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分 類 號 密 級 寧 寧波大紅鷹學院 畢 業(yè) 設 計 論 文 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 誠 信 承 諾 我謹在此承諾 本人所寫的畢業(yè)設計 論文 半自動薄刀分紙機提 升機構(gòu)構(gòu)設計 均系本人獨立完成 沒有抄襲行為 凡涉及其他作者的 觀點和材料 均作了注釋 若有不實 后果由本人承擔 承諾人 簽名 年 月 日 I 摘 要 薄刀分紙機是一種紙板分切機械 采 用 薄 刀 分 切 厚度僅為 1mm 左右 設 有 自 動 手 動 砂 輪 磨 削 保 持 刀 刃 鋒 利 使 分 切 的 紙 板 平 滑 整 齊 紙 板 通 過 預 壓 分 切 后 再 經(jīng) 過 壓 線 來 完 成 產(chǎn) 品 要 求 壓 痕 不 出 現(xiàn) 裂 痕 現(xiàn) 象 已廣泛應用于瓦楞紙板分切 瓦楞紙板生產(chǎn)線半自動 自動化作業(yè)領域 關(guān)鍵詞 薄刀分紙機 薄 刀 分 切 瓦楞紙板 II Abstract Thin knife paper machine is a kind of cardboard cutting machine using thin knife cut the thickness of only about 1mm equipped with automatic manual grinding keep blade sharp make cutting paper smooth and tidy paperboard by preloading cut after the line to complete the product requirements indentation does not appear cracking has been widely applied to cut corrugated cardboard corrugated cardboard production line of semi automatic automatic operation field Key Words Thin knife paper machine thin knife slitting corrugated cardboard III 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第 1 章 緒論 1 1 1 薄刀分紙機 1 1 2 提升機構(gòu)的簡介 1 1 3 提升機構(gòu)的用途和發(fā)展概況 2 1 4 課題設計內(nèi)容及要求 4 1 5 設計參數(shù) 4 第 2 章 提升機構(gòu)方案設計 5 2 1 動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 5 2 2 常見機構(gòu)的特點和應用 5 2 3 傳動機構(gòu)的確定 8 第 3 章 蝸輪減速器設計 9 3 1 初選電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 9 3 2 確定傳動裝置效率 9 3 3 蝸桿傳動設計計算 10 3 3 1 選擇蝸桿 蝸輪材料 10 3 3 2 確定蝸桿頭數(shù) Z1及蝸輪齒數(shù) Z 2 11 3 3 3 驗算滾筒的速度 11 3 3 4 確定蝸桿蝸輪中心距 a 11 3 3 5 蝸桿傳動幾何參數(shù)設計 12 3 4 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計算 15 3 5 軸的結(jié)構(gòu)設計 17 3 5 1 蝸桿軸的設計 17 3 5 2 蝸輪軸的設計 19 3 6 軸的校核 22 IV 3 6 1 蝸桿軸的強度校核 22 3 6 2 蝸輪軸的強度校核 25 3 7 滾動軸承的選擇及校核 28 3 7 1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核 28 3 7 2 蝸輪軸上軸承的校核 30 3 8 鍵聯(lián)接的強度校核 32 3 8 1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接 32 3 8 2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接 32 第 4 章 滾珠絲杠提升部分設計計算 34 4 1 精度的選擇 34 4 2 絲杠導程的確定 34 4 3 最大工作載荷的計算 34 4 4 最大動載荷的計算 35 4 5 滾珠絲杠螺母副的選型 35 4 6 滾珠絲杠副的支承方式 36 4 7 傳動效率的計算 36 4 8 剛度的驗算 36 4 9 穩(wěn)定性校核 37 4 10 臨界轉(zhuǎn)速的驗證 38 結(jié) 論 39 參考文獻 40 致 謝 41 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 1 第 1 章 緒論 1 1 薄刀分紙機 瓦楞紙板生產(chǎn)線設備 使用薄刀 厚度僅為 1mm 左右 將瓦楞紙板縱向分切 同 時縱向壓線 適用紙板寬度為 1800mm 左右 分切紙板最高速度可為 80m min 1 2 提升機構(gòu)的簡介 提升機構(gòu)是一種大型提升機構(gòu)械設備 由電機帶動機械設備 以帶動物體升降 完成輸送任務 提升機構(gòu)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來 現(xiàn)代的提升機構(gòu)提 升量大 速度高 安全性高 已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型機械 提升機構(gòu)主要由電動機 減速器 卷筒 或摩擦輪 制動系統(tǒng) 深度指示系統(tǒng) 測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成 采用交流或直流電機驅(qū)動 按提升鋼絲繩的工作原 理分纏繞式提升機構(gòu)和摩擦式提升機構(gòu) 纏繞式提升機構(gòu)有單卷筒和雙卷筒兩種 鋼 絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似 單筒大多只有一根鋼絲繩 連接一個容器 雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩 連接兩個容器 運轉(zhuǎn)時一個容器上升 另一個容器 下降 纏繞式提升機構(gòu)大多用于年產(chǎn)量在120萬噸以下 井深小于400米的中 摩擦式 提升機構(gòu)的提升繩搭掛在摩擦輪上 利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升 提升繩 的兩端各連接一個容器 或一端連接容器 另一端連接平衡重 摩擦式提升機構(gòu)根據(jù) 布置方式分為塔式摩擦式提升機構(gòu) 機房設在井筒頂部塔架上 和落地摩擦式提升機 構(gòu) 機房直接設在地面上 兩種 按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式提升機構(gòu)和多繩 摩擦式提升機構(gòu) 后者的優(yōu)點是 可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪 從而機 組尺寸小 便于制造 速度高 提升能力大 安全性好 年產(chǎn)120萬噸以上 井深小于 2100米的豎井大多采用這種提升機構(gòu) 提升機構(gòu)具有以下特點 1 安全性 所謂安全性 就是不能發(fā)生突然事故 由于提升設備在生產(chǎn)中所占的地位十分重 要 其運轉(zhuǎn)的安全性 不僅直接影響整個的生產(chǎn) 而且還涉及人員的生命安全 因此 各國都對提升設備提出了極嚴格的要求 在我國這些規(guī)定包括在 煤礦安全規(guī)程 只 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 2 中 2 可靠性 所謂可靠性 是指能夠可靠地連續(xù)長期運轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修 提升設備所擔 負的任務十分艱巨 不僅每年要把數(shù)十萬噸到數(shù)百萬噸的煤炭和礦石從井下提升到地 面 而且還要完成其他輔助工作 一個年產(chǎn) 150 萬噸的 停產(chǎn)一天就要損失大約 20 萬 元 因此提升機構(gòu)至少要服務二十年以上而不需大修 3 經(jīng)濟性 提升設備是大型設備之一 功率大 耗電多 大型提升機構(gòu)的功率超過 1000KW 因此提升設備的造價以及運轉(zhuǎn)費用 也就成為影響生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標的重要 因素之一 1 3 提升機構(gòu)的用途和發(fā)展概況 提升設備是運輸中的咽喉設備 又是最大的耗電設備 西德 瑞典等國是當今世界 上制造提升機構(gòu)較先進的國家 特別是多繩摩擦式提升機構(gòu)更為突出 在這些國家的豎 井中幾乎全部采用較先進的多繩摩擦式提升機構(gòu) 不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多繩摩 擦提升機構(gòu) 而且越來越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機構(gòu) 它們的發(fā)展特點 是體積小 重量輕 終端提升量大 提升速度高 襯墊材料摩擦系數(shù)大又耐磨 液壓制動 運轉(zhuǎn)安全可靠 自動化程度高 多機集中控制等 生產(chǎn)的產(chǎn)品供世界上二十多個國家使 用 我國提升設備在上述技術(shù)方面與發(fā)達國家相比有一定的差距 自動化和多機集中 控制技術(shù)方面差距大 產(chǎn)品在國際市場上缺乏競爭能力 內(nèi)裝式提升機構(gòu)在我國已有多臺運行 作為高度機電一體化的 節(jié)能新產(chǎn)品應重 點發(fā)展 同時開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機構(gòu)的研制 目前國外提升機構(gòu)總的發(fā)展趨向是 1 向大型化發(fā)展 大型化和要求提升機構(gòu)大型化之目的主要在于獲得更大的礦產(chǎn)量 1O年前 年產(chǎn)90 120萬t的礦為大型礦 目前 就世界范圍而言 年產(chǎn)200 300萬t 的也不算大 僅僅算中 小型礦 瑞典最大地下礦將達1000 2500萬r a 大型化主 要體現(xiàn)在大容量的提升容器 目前 世界上一次提升最大重量已達63t 國外大型提升 機構(gòu)都采用多繩摩擦式提升機構(gòu) 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 3 2 向自動化 遙控方向發(fā)展 自動化不僅僅是為了節(jié)省人力 更重要的是適應大 生產(chǎn) 集中控制 集中管理 系統(tǒng)聯(lián)動的需要 也是保證產(chǎn)量和提高勞動生產(chǎn)率的有 效手段 同時也包含減輕勞動強度 節(jié)省人力 電力和提高運行安全性 國外大型提升 機構(gòu)都廣泛采用以多種保護為基礎的自動化運行 并能記錄和處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù) 運 行等資料 英國完善了包括有全功能維護設計的可控硅供電 直接連接直流電動機驅(qū) 動系統(tǒng)和在井簡中的提升機構(gòu)控制系統(tǒng) 目前國外主井幾乎都是自動化運行 副井由于 機動性大 一般都是采用按鈕控制和在罐籠內(nèi)遙控 3 繼續(xù)發(fā)展多繩提升機構(gòu) 一般淺井 提升重量不大時 可采用常規(guī)纏繞式提升 機構(gòu) 但當深井 提升重量大時 須采用多繩摩擦式提升機構(gòu) 有相當一部分提升任 務既可采用纏繞式提升機構(gòu)也可采用多繩提升機構(gòu) 如果現(xiàn)場條件允許 則多繩摩擦 式提升機構(gòu)更為經(jīng)濟 目前多繩纏繞式提升機構(gòu)繼續(xù)向更先進方向投展 有些國家生 產(chǎn)的多繩提升機構(gòu) 塔式和落地式多繩提升機構(gòu)大致各占5O 4 發(fā)展各種新型和專用提升設備除目前已出現(xiàn)的落地式提升機構(gòu) 布雷爾提升機 構(gòu)和采用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機構(gòu)外 國外還研制了起重式提升機構(gòu) 各種不 同包圍角的多繩摩擦式提升機構(gòu) 用于淺井 另外 還研制了不同形式的無繩提升設 備 現(xiàn)已知的有機械式 電磁式 水力式和風動式 5 采用 四新 新技術(shù) 新結(jié)構(gòu) 新材料和新工藝 采用 四新 后 提升機 構(gòu)主軸裝置 制動系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 操縱系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)等各部分不斷改進提高 使 整個多繩摩擦式提升機構(gòu)結(jié)構(gòu)朝著體積小 重量輕 效率高的方向發(fā)展 國內(nèi)提升機構(gòu)的發(fā)展趨向是 1 發(fā)展多繩摩擦輪提升機構(gòu) 特別是大型落地式多繩提升機構(gòu) 以及斜井 斜 坡道用的多繩提升機構(gòu) 2 不斷改進井研制新型單繩及多繩纏繞式提升機構(gòu) 3 可控硅供電及徽電子技術(shù)在提升機構(gòu)上應用 以及可編程序控制器 遙控技 術(shù) 交交變頻調(diào)速等先進技術(shù) 4 研制應用高性能摩擦襯墊 高比壓閘瓦等新技術(shù) 新材料 5 不斷引進 消化 吸收國外先進技術(shù) 并用于制造國產(chǎn)提升機構(gòu) 淘汰落后技 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 4 術(shù) 如塊式閘及角移式閘 氣動制動器 鑄造結(jié)構(gòu)并限制減速器和控制繼電器的使用 1 4 課題設計內(nèi)容及要求 1 薄刀分紙機是一種紙板分切機械 采 用 薄 刀 分 切 厚度僅為 1mm 左右 設 有 自 動 手 動 砂 輪 磨 削 保 持 刀 刃 鋒 利 使 分 切 的 紙 板 平 滑 整 齊 紙 板 通 過 預 壓 分 切 后 再 經(jīng) 過 壓 線 來 完 成 產(chǎn) 品 要 求 壓 痕 不 出 現(xiàn) 裂 痕 現(xiàn) 象 已廣泛應用于瓦楞紙板分 切 瓦楞紙板生產(chǎn)線半自動 自動化作業(yè)領域 2 本課題要求闡述半自動薄刀分紙機的主要特點 分析國內(nèi)外發(fā)展狀況 提出多種 設計方案 并對其優(yōu) 缺點進行分析 完成提升機構(gòu)部分的設計 3 設計薄刀分紙機提升機械動力部件 用 PRO E 軟件對提升機構(gòu)主要部件建模 自動生成三維圖和二維圖 4 編寫設計說明書 1 萬字以上 設計主要零件 進行強度計算 完成設計其它任務 5 基本要求 學生在進行設計過程中 應充分發(fā)揮自己獨立思考和創(chuàng)作設計 培養(yǎng)和鍛煉工程 實際中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力 反對盲從和抄襲行為 設計期間應完成以下工 作 1 查閱相關(guān)文獻資料 其中外文資料不少于兩篇 外文翻譯不低于 2000 字 英 文翻譯必須注明出處 并提供原版 PDF 文件 對半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)的設計 主要傳動零件設計計算 絲杠設計等半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)總圖一份 絲杠 蝸 輪蝸桿 箱體等零件圖 圖紙量不少于 3 張 A0 相關(guān)設計計算及應力校核 1 5 設計參數(shù) 2 設計參數(shù) 3 紙板寬幅 1800 mm 4 最高紙板速度 140 m min 5 分紙刀數(shù)線數(shù) 5 刀 8 線 6 最小分切寬度 200 mm 7 最小壓痕寬度 200 mm 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 5 8 薄圓刀外徑 260 mm 9 薄圓刀厚度 1 mm 10 電源電壓 220V 50HZ 11 糾偏量 10 mm 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 6 第 2 章 提升機構(gòu)方案設計 2 1 動力系統(tǒng)選擇依據(jù) 驅(qū)動機構(gòu)主要有液壓驅(qū)動 氣動驅(qū)動 電動驅(qū)動和機械驅(qū)動等形式 液壓驅(qū)動具有體積小 出力大 控制性能好 動作平穩(wěn)等特點 它利用油缸 馬 達加上齒輪 齒條實現(xiàn)直線運動 利用擺動油缸 馬達與減速器 油缸與齒條 齒輪 或鏈條 鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動 液壓驅(qū)動具有潤滑性能好 壽命長的特點 結(jié)構(gòu)緊湊 剛性好 定位精度高 克實現(xiàn)任意位置開停 有很多專業(yè)機械手能直接利用主機的液 壓系統(tǒng) 但缺點是需要配備壓力源 系統(tǒng)復雜成本較高 氣動驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單 造價低廉 氣源方便 所需的壓縮氣源一般工廠都有 并且 無污染 一般采用的壓力 0 4 0 6MPa 最高可達 1MPa 缺點是出力小 體積大 由于 空氣的可壓縮性大 很難實現(xiàn)中間位置的停止 只能用于點位控制 而且潤滑性較差 氣壓系統(tǒng)容易生銹 機械式用于簡單的場合 電動由于減速和回轉(zhuǎn)運動變往復運動機構(gòu) 該機構(gòu)適用于無污染 有電就可以工 作 操作簡單方便 在工作場合只需要接通電源即可工作 而工作場合在各個大樓區(qū) 域 很容易找到電源 綜合以上敘述 將選用最后一種電動機作為本提升機構(gòu)的動力來源 2 2 常見機構(gòu)的特點和應用 類型 特點 應用 連桿機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 工作可靠 傳動距 離較遠 傳遞載荷較大 可實現(xiàn)急回運動 規(guī)律 但不易獲得勻速運動或其他任意運 動規(guī)律 傳動不平穩(wěn) 沖擊與振動較大 用于從動件行程較大或承受重 載的工作場合 可以實現(xiàn)移動 擺動等復雜的運動規(guī)律或運動 軌跡 凸輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 調(diào)整方便 可獲得 任意運動規(guī)律 但動載荷較大 傳動效率 較低 用于從動件行程較小和載荷不 大以及要求特定運動規(guī)律的場 合 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 7 非圓齒輪 機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 從動件可實現(xiàn)任意 轉(zhuǎn)動規(guī)律 但齒輪制造較困難 用于從動件作連續(xù)轉(zhuǎn)動和要求 有特殊運動規(guī)律的場合 槽輪間歇 機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 從動件轉(zhuǎn)位較平穩(wěn) 而且可實 現(xiàn)任意等時的單向間歇轉(zhuǎn)動 但當撥盤轉(zhuǎn) 速較高時 動載荷較大 常用作自動轉(zhuǎn)位機構(gòu) 特別適 用于轉(zhuǎn)位角度在 45 以上的低 速傳動 凸輪式間 歇機構(gòu) 結(jié)構(gòu)較簡單 傳動平穩(wěn) 動載荷較小 從 動件可實現(xiàn)任何預期的單向間歇轉(zhuǎn)動 但 凸輪制造困難 用作高速分度機構(gòu)或自動轉(zhuǎn)位 機構(gòu) 不完全齒 輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 從動件可實現(xiàn)較大 范圍的單向間歇傳動 但嚙合開始和終止 時有沖擊 傳動不平穩(wěn) 多用作輕工機械的間歇傳動機 構(gòu) 螺旋機構(gòu) 傳動平穩(wěn)無噪聲 減速比大 可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動 與直線移動 傳動平穩(wěn)無噪聲 互換 滑 動螺旋可做成自鎖螺旋機構(gòu) 工作速度一 般很低 只適用于小功率傳動 多用于要求微動或增力的場合 如機床夾具以及儀器 儀表 還用于將螺母的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變 為螺桿的直線運動的裝置 摩擦輪機 構(gòu) 有過載保護作用 軸和軸承受力較大 工 作表面有滑動 而且磨損較快 高速傳動 時壽命較低 用于儀器及手動裝置以傳遞回 轉(zhuǎn)運動 圓柱齒輪 機構(gòu) 載荷和速度的許用范圍大 傳動比恒定 外廓尺寸小 工作可靠 效率高 制造和 安裝精度要求較高 精度低時傳動噪聲較 大 無過載保護作用 斜齒圓柱齒輪機構(gòu) 運動平穩(wěn) 承載能力強 但在傳動中會產(chǎn) 生軸向力 在使用時必須安裝推力軸承或 角接觸軸承 廣泛應用于各種傳動系統(tǒng) 傳 遞回轉(zhuǎn)運動 實現(xiàn)減速或增速 變速以及換向等 齒輪齒條 機構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單 成本低 傳動效率高 易于實 現(xiàn)較長的運動行程 當運動速度較高或為 提高運動平穩(wěn)性時 可采用斜齒或人字齒 條機構(gòu) 廣泛應用于各種機器的傳動系 統(tǒng) 變速操縱裝置 自動機的 輸送 轉(zhuǎn)向 進給機構(gòu)以及直 動與轉(zhuǎn)動的運動轉(zhuǎn)換裝置 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 8 圓錐齒輪 機構(gòu) 用來傳遞兩相交軸的運動 直齒圓錐齒輪 傳遞的圓周速度較低 曲齒用于圓周速度 較高的場合 用于減速 轉(zhuǎn)換軸線方向以及 反向的場合 如汽車 拖拉機 機床等 螺旋齒輪 機構(gòu) 常用于傳遞既不平行又不相交的兩軸之間 的運動 但其齒面間為點嚙合 且沿齒高 和齒長方向均有滑動 容易磨損 因此只 宜用于輕載傳動 用于傳遞空間交錯軸之間的運 動 蝸輪蝸桿 機構(gòu) 傳動平穩(wěn)無噪聲 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動比大 可做成自鎖蝸桿 自鎖蝸桿傳動的效率很 低 低速傳動時磨損嚴重 中高速傳動的 蝸輪齒圈需貴重的減摩材料 如青銅 制 造精度要求較高 刀具費用昂貴 用于大傳動比減速裝置 但功率 不宜過大 增速裝置 分度機 構(gòu) 起重裝置 微調(diào)進給裝置 省力的傳動裝置 行星齒輪 機構(gòu) 傳動比大 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 制造和 安裝精度要求高 其他特點同普通齒輪傳 動 主要有漸開線齒輪 擺線針輪 諧波 齒輪 3 種齒形的行星傳動 常作為大速比的減速裝置 增 速裝置 變速裝置 還可實現(xiàn) 運動的合成與分解 帶傳動機 構(gòu) 軸間距離較大 工作平穩(wěn)無噪聲 能緩沖 吸振 摩擦式帶傳動有過載保護作用 結(jié) 構(gòu)簡單 安裝要求不高 外廓尺寸較大 摩擦式帶傳動有彈性滑動 不能用于分度 系統(tǒng) 摩擦易起電 不宜用于易燃易爆的 場合 軸和軸承受力較大 傳動帶壽命較 短 用于傳遞較遠距離的兩軸的回 轉(zhuǎn)運動或動力 鏈傳動機 構(gòu) 軸向距離較大 平均傳動比為常數(shù) 鏈條 元件間形成的油膜有吸振能力 對惡劣環(huán) 境有較強的適應能力 工作可靠 軸上載 荷較小 瞬時運轉(zhuǎn)速度不均勻 高速時不 如帶傳動平穩(wěn) 鏈條工作時因磨損伸長后 容易引起共振 一般需增設張緊和減振裝 用于傳遞較遠距離的兩軸的回 轉(zhuǎn)運動或動力 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 9 置 2 3 傳動機構(gòu)的確定 根據(jù)上述表格和任務書條件 初步選擇渦輪蝸桿傳動機構(gòu) 但是由于上升過程中 不得出現(xiàn)打滑和倒退現(xiàn)象 減速比比較大 最終渦輪蝸桿傳動機構(gòu)確定傳動機構(gòu) 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 10 第 3 章 蝸輪減速器設計 3 1 初選電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 電動機是專門工廠批量生產(chǎn)的標準部件 設計時要根據(jù)工作機的工作特性 電源 種類 交流或直流 工作條件 環(huán)境溫度 空間位置等 載荷大小和性質(zhì) 變化性質(zhì) 過 載情況等 起動性能和起動 制動 正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來選擇電動機的類型 結(jié)構(gòu) 容量 功率 和轉(zhuǎn)速 并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號和尺寸 電動機分交流電動機和直流電動機兩種 由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源 因為此 無特殊要求時均應選用三相交流電動機 其中以三相異步交流電動機應用最 廣泛 根據(jù) 不同防護要求 電動機有開啟式 防護式 封閉自扇冷式和防爆式等不同 的結(jié)構(gòu)型式 Y 系列三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機 由于其結(jié)構(gòu)簡單 工作作可靠 價格低廉 維護方便 因此廣泛應用于不易燃 不易爆 無腐蝕性氣體 和無特殊要求的機械上 如金屬切削機床 運輸機 風機 攪拌機等 對于經(jīng)常起動 制動正反轉(zhuǎn)的機械 如起重 提升設備 要求電動機具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大過載 能力 應選用冶金及起重用三相異步電動機 Yz 型 籠型 或 YzR 型 繞線型 電動機的容量 功率 選擇的是否合適 對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響 容 量選得過小 不能保證工作機正常工作 或使電動機因超載而過早損壞 而容量選得 過大 則電動機的價格高 能力又不能充分利用 而且由于電動機經(jīng)常不滿載運行 其效率和功率因數(shù)較低 增加電能消耗而造成能源的浪費 電動機的容量主要根據(jù)電 動機運行時的發(fā)熱條件來決定 由以上的選擇經(jīng)驗和要求 我選用 三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動機 3 2 確定傳動裝置效率 傳動裝置的效率由以下的要求 1 軸承效率均指一對軸承而言 2 同類型的幾對運動副或傳動副都要考慮其效率 不要漏掉 3 蝸桿傳動的效率與蝸桿頭數(shù) z1 有關(guān) 應先初選頭數(shù)后 然后估計效率 此外 蝸桿傳動的效率中已包括了蝸桿軸上一對軸承的效率 因此在總效率的計 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 11 算中蝸桿軸上軸承效率不再計入 各傳動機構(gòu)和軸承的效率為 法蘭效率 10 98 設計中 電動機與減速器相連的法蘭 相當于一個凸緣聯(lián)軸器 一級環(huán)面蝸桿傳動效率 7 02 一對滾動軸承傳動效率 398 凸緣聯(lián)軸器效率 4 從電動機至工作機主動軸之間的總效率故傳動裝置總效率 2134 20 987 0 98 64 電動機的輸出功率 dP 考慮傳動裝置的功率損耗 電動機輸出功率 dw 則 KW P0 826751 34 電動機的技術(shù)數(shù)據(jù) 根據(jù)計算的功率可選定電動機額定功率 取同步轉(zhuǎn)速 1000 6 級minr 由 簡明機械設計手冊 選用 Y100L 6 三相異步電動機 其主要參數(shù)如下 電動機額定功率 1 5kw 0P 電動機滿載轉(zhuǎn)速 940 nmir 電 流 I 5 6A 3 3 蝸桿傳動設計計算 3 3 1 選擇蝸桿 蝸輪材料 1 選擇蝸桿傳動的類型 采用準平行環(huán)面蝸桿傳動 2 選擇蝸桿 蝸輪材料 確定許用應力 考慮蝸桿傳動中 傳遞的功率不大 速度只是中等 根據(jù) 機械零件課程設計 表 5 2 蝸桿選用 40Cr 因希望效率高些 耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求 調(diào)質(zhì) 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 12 HB265 285 蝸輪選用鑄錫磷青銅 ZQSn10 1 金屬模鑄造 為了節(jié)約貴重有色金屬 僅 齒圈用錫磷青銅制造 輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造 由 機械零件課程設計 表 5 3 查得蝸輪材料的許用接觸應力 190 H 2 Nm 由 機械零件課程設計 表 5 5 查得蝸輪材料的許用彎 曲應力 44 F2 3 3 2 確定蝸桿頭數(shù) Z 及蝸輪齒數(shù) Z12 由 機械零件課程設計 表 5 6 選取 Z 1 則 Z Z i 1 50 502 故取 Z 50 3 3 3 驗算滾筒的速度 實際傳動比 i 50 1 工作機滾筒轉(zhuǎn)速 n 940 50 18 8滾 筒 minr 鋼絲繩的提升速度 V 3 14Dn3 148 00 速度誤差 0 78 5 合適 8 9 3 3 4 確定蝸桿蝸輪中心距 a 1 確定蝸桿的計算功率 c1P1ACKP FMP 式中 K 使用場合系數(shù) 每天工作一小時 輕度震動 由 機械工程手冊 查得 K 0 7 A 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 13 K 制造精度系數(shù) 取 7 級精度 F 查得 K 0 9 F K 材料配對系數(shù) 齒面滑動速度 10MP 由 機械工程手冊 查得 K 0 85 MP 代入數(shù)據(jù)得 KW 1ACP FM K 4701 3598 以等于或略大于蝸桿計算功率 所對應的中心距作為合理的選取值根據(jù) 機械1CP 工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 22a 選取蝸桿的中心距 a 100mm a 100mm 由于準平行二次包絡環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿 它的優(yōu)點是 接觸面大 導程角 它的值穩(wěn)定且 一定 則潤滑好 接 觸面大應直接根據(jù) 原始型 傳動蝸桿設計參數(shù) 3 3 5 蝸桿傳動幾何參數(shù)設計 準平行二次包絡環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計算表 1 中心距 由 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 標準選取 a 100mm 2 齒數(shù)比 u 5021z 3 蝸輪齒數(shù) 由 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 選取 250z 4 蝸桿頭數(shù) 由 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 選取 1z 5 蝸桿齒頂圓直徑 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 45mm1ad 6 蝸輪輪緣寬度 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 b 28mm2 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 14 7 蝸輪齒距角 23607 z 8 蝸桿包容蝸輪齒數(shù) K 5 1 9 蝸輪齒寬包角之半 0 5 K 0 45 w 16 38 10 蝸桿齒寬 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 53mm1b 11 蝸桿螺紋部分長度 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 59mmL 12 蝸桿齒頂圓弧半徑 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 R 82mm1a 13 成形圓半徑 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 65mmbd 14 蝸桿齒頂圓最大直徑 機械工程手冊 傳動設計卷 第二版 表 2 5 16 選取 53 8mm1e 15 蝸輪端面模數(shù) m mmt 2ahzd 53 846 16 徑向間隙 0 5104mm0 16tCm 17 齒頂高 h 0 75 m 2 233mmat 18 齒根高 h h C 2 7434mmf 19 全齒高 h h h 4 9764mmaf 20 蝸桿分度圓直徑 0 624 a 40 534mm1d2 0i875 21 蝸輪分度圓直徑 2a 159 466mm21 22 蝸輪齒根圓直徑 d 2 h 153 9792mmf f 23 蝸桿齒根圓直徑 d 2 h 35 05 1fdf 判斷 因為 28 12mm 滿足要求 0 875fa 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 15 24 蝸輪喉圓直徑 d 2 h 163 932mmada 25 蝸輪齒根圓弧半徑 82 475mm110 5ffR 26 蝸桿螺紋包角之半 1arctn eLd 295rt73 27 蝸輪喉母圓半徑 2g cos02ad 156390 7 25 88mm 28 蝸輪外緣直徑 由作圖可得 164 95mm2ed 29 蝸桿分度圓導程角 m 21arctn ud 21t4 50 30 蝸桿平均導程角 w 21arctn 9dKu 31 分度圓壓力角 2si b 4 32 蝸桿外徑處肩帶寬度 取 3mm3 189tm 33 蝸桿螺紋兩端連接處直徑 35mmfDT 34 蝸輪分度圓齒厚 20 5SP 23149 6510 4dz 數(shù)據(jù)帶入公式得 5 508mmS 35 齒側(cè)隙 查表 4 2 6 得 0 8nj 36 蝸桿分度圓齒厚 4 298412Pj 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 16 37 蝸桿分度圓法向齒厚 4 2851cosnmSr 38 蝸輪分度圓法向齒厚 5 492 39 蝸輪齒冠圓弧半徑 19 27750 5afRd 40 蝸桿測量齒頂高 1122 1cosarinShd 2 2035 41 蝸桿測量齒頂高 2220 51cosarina Shdd 2 185 3 4 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計算 環(huán)面蝸桿傳動承載能力主要受蝸桿齒面膠合和蝸輪齒根剪切強度的限制 因而 若許用傳動功率確定中心距 則然后校核蝸輪齒根剪切強度 由于軸承變形增加了蝸桿軸向位移 使蝸輪承受的載荷集中在 2 3 個齒上 而且 由于蝸輪輪齒的變形 造成卸載 引起載荷沿齒高方向分布不均 使合力作 用點向齒根方向偏移 因而 蝸輪斷齒主要由于齒根剪切強度不足造成的 校核 cfpFzAk 其中 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷 c 蝸輪包容齒數(shù) z 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù) fA 蝸輪齒根受剪面積 pk 公式中各參數(shù)的計算 1 的計算cF 22tan mr 作用在蝸輪輪齒上的圓周力 2Td 蝸桿喉部螺旋升角 4 5mr 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 17 當量齒厚 p 滑動速度 190cossmdnvr 4 598 2 01m s 根據(jù)滑動速度 查機械設計手冊 3 3 9 得sv 258 將數(shù)據(jù)帶入公式得 326 180 4 58 cFtan N 275 2 計算得 5 z 3 蝸輪齒根受剪面積 2cosffmbASr 蝸輪齒根圓齒厚 2f 202cstan xfmfPSrh 由上可知 蝸輪端面周節(jié) x 1 xP 蝸輪理論半包角 0a24 蝸輪分度圓齒厚所對中心角 2 7 236 數(shù)據(jù)帶入公式得 210 cos4 52 74tan 23 6 fS 7 03mm 由上可得 2287 03197 45cos fAm 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 18 36 275102 69 4MPa 對于錫青銅齒圈 取 b 查手冊取鑄錫磷青銅 砂模鑄造 抗拉強度 225MPab 則 0 512 Pa 3 5 軸的結(jié)構(gòu)設計 3 5 1 蝸桿軸的設計 1 軸的材料選擇 由 機械零件課程設計 表 6 1 選用 45 號鋼 調(diào)質(zhì) 2 最小軸徑的初步計算 由 機械零件課程設計 表 6 2 取 105 根據(jù)0A 公式 13min0PdA 其中 軸的轉(zhuǎn)速 940r min1 軸傳遞的功率 1 47kw 計算截面處的軸的直徑 mmmind 將數(shù)據(jù)代入公式得 3min1 47059 12 2mm 輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑 為了使所選的軸的直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應 故需同時選取聯(lián)軸器的型號 d 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距 查表 15 3 考慮到轉(zhuǎn)距變化很小 故取1caATK Ka 1 3 則 1 349 0caTNm 按照計算轉(zhuǎn)距 應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查標準手冊 GB5843 86 選用 YL4 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 19 型凸緣聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器的孔徑 22mm 故取 22mm 半聯(lián)軸器的長度1d12d L 52mm 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 擬訂軸上零件的裝配方案 本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較 現(xiàn)選用如圖 所示的裝配方案 1 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求 1 2 軸段右端制 出一軸肩 故取 28mm 左端用軸端擋定位 按軸端直徑 取擋圈直徑 D 30mm 半聯(lián)軸器23d 與軸配合的轂孔長度 52mm 保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的1L 端面上 故 1 2 段的長度應比略短一些 故取 50mm 12l 2 初步選擇滾動軸承 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) 28mm 由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30207 其23d 尺寸為 d D T 35 72 18 25mm 故 35mm 34 78 3 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑 45mm 最大齒頂圓直徑 53 8mm 蝸桿螺1ad1ed 紋部分長度 L 59mm 蝸桿齒寬 53mm 所以取 68mm 53 8mm 45mm 1b56l 56 56 42mm 45d 4 軸承端蓋的總寬度為 20mm 由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設計而定 根據(jù)軸 承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間 的距離 l 20 mm 故取 40mm 23l 5 為避免蝸輪與箱體內(nèi)壁干涉 應取箱體內(nèi)壁凸臺之間距離略大于蝸輪的最 大直徑 取內(nèi)壁距離 175mm 考慮到箱體的鑄造誤差 在確定滾動軸承位置時 應距l(xiāng) 箱體內(nèi)壁一段距離 S 取 S 8mm 如圖 6 在 3 4 和 7 8 軸段應各裝一個濺油輪 形狀如圖所示 取其長度 L 27 75mm 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 20 所以 可求得 mm 34781 257 46l 33 75mm 56 28 l 至此 已初步確定了軸的各段直徑和長度 4 軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接 按 由手冊查得平鍵截面為12d mm GB T1095 1979 鍵槽用鍵 槽銑刀加工 長為 45mm 標準鍵長見87bh GB T1096 1979 半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7 k6 滾動軸承與軸的周向定位是借過 渡配合來保證的 此處選軸的直徑尺寸公差為 m6 4 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 各軸肩處的圓角半徑如圖 5 1 45 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 21 12345678 圖 5 1 軸肩處的圓角半徑 3 5 2 蝸輪軸的設計 1 軸的材料選擇 由 機械零件課程設計 表 6 1 選用 45 號鋼 調(diào)質(zhì) 650 b 2Nm 2 軸徑的初步計算 由 機械零件課程設計 表 6 2 取 A 112 根據(jù)公式 23min0pdA 其中 軸的轉(zhuǎn)速 18 8r min2 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 22 軸傳遞的功率 0 97kw2P 計算截面處的軸的直徑 mmmind 將數(shù)據(jù)代入公式得 mm 233min00 97141 8pA 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 故需選取聯(lián)軸器型號 12d 聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)距 查表 15 3 考慮到轉(zhuǎn)距變化很小 故取 Ka 1 3 則2caATK 1 349 760 5ca Nm 按照計算轉(zhuǎn)距 應小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件 查標準手冊 GB5843 86 選ca 用 YL11 型凸緣聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器的孔徑 50mm 故取 50mm 半聯(lián)軸器的長度 L 112mm 1d12d 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 擬訂軸上零件的裝配方案 本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較 現(xiàn)選用如圖 所示的裝配方案 1 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求 1 2 軸段右端須制出一軸肩 故取 55mm 左端用軸端擋圈定位 按軸端 直徑取擋圈直徑 D 60mm 半聯(lián)軸23d 器與軸配合的轂孔長度 L 62mm 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 2 段的長度 應比 L 略短一些 故取 110mm 12l 2 初步選擇滾動軸承 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) 55mm 由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取零基本游23d 隙組 標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30212 其尺寸為 d D T 60 110 23 75mm 故 60mm 而 23 75mm 34 6778l 3 取安裝蝸輪處的軸段直徑 65mm 蝸輪左端與左軸承用套筒定位 已知蝸45d 輪輪緣寬度為 28mm 所以可取蝸輪輪轂寬度為 52mm 為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪 4 5 段應略短于輪轂寬度 故取 50mm 45l 4 蝸輪右端采用軸肩定位 軸肩高度 0 07d 取 6mm 則軸環(huán)處直徑h h 77mm 軸環(huán)寬度 取 12mm 12mm 68mm 56d 1 bh 56l 67l 67d 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 23 5 軸承端蓋的總寬度為 28mm 由減速器及軸承端蓋的結(jié) 構(gòu)設計而定 根據(jù)軸 承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間 的距離 l 22 mm 故取 50mm 23l 6 取蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離 a 16mm 考慮到箱體的鑄造誤差 在確定滾動軸承 位置時 應距箱體內(nèi)壁一段距離 取 s 8mm 如圖 則 2 16 8 23 75 49 75mm 34l 至此 已初步確定了軸的各段直徑和長度 4 軸上零件的周向定位 蝸輪 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接 根據(jù) 可選蝸輪與軸之間的45d 平鍵尺寸為 mm GB T1096 1979 鍵槽用鍵槽銑刀加工 長為 45mm 標18bh 準鍵長見 GB T1096 1979 同時保證蝸輪與軸配合有良 好的對中性 選擇輪轂與軸的配合為 H7 n6 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)結(jié)按 由手冊查12d 得平鍵截面為 mm GB T1096 1979 鍵槽用鍵槽銑刀加工 長為 100mm 160bh 標準鍵長見 GB T1096 1979 半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7 k6 滾動軸承與軸的周 向定位是借過渡配合來保證的 此處選軸的直徑尺寸公差為 m6 5 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 各軸肩處的圓角半徑如圖 5 2 45 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 24 87654321 圖 5 2 各軸肩處的圓角半徑 3 6 軸的校核 3 6 1 蝸桿軸的強度校核 1 繪軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時 應從手冊上查取 a 值 對于 30207 型單列圓錐滾子軸 承 a 16mm 所以 作為簡支梁的軸的支撐跨距 20 43 75 34 20 43 75 34 23L 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 25 97 75 97 75 195 5mm 2 計算作用在軸上的力 736 67N 1 324 9105tTFd 6179 88N 1 32 76a 219 824751 6rtgtgN 3 計算支點反力 水平反力 112736 8 35tNHFN 垂直反力 0BM 1197 5240 532 46 81950 38raNVdF AM 11297 5240 53 46 8195735 08raNVdF 4 計算彎矩 作彎矩圖 水平彎矩 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 26 197 5368 04HNMFm 垂直彎矩 197 526 3804VNF 2 75 918VNMm 合成彎矩 2HV1c 23604 7590 458N 左 2HVc 2M3604 751 078m 右 5 扭矩圖 由 機械零件課程設計 表 6 18 查得折算系數(shù) 0 9 1T8 7Nm 3 54910 6 校核軸的強度 由 機械設計 表 15 1 查得 1 70MPa 21223 06 80 7544 9caTWP 強度足夠 1 ca 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 27 見圖 5 3 F NH2 MV TM Fa1 FNV1 FNH1L1 FNH1NV1A Fa1r1 FNV2 Ft1L2MHFNH2 BFt1Fr1 NV2 圖 5 3 軸的強度 3 6 2 蝸輪軸的強度校核 1 繪軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時 應從手冊上查取 a 值 對于 30212 列圓錐滾子軸承 a 22mm 作為簡支梁的軸的支撐 跨距 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 28 20 43 75 34 20 43 75 34 23L 97 75 97 75 195 5mm 2 計算作用在軸上的力 6179 88N 21taF 736 67N t 2175 46rN 3 計算支點反力 水平反力 112679 830 4tNHFN 垂直反力 0BM 2151 739 4673 50580 2arNVdF AM 11297 5240 53 46 8195735 08raNVdF 4 計算彎矩 作彎矩圖 水平彎矩 15 73089 4HNMFm 垂直彎矩 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 29 15 780 243VNMFm 21 59 4706VN 合成彎矩 2HV1c 2M15904 385 68Nm 左 2HVc 215904 3156 787N 右 5 扭矩圖 由 機械零件課程設計 表 6 18 查得折算系數(shù) 0 9 1T492 76Nm 3 50 6 校核軸的強度 由 機械設計 表 15 1 查得 1 60MPa 2223 897 516 012 6caTWP 強度足夠 ca 見圖 5 4 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 30 FNV1H FNV2HA BFa2rt2L1 L2FNH1 FNH2Ft1F NV1 FNV2Fa1r MHMVMT 圖 3 6 軸的強度 3 7 滾動軸承的選擇及校核 3 7 1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核 1 軸承的徑向載荷的計算 212368 506 38497rANHVF 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 31 22368 57 08rBNHVF 2 派生軸向力的計算 查手冊得 圓錐滾子軸承 30207 型的 14 o02 10 1 50 37etg 查表 d 35mm 時 e 0 37 y 1 6 故 12049 756 61rAdFN 28 rBd1 2640 5179 680 43dae dFF 所以 軸承 2 受壓 則 1640 5adN 279 8 6820 43eFN 3 求當量動載荷 12640 5 312978 arAarBeF 所以 對于軸承 1 x 1 y 0 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 32 12049 75rAPFN 對于軸承 2 x 0 4 y 1 6 220 41 6880 43 5rBaPFN 4 校核軸承的壽命 查手冊得 c 51 5KN 10 3 n 940r min 6310 10 5 942682831hCLnP 故 此軸承的壽命滿足要求 3 7 2 蝸輪軸上軸承的校核 1 求徑向載荷 212634 985 77rANHVF 22354 98 1rBNHVF 2 計算派生軸向力 查手冊得 圓錐滾子軸承 30212 型的 1 5etg 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 33 150634 y 1 5 etg 故 12673 5891 4 20 7rAdrBFNy 1 289 36 1 85dae dFF 則 軸承 2 受壓 所以 189 adN 267 5F 3 求當量動載荷 1289 0 3675 41arAarBeF 所以 對于軸承 1 x 1 y 0 對于軸承 2 x 1 y 0 12673 54 12rArBPFN 4 校核軸承的壽命 查手冊 c 97 8KN 10 3 n 18 8r min 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 34 6310 10 97 8 42531hCLnP 故 此軸承壽命滿足要求 3 8 鍵聯(lián)接的強度校核 3 8 1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接 由 機械零件課程設計 表 8 1 選用普通平鍵 8 7mm 取 L 45mm bh 由 機械零件課程設計 表 8 7 查得 鍵的工作長度 l L b 45 8 37mm 鍵的工作高度 k 3mm 62h 由 機械零件課程設計 表 8 8 查得 鍵聯(lián)接的許用壓力 70PMa 2Tdkl 314 9 52P 所以 所選平鍵合適 3 8 2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接 由 機械零件課程設計 表 8 1 選用普通平鍵 18 11mm 取 L 45mm bh 由 機械零件課程設計 表 8 7 查得 鍵的工作長度 l L b 45 18 27mm 鍵的工作高度 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 35 k 5 5mm 2h 由書表 8 8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 10PMa 3249 7102 56TPdkl 所以 所選平鍵合適 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 36 第 4 章 滾珠絲杠提升部分設計計算 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動 其螺旋傳動是在絲杠和螺母滾 道之間放人適量的滾珠 使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦 絲杠轉(zhuǎn)動時 帶動滾珠沿螺紋滾道 滾動 螺母上設有返向器 與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道 為了在滾珠與滾道之間 形成無間隙甚至有過盈配合 可設置預緊裝置 為延長工作壽命 可設置潤滑件和密 封件 4 1 精度的選擇 滾珠絲杠副的精度直接影響電氣機床的定位精度 在滾珠絲杠精度參數(shù)中 其導 程誤差對機床定位精度最明顯 一般在初步設計時設定絲杠的任意 300 行程變動量m 應小于目標設定定位精度值的 1 3 1 2 在最后精度驗算中確定 對于車床 選用30V 滾珠絲杠的精度等級 4 軸為 1 3 級 1 級精度最高 Z 軸為 2 5 級 考慮到本設計 的定位精度要求和改造的經(jīng)濟性 選擇 4 軸精度等級為 3 級 Z 軸為 4 級 4 2 絲杠導程的確定 選擇導程跟所需要的運動速度 系統(tǒng)等有關(guān) 通常在 4 5 6 8 10 12 20 中選擇 規(guī)格較大 導程一般也可選擇較大 主要考慮承載牙厚 在速度滿足的情況 下 一般選擇較小導程 利于提高控制精度 本設計中初選縱向絲杠導程為 10 m 4 3 最大工作載荷的計算 最大工作載荷 是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)動工作臺時所承受的最大軸向力 也叫mF 進給牽引力 其實驗計算公式如表 4 1 所示 表 4 1 實驗計算公式及參考系數(shù)mF 導軌類型 實驗公式 K 矩形導軌 GKyzx 1 1 0 15 燕尾導軌 2m1 4 0 2 綜合或三角導軌 Fzx 1 15 0 15 0 18 表中 為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù) 為滑動導軌摩擦系數(shù) 為移動K G 部件總重量 G 200 N 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 37 查表 3 1 選擇綜合導軌 取 1 15 取 0 18 為 200 K GN 算得 1 15 1197 0 18 3420 200 GFzxm 1371 55 N 4 4 最大動載荷的計算 載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化 系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力 此類載荷為 動載荷 比如起重機以等速度吊起重物 重物對吊索的作用為靜載 起重機以加速度 吊起重物 重物對吊索的作用為動載 對于滾珠絲杠螺母副的最大動載荷 計算公式如下 QF mhwQfL3 式中 滾珠絲杠副的壽命系數(shù) 單位為 r T 為使用壽命 普通L610610 nL 機床 T 取 5000 10000h 電氣機床 T 取 15000h n 為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速 載荷系數(shù) 一般取 1 2 1 5 本設計取 1 2 wf 硬度系數(shù) HRC 58 時取 1 0 等于 55 時取 1 11 等于 52 5 時取 1 35 h 等于 50 時取 1 56 等于 45 時取 2 40 滾珠絲杠副的最大工作載荷 單位為 N mF 本設計中承受最大切削力條件下最快的進給速度 初選絲杠基本導min 6 1axVj 程 則絲杠轉(zhuǎn)速 取滾珠絲杠使用壽命Ph10 in 160 10maxrPVnhj 帶入 得 90 取 代入 T56 TLL2 wfhf mhwQFfL 3 求得 17390N QF 4 5 滾珠絲杠螺母副的選型 初選滾珠絲桿副時應使其額定動載荷 當滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下QaFC 長時間承受工作載荷時 還應使額定靜載荷 min 10 r moaF 32 根據(jù)計算出的最大動載荷 選擇江蘇啟東潤澤機床附件有限公司生產(chǎn) CDM4006 QF 2 5 3 型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副 采用雙螺母螺紋式預緊 精度等級為 4 級 其參數(shù)如表 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 38 3 2 所示 表 4 2 滾珠絲杠相關(guān)參數(shù) 則選擇絲杠 CDM4006 2 5 3為外循環(huán)插管式 雙螺母墊片預緊 導珠管埋入式的 滾珠絲杠副 尺寸如下 公稱直徑 d 0 40mm 外徑d 39 5mm 導程 Ph 6mm 螺旋角 42 14 36 sin0dr 鋼球直徑 動載荷 靜載荷 mDw96 3 NCa158NCoa785 注釋 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式 4 6 滾珠絲杠副的支承方式 滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動 為了提高軸向剛度 絲杠支承 常用推力軸承為主的軸承組合 考慮到縱向絲杠長度較大 本設計縱向絲杠采用雙推 簡支支承方式 該方式臨界轉(zhuǎn)速 壓桿穩(wěn)定性高 有熱膨脹的余地 4 7 傳動效率的計算 滾珠絲杠的傳動效率 一般在 0 8 0 9 之間 其計算公式如下 tan 式中 螺距升角 根據(jù) 可得 2 91 0h14 3Pd 摩擦角 一般取 10 算得 96 67 0192tan 4 8 剛度的驗算 滾珠絲杠副工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用 引起導程的變化 從而影響定位精度 和運動的平穩(wěn)性 軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形 絲杠與螺母間滾道的1 半自動薄刀分紙機提升機構(gòu)設計 39 接觸變形 支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形 2 3 因轉(zhuǎn)矩和絲杠 螺母滾道接觸對絲杠產(chǎn)生的導程變化很小 所以 可以忽略不2 3 計 所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為 號代表拉伸 代表壓縮 1 ESlFum 式中 絲杠的最大工作載荷 單位為 mFN 絲杠縱向最大有效行程 單位為 ul 絲杠材料的彈性模量 鋼 EMPaE510 2 絲杠的橫截面面積 單位 按絲杠螺紋的底徑 確定 Sm2d 根據(jù)前面的設計 為 3234 36 取 1665 為 44 24 算得 mFNul2m 0 01597 14 971 25 4 5 1 320 67 查表 4 3 可知 所以剛度足夠 1 表 4 3 有效行程 內(nèi)的目標行程公差 和行程變動量ulpeupV 精度等級有效行程 mlu 1 2 3 4 5 大于 至 peuVpeupeupeupeuV 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 400 500 8 7 10 9 15 13 20 19 27 26 1600 2000 18 13 25 18 35 25 48 36 65 51 4 9 穩(wěn)定性校核 由于滾珠絲杠本身比較細長又受軸向力的作用 若軸向負載過大 則會產(chǎn)生失穩(wěn) 現(xiàn)象 不失穩(wěn)時的臨界載荷 Fk 應該滿足 KF 2aEIfk mF 式中 絲杠支承系數(shù) 雙推 簡支方式時 取 2 其他方式如表 4 4 所示 kf 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計 論文 40 滾珠