帶式運輸機傳動裝置設計_機械設計課程設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 應力 【σ 1b】 =60Mpa （ 2）按扭矩強度估算直徑 21 根據表 153 得 c=118～ 107，又由式（ 152）得 d≥ c(p/n)1/3 =(107～ 118) ()1/3=～ 考慮到軸的最小直徑處要求安裝聯軸器，會有鍵槽存在，故將計算直徑加3%～ 5%取 ～ ,由設計手冊取 標準直徑 d1=42mm （ 3）設計軸的結構并繪制草圖 由于設計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側軸的外伸端安裝半聯軸器。 1）、確定軸上零件的位置和固定方式，要確定軸的結構形狀，必須確定軸上零件的裝拆順序和固定方式，確定齒輪從右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環）定位，右端用套筒固定，這樣齒輪在軸上的軸向位置完全被確定，齒輪的周向固定采用平鍵聯接，軸承對稱安裝于齒輪的兩側，其軸向用軸肩固定，周向固定采用過盈配合。 2）、確定各軸段的直徑，如圖所示，軸段 a（外伸端）直徑最小， d1=42mm,考慮到要對安裝在軸段 a 上的聯軸器進行定位，軸段 b 上應有軸肩，同時為能很順利地在軸段 c、 f 上安裝軸承，軸段 c、 f 必須滿足軸承的內徑的標準，故取軸段 c、 f 的直徑分別為 d3=55mm d6=55mm,用相同的方法確定軸段 b、 d、 e 的直徑 d2=50mm d4 =60mm d5=68mm,選用 6211 軸承。 3）、確定各軸段的長度，齒輪的輪轂寬為 72mm，為保證齒輪固定可靠，軸段 d 的長度應略短于齒輪輪轂寬，取 L4=70mm。為保證齒輪端面與箱體內壁不相碰，齒輪端面與箱體內壁間應留有一定的間距 取該間距為 13mm。為保證軸承安裝在軸承座孔中（軸承寬度為 21mm）并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內壁的距離為 5mm。所以軸段 e 的長度 L5=18mm, 軸段 f 的長度 L6=20mm。軸段 c 由軸承安裝的對稱性知， L3=40mm,軸段 b 的長度 L2=66mm, 22 軸段 a 的長度由聯軸器的長度確定得 L1=83mm(由軸頸 d1=42mm 知聯軸器和軸配合部分的長度為 84mm),在軸段 a 、 d 上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應的輪轂寬度小約 5— 10mm,鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到， a 處 選用平鍵 12 8 70， d 處選用平鍵 18 11 60。 4）、選定軸的結構細節，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 （ 4）按彎扭合成強度校核軸徑： 23 Ft2=2T2/d2=2 Fr2=Ft2 tgα’ = tg200N= 如圖在水平面內： FHA=FHB= Ft2/2=I— I 截面處的彎矩為： MHI=MHC= 128/2 Nm= 24 II— II 截面處的彎矩為： MHII= 28 Nm= 在垂直面內： FVA=FVB=Fr2/2=I— I 截面處的彎矩為 MVI=MVC= 128/2 Nm= II— II截面處的彎矩為 MVII= 28 Nm= I— I 截面 ： MI=(MVI2+MHI2)1/2=(+)1/2 Nm= II— II截面 ： MII=(MHII2+MVII2)1/2=(+)1/2 Nm= T=9550 p/n=9550 I— I 截面 ： M e I=(MI2+(α t)2)1/2=(+( 415)2)1/2 Nm= II— II截面 ： M e III=(MII2+(α t)2)1/2=(+( 415)2)1/2 Nm= II 截面： σ e I=Me I/w=( 603) Mpa =[σ 1b] IIII 截面 : σ e II=Me II/w=( 553) Mpa =[σ 1b] 例 24 高速軸設計 已知傳遞的功率 P=，主動輪的轉速n=, 直 齒 圓 柱 齒 輪 分 度 圓 直 徑 d1=, 傳 遞 的 轉 矩 25 T= （ 1）選擇材料，確定許用力類似于低速軸 。 （ 2）按扭矩強度估算最小直徑 C＝ 107~118， d≥ C(P/n)1/3=24~26,安裝帶輪需鍵聯接直徑擴大 5％ ,取 d1=30mm。 （ 3）軸的結構設計 1）軸上的零件固定和固定方式，齒輪布置在箱體內部中央 ，將軸承對稱安裝在齒輪兩側，軸的外伸端安裝帶輪。齒輪從左端裝入，右端軸肩定位，左端用套筒定位，周向用平鍵定位。 2）確定各軸段直徑，如圖所示，軸段 a（外伸端）直徑最小，要對帶輪定位，軸段上設計軸肩 ,若選用６２０７ ,則d1=30mm,d2=35mm,d3=40mm,d4=45mm,d5=35mm。 3）確定各段長度，帶輪的輪轂寬為 78mm， L1=76mm,L25+δ1+C1+C2+(5~10)+m+e,取 L2=85mm,Ｌ 3==17mm,L5=16mm。 （ 4）軸的強度 校核同 低速軸。 （ 5）鍵 的選取，帶輪處： b h l=8 7 70,齒輪處： b h l=12 8 70。 由于齒輪直徑較小，齒根圓到鍵槽底部的距離Ｋ＝ ，采用齒輪軸。結構如圖所示。 26 d1L 1 L 2 L 3 L 4 L 5d2 d3d4d5 （ 3）軸承、鍵的強度校核 軸承壽命一般按減速器的使用年限選定。對初選的軸承型號，應根據負荷情況確定其壽命，如不合要求，一般可更換軸承系列或類型，但不輕易改變軸承內孔尺寸。具體計算方法見教材。 例 本減速器中根據具體情況采用一對深球溝軸承且選擇軸承號為 6211，校核 所選軸承 P=f p (XFr+YFa),X=1,Y=0, Fr1=(FHa2+FVA2)=(+)1/2=。 Fr2=(FHB2+FVB2)=(+)1/2=。 P= 1 (+)1/2N= L10h=106/(60n)(ftC/P)ε =106/(60 )(1 43200/)3h= Lh=5 52 24 5h=31200h 27 所以本軸承完全能滿足要求。 采用平鍵聯接，鍵槽的寬度和深度根據軸頸確定（見教材） ,鍵長根據轂長確定。平鍵聯接主要校核擠壓與剪切強度。計算中許用擠壓應力應選取軸、鍵、輪轂三者中最弱的。 例 校核聯軸器 HL3 查表得 HL3 聯軸器 Tm=630Nm 【 n】 =5000r/min Tc=KT= 415=Tm n=【 n】 HL3 聯軸器能滿足要求。 例 校核平鍵 12 8 70 18 11 60 σ jy=4T/dhl=4 415/(42 8 70) Mpa =【σ jy】 σ jy=4T/dhl=4 415/(60 11 60) Mpa =【σ jy】 滾動軸承的組合設計 為保證軸承正常工作，除正確確定軸承型號外，還要正確設計軸承組合結構，包括軸系的固定、軸承的潤滑和密封等。 （ 1）軸系部件的軸向固定 圓柱齒輪減速器軸承支點跨距較小，齒輪傳動效率高、溫升小，因此軸熱膨脹伸長量很小，所以軸系常采用兩端固定方式：內圈軸向固定采用軸肩或套筒，外圈在箱體軸承座孔中，常用軸承蓋作軸向固定。 軸承蓋與軸承外端面 間，裝有調整墊片，用以補償軸系零件的軸間制造誤差、調整軸承游隙和少量調整齒輪的軸間位置。 （ 2）軸承的潤滑與密封 1）潤滑 采用脂潤滑時，為防止箱內潤滑油進入軸承，通常在箱體軸承座內端面一側裝設封油盤，封油盤結構見圖 46。 28 采用油潤滑時，要在上箱蓋分箱面處制出坡口，在箱座分箱面上制出油溝，在軸承蓋上制出缺口和環形通路。輸出溝結構見圖 41。 圖 41 封油盤的結構 圖 41 輸油溝結構 2）密封：內密封采用封油盤和擋油盤；外密封如采用接觸式可用氈圈或橡膠圈密封，如采用非接觸式可用油溝密封 或迷宮密封。結構見圖 4。 （ 3）軸承蓋的結構和尺寸 軸承蓋結構形式分凸緣式和嵌入式兩種，前者調整軸承間隙方便，密封性好；后者不用螺釘聯接，結構簡單，但座孔加工麻煩。具體結構尺寸見表 42。 二、繪制裝配圖 減速器裝配圖是用來表達減速器的工作原理及各零件間裝配關系的圖樣，也是制造、裝配減速器和拆繪減速器零件圖的依據。必須認真繪制且用足夠的視圖和剖面將減速器結構表達清楚。 裝配圖設計前的準備工作 （ 1）繪制裝配圖之前，應將傳動裝置的總體設計、傳動件及軸的設計計算所得的尺寸、數據進行歸納、匯總并確 定減速器箱體的結構方案。 29 （ 2）繪圖前，選好比例尺，布置好視圖位置，對于準備工作中沒有計算的一些具體尺寸，可邊繪圖邊計算交叉進行。 裝配圖視圖布置形式 圖 42 視圖布置參考圖（圖中 A、 B、 C 見表） 裝配圖設計的第一階段 這一階段的主要內容如下： （ 1）確定減速器箱體內壁及箱體內各主要零件之間的相關位置。 1）內壁位置的確定 如圖 42 所示，在主視圖中根據前面計算內容定出各齒輪中心線位置，畫分度圓，在俯視圖中定出各齒輪的對稱中心線，畫出齒輪的輪廓。注意高速級齒輪和低速級 軸不能相碰，否則應重新分配傳動比，小齒輪寬度應略大于大齒輪寬度 5~10，以免因安裝誤差影響齒輪接觸寬度。 技術特性 技術要求 明 細 表 標題欄 30 △ 1—— 大齒輪齒頂圓和機體內壁之間的距離。 △ 2—— 小齒輪端面和機體內壁之間的距離。 ?—— 機體內壁的寬度，應圓整。 ?1— 機蓋壁厚。 ?—— 機蓋頂面與水面的傾角。 應注意 ? 不能太大，否則會與高速軸上的齒輪運動干涉并影響視孔蓋上通氣塞的安裝； ? 也不能太小，否則會使機體結構增大。 ? 大小應根據具體結構而定。 2）軸承及軸承座位置的確定 B— 內壁與軸承座端面的距離，取決于壁厚 ?、軸承旁聯接螺栓 d1及其所需 的扳手空間 C C2的尺寸。因此 B=?+C1+C2+(5~8)mm， (5~8)mm為區分加工面與毛坯面所留出的尺寸即軸承座端面凸出箱體外表面的距離 ,其目的是為了便于進行軸承座端面的加工。兩軸承座端面間的距離應進行圓整。 △ 3—— 軸承內側與機體內壁之間的距離。如果軸承用箱體內潤滑油潤滑，△ 3 值見表，如軸承采用油脂潤滑 ,則需要裝擋油環，△ 3 值見表。 31 a 30 ~50HR ?1 B?c1c25~8?22 圖 43 傳動件、軸承座端面及箱壁位 置 (2)初步計算軸徑 按純扭轉受力狀態初步估算軸徑，計算時應降低許用扭轉剪應力確定軸端最小直徑 dmin,具體計算方法參見教材。 若軸上開有鍵槽，計算出的軸徑應增大 5%，并盡量圓整為標準值。若軸與聯軸器聯接，則軸徑與聯軸器孔徑一致。 繪制出減速器各零、部件的相互位置之后，尚須進行軸的結構設計；軸的支點距離和力的作用點的確定；軸、鍵、軸承的強度校核，如前所述。 (3)軸的結構設計 軸結構設計的主要內容是確定軸的徑向尺寸、軸向尺寸以及鍵槽的 32 尺寸、位置等。 1)確定軸的徑向尺寸 確定軸的徑向尺寸時，應考慮軸上零件 的定位和固定、加工工藝和裝拆等的要求。一般常把軸設計成中部大兩端小的階梯狀結構，其徑向尺寸的變化應考慮以下因素，如圖 44。 ①定位軸肩的尺寸 直徑 d3和 d d6 和 d7的變化處，軸肩高度 h應比零件孔的倒角 C或圓角半徑 r大 2~3mm,軸肩的圓角半徑 r應小于零件孔的倒角 C 或圓角半徑 r’。裝滾動軸承的定位軸肩尺寸應查軸承標準中的有關安裝尺寸。 ②非定位軸肩的尺寸 圖中的 d4和 d d5和 d6的直徑變化處，其直徑變化量較小，一般可取為 ~3mm。 ③有配合處的軸徑 為便于裝配及減小應力集中，有配合的軸段 直徑變化處常做成引導錐，如圖所示。 ④軸徑尺寸 初選滾動軸承的類型及尺寸 ,則與之相配合的軸頸尺寸即被確定下來 ,同一軸上要盡量選擇同一型號的軸承。 ⑤加工工藝要求 當軸段需要磨削時，應在相應軸段落上留出砂輪越程槽；當軸段需切毛巾制螺紋時，應留出螺紋退刀槽。