畢業(yè)設(shè)計說明書(滾圓機(jī))

#第一章緒論1.1概述機(jī)械加工行業(yè)在我國有著舉足輕重的地位，它是國家的國民經(jīng)濟(jì)命脈。作為整個工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機(jī)械制造業(yè)，任務(wù)就是為國民經(jīng)濟(jì)的各個行業(yè)提供先進(jìn)的機(jī)械裝備和零件。它的規(guī)模和水平是反映國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。滾圓機(jī)是一種廣泛應(yīng)用的冷加工成形設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理，利用工件相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使工件產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為：在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為：1、三軸滾圓機(jī)：包括對稱式三軸滾圓機(jī)、非對稱式三軸滾圓機(jī)、水平下調(diào)式三軸滾圓機(jī)、傾斜下調(diào)式三軸滾圓機(jī)、弧形下調(diào)式三軸滾圓機(jī)和垂直下調(diào)式三軸滾圓機(jī)等。2、四軸滾圓機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四軸滾圓機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四軸滾圓機(jī)。3、七軸滾圓機(jī)：有側(cè)輥傾斜調(diào)整式七軸滾圓機(jī)。滾圓機(jī)采用機(jī)械傳動已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，造價低廉，至今仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的滾圓機(jī)上，因傳動系統(tǒng)體積龐大，電動機(jī)功率大，起動時電網(wǎng)波動也較大，所以越來越多地采用液壓傳動。近年來，有以液壓馬達(dá)作為電源控制工作輥移動但主驅(qū)動仍為機(jī)械傳動的機(jī)液混合傳動的滾圓機(jī)，也有同時采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動力源的全液壓式滾圓機(jī)。滾圓機(jī)的工作能力是指工件在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大工件厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對工件的質(zhì)量要求較高（如不允許有缺口、裂紋等缺陷）,金相組織一致性要好。1.2滾圓機(jī)的原理1.2.1滾圓機(jī)的運(yùn)動形式滾圓機(jī)的運(yùn)動形式可以分為主運(yùn)動和輔運(yùn)動兩種形式的運(yùn)動。主運(yùn)動是指構(gòu)成滾圓機(jī)的上輥和下輥同步旋轉(zhuǎn)從而帶動工件前進(jìn)。輔運(yùn)動是滾圓機(jī)在滾圓過程中后輥的升降便產(chǎn)生不同曲率的圓弧。該機(jī)構(gòu)形式為非對稱式三軸滾圓機(jī)，其布局結(jié)構(gòu)如圖1.1后軸運(yùn)動方向圖1?1非對稱三軸滾圓機(jī)1.2.2彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在滾圓機(jī)（又叫軋圓機(jī)）上進(jìn)行的。1.3滾圓的發(fā)展趨勢加入WTO后我國滾圓機(jī)工業(yè)正在步入一個高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計“十五”期末中國的滾圓機(jī)總需求量為600萬臺，相關(guān)裝備的需求預(yù)計超過1000億元。到2010年，中國的滾圓機(jī)生產(chǎn)量和消費(fèi)量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會大大加強(qiáng)，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求滾圓機(jī)裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢：1.從國家計委立項的情況看，滾圓機(jī)工業(yè)1000萬以上投入的項目達(dá)近百項；2.滾圓機(jī)工業(yè)已建項目的二期改造也將會產(chǎn)生一個很大的用戶群；3.由于滾圓機(jī)的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）滾圓機(jī)制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計劃在中國加大投資力度，擴(kuò)大產(chǎn)能，以爭取中國更大的市場份額。民營企業(yè)的崛起以及機(jī)制的敏銳使其成為滾圓機(jī)工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為滾圓機(jī)裝備市場一個新的亮點(diǎn)。滾圓機(jī)制造業(yè)作為機(jī)床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進(jìn)口設(shè)備70%用于滾圓機(jī)，同時也帶動了焊接、涂裝、檢測、材料應(yīng)用等各個行業(yè)的快速發(fā)展。滾圓機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動了滾圓機(jī)制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機(jī)床有著高精度、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，引進(jìn)數(shù)控設(shè)備在增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進(jìn)了我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。因此，至2010年，滾圓機(jī)工業(yè)對制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長12%左右，據(jù)預(yù)測，滾圓機(jī)制造業(yè)：對數(shù)控機(jī)床需求將增長26%；對壓鑄設(shè)備的需求將增長16%；對纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長15%；對工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長12%；對液壓成形設(shè)備需求增長8%；對模具的需求增長36%；對加工中心需求增長6%；對硬車削和硬銑消機(jī)床的需求增長18%；對切割機(jī)床的需求增長30%；對精密加工設(shè)備的需求增長34%；對特種及專用加工設(shè)備需求增長23%；對機(jī)器人和制造自動化裝置的需求增長13%；對焊接系統(tǒng)設(shè)備增長36%；對涂裝設(shè)備的需求增長8%，對質(zhì)檢驗與測試設(shè)備的需求增長16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，滾圓機(jī)會一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f是不可缺少的高效機(jī)械。時代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對這個機(jī)械品種提出越來越高的要求，將促使這個設(shè)計行

業(yè)的迅速發(fā)展。第2章方案的選擇與確定2.1設(shè)計原則根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，我們確定了幾條設(shè)計原則，1、機(jī)器必須有較高的加工精度。2,轉(zhuǎn)子線圈端部滾弧成形后，剩余直線邊越短越好，不用壓頭機(jī)。3、機(jī)器必須有較寬的加工工件厚度范圍，要求機(jī)器能適用厚度s=3?15ram左右。4、操作調(diào)整方便’能快速調(diào)整厚度s和滾弧半徑R。5給操作者提供合理的站位條件。2.2滾圓機(jī)的選擇與確定滾圓機(jī)按軸可分：三軸滾圓機(jī)、四軸滾圓機(jī)、七軸滾圓機(jī)。根據(jù)本次產(chǎn)品的要求，我選擇三軸滾圓機(jī)。三軸滾圓機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的冷加工成形設(shè)備。主要有二種滾圓形式，一種是三軸對稱這種形式結(jié)構(gòu)簡單緊湊，三軸受力接近，易于設(shè)計制造，但是加工后，工件兩端剩余直線邊很長，其理論剩余直線邊長為t/2,實(shí)際常比理論值大，為（6?20）S。為此工件上滾圓機(jī)前，必須先在壓頭機(jī)上壓二端，即增加一臺壓頭機(jī)及壓頭工序，且壓頭機(jī)上壓出的是非圓弧曲線。如轉(zhuǎn)子線澍端部厚s=12ram'貝9最大剩余直線邊長為240ram,線圈端部是一段圓弧,卒身并不長，滾圓加工后，兩端還存在不短的直線邊，即使經(jīng)壓頭，也不能達(dá)到形狀準(zhǔn)確。國內(nèi)生產(chǎn)滾圓機(jī)廠家很多，產(chǎn)品規(guī)格不少。但是形式單一，大多數(shù)是三軸對稱式。分布形式,分布形式,另一種是三軸不對稱分布形式，見圖5。圖匸三軸不對式這種形式結(jié)構(gòu)比對稱式稍復(fù)雜，輥軸受力較大｝但是采用這種形式加工的工件剩余直線邊短，理論剩余直線邊長為（1.5?2）s，實(shí)際是對稱式的（1/6?1/10）,與理論值相差不太,按照這一數(shù)據(jù)，如滾軋12m-m厚轉(zhuǎn)子線圈端部，剩余直線邊長約2扭m,在加工中輔之操作者加以修正，基本上能達(dá)到線圈質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖然三軸不對稱式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輥軸受力又大，但是可以不壓頭，不設(shè)置壓頭機(jī)，基本上能使工件全長范圍上彎曲成形。因此決定用三軸不對稱形式。第三草傳動設(shè)計3.1主運(yùn)動方案的設(shè)計輸出軸皿軸輸出軸壬UI浮離短軸壬U浮離短軸iu軸iu軸電動機(jī)軸圖1.2主傳動鏈?zhǔn)疽鈭D3.1.1上下主軸輥的傳動上下主軸輥的傳動式由電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)及過橋齒輪實(shí)現(xiàn)的，主傳動鏈如圖1-2所示。

上下主軸輥傳動如圖1-3所示，上下軸輥的傳動式用一對三聯(lián)塊和一對二聯(lián)塊固定兩個過橋

齒輪使其與上下主軸輥齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)的。該方案機(jī)構(gòu)緊湊即實(shí)現(xiàn)了上下軸輥的同速反向運(yùn)動

又可使上下主軸輥在調(diào)整間隙時主軸輥傳動齒輪不發(fā)生脫離，保證了正常傳動。11主軸齒輪過橋齒輪圖1-3上下主軸輥傳動示意圖3.1.2上下主軸輥間距的調(diào)整上下主軸輥間距的調(diào)整是通過蝸桿帶動上軸滑塊上的蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪內(nèi)徑是絲母，當(dāng)絲母轉(zhuǎn)動時帶動絲杠轉(zhuǎn)動,使絲杠上的滑塊做上下移動，在滑塊上的軸承帶著軸同時上下移動從而實(shí)現(xiàn)了間隙的調(diào)整。3.2進(jìn)給方案的設(shè)計3.2.1.后軸輥的運(yùn)動后軸輥的上升才能使銅排受阻彎曲，所以后軸輥的上升、下降（在一定的角度下）便產(chǎn)生了不同曲率的圓弧。后軸輥的調(diào)節(jié)用一單獨(dú)電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。蝸輪、蝸桿減速機(jī)構(gòu)通過空套齒輪帶動與箱體相關(guān)的螺母沿固定的絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使箱體沿直線方向運(yùn)動，由箱體帶動后軸輥實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。后軸輥的調(diào)整（根據(jù)所需要的不同曲率半徑R大小進(jìn)行調(diào)整）可采用電動機(jī)粗調(diào)和人工細(xì)調(diào)兩種方式來實(shí)現(xiàn)。第四章非對稱三軸滾圓機(jī)設(shè)計分析4.1.主要參數(shù)已知設(shè)備參數(shù)要求為（1）輸出速度n=15.6rpm。（2）側(cè)滾自動進(jìn)給速度V=0.093m/s。（3）側(cè)滾進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)功率N=390W，轉(zhuǎn)速n=1400rpm。根據(jù)使用要求并參照同類型機(jī)床（滾圓機(jī)、滾板機(jī)）估算出的上下主軸輥及后軸輥直徑如圖2-1所示。圖2-2各軸輥幾何位置示意圖上主軸輥D=120mm下主軸輥D=120mm后軸輥D=100mm后軸輥的調(diào)節(jié)方向與豎直方向的夾角參照其它同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，推薦值為20~40度，本機(jī)床為35°。上下主軸輥中心線與豎直方向的夾角為a按。=(0.4-0.8)0,取a=18°非對稱式三軸輥滾圓機(jī)床的外型尺寸為長：L=620mm寬：B=625mm高：H=1265mm4.2主軸運(yùn)動參數(shù)的計算4.2.1受力情況分析當(dāng)所滾銅排尺寸最大且滾圓半徑最小時軸輥所受阻力位極限狀況，結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-2所示：通過對極限參數(shù)的計算而得到的輸入功率即為本機(jī)工件的最大功率。極限狀況下的通篇尺寸為：銅排的最大寬度：b=100mm銅排的最大厚度：h=12.5mm要求滾制的最小半徑：r=200mm計算受力端的弧長AB：$,=土=35。+18。=26.5。22OE=-==120.34mm3tandtan26.5OE=003+O3E=200+60.34=260.34mm8=2arctan=26。260.34AB=28*3.14R+h/2=93.5mm360。AB弧段的受力分析根據(jù)簡支梁在純彎曲狀況下橫截面上最大正應(yīng)力產(chǎn)生在最大變形處的最外緣，故其正應(yīng)力為M?YO=maxmaxt°Z式中M—彎矩，,N?m；；Y—簡支梁外緣到中性層的矩離，m；max1廠橫截面對中性層的慣性矩，m4；當(dāng)最大正應(yīng)力O］時,M即為橫截面上的極限彎矩，且當(dāng)彎矩大于極限彎矩時，簡支梁maxs發(fā)生塑性變形。銅的許用應(yīng)力［」b=200MPa［」b=200MPa=2x108PaYmaxh=12.52~2~=6.25bh30.1x0.0123IZ=12=12-（3）計算軸輥與銅排間的摩擦力軸輥與銅排之間靜摩擦系數(shù)取f=0.54軸輥與銅排間的靜摩擦力％F=f*N又N=P。所以F=f?P=0.54X22802=12313.08N4.2.2驅(qū)動軸輥的轉(zhuǎn)矩與功率FD12313.°8WOx1°FD12313.°8WOx1°一3=738.78n?mP輸入xn輸出9.55x1032738?78x15?6=1.2KW9.55x1034.2.3計算電機(jī)功率因為P輸出因為P輸出P輸入.〃總式中一總傳動效率總所以n=0.98x0.98x0.99=0.825總P1.2P=—輸出==1.45kw輸入n0.825總因為電機(jī)的輸入功率大于1.45kw，為了安全起見，選取的電機(jī)型號為Y100L-6。其參數(shù)N=1.5KW、n=940r/m。4.2.4傳動比的分配式中n=^入n出式中n=^入n出=94015.6=60.256卩占-總的傳動比;總出-軸輥的輸出轉(zhuǎn)速入-電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速為了避免帶輪尺寸過大，取i帶=3.7，則i減=60.256/3.7=16.285,在閉式圓柱直齒傳動減????速機(jī)構(gòu)中，（1.2?1.3）i低2=i減，所以i低=3.6,'高=4.5。4.3傳動裝置各軸的參數(shù)計算4.3.1各軸的轉(zhuǎn)速n=940r/min1=n940254/minn=i==254r/mm2廠37帶n="2='=56.4r/min3廠兀5高n=n3=56.4=15.7r/min4廠36低4.3.2計算各軸的功率n=O?98，n=O?98，n=0?99帶齒軸承

W電機(jī)=h45KWNn=JV電機(jī)x“帶=1.45x0.98=1.42KW'ui=%x也輪x臨氏=L42x0.982x0.99:=134KWNjy=x幅輪x加川]=1.34x0.982x0.99s=1.25KW=N/yx0%.忖=1r25x0.98=1.23KW4.3.3計算各軸的轉(zhuǎn)矩T=9550N電機(jī)=955O145=1.473x104N?mmTOC\o"1-5"\h\z叫940T=9550N=9550142=5.339x104N?mmn254n2T=9550N=9550134=2.269x105N?mmn56.4n3T=9550N=9550空=7.604x105N?mmn15.7n4T=9550N5=9550!?!=7.482x105N?mmn515?74.4各齒輪的計算4.4.1同步齒形帶的計算小帶輪齒數(shù)Z]=20,大帶輪齒數(shù)Z2=74,傳動比i=3.71.確定計算功率2P=kA?PcaA式中kA-工作情況系數(shù)，kA=1?2；p=k?p=1.2x1.45=1.74kwcaA2?齒形帶模數(shù)m1Am\甲dZ12f=2.14取m1=2.5確定小帶輪的節(jié)圓直徑D1

Di=m?Zi=2?5x20=50mm4.確定齒形帶速v3.14Dnv=1=60x1000-3?14x50x940=246m60x1000/5.確定大帶輪的節(jié)圓直徑D2初取A=450mm0L-L1250-1279.075所以實(shí)際中心距a二-A0+20=450+2=435mm初取A=450mm0L-L1250-1279.075所以實(shí)際中心距a二-A0+20=450+2=435mm6.計算中心距A=(0.7?2)(D+D)=164.5?470mm012中心距的變化范圍為164.5?470mm7.計算齒輪帶帶長和齒數(shù)()()D+D(D－D)250+185(185－50)2L=2A+nDiD2+D2Di=2x450+3.14x+=1279.075mm0024A24x450A0取L=1250mm,Z=160&驗算小帶輪上的包角d()573。()573。-180。-D-D=180。-'185-50=162。^90。D2D1a4359.檢驗z=z==20x162a360360合格T=qv210.單位帶寬的離心力所產(chǎn)生的張力T一-g式中q—每米齒形長度上的重力，查文獻(xiàn)【1】取q=343x103N/mT=竺=343x103x2?462=211N19811?確定齒形帶寬b

b={[PLNL}式中[P]-齒形帶許用拉力[P]=9.8N;=75mmb={[102Nj=（I。2=75mmPJ-TJV=、211—9."x2.412.齒形帶傳動對軸的作用力f=（l.l?1.2）P式中P-傳遞的圓周力，N;P=102N電機(jī)」02x1.45=2.46=610.4Nf=1.1x610.4=671.44N13.同步齒形帶齒輪的齒形角°=40帶輪頂圓直徑De=D+D=185+2x0.75=186.5mme大D=50+2x0.75=51.5mme小齒高h(yuǎn)'=h+e式中h-齒形帶齒高h(yuǎn)=1.8mm;e-徑向間隙e=0.82mm;所以h=h+e=18+0.82=2.62mm分度圓直徑Df=De-hD=186.5-1.8=184.7mmDf大D=51.5-1.8=49.7mmDf小分度圓齒距pf=nm-2^Z2Pf大=3?14x2.5-2x3-140.75—^=7.803mm74=7.863mm0.75—1.82pr=3.14x2.5—2x3.1474=7.863mm分度圓齒厚Sf=pfS式中，Sm-齒形帶齒高中心線處的齒厚；Sm=3.66加加；f-齒側(cè)間隙f=0.6mm；S=7.803－(3.66+0.6)=3.543mm所以S：=7.863—(3.66+0.6)=3.603mm齒根圓角半徑r=0.1m=0.1x2.5=0.25mm齒頂圓角半徑r'=0.15m=0.15x2.5=0.375mm帶輪寬度B=b+（3?10）=75+5=80mm由以上的計算知同步齒形帶張力較、，一般在帶與兩輪切點(diǎn)中央的力為重力（w=Br其中B為帶寬），如果中點(diǎn)的撓度在10?28范圍內(nèi)便認(rèn)為是合格的。4.4.2第二級傳動設(shè)計齒輪參數(shù)選擇1）選用圓柱直齒傳動。2）材料選擇：因此級傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對齒輪強(qiáng)度的削弱，小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3）選取精度等級：選7級精度（GB10095-88）。4）選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=24x4.5=108。按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸d11>2.323：：莎d11>2.323：：莎(5.1)申d人H2（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值a）試選載荷系數(shù)：Kt=1.3b）小齒輪傳遞扭矩：T2=5.339x104N?mmc）齒寬系數(shù)竟=1d1材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa2按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限O=600MPa;O=550MPavHlim1Hlim2計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60X940X1x(2X8X300X15)=4.06X109N2=4.06X109/3.2=1.269x109

g）查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=0.9;Khn2=0.95。安全系數(shù)S=1h）計算接觸疲勞許H1，t]2Khni°安全系數(shù)S=1h）計算接觸疲勞許H1，t]2S（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。K（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。由式（5.1）得d1t=51.897mmb）計算圓周速度V:V=ndV=nd1tn160X1000=3.14x51.897x254=60x1000=0.69mSc）齒寬b:b=0d=1x51.897=51.897mmd1td）齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt=d1t/Z1=52.53/24=2.195mm齒高：h=2.25叫=2.25X2.195=4.939mm齒高之比：b/h=51.897/4.939=10.51e）計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=2.55m/s,7級精度動載荷系數(shù)[15]：Kv=1.11KH=KF=1使用系數(shù)：KA=1KH=1.415vHaFaAHrKF=1.26Fr故載荷系數(shù)：K=KAKvKhKh=1X1.11X1X1.415=1.571AVHaHrf）按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：d1=d1=d1t3：T=51.897x3k=55.278mmg）計算模數(shù)m：m=d]/Z]=55.278/24=2.3mm按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.2）（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.2）a）查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限]:OFE1=500MPa；OFE2=380MPab）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：kFN1=0.85;kFN2=°?88；c）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,||kO0.85x500Ln=fniofei=MPa=303.57MPaf1s1.4[]kO0.88x380O=FN2fe2=MPa=238.86MPaF2s1.4d）計算載荷系數(shù)K：k=kAkvkFf=1J」X1X1-26=1.386e）查取齒形系數(shù)：YFa1=2.65;YFa2=2?172f）查取應(yīng)力校正系數(shù):YSa1=1.58;YSa2=1.8g）計算大小齒輪的Yb牛并加以比較：OFY2.65X1.58Fa1，卜a1==0.01379303.57F1Y2.172X1.84a2__]sa2==0.01637238.86F2故大齒輪數(shù)值較大。（2）模數(shù)設(shè)計計算■2x1.386x5.339x104x0.01637=1.6242因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān),又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m=1.68mm,圓整后m=2mm。校正后的分度圓直徑d1=55.278mmo齒數(shù)Z]、Z2：Z]=d]/m=55.278/2=28；Z2=XZ1=4.5x28=126幾何尺寸計算d=Z?m=28X2=56mma）兩齒輪的分度圓直徑：,1gd=Z?m=126X2=252mm22b）中心距：a="12=56+252_154mm22c）齒寬:b=典d1_1x56_56mm取B2=56mm,B1=61mm.4.4.3第三級傳動設(shè)計1.齒輪參數(shù)選擇1）選用圓柱直齒傳動。2）材料選擇：因此級傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對齒輪強(qiáng)度的削弱，小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3）選取精度等級：選7級精度（GB10095-88）。選小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)Z2=24x3.6=86.4，取Z2=86按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸d1t'珂H3乍1了E2（5.1）（2）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值c）試選載荷系數(shù)：Kt=1.3d）小齒輪傳遞扭矩：T3=2.269x105N?mmc）齒寬系數(shù)%_11d）材料的彈性影響系數(shù)ZE=189-8MPa2e）按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限O_600MPa;o_550MPavHlim1Hlim2f）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60X940X1x（2X8X300X15）=4.06X109N2=4.06X109/3.6=1.128x109g）查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1_0?9;Khn2_°95。h）計算接觸疲勞許用應(yīng)力

安全系數(shù)S=1u=H安全系數(shù)S=1u=H1

，u=H2KhNS^=°.9x600=540MPa=0-95x550=522-5MPa（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d]t,代入中較小的值。由式（5.1）得d1t=85.318mmb）計算圓周速度V:ndn3.14x85.318x56.4mV=1/3==025m/60x100060x1000sc）齒寬b:b=qd=1x85.318=85.318mmd1/d）齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt=d1t/Z]=85.318/24=3.555mm齒高：h=2.25叫=2.25X3.555=7.999mm齒高之比：b/h=85.318/7.999=10.67e）計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.25m/s,7級精度動載荷系數(shù)：Kv=1.08KH=KF=1使用系數(shù)：KA=1KH=1.415vHaFaAHrKF=1.35Fr故載荷系數(shù)：K=KAKvKhKh=1X1.08X1X1.415=1.528AVHaHr（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.2）（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.2）f）按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：d=d3=85.318x3=90.04mmi億g）計算模數(shù)m：1.3：m=d1/Z1=90.04/24=3.75mm4.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計a）查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限]:oFE1=500MPa;oFE2=380MPab）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：kFN1=°85；kFN2=°?88；

C）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,||ko0.85x500Ln=FNioFE1=MPa=303.57MPafis1.4[]ko0.88x380O=FN2fe2=MPa=238.86MPaF2s1.4d）計算載荷系數(shù)K：K=KAKvKhKh=1X1.08X1X1.35=1.458AVHaHre）查取齒形系數(shù)：YFa1=2.65;YFa2=2.208f）查取應(yīng)力校正系數(shù):YSa1=1.58;YSa2=1.776g）計算大小齒輪的Yb牛并加以比較：F[a1牛a1°F1（a2[a1牛a1°F1（a2牛a2°F2二浮=0.01642故大齒輪數(shù)值較大。（3）模數(shù)設(shè)計計算■'2x1.458x2.269x105斉x0.01642=2.66242因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān),又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m=2.66mm,圓整后m=3mm。校正后的分度圓直徑d]=90.4mm。齒數(shù)Z1、z2：Z1=d1/m=90.4/3=30；Z2=\XZ]=3.6x30=108幾何尺寸計算d1=Z1?m=30x3=90mma）兩齒輪的分度圓直徑：11d=Z?m=108x3=324mm22b）中心距:ab）中心距:a=字=弩=207mmc）齒寬:b=作d1=1x90=9°mm取B2=90mm,B1=95mm.5.4.3第四級傳動設(shè)計：1．過橋齒輪參數(shù)選擇IV軸上的小齒輪與⑷軸上的齒輪以及過橋齒輪的齒數(shù)為Z=Z=Z=Z=2445675）材料選擇：小齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。6）選取精度等級：選7級精度（GB10095-88）。4.按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸（4.按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸（d11二5(5.1)（3）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值e）試選載荷系數(shù)：Kt=1.3f）小齒輪傳遞扭矩：T2=7.604x105N?mmc）齒寬系數(shù)竟=1d1d）材料的彈性影響系數(shù)ZE=189-8MPa2按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限O=600MPa;o=550MPavHlim1Hlim2計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n4JLn=60X15.7X1x(2X8X300X15)=6.78X107N2=6.78X107/1=6.78X107安全系數(shù)S=1h）計算接觸疲勞許H1，[OH]2查得接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=安全系數(shù)S=1h）計算接觸疲勞許H1，[OH]2Khniolimi=0.9x600=540MPaSKhn2olim2=0.95x550=522.5MPaS

（2（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。由式（5.1）得d1t=148.24mmb）計算圓周速度V:V=nV=nd1tn460xlQQQ=3.14x148.24x15.7=60x1000=0.12msc）齒寬b:b=qd=1x148.24=148.24mmd1td）齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt=d1t/Z]=148.24/24=6.17mm齒高：h=2.25叫=2.25X6.17=13.9mm齒高之比：b/h=148.24/13.9=10.66e）計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.12m/s,7級精度動載荷系數(shù)：Kv=1.05KH=KF=1使用系數(shù)：KA=1KH=1.44vHaFaAHbKF=1.26Fb故載荷系數(shù)：K=KAKvKhKh=1X1.05X1X1.44=1.512AVHaHbf）按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：疋1“11.512d=d3=148.24x3=155.9mm11t3kt31.3g）計算模數(shù)m：m=d]/Z]=155.9/24=6.5mm5.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值5.2）a）查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限］:OFE1=500MPa;OFE2=380MPab）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：kFN1=0?85；kFN2=°?88；c）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S=1.4,

||ko0.85x500LO=fniofe1=MPa=303.57MPaf1s1.4[]ko0.88x380sd）計算載荷系數(shù)K：k=kA?kksd）計算載荷系數(shù)K：k=kA?kkF—=1x1.05x1x1.26=1.323AvFF卩F2s1.4e）查取齒形系數(shù)：YFa1=2.65;YFa2=2.65f）查取應(yīng)力校正系數(shù):YSa1=1.58;YSa2=1.58g）計算大小齒輪的Yb牛并加以比較：F曙1邛a1=2.65X1.58=0.01379o303.57塔獸=0塔獸=0-01753Y[a2節(jié)Sa2=°F2（4）模數(shù)設(shè)計計算：2x1.323x7.604x105馮x0.01753=3.94mm242因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m=3.94mm,圓整后m=4mm。校正后的分度圓直徑d1=155.9mmo齒數(shù)Z]、Z2：Z]=d]/m=155.9/4=39；Z2=i^XZ1=1x39=394.幾何尺寸計算d=d=Z1?m=38x4=152mma）兩齒輪的分度圓直徑：121b）中心距:b）中心距:a峠=工^=152mmc）齒寬：b=弟〃d1=1x152=152mm4.軸的設(shè)計校核計算:5.6.1四個軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計各軸材料為45號鋼，A0=112mm。d=A0豐仝0n=25mmI軸.d=AJp=112=25mm1軸：d1A03n13940II軸：PII軸：P2=1.42kwn2=254r/min=40mm故故II軸可設(shè)計為齒輪軸。軸II的結(jié)構(gòu)如圖1.1W軸:P=1.25kwW軸:P=1.25kw4n15.7r/m4=d4=A"匕=1123-15.5=60mm結(jié)構(gòu)如下=60mm=60mmW軸：P=1.18kw,n=15.6r/m77結(jié)構(gòu)如下5.6.2軸的校核計算：1.軸的彎矩計算圖3-1上軸輥受力圖由于W軸的作為輸出軸其轉(zhuǎn)速最小，扭距最大故只對W軸進(jìn)行校核計算。根據(jù)受力圖繪出軸的彎矩、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖5.6。0圖3-1上軸輥受力圖1.垂直方向的支反力及彎矩RhdFt圖3-2上軸輥垂直方向受力圖2.作用在齒輪上的力2T7=2"482xl°51.垂直方向的支反力及彎矩RhdFt圖3-2上軸輥垂直方向受力圖2.作用在齒輪上的力2T7=2"482xl°5d152=9.8x103NF=Ftana=9.8x103xtan20=3.6x103Ntr2MB=0160—(160+240)t?砂=0160x3.6x103"160+240=1.44x103N所以RHDR(160+240)—240F=0HBt所以RHB=240x3.6x103"160+240=2.16x103NM=160r=160x2.16x103=346NmHCHB2.水平方向的支反力及彎矩RvbIF-R'.lRvaF-R'.l圖3-3上軸輥水平方向受力圖Rva=P=22802N(160+240)rvb—l(160+240)rvb—l(160+160+240)—240f廠=0Rvb22802x(160+160+240)+240x9.8x103160+240=37802.8N160x22802—160x9.8x103RVD'=5200.8N160+2402MB=0(160+240)r^d+160Fr—160R謝=0M=160r=160x22802x10—3=3648.32N?mVBVAM=240r=240x5200.8=1248N?mVCVDM=M=3648.32N?mBVBMc=Mc=(M2HC+M2比)2=(3462+12482)2=1295N?m,1當(dāng)量彎矩M=[M2+(aT)2]2式中a是調(diào)整系數(shù);11M；=[M2b+(aT)2]2=[3648.32+(0.6x765)2]2=3675.8N?m11M'=[M2+(aT)2]2=[12952+(0.6x765)2]2=1370.56N?mCC346Nm364932Nm346Nm364932Nm3■--;8.'；l.i—T廣」?.■-.二V-■1-■■■■--圖3-4上軸輥彎距圖所以B剖面為危險截面，只需要校核該點(diǎn)的強(qiáng)度。B點(diǎn)的直徑d=90mmo宀bO.ld33675.8=51.6MPa0.1X(90xlO—3)3【o】=55MPa一1Ob環(huán)o一丄=55MPa所以截面B安全其它軸的強(qiáng)度校核同此，且均安全。3.2.2軸的剛度校核（僅校核上軸的剛度）軸的材料彈性模量E=210GPa=3.34x10-7m4=3.22x10=3.34x10-7m4=3.22x10-6m4I=1=16464n〃43.14(90x10-3)4I=2=2~6^64F=3.6x103NtF=9.8x103NrR=22802NVA

AISO16fl.240.CnJ弧AJ*A—、'<■：■■■■<■：R匚d/\1'、F-.-圖3-5上軸輥受力圖由文獻(xiàn)[2]表8-1公式得八Fab(l+a)3.6x10^X240X10-3X160X10-3x(40C+240x10~3“廠1心Q=F==5.26x10-4HB6E/]八Fab(l+b)3.6x1(Jx24(X10-3x160X10_3x(40(+160x1O3Q=—Lt=—=—.6x10-4HD6E/]Fab(l2—a2—2)3.6x1"x24(X1C—3X16CX10-3x(400—240—16O)x1C—6一-—t=一6x40040-3x210<lO9x3.34x10-76x40040-3x210x1Ox3.34x10-7yHC6lEi16x40010-3x210x109x3.34x10-7=-6.3x105mFt呈生作圧圖3-6上軸輥各詳細(xì)情況受力圖Fv單獨(dú)作用時，

Fab(l+a)9.8x103x240x10-3x160xlO-3x(400+240)x10-3Q=S'丿==1.43x10-3vB16lEi16x400x10-3x210x109x3.34x10-7Fab(l+b)9.8x103x240x10-3x160x10-3(400+160)10-3Q=-_r=VD16lEi16x400x10-3x210x109x3.34x1