傳動(dòng)軸與內(nèi)卸荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真

1、哈爾濱理工大學(xué)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技能訓(xùn)練目：傳動(dòng)軸與內(nèi)卸荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化班 級(jí):機(jī)械學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)教師：2014 年在一些機(jī)械傳動(dòng)傳動(dòng)裝置屮，經(jīng)常會(huì)用到帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)一般都是用在 整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)，主軸箱第一軸負(fù)擔(dān)著動(dòng)力輸入的重負(fù)，而第一軸 除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所 以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)更劃算。一般卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)分為內(nèi)卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)和外卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)把上述徑向拉力讓床頭箱來負(fù)擔(dān)，動(dòng)力經(jīng)過花鍵套傳遞給第一軸，使第一 軸只受來自電動(dòng)機(jī)的扭矩作用，而沒有任何彎矩的作用，不僅結(jié)構(gòu)合理，而且 可使主軸箱內(nèi)部

2、結(jié)構(gòu)緊湊。實(shí)際的結(jié)構(gòu)是在軸的安裝的機(jī)架上會(huì)有一個(gè)凸出的筒狀結(jié)構(gòu)軸從這個(gè) 筒的內(nèi)孔屮穿過皮帶輪浮動(dòng)裝在軸上,只能傳遞扭矩到軸上皮帶輪是要受到皮 帶的拉力的，但皮帶輪是要通過滾動(dòng)軸承裝在這個(gè)筒狀結(jié)構(gòu)上的外圓上.將皮帶 的拉力傳遞到機(jī)架上去了。它由屮間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卸荷機(jī)構(gòu)組成11間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)套和傳動(dòng)套與 主軸之間的連接鍵以及傳動(dòng)套與帶輪之間的連接鍵組成；卸荷機(jī)構(gòu)是由卸荷連 接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座上。屮間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 安裝在主軸和帶輪之間，當(dāng)皮帶帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)吋，傳動(dòng)套帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，帶輪 的張力通過卸荷連接座傳遞至主軸支架上，主軸不受該張力的影響；而且由于 帶輪由安裝在主軸支

3、架的卸荷軸承支撐，也避免了帶輪自重對(duì)主軸的影響，因 此主軸不會(huì)發(fā)生撓曲變形，為主軸的旋轉(zhuǎn)精度提供了基木保證。一、技能訓(xùn)練的目的4二、主要技術(shù)參數(shù)與要求5三、原理分析與設(shè)計(jì)計(jì)算5四、參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真11五、快速成型與分析12六、工程圖樣設(shè)計(jì)12七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)13結(jié)束語15參考資料16一、技能訓(xùn)練的目的數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技能訓(xùn)練是在學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)方向課和專業(yè)選修課 程后，進(jìn)行的一次綜合性設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。通過綜合技能訓(xùn)練，使學(xué)生能夠運(yùn)用 所學(xué)過的基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)平臺(tái)課和專業(yè)方向課的冇關(guān)理論知識(shí)，以 及實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過對(duì)機(jī) 械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)的分析

4、與現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)練習(xí)，使學(xué)生們加深對(duì)機(jī)電產(chǎn) 品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)技巧的理解；通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì) 和仿真設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練，使學(xué)生們鞏固并加強(qiáng)對(duì)三維設(shè)計(jì)和三維高級(jí)應(yīng)用技 術(shù)的認(rèn)知；通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算和技術(shù)文件的編寫，使學(xué)生 們掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)資料的方法，鞏固并加深對(duì)實(shí) 用設(shè)計(jì)技術(shù)知識(shí)的認(rèn)知。通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生們能夠獲得機(jī)電產(chǎn)品 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合性技能訓(xùn)練，提高工程技術(shù)設(shè)計(jì)的能力，加強(qiáng)三維技術(shù)設(shè) 計(jì)的能力，提高分析和解決技術(shù)問題的能力及創(chuàng)新意識(shí)，為培養(yǎng)高索質(zhì)的機(jī)械 工程技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。二、主要技術(shù)參數(shù)與要求題0 03：傳動(dòng)軸與內(nèi)卸

5、荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)參數(shù)與要求：屯動(dòng)機(jī)功率p=3.5kw、轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速1000 r/mino傳動(dòng)軸上有一用于變速的三聯(lián)滑移齒輪塊，模數(shù)2.5mm,齒數(shù)分 別為:24、30和36。三、原理分析與設(shè)計(jì)計(jì)算以帶輪為驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)=傳動(dòng)系統(tǒng)，帶輪為整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)，與電 動(dòng)機(jī)直接相連，一般會(huì)使第一軸承受很大的拉力，沒冇必要為抵消皮帶的拉力 而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)系統(tǒng)的屮間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳 動(dòng)套和傳動(dòng)套與主軸z間的連接鍵以及傳動(dòng)套與帶輪z間的連接鍵組成，卸荷 機(jī)構(gòu)是由卸荷連接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座 上。屮間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在主軸

6、和帶輪之間，當(dāng)皮帶帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)套帶 動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。在皮帶的作用下，帶輪分別作用冇扭矩和徑向力，帶輪的徑向力 經(jīng)滾動(dòng)軸承和軸承支座傳至箱體，帶輪的扭矩通過端蓋及端蓋與轉(zhuǎn)軸z間的鍵 傳至傳軸，只承受一定的扭矩，徑向力和彎矩被分擔(dān)掉一部分，達(dá)到卸荷效果 和精度要求。-fuq5 qjnj、' 、1 寸圖一（）帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1確定計(jì)算功率工況系數(shù)ka =1.1pd = ka p=3.5xl.l=3.85kw2選取v帶型號(hào)根據(jù)pd、口,選取a型v帶,d=100mm3確定帶輪直徑£、d21）選小帶輪直徑d=100mm2）驗(yàn)算帶速v v=7536m/s,60x10005 m/s<7.

7、536<25 m/s,滿足要求3）確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑d2 = d = 144mm,取標(biāo)準(zhǔn)值 j2= 1> 140mm n24）計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i i= -y- = i 4d 5）驗(yàn)算傳動(dòng)比相對(duì)謀差傳動(dòng)比相對(duì)課差:=0.285% < 5%vi 題目的理論傳動(dòng)比：證=1.44合格4定中心距d和基準(zhǔn)帶長®1）初定中心距a。0.7（% +2）§ 兔 § 2（d +2）168 < 6/0 < 480 ,取 a0 =400mm2）計(jì)算帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度god/o 2a（）+ 彳（/ +2）+=1177.8mm,取標(biāo)準(zhǔn)值厶d = 1120mm3）計(jì)算實(shí)

8、際屮心距ga=ao + d 2 do =37. 1mm4）確定中心距調(diào)整范圍max = q + 0.03 厶 =404.7mm,取 max =405mmqmin = a °°15&/=354.3mm,取 qmin=354mm5驗(yàn)算包角©© = 180。一 ° ' x57.3。二 173.8。> 120。 a$ >120°,合格6確定v帶根數(shù)z1）確定額定功率p。由仏及®，求得p°=1.3kw2）確定各修正系數(shù)功率增量查表得ap = 0.13kw包角系數(shù)查表得心=0.99 長度系數(shù)kl :

9、查表得k厶=0 913）確定v帶根數(shù)zp（,z =2 99 根取z=3根 7確定單根v帶初拉力億查表得單位長度質(zhì)量q = 0.10kg/m_l) + g/=13in8計(jì)算壓軸力fq =2zfosin=785n（-）軸承的選擇:若已經(jīng)給出軸承的預(yù)期壽命l10'轉(zhuǎn)速幾何當(dāng)量載荷p按下式可求得軸承的計(jì)算額定壽命fpp /60ni/£10/j確定各參數(shù):宀護(hù)曲檬= 17.5mm,取dgfo p= -a=392n2球軸承取8 = 3載荷系數(shù)fp = 1.2溫度系數(shù)z = 0.95假設(shè)每天8h工作，厶“=16000所以c =1.2x3310.95x(60x800106xl6000)1z3

10、 = 3kn根據(jù)傳動(dòng)軸外卸荷結(jié)構(gòu)、大帶輪直徑及傳動(dòng)軸的最小直徑，且軸承只受徑 向載荷，選取軸承6204（三）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1最小軸徑i軸直徑為16mm軸段長度18 mm2ii軸直徑為18mm小徑為16.2mm軸段安裝端蓋，軸上加工短形鍵槽，軸段 長度65mm3iv軸段安裝兩個(gè)6204深溝球軸承6207.徑為20mm所以iv軸直徑為20mm4 v軸段軸直徑25mm,因安放一個(gè)6005號(hào)軸承 軸段長度12mm。5vi軸段安裝三聯(lián)滑移齒輪，尺寸略。6vii軸端安裝深溝球軸承6202,其內(nèi)徑為20mm,所以軸段直徑16mm。 7傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)如圖一所示。（四）端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)端蓋連接處有一個(gè)矩形鍵 所以耍去除端

11、蓋內(nèi)壁1.4mm厚度，在端部需耍有m6x4固定螺釗-，端口為了在安裝吋與軸減少碰撞應(yīng)留出空隙為0.2其他尺寸 見圖一（五）軸承蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承蓋起到固定軸承外圈，和密封的作用。小端直徑根據(jù)深溝球軸承 6204外圈直徑，取（p47mm,軸段長度14mim大端安裝氈圈45,故內(nèi)徑 為（p46mm。結(jié)構(gòu)及尺寸見圖二。圖二（六）密封圈的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)jb/zq 4606-1997選擇氈圈fj145-79o（七）螺栓選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)gb/t5781選擇帶輪與端蓋及軸承蓋聯(lián)接螺栓為m6x4o軸承支座與箱體聯(lián)接螺栓為m10x4o四、參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真軸承類運(yùn)動(dòng)仿真效果不明顯（略）五、快速成型與分析六、工程圖樣設(shè)計(jì)七、

12、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)軸與端蓋之間的鍵做技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 1加權(quán)評(píng)價(jià)法_ kj表1鍵加權(quán)系數(shù)g使用性能使川 壽命價(jià)格加工性裝配性外觀回收 性kjq嚴(yán)丁 工匕 i=l使用性能134422160. 22使用壽命323112120. 17價(jià)格122432140.2加工性012333120. 17裝配性03013290. 12外觀231113110. 16回收性222121100. 14ski =84工q嚴(yán)1i-12專家評(píng)價(jià)（如表2）表2鍵的專家評(píng)價(jià)性能指標(biāo)加權(quán)系數(shù)qi評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)xi很好（4分）較好（3分）般（2分）較券（1分）很差（0分）技術(shù)性使用性能0. 22使用壽命0.17加工性0. 17v裝配性0. 12

13、v經(jīng)濟(jì)行價(jià)格0.2社會(huì)性外觀0. 16v回收性0. 14各項(xiàng)得分工qjxj2. 521. 1400. 170總評(píng)得分x-=壬qz* xmax3.83/4-0. 95753評(píng)價(jià)得分（n 專家人數(shù)） 綜合評(píng)價(jià)得分：0. 9575 技術(shù)評(píng)價(jià)得分：0. 49經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)得分：0.8結(jié)束語1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識(shí)的一次綜 合性應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、工程力學(xué) 等已經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)很多知識(shí)點(diǎn)又加深了卬象。2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來分析和解 決實(shí)際問題。3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，同時(shí)得到 了對(duì)機(jī)械零部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算能力以及應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手 的能力的提高。4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，熟悉運(yùn)用計(jì)算機(jī)來繪圖，掌握了機(jī) 械設(shè)計(jì)的基木技能。5、本次課程設(shè)計(jì)由于學(xué)習(xí)知識(shí)面的狹窄和對(duì)一些概念的理解不夠深刻，以及 缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使得設(shè)計(jì)當(dāng)屮出現(xiàn)了許多不妥之處，誠請(qǐng)老師給予指 止和教導(dǎo)。參考資料一段鐵群，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社；二向敬忠，機(jī)械設(shè)計(jì)