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畢業(yè)設計畢業(yè)論文旋轉罐狀機的設計(編輯修改稿)

2025-01-08 15:45 本頁面
 

【文章內容簡介】 P ——— 軸上傳遞的功率, km ; n ——— 軸的轉速, /minr 。 初估軸徑。 主動撥盤上: 由機械設計第十九章表 (軸幾種常用材料的 []? 及 A 值),選擇軸的材料為 45 鋼,查得取 103A? , 1 , 72 0 / m inP kw n r?? ,初算軸徑:31 11 0 3 2 4 .7 572d m m? ? ?。槽輪 1 上: 32 11 0 3 5 012d m m? ? ?。 在根據上面 1d 、 2d 的條件限制,而且功率 上面是按 100%的效率計算,所以實際的軸徑比求的要小些, 可以滿足 要求 。 為減少設計的工作量和方便加工制造,槽輪 2 的設計尺寸可以和槽輪 1 的一樣。 根據槽輪齒頂厚度 5b mm? ,確定鎖止弧是以半徑為 40mm ,弧所對應的圓心度為 0120 的三分之一圓弧。 需要注明的是,為了避免或減輕槽輪在開始轉動和停止轉動時的碰撞或沖擊,圓銷在開始進入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬間,圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向,以便槽輪在啟動或停止的瞬時角速度為零。 所以,如 圖 三 所示的幾何關系及槽輪的相關尺寸,圓銷在進入或脫出槽輪時,其線速度都要沿著槽輪的中心線方向, 即主動撥盤的圓銷在進入或脫出槽輪的瞬間要與水平線成 060 ,如圖 3。 5 錐齒輪的 傳動 設計 5. 1 2n 軸上的錐齒輪 1z 與槽輪 2 軸上相嚙合的錐齒輪 2z 的傳動設計 這對錐齒輪要求實現的傳動比 為 1213zi z??。 一、 選定錐齒輪材料、熱處理及精度 考慮此對錐齒輪的功率及安裝的限制,故大小錐齒輪都選用硬齒面漸開線直齒錐 齒 輪。 ( 1) 錐齒輪材料及熱處理 第 16 頁 共 46 頁 大小錐齒輪(整鍛結構)材料為 20CrMoTi 。齒面滲碳淬火,齒面硬度為58 62HRC ,有效硬化層深 。根據機械設計第九章圖 和圖 ,取 l im 1 l im 2 l im 1 l im 2150 0 , 500H H F FM P a M P a? ? ? ?? ? ? ?,齒面最終成形工藝為磨齒。 ( 2) 輪齒精度 按 / 10 09 5 19 88 , 6GB T ? 級,齒面粗糙度 um? ,齒根噴丸強化。裝配后齒面接觸率為 70%。 二、 初步設計錐齒輪傳動的主要尺寸 ( 1) 計算小齒輪傳遞的轉矩 6 11 19 .5 5 1 0PT n? ? ? 計 1P =1kw , 1 36 / minnr? ,則: 6 11 19 .5 5 1 0PT n? ? ? = 6 19 . 5 5 1 0 2 6 5 2 7 8 *36 N m m? ? ? ( 2) 確定齒數 因為是硬齒面,故取 1 23z? , 21 3 23 69z iz? ? ? ?。 ( 3) 計算基本尺 寸 a 標準直齒錐齒輪 b 受力分析 圖 4 第 17 頁 共 46 頁 安全系數由機械設計九章表 查得 ? (按 1%失效概率考慮) 。小錐齒輪應力循環(huán)次數 71 60 60 36 1 16 30 0 7 7. 3 10hN nk t? ? ? ? ? ? ? ? ? 大錐齒輪的應力循環(huán)次數 721/ 10N N u? ? ? 由圖 查得壽命系數 , ??;實驗齒輪應力修正系數 ? ;由圖 預取尺寸系數 1xY? ,則許用彎曲應力: l i m 11 768F N S T xFP FY Y Y M P aS?? ?? l i m 22 752F N S T xFP FY Y Y M P aS?? ?? 根據齒根彎曲疲勞強度的計算式: ( 1 0 . 5 )ttF F a s a F a s a F PmRK F K FY Y Y Yb m b m?? ?? ? ?? 式中, FaY ——— 齒形系數,根據當量齒數 vz ,由機械設計圖 查得 ? ; saY ——— 應力修正系數,根據當量齒數 vz ,由圖 查得 ? 。 得: 312 2 214(1 ) 1 Fa saFPRRYYKTmzu ???? ??= 取整數 3m? , 則正確嚙合條件: 001 2 1 2 1 23 。 20 。 90m m m ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 所以,小錐齒輪的分度圓直徑: 11 3 23 69d m z m m? ? ? ? 大錐齒輪的分度圓直徑: 22 3 69 207d m z m m? ? ? ? 因 221212R d d??,所以 109R mm? 。由 1 1 2 22 si n , 2 si nd R d R????得: 011 s in ( ) 1 8 . 52da c r R? ?? 022 s in ( ) 7 1 . 52da c r R? ?? 第 18 頁 共 46 頁 小錐齒輪當量齒輪的齒數: 11 01 23 2 4 . 2 3c o s c o s 1 8 . 5v zz ?? ? ?(當量齒輪的齒數無須元整),同理,大錐齒輪當量齒輪的齒數: 22 02 69 2 1 7 . 4 5c o s c o s 7 1 . 5v zz ?? ? ?。 為保證錐齒輪的連續(xù)傳 動,其應該滿足重合度 1?? ,直齒圓錐齒輪傳動的重合度可按當量齒輪進行計算。即: 1 1 2 21 [ ( ) ( ) ]2 v v v vz tg tg z tg tg? ? ? ? ??? ? ? ? 式中 1v? , 2v? 分別為大小錐齒輪當量齒輪的齒頂圓壓力角。其計算過程如下: 11 3 3 9vvd mz? ? ? ?, 22 3 217 .45 652 .35vvd m z? ? ? ? 當量齒輪基圓直徑: 011 c o s 3 2 4 .2 3 c o s 2 0 6 8 .3v b vd m z ?? ? ? ? ? ? 022 c os 3 21 7. 45 c os 20 61 3v b vd m z ?? ? ? ? ? ? 當量齒輪的齒頂圓直徑,由 *1 1 122va v a v ad d h d m h? ? ? ?得: 1278. 69 , 658 .35v a v ad m m d m m?? 由 11 1cos vbva vadd? ?,得 011 1 6 8 . 3a r c c o s ( ) c o s ( ) 2 9 . 87 8 . 6 9vbva vad a c rd? ? ? ? 同樣可得: 022 2 613a r c c o s ( ) c o s ( ) 2 1 . 46 5 8 . 3 5vbva vad a c rd? ? ? ? 所以,重合度 ? : 1 1 2 21 [ ( ) ( ) ]2 v v v vz tg tg z tg tg? ? ? ? ??? ? ? ? = 0 0 0 01 [ 2 4 . 2 3 ( 2 9 . 8 2 0 ) 2 1 7 . 4 5 ( 2 1 . 4 2 0 ) ]2 tg tg tg tg? ? ? ? ? ? 滿足重合度大于 1 的要求。 齒寬系數 /R bR? ? ,取 13R??,且 12b b b??。 現將該對錐齒輪的主要幾何尺寸計算列出,如下表: 表 3 錐齒輪基本尺寸 第 19 頁 共 46 頁 名 稱 代 號 計算數值 分度錐角 ? , ???? 分度圓直徑 d 126 9 , 2 0 7d m m d m m?? 錐距 R 109R mm? 齒頂高 ah 3ah mm? 齒根高 fh mm? 齒頂圓直徑 ad 127 4 .6 9 , 2 0 8 .9aad m m d m m?? 齒根圓直徑 fd 1262 .1 7 , 20 4. 72ffd m m d m m?? 齒頂角 a? ???? 齒根角 f? ???? 齒頂錐角 a? 001220 .0 8 , 73 .0 8aa???? 齒根錐角 f? 001216 .6 1 , 69 .6 1ff???? 分度圓齒厚 s mm? 齒 寬 b 30b mm? 當量齒數 vz 122 4 .2 3 , 2 1 7 .4 5vvzz?? 當量齒數比 vu 9vu? 平均模數 m ? 平均分度圓直徑 md . 172 .5mmd mm d mm?? 當量齒輪的分度圓直徑 mvd 1260. 63 . 543 .64m v m vd m m d m m?? 三、 錐齒輪傳動的強度校核 直齒錐齒輪的強度計算比較復雜。為了簡化計算,通常按其齒寬中點的當量齒輪進行強度計算。這樣,就可以直接引用直齒圓柱齒輪的相應公式。因直齒錐齒輪的制造精度較低,在強度計算中一般不考慮重合度的影響,即取齒間載荷分配系數 K? 、重合度系數 Z? 、 Y? 的值為 1。 ( 1) 輪齒受力分析 忽略齒面摩察力,并假設法向力 nF 集中作用在齒寬中點上,在分度圓上可第 20 頁 共 46 頁 將其分解為圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 aF 相互垂直的三個分力,如圖 4 b 所示。各力的大小分別為: 111211c o s22(1 0 .5 )tnttmRFFTTFFdd???? ? ? ? ? 1 2 1 11 2 1 1ta n c o sta n s inr a ta t tF F FF F F ????? ? ?? ? ? 式中, 1T 為小齒輪的名義轉矩, 則 661 19 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 6 5 2 7 836PT N m mn? ? ? ? ? ? ? ? 各力的方向:主動圓周力的方向與輪的轉動方向相反;從動輪圓周力的方向與輪的轉動方向相同;主從動輪的徑向力分別指向各自的輪心;軸向力則分別指向各自的大端。 ( 2) 齒面接觸疲勞強度計算 以當量齒輪作齒面接觸疲勞強度計算,則: 111tvH E H H PmvK F uZZ b d u????? 其中 HP? 為許用接觸應力,其計算式為: l imH N W XHP HZ Z ZS?? ? 式中: limH? ——— 失效概率為 1%時,試驗齒輪的齒面接觸疲勞極限,由圖 查得 lim 1500H? ? ; NZ ——— 接觸疲勞強度的壽命系數,其值可根據當量齒輪的應
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