍門式切割，在龍門架上布置絲杠和光杠提供動力和導向，在絲杠上放置運動件，運動件的下方布置固定火焰槍的三角架，三角架用來固定火焰槍，同時需要保證火焰槍在跟隨運動件運動時以一定速度和角度切割被切割件。H型鋼板通過使用電磁吸盤定位在工作臺上，保證切割過程中不會發(fā)生移動影響切割。 電機選用三相異步電動機，減速箱選用二級展開式圓柱齒輪減速器，絲杠與減速箱，減速箱與電機之間選用聯(lián)軸器連接。 關(guān)鍵詞：龍門式 火焰切割 Abstract H-beam groove cutting machine design is the design of the main content, main purpose is a certain angle groove play a to H type steel, to prepare for the next step of processing. Cutting part mainly used for flame gun cutting, flame cutting is the oldest method of thermal cutting, is generated in the use of iron oxide combustion process at high temperature to cutting carbon steel, and the gun fire in common is oxygen acetylene flame gun. Two kinds of gases are mixed in the flame gun by their respective paths, and the size and nature of the flame can be adjusted. Overall the gantry cutting. In the gantry frame layout the leadscrew and feed rod provided impetus and direction, in the screw placed moving parts, moving parts is set below the fixed flame gun tripod, tripod used to fixed flame gun, also need to guarantee in flames shot follow moving parts movement at a certain speed and angle cutting is cutting piece. The H type steel plate is positioned on the working table by using the electromagnetic chuck to ensure that the cutting process is not affected by the movement of the cutting process. Three - phase induction motor is used in the motor, the reducer is selected by two - stage cylindrical gear reducer, the lead screw and the reduction box. Key words: Longmen flame cutting  目 錄 摘 要 ………………………………………………………………………………………i 緒 論 ……………………………………………………………………………………………1 第一節(jié) 火焰切割………………………………………………………………………………1 第二節(jié) 火焰切割機……………………………………………………………………………3 第三節(jié) 火焰切割的發(fā)展、現(xiàn)狀及前景………………………………………………………4 第一章 確定機械切割部分……………………………………………………………………6 第一節(jié) 確定總體的機械傳動方式……………………………………………………………6 第二節(jié) 減速箱的設(shè)計…………………………………………………………………………6 第三節(jié) 零部件的連接與固定…………………………………………………………………7 第四節(jié) 滑塊運動件的具體設(shè)計………………………………………………………………8 第五節(jié) 機械傳動部分安裝示意圖……………………………………………………………9 第二章 減速箱的設(shè)計、計算…………………………………………………………………9 第一節(jié) 電機的選擇和傳動比的確定 ………………………………………………………9 第二節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計、計算 ……………………………………………………………11 第三節(jié) 軸的設(shè)計和校核 ……………………………………………………………………23 第四節(jié) 減速器軸承的校核（以低速軸III為例） ………………………………………32 第五節(jié) 減速器鍵的設(shè)計和校核 ……………………………………………………………33 第六節(jié) 軸聯(lián)軸器的選擇 ……………………………………………………………………34 第七節(jié) 潤滑方式的確定 ……………………………………………………………………34 第八節(jié) 減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下 …………………………………………………………35 第三章 電氣控制部分 ………………………………………………………………………37 結(jié)束語 …………………………………………………………………………………………39 參考文獻 ………………………………………………………………………………………40 致 謝 …………………………………………………………………………………………41 iii 緒 論 第一節(jié) 火焰切割 火焰切割（Flame Cutting）是鋼板粗加工的一種常用方式。 火焰切割設(shè)備的成本低并且是切割厚金屬板唯一經(jīng)濟有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之處。與等離子比較起來，火焰切割的熱影響區(qū)要大許多,熱變形比較大。為了切割準確有效，操作人員需要擁有高超技術(shù)才能在切割過程中及時回避金屬板的熱變形。 火焰切割方法有割炬切割和切割機切割兩種。 割炬切割 割炬又稱火焰槍。采用的燃氣不同，構(gòu)造也不同。常用的是氧一乙炔火焰槍。乙炔壓力為0.01～012MPa，氧氣壓力為0.50～l.0MPa。兩種氣體分別通過各自的通路在火焰槍內(nèi)混合燃燒，噴出的火焰大小和性質(zhì)可調(diào)節(jié)人工手持火焰槍進行切割，通常用于大管坯和板坯軋后的切斷或用于鋼材矯直后去除缺陷的補充切割。 切割機切割 由工作原理類似于火焰槍的切割炬、定尺機構(gòu)和切縫清理裝置組成。定尺機構(gòu)有機械式、脈沖式和光電式，可以實現(xiàn)自動定尺。切縫清理裝置專門清理切縫口粘附的殘渣，以防影響軋制時鋼材的表面質(zhì)量。清理方法有用刮刀刮掉粘渣的，也有用一組高速旋轉(zhuǎn)的尖角錘頭打掉粘渣和毛刺的?；鹧媲懈顧C多作為連鑄機后鋼坯的在線切割設(shè)備，切割大斷面方坯、板坯及大管坯，還用來切割厚度大于50mm的成品鋼板。 切割氣體 火焰切割氣體常用的有乙炔、丙烷、液化氣、焦爐煤氣、天然氣等，從污染性、耗能量、成本比等各方面綜合考慮的話，天然氣是目前最適合用于切割的氣體。但天然氣也有其局限性，就是火焰溫度不高，這就造成了切割效率不如乙炔。為了彌補這一缺憾一般用天然氣切割的廠家都是選擇在天然氣中加入增效劑，以提高火焰溫度，改善切割效率。如包鋼、中鐵山橋集團用的是加入了神麒增益劑的增效天然氣，包鋼生產(chǎn)的中厚板因為平整度高中標了文昌衛(wèi)星中心項目，而中鐵山橋用增效天然氣是為珠港澳大橋的建設(shè)做準備，由此，神麒增效天然氣的效果很顯著。 自中國焊接學會和中國焊接協(xié)會成立以來，兩會為切割行業(yè)的發(fā)展、切割技術(shù)和推廣應用做出了卓越貢獻。特別是近幾年，兩會多次組織各種形式的國內(nèi)外學術(shù)交流活動，焊接切割行業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)現(xiàn)場交流會。組織制定了一系列焊割機具產(chǎn)品的國家新標準和產(chǎn)品分等標準。通過這些工作，使我們對國內(nèi)外切割行業(yè)的發(fā)展支態(tài)有了一定的了解，也為行業(yè)各企業(yè)間的技術(shù)交流、信息互通提供了很好的機會，從而有力地推動了整個切割行業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展。 在當今的工業(yè)領(lǐng)域中，焊接結(jié)構(gòu)件在各行各業(yè)中得到了廣泛地運用。板材切割是焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質(zhì)量的重要工序，利用先進的現(xiàn)代切割技術(shù)，不但可以保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，同時也使得企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度下降，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的廣泛運用，智能化精密切割也將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢。 火焰割受諸多因素的影響，但影響切割質(zhì)量及切割過程的主要因素有以下幾個方面： 　　(1)氧氣純度的影響 在氣割過程中氧氣純度對切割速度、氧氣耗量及切割質(zhì)量的影響反比較大的。氧氣純度降低，切割速度變慢，金屬在氧氣中燃燒效果變差，必將影響切割質(zhì)量。 (2)金屑中雜質(zhì)和缺陷的影響 金屬中含有雜質(zhì)對火焰切割有很大影響，有的雜質(zhì)甚至使金屬不能實施火焰切割。 (3)燃氣純度對切割質(zhì)量的影響 燃氣的純度對切割質(zhì)量和切割過程的影響不大，但燃氣中的雜質(zhì)會產(chǎn)生一定影響。 (4)切割速度對切割質(zhì)量的影響 火焰切割速度要合適，不能過快也不能過慢。切割速度過快將產(chǎn)生后拖和切不透，甚至翻漿燒壞割，中斷切割；切割速度過慢，上緣燒塌，下緣掛渣嚴重，割縫變寬，切割面質(zhì)量也很不理想。 第二節(jié) 火焰切割機 火焰切割機，是利用燃氣配氧氣或者汽油配氧氣進行金屬材料切割的一種切割設(shè)備。主要用于重工業(yè)。 主要分為早期的手動切割（俗稱氧氣焊）和半自動切割機,仿形切割機和數(shù)控切割機,隨著社會的進步和科技的發(fā)展,越來越先進，切割功能也越來越強大。? 大致機型結(jié)構(gòu)主要有:手動;仿形切割機,便攜式數(shù)控切割機,懸臂式數(shù)控切割機,龍門數(shù)控切割機,臺式數(shù)控切割機和專門用于鋼管相貫線切割的相貫線數(shù)控切割機，以上結(jié)構(gòu)都可以利用火焰切割方式進行切割。 其中根據(jù)金屬材料和切割金屬的厚度從工藝角度來說,一般5mm以上的碳鋼板推薦用火焰進行切割，因為此類鋼板產(chǎn)生的熱變形很小。不銹鋼和有色金屬不能用火焰進行切割，原因是不銹鋼在受熱后表面產(chǎn)生高密度氧化層，阻止熱量向下傳遞，從而影響板材的熔斷；銅鋁等有色金屬的散熱能力很強，導致割面的熱量快速散失，也影響到板材熔斷。 與等離子切割比較：火焰切割時的溫度比等離子切割時溫度低，直接導致了其切割速率不及等離子，而且無法切割不銹鋼以及很多有色金屬。其優(yōu)點在于，可以切割大厚度板材（我國已經(jīng)掌握了切割2000mm厚度的火焰切斷技術(shù)），切割設(shè)備和切割成本相對低廉，污染較等離子切割機小。 與激光切割比較：火焰切割機在切割速度精度以及切割材質(zhì)種類方面都遠不及激光切割機，但是在切割厚度和切割成本上都優(yōu)于激光切割機。 與高壓水射流切割機比較：高壓水射流切割機的精度和切割材料的種類都優(yōu)于火焰切割機，但是火焰切割機在切割速度和切割厚度上均大于水切割機，且設(shè)備成本和切割成本都相對低廉。 綜合比較后的結(jié)論：火焰切割機生產(chǎn)投入小，加工厚度大，適合精度要求不高的粗加工行業(yè)。 第三節(jié) 火焰切割的發(fā)展、現(xiàn)狀及前景 氧氣切割法是20世紀初發(fā)明的。由于它具有獨特的優(yōu)點，如設(shè)備簡單、靈活方便、生產(chǎn)率高、切口質(zhì)量好，特別是能切割厚度大、形狀復雜的零件，而成為金屬加工中一種極為重要和有效的工藝方法，在工業(yè)上獲得了相當廣泛的應用。 20世紀70年代以來，氧氣切割技術(shù)在我國得到了很大發(fā)展。從所能切割的金屬范圍來看，不但能切割一般碳素結(jié)構(gòu)鋼，用空氣等離子裝置及激光裝置也能成功地切割高合金鋼、不銹鋼、鋁、銅和銅合金、鈦和鈦合金等。 在切割工藝方面，除進行一般的切斷切割外，還創(chuàng)造了成疊切割、表面氣刨、水下切割、特厚鋼材切割和精密切割等新工藝，同時也能用來切割各種形式的焊縫坡口。 在切割設(shè)備方面，為提高氣割加工的精度和機械化、自動化程度，從而提高切割質(zhì)量和板材利用率，先后創(chuàng)造了各種型式的切割設(shè)備，如：手提式切割機、輕便式半自動切割機、半自動多向切割機、型鋼切割機、坐標式自動切割機、光電跟蹤自動切割機、多割炬門式切割機、數(shù)控火焰切割機及數(shù)控火焰等離子切割機。 在預熱用燃氣方面，除乙炔氣外，現(xiàn)已較多地采用丙烷等各種液化石油氣。 在割嘴和割炬的結(jié)構(gòu)上，為提高切割速度和切口光潔度，配合采用丙烷等液化石油氣，也有了許多改進。燃氣和預熱氧的混合方式，已由割炬內(nèi)混合、割嘴內(nèi)混合發(fā)展到割嘴外混合(適合大厚度鋼材切割)。而割嘴的切割氧氣孔道則從傳統(tǒng)的直筒形、階梯式直筒形、收縮型，發(fā)展到擴口型和流線型(后兩種統(tǒng)稱為擴散型)。此外，還出現(xiàn)了氧氣屏割嘴、接觸式割嘴、雙孔乃至多孔割嘴等特種高速割嘴[1]。目前世界上最先進的切割技術(shù)是等離子電弧切割、燃料切割和激光切割，并且隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，切割設(shè)備的切割速度、操作的便利性和自動控制性能都在不斷提高。 對三種切割方式而言，火焰切割是應用領(lǐng)域最廣的一種，其現(xiàn)在仍然是數(shù)控切割機的主要切割方式。對于大多數(shù)制造業(yè)廠家來說，火焰數(shù)控切割機仍然是其首選產(chǎn)品，原因如下:a)大多數(shù)廠家對火焰切割有較深入的了解，而對其他幾種切割方式了解的相對較少，因此從設(shè)備投資角度上來說，對火焰切割的投資風險則相對較小(對于了解不深的產(chǎn)品，大多數(shù)用戶會采取觀望或避開這種產(chǎn)品從而規(guī)避自己的投資風險)。b)火焰切割機能夠滿足目前大多數(shù)金屬鋼板的切割要求，而且加工成本較低，這就使得用戶有足夠的理由來選擇火焰切割機而非其他類型的產(chǎn)品。 在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中, 切割技術(shù)是應用量大、面廣的基礎(chǔ)工藝, 為適我國工業(yè)發(fā)展的需要, 在全國切割技術(shù)人員的共同不懈努力下,切割技術(shù)也相應地獲得了快速的發(fā)展, 尤其近20年來, 熱切割技術(shù)取得了突破性的進展。這種突破最主要的是以下兩點為標志： （1）熱切割技術(shù)從單一的氧乙炔火焰氣割發(fā)展成為包括新型工業(yè)燃氣火焰切割、等離子弧切割、激光切割、水射流切割等多能源、多種工藝方法在內(nèi)的現(xiàn)代化切割技術(shù)。可切割的材料由通常的碳素鋼和低合金鋼發(fā)展到高合金鋼、不銹鋼、多種有色金屬以及陶瓷、塑料、橡膠、皮革及其他非金屬材料, 應用領(lǐng)域覆蓋了機械、造船、石油化工、礦山冶金、交通運輸、家電和輕工等多種領(lǐng)域。 （2）現(xiàn)代化控制技術(shù)與熱切割技術(shù)相結(jié)合, 研究開發(fā)出新一代的全自動切割設(shè)備, 它不僅實現(xiàn)了切割生產(chǎn)的高度自動化和高效率, 而且無論是形位公差, 還是尺寸精度都已達到對焊接結(jié)構(gòu)件無需再加工的程度, 這樣使熱切割從傳統(tǒng)的下料手段躍進為成形加工的方法, 即變二次加工為一次成形加工。 熱切割的生產(chǎn)應用具有兩個特性：一是與焊接生產(chǎn)的配套性，二是用于分離切割的獨立性。用于與焊接生產(chǎn)的配套, 作為焊接生產(chǎn)的第一道加工工序, 一方面其切割產(chǎn)品的效率、尺寸精度直接影響焊接生產(chǎn)的效率、質(zhì)量和成本，另一方面用于分離切割, 即用切割的方法來代替機械加工, 是當今較先進的工藝。例如, 大截面鑄件或鍛件的分離切割、重大鍛件的毛坯備料、連鑄機的熱坯在線切割、結(jié)構(gòu)件成形加工及大型舊鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施拆除等。[17] 我國的切割機從通用的半自動氣割機、仿形氣割機到專用的型鋼氣割機、馬鞍形氣割機約20多個種類,大、中、小企業(yè)都有配置，切割專業(yè)技術(shù)人員近幾年在不斷研究開發(fā)各種切割設(shè)備, 隨著機械電子技術(shù)和電子計算機技術(shù)的進步, 將會有更多的自動化程度高的切割機相繼出現(xiàn)并在生產(chǎn)上應用。 第一章 確定機械切割部分 第一節(jié) 確定總體的機械傳動方式 在本次H型鋼坡口切割機的設(shè)計過程中，主要設(shè)計一個半自動火焰切割機，切割主體采用火焰槍切割的方式，大體結(jié)構(gòu)采用龍門架形式的設(shè)計方案。切割過程由火焰槍的移動完成。如圖2-1 圖1-1 龍門架上主要布置用于傳導動力的絲桿和用于導向的光杠，在絲杠和光杠之間布置滑塊，在滑塊下方固定一個三角架用來固定兩支火焰切割槍，絲杠運動帶動滑塊運動，滑塊運動帶動三角架火焰槍的切割運動，通過光杠的導向作用，保證切割方向，完成切割。 第二節(jié) 減速箱的設(shè)計 采用展開式二級圓柱齒輪減速器，結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和在載荷作用下軸產(chǎn)生的彎曲變形可部分的互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。另外，高速軸旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生一個扭矩，可以保證齒輪嚙合更充分。如圖2-2 圖1-2 第三節(jié) 零部件的連接與固定 此次設(shè)計中切割的鋼材為2000×350×12mm的H型鋼材，所采用的定位方式為電磁式定位，選用市場上普遍的型號為300×800mm的電磁吸盤（實物圖如下）。保證切割過程中H型鋼可以位置固定。另外，采用電磁吸盤的情況下，由于電磁吸盤面積較大，單位面積上的吸力平穩(wěn)，還可以起到防止切割過程中由于溫度變化引發(fā)的局部地區(qū)的形變，起到防變形的作用。如圖2-3 圖2-3 本次設(shè)計中絲杠采用軸承固定在龍門架上，初步采用直徑為60mm的梯形絲杠，所以采用的深溝球軸承型號為GBT276-1994，軸承代號6012，寬度為18mm（如圖1-3）。設(shè)計中采用直徑為60mm的光杠，考慮到光杠本身直徑不大，采用圓螺母固定，并在右側(cè)采用雙螺母防松的方法如圖（1-4）。 圖1-3 圖1-4 第四節(jié) 滑塊運動件的具體設(shè)計 本次切割過程主要有，絲杠傳遞動力，光桿進行導向，帶動滑塊運動件的運動，進而使滑塊運動件上固定的火焰槍運動完成切割。在滑塊與光桿的接觸方向，應設(shè)置耐磨的黃銅墊圈。而在滑塊下方設(shè)置的三角架，應保證固定在上面的火焰槍可以按照一定角度進行切割。如圖2-4 圖2-4 第五節(jié) 機械傳動部分安裝示意圖 第二章 減速箱的設(shè)計、計算 第一節(jié) 電機的選擇和傳動比的確定 一、電機的選擇 絲杠的扭矩 其中： m————————火焰切割槍及其支架的質(zhì)量10kg g————————重力加速度，9.8m/s L————————絲杠的導程，5mm μ————————滑塊與導軌的摩擦系0.1 n1————————絲杠的機械效率0.9 啟動扭矩為靜扭矩的2-3倍，所以 啟動扭矩為。 所以，選定型號為Y160L-6，功率為11kW，轉(zhuǎn)速為970r/min。 二、傳動比的確定 （一）總傳動比 查《H型通用工藝手冊》選定，火焰槍的移動速度為537mm/min，由絲杠的導程為5mm，得絲杠轉(zhuǎn)速為107.48r/min。而電機轉(zhuǎn)速為970r/min。 所以總的傳動比為：i=970/107.48=9.2 （二）分配傳動裝置各級傳動比 總傳動比和各級傳動比分配： 其中：為高速級傳動比，為低速級傳動比，且， ?。海? 注意：以上傳動比的分配只是初步的，傳動裝置的實際傳動比必須在各級 傳動零件的參數(shù)。如帶輪直徑，齒輪齒數(shù)等確定以后才能計算出來，故應在各級傳動零件的參數(shù)確定后計算實際傳動比。一般總傳動比的實際值比設(shè)計要求值得 允許值誤差為百分之三到百分之五。 第二節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計、計算 運動和動力參數(shù)設(shè)計 ，，為高速軸I、中間軸II、低速軸III的轉(zhuǎn)速。單位為r/min ,,為高速軸I、中間軸II、低速軸III的功率。單位kW ，，為高速軸I、中間軸II、低速軸III的輸入轉(zhuǎn)矩。單位 ，為相鄰兩軸的傳動比 I軸： 高速軸：； ； II軸：：中間軸：； r/min III軸：低速軸：； ； 一、高速軸的傳動設(shè)計 （一）選定齒輪精度，材料及其初定齒數(shù) 為提高傳動平穩(wěn)性及強度，選用斜齒圓柱齒輪 小齒輪材料：45鋼調(diào)質(zhì) HBS1=280 接觸疲勞強度極限MPa （由[1]P207圖10-21d） 彎曲疲勞強度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20c） 大齒輪材料：45號鋼正火 HBS2=240 接觸疲勞強度極限 MPa （由[1]P206圖10-21c） 彎曲疲勞強度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20b） 精度等級選用7級精度 初選小齒輪齒數(shù)24 大齒輪齒數(shù)Z2 = Z1= 24×3.6=86.4取86 初選螺旋角 （二）按齒面接觸強度設(shè)計 計算公式： mm （由[1]P216式10-21） 確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值 初選載荷系數(shù) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·mm 齒寬系數(shù) （由[1]P201表10-7） 材料的彈性影響系數(shù) Mpa1/2 （由[1]P198表10-6） 區(qū)域系數(shù) （由[1]P215圖10-30） ， （由[1]P214圖10-26） 應力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù) （由[1]P203圖10-19） 接觸疲勞許用應力 取安全系數(shù).0 ∴ 取 計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 =58.9mm （2）計算圓周速度 m/s （3）計算齒寬b及模數(shù)mnt mm b/h=10.99 ﹙4﹚計算縱向重合度 =2.0933 （5） 計算載荷系數(shù) ① 使用系數(shù) <由[1] P190表10-2> 根據(jù)電動機驅(qū)動得 ② 動載系數(shù) <由[1] P192表10-8> 根據(jù)v=1.43m/s、 7級精度 ＝1.1 ③ 按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P194表10-4> 根據(jù)小齒輪相對支承為非對稱布置、7級精度、=1.0、 mm，得 =1.42 ④ 按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P195圖10-13> 根據(jù)b/h=10.99、 ⑤ 齒向載荷分配系數(shù)、 <由[1]P193表10-3> 假設(shè)，根據(jù)7級精度，軟齒面?zhèn)鲃?，? ∴=2.73 （6） 按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑 <由[1]P200式(10-10a)> mm （7） 計算模數(shù) （三）按齒根彎曲強度設(shè)計 <由[1]P198式(10-5)> 1 確定計算參數(shù) （1）計算載荷系數(shù)K （2）螺旋角影響系數(shù) <由[1]P215圖10-28> 根據(jù)縱向重合系數(shù)，得 0.92 （3）彎曲疲勞系數(shù)KFN <由[1]P202圖10-18> 得 （4）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 <由[1]P202式(10-12)>得 （5）計算當量齒數(shù)ZV 取27 取94 （6）查取齒型系數(shù)YFα 應力校正系數(shù)YSα <由[1]P197表10-5> 得 （7）計算大小齒輪的 并加以比較 比較 < 所以大齒輪的數(shù)值大，故取0.014269。 2 計算 =1.96mm 取2 分析對比計算結(jié)果 對比計算結(jié)果，取=2.0已可滿足齒根彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的d1＝70.43mm來計算應有的 取35 取126 需滿足、互質(zhì) （四）幾何尺寸計算 1 計算中心距阿a 將a圓整為165mm 2 按圓整后的中心距修正螺旋角β 3 計算大小齒輪的分度圓直徑d1、d2 71.74mm 258.26mm 4計算齒寬度 B=mm 取b1=75mm，b2=70 mm （五）高速軸的設(shè)計結(jié)論： 大小齒輪齒數(shù)分別為35和126，模數(shù)為2mm，壓力角為20°，中心距為165mm，齒寬為70mm和75mm。小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按七級精度設(shè)計 二、低速齒輪傳動設(shè)計 （一）齒輪精度、齒數(shù)、材料選擇 為提高傳動平穩(wěn)性及強度，選用斜齒圓柱齒輪 小齒輪材料：45鋼調(diào)質(zhì) HBS1=280 接觸疲勞強度極限MPa （由[1]P207圖10-21d） 彎曲疲勞強度極限 MPa （由[1]P204圖10-20c） 大齒輪材料：45號鋼正火 HBS2=240 接觸疲勞強度極限 MPa （由[1]P206圖10-21c） 彎曲疲勞強度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20b） 精度等級選用7級精度 初選小齒輪齒數(shù)23 大齒輪齒數(shù)Z4 = Z3= 23×2.51=57.66取58 初選螺旋角 （二）按齒面接觸強度計算 計算公式： mm （由[1]P216式10-21） 1． 確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值 初選載荷系數(shù) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·mm 齒寬系數(shù) （由[1]P201表10-7） 材料的彈性影響系數(shù) Mpa1/2 （由[1]P198表10-6） 區(qū)域系數(shù) （由[1]P215圖10-30） ， （由[1]P214圖10-26） 應力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù) （由[1]P203圖10-19） 接觸疲勞許用應力 取安全系數(shù).0 ∴ 取 2． 計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 =91.63mm （2）計算圓周速度 m/s （3）計算齒寬b及模數(shù) mm b/h=10.54 ﹙4﹚計算縱向重合度 =2.093 （5） 計算載荷系數(shù) ① 使用系數(shù) <由[1] P190表10-2> 根據(jù)電動機驅(qū)動得 ② 動載系數(shù) <由[1] P192表10-8> 根據(jù)v=1.29m/s、 7級精度 ＝1.1 ③ 按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P194表10-4> 根據(jù)小齒輪相對支承為非對稱布置、7級精度、=1.0、 mm，得 =1.429 ④ 按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P195圖10-13> 根據(jù)b/h=10.54、 ⑤ 齒向載荷分配系數(shù)、 <由[1]P193表10-3> 假設(shè)，根據(jù)7級精度，軟齒面?zhèn)鲃?，? ∴=2.75 （6） 按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑 <由[1]P200式(10-10a)> mm （7） 計算模數(shù) （三）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 <由[1]P198式(10-5)> 1 確定計算參數(shù) （1）計算載荷系數(shù)K （2）螺旋角影響系數(shù) <由[1]P215圖10-28> 根據(jù)縱向重合系數(shù)，得 0.92 （3）彎曲疲勞系數(shù)KFN <由[1]P202圖10-18> 得 （4）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 <由[1]P202式(10-12)>得 （5）計算當量齒數(shù)ZV 取26 取63 （6）查取齒型系數(shù)YFα 應力校正系數(shù)YSα <由[1]P197表10-5> 得 （7）計算大小齒輪的 并加以比較 比較 < 所以大齒輪的數(shù)值大，故取0.013823。 2 計算 =2.99mm 取3 分析對比計算結(jié)果 對比計算結(jié)果，取=3.0已可滿足齒根彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的d1＝91.63mm來計算應有的 取36 取91 需滿足、互質(zhì) （四）幾何尺寸計算 1 計算中心距阿a 將a圓整為195mm 2 按圓整后的中心距修正螺旋角β 3 計算大小齒輪的分度圓直徑d1、d2 110.55mm 279.45mm 4計算齒寬度 B=mm 取B1=110mm，B2＝105mm （五）低速軸的主要設(shè)計結(jié)論： 大小齒輪齒數(shù)分別為36和91，模數(shù)為3，壓力角為20°，中心距為195mm，齒寬為105mm和110mm。小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按七級精度設(shè)計 三、各齒輪的數(shù)值 項目 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4 齒數(shù) 35 126 36 91 模數(shù)(mm) 2 2 3 3 中心距(mm) 165 195 齒寬(mm) 75 70 110 105 分度圓直徑 (mm) 71.74 258.26 110.55 279.45 螺旋角(°) 12.6417 12.6417 12.3329 12.3329 第三節(jié) 軸的設(shè)計和校核 一、 高速軸（軸Ⅰ）的設(shè)計和校核 （一）已知輸入軸上的功率P 、轉(zhuǎn)速n 和轉(zhuǎn)矩T 高速軸：； ； 材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取 C=108。 （二）確定軸的最小直徑 ，因此根據(jù)聯(lián)軸器選擇（后面將有計算），取 由于彈性連軸器不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖吸振的能力，因此優(yōu)先考慮選用它。 選用HL2型彈性套柱聯(lián)軸器。半聯(lián)徑d1=30mm,故取 d1-2=30mm,半聯(lián)軸器長度L=55mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L＝53mm 軸配合的轂孔長度L ＝53mm （三）結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案 采用圖示的裝配方案 （四）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊85頁表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值，因此取。 （2）設(shè)計軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊62頁，表6-1，取，采用軸肩膀給軸承定位。選軸承7208，根據(jù)軸承孔徑，所以mm，長度略比軸承寬度短，取為mm. （3）齒輪分度圓直徑為71.74mm，齒輪寬度為75mm,,因此L5-6=75mm （4）軸承由軸肩膀定位， 取,mm，。 （五）校核該軸： L1=122.5 L2=183 L3=68 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力： 軸向力： 求垂直面的支反力： 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力： N N 求并繪制水平面彎矩圖： 求合成彎矩圖： 求危險截面當量彎矩： 從圖可見，m-m處截面最危險，其合成彎矩為：（取折合系數(shù)） 所以該軸是安全的。 二、低速軸（軸Ⅲ）的設(shè)計 低速軸：； ； ； （一）確定各軸段直徑 1）計算最小軸段直徑。 因為軸主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強度計算： 考慮到該軸段上開有鍵槽，因此根據(jù)聯(lián)軸器選擇（后面將有計算），取 由于彈性連軸器不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖吸振的能力，因此優(yōu)先考慮選用它。 選用HL4型彈性套柱聯(lián)軸器，公稱直徑為1250N*m。半聯(lián)徑d=60mm,故取 d1-2=60mm,半聯(lián)軸器長度L=142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L ＝140mm. 2）為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊85頁表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值，因此取。 3）設(shè)計軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊62頁，表6-1，取，采用軸肩膀給軸承定位。選軸承7214，根據(jù)軸承孔徑，所以mm，長度略比軸承寬度短，取為mm. 4）齒輪孔徑為80mm，齒輪寬度為105mm,,因此,mm 5）軸承由軸肩膀定位， 取,L4-5=88.5mm。 6），齒輪同軸肩定位，d5-6=95mm,。 （二）校核該軸： 求作用力、力矩和和力矩、危險截面的當量彎矩。 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 軸向力： 由減速器圖可知，可知：L1=222mm L2=169.5mm L3=89.5mm 求水平面的支承力。 計算、繪制水平面彎矩圖。 求垂直面的支反力： 計算垂直彎矩： 合成彎矩。 扭轉(zhuǎn)切應力是脈動循環(huán)變應力，則折合系數(shù)，則 軸的計算應力： 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由（2）表15-1查得：，因此 ，故安全。 （三）精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面,從應力集中對軸疲勞強度的影響，截面7應力集中最嚴重，因此需校核截面7兩側(cè) 校核危險截面左側(cè)： 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 彎矩及彎曲應力： 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應力： 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由（2）表15-1查得： ，， 應力集中系數(shù)：，，查附表3-2得：， 由附表3-1得軸的敏性系數(shù)為： ， 故有效應力集中系數(shù)： 由附圖3-2得尺寸系數(shù)： 由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： 查附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強化處理，則： 綜合系數(shù)值： 碳鋼的特性系數(shù)： ，?。? ，?。? 則計算安全系數(shù)，得： 軸左截面安全 校核危險截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 彎矩及彎曲應力： 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應力： 過盈配合處的值，由附表3-8用插入法求出，并取 ，于是得： ， 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為： 故得綜合系數(shù)為： 所以軸在危險截面右側(cè)的安全系數(shù)為： 故該軸在危險截面的右側(cè)的強度也是足夠的。 三、中間軸（軸Ⅱ）的設(shè)計 材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取C=110。 ②根據(jù)課本第230頁式14-2得：，最小軸徑段安裝軸承，在此選擇7208軸承，因此， 裝配低速級小齒輪，且取，軸長比齒寬略短取L3-2=107。 段主要是定位高速級大齒輪，所以取mm，軸長比齒寬略短取L4-5=68mm。 段軸肩定位齒輪，所以取mm，L4-5=7.5mm。 中間軸II的校核同上，強度滿足要求，安全。 第四節(jié) 減速器軸承的校核（以低速軸III為例） 低速軸軸承校核 由于低速軸受力最大，傳遞轉(zhuǎn)矩最大，本文只校核低速軸 軸承7214的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.4，e=0.4， 派生力， 軸向力，右側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 ， 軸承壽命的校核 故軸承壽命滿足要求。 第五節(jié) 減速器鍵的設(shè)計和校核 一、高速軸鍵的校核 根據(jù)，，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵: 綜合考慮取=45得 查課本155頁表10-10所選鍵為：安全合格。 二、中間軸鍵的校核 只校核大齒輪處的鍵，因為小齒輪處比大齒輪處長，而鍵的其它參數(shù)相同，大齒輪的合格，小齒輪處也合格。 因為d=45裝齒輪查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得 因為L1=70mm初選鍵長為63mm ,校核 所以所選鍵為: 安全合格。 三、低速軸齒輪處的鍵校核： 因為d=80裝聯(lián)軸器查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得 因為L1=70初選鍵長為,校核所以所選鍵為: 安全合格。 四、低速軸聯(lián)軸器處的鍵校核： 因為d=50裝聯(lián)軸器查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得 因為L1=100初選鍵長為,校核所以所選鍵為: 安全合格。 第六節(jié) 軸聯(lián)軸器的選擇： 一、輸入軸聯(lián)軸器 計算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩： 查課本269表17-1取 查手冊94頁表8-7選用型號為HL2的彈性柱銷聯(lián)軸器。 二、輸出軸聯(lián)軸器 計算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩： 查課本269表17-1取 查手冊94頁表8-7選用型號為HL4的彈性柱銷聯(lián)軸器。 第七節(jié) 潤滑方式的確定 因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用油潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。 第八節(jié) 減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下 名稱 符號 計算公式 結(jié)果 箱座厚度 10 箱蓋厚度 10 箱蓋凸緣厚度 20 箱座凸緣厚度 20 箱座底凸緣厚度 20 地腳螺釘直徑 M16 地腳螺釘數(shù)目 查手冊 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 M8 蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 =（0.5～0.6） M12 軸承端蓋螺釘直徑 =（0.4～0.5） M8 視孔蓋螺釘直徑 =（0.3～0.4） M6 定位銷直徑 =（0.7～0.8） 8 ，，至外箱壁的距離 查手冊表11—2 27 19 19 ，至凸緣邊緣距離 查手冊表11—2 30 27 外箱壁至軸承端面距離 =++（5～10） 30 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 26 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 > 12.5 箱蓋，箱座肋厚 8 8 軸承端蓋外徑 +（5～5.5） 106（1軸） 116（2軸） 166（3軸） 第三章 電氣控制部分 第一節(jié) 電動機的電氣控制 本次設(shè)計中采用的是三相電機型號為Y160L-6，功率為11kW，轉(zhuǎn)速為970r/min。電氣控制原理圖如圖3-1 圖3-1 第二節(jié) 電磁吸盤的電氣控制 本次設(shè)計采用型號為長800mm寬300mm的電磁吸盤，只能在110V的直流電源下工作，故需要先用一個變壓器調(diào)壓，然后使用橋式整流器進行整流，其控制原理圖如下 圖3-2 結(jié)束語 本次設(shè)計中，使我將大學四年所學的只是做了系統(tǒng)而全面的復習和總結(jié)，并且在這次的設(shè)計中得到相當?shù)膽?，將所學的各個科目的只是進行融合運用。這次的設(shè)計比以前的課程設(shè)計更加的系統(tǒng)和全面，難度更大，要求也更多，在某些具體的設(shè)計細節(jié)上，還是存在有較大的問題，有些問題，更加的趨于理想化而不是接近于實際的操作和使用，還需要多多注意，另外這次的設(shè)計內(nèi)容過于專項化，只能用于特定的被加工物體，具有一定的局限性。以后會多多注意。 參考文獻： ［1］濮良貴 紀名綱 主編 《機械設(shè)計》第七版 高等教很出版社 2000 ［2］王昆 何小柏 汪信遠 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》高等教育出版社 1995 ［3］機械設(shè)計手冊編輯委員會.機械設(shè)計手冊（1-2）第三版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 ［4］H型鋼通用工藝要求 ［5］關(guān)慧貞 主編 《機械制造裝備設(shè)計》第四版 機械工業(yè)出版社 ［6］呂明 主編 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第二版 武漢理工大學出版社 致 謝 作者在設(shè)計期間都是在王老師全面、具體指導下進行完成的。王老師學識淵博、治學嚴謹，使我受益非淺，終生難忘。 此外感謝其他老師在設(shè)計期間給予的支持與幫助。 感謝我的學友在我知識欠缺的方面給予不懈的講解以及在生活方面對我的關(guān)心和幫助。 41