【導(dǎo)讀】山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

　　

【正文】 ， 假設(shè)年產(chǎn) 40 萬托輥，加工一次，齒輪松開夾緊嚙合兩次，按一次加工 4 根，40 萬要加工 10萬次，一年嚙合 20 萬次。假設(shè)要工作十年，則要嚙 合 200 萬次。 即 N=2 106 。 據(jù) 文獻(xiàn) [14]圖 6— 21，查得 1 ? 2 ? 據(jù) 文獻(xiàn) [14]125頁，取 minHS =1 據(jù) 文獻(xiàn) [14]圖 6— 16d： 按小齒輪齒面硬度 230～ 240HBS 均值 235HBS，在 MQ線和 ML 線在中間（適當(dāng)延長 MQ 和 ML 線）查得 lim 1 340F MPa? ? ； 同理，由圖 6— 16c 查得；取 lim 2 310F MPa? ? ??1F? = lim 1minFNFYS? =340 ? = ? ?2F? = lim 2minFNFYS? =310 ? = 111[]aaFSFYY? = 222[]aaFSFYY? = 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 1131112 ()[]aaFSdFYYK T Ymz ????= 3 42 1 .5 1 .1 1 0 0 .0 1 2 70 .9 2 4? ? ? ??= 修正 m， K= 則 3t tKmmK?= 取 標(biāo)準(zhǔn)值： m=3； 齒輪的主要幾何尺寸： d=mz=54 1b b= dd? ? 取 50 取 2b =54 1212H H E KTZ Z Z bd?? ?≤ ??H? （ 6— 4） 據(jù) 文獻(xiàn) [14]表 6— 5，查得 MPa? ； 據(jù) 文獻(xiàn) [14]表 6— 14，查得 ? ； 據(jù) 文獻(xiàn) [14]表 6— 13,查得 ? ? ； 據(jù) 文獻(xiàn) [14]圖 6— 15 查得 ， 1NZ = 2NZ ? （不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕） 按小齒輪齒面硬度 230～ 240HBS 均值 235HBS，在 MQ線和 ML 線在中間（適當(dāng)延長 MQ 和 ML 線）查得 lim 1 540H MPa? ? ； 同理，由圖 6— 16c 查得；取 lim 2 390H MPa? ? 由圖 6— 16d，按小齒輪齒面硬度 230～ 240HBS 均值 235HBS，在 MQ 線和 ML線在中間（適當(dāng)延長 MQ和 ML 線）查得 lim 1 540H MPa? ? ；同理，由圖 616c 查得；取 min 1HS ? ； l i m1 11m i n5 4 0 1 . 3 2[ ] 7 1 31HNHHZ M P a M P aS?? ?? ? ? l i m 2 22m i n3 9 0 1 . 3 2[ ] 5 1 51HNHHZ M P a M P aS?? ?? ? ? 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 將確定的值帶入接觸疲勞強(qiáng)度校核公式，得 522 1 . 6 1 . 1 1 01 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 6 6 0 6 6H? ? ? ?? ? ? ?MPa= H? ≤ ? ?2H? 接觸強(qiáng)度滿足。 齒頂圓直徑： ad = *( 2 )az h m? =60mm 齒根圓直徑： fd = **2 2( )fd h zm h c m?? ? ? ?= 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪較小，做成實(shí)心的 ，如圖 6— 1 所示。 齒輪 的各項(xiàng)誤差計(jì)算 （ 1）確定齒輪的精度等級(jí) 由于是一般的移位裝置，對(duì)齒輪精度無特別要求，因此選 8級(jí)精度。 （ 2）最小側(cè)隙和齒厚偏差的確定 中心距 a= 1 402mz? =67mm 按 文獻(xiàn) [22]式（ ）計(jì)算： m i n 2 ( 0 . 0 6 0 . 0 0 5 0 . 0 3 )3bnj a m? ? ? = 由 文獻(xiàn) [22]式（ ）計(jì)算： m in /( 2 c os )sns bnEj ?? = 取負(fù)值為 分度員直徑 ： d=54mm 由 文獻(xiàn) [22]表 ： Fr=43 m? = 由 文獻(xiàn) [22]表 : br = （ 6— 5） 由 文獻(xiàn) [22]表 : IT9=（ 6— 5）得 br = 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 故 齒厚公差 ： 22 ta n 2 0sn r rT F b? ? ? ? （ 6— 6） = sns snE E T m m? ? ? 而公稱齒厚： si n 90 / zm z m m? ? ? 因此公稱齒厚及偏差為 ?? mm 也可用公法線長度代替極限偏差來代替齒厚偏差 上偏差 cosbns snsEE ???= 下偏差 cosbni sniEE ??? = 跨齒數(shù) （公法線在基圓柱面上跨過的齒數(shù)） n=z/9+=18/9+=3 公法線長度 ? ?2. 59 1 ( 4 0. 5 ) 0. 01 4nW m z? ? ? ? （ 6— 7） = 故 mm??? （ 3）確定 檢驗(yàn)組項(xiàng)目 參考 文獻(xiàn) [22]表 。 ，該中等精度，可選第一組。即 pF 、 F? 、 F? 、 Fr 。 由 文獻(xiàn) [22]表 ： pF = F? = F? = Fr = （ 4）齒輪坯精度 1）內(nèi)圓孔偏差 ：由 文獻(xiàn) [22]表 查得公差為 IT7，其尺寸偏差為 ? ? 7H? ? 2）齒頂圓直徑偏差為 ?? =?? 即齒頂圓為 60?? 3）基準(zhǔn)面的形位公差： 內(nèi)孔圓柱度公差 ： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 （ L/b） F?=（ 160/50） = 0． 1pF= 取最小值 端面圓跳動(dòng) 公差據(jù) 文獻(xiàn) [22]表 查得為 頂圓徑向跳動(dòng)公差據(jù) 文獻(xiàn) [22]表 確定鍵、軸承和軸 對(duì)于直徑小的齒輪，若齒根圓到鍵槽底部的距離 e2mt ( mt 為端面模數(shù) )， 應(yīng)把齒輪和軸做成一體， 2mt 等于 6mm。 初估軸徑為 20mm，如果齒輪的周向采用 A型普通平鍵 （圖 6— 2 所示） 連接，根據(jù) d=20mm，由 文獻(xiàn) [20]附表 C8 查得： b h=6 6； 鍵長 L 的范圍 14～ 70，由于齒輪寬 50，取 L=40； 公稱尺寸寬度 b=6； 深度軸 t=； 深度轂 1t =； 采用較松鍵連接，方便拆換，軸 H9， 上偏差 +， 下偏差 0； 轂 D10，上偏差 +， 下偏差 + 查出上面參數(shù)后就可計(jì)算 e， e=22fd d t????????=6mm，因此不用做成一體的；從另一方面考慮， 由于齒輪相對(duì)軸易磨損，做成軸齒輪，壞了還得一起換，不合算，因此分開做，用鍵連接上，便于拆換。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 圖 6— 2 鍵的尺寸 選擇 軸承 滾動(dòng)軸承的類型很多，通常按其所承載的方向或公稱接觸角 ? （公稱接觸角 ? 是指軸承中套圈與滾動(dòng)體接觸線和垂直于軸承軸線平面間的夾角 ）的不同，可分為向心軸承和推力軸承兩類。向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載 荷，由于只受徑向載荷，因此選向心軸承。 深溝球軸承主要受徑向載荷，也可受少量的軸向載荷，工作時(shí) 摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用最廣泛。 根據(jù)軸徑選軸承的尺寸， 據(jù) 文獻(xiàn) [20]附表 C101查得 ： 選 16002合適： 尺寸系列代號(hào)為（ 1） 0 d=15mm； D=32mm； B=9mm； 其他 尺寸 ： 2d =； 2D = 圖 6— 3 軸承 標(biāo)記：滾動(dòng)軸承 16002 GB/T 276 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 37 軸的結(jié)構(gòu) 軸要做出軸環(huán)給齒輪定位，據(jù) 文獻(xiàn) [14]194頁知：軸環(huán)高出 h=(2～ 3)C,C 是軸環(huán)處的倒角尺寸，據(jù) 文獻(xiàn) [14]的表 82 查得，軸徑 18～ 30 的倒角 C=，因此取 h=3mm。 軸環(huán)的寬的 b≈ =。滾動(dòng)軸承配合處 的軸 肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的安裝高度，以便拆卸方便。 裝軸承處要 精度要求高，要用砂輪磨，因此要留砂輪越程槽， 或軸頸做長。 還要有兩個(gè)套筒給軸承定位， 套筒做成階梯式的，一邊防止軸軸向竄動(dòng) ，取26mm，一邊給軸承定位，并且定位高度不得高于軸承 中的 2d ，取 18mm。 軸采用兩端固定支承，兩端的軸承各限制軸在一個(gè)方向的軸向移動(dòng)，合起來就限制軸的雙向移動(dòng)。為補(bǔ)償軸的受熱伸長，軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留有～ 的補(bǔ)償間隙（據(jù) 文獻(xiàn) [14]230 頁）。間隙值用改變軸承蓋與箱體間的墊片厚度進(jìn)行調(diào)整。 整體結(jié)構(gòu)如圖 6— 4所示： 圖 6— 4 軸 組件 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 38 7 液壓 液 壓缸的計(jì)算 與選取 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： ，液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。 、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)、換向。 ，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，調(diào)速性能好。 、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 。 、系列化，便于設(shè)計(jì)選用。 由于托輥夾具是用兩套短 V形塊定位夾緊，因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊，選擇同步回路來實(shí)現(xiàn)，夾緊用保壓回路。如下圖所示 ； 圖中是利用蓄能器的保壓回路，當(dāng)主換向閥在左位時(shí) ，液壓 缸向前運(yùn)動(dòng)，開始實(shí)現(xiàn)夾緊工件，當(dāng)達(dá)到夾緊力時(shí)，進(jìn)油路的壓力升高到調(diào)定值，壓力繼電器發(fā)信使二通閥換向通電，泵卸荷，單向閥關(guān)閉，液壓缸有蓄能器保壓。缸內(nèi)壓力不足時(shí)，壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時(shí)間取決于蓄能器容量。 鎖緊回路主要用于要求執(zhí)行元件可靠的停在任意位置的液壓系統(tǒng)，對(duì)于重力負(fù)載系統(tǒng)，必須考慮鎖緊回路。最常用的鎖緊方法是采用液控單向閥鎖緊。在此回路中，為保證執(zhí)行元件在鎖緊時(shí)迅速可靠，其控制油路必須與油箱接通。 同步回路是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件以相同的速度或相同的位移運(yùn)動(dòng)的回路。按照控制方式不同，同步回路分為 流量控制、容積控制和伺服控制三種。 流量控制同步回路是通過流量控制閥控制進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量，來實(shí)現(xiàn)速度同步，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整麻煩，且同步精度不高。 容積控制同步回路是將兩相等容積的油液分配到尺寸相同的兩執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)位移同步。將兩活塞有效面積相同的液壓缸串聯(lián)起來的同步回路，同步精度和效率都較高，但是因油缸存在制造誤差、內(nèi)泄漏等因素，容易出現(xiàn)同步的位置誤差，需采取補(bǔ)償措施進(jìn)行補(bǔ)償。 采用比例閥或伺服閥的同步回路同步精度高，但是系統(tǒng)的復(fù)雜程度和造價(jià)都較高。若系統(tǒng)為閉環(huán)控制，可以通過檢測(cè)裝置檢測(cè)活塞 位移信號(hào)，經(jīng)過放大后，山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 反饋給比例閥或伺服閥來控制進(jìn)入液壓缸的流量，從而實(shí)現(xiàn)較精確的同步運(yùn)動(dòng)。 因此選用等量出口分流閥控制雙缸同步。圖中壓力油經(jīng)換向閥和分流閥后分成兩支等量的油路，分別進(jìn)入兩液壓缸的左腔，推動(dòng)活塞向右同步運(yùn)動(dòng) 左腔的油經(jīng)單向閥和換向閥快速回油箱。 壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的控制元件。它是液壓部分和電器元件兩部分組成，系統(tǒng)中的壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，即發(fā)出電信號(hào)，控制電動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作，完成各項(xiàng)預(yù)定任務(wù)。 液壓缸的計(jì)算與選取 1. 計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷 F：據(jù) 文獻(xiàn) [17]221頁 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況， 作用在液壓活塞桿上的 總機(jī)械載荷 F包括兩部分 ： 第一部分主要包括眼液壓缸活塞方向的工作阻力（即：夾緊力）和運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過程中的慣性力。 據(jù) 文獻(xiàn) [17]式 （ 13— 1）： F F F F F F? ? ? ? ?工 回慣 封 摩 （ 7— 1） F工 — 夾緊力， 609N； F慣 — 活塞上所受慣性力； F封 — 活塞阻力； F摩 — 導(dǎo)軌摩擦阻力； F回 — 回油背壓形成的阻力。 (1) 按鋼的密度 3gcm計(jì)算液壓帶動(dòng)的夾具部分的重量： V 形塊的體積： ? ? 25 7 3 2 .9 2 0 5 0 5 7 5 0 3 2 .9 2 5 0