傳動軸與內(nèi)卸荷機構數(shù)字化設計與仿真

1、哈 爾 濱 理 工 大 學數(shù)字化設計與仿真技能訓練題 目：傳動軸與內(nèi)卸荷機構數(shù)字化設計與仿真 專 業(yè)：機械設計及其自動化 班 級：機械 學 號： 姓 名： 指導教師： 2014年摘 要在一些機械傳動傳動裝置中，經(jīng)常會用到帶傳動，帶傳動一般都是用在整個機械傳動系統(tǒng)的第一級，主軸箱第一軸負擔著動力輸入的重負，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構更劃算。一般卸荷式帶輪結構分為內(nèi)卸荷式帶輪結構和外卸荷式帶輪結構，這種結構把上述徑向拉力讓床頭箱來負擔，動力經(jīng)過花鍵套傳遞給第一軸，使第一軸只受來自電動機的扭矩作用，而沒有任何彎矩的作用，不僅結構合理

2、，而且可使主軸箱內(nèi)部結構緊湊。實際的結構是在軸的安裝的機架上會有一個凸出的筒狀結構.軸從這個筒的內(nèi)孔中穿過.皮帶輪浮動裝在軸上,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軸承裝在這個筒狀結構上的外圓上.將皮帶的拉力傳遞到機架上去了。它由中間傳動機構和卸荷機構組成，中間傳動機構由傳動套和傳動套與主軸之間的連接鍵以及傳動套與帶輪之間的連接鍵組成；卸荷機構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。中間傳動機構安裝在主軸和帶輪之間，當皮帶帶動帶輪旋轉時，傳動套帶動主軸旋轉，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

3、裝在主軸支架的卸荷軸承支撐，也避免了帶輪自重對主軸的影響，因此主軸不會發(fā)生撓曲變形，為主軸的旋轉精度提供了基本保證。目 錄一、技能訓練的目的.4二、主要技術參數(shù)與要求.5三、原理分析與設計計算5四、參數(shù)化設計與仿真11五、快速成型與分析.12六、工程圖樣設計.12七、技術經(jīng)濟評價 13結束語.15參考資料.16一、技能訓練的目的數(shù)字化設計與仿真技能訓練是在學習相關專業(yè)方向課和專業(yè)選修課程后，進行的一次綜合性設計技能訓練。通過綜合技能訓練，使學生能夠運用所學過的基礎課、學科基礎課、專業(yè)平臺課和專業(yè)方向課的有關理論知識，以及實習、實驗等實踐技能，達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。通過對機械系統(tǒng)中

4、的某些典型機構的分析與現(xiàn)代設計技術練習，使學生們加深對機電產(chǎn)品的現(xiàn)代設計方法、設計過程和設計技巧的理解；通過對典型機構的三維設計和仿真設計的綜合性訓練，使學生們鞏固并加強對三維設計和三維高級應用技術的認知；通過對典型機構的工程設計、設計計算和技術文件的編寫，使學生們掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和設計資料的方法，鞏固并加深對實用設計技術知識的認知。通過對典型機構的設計，使學生們能夠獲得機電產(chǎn)品現(xiàn)代設計技術的綜合性技能訓練，提高工程技術設計的能力，加強三維技術設計的能力，提高分析和解決技術問題的能力及創(chuàng)新意識，為培養(yǎng)高素質(zhì)的機械工程技術人才奠定基礎。二、主要技術參數(shù)與要求題目03：傳動軸與內(nèi)

5、卸荷機構數(shù)字化設計與仿真技術參數(shù)與要求：電動機功率P=3.5kW、轉速n=1440r/min，傳動軸轉速1000 r/min。傳動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、原理分析與設計計算以帶輪為驅動力的轉=傳動系統(tǒng)，帶輪為整個傳動系統(tǒng)的第一級，與電動機直接相連，一般會使第一軸承受很大的拉力，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構。傳動系統(tǒng)的中間傳動機構由傳動套和傳動套與主軸之間的連接鍵以及傳動套與帶輪之間的連接鍵組成，卸荷機構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。中間傳動機構安裝在主軸和帶輪之間

6、，當皮帶帶動帶輪旋轉時，傳動套帶動主軸旋轉。在皮帶的作用下，帶輪分別作用有扭矩和徑向力，帶輪的徑向力經(jīng)滾動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軸之間的鍵傳至轉軸，只承受一定的扭矩，徑向力和彎矩被分擔掉一部分，達到卸荷效果和精度要求。圖一（一）帶傳動設計1確定計算功率 工況系數(shù) = 1.1 = =3.5×1.1=3.85kw2 選取V帶型號 根據(jù)、n,選取A型V帶，=100mm3 確定帶輪直徑、1）選小帶輪直徑=100mm2）驗算帶速vv=7.536m/s,5 m/s<7.536<25 m/s,滿足要求3）確定從動輪基準直徑 =144mm, 取標準值= 1、

7、140mm 4）計算實際傳動比i i = =1.45）驗算傳動比相對誤差題目的理論傳動比： = =1.44傳動比相對誤差： = 0.285% < 5% , 合格4定中心距和基準帶長1）初定中心距0.7 ，取=400mm2）計算帶的計算基準長度=1177.8mm,取標準值=1120mm3）計算實際中心距=371.1mm4）確定中心距調(diào)整范圍=404.7mm,取=405mm=354.3mm,取=354mm5 驗算包角，合格6 確定V帶根數(shù)z1）確定額定功率由及,求得=1.3kW2）確定各修正系數(shù)功率增量：查表得= 0.13 kW包角系數(shù)：查表得=0.99長度系數(shù) ：查表得=0.913）確定V

8、帶根數(shù)z=2.99根取z=3根7確定單根V帶初拉力 查表得單位長度質(zhì)量q = 0.10kg/m=131N8計算壓軸力=785N（二）軸承的選擇：若已經(jīng)給出軸承的預期壽命L10轉速幾何當量載荷P按下式可求得軸承的計算額定壽命C = 確定各參數(shù)：mm,取d=20mmP = =392N球軸承取 = 3載荷系數(shù) = 1.2溫度系數(shù) = 0.95假設每天8h工作, =16000所以C = = 3kN根據(jù)傳動軸外卸荷結構、大帶輪直徑及傳動軸的最小直徑，且軸承只受徑向載荷，選取軸承6204（三）軸的結構設計1最小軸徑軸直徑為16mm軸段長度 18 mm2軸直徑為18mm 小徑為16.2mm 軸段安裝端蓋，軸

9、上加工矩形鍵槽，軸段長度65mm 3軸段安裝兩個6204深溝球軸承6207.內(nèi)徑為20mm 所以軸直徑為20mm4軸段軸直徑25mm，因安放一個6005號軸承 軸段長度12mm。5軸段安裝三聯(lián)滑移齒輪，尺寸略。6軸端安裝深溝球軸承6202，其內(nèi)徑為20mm，所以軸段直徑16mm。7傳動軸結構如圖一所示。（四）端蓋結構設計端蓋連接處有一個矩形鍵 所以要去除端蓋內(nèi)壁1.4mm厚度，在端部需要有M6×4固定螺釘，端口為了在安裝時與軸減少碰撞應留出空隙為0.2 其他尺寸見圖一（五）軸承蓋結構設計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47mm，軸段長度

10、14mm。大端安裝氈圈45，故內(nèi)徑為46mm。結構及尺寸見圖二。圖二（六） 密封圈的選擇根據(jù)標準JB/ZQ 4606-1997選擇氈圈FJ145-79。（七） 螺栓選擇根據(jù)標準GB/T5781選擇帶輪與端蓋及軸承蓋聯(lián)接螺栓為M6×4。軸承支座與箱體聯(lián)接螺栓為M10×4。四、參數(shù)化設計與仿真軸承類運動仿真 效果不明顯 （略）五、快速成型與分析六、工程圖樣設計七、技術經(jīng)濟評價對軸與端蓋之間的鍵做技術和經(jīng)濟評價1 加權評價法 表1 鍵加權系數(shù)使用性能使用壽命價格加工性裝配性外觀回收性ki使用性能134422160.22使用壽命323112120.17價格122432140.2加工

11、性012333120.17裝配性03013290.12外觀231113110.16回收性222121100.14842 專家評價（如表2）表2 鍵的專家評價性能指標加權系數(shù)qi評價分數(shù)Xi很好（4分）較好（3分）一般（2分）較差（1分）很差（0分）技術性使用性能0.22使用壽命0.17加工性0.17裝配性0.12經(jīng)濟行價格0.2社會性外觀0.16回收性0.14各項得分2.521.1400.170總評得分3.83/4=0.95753評價得分（ n專家人數(shù)）綜合評價得分：0.9575技術評價得分：0.49經(jīng)濟評價得分：0.8 結束語1、本次課程設計是針對機械系統(tǒng)設計這門專業(yè)課程的基礎知識的一次綜合

12、性應用設計，設計過程中應用了機械設計、機械原理、工程力學等已經(jīng)學習的基礎學科，對很多知識點又加深了印象。2、本次課程設計充分應用了以前所學習的知識，并應用這些知識來分析和解決實際問題。3、本次課程設計進一步掌握了機械設計的設計思路和設計切入點，同時得到了對機械零部件的傳動設計和動力計算能力以及應用各種資料和實際動手的能力的提高。4、本次課程設計進一步規(guī)范了制圖要求，熟悉運用計算機來繪圖，掌握了機械設計的基本技能。5、本次課程設計由于學習知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實際設計經(jīng)驗，使得設計當中出現(xiàn)了許多不妥之處，誠請老師給予指正和教導。參考資料一 段鐵群，機械系統(tǒng)設計，科學出版社；二 向敬忠，機械設計，科學出版社；三 潘承怡，機械設計課程設計,科學出版社；四 戴 曙，金屬切削機