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鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) Electric cabin shifting transmission device design 系 名 四號(hào)宋體 專業(yè)班級(jí) 四號(hào)宋體 學(xué)生姓名 四號(hào)宋體 學(xué) 號(hào) 四號(hào)宋體 指導(dǎo)教師姓名 四號(hào)宋體 指導(dǎo)教師職稱 四號(hào)宋體 年 月 摘 要 I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是關(guān)于在發(fā)射車上安裝的電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置 它可將移艙按要求進(jìn) 行前后移動(dòng) 本文首先對(duì)本次電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了分析 接著 提出了設(shè)計(jì)方 案 然后 對(duì)方案中個(gè)只要零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與校核 最后 采用 AutoCAD 軟件繪制了本裝置的裝配圖及典型零件的零件圖 通過(guò)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 軟件 本次電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)代表了設(shè)計(jì)的一般過(guò)程 對(duì)今后的設(shè)計(jì) 工作有一定的參考價(jià)值 關(guān)鍵詞 電動(dòng)移艙 傳動(dòng)裝置 設(shè)計(jì) 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 II Abstract This graduation design is about the electric cabin shifting actuating device is installed in the car emission it can according to the requirements of the move will move the cabin Firstly on the electric cabin shifting transmission device design requirements are analyzed And then it put forward the design scheme then the scheme as long as spare parts to carry on the detailed design and verification Finally the software AutoCAD drawing a map of this device assembly drawings and parts of typical parts Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing and master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD software The electric cabin shifting transmission device design represents the general process of design to the future design work has a certain reference value Key words Electric shift module Transmission device Design 目 錄 III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 第 2 章 方案設(shè)計(jì)及總體參數(shù)計(jì)算 3 2 1 設(shè)計(jì)要求 3 2 2 方案設(shè)計(jì) 3 2 2 1 設(shè)計(jì)方案 3 2 2 2 原理分析 3 第 3 章 總體計(jì)算與選擇 4 3 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 3 1 1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 4 3 1 2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 4 3 1 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 4 3 2 分配傳動(dòng)比 5 3 2 1 總傳動(dòng)比 5 3 2 2 分配傳動(dòng)比 5 3 3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 5 3 3 1 各軸的轉(zhuǎn)速 5 3 3 2 各軸的輸入功率 6 3 3 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 6 3 3 4 整理列表 6 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 7 4 1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 7 4 1 1 選精度等級(jí) 材料和齒數(shù) 7 4 1 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 4 1 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 9 4 1 4 幾何尺寸計(jì)算 10 4 2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 10 4 3 減速器軸及軸承裝置 鍵的設(shè)計(jì) 11 4 3 1 軸 1 11 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 IV 4 3 2 軸 2 14 4 3 3 軸 3 14 4 4 滾動(dòng)軸承及鍵的校核 14 4 4 1 軸 1 14 4 4 2 軸 2 軸 3 15 第 5 章 移動(dòng)及支承裝置設(shè)計(jì) 16 5 1 絲桿螺母副的選擇 16 5 1 1 選擇計(jì)算 16 5 1 2 校核計(jì)算 17 5 2 導(dǎo)軌副的選擇 18 5 2 1 靜安全系數(shù)計(jì)算 18 5 2 2 根據(jù)額定靜載荷初選導(dǎo)軌 19 5 2 3 導(dǎo)軌校核計(jì)算 20 總 結(jié) 21 參考文獻(xiàn) 22 致 謝 23 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 發(fā)射車在機(jī)動(dòng)過(guò)程中可隨時(shí)停車發(fā)射 這需要解決系統(tǒng)的定位 定向和方位瞄準(zhǔn) 以及發(fā)射場(chǎng)坪承載問(wèn)題 這里的所謂瞄準(zhǔn)是在發(fā)射前通過(guò)專門設(shè)備的 操作 使導(dǎo)彈 的制導(dǎo)系統(tǒng)慣性坐標(biāo)系 彈體坐標(biāo)系相對(duì)于發(fā)射坐標(biāo)系各軸進(jìn)行精 確定向 保證導(dǎo) 彈具有正確的初始射向 和初始姿態(tài) 在發(fā)射車上安裝有一種發(fā)射裝置 發(fā)射裝置工作時(shí)要求其上方及左 右 后方的 廂體前移 廂體后部開有可讓發(fā)射裝置通過(guò)的后門 電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置應(yīng)可將移艙 按要求進(jìn)行前后移動(dòng) 同時(shí)傳動(dòng)裝置上應(yīng)留有手動(dòng)接口 傳動(dòng)裝置分類 1 齒輪傳動(dòng) 1 分類 平面齒輪傳動(dòng) 空間齒輪傳動(dòng) 2 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 適用的圓周速度和功率范圍廣 傳動(dòng)比準(zhǔn)確 穩(wěn)定 效率高 工作可靠性高 壽命長(zhǎng) 可實(shí)現(xiàn)平行軸 任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng) 缺點(diǎn) 要求較高的制造和安裝精度 成本較高 不適宜遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng) 3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪基本尺寸的名稱有 齒頂圓 齒根圓 分度圓 摸數(shù) 壓力角 等 2 渦輪渦桿傳動(dòng) 適用于空間垂直而不相交的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 1 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比大 結(jié)構(gòu)尺寸緊湊 缺點(diǎn)軸向力大 易發(fā)熱 效率低 只能單向傳動(dòng) 渦輪渦桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有 模數(shù) 壓力角 蝸輪分度圓 蝸桿分度圓 導(dǎo)程 蝸輪齒數(shù) 蝸桿頭數(shù) 傳動(dòng)比等 3 帶傳動(dòng) 包括 主動(dòng)輪 從動(dòng)輪 環(huán)形帶 1 用于兩軸平行回轉(zhuǎn)方向相同的場(chǎng)合 稱為開口運(yùn)動(dòng) 中心距和包角的概念 2 帶的型式按橫截面形狀可分為平帶 V 帶和特殊帶三大類 3 應(yīng)用時(shí)重點(diǎn)是 傳動(dòng)比的計(jì)算 帶的應(yīng)力分析計(jì)算 單根 V 帶的許用功率 4 帶傳動(dòng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng) 帶具有良好的撓性 可緩和沖擊 吸 收振動(dòng) 過(guò)載時(shí)打滑防止損壞其他零部件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成本低廉 缺點(diǎn) 傳動(dòng)的外廓尺寸較大 需張緊裝置 由于打滑 不能保證固定不變的 傳動(dòng)比 帶的壽命較短 傳動(dòng)效率較低 鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 4 鏈傳動(dòng)包括 主動(dòng)鏈 從動(dòng)鏈 環(huán)形鏈條 鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比 其主要特點(diǎn) 制造和安裝精度要求較低 中心距較大時(shí) 其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常數(shù) 傳動(dòng)平穩(wěn)性較差 5 輪系 1 輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩種類型 2 輪系中的輸入軸與輸出軸的角速度 或轉(zhuǎn)速 之比稱為輪系的傳動(dòng)比 等于各 對(duì)嚙合齒輪中所有從動(dòng)齒輪齒數(shù)的乘積與所有主動(dòng)齒輪齒數(shù)乘積之比 3 在周轉(zhuǎn)輪系中 軸線位置變動(dòng)的齒輪 即既作自轉(zhuǎn) 又作公轉(zhuǎn)的齒輪 稱為 行星輪 軸線位置固定的齒輪則稱為中心輪或太陽(yáng)輪 4 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比不能直接用求解定軸輪系傳動(dòng)比的方法來(lái)計(jì)算 必須利用 相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的原理 用相對(duì)速度法 或稱為反轉(zhuǎn)法 將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成假想的定軸輪系 進(jìn)行計(jì)算 5 輪系的主要特點(diǎn) 適用于相距較遠(yuǎn)的兩軸之間的傳動(dòng) 可作為變速器實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng) 可獲得較大的 傳動(dòng)比 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 第 2 章 方案設(shè)計(jì)及總體參數(shù)計(jì)算 3 第 2 章 方案設(shè)計(jì)及總體參數(shù)計(jì)算 2 1 設(shè)計(jì)要求 在發(fā)射車上安裝有一種發(fā)射裝置 發(fā)射裝置工作時(shí)要求其上方及左 右 后方的 廂體前移 廂體后部開有可讓發(fā)射裝置通過(guò)的后門 為方便操作 需設(shè)計(jì)一套電動(dòng) 移艙 電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn) 移艙總重為 720kg 移動(dòng)的速度為要求 為 0 4m min 所設(shè)計(jì)的電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置應(yīng)可將移艙按要求進(jìn)行前后移動(dòng) 同時(shí)傳 動(dòng)裝置上應(yīng)留有手動(dòng)接口 2 2 方案設(shè)計(jì) 2 2 1 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置應(yīng)可將移艙按要求進(jìn)行前后移動(dòng) 同時(shí)傳動(dòng)裝 置上應(yīng)留有手動(dòng)接口 因此本次設(shè)計(jì)采用如下圖 2 1 所示方案 1 底座 2 電機(jī) 3 5 聯(lián)軸器 4 減速器 6 11 軸承座 7 絲杠螺母副 8 直線導(dǎo)軌副 9 移動(dòng)平臺(tái) 圖 2 1 電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置方案簡(jiǎn)圖 2 2 2 原理分析 本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)移艙傳動(dòng)裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng) 經(jīng)減速器減速后帶動(dòng)絲杠螺母副旋轉(zhuǎn) 絲杠螺母副把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成移動(dòng) 移艙固定在移動(dòng)平臺(tái)上隨著移動(dòng)平臺(tái)前后移動(dòng) 底座 固定在發(fā)射車體上 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 第 3 章 總體計(jì)算與選擇 3 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 1 1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 電動(dòng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)部件 因?yàn)槭覂?nèi)工作 運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn) 所以選擇 Y 系列一般用途 的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī) 3 1 2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 1 導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載 Ff 摩擦系數(shù) 靜摩擦系數(shù) fs 0 2 動(dòng)摩擦系數(shù) fa 0 1 啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦力 啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力 對(duì)于平行導(dǎo)軌 Ff 可以由下式求的 Ff f G FRn G 運(yùn)動(dòng)部件重力 720Kg FRn 垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載 此設(shè)計(jì)中為零 f 導(dǎo)軌摩擦系數(shù) 取靜摩擦系數(shù)為 0 2 動(dòng)摩擦系數(shù)為 0 1 求得 Ffs 0 2 720 9 8 1411 2N Ffs 0 1 720 9 8 705 6N Ff Ffs Ffs 2116 8N 上式中 Ffs 為靜摩擦力 Ffa 為動(dòng)摩擦力 1 運(yùn)輸機(jī)所需要的功率 為 P kWFv 其中 F 2116 8N V 0 4m min 得 14 0160 82 2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 為 0P 0kp 電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率 取聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 圓柱齒輪傳動(dòng)效率 軸承效率96 1 98 02 絲杠的傳動(dòng)效率 電動(dòng)機(jī)至鼓輪軸的傳動(dòng)裝置總效率為 98 03 754 64 08 0 3224321 3 電動(dòng)機(jī)所需功率為 第 3 章 總體計(jì)算與選擇 5 kWPw21 064 0 因有輕微震動(dòng) 電動(dòng)機(jī)額定功率 只需略大于 即可 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) mP 表 19 1 選取電動(dòng)機(jī)額定功率為 0 75kw 3 1 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 由于移艙總重為 720kg 移動(dòng)的速度為 0 4m min 取絲杠導(dǎo)程為 S 4mm 則 絲杠轉(zhuǎn)速為 min 10 4in 0rnw 展開式二級(jí)減速器推薦的傳動(dòng)比為 2 6i 所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為 min 20 6rinw 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為 750 1000 1500r min 綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性 選用同步轉(zhuǎn)速 1000r min 的電機(jī) 型號(hào)為 Y90S 6 滿載轉(zhuǎn)速 功率 0 75 in 910rm kw 3 2 分配傳動(dòng)比 3 2 1 總傳動(dòng)比 滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動(dòng)比為 min 910rn 1 90 nwmi 3 2 2 分配傳動(dòng)比 考慮兩級(jí)齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題 兩級(jí)大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度 則兩級(jí)齒輪的高速 級(jí)與低速級(jí)傳動(dòng)比的值取為 1 3 取 213 ii 則 5 931 1 ii 6 3912i 3 3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3 3 1 各軸的轉(zhuǎn)速 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 1 軸 min 9101rn 2 軸 i 265 312i 3 軸 in 0 2rin 絲杠 m13w 3 3 2 各軸的輸入功率 1 軸 kwP743 09 75 0101 2 軸 1 8322 3 軸 k65 3 3 3 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)軸 mNnPT 87 910 5900 1 軸 743 511 2 軸 mNnPT 19 260 9022 3 軸 4 58 533 3 3 4 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 mNT 轉(zhuǎn)速 in r傳動(dòng)比 電機(jī)軸 0 75 7 87 910 1 軸 0 743 7 80 910 2 軸 0 713 26 19 260 3 5 3 軸 0 685 65 42 100 2 6 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 7 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 4 1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 4 1 1 選精度等級(jí) 材料和齒數(shù) 采用 7 級(jí)精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒 輪材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取705 3 i 2 Z 4 1 2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 即 3211 2 HEdtt ZuTkd 1 確定公式各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 6 tK 2 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 35 4782 3 小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布 選取齒寬系數(shù) 8 0 d 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 89MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 52 6 由式 6 11 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 81 109 83 9060 hjLnN78214 3 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 95 01 NZ9 02 NZ 8 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 MPaSZHN570695 01lim1 H 398 2li2 9 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mdt 6 27 5398 48 07312 31 計(jì)算圓周速度 v snvt 84 0601 274 3160 計(jì)算齒寬 b mdt 81 計(jì)算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) Z mtnt 3 120671 齒高 7 85 hbmnt 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) 7 級(jí)精度 查得動(dòng)載荷系數(shù)smv 84 0 05 1 VK 假設(shè) 由表查得NFtA1 H 由于載荷中等振動(dòng) 由表 5 2 查得使用系數(shù) 2 A 由表查得 3 K 查得 281F 故載荷系數(shù) 638 10 512 HVAK 10 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式可得 mKdtt 8 93 6 27 331 11 計(jì)算模數(shù) Zm4 10 8 9 1 4 1 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 9 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FSdnYZKTm 1 確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaE501 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 F382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9 01 NZ 2N 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式 得 MPaSFENF 2 346 5091 ZFEF 9 8 122 計(jì)算載荷系數(shù) 613 20 5 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21aY7 2Fa 3 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 Sa74 2Sa 4 計(jì)算大小齒輪的 并比較 F Sa 014689 9 2687 53 3421 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm28 10469 28 017333 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì) 算的模數(shù) 可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1 28mm 圓整取標(biāo)準(zhǔn)值 m 1 5mm 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 并按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 md81 291 算出小齒輪齒數(shù) 取05 1 Z201 Z 大齒輪齒數(shù) 取70 32 i 72 4 1 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 mZd105 73221 2 計(jì)算中心距 a 67 1 3 計(jì)算齒寬寬度 取bd408 mB28 412 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20 70 2 模數(shù) m 1 5mm 3 分度圓直徑 21d105 3 4 齒頂高 ahm 5 齒根高 f 875 1 6 全齒高 h3 7 頂隙 cm0 8 齒頂圓直徑 21 d18 9 齒根圓直徑 43f 25 6 10 中心距 a7 4 2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)過(guò)程同 4 1 此處不再?gòu)?fù)述 經(jīng)過(guò)計(jì)算得到結(jié)果如下表 1 計(jì)算分度圓直徑 mZd1042521 2 計(jì)算中心距 a7 1 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 11 3 計(jì)算齒寬寬度 取 32mmmdb3208 1 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20 52 2 模數(shù) m 2mm 3 分度圓直徑 21dm104 4 齒頂高 ah2 5 齒根高 f 5 6 全齒高 hm 4 7 頂隙 c0 8 齒頂圓直徑 21 d18 9 齒根圓直徑 43f 9 35 10 中心距 am72 4 3 減速器軸及軸承裝置 鍵的設(shè)計(jì) 4 3 1 軸 1 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1 高速軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP743 01 min 910rn mNT 8 71 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根 3dCn 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 11 3 取 于是得 12 mP5 109743 12nd3 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 該處開有鍵槽故軸徑加大 5 10 且這是安裝聯(lián)軸器的直徑 取 12mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了滿足帶輪的軸向定位 軸段右端要有一軸肩 故取 段直徑為 d 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 14mm 初步選定滾動(dòng)軸承 因軸承受徑向力和軸向力 根據(jù) d 14mm 取用 6203 型深溝球軸承 其尺寸為 d D T 15mm 35mm 12mm 則有 d d 15mm L 12mm 軸承中間處用軸肩定位 這段取直徑 d 18mm 右端軸承與齒輪之間應(yīng)有一套同固定 長(zhǎng)應(yīng)為 取套同長(zhǎng) 12mm 則 L 32mm 齒輪為齒輪軸此軸段長(zhǎng) L 40mm 取軸承端蓋總寬為 22mm 外端面與大帶輪右端面間距離為 10mm 故取 L 42mm 結(jié)合箱體結(jié)構(gòu) 取 L 76mm 4 軸上零件的周向定位 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接 按 d 12mm 查得平鍵截面 b h 5mm 5mm 鍵槽用銑刀加工 長(zhǎng) 28mm 同時(shí)為了保證齒輪與 軸配合有良好的對(duì)中性 故選擇齒輪輪轂與軸配合為 H6 n5 2 強(qiáng)度校核計(jì)算 1 求作用在軸上的力 已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算dm30 部分未作說(shuō)明皆查此書 式 10 14 則 NFNtgdTantrt06 1320 16cos 39 823 p 5 2 求軸上的載荷 詳細(xì)過(guò)程以軸 2 為例 其他軸類似不一一復(fù)述 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí) 從手冊(cè)中查取 a 值 對(duì)于 6203 型深溝球軸承 由手冊(cè)中查得 a 12mm 因此 軸的支撐跨距為 L1 72mm 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可 以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面 先計(jì)算出截面 C 處的 MH MV 及 M 的值列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 13 支反力 F NNH13 NFH126 NFNV2371 56 C 截面 彎矩 M mLNH 5832 m MLaNV 78032 總彎矩 MV 6415222max 扭矩 T 3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 取 軸的6 0 計(jì)算應(yīng)力 MpaWTMca 61 2812 0780684 3222 鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此70MPa 1 故安全 1 ca 4 3 2 軸 2 軸 2 的轉(zhuǎn)速和功率轉(zhuǎn)矩 P2 0 713Kw n2 260n min T2 26 19N m 設(shè)計(jì)過(guò)程同 6 1 軸 1 此處不再?gòu)?fù)述 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得到軸 2 的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 示 4 3 3 軸 3 軸 3 上的功率 P3 轉(zhuǎn)速 n3 和轉(zhuǎn)矩 T3 kwP685 0 min 103rn mNT 42 653 設(shè)計(jì)過(guò)程同 6 1 軸 1 此處不再?gòu)?fù)述 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得到軸 3 的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 示 4 4 滾動(dòng)軸承及鍵的校核 4 4 1 軸 1 1 輸入軸的軸承 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 第 4 章 減速裝置設(shè)計(jì) 15 承組合方式 軸承類型選為深溝球軸承 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 6203 其基本額定動(dòng)載荷為 Cr 51 8KN 基本額 定靜載荷為 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 r 0139 1563 由 式 13 5 得 a hrh LPCnL 4 52 80601 636 滿足要求 2 輸入軸的鍵 1 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵 尺寸為 mlhb285 2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 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 MPaP10 鍵的工作長(zhǎng)度 mbl5 281 合適 PP MadlkT 1 63 5 072131 4 4 2 軸 2 軸 3 軸 2 軸 3 校核過(guò)程同 4 4 1 軸 1 此處不再?gòu)?fù)述 經(jīng)過(guò)強(qiáng)度及壽命滿足要求 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 第 5 章 移動(dòng)及支承裝置設(shè)計(jì) 17 第 5 章 移動(dòng)及支承裝置設(shè)計(jì) 5 1 絲桿螺母副的選擇 5 1 1 選擇計(jì)算 絲杠螺母副就是由絲桿 螺母和滾珠組成的一個(gè)機(jī)構(gòu) 他的作用就是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換 設(shè)最大行程為 800mm 移動(dòng)部件大概質(zhì)量為 720Kg 表 5 1 絲杠螺母副支承 支承方式 簡(jiǎn)圖 特點(diǎn) 一端固定 一端自由 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速 都較低設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲桿受拉伸 這種安裝 方式的承載能力小 軸向剛度底 僅僅適用 于短絲桿 一端固定 一端游動(dòng) 需保證螺母與兩端支承同軸 故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 工藝較困難 絲桿的軸向剛度與兩端相同 壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的較高 絲 桿有膨脹余地 這種安裝方式一般用在絲桿 較長(zhǎng) 轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合 在受力較大時(shí)還得 增加角接觸球軸承的數(shù)量 轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用 更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承 兩端固定 只有軸承無(wú)間隙 絲桿的軸向剛度為一端固 定的四倍 一般情況下 絲桿不會(huì)受壓 不 存在壓桿穩(wěn)定問(wèn)題 固有頻率比一端固定要 高 可以預(yù)拉伸 預(yù)拉伸后可減少絲桿自重 的下垂和熱膨脹的問(wèn)題 結(jié)構(gòu)和工藝都比較 困難 這種裝置適用于對(duì)剛度和位移精度要 求較高的場(chǎng)合 1 導(dǎo)程確定 電機(jī)與絲桿通過(guò)聯(lián)軸器連接 故其傳動(dòng)比 i 1 選擇電機(jī) Y 系列異步電動(dòng)機(jī)的最 高轉(zhuǎn)速 cmkgfMrn 2min 50maxmax 最 大 轉(zhuǎn) 矩 則絲杠的導(dǎo)程為 取 Ph 4mmVPH7 ax 2 確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 基本公式 i rPh 鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 最大進(jìn)給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 max 30 2150 min hnVPr 最小進(jìn)給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 iin1 i 絲桿的等效轉(zhuǎn)速 in 221axrtttm 式中取 21t故 i 03 21inmaxtn 3 確定絲桿的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí) 實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力 他的數(shù)值用進(jìn)給 牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算 選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌 取摩擦系數(shù)為 0 03 K 為顛覆力矩影 響系數(shù) 一般取 1 1 1 5 本課題中取 1 3 則絲桿所受的力為 NGFGFGfKFZx 215 2 03 3 12 2 3y12yma 0in 其等效載荷按下式計(jì)算 式中取 21t 1n NtnFFm49 321mi3ax 4 選擇滾珠絲桿型號(hào) 計(jì)算得出 Ca Car 17 3KN 則 Coa 2 3 Fm 34 6 51 9 KN 公稱直徑 Ph 6mm 則選擇 GD 型絲杠螺母副 絲桿的型號(hào)為 GD2004 3 公稱直徑 d0 20mm 絲桿外徑 d1 19 3mm 鋼球直徑 dw 2 381mm 絲桿底徑 d2 17 1mm 圈數(shù) 3 圈 Ca 11560N Coa 5243N 剛度 kc 347N m 5 1 2 校核計(jì)算 1 臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)證 絲桿的支撐方式對(duì)絲桿的剛度影響很大 采用一端固定一端支撐的方式 臨界壓 縮負(fù)荷按下列計(jì)算 NFKLEIfFcr max201e 式中 E 材料的彈性模量 E 鋼 2 1X1011 N m2 LO 最大受壓長(zhǎng)度 m K1 安全系數(shù) 取 K1 1 3 Fmax 最大軸向工作負(fù)荷 N 第 5 章 移動(dòng)及支承裝置設(shè)計(jì) 19 f1 絲桿支撐方式系數(shù) f1 15 1 I 絲桿最小截面慣性距 m4 442 2 1 6woddI 式中 do 是絲桿公稱直徑 mm dw 滾珠直徑 mm 絲桿螺紋不封閉長(zhǎng)度 Lu 工作臺(tái)最大行程 螺母長(zhǎng)度 兩端余量 Lu 300 148 20X2 488mm 支撐距離 LO 應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長(zhǎng)度 Lu 選取 LO 620mm 代入上式計(jì)算得出 Fca 5 8X108N 可見 Fca Fmax 臨界壓縮負(fù)荷滿足要求 2 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)證 滾珠絲杠副高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 需驗(yàn)算其是否會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 crn 要求絲杠的 最高轉(zhuǎn)速 2230KPAEILfnCZcr 式中 A 絲桿最小截面 A 24 6 22 m10 9 3 414 d2d 絲杠內(nèi)徑 單位 m P 材料密度 p 7 85 103 Kg m cL 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 單位為 本設(shè)計(jì)中該值為 148 2 300 620 488 2 440mm2K 安全系數(shù) 可取 2K 0 8 fZ 絲杠支承系數(shù) 雙推 簡(jiǎn)支方式時(shí)取 18 9 經(jīng)過(guò)計(jì)算 得出 crn 6 3 104 min r 該值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速 所以滿足要求 5 2 導(dǎo)軌副的選擇 5 2 1 靜安全系數(shù)計(jì)算 根據(jù)給定的工作載荷 Fz 和估算的 Wx 和 Wy 計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) fSL C0 P 式中 C0 為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷 kN 工作載荷 P 0 5 Fz W fSL 1 0 3 0 一 般運(yùn)行狀況 3 0 5 0 運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊 振動(dòng) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌 因系統(tǒng)受中等沖擊 因此取 4 0sLf 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 0 5 OSLXYZCfPFW xYYOXSL 20 671 58 3 79N 26fP413 94 C 5 2 2 根據(jù)額定靜載荷初選導(dǎo)軌 選擇漢江機(jī)床廠 HJG D 系列滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 其型號(hào)為 HJG D25 基本參數(shù)如下 額定載荷 N 靜態(tài)力矩 N M 滑座重 量 導(dǎo)軌重 量 導(dǎo)軌長(zhǎng)度 動(dòng)載荷 aC靜載荷 oATBCTgK gmL mm 17500 26000 198 198 288 0 60 3 1 1000 滑座個(gè)數(shù) 單向行程長(zhǎng)度 每分鐘往復(fù)次數(shù) M Sl n 4 0 6 4 導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷 1750aC N 依據(jù)使用速度 v m min 和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷 aC kN 驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作 壽命 Ln 額定行程長(zhǎng)度壽命 HTCaWfSFK 2045MF 第 5 章 移動(dòng)及支承裝置設(shè)計(jì) 21 1 2 0 81 5oTWCHRdfffK 3310 8752 14209 58HTCaWfSF km 5 2 3 導(dǎo)軌校核計(jì)算 導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命 3102SoTHln 3 310249 58104971506SoTln hTh 導(dǎo)軌的工作壽命足夠 導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) 04 2163SLCfP 靜安全系數(shù) 0 基本靜額定負(fù)載 P 工作載荷 導(dǎo)軌壽命計(jì)算 3 5748htwcfLKm 總 結(jié) 22 總 結(jié) 這次畢業(yè)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(shuō)是我們大學(xué)所學(xué) 專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對(duì)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?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)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) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)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(méi)有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題 而這些細(xì)節(jié)問(wèn)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(jué)兩個(gè)月的畢業(yè)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(guò)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)方案時(shí)就需要我們對(duì)螺旋離心 泵的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的方案 由于以前沒(méi)有注意此 方面的問(wèn)題 所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 1 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 2 許福玲 陳堯明主編 液壓與氣壓傳動(dòng) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 5 3 石光源 周積義 彭福音 機(jī)械制圖 第三版 M 北京 高等教育出版社 1990 5 4 鄭修本主編 機(jī)械制造工藝學(xué) M 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 4 5 廖漢元主編 機(jī)械原理 M 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 3 6 斯波茨 Spotts M F 舒晉 Shoup T E 主編 機(jī)械零件設(shè)計(jì) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 1 7 王英杰 工程材料及熱處理 M 高等教育出版社 2008 5 8 張尊敬 汪蘇 DT 型帶式傳動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) M 冶金工業(yè)出版社 2003 1 9 席偉光 楊光 李波 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2003 10 甘永立主編 幾何量公差與檢測(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2003 11 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械傳動(dòng) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 1 參考文獻(xiàn) 24 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這短短的幾年里 讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友 工作 嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的 精心指導(dǎo) 在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感 謝 首先 向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡量 抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo) 時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r 督促我們抓緊學(xué)習(xí) 老師給予 的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程 從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作 他都給予了指導(dǎo) 其次 要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們 以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意 在整個(gè) 設(shè)計(jì)過(guò)程中 他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷 更重要的是為我們提供不少技術(shù)方 面的資料 在此感謝他們 沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝 總之 本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果 在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里 我們合作 的非常愉快 教會(huì)了大我許多道理 是我人生的一筆財(cái)富 我再次向給予我?guī)椭睦?師和同學(xué)表示感謝