裝配圖車梁加工用翻轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

裝配圖車梁加工用翻轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì),裝配,圖車梁加,工用,轉(zhuǎn)臺(tái),設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1、 引言 1.選題的依據(jù)及意義： 隨著時(shí)代的進(jìn)步，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑、采礦等對(duì)重型卡車的需求量也在不斷的提升，車架是汽車的最重要部件，同時(shí)縱梁也是車架的重要部件，在現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的各個(gè)重型卡車生產(chǎn)廠家，縱梁孔加工工藝是個(gè)非常頭疼的問題。提高縱梁的加工效率如今擁有很廣闊的市場(chǎng)。車身底盤縱梁是各種車輛的基本骨架，直接決定著整個(gè)車身的剛性和承受沖擊性能，對(duì)于車架而言,最基礎(chǔ)的部件就是縱梁.對(duì)于縱梁的加工,目前國(guó)內(nèi)各大廠家主要采用的是單搖臂鉆床靠模加工,加工效率普遍低下,針對(duì)此現(xiàn)狀我對(duì)縱梁鉆孔翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),能支持4臺(tái)搖臂轉(zhuǎn)床同時(shí)加工,并且通過大梁臺(tái)箱裝置的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)縱梁三面孔的加工,從而減小了由于反復(fù)拆卸,安裝,定位所引起的定位和加工誤差.采用縱梁鉆孔翻轉(zhuǎn)機(jī)不僅提高了國(guó)內(nèi)整體廠家的加工效率,同時(shí)也能夠給重型車輛廠家?guī)砜捎^的經(jīng)濟(jì)收入。 2.國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)： 機(jī)械加工過程中都會(huì)使用到夾具來固定工件使之占有正確的位置，以便加工和檢測(cè)。但是當(dāng)工件太大而不方便調(diào)節(jié)位置，不能保證精度，而又有進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工時(shí)，夾具不能滿足加工要求。這是我們必須選擇去它的夾具，譬如翻轉(zhuǎn)臺(tái)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行360°翻轉(zhuǎn)，并能任意角度固定，符合加工要求。 翻轉(zhuǎn)臺(tái)因?yàn)闇p輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，保證加工精度，為企業(yè)帶來效益，所以得到快速的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有焊接翻轉(zhuǎn)臺(tái)、變速箱翻轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)體維修翻轉(zhuǎn)臺(tái)等等。 近日，安叉集團(tuán)研制成功裝載機(jī)離合器組裝翻轉(zhuǎn)臺(tái)架，該新型翻轉(zhuǎn)臺(tái)架的研制成功，實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)離合器、大噸位離合器一次性裝夾完成全部工作的組裝，不僅翻轉(zhuǎn)和壓配實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人力資源，提高了裝配效率。隨著客戶的需求，安叉集團(tuán)公司生產(chǎn)的裝載機(jī)產(chǎn)量在不斷的增加，然而，在裝配過程中，裝載機(jī)離合器的軸承和波形彈簧壓裝較為困難，翻轉(zhuǎn)也較為吃力、麻煩，現(xiàn)有裝配臺(tái)架已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求。為了解決這一“瓶頸”，提高生產(chǎn)效率，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，直屬一金工車間和工藝科聯(lián)合商討制定，將整個(gè)組裝臺(tái)架由電機(jī)減速機(jī)、臺(tái)架和液壓系統(tǒng)組成，利用電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)、液壓油缸壓裝軸承和波形彈簧，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)翻轉(zhuǎn)和電動(dòng)壓裝功能，一次裝夾，并完成全部的組裝工作，同時(shí)附屬大噸位離合器的組裝。 隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械加工要求變的更高，加工工件變大，變得更為復(fù)雜，翻轉(zhuǎn)臺(tái)的人工翻轉(zhuǎn)已經(jīng)不能滿足要求，翻轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)向著自動(dòng)化、數(shù)控化的方向發(fā)展，翻轉(zhuǎn)臺(tái)也會(huì)更復(fù)雜。 3. 研究?jī)?nèi)容 通過研究以前的車梁加工系統(tǒng)，得出車梁加工中的缺點(diǎn)，決定總體設(shè)計(jì)目的，進(jìn)行總裝配的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算確定所有零件的尺寸，校核所有零件的強(qiáng)度。 二、總體設(shè)計(jì)方案和安裝使用說明 2.1設(shè)計(jì)目的 機(jī)械加工過程中都會(huì)使用到夾具來固定工件使之占有正確的位置，以便加工和檢測(cè)。但是當(dāng)工件太大而不方便調(diào)節(jié)位置，不能保證精度，而又有進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工時(shí)，夾具不能滿足加工要求。以前，車梁在加工過程中需要使用行車進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)和定位，才能完成車梁的上各基礎(chǔ)孔的鉆孔、鏜削。效率低，精度低。所以進(jìn)行車梁加工翻轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，翻轉(zhuǎn)臺(tái)的必須達(dá)到以下的要求： 1) 車梁可繞縱向軸線作正反360。慢轉(zhuǎn)，任何角度均可停止并自鎖，使各部面的鉆孔都可以轉(zhuǎn)成水平位置作平施工。 2) 車梁上各基礎(chǔ)孔的堆焊、鏜削均能方便進(jìn)行，不受翻轉(zhuǎn)臺(tái)的擋礙。 3) 位置定心滾動(dòng)。 2.2方案的選擇和主要參數(shù)： 根據(jù)車梁形狀和研制要求，曾提出兩種方案。它們都由首端和尾端兩部分組成。首基本相同，都是用來驅(qū)使車梁旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。由自鎖電機(jī)、聯(lián)軸器、鏈輪、渦輪蝸桿減速器帶動(dòng)主軸低速旋轉(zhuǎn)，固定在主軸一端的轉(zhuǎn)臂與車梁保險(xiǎn)杠聯(lián)接，帶其轉(zhuǎn)動(dòng)。為使不同車型的重心都能調(diào)到旋轉(zhuǎn)線上，轉(zhuǎn)臂上設(shè)有可調(diào)偏心的夾緊裝置。兩個(gè)方案的區(qū)別在于尾端結(jié)構(gòu)不同：方案一，翻轉(zhuǎn)臺(tái)的尾端是由一件直徑2．8m 的滾圈和四件滾輪組成，滾圈在滾輪上可作原位置定心滾動(dòng)。不同型號(hào)車梁的尾部都可插入這個(gè)滾圈中．夾緊后隨圈一齊滾動(dòng)。用兩個(gè)平臺(tái)將首尾端升高，讓過旋轉(zhuǎn)的車梁。方案二．翻轉(zhuǎn)臺(tái)尾端是由一根尾軸和支撐架組成。尾軸是車梁在尾部的旋轉(zhuǎn)中心，它和不同型號(hào)車梁的聯(lián)接．分別有專用鋼架完成。比較上述兩個(gè)方案，從不同車型裝夾的適應(yīng)性、車梁裝夾時(shí)穩(wěn)定性和修理時(shí)人員的安全程度看，前一個(gè)方案較好。雖造價(jià)偏高，制造難度偏大，考慮到日后長(zhǎng)時(shí)間修理工作的方便可靠．我們決定采用第一個(gè)方案。 傳動(dòng)原理圖 翻轉(zhuǎn)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)： 臺(tái)架外長(zhǎng)12．8m 輸入功率7．5kW，臺(tái)架總寬4m 旋轉(zhuǎn)速度0．5r／rain，旋轉(zhuǎn)中心高2．8m ，最大扭矩58800Nm，滾圈外徑2．8m 偏心調(diào)節(jié)量0～1 000mm。 2.3 翻轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì) 2.3．1 車梁重心位置的確定 從車梁的形狀可以看出，車梁形狀以縱向軸線左右對(duì)稱．重心必然在軸對(duì)稱平面上，重心位置不能直觀定出．可由三種方法確定；計(jì)算法、作圖法和實(shí)測(cè)法。采用前二種方法必須先知道車梁各部位鋼板的厚度和輪廓曲線的方程或準(zhǔn)確位置．這比較難做到。特別是進(jìn)口車的車梁．由于形狀不規(guī)則，其計(jì)算或作圖過程復(fù)雜，而且最后結(jié)果也是個(gè)近似值。利用實(shí)測(cè)法能比較快地解決這個(gè)問題．而且不會(huì)出錯(cuò)。（如圖1)取a b c三個(gè)點(diǎn)著力將車梁吊起．其中b c兩點(diǎn)用5噸手拉葫蘆代替鋼繩，調(diào)整手拉葫蘆的長(zhǎng)短，使車梁的對(duì)稱軸平面d處于水平狀態(tài)。在主鉤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的下方掛一重錘e，重錘尖端所指的點(diǎn)8即為車粱的重心位置。 圖1 2.3．2 主要尺寸參數(shù)的確定： 1　 偏心的調(diào)整范圍：(見圖1)根據(jù)每種車梁的長(zhǎng)度和車梁中方便夾緊的部位，初步確定首端轉(zhuǎn)臂到尾端滾圈之間的距離為8m這可使不同車型都可靠夾緊又方便修理。在車梁軸平面d內(nèi)，從車梁8m處的截面形心f過車梁重心g引一直線，并向保險(xiǎn)杠一端延長(zhǎng)，此線即為車梁在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軸線。保險(xiǎn)杠到旋轉(zhuǎn)軸線的垂直距離h就是該車型所要求調(diào)正的偏心大小。取不同車型中的最大距離1m，定為翻轉(zhuǎn)臺(tái)的可調(diào)偏心范圍。 ’ 2　 翻轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心高：車梁外形離旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的點(diǎn)到軸線的垂直距離為該車型旋轉(zhuǎn)時(shí)的中心高．取不同車型的最大距離加放200rmm，即2．8m定為翻轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心高 3　 滾圈內(nèi)徑；車梁上離保險(xiǎn)杠一端8m處．截面形狀的最大尺寸，加放吊裝時(shí)所需活動(dòng)的范圍就是滾圈的內(nèi)徑大小。取三種車型中的最大滾圈內(nèi)徑即2．5m，定為翻轉(zhuǎn)臺(tái)的滾圈內(nèi)徑(見圖2) 圖2 4　 首尾端間距離；根據(jù)車梁長(zhǎng)度和方便夾緊的部位，在確定偏心范圍時(shí)已初定出首尾端的間距為8m。但每種車梁長(zhǎng)度均長(zhǎng)10m左右，將車梁吊裝入圈時(shí)，為不碰撞首端渦輪和轉(zhuǎn)臂，必須在垂直面內(nèi)，縱向傾斜一個(gè)角度。首尾端間距越小，傾斜越多，要求滾圈的內(nèi)徑也越大。在初定的8m間距下，滾圈內(nèi)徑2．5m是否行，必須驗(yàn)證。我仍通過吊裝模擬試驗(yàn)來驗(yàn)證(見圖3)。接比例將首端轉(zhuǎn)臂1o和尾端滾圈23的大小、位置作圖，用同樣比例將8m處截面尺寸最大的車梁制成硬紙板模型。模擬吊裝，傾斜移動(dòng)，觀察車梁與滾圈，車梁與轉(zhuǎn)臂之間不碰撞的活動(dòng)間距是否夠大。結(jié)果是，在2．3m 內(nèi)徑的滾圈中可以順利吊裝出入。由于車梁尾部圓弧跨接段部位i處(見圖1)，經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，必須補(bǔ)焊。這個(gè)部位正好靠近8m處的滾圈夾緊部位，為讓開補(bǔ)焊空間，我仍將首尾端間距從8m 增大到8．4m。 圖3 2.4 車梁的裝夾結(jié)構(gòu) 1　 弧形滑板平臺(tái)：車梁尾部安放在滾圈內(nèi)的小平臺(tái)上。在8．4m處和這小平臺(tái)接觸的車梁，三種車型的傾角都不同。為保證是面接觸而非線接觸，我們將小平臺(tái)設(shè)計(jì)成上下兩部分，它們之間是圓弧面連接。上半部可以隨車梁安放時(shí)的角度在下半部上作一定角度的滑動(dòng)，直到車梁和小平臺(tái)的接觸面吻合為止。 2　 螺旋千斤頂夾緊：車梁在滾圈平面內(nèi)兩個(gè)方向的自由度，我們采用四只螺旋千斤頂夾緊的方法來限制。水平方向一邊一只相對(duì)頂緊車梁，垂直方向兩只，將車梁同一截面的兩個(gè)部分壓緊在兩個(gè)弧形滑板平臺(tái)上。為裝夾快捷可靠，千斤頂采用燕尾槽滑嵌在滾圈內(nèi)側(cè)，并使滑動(dòng)方向與滾圈旋轉(zhuǎn)平面垂直，防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)松脫。 2.5 翻轉(zhuǎn)臺(tái)的安裝精度 如果安裝精度不夠，在旋轉(zhuǎn)過程中，車梁定位就會(huì)被破壞(見圖3)，隨滾圈轉(zhuǎn)動(dòng)，直線jK、jL長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化，由長(zhǎng)變短然后又變長(zhǎng)，促使夾緊松馳、車梁脫落造成事故，這是十分危險(xiǎn)的。我們的安裝精度是： (1) 滾圈滾動(dòng)平面的垂直度≤0．3mm／m。 (2) 滾圈的旋轉(zhuǎn)中心與首端主軸軸線的位置度≤lmm。 (3) 滾圈的滾動(dòng)平面與首端主軸軸線在水平面內(nèi)的垂直度≤lmm／全長(zhǎng)。 我們采用的測(cè)量方法如下： (1)滾圈在車加工前，裝一根可拆卸的空心方梁跨過直徑。加工時(shí)保證滾圈外圓的圓柱度，外圓與方梁上孔}3的同軸度，外圓與滾圈基準(zhǔn)端面的垂直度。 (2)用框式水平儀測(cè)量，使?jié)L圈安裝時(shí)基準(zhǔn)端面的垂直度≤o．3mm／m，主軸軸線的水平度 ≤O．04mm／m。 (3)預(yù)先安首端主軸承座上前后兩只主軸孔配二塊厚6mm 的校正圓板，圓板中央各有一只 同軸小孔。校正前，吊下主軸，將兩塊圓板裝在主軸承座孔中。 (4)用}o．3鋼絲穿過三只 3孔，粗校主軸軸線與滾圈中心的位置度。 (5)在翻轉(zhuǎn)臺(tái)首尾端間中點(diǎn)放一水準(zhǔn)儀，測(cè)量三只 3孔，使?jié)L圈中心與主軸軸線的位置度≤lmm。 (6)用 0．3mm鋼絲測(cè)量主軸承孔前面一塊校正圓板的 3孔中心到滾圈端面上水平直徑兩端點(diǎn)的距離差，調(diào)正滾圈平面取向，使之≤ lmm。 (7)因調(diào)整中的相互影響，需重復(fù)校正上述精度。 三、傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 自鎖電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速： 聯(lián)軸器的工作效率：1 =0.99 齒輪傳動(dòng)的效率(包括軸承效率)：2=0.97 開式滾子鏈傳動(dòng)的效率：3=0.92 渦輪蝸桿減速器的工作效率(包括軸承效率):4=0.4 齒輪的傳動(dòng)比為i′1=3—4，開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i′2=1—8，渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i′3=5—80，則電機(jī)轉(zhuǎn)速可選擇的范圍為：nˊd=nwi′1i′2i′3=7.5—1280.可見同步轉(zhuǎn)速750、1000的電機(jī)符合，因?yàn)榍罢弑群笳叩膫鲃?dòng)比小，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸較小，因此可選用同步轉(zhuǎn)速750滿載720的電機(jī)，選定的電機(jī)型號(hào)為Y160L-8。 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i= =1440，取齒輪減速器的傳動(dòng)比為i1=4， 開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i2=5，則渦輪蝸桿的傳動(dòng)比為i3= =72。 3.2 各軸轉(zhuǎn)速和功率： 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，齒輪減速器的高速軸為1軸，低速軸為2軸,蝸桿的軸為3軸,渦輪的軸為4軸。 n0=n1=730r/min n2= =180r/min n3= =36r/min n4==0.5r/min 按電機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率， P0=Ped=7.5KW P1=P0==7.425KW P2=P12=7.425=7.2KW P3=P2=7.2=6.63KW P4=P3=6.630.4=2.65KW 各軸轉(zhuǎn)矩： =99.48 因?yàn)門4，＜58800Nm 所以電機(jī)選用額定功率為11KW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速為730r/min,型號(hào)為Y180L-8. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i= =1440，取齒輪減速器的傳動(dòng)比為i1=4， 開式滾子鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i2=5，則渦輪蝸桿的傳動(dòng)比為i3= =73。 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，齒輪減速器的高速軸為1軸，低速軸為2軸,蝸桿的軸為3軸,渦輪的軸為4軸。 n0=n1=730r/min n2= =182.5r/min n3= =36.5r/min n4= =0.5r/min 按電機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率， P0=Ped=11KW P1=P0==10.89KW P2=P12=10.89=10.56KW P3=P2=10.56=9.72KW P4=P3=9.720.4=3.89KW 各軸轉(zhuǎn)矩： =143.9 3.3 圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 3.3.1選擇齒輪材料及許用接觸應(yīng)力計(jì)算 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40MnB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241~286HBS，=730Mpa，=600 Mpa。大齒輪選用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度241~269HBS，=620Mpa，=510Mpa。選用7級(jí)精度。SH =1.1，SF =1.25，材料的彈性影響系數(shù). 許用接觸應(yīng)力計(jì)算如下： 3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由于載荷平穩(wěn)故取載荷系數(shù)K=1 齒寬系數(shù) 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T1=142.47N·m 由d1≥ = =62.8mm 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=4 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)： Z2=iZ1=4×20=80 實(shí)際傳動(dòng)比I0=80/20=6 傳動(dòng)比誤差：i-i0/I=4-4/4=0%<2.5% 可用 齒數(shù)比：u=i0=4 模數(shù)：m=d1/Z1=62.8/20=3.14mm 根據(jù)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=4mm 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑：d1=mZ1=4×20mm=80mm d2=mZ2=4×80mm=320mm 齒寬：b=φdd1=1×62.8mm=62.8mm 取b2=65mm b1=70mm 3.3.3按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=80由手冊(cè)得: YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.22 YSa2=1.73 =59.5Mpa< =52.7< 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 3.3.4計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=4/2(20+80)=200mm (5)計(jì)算齒輪的圓周速度V V=πd1n1/(60×1000)=3.14×80×730/（60×1000）=3.06m/s 3.4 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1） 取小鏈輪齒數(shù) ， 取，此鏈傳動(dòng)采用單排鏈查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Km=1 根據(jù)鏈傳動(dòng)的計(jì)算功率PC和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1， 選取鏈號(hào)為10A ，其節(jié)距P=15.875㎜ 10A 滾之鏈在額定功率曲線高峰值對(duì)應(yīng)的小鏈輪的轉(zhuǎn)速大約是=1600r/min ∵>n1=182.5r/min,說明全面按照鏈板疲勞強(qiáng)度計(jì)算來確定小鏈輪的齒數(shù)是合理的. 初選中心距a0=(30~50)p 鏈節(jié)數(shù)Lp 鏈節(jié)數(shù)應(yīng) 圓整數(shù)，并最好取偶數(shù)。 實(shí)際中心距： 松邊垂度 f=(0.01~0.02)a 鏈節(jié)距p=15.875㎜ 選擇用彈簧卡固定的鏈 中心距不宜過小，過小鏈在小鏈輪的包角也小減小鏈輪齒數(shù)的嚙合這樣傳動(dòng)效率也會(huì)減小 若中心距過大則結(jié)構(gòu)不緊湊，鏈條易發(fā)生抖動(dòng)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性 則選取Lp=140㎜ 鏈長(zhǎng)L=2223㎜ a=629㎜ f=6.29～12.58㎜ 驗(yàn)算鏈速v : 采用滴油潤(rùn)滑。 （2） 計(jì)算鏈的有效拉力F： 計(jì)算作用軸上的壓力FQ FQ=1.2F=1.2×11478.3 =13773.96N 根據(jù)鏈速為低速，傳動(dòng)平穩(wěn)，可選取45鋼，50鋼和ZG310-570滾之鏈的牌號(hào)為： 10A—1—140 GB1243—1997 小鏈輪的主要幾何尺寸： 大鏈輪的主要幾何尺寸： 3.5 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.5.1 輸入軸的選材及軸徑設(shè)計(jì) 選用45#鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS，按扭矩初算直徑d，公式如下： ，式中A僅決定于材料許用剪應(yīng)力的系數(shù)，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取A=110，n為輸入軸的轉(zhuǎn)速，P為輸入軸的功率。 代入數(shù)據(jù)可得計(jì)算如下： 其上應(yīng)開有鍵槽，應(yīng)適當(dāng)增大直徑，增大5%，則，取值30mm,與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表選用HL3彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩630000，半聯(lián)軸器的孔徑 3.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定。 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 軸結(jié)構(gòu)草圖如下： 從左到又依次為1.2.3.4.5段 d1=30mm，長(zhǎng)度L1取L1=58mm d2=40mm，長(zhǎng)度L2取L2=55mm 初選用7309c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為45mm寬度為25mm，外徑為100mm。 故d3=45mm，考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁有一定的距離，再考慮留有一定的長(zhǎng)度的套筒長(zhǎng)，故取L3=25mm+15.5mm=40.5mm 由于小齒輪的齒根圓直徑和軸的直徑相差很小，故將小齒輪和軸做出一體，即做成齒輪軸。小齒輪的齒根圓直徑為70mm，寬度為70mm，故可選取第四段的直徑為d4=60mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=100mm，齒輪中心位于第四段軸的中心。第五段選取和第三段一樣的尺寸。 軸的總長(zhǎng)度Lin=58+50+40.5+100+40.5=289mm 3.5.3 對(duì)輸入軸進(jìn)行校核： 齒輪分度圓直徑：d1=80mm 扭矩：T1=142.47N·m 求圓周力：Ft， 求徑向力：Fr， 繪制該軸的受力簡(jiǎn)圖，直面彎矩圖，水平面彎矩圖，扭矩圖如下： L=140mm 判定危險(xiǎn)截面為第四段軸的中心面 該軸單向旋轉(zhuǎn)，軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有，查得。則折算系數(shù)為： 驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度 比較計(jì)算結(jié)果和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)C截面直徑，滿足強(qiáng)度要求。 3.6 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.6.1輸出軸的選材及軸徑設(shè)計(jì) 輸出軸選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度217~255HBS 。 由公式求出軸的最小直徑: 考慮其上開有鍵槽，直徑應(yīng)適當(dāng)增加，增加5%，則直徑為 ，最后取最小直徑為30mm。 3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大齒輪置于箱體中間，兩軸承對(duì)稱分布。齒輪右側(cè)用軸肩固定，左側(cè)用套筒固定。軸承采用角接觸軸承，型號(hào)為7309c，基本參數(shù)如下：內(nèi)徑d=45mm，外徑D=100mm，B=25mm。 圖為大軸的草圖，可分為七段，從左到右標(biāo)號(hào)依次為1，2，3，4，5，6，7。各段直徑分別為：30，36，45，50，56，50，40，單位mm。長(zhǎng)度分別為：32，50，，43，61，10，56，23，單位mm。 因?yàn)榇簖X輪的分度圓的直徑為320 mm，故將大齒輪做成輔板式結(jié)構(gòu)，其草圖如下，具體的參數(shù)已經(jīng)在齒輪設(shè)計(jì)部分給出。 輸出軸的長(zhǎng)度為L(zhǎng)out=32+50+45+61+10+25+56=279mm 3.6.3輸出軸的校核 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 軸的受力簡(jiǎn)圖如下： ， 彎矩扭矩圖如下： 各數(shù)據(jù)如下： 根據(jù)受力圖和彎矩扭矩圖，判斷O處為危險(xiǎn)截面，下面進(jìn)行驗(yàn)算： 該軸單向旋轉(zhuǎn)，軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，查得，則折算系數(shù)為： 驗(yàn)算危險(xiǎn)截面強(qiáng)度： 比較計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)O截面直徑，滿足強(qiáng)度要求。 3.6.4 軸承的選擇： （1） 輸入軸軸承選擇 對(duì)于輸入軸的軸承選擇，首先考慮角接觸軸承。選用7309c型角接觸軸承，其基本尺寸如下： 內(nèi)徑：45mm；外徑：100mm；寬度：25mm。 （2） 輸出軸軸承選擇 對(duì)于輸出軸的軸承選擇，考慮角接觸軸承，選用7309c型角接觸軸承，其基本尺寸如下： 內(nèi)徑：45mm；外徑：100mm；寬度：25mm。 （3） 求作用在齒輪上的力 齒輪分度圓的直徑為 圓周力 徑向力 軸向力 求兩軸承的計(jì)算軸向力 查手冊(cè)得 軸承派生軸向力，e為判斷系數(shù)，其值由的大小來決定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，取e=0.42. ，軸承2放松，軸承1壓緊 X1=0.4 Y1=1.4 X2=1 Y2=0 因?yàn)橹械葲_擊，所以 P1>P2 轉(zhuǎn)換成年數(shù)，可用5年，故5年檢修更換。 3.6.5 鍵的選擇： （1） 鍵聯(lián)接選擇平鍵聯(lián)接， 輸出軸齒輪所在段的鍵的選擇，其所在軸段的直徑為50mm，選用鍵1445GB/T1096-2003。輸出軸與小鏈輪相連的軸段采用鍵828 GB/T1096-2003。 鍵的類型和尺寸 （2） 校核鍵的強(qiáng)度 查表得 取平均值 輸出軸齒輪所在段的鍵 鍵的工作長(zhǎng)度 L=l-b/2=38mm 鍵與輪轂的接觸長(zhǎng)度 k=0.5h=4.5mm 輸出軸與小鏈輪相連的軸段 鍵的工作長(zhǎng)度 L=l-b/2=24mm 鍵與輪轂的接觸長(zhǎng)度 k=0.5h=3.5mm 可見鍵的強(qiáng)度合格。 3.6.6 減速器箱體尺寸確定 箱座壁厚 根據(jù)公式0.04a+18mm，a=200mm，故取整11mm。 箱蓋壁厚 根據(jù)蝸桿在下0.85，取為10mm。 箱座凸緣厚度b 。 箱蓋凸緣厚度 。 箱座底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 ，選用20mm。 地腳螺栓數(shù)目n=8 軸承旁連接螺栓直徑 取整為15mm，派生16mm。 箱蓋與箱座連接螺栓直徑 軸承端蓋螺釘直徑 ，取為8mm。 視孔蓋螺釘直徑 ，取為8mm。 定位銷直徑d ，取為8mm。 軸承旁凸臺(tái)半徑 。 外箱壁至軸承座端蓋面距離 ，取為37mm。 蝸輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 渦輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 箱蓋、箱座肋厚 ，取為8.5mm，取為9.35mm。 凸緣式端蓋 ，取為140mm。 嵌入式端蓋 ，取為135mm。 3.7蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.7.1選擇材料 采用單線漸開線蝸桿（ZI），蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度低，故蝸桿用45鋼。因希望耐磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。渦輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 1　 2　 彈性系數(shù) 3　 接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值得 . 3.7.2蝸輪的許用應(yīng)力 渦輪的基本許用應(yīng)力 ,取中心距a=650mm,因i=73,取模數(shù)m=15，蝸桿分度圓直徑這時(shí)， 查得接觸系數(shù)，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 3.7.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1) 蝸桿 軸向齒距，直徑系數(shù)q=18，齒頂圓直徑，齒根圓直徑，分度圓導(dǎo)程角，蝸桿軸向齒厚。 2) 渦輪 變位系數(shù)，渦輪分度圓直徑，齒根圓直徑，渦輪喉圓直徑，齒輪咽喉母圓半徑。 3) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查得 螺旋角系數(shù) , 許用彎曲應(yīng)力 查得基本許用彎曲應(yīng)力 壽命系數(shù) 彎曲強(qiáng)度是滿足的。 3.7.4蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ，這根是低速軸，采用齒輪軸，因?yàn)槲仐U分度圓直徑為270mm，齒根圓為234mm，第一段軸徑為35mm，長(zhǎng)30mm，第二段軸徑為40mm，長(zhǎng)170mm，第三段軸徑為70mm，長(zhǎng)100mm，第四段為有齒段軸徑為200mm，長(zhǎng)為235mm，第五段軸徑為306mm，長(zhǎng)為230mm，第六段軸徑為200mm，長(zhǎng)為235mm，第七段軸徑為70mm，長(zhǎng)為100mm。軸承座外端面距離外箱壁6mm，因?yàn)槭莾?nèi)伸入式軸承座，又必須保證內(nèi)部斜面與蝸輪距離大約在一個(gè)箱壁厚度左右，渦輪齒兩側(cè)到各段軸承各有55mm，軸端倒角為。鏈輪與軸連接的鍵的基本尺寸為。 3.7.5蝸桿軸的疲勞強(qiáng)度和扭矩強(qiáng)度校核 故安全 1) 危險(xiǎn)截面的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)的彎矩M為M= 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)查表得 材料的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為 而且 得綜合系數(shù)值為 碳鋼的特性系數(shù)取 計(jì)算安全系數(shù) 故安全， 2) 危險(xiǎn)截面的右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)的彎矩M為M= 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 過影配合出的 ，插入法求出并取，得 軸按磨削加工， 得表面質(zhì)量系數(shù)為 而且 得綜合系數(shù)值為 碳鋼的特性系數(shù)取 計(jì)算安全系數(shù) 故安全 軸的設(shè)計(jì)校核完畢，設(shè)計(jì)符合要求。 3.7.6 蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 這是低速軸，所以選擇HL型彈性柱銷聯(lián)軸器。，選擇HL5.考慮到安全，即選擇軸孔直徑為75mm，軸長(zhǎng)為150mm。第二段軸徑為80mm，長(zhǎng)為80mm，第三段軸徑為85mm，長(zhǎng)為204mm，第四段軸徑為90mm，長(zhǎng)為10mm，第五段軸徑為85mm，長(zhǎng)為31mm，第六段軸徑為80mm，長(zhǎng)為39mm。軸的兩端軸承選取型號(hào)6316的軸承。 （1）蝸輪軸的疲勞強(qiáng)度和扭矩強(qiáng)度校核 故安全， 1) 危險(xiǎn)截面的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)的彎矩M為M= 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)查表得 材料的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為 而且 得綜合系數(shù)值為 碳鋼的特性系數(shù)取 計(jì)算安全系數(shù) 故安全， 2) 危險(xiǎn)截面的右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面右側(cè)的彎矩M為M= 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 過影配合出的，插入法求出并取，得 軸按磨削加工，得表面質(zhì)量系數(shù)為 而且 得綜合系數(shù)值為 碳鋼的特性系數(shù)取 計(jì)算安全系數(shù) 故安全 軸的設(shè)計(jì)校核完畢，設(shè)計(jì)符合要求。 （2）蝸輪的鍵 鍵的類型和尺寸 鍵的基本尺寸 校核鍵的強(qiáng)度 查表得 取平均值 鍵的工作長(zhǎng)度 L=l-b/2=189mm 鍵與輪轂的接觸長(zhǎng)度 k=0.5h=7mm 可見鍵的強(qiáng)度合格。 3.7.7減速器箱體尺寸確定 箱座壁厚 根據(jù)公式0.04a+38mm，a=650mm，故取整11mm。 箱蓋壁厚 根據(jù)蝸桿在下0.85，取為10mm。 箱座凸緣厚度b 。 箱蓋凸緣厚度 。 箱座底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 ，選用24mm。 地腳螺栓數(shù)目n=8 軸承旁連接螺栓直徑 取整為17mm，派生18mm。 箱蓋與箱座連接螺栓直徑 軸承端蓋螺釘直徑 ，取為9mm。 視孔蓋螺釘直徑 ，取為8mm。 定位銷直徑d ，取為8mm。 軸承旁凸臺(tái)半徑 。 外箱壁至軸承座端蓋面距離 ，取為47mm。 蝸輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 渦輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離，取為11mm。 箱蓋、箱座肋厚 ，取為8.5mm，取為9.35mm。 凸緣式端蓋 ，取為160mm。 嵌入式端蓋 ，取為120mm。 3.7.8求作用在蝸輪上的力 蝸輪分度圓的直徑為 圓周力 徑向力 軸向力 求兩軸承的計(jì)算軸向力 查手冊(cè)得 軸承派生軸向力，e為判斷系數(shù)，其值由的大小來決定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，取e=0.42. ，軸承2放松，軸承1壓緊 X1=0.4 Y1=1.4 X2=1 Y2=0 因?yàn)橹械葲_擊，所以 P1>P2 轉(zhuǎn)換成年數(shù)，可用5年，故5年檢修更換。 三、設(shè)計(jì)總結(jié) 走的最快的總是時(shí)間，來不及感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。 經(jīng)過堪比考試還艱難的幾十天完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，體力透支是肯定的。每天就在數(shù)學(xué)的計(jì)算和力學(xué)的校核，以及空間的統(tǒng)籌中。 本次我進(jìn)行的翻轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，從對(duì)它不知所云到整個(gè)結(jié)構(gòu)都刻入腦海中，我花的心思與精力只有我自己才能體會(huì)到。計(jì)算是一個(gè)很枯燥的工作，數(shù)據(jù)繁雜，計(jì)算量很大，布置復(fù)雜，即使是再小的疏忽也會(huì)導(dǎo)致所有的工作前功盡棄。計(jì)算中我不敢疏忽，所有的答案都是自己經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算得出的。并且得出了正確答案。 　　從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水。老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)和科研項(xiàng)目，工作量之大可想而知，她還在百忙之中抽出大量的時(shí)間來指導(dǎo)我們。她的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她的淵博的專業(yè)知識(shí)，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。在我的畢業(yè)論文寫作期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向劉萍老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 　　同時(shí)，論文的順利完成，離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個(gè)的論文寫作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，讓我把握了畢業(yè)論文答辯怎么寫。在在他們的幫助下，論文得以不斷的完善，終極幫助我完整的寫完了整個(gè)論文。 　　最后，也是最重要的，我要感謝我的父母，如果沒有他們，就沒有現(xiàn)在站在這里的我，是他們賜與我生命，賜與我大學(xué)的機(jī)會(huì)，是他們創(chuàng)就今天的我。對(duì)于你們，我充滿無窮的感激。 參考文獻(xiàn) 1.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì)編. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009 2.吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009 3.李紅波. 箱體焊接萬(wàn)向翻轉(zhuǎn)臺(tái)研制[J]. 礦山機(jī)械，2008（10）：36-38 4.唐美健，占金林. 154噸自卸車車梁翻轉(zhuǎn)臺(tái)的研制[J]. 礦用汽車，1996（4）：10-13 5.Mechanical design and systems handbook. New York:?McGraw-Hill Book Co., 1985 6.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2001 7.鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制. 第3版.華中科技大學(xué)出版社，2001 8.林崗.機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9.陸玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第3版.機(jī)械工業(yè)出版社，2000 10.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2007年2月 11.陳立德.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.高等教育出版社.2007年8月 12.盧耀祖.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).同濟(jì)大學(xué)出版社，2004 13.胡家秀主編：《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年1月第一版 14.程志紅、唐大放編著：《機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)》，東南大學(xué)出版社，2006 15.《機(jī)械原理》（第六版）孫桓、陳作模主編，高等教育出版 2001年6月 致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。許老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，程序調(diào)試等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是許老師仍然細(xì)心地糾正程序中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。同時(shí)也要感謝和我一組的同學(xué)們，在論文的寫作過程中，正是有了他們的幫助和指導(dǎo)，才使得我的畢業(yè)論文能夠快速順利的完成。 然后還要感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！ 35