牙輪鉆機加壓系統(tǒng)的設計.doc

1、牙輪鉆機加壓系統(tǒng)的設計mm3.2加壓減速器軸系設計3.2.1輸入軸系（軸）的設計和校核（1）通過查閱資料了解軸對齒輪的作用力通過查閱一些資料計算得到P1=69.3KW，n1=440r/min，T1=1.5106Nmm關于它的小齒輪的相關數(shù)據(jù)計算如下d1=138mm、Ft=2T1d1=21739N、Fr=Fttan20=7912N、Fa=Fttan=0（2）經(jīng)過計算我第一次選擇該軸的最小直徑通過查閱一些資料我們可以知道它的軸的材料可以選擇40Cr，它的處理方式為調(diào)質(zhì)處理。通過查閱一些資料取A0=105,所以通過計算得出dmin=A03P1n1=56.70mm我通過學習與資料得知我們在該軸的截面上

2、打鍵槽時，為了考慮到該鍵槽對此軸的強度進行變化時應當采取增大的軸徑的方式。通過查閱一些書籍可知，當它的直徑d100mm并且只有一個鍵槽時，該軸的軸徑將會比之前增大3%；當該軸有兩個鍵槽時，該軸的軸徑將會比之前增大7%。當它的直徑d100mm并且只有一個鍵槽時，該軸的軸徑將會比之前增大5%-7%；當該軸有兩個鍵槽時，該軸的軸徑將會比之前增大10%-15%。通過上述可知該輸入軸的最小直徑應增大5%，計算得dmin=59.54mm。 查閱一些資料得知輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器的位置。通過一些資料得知聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩公式Tca=KAT1，但是轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷較大，所以KA=2.5，Tca=KAT1=2

3、.51.5106=3.75106Nmm通過查閱一些書籍選取的聯(lián)軸器為LX6型彈性柱銷聯(lián)軸器，通過相關資料查閱它的各項數(shù)據(jù)如下軸孔的直徑為65mm、半聯(lián)軸器的長度L=142mm、與軸配合的轂孔長度L1=107mm。 （3）第一次對滾動軸承進行選擇通過一些資料可知軸承受徑向力的作用，不受軸向力的作用，通過上述計算出的最小直徑選擇深溝球軸承6215，它的相關尺寸dDT=75mm130mm25mm。 （4）關于對軸的結(jié)構(gòu)的設計通過資料可知為了確定軸的各段直徑和各段長度需要根據(jù)軸向定位和周向定位的要求來進行。如果把齒輪與軸分開制造，那么齒輪的鍵槽底部到齒根圓的距離e就會很小，使得齒輪輪體的強度得不到保證

4、，對于圓柱齒輪，e2mtmt為端面模數(shù)，通過設計計算可知，應將輸入軸的結(jié)構(gòu)設計為齒輪軸，設計結(jié)構(gòu)如下： （5）求軸上的載荷軸的計算簡圖垂直面FrL1+F2L1+L2=0F2=-4718N，F(xiàn)1=-3194N水平面FtL1+F2L1+L2=0F2=-12963N，F(xiàn)1=-8776N計算做出軸的彎矩圖和扭矩圖從上面的圖中可以看出齒輪的位置在軸的危險截面處。我將計算出的MH、MV及M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力FF2=-4718N，F(xiàn)1=-3194NF2=-12963N，F(xiàn)1=-8776N彎矩MMH=-1038050NmmMV=-2852200Nmm總彎矩M1=3035225Nmm扭矩TT

5、1=1.50106Nmm（6）關于通過彎矩的合成應力來對軸的強度進行相關校核一開始進行校核時，一般通常只校核危險截面，通過查閱資料得=0.6，關于該軸的計算應力為ca=M12+T12W=51.6MPa由于之前軸選擇的材料為40Cr，處理方式為調(diào)質(zhì)處理，查閱得到的資料-1=70Mpa，故ca-1，滿足強度要求，符合設計要求。 3.2.2中間軸系（軸）設計及校核（1）通過查閱資料了解軸對齒輪的作用力通過查閱一些資料計算得到P2=66.5KW，n2=162.96r/min，T2=3.89106Nmm通過查閱一些書籍得到小齒輪的分度圓直徑和大齒輪的分度圓直徑d1=184mm，d2=378mm圓周力Ft

6、1=2T2d1=42283N，F(xiàn)t2=20582N徑向力Fr1=Ft1tan20=15389N，F(xiàn)r2=7491N（2）經(jīng)過計算我第一次選擇該軸的最小直徑通過查閱一些資料我們可以知道它的軸的材料可以選擇40Cr，它的處理方式為調(diào)質(zhì)處理。通過一些資料查得A0=105，所以通過計算得出dmin=A03P1n1=77.88mm軸的最小直徑增大5%，計算得dmin=81.78mm。 （3）第一次對滾動軸承進行選擇通過一些資料可知軸承受徑向力的作用，不受軸向力的作用，通過上述計算出的最小直徑選擇深溝球軸承6218，它的相關尺寸dDT=90mm160mm30mm（4）關于對軸的結(jié)構(gòu)的設計通過資料可知為了確

7、定軸的各段直徑和各段長度需要根據(jù)軸向定位和周向定位的要求來進行。它的設計結(jié)構(gòu)如下： （5）求軸上的載荷軸的計算簡圖垂直面Fr1L1+F2L1+L2+L3=Fr2L1+L2F2=637N，F(xiàn)1=-8535N水平面Ft1L1+Ft2L1+L2=F2L1+L2+L3F2=23558N，F(xiàn)1=39307N計算做出軸的彎矩圖和扭矩圖從上面的圖中可以看出齒輪的位置在軸的危險截面處。我將計算出的MH、MV及M的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力FF2=637N，F(xiàn)1=-8535NF2=23558N，F(xiàn)1=39307N彎矩MMH=-1233307.5NmmMV=5679861.5Nmm總彎矩M2=58122

8、17.7Nmm扭矩TT2=3.89106Nmm（6）關于通過彎矩的合成應力來對軸的強度進行相關校核一開始進行校核時，一般通常只校核危險截面，通過查閱資料得=0.6，關于該軸的計算應力為ca=M22+T22W=62.6MPa由于之前軸選擇的材料為40Cr，處理方式為調(diào)質(zhì)處理，查閱得到的資料-1=70Mpa，故ca-1，滿足強度要求，符合設計要求。 3.2.3中間軸系（軸）設計及校核（1）通過查閱資料了解軸對齒輪的作用力通過查閱一些資料計算得到P3=63.8KW，n3=45.27r/min，T3=1.35107Nmm通過查閱一些書籍得到小齒輪的分度圓直徑和大齒輪的分度圓直徑d1=664mm，d2=

9、230mm圓周力Ft1=2T3d1=40663N，F(xiàn)t2=117391N徑向力Fr1=Ft1tan20=14800N，F(xiàn)r2=42727N（2）經(jīng)過計算我第一次選擇該軸的最小直徑通過查閱一些資料我們可以知道它的軸的材料可以選擇40Cr，它的處理方式為調(diào)質(zhì)處理。通過一些資料查得A0=105，所以通過計算得出dmin=A03P3n3=117.72mm軸的最小直徑增大5%，計算得dmin=123.61mm。 （3）第一次對滾動軸承進行選擇通過一些資料可知軸承受徑向力的作用，不受軸向力的作用，通過上述計算出的最小直徑選擇深溝球軸承6226，它的相關尺寸dDT=130mm230mm40mm（4）關于對軸

10、的結(jié)構(gòu)的設計通過資料可知為了確定軸的各段直徑和各段長度需要根據(jù)軸向定位和周向定位的要求來進行。它的設計結(jié)構(gòu)如下： （5）求軸上的載荷軸的計算簡圖垂直面Fr1L1=F2L1+L2+L3+Fr2L1+L2F2=-21728N，F(xiàn)1=-6199N水平面Ft1L1+Ft2L1+L2=-F2L1+L2+L3F2=-80950N，F(xiàn)1=-77104N計算做出軸的彎矩圖和扭矩圖從上面的圖中可以看出齒輪的位置在軸的危險截面處，我將計算出的MH、MV及M的值列于下表。 載荷水平面H垂直面V支反力FF2=-21728N，F(xiàn)1=-6199NF2=-80950N，F(xiàn)1=-77104N彎矩MMH=-4617382.5N

11、mmMV=-17201843Nmm總彎矩M3=17810803Nmm扭矩TT3=1.35107Nmm（6）關于通過彎矩的合成應力來對軸的強度進行相關校核進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面，查表取=0.6，軸的計算應力為ca=M32+T32W=64.2MPa由于之前軸選擇的材料為40Cr，處理方式為調(diào)質(zhì)處理，查閱得到的資料-1=70Mpa，故ca-1，滿足強度要求，符合設計要求。 3.2.4輸出軸系（軸）設計及校核（1）通過查閱資料了解軸對齒輪的作用力通過查閱一些資料計算得到P4=57.6KW，n4=9.05r/min，T4=6.08107Nmm通過查閱一些書籍得到小

12、齒輪的分度圓直徑和大齒輪的分度圓直徑d1=264mm，d2=1150mm圓周力Ft1=T2d1=230303N，F(xiàn)t2=105739N徑向力Fr1=Ft1tan20=83823N，F(xiàn)r2=38486N（2）經(jīng)過計算我第一次選擇該軸的最小直徑通過查閱一些資料我們可以知道它的軸的材料可以選擇40Cr，它的處理方式為調(diào)質(zhì)處理。通過一些資料查得A0=105，所以通過計算得出dmin=A03P4n4=194.59mm軸的最小直徑增大5%，計算得dmin=204.32mm。 （3）第一次對滾動軸承進行選擇通過一些資料可知軸承受徑向力的作用，不受軸向力的作用，通過上述計算出的最小直徑選擇深溝球軸承6248，

13、它的相關尺寸dDT=240mm440mm72mm（4）關于對軸的結(jié)構(gòu)的設計通過資料可知為了確定軸的各段直徑和各段長度需要根據(jù)軸向定位和周向定位的要求來進行。它的設計結(jié)構(gòu)如下： （5）求軸上的載荷軸的計算簡圖垂直面Fr2L2+Fr1L1=F2L2+L3+L4+F2L2+L3F2=-38772N，F(xiàn)1=-90388N水平面Ft2L2+Ft1L2+L3+L4=F2L2+L3+Ft1L1F2=246933N，F(xiàn)1=319412N計算做出軸的彎矩圖和扭矩圖從上面的圖中可以看出齒輪的位置在軸的危險截面處。我將計算出的MH、MV及M的值列于下表。 載荷水平面H垂直面V支反力FF2=-38772N，F(xiàn)1=-9

14、0388NF2=246933N，F(xiàn)1=319412N彎矩MMH=86065265.25NmmMV=-236463605.25Nmm總彎矩M2=83879719.77Nmm扭矩TT2=6.08107Nmm（6）進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面，即危險截面，查表取=0.6，軸的計算應力為ca=M22+T22W=58.5MPa由于之前軸選擇的材料為40Cr，處理方式為調(diào)質(zhì)處理，查閱得到的資料-1=70Mpa，故ca-1，滿足強度要求，符合設計要求。 3.2.5關于各軸的軸承的校核（1）關于軸的軸承的校核之前軸選擇的軸承為6215型深溝球軸承，所以： P=31942+87762=93

15、39N通過一些資料可知深溝球軸承=3通過一些資料可知其動載荷為C=66KN得到： Lh=10660nCP=13370則此軸承可用L=1337016200=4.2年（2）關于軸的軸承的校核之前軸選擇的軸承為6218型深溝球軸承，所以： P=6372+235582=23567N通過一些資料可知深溝球軸承=3通過一些資料其動載荷為C=95.8KN得到： Lh=10660nCP=6870則此軸承可用L=687016200=2.1年（3）關于軸的軸承的校核之前軸選擇的軸承為6226型深溝球軸承，所以： P=61992+771042=77352N通過查閱一些資料可知深溝球軸承=3通過查閱一些資料其動載荷為

16、C=66KN得到： Lh=10660nCP=3573則此軸承可用L=357316200=1.1年（4）關于軸的軸承的校核之前軸選擇的軸承為6248型深溝球軸承，所以： P=387722+2469332=249958N通過查閱一些書籍可知深溝球軸承=3通過查閱一些書籍其動載荷為C=66KN得到： Lh=10660nCP=5275則此軸承可用L=527216200=1.6年3.3減速箱箱體設計箱體是用HT200鑄造而成，其相關參數(shù)如下： 箱座壁厚25箱蓋壁厚120箱蓋凸緣厚度b130箱座凸緣厚度b50箱座底凸緣厚度b2150地腳螺釘直徑df70地腳螺釘數(shù)目n8軸承旁連接螺栓直徑d160蓋與座連接螺

17、栓直徑d260定位銷直徑d20視孔蓋螺釘直徑d415df、d1、d2至外箱壁距離C135df、d2至凸緣邊緣距離C230箱蓋肋厚m124箱座肋厚m30大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離152齒輪端面與內(nèi)箱壁距離248第四章機械精度設計4.1關于齒輪的精度設計對軸的小齒輪的齒輪精度設計（1）確定該軸上小齒輪的齒輪精度等級由于該齒輪應用于礦山鉆孔中，因此查表可得齒輪精度等級為8到10級。 v=dn100060=3.14231045.27100060=0.54m/s根據(jù)v=0.54m/s，查表得平穩(wěn)性精度為8級。由于該齒輪的運動精度不高，故三項精度要求均為8級。 （2）確定齒輪的必檢參數(shù)及其公差根據(jù)上面的計算該

18、小齒輪的分度圓直徑d=230mm，通過查閱一些資料得到它的運動精度：Fp=0.096，它的平穩(wěn)性精度：fpt=0.042，F(xiàn)=0.054，它的載荷分布均勻性：F=0.058。 （3）關于對最小法向側(cè)隙的確定以及對齒厚極限偏差的確定中心距a=690mm則Jbnmin=230.06+0.0005a+0.03m=0.470Esns的計算Jbn=1.76fpt2+2+0.35Lb2F2=0104.查表得fa=0.082Esns=-Jbnmin+Jbn2cos+fatan=-0.335Esni的計算查表得Fr=0.06，br=0.098則Tsn=Fr2+br22tan=0.084Esni=Esns-Ts

19、n=-0.335-0.084=-0.419（4）確定公法線公稱長度及其極限偏差WK的計算K=Z9+0.5=3WK=m2.952K-0.5+0.014Z=77.020Ebns、Ebni的計算Ebns=Esnscos-0.72Frsin=-0.329Ebni=Esnicos+0.72Frsin=-0.378我在相關圖紙上的標注為：WK=77.020-0.378-0.329（5）關于對齒坯精度的確定內(nèi)孔通過查閱一些資料確定它的內(nèi)孔精度為145H8圓柱度公差t=0.04LbF=0.002頂圓若頂圓為加工和測量基準時da=mZ+2=250mm，查表得頂圓精度為250h8，頂圓徑向圓跳動公差t=0.3Fp

20、=0.026，圓柱度公差t=0.002。若頂圓不作基準時，其公差應取IT11，但不得大于0.1m，也不需規(guī)定圓跳動和圓柱度公差。 徑向基準面我這次選用的是齒頂圓來作為加工和測量的基準所以不需要選擇其他徑向基準面。 軸向基準面軸向跳動公差t=0.2DdbF=0.014表面粗糙度查表得齒面上限值為2.5m，內(nèi)孔為2.5m，頂圓為3.2m，端面為3.2m，其余為12.5m。 （6）為注尺寸公差為f級，為注形位公差為K級。 4.2重要裝配配合設計4.2.1齒輪輪轂和軸配合配合精度齒輪輪轂與軸利用平鍵連接傳遞動力，當傳遞的轉(zhuǎn)矩過大時，可以使用數(shù)個平鍵或者數(shù)個花鍵來進行連接，為了保證齒輪和軸的配合有相對良

21、好的對中性，對平鍵的設計可以在軸上進行對稱挖槽。當軸通過齒輪傳遞動力給另一個軸時，為了使傳遞的功率與轉(zhuǎn)速不至于損失過大，齒輪輪轂軸的配合采用過度配合。故其配合精度為H7/k6。 4.2.2軸承內(nèi)圈和軸的配合通過查閱一些資料確定滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合應按基孔制配合，但是內(nèi)徑的公差帶位置與一般基準孔的位置相反。通過查閱書籍，內(nèi)圈基準孔的公差帶位于公稱內(nèi)徑d的下方，即它的上極限偏差為零，它的下極限偏差為負值。這樣的分布是為了在多數(shù)的情況下，當軸承的內(nèi)圈隨著軸一起進行轉(zhuǎn)動時，為了防止結(jié)合面磨損，所以這兩者的配合應為過盈配合。通過查閱一些書籍以及上述分析，軸承內(nèi)圈與軸的配合精度為H7/k6。 4.2.3

22、軸承外圈與殼體的配合通過查閱一些資料，確定滾動軸承的外徑應與殼孔按基軸系匹配，兩者的匹配不應過緊。滾動軸承的公差按國家標準對所有精密軸承的外徑公差帶位置仍按一般基準軸，分布在零線的下側(cè)，上限偏差為零，下限偏差為負。由于軸承內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動，軸承外圈與殼體一起固定軸的位置，在保證軸的強度和剛度的同時，可采用軸承外圈與殼體的間隙配合。因此，通過以上分析，軸承外圈與軸的配合精度為J6/H7。 4.2.4其他部件的配和精度制動器支座是用于固定制動器，保證制動器能平穩(wěn)地工作，使減速器能夠緊急制動，因此制動器支座與軸的配合采用間隙配合，配合精度為H7/f6。通過查閱一些資料制動器與軸套的配合以及軸套與軸的配合

23、都采用過度配合，制動器的制動盤可以隨軸一起轉(zhuǎn)動，當液壓缸推動推桿使滑塊加緊制動盤，降低制動盤的轉(zhuǎn)速，從而降低減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，保證在緊急情況下，能安全使加壓小車停止下來，因此，其配合精度為H7/s6。 另外，聯(lián)軸器與液壓馬達輸出軸和減速器輸入軸的配合采用過度配合，使液壓馬達的動力能很好的傳遞給減速器，因此其配合精度為H7/k6。 參考文獻1 張雷代浩蘇遵. 圓柱齒輪減速器的齒輪設計D. 科技創(chuàng)新導報, 2015.2劉濤. 層碼垛機器人結(jié)構(gòu)設計及動態(tài)性能分析D. 蘭州理工大學, 2010.3武澤聰. 圓形坑槽銑刨機銑刨裝置及其銑削過程研究D. 長安大學, 2013.4羅希年. 齒輪彎曲應力計算

24、的優(yōu)化D. 長安大學, 2012.5張司藝. 雙滾筒式超長沖程抽油機的設計與評價D. 東北石油大學, 2017.6沙曉麗. 單發(fā)動機清掃車動力系統(tǒng)研究D. 長安大學, 2010.7蕭其林. 露天礦用牙輪鉆機加壓提升機構(gòu)的分析與設計二D. 礦山機械, 2014.8蔣宏春. 有限元分析在齒輪優(yōu)化中的應用D. 現(xiàn)代機械, 2011.9賈金蘭王勇. 旋轉(zhuǎn)式砂粒分選機的設計D. 價值工程, 2010.10董兆盛. 連續(xù)玻璃纖維原絲氈拋絲設備研究與設計D. 河北科技大學, 2018.11呂長安. 大棗自動定向、輸送及切片機的研究設計D. 甘肅農(nóng)業(yè)大學, 2010.12甄紅衛(wèi). 腳踏車式下肢康復訓練器設計及研究D. 燕山大學, 2012.13陳至歡. 基于案例推理的水平定向鉆機動力頭快速設計D. 湘潭大學, 2014.14張靈聰. PGZX1型爐管爬行機器人的結(jié)構(gòu)設計與仿真D. 東北石油大學, 2012.15王磊. 新型傳動抽油機設計與研究D. 西安石油大學, 2012.16蕭其林. 國外現(xiàn)代牙輪鉆機產(chǎn)品特點、主要性能參數(shù)與發(fā)展趨勢一D. 礦山機械, 2