回轉(zhuǎn)式送料小車_-—回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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1、 河南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （機(jī)電一體化工程） 地 市： 河南省鄭州市 準(zhǔn)考證號(hào)： 010209101035 姓 名： 康松林 河南省高等教育自學(xué)考試 高等教育自學(xué)考試 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、 題目 回轉(zhuǎn)式送料小車 -—回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2、 二、 本環(huán)節(jié)自2011年01月15日起至2011年04月19日止 三、 進(jìn)行地點(diǎn) 河南工程學(xué)院 內(nèi)容要求 要求實(shí)現(xiàn)小車有軌移動(dòng)及料盤回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)小車有一定的載重能力，設(shè)備在移動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)360角度回轉(zhuǎn)：載重5噸， 料盤回轉(zhuǎn)角度360，移動(dòng)速度500mm/s， 軌距920mm

3、 指導(dǎo)教師：李斌 批準(zhǔn)日期：2011年01月15日 回轉(zhuǎn)式送料小車 -—回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)式送料小車是一種用在鍛壓生產(chǎn)車間內(nèi)的送料裝置。它能實(shí)現(xiàn)有軌運(yùn)行和料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，其料臺(tái)回轉(zhuǎn)角度可達(dá)360°，小車在軌距為920mm的軌道上運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中首先通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)式送料小車的結(jié)構(gòu)，承載能力及運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析，初步確定了回轉(zhuǎn)式送料小車的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，然后通過(guò)對(duì)比和選型計(jì)算，確定了回轉(zhuǎn)支承型號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，減速器型號(hào)及碟形彈簧等各個(gè)部件和零件。另外對(duì)齒輪，車輪軸和軸承進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核。因其主要用于機(jī)械鍛壓行業(yè)中，故對(duì)

4、一些具體的結(jié)構(gòu)采用了專門的傳動(dòng)裝置，比如在料臺(tái)的回轉(zhuǎn)中，采用了回轉(zhuǎn)支承作為它的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 回轉(zhuǎn)式送料小車的動(dòng)作采用機(jī)械傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)部分部件和零件進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，使小車結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，便于制造，能實(shí)現(xiàn)有軌移動(dòng)及料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，并且小車具有一定的承載能力，在移動(dòng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn),使其在工業(yè)生產(chǎn)中操作更加方便，大大的提高了工廠的生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)式，送料小車，送料裝置 Rotary feeding dolly -----the design of swing mechanism ABSTRACT The design of the car is a fee

5、ding rotation in forging production workshop with the feed unit within. It can realize trams running and material platform of rotation, its material platform turning Angle , the car can reach 360 for 920mm gauge of in orbit. In the design of the first through the structure, feeding rotary car moveme

6、nt way bearing capacity and analyzed, and preliminarily determines the feeding of structure and appearance turn car size and then through the comparison and selection, determine the rotary bearing calculation model, motor model, reducer model and disc springs, and each parts and parts. In addition,

7、the gear, the car wheel and bearing out the design and check. Because its are used mainly in the mechanical forging industry, subject to some concrete structure adopted special transmission device, such as material platform of rotation, using the rotary bearing as its rotary organization. The car b

8、y feeding rotation movement way realization, through mechanical transmission of some parts and parts for reform and the design, make car structure simple, easy fabrication, can realize version of moving and material platform, and car has a certain turn the carrying capacity, in mobile process can re

9、alize 360 ° rotation, so that in the industrial production, it is more convenient to operate, and greatly improve the factory's production efficiency. KEY WORDS: Rotation,Feeding dolly, Feeding equipment 目 錄 前 言 1 第1章 方案擬定 2 §1.1 概述 2 §1.2 結(jié)構(gòu)方面 2 §1.3 驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 2 §1.4 料臺(tái)回轉(zhuǎn)問(wèn)題 3 第2

10、章 回轉(zhuǎn)支承的選用 5 §2.1 概述 5 §2.2 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)形式的選擇 5 §2.3 尺寸規(guī)格的選擇 6 第3章 電機(jī)與減速器的選擇 10 §3.1電機(jī)的選擇 10 §3.2 減速器的選擇 11 第4章 碟形彈簧的選擇 15 §4.1 概述 15 §4.2 碟形彈簧的選型計(jì)算 16 第5章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 19 §5.1 概述 19 §5.2 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 19 第6章 車輪軸的設(shè)計(jì) 24 §6.1 概述 24 §6.2 車輪軸的設(shè)計(jì)與校核 24 第7章 軸承的設(shè)計(jì) 28 §7.1 概述 28 §7.2 車輪軸處軸承的設(shè)計(jì)與校核 28 結(jié)

11、論 31 致 謝 32 參考文獻(xiàn) 33 附 錄 34 前 言 機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的主要標(biāo)志之一。隨著電氣技術(shù)和機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，在機(jī)械行業(yè)中，送料裝置的種類與日俱增，并且具有更多復(fù)雜的功能。送料裝置在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用有著悠久的歷史，長(zhǎng)期以來(lái)人們利用送料裝置來(lái)完成材料的傳送。 近幾十年隨著電氣技術(shù)和機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展，送料裝置的類型和功能日新月異,并廣泛地應(yīng)用到不同的機(jī)械行業(yè)。目前,已發(fā)展了數(shù)百種通用的和專用的送料裝置,且裝置的承載能力、工作精度和自動(dòng)化程度等方面有了很大的提高,許多都采用了現(xiàn)代控制系統(tǒng)。 目前在鍛壓加工行業(yè)中，仍然可以看

12、到一些比較陳舊的貨物傳輸設(shè)備，諸如利用天車來(lái)傳輸鍛料等。這些設(shè)備在運(yùn)行中存在著多種問(wèn)題，不僅影響了生產(chǎn)效率，而且還存在著安全隱患。針對(duì)目前存在的這種問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多方面的調(diào)研后，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中提出了用回轉(zhuǎn)式送料小車來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的送料裝置的方案。 本設(shè)計(jì)來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)，以方便生產(chǎn)提高工作效率為目標(biāo)，在實(shí)際生產(chǎn)操作中獲得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。首先，確定其改造后所應(yīng)具備的功能，即實(shí)現(xiàn)有軌移動(dòng)及料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，并且小車具有一定的承載能力，設(shè)備在移動(dòng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn) 360°回轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)送料回轉(zhuǎn)小車的結(jié)構(gòu)，承載能力及運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析，初步確定了送料回轉(zhuǎn)小車的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，然后通過(guò)對(duì)比和選型計(jì)算，確定了回轉(zhuǎn)支承型號(hào)，電動(dòng)機(jī)型

13、號(hào)，減速器型號(hào)及碟形彈簧等各個(gè)部件和零件。另外對(duì)齒輪、車輪軸和軸承進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核。 通過(guò)設(shè)計(jì)使其具有以下主要特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造?；剞D(zhuǎn)式送料小車的工作原理主要是利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制車輪前進(jìn)和后退，將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞給回轉(zhuǎn)支承來(lái)驅(qū)動(dòng)料臺(tái)的回轉(zhuǎn)。 （2）承載能力大。由于送料小車的承載能力主要取決于所選電機(jī)功率的大小，因此可以通過(guò)選取電機(jī)功率的大小來(lái)調(diào)整承載能力的大小。 （3）工作臺(tái)可以回轉(zhuǎn)。在鍛壓機(jī)組中用到的回轉(zhuǎn)式送料小車，采用本身的回轉(zhuǎn)支承可以方便的使工件掉頭。 在機(jī)械行業(yè)中所用到的一些材料往往比較重，單靠人力已經(jīng)不能移動(dòng)，并且在一些場(chǎng)合，需要移動(dòng)的材料溫度很高，因此回轉(zhuǎn)

14、式送料小車就成了這些行業(yè)不可缺少的一部分。 第1章 方案擬定 1.1 概述 在生產(chǎn)車間內(nèi)少不了送料車輛的存在，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，送料小車的有軌運(yùn)行及料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，將會(huì)使生產(chǎn)車間的運(yùn)作過(guò)程更加方便，更加快捷，可以大大的提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)式送料小車是用在生產(chǎn)車間里的一種送料機(jī)械。該小車能實(shí)現(xiàn)有軌移動(dòng)及料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，小車載重負(fù)荷為5噸，料臺(tái)回轉(zhuǎn)角度可達(dá)360°，小車在軌距為920mm的導(dǎo)軌上運(yùn)行，移動(dòng)速度為500mm/s。 1.2 結(jié)構(gòu)方面 首先，小車要求實(shí)現(xiàn)料臺(tái)的回轉(zhuǎn)，料臺(tái)的回轉(zhuǎn)依靠一定的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完成?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行需靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在操作中因?yàn)榱吓_(tái)回轉(zhuǎn)速度較低，故需設(shè)

15、計(jì)一個(gè)減速器。另外，小車在導(dǎo)軌上運(yùn)行，車輪組件也是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，小車前端設(shè)兩對(duì)車輪，后端設(shè)一對(duì)車輪，小車靠驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)，由于小車移動(dòng)速度較低，為500mm/s，故需再設(shè)計(jì)一個(gè)減速器。回轉(zhuǎn)式送料小車的整體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示 1.3 驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方式。 通常液壓驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置是液壓馬達(dá)，它是一種把液壓能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。使用液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)可以獲得很大的機(jī)械力或轉(zhuǎn)矩，與電機(jī)相比在相同功率時(shí)外形尺寸小，重量輕，因而運(yùn)動(dòng)件的慣性小，快速響應(yīng)的靈敏度高。液壓馬達(dá)可通過(guò)改變流量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度，傳動(dòng)比較大，低速性能好，容易實(shí)

16、現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，操作和控制都比較簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝過(guò)程的動(dòng)作并滿足其性能要求。但使用液壓馬達(dá)必須具有高壓油的供給系統(tǒng)，應(yīng)使液壓系統(tǒng)元件有必要的制造和裝配精度，否則容易泄露，這不僅影響工作效率，而且還影響工作機(jī)械的運(yùn)動(dòng)精度。 通常電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置是電動(dòng)機(jī)，它是一種將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，是最常用的動(dòng)力機(jī)。使用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：較其它驅(qū)動(dòng)裝置有較高的驅(qū)動(dòng)效率，與被驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)械連接方便，并具有各種運(yùn)動(dòng)特性可滿足不同類型機(jī)械的工作要求。電動(dòng)機(jī)還具有良好的調(diào)速性能，啟動(dòng)，制動(dòng)，反向和調(diào) 圖1-1回轉(zhuǎn)式送料小車整體結(jié)構(gòu)示意圖 速的控制方便，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的

17、測(cè)量和控制，便于集中管理和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，對(duì)環(huán)境污染少等。但使用電動(dòng)機(jī)必須具備相應(yīng)的電源，對(duì)野外工作的機(jī)械和移動(dòng)式機(jī)械常因缺少電源而不能選用。 該回轉(zhuǎn)式送料小車是應(yīng)用在鍛壓加工中的，載重負(fù)荷為5噸，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置本身機(jī)械特性的分析，經(jīng)濟(jì)性的分析以及工作環(huán)境的分析，對(duì)比可知，此次設(shè)計(jì)宜選用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。即選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 1.4 料臺(tái)回轉(zhuǎn)問(wèn)題 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)上部機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)，并將上部機(jī)構(gòu)的作用載荷傳給下部支承結(jié)構(gòu)，由回轉(zhuǎn)支承裝置，驅(qū)動(dòng)裝置，錨定裝置（根據(jù)需要，有時(shí)可不用）等組成。 回轉(zhuǎn)支承裝置主要采用兩種類型：滾動(dòng)軸承式和車輪式。 一．滾動(dòng)軸承式 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝

18、置是廣泛采用的一種型式，根據(jù)滾動(dòng)體的不同，分滾珠式和滾柱式。根據(jù)滾動(dòng)體的列數(shù)又分單列，雙列與三列式。 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，密封與潤(rùn)滑條件好，工作平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，整機(jī)布置方便，缺點(diǎn)是對(duì)于材料和加工工藝要求高，造價(jià)高，修理不便，要求與其連接的金屬結(jié)構(gòu)的剛度大。 二．車輪式 車輪式回轉(zhuǎn)支承裝置的回轉(zhuǎn)部分支承在三個(gè)或四個(gè)由車輪構(gòu)成的支點(diǎn)上，每個(gè)支點(diǎn)上的車輪數(shù)按載荷大小確定。車輪式回轉(zhuǎn)支承的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，安裝要求不高，維修方便，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸大，沖擊大，工作不平穩(wěn)，精確度低。 因?yàn)榇颂幍幕剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是位于小車上部的用來(lái)支撐料臺(tái)回轉(zhuǎn)的一個(gè)裝置，考慮到小車的結(jié)構(gòu)及料臺(tái)的負(fù)載特性，選用回

19、轉(zhuǎn)支承軸承來(lái)完成料臺(tái)的回轉(zhuǎn)。料臺(tái)零件圖如圖1-2所示。 圖1-2 料臺(tái)零件圖 第2章 回轉(zhuǎn)支承的選用 2.1 概述 回轉(zhuǎn)支承軸承又叫轉(zhuǎn)盤支承，也稱其為旋轉(zhuǎn)支承或回旋支承，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，被人們稱為“機(jī)器的關(guān)節(jié)”，其主要被廣泛應(yīng)用于：汽車起重機(jī)，鐵路起重機(jī)，港口起重機(jī)，船用起重機(jī)，冶金起重機(jī)，集裝箱起重機(jī)，挖掘機(jī)，灌裝機(jī)，以及CT機(jī)駐波治儀，航海儀，雷達(dá)天線座，導(dǎo)彈發(fā)射架，坦克，機(jī)器人以及旋轉(zhuǎn)餐廳等方面。 2.2 回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)形式的選擇 2.2.1 常用型號(hào) 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]回轉(zhuǎn)支承軸承具有以下部分型號(hào)。 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承(01系列) 雙排異徑球式回轉(zhuǎn)支承

20、（02系列） 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（11系列） 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承（13系列） 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承（HS系列） 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（HJ系列） 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承（QU、QW、QN系列） 四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承（VL系列） 四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承（VS系列） 四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承（V系列） 單排交叉滾子式回轉(zhuǎn)支承（XS系列） 單排交叉滾子式回轉(zhuǎn)支承（X系列） 2.2.2 部分型號(hào)回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及適用范圍 部分型號(hào)回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及適用范圍 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承（01系列） 由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)

21、承受軸向力、徑向力和傾翻力矩?；剞D(zhuǎn)式輸送焊接操作機(jī)中小型起重機(jī)和挖掘機(jī)等工程機(jī)械均可選用。 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（11系列） 它由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，裝配間隙小，對(duì)安裝精度要求高，滾柱為1：1交叉排列，能同時(shí)承受軸向傾翻力矩和較大的徑向力，被廣泛的用于起重運(yùn)輸，工程機(jī)械和軍工產(chǎn)品上。 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承（13系列） 它由三個(gè)座圈上下及徑向滾道各自分開(kāi)，使得每排滾柱的負(fù)載都能確切地加以確定能同時(shí)承受各種載荷，是四種產(chǎn)品的承受能力最大的一種，軸、徑向尺寸都較大結(jié)構(gòu)牢固，特別適用于要求較大直徑的重型機(jī)械，如斗輪式挖掘機(jī)、輪式起重機(jī)、船用起重機(jī)、鋼包回轉(zhuǎn)起重機(jī)及大噸位汽車起重機(jī)等

22、機(jī)械上。 雙排球式回轉(zhuǎn)支承（02系列） 它由三個(gè)座圈，鋼球和隔離板可直接排入上下滾道，根據(jù)受力狀況，安排了上下兩排直徑不同的鋼球。這種開(kāi)式裝配非常方便，上下圓弧滾道的承載角都位90°，能承受很大的軸向力和傾翻力矩。當(dāng)徑向力大于0.1倍的軸向力時(shí)滾道須特殊設(shè)計(jì)，雙排球式回轉(zhuǎn)支承的軸向、徑向尺寸都比較大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，特別適用于要求中等以上直徑的塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)等裝卸機(jī)械上。 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（HJ系列） 由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，制造精度高，裝配間隙小，對(duì)安裝精度要求高，滾柱為1:1交叉排列，能同時(shí)承受軸向力，傾翻力矩和較大的徑向力，被廣泛的用于起重運(yùn)輸，工程機(jī)械和軍工產(chǎn)

23、品上。 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（HS系列） 它是由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，鋼球與圓滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力，徑向力和傾翻力矩，回轉(zhuǎn)式起重機(jī)，焊接操作機(jī)，中小型起重機(jī)和挖掘機(jī)等工程機(jī)械均可選用。 單排四點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承（QU、QW、QN系列） 它是由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，能同時(shí)承受軸向力，徑向力和傾翻力矩，回轉(zhuǎn)式輸送機(jī)，焊接操作機(jī)，中小型起重機(jī)和挖掘機(jī)等工程機(jī)械均可選用。 2.3 尺寸規(guī)格的選擇 送料小車載重負(fù)荷為5噸，料臺(tái)在回轉(zhuǎn)過(guò)程中既會(huì)產(chǎn)正軸向力，又會(huì)產(chǎn)生徑向力和傾翻力矩，根據(jù)2.2.2小節(jié)中回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及適用范圍對(duì)比選用單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承

24、（HJ系列）。 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承，由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，制造精度高，裝配間隙小，對(duì)安裝精度要求高，滾柱為1:1交叉排列，能同時(shí)承受軸向力，傾翻力矩和較大的徑向力，被廣泛的用于起重運(yùn)輸，工程機(jī)械和軍工產(chǎn)品上。 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（HJ系列）的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1、圖2-2、圖2-3所示。 圖2-1 外齒式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-2 無(wú)齒式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-3 內(nèi)齒式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)示意圖 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承（HJ系列）的編號(hào)方法如圖2-4所所示。 圖2-4單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支

25、承（HJ系列）的編號(hào)方法 (1) 回轉(zhuǎn)支承代號(hào)H (2) 產(chǎn)品類別：J-交叉滾柱 S-單排四點(diǎn)接觸球式 (3) 傳動(dòng)方式：B-無(wú)齒式 W-外齒式 N-內(nèi)齒式 (4) 滾動(dòng)體（鋼球或滾柱）直徑mm (5) 滾道中心圓直徑mm (6) 齒輪模數(shù)代號(hào)： A-大模數(shù) 不帶A表示小模數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]選用回轉(zhuǎn)支承型號(hào)為HJW.30.880，即HJ系列單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承，外齒式，滾珠直徑30mm，滾道中心圓直徑880mm，其基本數(shù)據(jù)如下表2-1，表2-2所示。 表2-1 HJW.30.880型回轉(zhuǎn)支承參數(shù) 基本型號(hào) 外形尺寸 安裝尺寸 結(jié)構(gòu)尺寸 HIW.30.8

26、80 D mm d mm H mm D1 mm D2 mm n Φ mm n1 d1 mm D3 mm H1 mm h 1000 760 95 956 800 24 20 4 882 878 83 12 表2-2 HJW.30.880型回轉(zhuǎn)支承參數(shù) 基本型號(hào) 齒輪參數(shù) 外齒參數(shù) 內(nèi)齒參數(shù) 參考重量 kg HJW.30.880 b mm x m mm De mm z De mm z 70 +1.15 8 1047.5 127 718.2 91 230 第3章

27、電機(jī)與減速器的選擇 3.1電機(jī)的選擇 一. 選擇電動(dòng)機(jī)的類型和機(jī)構(gòu)型式 工業(yè)上一般用三相交流電源，無(wú)特殊要求一般應(yīng)選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，最常用的是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。由于起動(dòng)性能好，也適用于某些要求較高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)械。 電動(dòng)機(jī)需要經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，需有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較強(qiáng)的過(guò)載能力，故選用起重及冶金用的YZ(籠型)系列或YZR(繞線型)系列異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式按安裝位置不同有臥式和立式兩類；按防護(hù)方式不同有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式及防暴式等。 常用結(jié)構(gòu)形式為

28、臥式封閉型電動(dòng)機(jī)。 按工作要求和工作條件，此次設(shè)計(jì)選用臥式封閉結(jié)構(gòu)Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 二. 確定電動(dòng)機(jī)功率 1. 回轉(zhuǎn)料臺(tái)所需功率Pw 回轉(zhuǎn)料臺(tái)轉(zhuǎn)速n=4.5r/min,扭矩T=3000N.m Pw= 考慮回轉(zhuǎn)支承的效率及回轉(zhuǎn)支承與小齒輪嚙合的效率，取=0.95，則 =1.5KW 2．電動(dòng)機(jī)輸出功率 =, η為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率，即，取滾動(dòng)軸承的效率為0.99，蝸桿傳動(dòng)效率為0.42，彈性聯(lián)軸器效率為0.99，則， ===3.64kW 3．電動(dòng)機(jī)額定功率 由參考文獻(xiàn)[1]選取電動(dòng)機(jī)額定功率=4kW。 三．確定電

29、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 回轉(zhuǎn)料臺(tái)轉(zhuǎn)速為=4.5r/min，回轉(zhuǎn)支承型號(hào)為HJW.30.880，其外齒數(shù)為=127，初選小齒輪齒數(shù)為=24，則， ==，m相同，故，=,可得 =23.18r/min 即工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速=23.81r/min。 初選減速器傳動(dòng)比范圍為=20～50，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： ==（20～50）×23.81=476.2～1190.5r/min 可見(jiàn)，同步轉(zhuǎn)度為750r/min與1000r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。 由參考文獻(xiàn)[1]，可選取的電動(dòng)機(jī)型號(hào)及相應(yīng)參數(shù)如表3-1所示。 表3-1 電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)比較表 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （KW） 同步轉(zhuǎn)速

30、 (r/min) 滿載轉(zhuǎn)速 (r/min) 電動(dòng)機(jī) 質(zhì)量 （kg） 傳動(dòng)比 1 Y160M1-8 4 750 720 118 30.25 2 Y132M1-6 4 1000 960 73 40.32 考慮到電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和價(jià)格，以及傳動(dòng)比的可行性，選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M1-6，其滿載轉(zhuǎn)速為=960r/min，即方案2。 3.2 減速器的選擇 3.2.1 概述 減速器是一種應(yīng)用于原動(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)速并相應(yīng)的增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類很多，若按傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)劃分，標(biāo)準(zhǔn)系列化的減速器

31、有六種。 （1）齒輪減速器 主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器。 （2）蝸桿減速器 主要有圓柱蝸桿減速器、環(huán)面蝸桿減速器和錐面蝸桿減速器。 （3）蝸桿-齒輪減速器及齒輪蝸桿減速器 （4）行星齒輪減速器 （5）擺線針輪減速器 （6）諧波齒輪減速器 減速器已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需結(jié)合所需傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、工作條件和機(jī)器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)中選擇即可。只有在選不到合適的產(chǎn)品時(shí)，才自行設(shè)計(jì)制造。 此外還有一些專用減速器（如在電梯、閥門開(kāi)關(guān)等處用），以及滾子凸輪減速器、超環(huán)面蝸桿減速器等。 考慮的工作特點(diǎn)和工作環(huán)境，減速器輸

32、入軸與輸出軸屬交錯(cuò)軸空間布置，故此處減速器可選用圓錐齒輪減速器或蝸桿減速器。但考慮到圓錐齒輪減速器輸入軸與輸出軸垂直相交，制造安裝復(fù)雜，成本高，本次設(shè)計(jì)選用CW型圓弧圓柱蝸桿減速器（JB/T7935-1999）。CW型圓弧圓柱蝸桿減速器具有整體機(jī)體，模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，用于傳遞兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和功率的機(jī)械傳動(dòng)，如冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、化工、建筑、建材、能源及輕工等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它包括CWU、CWS、CWO三個(gè)系列。適用范圍為：減速器輸入軸轉(zhuǎn)速≤1500r/min；減速器工作環(huán)境溫度-40～40°C；當(dāng)工作環(huán)境低于0°C時(shí)，啟動(dòng)前軟滑油必須加熱到0°C以上，或采用低凝固點(diǎn)的潤(rùn)滑油，當(dāng)工作環(huán)境溫

33、度高于40°C時(shí)，必須采取冷卻措施；減速器輸入軸可正，反向旋轉(zhuǎn)。 本系列減速器符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB9147—88）。 主要包括：CWU 蝸桿在下型，CWS 蝸桿在側(cè)型，CWO 蝸桿在上型。 中心距有16種：a＝63、80、100、125、140、160、180、200、225、250、280、315、355、400、450、500。 傳動(dòng)比有12種：i＝5、6.3、8、10、12.5、16、20、25、31.5、40、50、63 標(biāo)記示例如圖3-1所示 圖3-1標(biāo)記示例 3.2.2 用于回轉(zhuǎn)支承的減速器的參數(shù)計(jì)算及選型 由3.1小節(jié)知電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下

34、原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī) 輸入轉(zhuǎn)速：960r/min 輸出轉(zhuǎn)速：=23.81r/min 輸出轉(zhuǎn)矩：=1000N·m 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：=3000 N·m 輸出軸軸端軸向載荷：=3500N 每天工作：8h 每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)：15次，載荷始終作用著 每次運(yùn)轉(zhuǎn)：3min 環(huán)境溫度：20°C 傳動(dòng)比i===40.23，取公稱傳動(dòng)比=40。 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，每日工作8h，由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.25；每小時(shí)起動(dòng)15次，由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.1；小時(shí)載荷率=×1000=75%；由參考文獻(xiàn)[2]查得=0.93；工作環(huán)境溫度為20°C，由參考文獻(xiàn)[2]，查得=1.14；此處選用CWS型，由參考文獻(xiàn)[2

35、]，查得=1；風(fēng)扇冷卻故取=1； 機(jī)械強(qiáng)度輸出轉(zhuǎn)矩值 ==1000×1.25×1.1=1375(N.m) 熱極限強(qiáng)度輸出轉(zhuǎn)矩值 ==1000×0.93×1.14×1×1=1062(N.m) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，機(jī)械強(qiáng)度大于熱極限強(qiáng)度，故應(yīng)按T=1375N.m進(jìn)行選擇。 由參考文獻(xiàn)[2]，查得最接近的減速器為：a=125mm，=1400N.m，略大于要求值，符合要求。 校核輸出軸軸端軸向載荷 由參考文獻(xiàn)[2]查得，=0.71(插值法) 由參考文獻(xiàn)[2]查得，A=10200 則，=0.71×10200=7242（N）＞3500(N)，滿足要求。 校核許用尖峰載荷 =1400×2.

36、5=3500（N.m）＞3000（N.m），滿足要求。 采用減速器CWS125-40-IIF。 3.2.3 用于車輪軸處的減速器的參數(shù)計(jì)算及選型 由3.1節(jié)知電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如下 原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī) 輸入轉(zhuǎn)速：960r/min 輸出轉(zhuǎn)速：===30.33r/min 輸出轉(zhuǎn)矩：=1100N·m 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：=3000 N·m 輸出軸軸端軸向載荷：=4500N 每天工作：8h 每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)：15次，載荷始終作用著 每次運(yùn)轉(zhuǎn)：3min 環(huán)境溫度：20°C 傳動(dòng)比i===31.65，取公稱傳動(dòng)比=31.5。 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，每日工作8h，由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.25；每小時(shí)起動(dòng)

37、15次，由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.1；小時(shí)載荷率=×1000=75%；由參考文獻(xiàn)[2]查得=0.93；工作環(huán)境溫度為20°C, 由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.14；此處選用CWO型，由參考文獻(xiàn)[2]查得=1.2；風(fēng)扇冷卻故取=1； 機(jī)械強(qiáng)度輸出轉(zhuǎn)矩值 ==1100×1.25×1.1=1513(N.m) 熱極限強(qiáng)度輸出轉(zhuǎn)矩值 ==1100×0.93×1.14×1.2×1=1399(N.m) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，機(jī)械強(qiáng)度大于熱極限強(qiáng)度，故應(yīng)按T=1513N.m進(jìn)行選擇。 由參考文獻(xiàn)[2]，查得最接近的減速器為：a=140mm，=1600N.m，略大于要求值，符合要求。 校核輸出軸軸端軸向載荷

38、 由參考文獻(xiàn)[2]查得，=0.66(插值法) 由參考文獻(xiàn)[2]查得，A=11700 則，=0.66×11700=7722（N）＞4500(N)，滿足要求。 校核許用尖峰載荷 =1600×2.5=4000（N.m）＞3000（N.m），滿足要求。 采用減速器CWO140-31.5-IIIF。 第4章 碟形彈簧的選擇 4.1 概述 彈簧是一種用途很廣的彈性元件，它在機(jī)械設(shè)備，電器，儀表，軍工裝備，交通運(yùn)輸工具及日常生活器具等方面得到廣泛應(yīng)用。 彈簧由于材料的彈性和彈簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在工作時(shí)可以產(chǎn)生較大的彈性變形，其主要功用有：控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)，緩沖或減震，儲(chǔ)存能量測(cè)量力或力矩。 按使

39、用材料的不同，彈簧可分為金屬?gòu)椈珊头墙饘購(gòu)椈?；按受力的性質(zhì)不同，彈簧主要分為拉伸彈簧，壓縮彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等；按彈簧的形狀不同，可分為螺旋彈簧，環(huán)形彈簧，碟形彈簧，板形彈簧等。 考慮到此次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的特點(diǎn)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)需承受較大載荷，且軸向空間尺寸小，此處的彈簧需要有較大的剛性，本次設(shè)計(jì)選用碟形彈簧。 碟形彈簧是一種用鋼板沖壓的載錐形的薄板沖壓彈簧，其特點(diǎn)是 （1）剛度大，緩沖吸震能力強(qiáng)，能以小變形承受大載荷，適用于負(fù)荷大，而軸向空間要求小的地方。 （2）具有變剛度的特性?？梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)選擇碟形彈簧的壓平時(shí)的變形量 和厚度t之比，得到不同的特性曲線。其特性曲線可以是直線型、漸

40、增型、漸減型或是它們的組合。這種彈簧具有很廣泛的非線性特性。 （3）為滿足大負(fù)荷或大變形量的要求，碟簧可按不同方式組合，可得到不同的負(fù)荷。可采用對(duì)合、疊合的組合形式，也可采用復(fù)合不同厚度、不同片數(shù)等的組合方式碟形彈簧簧片常用60Si2MnA或與其力學(xué)性能相近的其他鋼板（60SiMn5、67SiCr5、50CrVA等）沖壓而成，鋼板厚度s≤6mm的用冷沖法，s＞6mm的用熱沖法。采用冷沖法時(shí)，沖制前先進(jìn)行退火，沖制后再進(jìn)行淬火和回火。為了提高彈簧的承載能力，最后可進(jìn)行強(qiáng)壓處理[7]。 碟形彈簧常用在空間尺寸小，外載荷又很大的緩沖減震裝置中，在機(jī)械產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣，在很大范圍內(nèi)，碟形彈簧正

41、在取代圓柱螺旋彈簧。常用于重型機(jī)械和大炮、飛機(jī)等武器中，作為強(qiáng)力緩沖和減震彈簧，用作汽車和拖拉機(jī)離合器及安全閥和減壓閥中的壓緊彈簧，以及用作機(jī)動(dòng)器的儲(chǔ)能元件，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為彈性勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)。但是，碟形彈簧的高度和板厚在制造過(guò)程中加工誤差即使很小，在其工作過(guò)程中也會(huì)有較大的偏差，因此，碟形彈簧要有較高的制造精度，保證其載荷偏差在允許范圍內(nèi)[5]。 4.2 碟形彈簧的選型計(jì)算 小車載重負(fù)荷5噸，選用的彈簧變形量為15mm，導(dǎo)桿最大直徑20mm。 尺寸 D mm d mm t mm h。 mm H。 mm P N F mm MPa A系列 40 20.4

42、 2.25 0.9 3.15 6540 0.68 B系列 40 20.4 1.5 1.15 2.65 2620 0.86 據(jù)導(dǎo)桿尺寸，從參考文獻(xiàn)[3]中選取d=20.4mm的碟簧兩種，尺寸及其他參數(shù)如表4-1所示。 表4-1 碟形彈簧選型方案比較表 由表4-1中數(shù)據(jù)可知采用單片碟簧不能滿足要求，需采用組合彈簧，可以有兩種方案，一是采用A系列碟簧對(duì)合組合，二是用B系列碟簧復(fù)合組合。 為確定合理的組合，必須計(jì)算校驗(yàn)。 壓平碟簧時(shí)的載荷Pc/N A系列D=40mm，對(duì)合組合Pc=× 式中E=2.06×M =1，無(wú)支承面。 C=2，則，=

43、×=0.69 故取t=2.25mm，=0.9mm 代入公式得：=8410N B系列D=40mm，復(fù)合組合Pc=× 式中E=2.06×M =1，無(wú)支承面。 C=2，則，=×=0.69 故取t=1.5mm，=1.15mm 代入公式得：=3180N A系列因?yàn)槭菍?duì)和組合，單個(gè)彈簧載荷P=5000N，則 =5000/8410=0.59 B系列因?yàn)槭菑?fù)合組合，單個(gè)彈簧載荷P=5000/2=2500N，則 =2500/3180=0.79 由參考文獻(xiàn)[3]，查得 A系列，=0.4及=0.59時(shí)，=0.57 B系列，=0.75及=0.79時(shí)，=0.71 A系列，f=0.5

44、7=0.57×0.9=0.51mm B系列，f=0.71=0.71×1.15=0.82mm 對(duì)和組合的片數(shù)：i===29.4，取整數(shù)30片 復(fù)合組合的組數(shù)：i===18.3，取整數(shù)19組，共38片 A系列，未受載荷時(shí)的自由高度 =i=30×3.15=94.5mm B系列，未受載荷時(shí)的自由高度 =i=19[2.65+(2-1)×1.5]=78.85mm A系列，受5000N載荷作用時(shí)的高度 =-if=94.5-30×0.51=79.2mm B系列，受5000N載荷作用時(shí)的高度 =-if=78.85-19×0.82=63.27mm A系列，碟簧壓平時(shí)，OM點(diǎn)的應(yīng)力 =-×

45、 將數(shù)據(jù)代入公式得， =-1586.8，超過(guò)了60Si2MnA的屈服點(diǎn) B系列，碟簧壓平時(shí)，OM點(diǎn)的應(yīng)力 =-× 將數(shù)據(jù)代入公式得， =-1350，與60Si2MnA的屈服點(diǎn)接近 A系列，彈簧的剛度 P=××{[()2-3+()2+1]} 代入數(shù)據(jù)后得，P=9015.33N/mm B系列，彈簧的剛度 P=××{[()2-3+()2+1]} 代入數(shù)據(jù)后得，P=2153.6N/mm 從上面的計(jì)算結(jié)果看，應(yīng)采用B系列，即先由兩個(gè)碟簧疊合，再由19個(gè)疊合組復(fù)合，才能滿足要求。 第5章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 5.1 概述 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣

46、泛，傳動(dòng)的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的主要特點(diǎn)有 一．效率高 在常用機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%，也是很大的經(jīng)濟(jì)效益。 二．結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。 三．工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器極為重要。 四．傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。

47、但是齒輪傳動(dòng)的制造及精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。 齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這稱為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，齒輪也容易磨損，故只宜用于低速齒輪傳動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件隨有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜質(zhì)侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好。而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所有的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)。它與開(kāi)式或

48、半開(kāi)式的相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合[6]。 5.2 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 一．選擇齒輪的材料、熱處理、齒面硬度、精度等級(jí)及齒數(shù) 因?yàn)闉橐话愎ぷ鳈C(jī)器，速度不高，故齒輪選用8級(jí)精度。 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。齒輪選用便于制造且價(jià)格便宜的材料，小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS；大齒輪：45鋼（?；?，硬度為200HBS[7]。 初選=24，因=127（回轉(zhuǎn)支承外齒數(shù)），故，u=i==5.29。 因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 二．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按參考文獻(xiàn)[4]，設(shè)計(jì)公式為： 1．初

49、選載荷系數(shù) =1.3 2．小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 =9.55×=9.55××=1203275N·mm （其中=4×0.99×0.71≈3KW，CWS125-40-IIF的機(jī)械效率為0.71） 3．選取齒寬系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[4]，選取齒寬系數(shù)=0.8 4．彈性系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[4]，查取彈性系數(shù)=189.8 5．節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) =2.5() 6．接觸疲勞強(qiáng)度極限 由參考文獻(xiàn)[4]，查得，=590MPa, =480MPa 7．接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由參考文獻(xiàn)[4]，可得 =60j=60×23.81×1×2×8×300×15=1.03× =/u=1.03×/5.29=1.95×

50、8．接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN1=1，ZN2=1 9．接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) 取失效概率為1，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1 10．計(jì)算許用接觸應(yīng)力：由參考文獻(xiàn)[4]，可得計(jì)算公式 []===590MPa []===480MPa 11．試算小齒輪分度圓直徑 ，代入數(shù)據(jù)得，=165.623mm 12．計(jì)算圓周速度 ===0.21m/s 13．確定載荷系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[4]，查取使用系數(shù)=1；根據(jù)v/100=0.05,由參考文獻(xiàn)[4]，查取動(dòng)載荷系數(shù)=1.01；直齒輪傳動(dòng)，齒間載荷分配系數(shù)=1；由參考文獻(xiàn)[4]，查取齒向載荷分配系數(shù)=1.12；故載荷系數(shù)K==

51、1×1.01×1×1.12=1.142 14. 修正小齒輪分度圓直徑 ==165.623×=158.63mm 三．確定齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和幾何尺寸 1．確定模數(shù)m m===6.61mm 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=8mm 2．計(jì)算分度圓直徑, =m=8×24=192mm =m=8×127=1016mm 3．計(jì)算傳動(dòng)中心距a a===604mm 圓整為605mm 4．計(jì)算齒寬, b==0.8×192=153.6mm 因?yàn)榛剞D(zhuǎn)支承的齒寬已定為70mm，故 取 =74mm，=70mm 四．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按參考文獻(xiàn)[4]，校核公式為=≤[] 1．齒形系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[

52、4]，取 =2.65，=2.158（內(nèi)插） 2．應(yīng)力修正系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[4]，取 =1.58，=1.812（內(nèi)插） 3．彎曲疲勞強(qiáng)度極限 , 由參考文獻(xiàn)[4]，查取 =450MPa，=390MPa 4. 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[4]，查取 =1，=1 5．彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) 取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1.4 6．計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 由參考文獻(xiàn)[4]可知計(jì)算公式為 ===321.4MPa ===278.5MPa 7．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 = =×2.65×1.58 =48.77MPa＜=321.4MPa = =×2.158×1.812 =45.

53、55MPa＜=278.5MPa 滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。 齒輪零件圖如圖5-1所示。 圖5-1齒輪零件圖 第6章 車輪軸的設(shè)計(jì) 6.1 概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，是支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸所受載荷的不同，軸可分為 （1）心軸 工作時(shí)只承受彎矩不承受扭矩的軸。這類軸只起支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的作用，不傳遞轉(zhuǎn)矩，受力后發(fā)生彎曲變形。它又可分為固定心軸，如滑輪軸、自行車前軸，和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，如火車輪軸等。 （2）傳動(dòng)軸 工作時(shí)只承受扭矩不承受彎矩，或彎矩

54、很小的軸。這類軸起傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的作用，主要發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。如汽車傳動(dòng)軸等。 （3）轉(zhuǎn)軸 工作時(shí)既能承受彎矩又能承受扭矩的軸。轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最為常見(jiàn)的軸，如減速器中的軸和汽車、拖拉機(jī)變速箱中的大多數(shù)軸等[9]。 6.2 車輪軸的設(shè)計(jì)與校核 一．選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻(xiàn)[4]，查得，=637N/mm2,=353 N/mm2,=268N/mm2,=155 N/mm2, =216N/mm2,=98N/mm2,=59N/mm2。 二．計(jì)算軸的載荷 減速器輸出軸功率為 P==4×0.99×0.82=3.25KW 減速器輸出軸轉(zhuǎn)速為 n=·=960

55、×=30.47r/min 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=9.55×=9.55××=1018624N·mm 作用在車輪上的力 圓周力 ===6467N 徑向力約為小車自重加載重的六分之一，估算為 =mg=×6000×9.8=9800N 圓周力，徑向力的方向如圖6-1所示。 三．初步估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器 安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，可知，A=107～118，計(jì)算公式為 =A=（107～118）=51～57mm 考慮到軸上鍵槽的削弱，軸徑須增大5%～7%，則取=60mm。 選取聯(lián)軸器按扭矩T=1018624N·

56、mm查手冊(cè)[18]，選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其半聯(lián)軸器的孔徑=60mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)l≤42mm。 四．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1．?dāng)M定軸上零件的裝配方案 軸上的大部分零件包括車輪、套筒、左端軸承和軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。 2．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）裝聯(lián)軸器段 由第3步已確定=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合部分的長(zhǎng)度=107mm，為保證軸端擋圈壓緊聯(lián)軸器，應(yīng)比略小，故取=105mm。 （2）裝左軸承端蓋段 聯(lián)軸器右端用軸肩定位，故取=70mm，軸段II的長(zhǎng)度由軸承端蓋寬度及其固定螺釘?shù)难b拆空間要求決定，取=20mm。 （3

57、）過(guò)渡軸段 為使裝配方便，設(shè)置一段過(guò)渡軸，取=80mm，=5mm。 （4）裝軸承段 因車輪軸處多選用圓錐滾子軸承，且=80mm，故選用單列圓錐滾子軸承30218，其基本尺寸為d×D×T=90×160×32.5,故取==90mm。軸段Ⅳ的長(zhǎng)度由圓錐滾子軸承裝配時(shí)的寬度a，套筒寬度s等尺寸決定，=a+s=28+6=34mm。 車輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，=32.5+6.5=39mm。 （5）裝車輪段 考慮車輪裝拆方便，及車輪DL-315×95（JB/T6392.1）的基本尺寸，取=100mm,為保證套筒緊靠車輪左端使車輪軸向固定，應(yīng)略小于車輪寬度，取=86mm。 3．軸上零件的周向固定

58、 車輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。同時(shí)為了保證車輪與軸的良好的對(duì)中性，采用H7/r6的配合，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，圓錐滾子軸承與軸的配合為H7/k6。 4．畫(huà)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算支反力 由軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，可確定出軸承支點(diǎn)跨距，=91.94m，=67.06mm， =67.56。由此可畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖，如圖6-1中a所示。 水平支反力：====3233.5N 垂直支反力：===4881.8N =-=9800-4881.8=4918.2N 5．畫(huà)彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖 （1）水平面彎矩圖（圖6-1中d所示),截面C處 =×=3233.5×67.06=216871N·mm

59、（2）垂直面彎矩圖（圖6-1中e所示）, 截面C左邊 =×=4918.2×67.06=329814N·mm 截面C右邊 =×=4881×67.56=329760N·mm （3）合成彎矩圖（圖6-1中f所示）， 截面C左邊 ===394728N·mm 截面C右邊 ===394683N·mm （4）轉(zhuǎn)矩圖（圖6-1中g(shù)所示）， 轉(zhuǎn)矩 T=1018624N·mm 6．按彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度 從圖中可見(jiàn)截面C處彎矩最大，校核該截面的強(qiáng)度。截面C的當(dāng)量彎矩 == =727560N·mm 式中 =≈0.6 由式 ====7.28N·mm2。 校核結(jié)果：＜=59N

60、·mm2,截面C的強(qiáng)度足夠。 圖6-1 車輪軸受力分析圖 第7章 軸承的設(shè)計(jì) 7.1 概述 一、功能 軸承用來(lái)支撐軸和軸上零件，保證軸的回轉(zhuǎn)精度，減少軸與軸承間的摩擦與磨損，提高軸的機(jī)械效率。 二、軸承的類型與特點(diǎn) 1．類型 按摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種。其中滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式分為非液體滑動(dòng)軸承和液體滑動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承按滾動(dòng)體形式分球軸承與滾子軸承；按載荷性質(zhì)分為向心軸承（主要承受徑向載荷或只承受徑向載荷）和推力軸承（主要承受軸向載荷或只承受軸向載荷）。 2．特點(diǎn) （1）滾動(dòng)軸承：為標(biāo)準(zhǔn)件。起動(dòng)時(shí)所需摩擦力矩小靈敏度高，效率高；潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)便；

61、易于互換。但抗沖擊能力差，工作有噪聲，工作壽命低于滑動(dòng)軸承，在機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。 （2）滑動(dòng)軸承：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，便于安裝；但潤(rùn)滑的建立和維護(hù)要求較高，軸向尺寸大，在氣輪機(jī)、大型電機(jī)、機(jī)床和鐵路機(jī)車中廣泛應(yīng)用，也適用于低速、有較大沖擊的場(chǎng)合。 7.2 車輪軸處軸承的設(shè)計(jì)與校核 一．選擇軸承類型，初選型號(hào) 車輪軸處軸承要求同時(shí)承受較大的徑向載荷和較小的軸向載荷，一般選用單列圓錐滾子軸承。 在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)d=90mm，初選四種型號(hào)，并由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]中查出有關(guān)數(shù)參數(shù)如表7-1所示。 表7-1 初選基本型號(hào)及其基本參數(shù) 軸承 型號(hào) 徑向系數(shù) 軸承系數(shù) 判斷系數(shù)

62、e 徑向基本額定動(dòng)載荷Cr/N 徑向額定靜載荷 C0r /N 軸承寬度T/mm 支點(diǎn)參數(shù)a/mm X X0 Y Y0 7218CJ 0.44 0.5 1.6 0.9 0.38 120000 128000 33 33 7318CJ 0.44 0.5 1.9 1 0.32 204000 205000 46 36 30218 0.4 0.5 1.4 0.8 0.42 200000 270000 32.5 32.3 30318 0.4 0.5 1.6 0.9 0.37 75300 61700 43 36

63、 二．軸承徑向載荷的計(jì)算 在軸的設(shè)計(jì)與校核中 軸承2 =4881.8N 軸承1 =4918.2N 三．按軸承壽命計(jì)算選擇軸承型號(hào) 1. 派生軸向力的計(jì)算 對(duì)于圓錐滾子軸承，其派生軸向力： ==N=1756.5N ==N=1743.5N 2. 確定軸承的軸向載荷 由于 =1756.5N＞=1743.5N，故軸承2被壓緊，軸承1被放松。 因此 ==1756.5N ==1756.5N 3. 根據(jù)當(dāng)量動(dòng)載荷公式計(jì)算P值 ==0.36＜e=0.42 則，=1,=0 故，=+=1×4881.8+0×1756.5=4881.8N ==0.36＜e=0.42 則

64、，=1,=0 故，=+=1×4918.2+0×1756.5=4918.2N 4. 計(jì)算工作所需要的徑向基本額定動(dòng)載荷 = 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]查得=1（常溫），=1.2~1.8,取=1.8，30218型軸承為滾子軸承，壽命指數(shù)ε=，則有 ==21168N＜=200KN 故30218軸承能保證所預(yù)期的壽命。 5. 方案比較 按其它三種選定的型號(hào)分別進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果列成表如下表7-2所示。從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，在四種軸承型號(hào)中，以30218軸承較為適宜。 表7-2 設(shè)計(jì)方案比較表 軸承 型號(hào) Fr2/N Fr1/N Sr2/N Sr1/N P2/N P1/N 工作

65、所需基本額定動(dòng)載荷 C′/N 軸承所具有的基本額定動(dòng)載荷Cr/N 7218cJ 5002 4798 1563 1561 5002 5002 17940 120000 7318CJ 5031 4769 1324 1307 5031 5031 18044 204000 30218 4882 4918 1756 1743 4882 4918 21168 200000 30318 5008 4792 1568 1556 5008 5008 17962 112000 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)主要完成了以下幾個(gè)方面的工作 1）回

66、轉(zhuǎn)式送料小車機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，主要完成了送料小車的有軌移動(dòng)和料臺(tái)回轉(zhuǎn)兩方面的設(shè)計(jì)。小車?yán)没剞D(zhuǎn)支承來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中初選了HJW.30.880型號(hào)單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承，根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的模數(shù)、齒數(shù)和回轉(zhuǎn)速度首先設(shè)計(jì)了小齒輪，根據(jù)小齒輪的參數(shù)選取了CW型圓弧圓柱蝸桿減速器和Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M1-6臥式電動(dòng)機(jī)。 2）對(duì)部分零件進(jìn)行強(qiáng)度較核。如在小齒輪的設(shè)計(jì)中，采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，由于其齒面抗點(diǎn)蝕能力弱，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度較核。 3）碟型彈簧的設(shè)計(jì)。由于回轉(zhuǎn)式送料小車要承受較大的載荷，為了減少重物對(duì)回轉(zhuǎn)支承的沖擊和損壞，故采用了B系列碟簧復(fù)合組合碟型彈簧。根據(jù)碟型彈簧的設(shè)計(jì)原則，對(duì)其進(jìn)行了嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了強(qiáng)度的較核。 4）回轉(zhuǎn)支承的選擇。由于要實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)360°角度的回轉(zhuǎn)，因此要選取一個(gè)合適的回轉(zhuǎn)裝置，先對(duì)目前工業(yè)中廣泛用到的單排回轉(zhuǎn)支承、雙排回轉(zhuǎn)支承和單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，最后選取了由徐州回轉(zhuǎn)支承廠生產(chǎn)的HJW.30.880型號(hào)單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承。 通過(guò)對(duì)部分部件和零件進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，