基于ANSYS的人字架的優(yōu)化設(shè)計方案_第1頁
基于ANSYS的人字架的優(yōu)化設(shè)計方案_第2頁
基于ANSYS的人字架的優(yōu)化設(shè)計方案_第3頁
基于ANSYS的人字架的優(yōu)化設(shè)計方案_第4頁
基于ANSYS的人字架的優(yōu)化設(shè)計方案_第5頁
已閱讀5頁,還剩41頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1 基于 人字架的優(yōu)化設(shè)計方案 字架應(yīng)用 由于人字架的特殊結(jié)構(gòu)特點,使其在現(xiàn)代的生活中占據(jù)著重要的地位,尤其是在工業(yè)生產(chǎn)中,人字架的應(yīng)用非常廣泛。例如,塔吊的主要構(gòu)件之一就是人字架,它與轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)構(gòu)成了塔吊臂架系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)。如下圖 1示。 圖 1吊 人字架也應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,尤其是在一些飛機上,人字架的作用極其重要,如下圖1示。 圖 1機 2 在我們的日常生活中,人字架也是隨處可見的。比如人字架梯子、屋頂、番茄架,電線桿,還有著名的天津摩天輪,人字架也是采用人字結(jié)構(gòu)作為基本支承的。如圖 1 圖 1件的簡介 件的功能 熱分析 結(jié)構(gòu)分析 電磁分析 流體分析( 耦合場分析 多物理場 聲場分析 壓力分析 優(yōu)化設(shè)計 3 件的特點 1、 、分析 、 求解以及多 次 分析中數(shù)據(jù)庫相統(tǒng)一的有限元分析。 2、 載與求解和分析結(jié)果輸出。 3、 4、 5、 6、 作站到大型計算機乃至巨型計算機的所有硬件平臺, 且用戶界面是統(tǒng)一的。 7、 作站到大 型 計算機乃至巨型計算機的所有硬件平臺上的數(shù)據(jù)文件兼容。 8、 大多數(shù) 9、 10、 11、 種類的計算分析模塊。 12、 通用有限元分析軟件。 化設(shè)計概述 任何一項工程或一個產(chǎn)品的設(shè)計都需要根據(jù)設(shè)計要求,合理選擇方案,確定各種參數(shù),以期達到最佳設(shè)計目的,比如重量輕、材料省、成本低、性能好、承載能力高等特點。為此,用 基本 手段 有限元法和優(yōu)化技術(shù)并將兩者有機的結(jié)合起來,在對結(jié)構(gòu)進行工程分析得到可行設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,對其進行進一步的優(yōu)化設(shè)計,從結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化到設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化選擇,通過這一過程,可以提高產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)指標,并滿足結(jié)構(gòu)輕量化的目標。 化設(shè)計中的基本概念 在優(yōu)化設(shè)計中,我們用到一些名詞:設(shè)計變量,狀態(tài)變量,目標函數(shù),合理和不合理的設(shè)計,分析文件,迭代,循環(huán),設(shè)計序列等。 1、設(shè)計變量( 自變量,優(yōu)化結(jié)果的取得就是通過改變設(shè)計變量的數(shù)值來實現(xiàn)的。每個設(shè)計變量都有上下限,它定義了設(shè)計變量 的變化范圍。 4 2、狀態(tài)變量( 約束設(shè)計的數(shù)值。它們是“因變量”,是設(shè)計變量的函數(shù)。狀態(tài)變量可能會有上下限,也可能只有單方面的限制,即只有上限或只有下限。 3、目標函數(shù)( 要盡量減小的數(shù)值。它必須是設(shè)計變量的函數(shù),也就是說,改變設(shè)計變量的數(shù)值將改變目標函數(shù)的數(shù)值。在 化程序中,只能設(shè)定一個目標函數(shù)。 4、設(shè)計變量,狀態(tài)變量和目標函數(shù)總稱為優(yōu)化變量。在 化中,這些變量是由用戶定義的參數(shù)來指定的。用戶必須指出在參數(shù)集中哪些是設(shè)計變量,哪些是狀態(tài)變量,哪些 是目標函數(shù)。 5、一個合理的設(shè)計是指滿足所有給定的約束條件(設(shè)計變量的約束和狀態(tài)變量的約束)的設(shè)計。如果其中任一約束不被滿足,設(shè)計就被認為是不合理的。而最優(yōu)設(shè)計是既滿足所有的約束條件又能得到最小目標函數(shù)值的設(shè)計。 6、分析文件是一個 命令流輸入文件,包括一個完整的分析過程(前處理、求解、后處理)。它必須包含一個參數(shù)化的模型,用參數(shù)定義模型并指出設(shè)計變量、狀態(tài)變量和目標函數(shù)。由這個文件可以自動生成優(yōu)化循環(huán)文件( 并在優(yōu)化中計算循環(huán)處理。 7、一次循環(huán) 指一個分析周期(可以理解為執(zhí)行一次文件分析)。最后一次循環(huán)的輸出存儲在文件 。優(yōu)化迭代(或僅僅是迭代過程)是產(chǎn)生新的設(shè)計序列的一次或多次分析循環(huán)。一般來說,一次迭代等同于一次循環(huán)。但對于一階方法,一次迭代代表多次循環(huán)。 8、設(shè)計序列是指確定一個特定模型的參數(shù)的集合。一般來說,設(shè)計序列由優(yōu)化變量的數(shù)值來確定的,但所有的模型參數(shù)(包括不是優(yōu)化變量的參數(shù))組成了一個設(shè)計序列。優(yōu)化數(shù)據(jù)庫記錄當前的優(yōu)化環(huán)境,包括優(yōu)化變量定義,參數(shù),所有優(yōu)化設(shè)定,和設(shè)計序列集合。該數(shù)據(jù)庫可以存儲,也可以隨 時讀入優(yōu)化處理器。分析文件必須作為一個單獨的實體存在,優(yōu)化數(shù)據(jù)庫不是 型數(shù)據(jù)庫的一部分。共有兩種方法實現(xiàn)化設(shè)計:批處理方法和通過 互式地完成。 化設(shè)計的步驟 件中優(yōu)化設(shè)計的過程如下圖 1示: 5 圖 1化設(shè)計的過程 ( 1)其中生成循環(huán)所用的文件必須包括整個分析的過程,而且必須滿足以下條件: 參數(shù)化建立模型( 求解( 提取并指定狀態(tài)變量和目標函數(shù)( 。 ( 2)在 據(jù)庫里建立與分析文件中變量相對應(yīng)的參數(shù)。這一步是標準的做法,但不是必須的( ( 3)進入 定分析文件( ( 4)聲明優(yōu)化變量。 ( 5)選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法。 ( 6)指定優(yōu)化循環(huán)控制方式。 ( 7)進行優(yōu)化分析。 ( 8)查看設(shè)計序列結(jié)果( 后處理( 具體的優(yōu)化設(shè)計過程如下: 1、分析文件的生成 分析文件生成是 化設(shè)計過程中的關(guān)鍵部分。 序運用分析文件 6 構(gòu)造循環(huán)文件,進行循環(huán)文件。分析文件中可以包括 供的任意分析類型(結(jié)構(gòu),熱,電磁等,線性或非線性) 在分析文件中,模型的建立必須是參數(shù)化的(通常是優(yōu)化變量為參數(shù)),結(jié)果也必須用參數(shù)來提?。ㄓ糜跔顟B(tài)變量和目標函數(shù))。優(yōu)化設(shè)計中也只能使用參數(shù)數(shù)值。 建立分析文件有兩種方法:用系統(tǒng)編輯器逐行輸入;交互式地完成分析,將 件作為基礎(chǔ)建立分析。不論采用哪種方法,分析文件需要包括的內(nèi)容都是一樣的。 1)參數(shù)化建立模型 用設(shè)計變量作為參數(shù)建立模型 的工作是在 完成的。 以對設(shè)計的任何方面進行優(yōu)化:尺寸,形狀,材料性質(zhì),支撐位置,所加載荷等,唯一要求就是將其參數(shù)化。 設(shè)計變量可以在程序的任何部分初始化,一般是在 定義。這些變量的初值只是在設(shè)計計算的開始用得到,在優(yōu)化循環(huán)過程中會被改變。 2)求解 求解器用于定義分析類型和分析選項,施加載荷,指定載荷步,完成有限元計算。分析中所用到的數(shù)據(jù)都要指出:凝聚法分析中的主自由度,非線性分析中的收斂準則,諧波分析中的頻率范圍等。載荷和邊界條件也可以作為設(shè)計變量。 3)參數(shù)化提取結(jié)果 在本歩中,提取結(jié)果并賦值給相應(yīng)的參數(shù)。這些參數(shù)一般為狀態(tài)變量和目標函數(shù)。提取數(shù)據(jù)的操作用 *令實現(xiàn)。通常用 完成本步操作,特別是涉及到數(shù)據(jù)的存儲,加減或其他操作。 4)分析文件的準備 如果用系統(tǒng)編輯器來編輯的批處理文件,那么簡單地存盤進入第二步即可。如果是用交互方式建模的話,用戶必須在交互環(huán)境下生成分析文件。 2、建立優(yōu)化過程中的參數(shù) 在完成了分析文件的建立以后,就可以開始優(yōu)化分析了(如果在系統(tǒng)中建立的分析文件的話,就要重 新進入 如果在交互方式下進行優(yōu)化,最好(但不是必須)從分析文件中建立參數(shù)到 據(jù)庫中來(在批處理方式下除外)。 3、進入 定分析文件( 在交互方式下,用戶必須指定分析文件名。這個文件用于生成優(yōu)化循環(huán)文件 7 析文件名無默認值,因此必須輸入。 在批處理方式下,分析文件通常是批命令流的第一部分,從文件的第一行到命令/一次出現(xiàn)。在批處理方式中,默認的分析文件名是 是一個臨時性文件,是批處理輸入文件的一 個復(fù)制)。因此,在批處理方式下通常不用指定分析文件名。但是,如果出于某種考慮將文件分成兩個部分(一個用于分析,另一個用于整個優(yōu)化分析),那么就必須在進入優(yōu)化處理器后指定分析文件 4、聲明優(yōu)化變量 聲明優(yōu)化變量,即指定哪些參數(shù)是設(shè)計變量,哪些參數(shù)是狀態(tài)變量,哪些參數(shù)是目標函數(shù)。允許有不超過 60 個設(shè)計變量和不超過 100 個狀態(tài)變量,但只能有一個目標函數(shù)。 對于設(shè)計變量和狀態(tài)變量可以定義最大和最小值。目標函數(shù)不需要給定范圍。每一個變量都有一個公差值,這個公差值可以由用戶輸入, 也可以選擇由程序計算得出。 如果用 令定義的參數(shù)名不存在, 據(jù)庫中將自動定義這個參數(shù),并將初始值設(shè)為零。 用戶可以在任意時間簡單地通過重新定義參數(shù)的方法來改變已經(jīng)定義過的參數(shù),也可以刪除一個優(yōu)化變量 這種刪除操作并不真正刪除這個參數(shù),而是不將它繼續(xù)作為優(yōu)化變量而已。 5、選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法 序提供了一些優(yōu)化工具和方法。默認方式是單次循環(huán)。 優(yōu)化方法是使單個函數(shù)(目標函數(shù))在控制條件下達到最小值的傳統(tǒng)化的方法 。有兩種方法可用:零階方法和一階方法。除此之外,用戶可以提供外部的優(yōu)化算法替代 用其中任何一種方法之前,必須先定義目標函數(shù)。 優(yōu)化工具是搜索和處理設(shè)計空間的技術(shù)。因為求最小值不一定是優(yōu)化的最終目標,所以目標函數(shù)在使用這些優(yōu)化工具時可以不指出。但是,必須要指定設(shè)計變量。 6、指定優(yōu)化循環(huán)控制方式 每種優(yōu)化方法和工具都有相應(yīng)的循環(huán)控制參數(shù),比如最大迭代次數(shù)等。 用戶還可以控制幾個循環(huán)特性,包括分析文件在循環(huán)中如何讀取??梢詮牡谝恍凶x?。J),也可以從第 一個 /現(xiàn)的位置開始讀??;設(shè)定為優(yōu)化變量的參數(shù)可以忽略(默認),也可以在循環(huán)中處理,而且,用戶可以指定循環(huán)中存儲哪種變量,只存儲數(shù)值變量還是存儲數(shù)值變量和數(shù)組變量。這個功能可以在循環(huán)中控制參數(shù)的數(shù)值(包 8 括設(shè)計變量和非設(shè)計變量)。 7、進行優(yōu)化分析 所有的控制選項設(shè)定好以后,就可以進行分析了。 在執(zhí)行時,優(yōu)化循環(huán)文件會根據(jù)分析生成。這個循環(huán)文件對用戶是透明的,并在分析循環(huán)中使用。循環(huán)在滿足下列情況時終止:收斂;中斷(不收斂,但最大循環(huán)次數(shù)或是最大不合理的數(shù)目達到了);分析完成 。 如果循環(huán)是由于模型的問題中斷時,優(yōu)化處理器將進行下一次循環(huán)。如果是在交互方式下,程序?qū)@示一個警告信息并詢問是繼續(xù)還是結(jié)束循環(huán)。如果是在批處理方式下,循環(huán)將自動繼續(xù)。 所有優(yōu)化變量和其他參數(shù)在每次迭代后將存儲在優(yōu)化數(shù)據(jù)文件中。最多可以存儲130 組這樣的序列。如果已經(jīng)達到了 130 個序列,那么其中數(shù)據(jù)最“不好”的序列將被刪除。 8、查看設(shè)計序列結(jié)果 優(yōu)化循環(huán)結(jié)束后,可以用本部分介紹的命令或相應(yīng)的 徑來查看設(shè)計序列。這些命令適用于任意優(yōu)化方法和工具生成的結(jié)果。 9 動機選擇 (倒數(shù)第三頁里有東東) 擇電動機類型 擇電動機容量 電動機所需工作功率為: ; 工作機所需功率 1000; 傳動裝置的總效率為: 4321 ; 傳動滾筒 滾動軸承效率 閉式齒輪傳動效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)值得: 244321 所需電動機功率為: d 0 01 0 0 0 01 0 0 0 大于 選用同步轉(zhuǎn)速 1460r/ 4 級 ;型號 1 確定電動機轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑 00 m 55 001 00 060 w 10 ( 1)總傳動比 )分配動裝置各級傳動比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比 則低速級的傳動比 i 電機端蓋組裝 圖 圖 機端蓋 動和動力參數(shù)計算 動機軸 11 5 0m 4 6 速軸 中間軸 i n/i n/速軸 i n/筒軸 i n/ 12 13 定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1按傳動方案,選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2絞車為一般工作機器,速度不高,故選用 7級精度( 0095 3材料選擇。由表 10齒輪材料為 40質(zhì)),硬度為 280 齒輪材料為 45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為 240 者材料硬度差為 40 4選小齒輪齒數(shù) 241 z ,大齒輪齒數(shù) z 。取 972 z 5初選螺旋角。初選螺旋角 14 齒面接觸強度設(shè)計 由機械設(shè)計設(shè)計計算公式( 10行試算,即 3 01 12 H 定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ( 1)試選載荷系數(shù) 6.1 ( 2)由機械設(shè)計第八版圖 10取區(qū)域系數(shù) 433.2 ( 3 )由機械設(shè)計第八版圖 10得 , , 。 ( 4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 51051 ( 5)由機械設(shè)計第八版 表 10取齒寬系數(shù) 1d( 6)由機械設(shè)計第八版表 10得材料的彈性影響系數(shù) 7)由機械設(shè)計第八版圖 10齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限001 ;大齒輪的接觸疲勞強度極限 002 。 13 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 911 912 14 ( 9 )由機 械 設(shè) 計 第 八 版 圖 ( 10 取 接 觸 疲 勞 壽 命 系 。 ( 10)計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,由機械設(shè)計第八版式( 10 M P i M P 2l i ( 11)許用接觸應(yīng)力 1 算 ( 1)試算小齒輪分度圓直徑 031 2 1t d 3 24 = 3 9 = = 2)計算圓周速度 t / 0 060 6 01 0 0 060 11 ( 3)計算齒寬及模數(shù) 11c o s 4 9 . 5 6z c 24 = 24 =2mm h=2= 4)計算縱向重合度 ta 1 24 14 = 5)計算載荷系數(shù) K。 已知使用系數(shù) ,1據(jù) v= m/s,7 級精度,由機械設(shè)計第八版圖 10 15 得動載系數(shù) ;v 由機械設(shè)計第八版表 10得 的值與齒輪的相同,故 ;H 由機械設(shè)計第八版圖 10得 由機械設(shè)計第八版表 10得 6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑,由式( 10 311 9 33 ( 7)計算模數(shù) n 11c o s 4c 齒根彎曲強度設(shè)計 由式( 10 3 22112 c o s 定計算參數(shù) ( 1)計算載荷系數(shù)。 = 2)根據(jù)縱向重合度 ,從機械設(shè)計第八版圖 10得螺旋角影響系數(shù) ( 3)計算當量齒數(shù)。 4241424 o sc o s 33311 71497c o sc o s 3322 zz v ( 4)查齒形系數(shù)。 由表 10得 1 16 ( 5)查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由機械設(shè)計第八版表 10得 1 ( 6)由機械設(shè)計第八版圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 001 ;大齒輪的彎曲強度極限 802 ; ( 7)由機械設(shè)計第八版圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) K K ( 8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 機械設(shè)計第八版式( 10 5 0 ( 9)計算大、小齒輪的 1 3 6 3.03 1 22 = 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 計計算 n 3 23 14( c o 對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算 的法面模數(shù),取 ,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度, 需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 4c o o 17 取 271z ,則 1092 z 何尺寸計算 算中心距 a= n 0927(c 1 將中以距圓整為 141圓整后的中心距修正螺旋角 c co 02 2)1 0 927(ar c co (ar c co s 21 a n 因 值改變不多,故參數(shù) 、 k 、 不必修正。 算大、小齒輪的分度圓直徑 o o o o 24552 21 18 算齒輪寬度 圓整后取 B 61;5612 . 低速級 取 m=3; ;303 4 2 . 8 8 3 0 8 6 . 4z 取 874 61873903034433 52 2 6 1902 43 09013 圓整后取 B 95,9034 表 1 高速級齒輪: 名 稱 代號 計 算 公 式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 2 2 19 壓力角 20 20 分度圓直徑 d zd =2 27=54 zd =2 109=218 齒頂高 ()(21 h 2( *21 齒頂圓直徑 *11 ( 2 ) 2( *22 表 2 低速級齒輪: 名 稱 代號 計 算 公 式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3 3 壓力角 20 20 分度圓直徑 d zd =3 27=54 zd =2 109=218 齒頂高 2 2a a a mh h h 齒根高 ()(21 h 2( *21 齒頂圓直徑 *11 ( 2 ) 2( *22 20 4. 軸的設(shè)計 速軸 輸出軸上的功率 速 轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率 ,則 i n/作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 0 41 0 1444 o o st 圓周力 ,徑向力 及軸向力 的 步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑 5鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 機械設(shè)計第八版 表 15 1120 A ,于是得 33330m i n 輸出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 21 器的孔徑相適應(yīng) ,故需同時選取聯(lián)軸器型號 . 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 , 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小 ,故取 A ,則 : 6 5 9 47 3 5 8 4 按照計算轉(zhuǎn)矩 小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 ,查標準 5014手冊 ,選用 彈性柱銷聯(lián)軸器 ,其公稱轉(zhuǎn)矩為 2500000 51 ,故取 021 ,半聯(lián)軸器長度 L=112半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 41 . 的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 ( 1)擬定軸上零件的裝配方案 圖 4 2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)根據(jù)聯(lián)軸器 ;84,50 1212 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求 ,1段右端需制出一軸肩 ,故取 2的直徑 232 ;左端用軸端擋圈 ,按軸端直徑取擋圈直徑 D=41 ,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 1的長度應(yīng)比 略短一些 ,現(xiàn)取 221 . 2)初步選擇滾動軸承 故選用單列圓錐滾子軸承 232 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙 22 組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30313。其尺寸為 d D T=651403657643 ;而 2,565 。 3)取安裝齒輪處的軸段 4054 ;齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 90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 554 。齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高度 ,故取 h=6,則軸環(huán)處的直徑 265 。軸環(huán)寬度 ,取 。 4)軸承端蓋的總寬度為 20減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30取 低速 軸的相關(guān)參數(shù): 表 4率 轉(zhuǎn)速 r 轉(zhuǎn)矩 140255023 525 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連接。按 表查得平鍵截面b*h=2012槽用鍵槽銑刀加工,長為 L=63時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合 為67樣,半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵為 14970聯(lián)軸器與軸的配合為67動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑公差為 間軸 輸出軸上的功率 2 5 09 5 5 0m i n/i n/ 6 作用在齒輪上的力 ( 1)因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為: 4 035433 24 o o st ( 2)因已知高速級大齒輪的分度圓直徑為: 9 91 3 3322 o o st 步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑 5 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 51120 A ,于是得: 33220m i n 軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑 25 圖 4 初步選擇滾動軸承 . ( 1)因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用 ,故選用單列圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù) 521 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為 d D*T=3572 56521 , ; ( 2)取安裝低速級小齒輪處的軸段 2的直徑 532 ;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 95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 032 。齒輪的右端采用軸肩定位,軸肩高度 ,故取 h=6軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度 ,取243 。 ( 3)取安裝高速級大齒輪的軸段 4的直徑 ;4554 齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為 56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 154 。 上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采 用平鍵連接。按 表查得平鍵截面b*h=2214槽用鍵槽銑刀加工,長為 63時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ;同樣,半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵為 14970聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑公差為 中間軸的參數(shù): 表 4率 速 矩 126 15052715速軸 輸出軸上的功率 速 轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率 ,則 i n/ 求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 224311 27 o o st 步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑 5 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理 51120 A ,于是得: 333110m i n 10 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處 軸的直徑 故需同時選取聯(lián)軸器型號 . 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小 ,故取 A ,則 : 8 8 5 1 76 8 0 9 按照計算轉(zhuǎn)矩 查標準 5014 或手冊 ,選用 彈性柱銷聯(lián)軸器 ,其公稱轉(zhuǎn)矩為 560000 01 ,故取 021 ,半聯(lián)軸器長度 L=82半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 21 . 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 定軸上零件的裝配方案 圖 428 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求 ,1故取 2段的直徑 232 ;左端用軸端擋圈 ,按軸端直徑取擋圈直徑 D=4521 ,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 段的長度應(yīng)比 略短一些 ,現(xiàn)取 021 . 2)初步選擇滾動軸承 故選用單列圓錐滾子軸承 232 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸 承。其尺寸為 d*D*T=45557643 ;而 , l 3)取安裝齒輪處的軸段 4 ,做成齒輪軸;已知齒輪軸輪轂的寬度為 61輪軸的直徑為 4)軸承端蓋的總寬度為 20減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30取 。 5)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連接。按 表查得平鍵截面b*h=14,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為 L=45時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67樣,半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵為 14970聯(lián)軸器 與軸的配合為67動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,此處選軸的直徑公差為 高速軸的參數(shù): 表 4率 速 矩 1029 10251530 輪的建模 ( 1) 在上工具箱中單擊 按鈕,打開 “新建 ”對話框,在 “類型 ”列表框中選擇 “零件 ”選項,在 “子類型 ”列表框中選擇 “實體 ”選項,在 “名稱 ”文本框中輸入 “如圖 5 圖 5建 ”對話框 2取消選中 “使用默認模板 ”復(fù)選項。單擊 “確定 ”按鈕,打開 “新文件選項 ”對話框,選中其中 “項,如圖 5后單擊 ”確定 “按鈕,進入三維實體建模環(huán)境。 圖 5文件選項 ”對話框 ( 2)設(shè)置齒輪參數(shù) 1在主菜單中依次選擇 “工具 ” “關(guān)系 ”選項,系統(tǒng)將自動彈出 “關(guān)系 ”對話框。 31 2在對話框中單擊 按鈕,然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中,具體內(nèi)容如圖 5成齒輪參數(shù)添加后,單擊 “確定 ”按鈕 ,關(guān)閉對話框。 圖 5( 3)繪制齒輪基本圓 在右工具箱單擊 ,彈出“草繪”對話框。選擇 準平面作為草繪平面,繪制如圖 5 ( 4)設(shè)置齒輪關(guān)系式,確定其尺寸參數(shù) 1按照如圖 5“關(guān)系”對話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。 2雙擊草繪基本圓的直徑尺寸,將它的尺寸分別修改為 d 、ad、bd、 圖 5 圖 5系”對話框 32 圖 5 圖 5線:從方程”對話框 ( 5)創(chuàng)建齒輪齒廓線 1在右工具箱中單擊 按鈕打開“菜單管理器”菜單,在該菜單中依次選擇“曲線選項” “從方程” “完成”選項,打開“曲線:從方程 ”對話框,如圖 5 2在模型樹窗口中選擇 坐標系,然后再從“設(shè)置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項,如圖 5開記事本窗口。 3在記事本文件中添加漸開線方程式,如圖 5后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項保存設(shè)置。 圖 5單管理器”對話框 圖 54選擇圖 5、曲線 2作為放置參照,創(chuàng)建過兩曲線交點的基準點 照設(shè)置如圖 5 33 圖 5 圖 5準點”對話框 5如圖 5擊“確定”按鈕,選取基準平面 為放置參照,創(chuàng)建過兩平面交線的基準軸 圖 6 圖 5準軸”對話框 圖 5_1 曲 線 1 曲 線 2 34 6如圖 5擊“確定”按鈕,創(chuàng)建經(jīng)過基準點 _1的基準平面 圖 5示。 55對話框 5準平面 如圖 5示,單擊“確定”按鈕,創(chuàng)建經(jīng)過基準軸 由基準平面 z”的基準平面 圖 5 圖 5準平面”對話框 圖 5準平面 鏡像漸開線。使用基準平面 果如圖 5 35 圖 5( 6)創(chuàng)建齒根圓實體特征 1在右工具箱中單擊 按鈕打開設(shè)計圖標版。選擇基準平面 為草繪平面,接收系統(tǒng)默認選項放置草繪平面。 2在右工具箱中單擊 按鈕打開“類型”對話框,選擇其中的“環(huán)”單選按鈕, 36 然后在工作區(qū)中選擇圖 5作為草繪剖面。再圖標中輸入拉伸深度為“ b”,完成齒根圓實體的創(chuàng)建,創(chuàng)建后的結(jié)果如圖 5 圖 55( 7)創(chuàng)建一條齒廓曲線 1在右工具箱中單擊 按鈕,系統(tǒng)彈出“草繪”對話框,選取基準平面 為草繪平面后進入二維草繪平面。 2在右工具箱單擊 按鈕打開“類型”對話框,選擇“單個”單選按鈕,使用和 并結(jié)合繪圖工具繪制如圖 5 37 圖5繪曲線圖 5示倒角半徑 3打開“關(guān)系”對話框,如圖 5示,圓角半徑尺寸顯示為“ 在對話框中輸入如圖 5 圖 5系“對話框 ( 8)復(fù)制齒廓曲線 1在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項,打開“菜單管理器”菜單,選擇其中的“復(fù)制”選項,選取“移動”復(fù)制方法,選取上一步剛創(chuàng)建

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論