畢業(yè)論文定稿-角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)

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金 華 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果（20 屆）角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)題 目 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果目 錄摘 要 IIIABSTRACT41 緒論 51.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題 51.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 61.3 設(shè)計(jì)概述 72 資料查詢與市場(chǎng)調(diào)研 82.1 資料查詢.82.2 市場(chǎng)調(diào)研.82.2.1 消費(fèi)者購(gòu)買角磨機(jī)時(shí)考慮的事項(xiàng).82.2.2 產(chǎn)品定位 93 角磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì) .103.1 工作原理分析與說(shuō)明 .103.2 角磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.3 典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .113.3.1 直流電動(dòng)機(jī)113.3.2 空間齒輪 .134 齒輪設(shè)計(jì) .144.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明214.3 軸承224.4 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì) .234.5 角磨機(jī)主體的設(shè)計(jì) .244.5.1 角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì) .254.5.2 創(chuàng)建后蓋的設(shè)計(jì) .264.5.6 其它零件的創(chuàng)建 .264.6 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì) .28原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397635 總結(jié) .32參考文獻(xiàn) .33致謝 .344角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)**學(xué)院**專業(yè) 學(xué)生姓名摘 要本課題是角磨機(jī)設(shè)計(jì)。利用三維軟件，綜合運(yùn)用所學(xué)的基木理論、基木知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，完成角磨機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)及特定零件的模具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括角磨機(jī)主題元素的確定、運(yùn)用 Pro/Engineer 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行造型、產(chǎn)品渲染、零件裝配、運(yùn)用 CAD 結(jié)合 Pro/Engineer 繪制加工圖紙、設(shè)計(jì)總結(jié)。 關(guān)鍵詞：角磨機(jī)，機(jī)械設(shè)計(jì)，外觀設(shè)計(jì)，建模51 緒論計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是教學(xué)發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)，Pro/E 等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)提供了一種極好的現(xiàn)代化教學(xué)的工作平臺(tái) [1]。電動(dòng)角磨機(jī)學(xué)名“ 角向磨光機(jī)”，一種普遍使用的電動(dòng)手持式切割研磨工具。就是以交流電或直流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)傘狀齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)砂輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而利用高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪以及橡膠砂輪、鋼絲輪等對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行磨削、切削、除銹、磨光加工。角磨機(jī)適合用來(lái)切割、研磨及刷磨金屬與石材，作業(yè)時(shí)不可使用水。切割石材時(shí)必須使用引導(dǎo)板。針對(duì)配備了電子控制裝置的機(jī)型，如果在此類機(jī)器上安裝合適的附件，也可以進(jìn)行研磨及拋光作業(yè)。角磨機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、建筑、家具制造等行業(yè)領(lǐng)域，角磨機(jī)經(jīng)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作證明，具有結(jié)構(gòu)合理、體積 小、重量輕、功利大、操作靈活、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大電力電信作業(yè)者等的歡迎。了解角磨機(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)等可以幫助人們更好的使用；對(duì)角磨機(jī)的再設(shè)計(jì)能夠更好的滿足廣大消費(fèi)者的功能需求，同時(shí)增加了消費(fèi)者使用的安全性以及舒適度。1.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題（1） 在機(jī)械類課程的教學(xué)中，經(jīng)常需要實(shí)物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，如果沒有模型，僅僅依靠講解，是很難講清楚一個(gè)立體結(jié)構(gòu)的。學(xué)生缺少對(duì)實(shí)物的感官認(rèn)識(shí)也就更難理解沒有模型的講解，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用教學(xué)實(shí)物模型，但實(shí)物模型攜帶不方便，而且容易損壞，不便于保管。（2） 教學(xué)中存在的另一個(gè)問題是傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)物模型一成不變，更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。時(shí)代在發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容在不斷更新，當(dāng)然教學(xué)模型也要跟上教學(xué)內(nèi)容的更新，要想根據(jù)教學(xué)需要更改實(shí)物模型是很困難的。更換新實(shí)物模型成本又很高，而舊模型基本沒有再利用的價(jià)值，造成很大的浪費(fèi)。（3） 傳統(tǒng)的教學(xué)模型作運(yùn)動(dòng)演示和運(yùn)動(dòng)分析也存在很多缺陷，一是學(xué)校很難保證有一套完整的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)模型，而且成本也較大；二是有些空間的機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)很難觀察到；三是裝配模型時(shí)容易損壞零件，運(yùn)動(dòng)容易出故障；四是運(yùn)動(dòng)特性的分析也很困難。（4） 對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先展開平面簡(jiǎn)圖的構(gòu)思，形成稍6微完整的方案之后，開始繪制三維簡(jiǎn)圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡(jiǎn)易的模型。在造型設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要用樣品實(shí)物模型來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思，但對(duì)每一種方案都制作實(shí)物樣品，要付出大量的勞動(dòng)，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)及成本費(fèi)用高等問題。1.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中Pro/E 系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱 PTC)的產(chǎn)品。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機(jī)械CAD／ CAE／CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD／ CAE／CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。將現(xiàn)代化的 Pro/E 三維技術(shù)應(yīng)用到在機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)中，可以解決以上傳統(tǒng)教學(xué)存在的很多不足 [2]。（1） 建立零件的三維模型，虛擬的模型便于現(xiàn)代化教學(xué)，在教學(xué)中如果應(yīng)用Pro/E 的三維技術(shù)建立零件的三維模型，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模型的缺點(diǎn)，它同樣具有實(shí)物教學(xué)模型的直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難的問題，還便于制作多謀體課件。（2） 把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件建立起自己的模型庫(kù)，利用 Pro/E 提供的強(qiáng)大的基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型功能，把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件，利用微機(jī)的存儲(chǔ)信息量大的特點(diǎn)建立起自己的模型庫(kù)，以充分利用已有的設(shè)計(jì)成果和前人的經(jīng)驗(yàn)。我們建立的教學(xué)模型庫(kù)有如下特點(diǎn)：1） 零件模型庫(kù)的覆蓋面廣、標(biāo)準(zhǔn)新；2） 當(dāng)教學(xué)需要某一零件模型時(shí)，可直接從零件模型庫(kù)中調(diào)出，不必手工繪制；3） 零件模型從模型庫(kù)中調(diào)入后可任意移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，在裝配時(shí)確定準(zhǔn)確的位置；4） 零件模型庫(kù)的操作使用簡(jiǎn)捷、方便、靈活、易學(xué)易懂；5） 還可以用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)零件模型庫(kù)的資源共享，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。（3） 可將各種三維零部件和機(jī)械傳動(dòng)在 Pro/E 內(nèi)進(jìn)行虛擬裝配、三維動(dòng)畫演示和運(yùn)動(dòng)特性分析?？傊?，把 Pro/E 的三維技術(shù)引入機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)，徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，大大改善了輔助教學(xué)環(huán)境，提高了教學(xué)效果 [3]。通過(guò)實(shí)踐證明，我們只要認(rèn)真研究和大膽嘗試輔助教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，不斷地去學(xué)習(xí)、掌握這種技術(shù)，很好地將 Pro/E7的三維技術(shù)應(yīng)用到我們的機(jī)械專業(yè)教學(xué)中去，提高工作效率，充分利用微機(jī)多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，就一定能有效地幫助我們達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。1.3 設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)主要圍繞角磨機(jī)設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)例展開。液壓角磨機(jī)作為一種重要的液壓元件，其規(guī)格和型號(hào)比較繁多，傳統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大，Pro/E 作為一款高效快捷的 CAD/CAM 軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計(jì)人員的開發(fā)速度，本文將著重就 Pro/E 的實(shí)體建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真等功能進(jìn)行角磨機(jī)的設(shè)計(jì)。角磨機(jī)包含多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)的具體要求為：（1） 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì)；（2） 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì)；82 資料查詢與市場(chǎng)調(diào)研2.1 資料查詢?cè)诖_定了課題后的第一天，我們小組就角磨機(jī)的工作原理和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖等開始瀏覽并收集資料，我們到圖書館和上網(wǎng)查閱了相關(guān)機(jī)械的資料，對(duì)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能的原理（即電動(dòng)機(jī)工作原理）和空間齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成有了比較具體的的了解，也對(duì)角磨機(jī)的工作原理有了初步認(rèn)識(shí)。然后對(duì)角磨機(jī)進(jìn)行拆卸，對(duì)各部進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)角磨機(jī)的結(jié)構(gòu)有更深的了解。研究對(duì)象此次我們小組研究的角磨機(jī)是日本日立電動(dòng)角磨機(jī) G10SF3 560W，主要參數(shù)如下砂輪外徑：100 公厘（4 英寸）孔徑：16 公厘（5/8 英寸）主軸螺紋：M10×1.5輸入功率：560 瓦空載轉(zhuǎn)速：12,000/分鐘最大輸出功率：640 瓦全長(zhǎng)：254 公厘（10 英寸）重量：1.4 公斤（3.1 磅）最大輸出功率：640W2.2 市場(chǎng)調(diào)研2.2.1 消費(fèi)者購(gòu)買角磨機(jī)時(shí)考慮的事項(xiàng)（一）個(gè)人愛好和財(cái)力 ，以及角磨機(jī)的用途。（二）角磨機(jī)的質(zhì)量、價(jià)格和維修等因素，其中進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)機(jī)，并且使用壽命較長(zhǎng)，而國(guó)產(chǎn)機(jī)的價(jià)格及維修費(fèi)用低于進(jìn)口機(jī)。 9（三）塑料外殼的表面光潔度（包括附件光潔度） ，模具開得好壞（塑料機(jī)殼和附件棱角是否清晰、美觀、整齊） 。 （四）角磨機(jī)穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。（五）功能是否齊全，看功率大小。要考慮其工作使的震動(dòng)大小以及發(fā)出的噪聲大小。（六）了解價(jià)格。角磨機(jī)價(jià)格屬市場(chǎng)調(diào)節(jié)價(jià)、可上下浮動(dòng)；因各店進(jìn)貨渠道不同，進(jìn)價(jià)不一，更會(huì)出現(xiàn)售價(jià)不一，甚至高、低懸殊的現(xiàn)象。 2.2.2 產(chǎn)品定位下面是市場(chǎng)上比較暢銷的幾款角磨機(jī)的對(duì)比分析產(chǎn)品類型 圖片 重要參數(shù)及特點(diǎn)博世 Bosch角磨機(jī) GWS7-125輸入功率：1,200 瓦空載轉(zhuǎn)速：8,500/分鐘全長(zhǎng)：391 公厘（15～13/32 英寸）重量：2.7 公斤（5.9磅）內(nèi)部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、突破壽命瓶頸1.高效馬達(dá)冷卻系統(tǒng)2.全機(jī)身嚴(yán)密防塵保護(hù)3.世界最細(xì)握柄日立 180mm 730W 角磨機(jī) G18SS砂輪外徑 180 公厘（7 英寸）空載轉(zhuǎn)速：8,500/分鐘最大輸出功率：3150 瓦全長(zhǎng)：463 公厘（18-7/32 英寸重量：4.3 公斤（9.5 磅）1.1900W 大功率輸入102.高性價(jià)比產(chǎn)品定位3.120%高過(guò)載力設(shè)計(jì)百雷仕 砂輪外徑 230mm空載轉(zhuǎn)速：6,000/分鐘輸入功率：1800瓦全長(zhǎng)：530 公厘重量：3.9 公斤（9.5磅）牧田電動(dòng)角磨機(jī) GA5030砂輪外徑 125 公厘空載轉(zhuǎn)速：11，000/分鐘最大輸出功率：3150 瓦全長(zhǎng)：266 公厘重量：,1.4 公斤該產(chǎn)品在定位上不僅注意其功率、轉(zhuǎn)速、重量、體積等各方面等功能因素，還要注意其外觀的體現(xiàn)及形式美的要素，使人們?cè)诒恐乜菰锏墓ぷ髦懈杏X輕松自如。3 角磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)3.1 工作原理分析與說(shuō)明1、工作原理圖、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖工作原理圖11角磨機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2、 工作原理分析、說(shuō)明角磨機(jī)就是利用高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪以及橡膠砂輪、鋼絲輪等對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行磨削、切削、除銹、磨光加工。通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，帶動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)空間齒輪結(jié)構(gòu)將水平傳動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直傳動(dòng)，從而帶動(dòng)薄片砂輪或橡膠砂輪，鋼絲輪等高速旋轉(zhuǎn)。3.2 角磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角磨機(jī)總體分為以下幾個(gè)方面：1） 、外殼包裝及操作按鈕2） 、轉(zhuǎn)子組件和定子組件及軸承3） 、空間齒輪機(jī)構(gòu)及砂輪軸由于角磨機(jī)工作頻率較高，會(huì)產(chǎn)生震動(dòng),所以在各零件連接之間都要做好防震措施，在螺絲連接處要多加墊圈，外殼多采用塑料，角磨機(jī)的尾部外殼要留出出風(fēng)孔，防止角磨機(jī)工作散熱不及時(shí)導(dǎo)致原件損壞。3.3 典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)分為兩部分：1）轉(zhuǎn)子組件2）定子組件轉(zhuǎn)子組件和定子組件的尺寸一定要相符合，兩者之間的間隙要合適，該間隙稱為氣隙。定子部分包括機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、電刷等裝置；轉(zhuǎn)自部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等部件12轉(zhuǎn)子(電樞)： 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子又稱電樞，它是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流、電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部件。 1) 電樞鐵心 電樞鐵心是直流電動(dòng)機(jī)主磁路的一部分，在鐵心槽中嵌放電樞繞組。電樞鐵心一般采用硅鋼片疊壓而成。 2) 電樞繞組 電樞繞組的作用是通過(guò)電流產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 3) 換向器 換向器的作用是將電樞中的交流電動(dòng)勢(shì)和電流轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電動(dòng)勢(shì)和電流，從而保證所有導(dǎo)體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向一致。 4) 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸作用是用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。為了使電機(jī)能可靠地運(yùn)行，轉(zhuǎn)軸一般用合金鋼鍛壓加工而成。 5) 風(fēng)扇 風(fēng)扇用來(lái)降低運(yùn)行中電機(jī)的溫升直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如下：如下上圖所示為最簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)的原理圖。其換向器是由二片互相絕緣的半圓銅環(huán)（換向片）構(gòu)成的，每一換向片都與相應(yīng)的電樞繞組連接，與電樞繞組同軸旋轉(zhuǎn)，并與電刷 A、B 相接觸。若電刷 A 是正電位，B 是負(fù)電位，那么在 N 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 ab 中的電流從 a 流向 b，在 S 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 cd 中的電流從 c 流向 d。轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁埸中要受到電磁力的作用，根據(jù)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體中的電流方向，利用電動(dòng)機(jī)左手定則判斷，如圖中 ab 邊受力方向是向左，而 cd 則向右。由于磁場(chǎng)是對(duì)稱的，導(dǎo)體中流過(guò)的又是相同的電流，所以 ab 邊和 cd 邊所受的電磁力的大小相等。這樣轉(zhuǎn)子線圈上受到的電磁力 f 的作用而按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面時(shí)，線圈中的電流為零。因此，電磁力也等于零。但由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)過(guò)半圈之后，雖然 ab 與 cd 的位置調(diào)換了，ab 轉(zhuǎn)到 S 極范圍內(nèi)，cd 轉(zhuǎn)到 N 極范圍內(nèi)，但是由于電刷和換向片的作用，轉(zhuǎn)到 N 極下的 cd 邊中的電流方向也變了，是從d 流向 c，在 S 極下的 ab 邊中的電流，則從 b 流向 a。因此，電磁力 f 的方向仍然不變，轉(zhuǎn)子線圈仍按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢姡謩e在 N，S 極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中的電流方向總是不變的。因此，線圈二邊受力方向也不變。這樣線圈就可以按受力方向不停地旋轉(zhuǎn)。133.3.2 空間齒輪傳遞兩相交軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力圓錐交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)空間齒輪機(jī)構(gòu)傳遞兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)空間齒輪運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖14空間齒輪立體圖在設(shè)計(jì)中運(yùn)用空間齒輪，主要是利用兩個(gè)斜齒輪來(lái)將水平方向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為豎直方向的旋轉(zhuǎn)，旨在改變從動(dòng)件的方向。此空間齒輪組采用的材質(zhì)是合金，在高速的旋轉(zhuǎn)中能夠承受巨大的沖擊力，其中一個(gè)齒輪小，若在使用中磨損，可以更換只小斜齒輪，這樣易于降低成本，節(jié)約能耗。4 齒輪設(shè)計(jì)4.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪立體圖直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)151.齒輪得材料及熱處理方法小齒輪選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 260HBS。大齒輪選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 220HBS，HBS 1-HBS2=260-220=40,合適。查得 σ Flim1=240Mpa, σ Flim2=240Mpa,SF=1.3故[σ F1]= = =129MpaFSlim7.0?3.407?[σ F2]= = =195Mpa2li195粗選 8 級(jí)精度取小齒輪齒數(shù) Z1=17，則大齒輪 Z2=17×2.673=45.441，取 Z2=46，實(shí)際傳動(dòng)比 i = =2.706，與要求相差不大，可用。7462.齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查表，取載荷系數(shù) K=1.1，推薦齒寬系數(shù) Ψ R=0.25—0.3,取 Ψ R=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1= = =1.7297×105N·mm13095nP?3.2856095?粗選 8 級(jí)精度小齒輪齒數(shù) Z1=17大齒輪齒數(shù) Z2=46（1）計(jì)算分度圓錐角δ 1=arctan = arctan =69.72°21467δ 2=90°-δ 1=90°-69.72°=20.28°（2）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1= = =18.121cos??28.07Zv2= = =132.712?.694（3）計(jì)算模數(shù)查的 YF1=3.02, YF2=2.16因?yàn)?= =0.023， = =0.011][1F?290.][2F?1956.＞ ，故將 代入計(jì)算。21mm≥ = =3.43][)5.0(421213FRFZuYKT????12973.0167.).(423 ????（4）計(jì)算大端模數(shù)16m = = =4.04R?5.01?3.04?查表取 m=4.5（5）計(jì)算分度圓直徑d1=mZ1=4.5×17=76.50mmd2=mZ2=4.5×46=207.00mm(6)計(jì)算外錐距R= = =109.16mm1?uZm1673.25.4??(6)計(jì)算齒寬b=Ψ RR=0.3×109.16=32.75mm取 b1=b2=35mm(7)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑 dm1=d1(1-Ψ R)=76.50×(1-0.5×0.3)=65.025mm分度圓錐角δ 1=69.72°δ 2=20.28°當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.12Zv2=132.71模數(shù) mm=3.43大端模數(shù) m=4.5分度圓直徑d1=76.50mmd2=207.00mm外錐距 R=109.16mm齒寬 b1=b2=35mm則圓周速度 v = = =1.10m/s106?ndm?1063.25.?由表可知，選擇 8 級(jí)精度合適。3.驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度σ F1= = =95.38Mpa12ZbYKTF175.432.329.[σ F1]=129Mpa, σ F1＜[σ F1]，故安全。1.低速軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)17(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin≥30nPA查表取 A0=105，于是得 dmin≥ =27.57mm 3.28561?(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度左起第一段，由于安裝帶輪，屬于基孔制配合，因開有鍵槽，增大 7%并圓整，取軸○ 1徑 35mm，長(zhǎng)度 87mm，為了便于安裝，軸端進(jìn)行 2×45°倒角。左起第二段直徑取 42mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體○ 2的厚度，則取第二段的長(zhǎng)度 34mm。左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承， 取軸徑 45mm，長(zhǎng)度為○ 339mm。左起第四段，僅為軸段的過(guò)渡,其直徑略小于第三段軸，取 42mm，長(zhǎng)○ 4度取 50mm。齒輪的圓周速度v =1.10m/s8 級(jí)精度合適輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度σ F1＜[σ F1]，安全估算軸的最小直徑dmin=27.57mm左起第五段為滾動(dòng)軸承段，則此段的直徑為 45mm。由于還裝有擋油環(huán)，長(zhǎng)度取○ 552mm。左起第六段，對(duì)軸承右端進(jìn)行定位，取軸徑 53mm。長(zhǎng)度取 8mm?！?62.輸出軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑18dmin≥30nPA查表取 A0=105，于是得 dmin≥ =36.86mm 396.12045?(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度左起第一段，由于安裝聯(lián)軸器，因開有鍵槽，軸徑擴(kuò)大 7%并圓整，取軸徑 40mm，○ 1長(zhǎng)度 80mm，為了便于安裝，軸端進(jìn)行 2×45°倒角。左起第二段直徑取 46mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體○ 2的厚度，則取第二段的長(zhǎng)度 46mm。左起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用圓錐滾子軸承， 取軸徑 50mm，長(zhǎng)度為○ 346mm。左起第四段，對(duì)軸承起到軸肩定位作用,其直徑大于第三段軸，取 60mm。根據(jù)整體布○ 4局，長(zhǎng)度取 90mm。左起第五段安裝大圓錐齒輪，根據(jù)齒輪的孔徑，此段的直徑取 54mm，長(zhǎng)度取 60mm?！?5左起第六段，為軸承安裝段，根據(jù)軸承的尺寸，取軸徑 50mm。長(zhǎng)度取 50mm?！?6軸的強(qiáng)度校核由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。2.作軸的垂直面受力圖（d）3.繪制垂直面彎矩圖（1）求垂直面的支反力Rv1= = =1036.81N32LdFar??1982076.5437.68???Rv2= Rv1-Fr=1036.81-618.17=418.64N（2）求垂直面彎矩MVC1= -Rv2L2=-283.76×143=-40577.68N·mmMVC2= MVC1+Fa· = -40577.68+1543.86× =119211.83N·mmd207(3)繪制彎矩圖（e）4.作軸水平面受力簡(jiǎn)圖（b）5.繪制水平彎矩圖（1）求支反力RH1= RH2= = =2261.045N2Ft09.45（2）求水平彎矩MHC=RH2L2=2261.045×143=323329.3625N·mm（3）繪制彎矩圖（c）6.繪制合成彎矩圖（1）計(jì)算合成彎矩19MB= =02HBV?MC1= = =325865.656N·mm1C 22365.9)68.4057(??MC2= = =344606.062N·mm22V319(2)繪制彎矩圖（f）7.繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖（g）軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 α≈0.6，則當(dāng)量彎矩為MT=αT=0.6×172.97×1000=103782N·mm8.繪制總當(dāng)量彎矩圖（h）（1）計(jì)算總當(dāng)量彎矩MeB= = =103782N·mm2TB?210378MeC1= = =103782N·mm1C 221037865.?MeC2= = =359894.487N·mm2T49.校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，[σ -1]=60Mpa.從總當(dāng)量彎矩圖可以看出，截面 C 為危險(xiǎn)截面。截面 C 為齒輪處，d C=54mm，則σ bC= = =22.856Mpa＜[σ -1]，軸的強(qiáng)度足夠。eW23541.0789?20軸的強(qiáng)度足夠，可用軸承的選擇及校核主動(dòng)軸 32309 軸承兩對(duì)，從動(dòng)軸 32310 軸承兩對(duì)。根據(jù)要求對(duì)從動(dòng)軸上的軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。查相關(guān)手冊(cè)，32310 軸承的判斷系數(shù) e=0.35，當(dāng) ≤e 時(shí)，P r=Fr；當(dāng) ＞e 時(shí)，raFraFPr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr=168KN，軸承采用正裝，要求壽命為105120 小時(shí)。1.繪制軸承計(jì)算簡(jiǎn)圖2.計(jì)算各軸承所受總徑向力由軸的計(jì)算知：B、D 處水平支反力 RH1= RH2=2261.045N，B、D 處垂直面支反力Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1= = =2487.43N21HV?2281.03645.6?Fr2= = =2299.47N3.計(jì)算各軸承內(nèi)部派生軸向力FS1=eFr1=0.35×2487.43=807.60NFS2=eFr2=0.35×2299.47=804.81N4.判斷放松、壓緊端FS1+Fa=807.60+1543.86=2414.46N＞F S2故，軸承 2 壓緊，軸承 1 放松。則 F a1=FS1=807.60N , Fa2=FS1+Fa=2414.46N5.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷對(duì)軸承 1 = =0.3499＜e, P 1=Fr1=2487.43N1ra43.2876021對(duì)軸承 2 = =1.05＞e, P 2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37N2raF47.961因 P2＞P 1，故按軸承 2 的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算壽命，即取P=P1=5024.37N6.軸承壽命校核計(jì)算Lh= =?)(60PfCnprt 3106 )7.524.168(9.20??=8.99×105h＞105120h故，所選軸承符合要求。鍵的選擇及校核高速軸與帶輪連接選用鍵 A10×8×70σp= = =41.18MPa＜[σ p]=100MPadhlT460835197.2?故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與大齒輪連接選用鍵 A16×10×50σp= = =94.74MPa＜[σ p]=100MPadhl4341057.故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與聯(lián)軸器連接選用鍵 A12×8×70σp= = =93.72MPa＜[σ p]=100MPadhlT45807.?故，該鍵滿足強(qiáng)度要求。4.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明此零件是連接電機(jī)與磨削部分的重要零件，電機(jī)力的傳遞都是通過(guò)此構(gòu)件傳送給磨砂輪，電機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)與磨砂輪受到的阻力會(huì)使該零件收到嚴(yán)重?fù)p壞，接處應(yīng)該有比較大的強(qiáng)度才能承受磨砂所產(chǎn)生的阻力，因此在連接處用了合金來(lái)作為連接件。因?yàn)榇藰?gòu)件會(huì)收到很大的力，為了防止構(gòu)件與電機(jī)分離，應(yīng)使構(gòu)件與電機(jī)連接（即合金）的螺紋方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反。同理，構(gòu)件與磨削部分連接處的受力方向應(yīng)與旋轉(zhuǎn)方向相反。此構(gòu)件上中間有一個(gè)孔，通過(guò)軸連接，使其與磨砂輪相連，中間有三個(gè)孔，不僅節(jié)省了材料，更為角磨機(jī)的減震提供了條件，在一定程度上還是角磨機(jī)使用起來(lái)更加的輕便。該零件與從動(dòng)裝置的連接是軸連接，與主動(dòng)裝置的連接是螺紋連接，是可分離連接。224.3 軸承 23深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖電動(dòng)角磨機(jī)中用的是滾動(dòng)軸承中的深溝球軸承，使用此滾動(dòng)軸承是因?yàn)槠溆型孪掠悬c(diǎn)：1 摩 擦 阻 力 小 ， 功 率 消 耗 小 ， 機(jī) 械 效 率 高 ， 易 起 動(dòng) 。 2、 尺 寸 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 具 有 互 換 性 ， 便 于 安 裝 拆 卸 ， 維 修 方 便 。 3、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 重 量 輕 ， 軸 向 尺 寸 更 為 縮 小 。 4、 精 度 高 ， 轉(zhuǎn) 速 高 ， 磨 損 小 ， 使 用 壽 命 長(zhǎng) 。 5、 該 軸 承 具 有 自 動(dòng) 調(diào) 心 的 性 能 。 6、 適 用 于 大 批 量 生 產(chǎn) ， 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 可 靠 ， 生 產(chǎn) 效 率 高 。7、 在 角 磨 機(jī) 的 工 作 中 可 以 承 受 偶 純 軸 向 載 荷 很 大 的 徑 向 載 荷 ， 在 轉(zhuǎn) 速 很 高 而 軸向 載 荷 不 太 大 時(shí) ， 可 承 受 純 軸 向 載 荷 。4.4 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì)角磨機(jī)包含 20 多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法 [4]，角磨機(jī)的最后設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 1 所示，組件分解圖如圖 2 所示。24圖 1 角磨機(jī)三維圖4.5 角磨機(jī)主體的設(shè)計(jì)（1） 新建零件文檔；單擊“新建”按鈕打開新建對(duì)話框。在 “類型”中選“零件”，在“ 子類型”中選“實(shí)體” ，在“名稱”文本框中輸入零件名稱 “Gear_part_m”。（2） 創(chuàng)建外部繼承特征；1） 單擊“插入 ”主菜單中選取 “共享數(shù)據(jù)”/“ 合并/繼承”選項(xiàng)，系統(tǒng)打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版 [6]；2） 單擊“打開 ”按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計(jì)的角磨機(jī)骨架文件“Gear_pump”.同時(shí)系統(tǒng)打開 “外部合并”對(duì)話框，在該對(duì)話框的“約束類型” 下選取“缺省”選項(xiàng)，在系統(tǒng)默認(rèn)位置裝配角磨機(jī)骨架文件；3） 單擊“外部合并 ”中的 “確定”，單擊“設(shè)計(jì)板” 上的“ 確定”。（3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征；1） 單擊“拉伸 ”打開設(shè)計(jì)板，在設(shè)計(jì)板中單擊 “放置”打開參照面板，單擊其中“ 定義”打開“草繪” 對(duì)話框，選擇 FRONT 為草繪平面，接受其它默認(rèn)設(shè)置單擊“ 草繪”進(jìn)入草繪模式；2） 在草繪平面內(nèi)使用“ 抓取邊 ”工具繪制拉伸剖面圖，然后單擊 “確定”退出草繪，25調(diào)整方向輸入拉伸深度“25.2” ，最后創(chuàng)建的拉伸實(shí)體如圖。再次單擊 “拉伸”按鈕，選取上一零件端面作為草繪平面，進(jìn)入草繪模式；3） 繪制如圖所示草繪剖面圖，調(diào)節(jié)拉伸方向，最后創(chuàng)建的實(shí)體特征如圖所示；4） 再次單擊“ 拉伸” ，選取上一零件右側(cè)面為草繪平面，進(jìn)入草繪模式；4.5.1 角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì)角磨機(jī)左蓋的設(shè)計(jì)同樣以角磨機(jī)骨架作為母體零件，綜合運(yùn)用拉伸、孔和鏡像復(fù)制等建模方法。角磨機(jī)的最后設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖 11 所示。（1） 新建零件文件，輸入零件名稱“l(fā)eftcover”；264.5.2 創(chuàng)建后蓋的設(shè)計(jì)角磨機(jī)后蓋和角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì)相似，都是以角磨機(jī)的骨架作為母本二進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)步驟參照左蓋設(shè)計(jì)，角磨機(jī)右蓋的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 17 所示。4.5.6 其它零件的創(chuàng)建至此角磨機(jī)的主要零件以創(chuàng)建完成，下面還有很多裝配用的小零件，其建模過(guò)程不再詳細(xì)介紹。只列出其最終結(jié)果，如圖 32。包括：螺釘、外部齒輪、平鍵、圓墊片、螺母、壓蓋、圓柱銷。27a）螺釘 b）外罩 c）平鍵 d）圓墊片e）螺母 f）壓蓋28g）圓柱銷圖 32 其它零件至此角磨機(jī)所有零件三維建模都以完成，下一步就是裝配。4.6 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì)角磨機(jī)的裝配綜合運(yùn)用到無(wú)連接接口約束和連接接口約束。在進(jìn)行角磨機(jī)的裝配前，設(shè)計(jì)者首先要對(duì)角磨機(jī)進(jìn)行整體的分析，要弄清楚那些元件具有運(yùn)動(dòng)自由度，那些元件完全約束。對(duì)于具有運(yùn)動(dòng)自由度的元件就要根據(jù)具體要求選擇合適的連接接口，反之使用無(wú)連接接口的約束進(jìn)行裝配即可。（1） 創(chuàng)建組件文檔，輸入組件名稱“Gear_pump_model” ；（2） 在默認(rèn)位置裝配角磨機(jī)主體；單擊“添加元件 ”按鈕，打開下設(shè)計(jì)板，選擇缺省，以在默認(rèn)位置裝配主體。（3） 向組件中裝配銷；使用“插入”“對(duì)齊”“對(duì)齊” 三種約束裝配銷釘，使其高出端面“8”。（4） 重復(fù)裝配銷釘；選中前面裝配好的銷釘零件，然后在“編輯” 中選取 “重復(fù)”打開“ 重復(fù)元件”對(duì)話框。按住“ctrl” 鍵，選中 “插入”和“對(duì)齊”兩種約束方式。單擊添加，共裝配 4 根銷釘。（5） 向組件中裝配角磨機(jī)左蓋；29使用“匹配”“插入”“插入” 三種約束。（6） 向組件中裝配軸一；1） 單擊右工具箱中的“ 向組件中添加元件 ”按鈕，打開角磨機(jī)文件 Gear_shaft_1；2） 在系統(tǒng)打開的設(shè)計(jì)板上的“用戶定義” 中選取“銷釘”連接類型；3） 完成“放置 ”列表，裝配結(jié)果如圖 33。圖 34 裝配二（8） 向組件中裝配角磨機(jī)右蓋；1） 單擊“向組件中添加元件” 按鈕，使用瀏覽方式打開角磨機(jī)零件文件Gear_pump_rightcover；302） 在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)板上單擊“放置” 按鈕，然后在 “放置”列表的“ 約束類型”下拉菜單中選取“ 對(duì)齊” 約束類型，然后分別選取軸 A8 和 A15 作為約束參照。新建“對(duì)齊”約束選取軸 A9 和 A16 作為約束參照；3） 新建“匹配 ”約束類型，選取角磨機(jī)主體端面和右蓋端面，輸入偏距“0” ；4） 最后完成的“ 放置” 列表如下圖，最后裝配結(jié)果如圖 35。圖 35 裝配右蓋（9） 在裝配的元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算；1） 在“編輯 ”主菜單中選取 “元件操作”選項(xiàng)打開“元件”菜單，選取“ 切除”選項(xiàng)；2） 根據(jù)系統(tǒng)提示選取右蓋為被切除元件，單擊“確定” ，接著選取和其有相交關(guān)系的兩個(gè)銷作為切除參照元件；3） 最后單擊“ 再生” ，再生后轉(zhuǎn)配結(jié)果如圖，被切除的右蓋零件會(huì)相應(yīng)變化。（10） 裝配螺栓；1） 單擊“向組件中添加元件” 按鈕，打開“blot.prt”；2） 使用“對(duì)齊 ”約束，選取螺栓軸線和螺栓孔軸線；3） 使用“匹配 ”約束，選取螺栓頭下端面和螺栓孔上端面。（11） 重復(fù)裝配螺栓；（12） 向組件中裝配壓緊螺母；1） 單擊“向組件中添加元件” 按鈕，打開角磨機(jī)零件文件 Pack；2） 使用“插入 ”和“匹配”兩中約束選取相應(yīng)參照。（13） 在元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算 同步驟 9 一樣，切除壓緊螺母；（14） 裝配鍵；1） 單擊“向組件中添加元件” 按鈕，打開角磨機(jī)零件文件 key；