直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改造設(shè)計(jì)方案

1、直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改造設(shè)計(jì)方案第1章緒論課題研究的目的與意義運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦。由摩擦引起的磨損、潤(rùn)滑、材料與能源消耗等一系列摩擦學(xué) 問(wèn)題普遍存在并對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生著巨大影響。由于摩擦學(xué)科學(xué)所涉及的 問(wèn)題，與節(jié)約能源、節(jié)約材料、減少磨損、提高資源利用率和保護(hù)環(huán)境等密切相 關(guān)，成為我國(guó)走新型工業(yè)化道路和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)必須面對(duì)的科學(xué)問(wèn)題，已受到科 技界的高度重視。利用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦學(xué)相關(guān)試驗(yàn)是最簡(jiǎn)單便捷的測(cè)試材料摩擦性能 的方法。與實(shí)際使用試驗(yàn)相比，試驗(yàn)機(jī)測(cè)試周期短，成本低，并且可單獨(dú)控制一 些參數(shù)進(jìn)行單項(xiàng)測(cè)試，靈活性也很好。所以在摩擦學(xué)研究領(lǐng)域，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)

2、計(jì)，材料科學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行材料磨損摩擦性能試驗(yàn)，用以評(píng)定 材料的耐磨性能，也可用于測(cè)定摩擦功及材料的摩擦系數(shù)等。另外，摩擦磨損試 驗(yàn)機(jī)能很簡(jiǎn)單明了地演示摩擦磨損機(jī)理，對(duì)于摩擦磨損的教學(xué)有很好的促進(jìn)作用，因而摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)也廣泛應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。為了滿足軸套、襯套的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨試驗(yàn)的需要，參考我?，F(xiàn)有摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī) 的基本原理，設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、實(shí)用廉價(jià)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨摩擦磨損實(shí)驗(yàn) 機(jī)，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)開展摩擦學(xué)試驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐、摩擦學(xué)測(cè)試技術(shù)以及摩擦學(xué)理論 研究都具有積極的參考價(jià)值。研究動(dòng)態(tài)1910年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)問(wèn)世，1975年美國(guó)潤(rùn)滑工程學(xué)會(huì)（ALSE編著 的“摩擦磨損裝置” 一書中所公布的不

3、同類型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已有上百種。近幾 十年來(lái)，摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法有了較大發(fā)展，但價(jià)格都比較昂貴。80年代初美國(guó)的Soemantei - S等人川最早從事高溫磨損試驗(yàn)機(jī)的研究，共研 制了三臺(tái)高溫磨料磨損試驗(yàn)機(jī)。并在這些試驗(yàn)機(jī)上研究了純鋁和純銅在室溫到 400C圍大氣氣氛下磨料磨損的特性。80年代末德國(guó)的Fischer A等人2在總結(jié)前人對(duì)試驗(yàn)機(jī)研究的基礎(chǔ)上， 研制 一臺(tái)氣氛可控的高溫三體磨損試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是氣氛可控、嚴(yán)格保證試 驗(yàn)的主要因素（溫度、磨料、載荷等）恒定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。主要缺點(diǎn)是： 耐高溫工作部位未設(shè)冷卻系統(tǒng)，影響設(shè)備精度；同時(shí)由于該機(jī)未考慮高溫氧化對(duì) 磨損的影響，

4、在該機(jī)測(cè)定高溫氧化與磨損的交互作用時(shí)誤差較大。90年代西交大的邢建東等人冏研制了一臺(tái)高溫磨損試驗(yàn)機(jī)。在電阻爐中的磨 損室裝有一水平放置的砂輪，砂輪上有一定的松散磨料。實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣夾上裝有相同成分的3個(gè)試樣，它們受到作用于表面鋪有松散磨料的砂輪上的載荷，由于試 樣和砂輪及其松散磨料間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生兩體和三體混合磨料磨損。該機(jī)可嚴(yán) 格控制溫度。一次3個(gè)試樣，可減少重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)。但其主要不足是：（1）試樣總在同一軌跡上反復(fù)磨損，磨屑潛入砂輪間隙，使砂輪研磨能力逐漸下降；（2）氣氛不易控制；（3）這種混合磨損與實(shí)際工況相差較遠(yuǎn)。近年來(lái)，西交大吳文忠、 邢建東等人在Fischer - A的高溫氧化磨損試

5、驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上，研制一臺(tái)高溫氧化三 體磨損試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：摩擦學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理；氣氛可控，溫度可控； 關(guān)鍵部件設(shè)有冷卻系統(tǒng)。主要不足是：密封還存在一些問(wèn)題；冷卻系統(tǒng)還不夠完 善；氣氛成分不能定量測(cè)定等。理工大學(xué)白學(xué)軍等4研制了一臺(tái)高溫銷盤磨損試驗(yàn)機(jī)。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方 便，加熱溫度可控，能在1000c圍對(duì)各種金屬材料的摩擦磨損特性進(jìn)行研究，摩 擦速度可調(diào)，所加載荷穩(wěn)定，試驗(yàn)?zāi)p均勻，對(duì)試驗(yàn)參數(shù)的變化反應(yīng)敏感。北方交大的霞等研制的高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，其最大滑動(dòng)速度可達(dá)70m/s,可以測(cè)量高速狀態(tài)下的摩擦學(xué)參數(shù)；可以模擬高速列車制動(dòng)；可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)試 數(shù)據(jù)的顯示與同步記錄。機(jī)械工業(yè)管理學(xué)院

6、的周平、宋期等6對(duì)MT-1型真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了實(shí) 際的振動(dòng)速度測(cè)量和頻譜分析，得出了有關(guān)振動(dòng)速度值和主要的振動(dòng)來(lái)源。設(shè)計(jì) 出的MT-1型真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在空載情況下的摩擦盤強(qiáng)迫振動(dòng)速度值較小。哈工大的宋寶玉等人7研究的SY-I型真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，可以提供 4X10-3Pa的壓力環(huán)境，速度在02800 r/min圍可調(diào)，并且可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 和處理。該機(jī)可以在真空、不同氣候環(huán)境、加熱及冷卻等多種條件下測(cè)定材料的 摩擦性能。北方交大的徐雙滿等人 網(wǎng)為了研究機(jī)車柴油機(jī)缸套-活塞環(huán)材料的摩擦學(xué)性 能，研制了一臺(tái)往復(fù)式銷塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。該試驗(yàn)機(jī)可以在一定圍實(shí)現(xiàn)載荷、 速度、潤(rùn)滑脂的單因素

7、控制。但該試驗(yàn)機(jī)磨損量的測(cè)量采用的是不連續(xù)的稱重法。設(shè)計(jì)容本課題研究的主要容是對(duì)直線往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的改造，并使其有利于教 學(xué)實(shí)驗(yàn)。主要研究方法是從摩擦磨損測(cè)試的基本原理出發(fā)，找出簡(jiǎn)單易用的傳動(dòng)、調(diào)速、加載和測(cè)力的結(jié)構(gòu)方案，將往復(fù)對(duì)磨的運(yùn)動(dòng)方式改成轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨，并使研制 的試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)小巧，造價(jià)低廉，功能完善。本文主要容如下：.完成對(duì)往復(fù)對(duì)磨摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的整體改造設(shè)計(jì)。.完成對(duì)試驗(yàn)機(jī)的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、摩擦磨損測(cè)定系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、 密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。.通過(guò)計(jì)算校核總體結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度。第2章總體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)背景為了減小熱鍍鋅工藝?yán)锓€(wěn)定輾軸套與襯套（軸瓦）之間的磨損，現(xiàn)擬用表面 織構(gòu)技術(shù)

8、在軸套表面開槽，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探討最佳開槽形式，最終提高其摩擦磨損特 性。但是現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)機(jī)為往復(fù)式磨摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，而這里的實(shí)際工況為襯套-軸套之間發(fā)生對(duì)磨，所以將原有實(shí)驗(yàn)機(jī)改造成轉(zhuǎn)動(dòng)式磨摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)機(jī)附加部分包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加載系統(tǒng)、密封系統(tǒng)四部分組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本課題選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)穩(wěn)定輾軸承所受實(shí)際載荷來(lái)估 算轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)荷，從而確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)是將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)的中間裝置。本課題傳動(dòng)方 案如圖2.1所示。圖2.1傳動(dòng)方案電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器1相連，聯(lián)軸器1再與減速器相連，通過(guò)減速器以得到所需 的轉(zhuǎn)速。減速器通過(guò)

9、聯(lián)軸器2與實(shí)驗(yàn)軸相連，實(shí)驗(yàn)軸連接著工作機(jī)部分。加載系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軸上裝有軸套，軸套用螺栓與實(shí)驗(yàn)軸軸肩固定。軸套、軸瓦浸沒(méi)在水池 中，軸瓦上方裝有裝夾塊，裝夾塊與原試驗(yàn)機(jī)的加載系統(tǒng)相連。軸套軸瓦尺寸如 圖2.2所示。實(shí)際穩(wěn)定*M的軸瓦長(zhǎng)度為 60mm考慮到現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的尺寸大小，將 軸套長(zhǎng)度縮短為20mm并保證實(shí)驗(yàn)軸套的線載荷與實(shí)際軸套的相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)在軸 套上先試開出0.8mmx0.4mm的人字槽（圖2.3）。工作機(jī)的裝配圖如圖2.4所示圖2.3人字槽圖2.4工作機(jī)的裝配圖圖2.4中1為實(shí)驗(yàn)軸，2為軸用擋圈，3為軸承，4為套筒，5為軸承座，6 為軸承端蓋，7為水池壁，8為裝夾塊，9為軸瓦，10為軸套，1

10、1為螺塞，12為 固定實(shí)驗(yàn)軸與軸套的螺栓，13為O型密封圈，14為固定軸承端蓋與軸承座的螺栓。工作時(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)裝夾塊施加壓力，故在實(shí)驗(yàn)軸上安裝兩個(gè)軸承以承擔(dān)受力， 兩軸承之間用套筒相連，一個(gè)軸承的一端與軸承端蓋相接，另一個(gè)軸承的一端與 軸用擋圈相接，以防止軸承錯(cuò)位。兩軸承一個(gè)安裝在軸承座壁，另一個(gè)安裝在軸承支座上。密封系統(tǒng)水池與實(shí)驗(yàn)軸用O型密封圈密封，O型密封圈安裝在軸承端蓋中，軸承端蓋用 螺栓與水池固定。為了更好地觀察實(shí)驗(yàn)效果，水池壁采用有機(jī)玻璃。為了防止水 槽中的水進(jìn)入軸承，對(duì)水池與軸承端蓋進(jìn)行密封。水槽通過(guò)玻璃膠粘貼在底座上。 由于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)最大高度為127mm故設(shè)計(jì)水池的高度應(yīng)低于最大高度

11、。水池安裝時(shí)先安裝水池下半部分，焊接在底座上，再把軸承端蓋（含 O型密 封圈）、軸承、套筒順序安裝。此時(shí)將實(shí)驗(yàn)軸插入水池，水池排水處用螺塞密封 好。最后將水池上部安裝在水池下部上，軸承端蓋用螺栓與水池固定，在需密封 地方涂上水玻璃。需更換軸套時(shí)只需旋下螺塞，待水池水排完后卸下固定軸套的 螺栓，即可更換軸套。各部件用螺栓與底座相固定。底座直接安放在試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上，并通過(guò)緊定螺 栓固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。工作方式實(shí)驗(yàn)時(shí)接通電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)減速器減速得到 實(shí)驗(yàn)所需的轉(zhuǎn)速，減速器再通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)軸帶動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)。 這時(shí)對(duì)裝夾塊施加壓力，讓軸套、軸瓦之間相互摩擦，此時(shí)通過(guò)試

12、驗(yàn)機(jī)上的傳感 器來(lái)測(cè)定摩擦系數(shù)。通過(guò)對(duì)摩擦系數(shù)的對(duì)比從而得出最佳開槽形式。圖2.5圖2.7為試驗(yàn)機(jī)附加部分裝配圖。圖2.5摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)裝配圖（左視圖）圖2.6摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)裝配圖（俯視圖）圖2.7摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)裝配圖（軸側(cè)圖）第3章動(dòng)力機(jī)選擇動(dòng)力機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類很多，有電動(dòng)機(jī)、燃機(jī)、蒸汽輪 機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等。電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一 般生產(chǎn)機(jī)械上大多采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。確定電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)功率選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)功率小于 工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過(guò)載發(fā)熱量 大而過(guò)早損壞；功率過(guò)大則電動(dòng)

13、機(jī)價(jià)格高，能量不能充分利用，經(jīng)常處于不滿載 運(yùn)行，其效率和功率因素都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。計(jì)算工作機(jī)所需功率PW如圖3.1所示為帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上鋅鍋的三個(gè)被動(dòng)輾。設(shè)生產(chǎn)線加工 某種規(guī)格時(shí)的帶鋼力為20kN下面來(lái)計(jì)算不同糾正輾上推量時(shí)穩(wěn)定輾軸承的負(fù)荷, 以此來(lái)估算轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)荷。圖3.1熱鍍鋅鋅鍋中三輻對(duì)穩(wěn)定輾受力分析如圖3.2 ,得水平受力：F3朽Tsinr(3-1)垂直受力：F 3 +T=GT+F3丫(3-2)對(duì)(3-2)變形得： . _ _ .F3y=T+F3 - G T cos r(3-3)巴*T-XLj飛圖3.2穩(wěn)定輻的受力分析其中T為帶鋼拉力，G為穩(wěn)定

14、輾重力，F(xiàn)3為浮力，F(xiàn)3穩(wěn)定輾所受支反力。 TOC o 1-5 h z tan r = Sr =arctan (3-4)LiLi其中 S為上推量，其值為10/20/30/40mm, Li為穩(wěn)定輾和糾正輾的鉛垂距離。Li為330 mm穩(wěn)定輾重量為185 kg,故其重力為G=mg=185X 9.8 =1813 N(3-5)穩(wěn)定輾材料為316L不銹鋼。密度p 1=7.98 g/cm3,其體積為V=M =23182.96 cm3(3-6)鋅液密度為p 2=7.14 g/cm 3,則穩(wěn)定輾浮力為F3 = p 2Vg=1622.16 N(3-7)當(dāng)帶鋼拉力T=20 KN時(shí)，得表3-1。表3-1工作機(jī)受力序

15、號(hào) S/mmrF3X / NF3Y / NF3 /N1101 44 85.4605.78181.66632.432203 28 5.81209.90154.301219.713305 11 39.91810.71108.861813.984406 54 40.42406.6345.682407.06由表3-1取F3的最大值，為便于計(jì)算，所以取 F3=2400N則穩(wěn)定輾單端軸承 受力為1200 M實(shí)際軸套寬度為60 mm故線載荷為20 N/mm而轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)磨試驗(yàn)機(jī) 所用的軸瓦長(zhǎng)度為20 mm所以其受力為20X 20=400 N。工作機(jī)所需功率PW( kW )應(yīng)由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定。p后 T

16、WnW(3-8)9550 w其中 Tw為工作機(jī)的轉(zhuǎn)矩，n mnw為工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min ；“w為工作機(jī)的效率，取 “w=0.95 。穩(wěn)定輾軸套直徑為45 mm故Tw=Fn S=400X 0.15 X 0.0225 N - m= 1.35 N m (3-9)帶鋼速度為80-120m/min,取最大轉(zhuǎn)速。則軸套轉(zhuǎn)速為n =120=335.06 r/min (3-10)r 60 2 0.0225代入(3-8)得 PW=0.332 kWo計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率Po電動(dòng)機(jī)所需功率由工作機(jī)所需功率和傳動(dòng)裝置的總效率按下式計(jì)算Po=Pw(3-11)其中“為由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的傳動(dòng)裝置總效率。傳動(dòng)裝置總效率”應(yīng)

17、為組成傳動(dòng)裝置的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副效率的乘積，即=刀 1 刀 2 刀 3(3-12)其中41為聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，“1=0.9842為滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率，42=0.9743為減速器傳動(dòng)效率，43=0.9代入(3-12)得 “=0.856,可得 R=0.338 kW。確定電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm電動(dòng)機(jī)功率主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與其運(yùn) 行狀態(tài)有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或變化很小、常溫下工作的機(jī)械，只 要所選電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm等于或略大于所需電動(dòng)機(jī)功率 R,即PmPo,電動(dòng)機(jī) 在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，因此不必效驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。電動(dòng)機(jī)的額定功率通常按下式計(jì)算(3-13)Pm=1.3R代

18、人數(shù)值得Pm =0.5046kW。確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)中常選用同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min或1000 r/min的電動(dòng)機(jī)，由于工作機(jī) 轉(zhuǎn)速為335 r/min，故選用轉(zhuǎn)速相接近的1000 r/min電動(dòng)機(jī)。確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)Pm =0.5046 KW、n =1000 r/min ,查表確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y90S- 6。表3-2Y90S-6型電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定功率/ kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y90S- 60.75910本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)穩(wěn)定輾工況的分析，計(jì)算得出了穩(wěn)定輾的載荷，從而求出了電動(dòng) 機(jī)所需的功率和轉(zhuǎn)速，進(jìn)而確定了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-6。第4章減速器的設(shè)計(jì)減速

19、器是位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的封閉式機(jī)械傳動(dòng)裝置。它由密封在箱體 的齒輪或蝸桿傳動(dòng)所組成，主要用來(lái)降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩或改變運(yùn)轉(zhuǎn)方向。由于 其傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，壽命長(zhǎng)，且使用維修方便，得到廣泛 的應(yīng)用。選擇減速器的類型傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算電動(dòng)機(jī)選定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm及工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw。就可以計(jì)算出傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。(4-1)：n mI =-nw故總傳動(dòng)比1=910 =2.716 335由常用定軸減速器的類型表可得，當(dāng)傳動(dòng)比小于5時(shí)，選用一級(jí)圓柱齒輪減速器。名稱運(yùn)朗用圖碓律傳動(dòng)比特點(diǎn)技應(yīng)用陋馨園 住樹輪 城建器11 X Xj8 - 10輪揖可做他直畫，斜齒和人字齒電 直好

20、用于速度較低CW8 m/“愛(ài)蒂 枝鐘的傳動(dòng)：斜忐軸用于速度較高 的傳砌.人字齒輪用于載荷較的 傳動(dòng)圖4.1 一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)形式、特點(diǎn)及應(yīng)用傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如圖4.1所示，令高速軸為I軸，低速軸為II軸。則各軸轉(zhuǎn)速 TOC o 1-5 h z ni=nm=910 r/mIn(4-2)nii =335 r/mIn(4-3)各軸功率為Pi =Pd 4 1=0.75X0.98=0.735 Kw(4-4)Pii =Pti 2=0.735 義 0.98=0.720 Kw(4-5)式中41為聯(lián)軸器傳動(dòng)效率；42為減速器的傳動(dòng)效率。各軸轉(zhuǎn)矩為(4-6)(4-7) TOC o 1-5 h z P

21、0 735Ti =9550 =9550X 0735 =7.713 N - m nm910P 一 一 0 720 一 _Tii =9550 =9550X 0720 =20.525 N - m n335表4-1軸的參數(shù)軸轉(zhuǎn)速/(r/min)功率Kw轉(zhuǎn)矩(N m)I9100.7357.713II3350.72020.525閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)按圖4.1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為 20。(2)根據(jù)表4-2,通用減速器選用7級(jí)精度。表4-2各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)圍機(jī)繇名稱精度峰浜機(jī)器名稱精度等級(jí)林檢機(jī)r3撞拉機(jī)6 g 8無(wú)蠲切削

22、機(jī)床3-8逋用減速器6*8航空麥動(dòng)機(jī)4僚壓航床6 -9耗型汽車5-8起重機(jī)7-10載重汽車7 s農(nóng)業(yè)玩械8 11注：主律動(dòng)西輪盤我票的街輪傳動(dòng).精度等級(jí)限選擇；輔助作動(dòng)的齒輪蜜股肉粒作幼，牯腹等級(jí)居中或偏下眥法推.(3)材料選擇。由表4-3 ,選擇小齒輪材料為40Cr (調(diào)質(zhì))，齒面硬度280HBs 大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，齒面硬度240HBS(4)閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高。為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊振動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好。小齒輪的齒數(shù)可取為Zi=2040。選小齒輪齒數(shù)乙二30,大齒輪齒數(shù) Z2=uzi=30X 2.716=81.48 ,取 Z2=82。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式

23、(4-8)試算小齒輪分度圓直徑，即d1t 12KHL U ZHZEZ(4-8)表4-3常用齒輪材料及其力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理方法強(qiáng)度極限屈服極限十度（HBS）齒芯都齒面HT25O250170-24HT300300187 255HT33O350197QT500 - 5常化500147 -24Q TUOO - 2600229 - 302ZC3I0 -57D580320156-2177G34O - 640650一 _350 169 -22945如0290162 -2J7ZG34Q -64045謂質(zhì)700380241 -269650360217 -255JOCrMnSt1 J00900310 7603

24、5SiMn750450217269SSSiMnMo7005502 i 7 269W：r700500241 28645調(diào)質(zhì)后表面裨火217 -25540 r 5Q RC40Cr241 -28648 -55 HRC20r誨讖桁渾火65040030038 -62 HRC20CfMnTJ1 300830I2Ct2Ni41 10035Q32020Cr2Wi41 2001 10035035CrAA調(diào)質(zhì)后氟化（鼠組厚厚酋三6 3。5 mm）950750255，321海5。HV3flCrMoAA1 000850爽裁般股10025 -35注；400耨可用40M擊或MJMnVR綱優(yōu)替：MO. 巾行輛可用20Mn?

25、B或ZOMnVB銅代替1）確定公式中的各參數(shù)值試選載荷系數(shù)（=1.3。Ti位小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由表 4-1得Ti=7.871 X 103 Nmm由表4-4選取齒寬系數(shù) d=1。由圖4.2查得區(qū)域系數(shù)ZH =2.5。1/2由表4-5查得材料的彈性影響系數(shù)Ze =189.8 MPa由式（4-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) Ze。(4-9)4a ai=arccos zicos( /(zi+2ha) (4-10)a a2=arccos Z2COS a / (Z2+2h a) (4-11) = Zi(tanaai-tan a ) + Z2(tan a ai-tan a ) /2 九(412)將 a =

26、20、Zi、Z2帶入(4-4) (4-5),得 a ai=28.241 , a a2=23.463 ,再 帶入(4-12),得 “=1.741。帶入(4-3)得乙=0.868。表4-4圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d裝置狀相兩支或和時(shí)于小齒輪做對(duì)標(biāo)布置鬲支承相對(duì)于小國(guó)輪做不對(duì)稱布置小尚輪做抵皆布置G, 9 L 4( L 2 19、0.7 - L 1父 1 J、1.5。0.6注二n大.小齒輪皆為哽樹而酎，物應(yīng)取青申闌下限值：若皆用敕齒面或厘大聲轉(zhuǎn)為戟惆面時(shí).明可取囊中偏上限 的教值U括號(hào)內(nèi)的數(shù)值用于人子國(guó)輪.此時(shí)占為八字華輪的總蜜度n打 金,切斷機(jī)罐的幅輪傳動(dòng),若檸通朋功率不大時(shí)，蚪可小Ml?4) *金屬侍

27、輪可取-0. 5 - L1圖4.2節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh ( a=20。)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力(Th。由圖4.3查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為(THlmi=600MPa(T Hlim2=550MPa0070RdHfi王6040100200300400HBS合金鋼調(diào)信喘鋼調(diào)質(zhì)合金鑄鋼調(diào)成 碳素鑄鋼調(diào)質(zhì)圖4.3調(diào)質(zhì)處理鋼的（T Hlim表4-5彈性影響系數(shù)Ze伸性序斷夕MP自齒輪材料 ._a_配對(duì)齒輪材料灰膈被肆墨鑄鐵鑄綱鍍銅夾布第胺IL 8 x I0117一 J * 10*20. 2 k臚20, x 1040. 785 X 10.弱附162. 01SL.4188 9)89.856 4鑄鋼_球墨

28、鑄鐵11. 4)56.6180. 5P3. 9188灰鑄鐵7一注：熱中所列支用型技的涮松比M為0.5,且余材料的產(chǎn)均為m J-由式（4-13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60nijL h=60X 910X 1X(2 X8X 300X 15)=3.931 X 10 9(4-13)N=Ni/u=3.931 X 109/(82 / 30)=1.0745 乂 1010(4-14)由圖4.4查得接觸疲勞壽命系數(shù) Khn=0.9、Khn=0.95 0取失效卞S率為1%、安全系數(shù)S=1,由式(4-15)得K HN1 H lim 10.90 600o- H 1=MPa=540MPa(T h 2=KhN2 Hlim2

29、=0.95 550 MPa=523MPa(4-15)S1取(741和(TH 2較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即(th = (TH 1=523MPa)試算小齒輪分度圓直徑22小 u 1 ZhZeZ_3_2 1.3 7.871 10 2.716 12.5 189.8 0.868mm2.716523=28.041mm調(diào)整小齒輪分度圓直徑)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度v。v=dg60 100028.041 910 =1.336 m/s60 1000(4-16)齒寬bob= ddt=1 x 28.041 mm=28.041 mm(4-17)2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh由表4-5查得使用系數(shù)

30、Ka=10根據(jù)v=1.336 m/s, 7級(jí)精度，由圖4.5查得動(dòng)載系數(shù)&=1.12。齒輪的圓周力。Ft1=2/d1t=2X 7.871 X 103/ 28.041 N=561.392 N (4-18)&Ft1/b=1X 561.392/28.041 N/mm=20.020 N/mm 100 N/mm (4-19)查表4-6得齒間載荷分配系數(shù) 小=1.2。由表4-7用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)Khb =1.415。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)為L(zhǎng)7I 一允許-定點(diǎn)便時(shí)的結(jié)構(gòu)鋼：調(diào)質(zhì)鋼：球厘鑄鐵（球光體，貝氏體Q 珠能體可聯(lián)鑄 鐵:讖施浮火的球碰鍋之一舔何綱 闊

31、質(zhì)鋼；常磷泮火銅；火焰或感應(yīng)癢火的腳.球墨鑄鐵：球型幅鐵【珠光 陣J!氏體L流比體可瞿痔嵌3一茯特鐵；球曼鑄鐵（鐵索體h港氤的澄制鋼；兩質(zhì)銅、凈碳綱4一量碳用港的調(diào)質(zhì)銅，灌碳銅圖4.4接觸疲勞壽命系數(shù)KhnK=KKKh“ Khb =1X 1.1 X 1.2 X 1.415=1.868(4-20)3)由式(4-21),可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d尸& 3 0 =28.041 義$1868 mm=31.643 mm (4-21)KHt1.3及相應(yīng)的齒輪模數(shù)m=d1/Z1=31.643/30=1.055 mm(4-22)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式(4-23)試算模數(shù)，即2KFtT1YY

32、FaYsam 3 Ft 1 Fa sa(4-23)dZ：1）確定公式中各參數(shù)值表4-5使用系數(shù)Ka他荷狀懸1作機(jī)器膜動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī),均勾運(yùn) 轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī).懈氣輪機(jī)蒸汽機(jī)，燃?xì)廨?機(jī)液壓裝置多機(jī)內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)器機(jī)均為平穩(wěn)發(fā)電機(jī)，均勻傳送的帶式鐵 送機(jī)城瓶式輸送機(jī)，睇旋輸送 機(jī).裊軍升陡機(jī)，包裝機(jī).機(jī) 床進(jìn)給機(jī)構(gòu).通風(fēng)機(jī)、均勻常 度材料攤摔機(jī)等1.00I. 10L 251.50轉(zhuǎn)微沖擊不均勻傳送的帶式輻送機(jī)或 板式輸送機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī) 構(gòu).事型升降機(jī) T4因礦用 風(fēng)機(jī),i型黑心機(jī)、變密度材 料掩拌機(jī)等L 251. 35L 501.75中等沖肅橡膠擠用機(jī)、爆膠和陰料爆 間新工作的懂摔機(jī)、輕型球磨 機(jī)、木T

33、機(jī)械.鋼邱柯軋機(jī)， 提升裝置，單缸活塞泵等1. 501. 601.752.00嚴(yán)引神力荒棚機(jī)，殺型球醉機(jī)，豫欣 揉合機(jī)、破碎機(jī)，重整給水 第.旋轉(zhuǎn)式鉆探裝置.職能 機(jī).帶材冷軋機(jī)、氏坯機(jī)等L 75(.852.GC2. 25或更大注；米中所列人，值僅適用于輔遞用功；若為增逆性動(dòng)，K、值妁為表翅的倍 為外都機(jī)械與街檢裝置同有徒性連接時(shí)，畫意&A IJTM選當(dāng)減小圖4.5動(dòng)載系數(shù)Kv表4-6齒間載荷分配系數(shù)Kh”、Kf“工網(wǎng)麻mzoFMHi* 黃富 0上常 100 N/thirt IOC M/jhe精度等盤口的567S5綴或更低鯉表面硬化的鼾齒粒%.r小L01.1L 21.43= 1-4未經(jīng)我面硬化

34、的斜齒輪降.i.o.I1.2券1.4注t i時(shí)瓦的輪及修出齒輪，取心*的.=1；?）加大.小際輪帚度等級(jí)不同時(shí).接精度等霞整惟善期OG3； Ah. 為依聲而摧觸展期迷度計(jì)算時(shí)用的街閶新升配系數(shù)，曷為花肉餐兩曲亞若獸度計(jì)算時(shí)用的街間荷分配 系機(jī)圖4.6外齒輪齒形系數(shù) a試選載荷系數(shù) 黑=1.3。由式（4-24）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。K =0.25+ 075 =0.25+ -075 =0.681（4-24）1.741計(jì)算道。F由圖4.6查得齒形系數(shù)YFai=2.63、%尸2.21。由圖4.7查得應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1 = 1.56、Ysa2=1.75a.二工0- L,h L25.，/時(shí).=

35、U.瑞圖4.7外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)Ysa由圖4.8查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 (TFiim1=500MPa(T Flim2=380 MPa由圖4.9查得彎曲疲勞壽命系數(shù) Kfn1=0.85、Kfn=0.88。1 _ K fn1F lim 1(T h 1 =S取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(4-25)得0.85 500 MPa=303.57 MPa1.4(Th|2=KN2 F lim 20.88 380=MPa=238.86 MPa1.4(4-25)SF 1sa12.65 1.58303.570.0138(4-26)I 000#D0200 L_ _ _L _ _ 1 _ _ J

36、100200300400HB合金鋼調(diào)啦碟刖調(diào)庖臺(tái)金鑄鋼調(diào)變璇素姆麗湖堡圖4.8調(diào)質(zhì)處理鋼的（T Flim1 一卿質(zhì)鋼；球鑄帙f珠光體.貝代體J：球世陣町銀鑄鐵2律硬律火的灌碳鋼；金齒廊火培或感應(yīng)奔火的策.球鑄鐵3一滲前的承覦鋼；球星蚌帙帙米體h灰鑄鐵；結(jié)構(gòu)綱4一氯碳其，的謂質(zhì)銅.赤峨制圖4.9彎曲疲勞壽命系數(shù) KfnYFa2Ysa22.23 1.76238.860.0164(4-27)因?yàn)榇簖X輪的YaYa大于小齒輪，所以取FYFaYsa =YFa2Ysa2 =0.01642 ）試算模數(shù)(4-28)2KFtTiYYFaYsadZi22 1.3 7.871 103 0.681=3 0.0162=0

37、.631 mm1 302調(diào)整齒輪模數(shù))計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度v。d1=mz1=0.631 X 30 mm=18.920 mm(4-29)d1t18.920 910v = 1 m/s=0.902 m/s (4-30)60 100060 1000齒寬bob= dd1=1 x 18.920 mm=18.920 mm(4-31)寬高比b/hoh=(2ha c ) m =(2X1+0.25) X 0.631=1.420 mm (4-32)b/h=18.920 /1.420=13.326(4-33)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kfo 根據(jù)v=0.902 m/s, 7級(jí)精度，由圖4.5查得動(dòng)載系數(shù)K=1

38、.05。由 Ft1=2T1/d1=2X 7.871 X 103/18.920 N=832.029 N ,KFt1/b=1X 832.029/ 18.920 N/mm=43.976 N/mm 0.07 d,取h = 1 mm,則軸環(huán)處的直徑d v - vi = 26 mm 。軸環(huán)寬度 b 1.4 h,取 L v - vi = 2 mm。(4)軸承端蓋的總寬度為15 mm由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右 端面間的距離L = 1 mm ,故取L ii iii = 16 mm。(5)取齒輪距箱體壁之距離a =11 mmo考

39、慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng) 軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體壁一段距離s,取s = 2 mm已知滾動(dòng)軸承寬度B = 14 mm齒輪輪轂長(zhǎng)L = 32 mm ,則L iii - iv = B + s + a + (34 - 32) = (14 + 2 + 11 + 2)mm = 29 mm (4-43)Lvi - vii = L + c + a + s L v - vi = (32 + 20 + 11 + 2 - 2) mm =63 mm (4-44) 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3)軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按 d iv- v由手冊(cè)查得平鍵 截面bx h

40、= 5 mm X5 mm (GB/ T 1095 1979),鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為 30 mm標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB/T 10961979);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的配合為 H7/ n6;同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為5 mm X 5 mm X 30 mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/ k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是 借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為ma4)確定軸上圓角和倒角尺寸參考表4-10,取軸端倒角為C1,各軸肩處的圓角半徑見圖4-12。表4-10零件倒角C與圓角半徑R的推薦值克徑d6-1010 - 18 183030-5050-808

41、0*120120 - 180?；蜇?. 50. 60. 8L01.21.62.02. 53.0輸出軸的設(shè)計(jì).輸入軸的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2查表 4-1 ,得 P2=0.720 kW, n2=335 r/min , T2=20.525 N - m.求作用在齒輪上的力因已知高速軸小齒輪的分度圓直徑為 d2=87mm則3圓周力 Ft= 2 =2 20.525 10 N=471.839 N(4-45) TOC o 1-5 h z d287tan 徑向力 Fr=Ft n =471.839 Xtan20 N=171.735 N(4-cos46)軸向力 Fa=Ft tan 0 =471.839 x t

42、an0 =0 N(447).初步確定軸的最小直徑按式(4-48)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表4-9,取A=112,于是得dmin=A)3：P2=112X W：072 mm=14.454 mm(4-48)江 丫335輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián) 軸器的孔徑相適應(yīng)，故取輸入軸直徑為 24 mm.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬定軸上零件的裝配方案本課題選用圖4.12所示的裝配方案。2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度圖4.12輸出軸的結(jié)構(gòu)方案岑(1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，III軸段右端需制出一軸肩，故取 II - III段的

43、直徑d ii - iii = 28 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L = 52 mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故III段的長(zhǎng)度應(yīng)比L略短一些，現(xiàn)取Liii = 34 mm。(2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用深 溝球軸承。參照工作要求并根據(jù) dii - iii = 28 mm由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基 本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6206,其尺寸為dx DX B = 30 mm X62mrm 16mm 故 d III - IV = d VII - VIII =30 mm；而 L VII - VIII =29 mm。右端滾動(dòng)軸

44、承采 用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6206型軸承的定位軸肩高度h = 1mm因止匕，取 d Vi - Vii = 32 mm。(3)取安裝齒輪處的軸段IVV的直徑d iV - v = 32 mm齒輪的左端與左軸承 之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為87 mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒 輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 Liv- V =25 mm齒輪的右端采用軸肩定位，軸 肩高度h 0.07 d,取h = 1 mm,則軸環(huán)處的直徑d v - vi = 36 mm。軸環(huán)寬度 b 1.4 h ,取 L v - vi = 13 mm。(4)軸承端蓋的總寬度為11 mm由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)

45、計(jì)而定)。根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右 端面間的距離L = 1 mm,故取L ii - iii = 23mmo(5)取齒輪距箱體壁之距離a =11 mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸 承位置時(shí)，應(yīng)距箱體壁一段距離 s,取s=2 mm已知滾動(dòng)軸承寬度B=14 mm齒輪 輪轂長(zhǎng)L=87 mm則L iii - iv = B + s + a + (34 - 32) = (14 + 2 + 11 + 2)m m = 29 mm (4-49) Lvi - vii = L + c + a + s - L v - vi = (32 + 20 + 11 + 2

46、 - 2) m m =63 mm (4-50) 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3)軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按 d iv- v由手冊(cè)查得平鍵 截面bx h= 10mrtK8 mn(GBZ T1095-1979),鍵槽用鍵槽銃刀加工，長(zhǎng)為22mm 準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GBZ T 1096-1979),同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選 擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6;同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為6 mmx 6 mm x 20 mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò) 渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m64)確

47、定軸上圓角和倒角尺寸參考表4-10,取軸端倒角為C1。確定軸的尺寸主動(dòng)軸：圖4.13主動(dòng)軸從動(dòng)軸:圖4.14從動(dòng)軸本章小結(jié)本章通過(guò)分析得出了減速器的類型，從而確定了要算齒輪和軸的數(shù)量，進(jìn)而 對(duì)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，確定大小齒輪的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。同時(shí)也確定了和 大小齒輪相互配合的主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的尺寸，以及和軸配合的滾動(dòng)軸承的選擇和 平鍵的選擇。圖4.15為最后減速器裝配圖。圖4.15減速器裝配圖第5章實(shí)驗(yàn)軸的設(shè)計(jì)對(duì)既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的重要軸，常采用階梯軸，階梯軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu) 和尺寸設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)過(guò)程需要先估算最小軸徑，再根據(jù)軸上零件的固定和定位方 式，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸（即軸徑和軸各段長(zhǎng)度）

48、，最后校核軸的強(qiáng)度。軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)選擇材料，確定許用應(yīng)力材料選用45鋼，正火處理。查表5-1 ,材料強(qiáng)度極限bb=600MPa對(duì)稱循環(huán) 狀態(tài)下許用應(yīng)力1b=55MPa表5-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料睥號(hào)熱處理毛坯直徑/mm硬度/HRS抗拉強(qiáng)度極限心度極限彎曲菠勞極限（r.i剪切疲勞假限r(nóng)許周壽 曲應(yīng)力務(wù) 注MPaQ233 - A熱扎或徽 后空冷近100400-42022570必40用于不重要 及受款荷不大的軸100 r 250375 -39021545正火回火 100170-21?59029525514055施用量泛 JOO 700)62 -217570285245135調(diào)質(zhì) 200

49、21? -255MO3552751556040Cr謝質(zhì)241 *286735540355200，。用于量荷較 大.而無(wú)根大 沖擊的重要軸 100-300685490溺185調(diào)質(zhì)壟100270 - 30090073543026075用于很重壑的軸 100 -300240 -270785570370210謝質(zhì)100-300217-269685540345195CtMoAIA1謝質(zhì)60 - LOO277302835685410270100-160241 -777S5590375220初步確定軸的最小直徑按式（5-1）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表4-9,取 人=112,

50、于是得. P0720dmin=A 3 一 =112X 3 mm=14.454 mm（5-1）由于和聯(lián)軸器連接處有鍵，故軸需加大4%5%則d 14,454X1.05=15.176 mm故該軸的基本軸徑dmin =16mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案本課題選用圖5,1所示的裝配方案。圖5,1軸的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 參見4,3節(jié)軸的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果如圖5.1。軸的校核首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖5.1）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)， 應(yīng)從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)中查取值。對(duì)于6206型深溝球軸承，由手冊(cè)中查得 =0mm因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 L2+

51、L3+L4=40+5+25=70 mm從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出A處是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的此截面處的M、MV及M的值。求出軸上轉(zhuǎn)矩 TOC o 1-5 h z T=9.55 X 106 P = T=9.55 X 106 0720 N - mm=2.053S=1.5(5-13)故可知其安全表5-2軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力 公稱應(yīng)力公式心（杭伸，琴曲1或扭轉(zhuǎn)剪切）2. 001. 50L 301, 201. 151. 101 071.051.021.010-042 SO二 572. 392. 282/4L. 991. 921. 82L56L420. 101.99L89L 7

52、9L69),63L 561. 521.46t 33L230. 151.77.681.591.531.481.441.401. 36L. 26L 180. 201.63L 56L491. 441.401.371.33131. 22L 150, 25】.541,49L43L371. 341.311.291. 27J. 20L 130. 301. 471.43J. 391. 33L 301. 28L 261- 241. 19L 12零曲32 MNd6. 03.(12. 0L501.20J. IDL 05I. 03LO2LOI0 M2. 592. 401. 332. 212,09LOOL. SSI-

53、801.72L610. 101. 881. 80.?3),68L62L591.531.491.44L36 l - u 一 CF l h!Jttf0. 151 64L 591.55F. 521.4S1. 46L 42L 381.341.260. 201. 491.461. 441.42L 391 381. 341. 31L271. 200. 25L務(wù)1.37L 3sL34L331.31J. 29L27I. 22I. ?0 301. 32J. 311. 301. 29L 27L 26I. 25.231.201. 14轉(zhuǎn) 剪 切ierr/dD/d2.0L. 331. 20】.O90,04L84L伸1

54、.66L320. 10L 46L4IL 33L 1?0/51. 34L 291. 231. BQ. 20L. 261.22L 171. LE0. 231. 211. IS1. 141.090. 30L 181. 161. 12I. 091.0 L5 2.02.53.0334.0圖5.3鋼材的敏性系數(shù)圖5.4鋼材的尺寸及截面形狀系數(shù)圖5.5圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)ufMPa圖5.6鋼材的表面質(zhì)量系數(shù) 3 危險(xiǎn)截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W按表5-3中的公式計(jì)算，W= 0.1 d3 = 0.1 X 703 mn3 = 34300 mm3(5-14)抗扭截面系數(shù)W為W = 0.2 d3 = 0.2

55、X703 mn3 = 68600 mm3(5-15)彎矩M及彎曲應(yīng)力為71 36M=270938 N- mm=133561 N- mm (5-16)71(rb=M 133561 MPa=3.89 MPa(5-17)W 34300扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為T3 = 20530 N mmt 二衛(wèi) 20530 MPa=0.30 MPa (5-18)WT 68600A處的 上值，由表5-4用插入法求出，并取 =0.8,于是得 =3.16, =0.8 X 3.16=2.53(5-19)軸按磨削加工，由圖5.7得表面質(zhì)量系數(shù)為B 0 = B = 0.92表5-3抗彎、抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式&S南I W注：近似計(jì)算

56、時(shí).阜.我搏” 般可忽略，花鍵鼬鼠面可由為宜役等于平均直往的圓獸面故得綜合系數(shù)為k 11K4一 1 3.16 1 =3.25(5-20)0.92k 11Kp 二 1 2.53 1 =2.62(5-21)0.92k .表5-4零件與軸過(guò)盈配合處的值疔航d/mmV 合400MO網(wǎng)700&00OT01 13001 2002.252. 502 733.00S. 253,蠲y. ?34.15JOH7X16.69.日&工算2.252. 442. 632. 823. 19H7/h6L 46I . hl! . 791.9$2. 11工282442. 76H7/r6：.753.053. M3. 663. 964

57、, U二6。5.2050H7/k62.062. 282. 522 Hb2. 973.203.453.90H7/Ih6L ttO1.世？2 1RI. 38上爐2. 7E3.003,H7/r*2.951 2J. Wi ._ w4. 254,604. W5. 30 ItW2.222. 462. 702. M3.20 3,4642。H7/h51922 132.MZ. 562. ?63,00丸183. 64注一：濯迓珀的士成與寰內(nèi)斯利署配合的士伯相向2我中七相中的簟fl時(shí)一H%/MP8圖5.7鋼材的表面質(zhì)量系數(shù) 3所以軸在截面A右側(cè)的安全系數(shù)為275 275 21.753.25 3.89 0.1 0(5

58、-22)Sr =K155=8.292.62 1400 0.05 %留 22(5-23)Sca= SS,s2 s221.75 8.29 =7.75 ,21.752 8.292S=1.5(5-24)故該軸在危險(xiǎn)截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。5.3本章小結(jié)本章通過(guò)分析得出了實(shí)驗(yàn)軸的最小直徑，進(jìn)而對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定軸 上零件的裝配方案、軸的各段直徑和長(zhǎng)度、軸上零件的軸向定位。同時(shí)也通過(guò)對(duì) 軸上載荷的計(jì)算得出軸的危險(xiǎn)截面 A,并對(duì)危險(xiǎn)截面的左右兩側(cè)進(jìn)行校核。校核結(jié) 果為該軸強(qiáng)度足夠。第6章聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器除連接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩外，有些還具有補(bǔ)償兩軸因制造和安裝誤差而 造成的軸線偏移的功能，以及緩沖、吸

59、振、安全保護(hù)等功能。因此要根據(jù)傳動(dòng)裝 置工作要求來(lái)選定聯(lián)軸器類型。與減速器主動(dòng)軸配合的聯(lián)軸器類型選擇電動(dòng)機(jī)軸與減速器高速軸連接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為減小起動(dòng) 載荷，緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，一般選用彈性 可移式聯(lián)軸器。為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器（圖 6.1 ）。彈性柱銷聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu) 更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián) 接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動(dòng)較大、 正反轉(zhuǎn)變化較多和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，由于尼龍柱銷對(duì)溫度較敏感，故使用溫度限制 在-

60、20C70c的圍。載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩_6 P6 0 753T=9.55X10 =9.55X10 NJ- mm= 7.871X 10 NJ- mm （6-1）由表6-1查得工作情況系數(shù)Ka=2.3 ,故由式（6-2）得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tca=KT=2.3 X 7.871 X 103 NJ- mm =18.103 N- m （6-2） 6.1.3型號(hào)選擇從GB43232002中查得LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為 250 NJ - m許 用最大轉(zhuǎn)速為8500 r/min 。軸徑為1224 mm之間，故可用。與減速器從動(dòng)軸配合的聯(lián)軸器類型選擇減速器低速軸與工作機(jī)軸連接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，不必要求