【導讀】3總體方案設計·························5. 電機的選擇與校核·······················5. 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算·················6. 4機械結構及零部件的設計····················8. 主要零部件設計與建模·····················9. 第一級齒輪設計·······················9. 行星齒輪傳動設計·····················23

　　

【正文】 埠學院本科 畢業(yè)設計（論文） 29 1112 ta n2aa xS d in v in vZ?? ????? ?? ? ????? (425) 551 47 .52??r d mm 661 1502??r d mm 771 ??r d mm 551 ??aar d m m 661 1 5 3 .7 52??aar d m m 771 3 4 1 .2 52??aar d m m 5 5 5a r c c os( c os / ) a r c c os( 47 .5 c os 20 / 53 .7 5 ) 33 .8 5 7? ? ? ?oaa rr?? 6 6 6a r c c os( c os / ) a r c c os( 15 0 c os 20 / 15 3. 75 ) 23 .5 4 1? ? ? ?orr?? 7 7 7a r c c os( c os / ) a r c c os( 34 7. 5 c os 20 / 34 1. 25 ) 16 . 882? ? ? ?oaa rr?? ? ?5 111 9 ( ta n 3 3 . 8 5 7 ta n 2 0 ) 6 0 ( ta n 2 3 . 5 4 1 ta n 2 0 ) 5 . 8 3 1 4 . 3 0 6 1 . 6 1 122??? ? ? ? ? ? ? ? ????? ??? ?6 6 0 ( ta n 2 3 . 5 4 1 ta n 2 0 ) 1 3 9 ( ta n 1 6 . 8 8 2 ta n 2 0 ) 4 . 3 0 6 8 . 4 0 8 2 . 0 2 1? ? ? ? ? ? ? ? ??? 55552 ta n 3 . 1 4 2 0 . 2 5 ta n 2 01 0 7 . 5 0 9 . 3 9 0 . 2 5 1 . 2 52 2 1 9?? ??? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ?????aa xS d in v in v mz?? ??66662 ta n 3 . 1 4 2 0 . 2 5 ta n 2 03 0 7 . 5 0 7 . 1 1 0 . 2 5 1 . 2 52 2 6 0?? ??? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ?????aa xS d in v in v mz?? ?? 因此變位系數(shù)可取。 (3) 分別計算變?yōu)楹簖X槽寬和 齒厚 齒厚 2 ( 2 ta n ) ( 3 . 1 4 / 2 2 0 . 2 5 ta n 2 0 ) 5 8 . 7 622? ? ? ? ? ? ? ? ? ?mS k j x m m m?? ? 齒槽寬 ( 2 ta n ) 6 .9 42e x m m m? ?? ? ? 基于 Pro/E 的礦用調度絞車設計 30 表 42 高速級行星齒輪系傳動主要參數(shù)表 名稱 代號 小齒輪 行星齒輪 大齒輪 模數(shù) m 5 壓力角 α 20176。 分度圓直徑 d 95 300 695 齒頂高 ha 5 齒根高 hf 齒全高 h 齒頂圓直徑 da 齒距 p 齒厚 s 齒槽寬 e 頂隙 c 標準中心距 a 修正系數(shù) x + 齒寬 B 50 齒根圓直徑 df 85 285 705 (六 ) 行星齒輪傳動中各齒輪模型的創(chuàng)建 (1) 行星齒輪畫法步驟 ① 同第一級齒輪的畫法步驟相同； ② 創(chuàng)建齒輪中心孔 在工具欄內單擊 按鈕，在面板內單擊“放置”→“定義”，系 統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選擇“ FRONT”面 作為草繪平面 ，單擊【草繪】進入草繪環(huán)境，在繪圖區(qū)內以系統(tǒng)提供的原點為圓心繪制一個直徑與型號 6308 深溝球軸承外圈尺寸是 90mm的圓，再到工具欄內單擊 按鈕，在 “拉伸”操作面板內選擇“去除材料”，拉伸長度輸入 50，單擊確定，如圖 425 所示； 蚌埠學院本科 畢業(yè)設計（論文） 31 圖 425 創(chuàng)建中心孔后的輪齒 ③ 去除齒輪多余材料 重復操作上一步驟，分別在 繪圖 區(qū)繪制直徑為 126mm與直徑為 266mm的兩個圓，在“拉伸”特征定義操控面板內單擊 “去除材料”，拉伸長度輸入 17，到繪圖區(qū)選擇 ，再在工具欄內選擇 。選擇中間平面“ DTM2”面作為鏡像平面，單擊【確定】按鈕，分別對邊進行倒角和倒圓角操作，重復以上步驟完成齒輪的創(chuàng)建 [12]，如圖 426 所示。 圖 426 完成后的行星齒輪 (2) 大內齒圈的畫法步驟 同以上齒輪的畫法相同，完成內齒輪的創(chuàng)建，如圖 427 所示。 基于 Pro/E 的礦用調度絞車設計 32 圖 427 完成后的大內齒輪 軸的設計 (一 ) 中間軸的設計計算 (1) 軸的材料選擇和最小直徑估算 軸的材料初選為 20CrMnTi，采用滲碳淬火方法進行處理 [8]。 按扭轉強度要求對軸的最小直徑進行計算，取 C=97 得 2 3322 2 . 7 7 49 7 m m 3 0 . 8 3 m m7 0 9 . 1 4? ? ?PdC n (426) 考慮該軸上有一鍵槽，將直徑增大 7%，則 m in ( 1 7% ) 30. 83 7 m m 32. 99 m m? ? ? ? ?dd 按標準取： 2min 42mm?d (2) 軸承和鍵的選擇 根據軸承只承受徑向載荷且轉速不高，初選 NJ315E 型 圓柱滾子軸承 ， 尺寸：75 160 37?? 根據鍵連接工作情況，確 定平鍵類型。平鍵的截面尺寸按軸徑初選 12 8bh? ? ? 鍵的長度可按輪轂寬度選定，初選 100mm?L 。 (3) 中間軸的校核 (4) 軸的力學模型的建立 ① 軸上各段距離的確定 蚌埠學院本科 畢業(yè)設計（論文） 33 軸的總長度為 mm118?L ，齒輪 Z4 力的作用點距左支撐作用點 A 的長度為1 ?L ，齒輪 Z4 力的作用點 C 距右支撐作用點 B 的長 度為 2 ?L ，右支撐作用點 B 距齒輪 Z3 力的作用點 D 長度為 3 53mm?L 。 ② 繪制軸的力學模型圖 [1] 根據軸的受力情況繪制圖 428a。 (5) 計算軸上的作用力 齒輪 (2)： 1121 32 2 1 5 6 .7 1 46096 8 1 0tt TF F Nd ??? ? ? ?? 002 1 1 ta n 2 0 4 6 0 9 ta n 2 0 1 7 0 7 .0 2r r tF F F N? ? ? ? ? ? 齒輪 (3)： 23 332 2 3 0 6 . 7 0 9 0 2 0 . 66 8 1 0t TFNd ??? ? ?? 0033 ta n 20 90 20 .6 ta n 20 32 83 .2 2rtF F N? ? ? ? ? (6) 計算支反力 ① 垂直面支反力圖 428b。 由繞支點 B 的力矩和 0BVM ??得： 32 1 2 3 2 2()NV r rF L L F L F L? ? ? ? ? 2 ( 170 2 32. 5 328 2 53 ) 65 182 7NVFN? ? ? ? ? ?（方向向下） 由繞支點 A 的力矩和 0AVM ??得： 3 1 2 2 1 3 1 2 3( ) ( )N V r rF L L F L F L L L? ? ? ? ? ? (427) ? ?3 1 7 0 7 .0 2 3 2 .5 3 2 8 3 .2 2 3 2 .5 3 2 .5 5 3 6 5 6 8 1 3 .8 1NV ? ? ? ? ? ? ????? 由軸上的合力 0F?? 得： 3 2 2 3 0r r N V N VF F F F? ? ? ?，計算無誤 ② 水平面支反力圖 428d。 由繞支點 B 的力矩和 0BHM ??得： 2 1 2 2 2 3 3( ) 0N H t tF L L F L F L? ? ? ? ? ? 2 ( 460 9 32. 5 902 53 ) 65 965 5NHFN? ? ? ? ? ? ? 由繞支點 A 的力矩和 0AHM ??得： 3 1 2 3 3 1 2 2 1( ) ( )t N H tF L L L F L L F L? ? ? ? ? ? (428) 3 ( 9 0 2 0 .6 1 1 8 4 6 0 9 3 2 .5 ) 6 5 1 4 0 7 1 .3 5NH ? ? ? ? ? 基于 Pro/E 的礦用調度絞車設計 34 由軸上的合力 0F?? 得： 2 2 3 3 0N H t N H tF F F F? ? ? ?，計算無誤 ③ 計算總支反力 A 點的總支反力： 2 2 2 222 1 8 2 3 .5 7 9 6 5 9 .7 5 9 8 3 0 .3 7R A NV NHF F F N? ? ? ? ? B 點的總支反力： 2 2 2 233 6 8 1 3 .8 1 1 4 0 7 1 .3 5 1 5 6 3 4 .2 8R B NV NHF F F N? ? ? ? ? (7) 繪 制轉矩、彎矩圖 ① 垂直面內的彎矩圖，圖 428c。 C 處彎矩： 21 1 8 2 3 .5 7 3 2 .5 5 9 .2 6 6 0 2? ? ? ? ? ? ? ?C V N VM F L N m B 處彎矩： ? ? ? ?2 1 2 2 2 1 8 2 3 . 5 7 3 2 . 5 3 2 . 5 1 7 0 7 . 0 2 3 2 . 5 1 7 4 . 0 1 0 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B V N V rM F L L F L N m ② 水平面內的彎矩圖，圖 428e。 C 處彎矩： 21 9 6 5 9 .7 5 3 2 .5 3 1 3 .9 4 1 9? ? ? ? ? ? ? ?C H N HM F L N m B 處彎矩： 2 1 2 2 2()B H N H tM F L L F L? ? ? ?96 59 .75 65 46 09 32 .5 47 91 2? ? ? ? ? ? ? ?Nm ③ 合成彎矩圖，圖 428f。 C 處： 2 2 2 25 9 .2 6 6 0 2 3 1 3 .9 4 1 9 3 1 9 .4 8 7C CV CHM M M N m? ? ? ? ? ? B 處： 2 2 2 21 7 4 0 1 0 .2 4 7 8 0 9 1 .2 5 0 8 .7 7 3 7 6B B V B HM M M N m? ? ? ? ? ? ④ 轉矩圖，圖 428g。 2 2 9 7 .4 5 2 7T T N m? ? ? ⑤ 當量彎矩圖，圖 428h。 由于是單方向回轉軸，考慮啟動停止等因素，因此轉 矩產生的扭剪應力按脈動循環(huán)變化計算，折算系數(shù)取 ?? 2 297 452 .7 178 .470T N m? ? ? ? ? 蚌埠學院本科 畢業(yè)設計（論文） 35 C 處： ? ? 22 2 22 3 1 9 . 4 8 7 1 7 8 . 4 7 0 3 6 5 . 9 5 5 5 7c a CM M T N m?? ? ? ? ? ? B 處： ? ? 22 2 22 5 0 8 . 7 7 3 7 6 1 7 8 . 4 7 0 5 3 9 . 1 6 8 1 3c a BM M T N m?? ? ? ? ? ? (8) 危險截面強度的校核 截面 B 處彎矩數(shù)值最大，因此稱為危險截面，只對截面 B 的疲勞強度進行驗算。 截面 B 處的軸直徑為： ? ?3 caMd ??? (429) 根據定軸的材料為 40Cr 選用調 質進行處理，查參考文獻 [15]可知： ? ?1?? =9Mpa。 mm? 故由于 2 min 42d mm d?? 該軸強度足夠 (a)力學模型圖 (b)V 面力學模型圖 (c)V 面彎矩圖 (d)H 面力學模型圖 (e)H 面彎矩圖 (f)合成彎矩圖 (g)轉矩圖 (h)當量彎矩圖 圖 428 中間軸的力學模型及轉矩、彎矩圖 基于 Pro/E 的礦用調度絞車設計 36 (9) 中間軸模型的創(chuàng)建 ① 在工具欄內單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選取“ RIGHT”面作為草繪平面，單擊【草繪】進入草繪環(huán)境，繪制出 如下 二維草圖，在工具欄內單擊 按鈕，如圖 429 所示； 圖 429 完成后的草繪界面 ② 在工具欄內選擇 按鈕，依次單擊“放置”→“定義”，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選取“ FRONT”面作為參考平面，單擊【草繪】進入草繪界面，在工具欄內選擇按鈕，在繪圖區(qū)選取軸的輪廓線，然后單擊 按鈕，完成中間軸的創(chuàng)建，如圖 430所示 ； 圖 430 中間軸的模型 ③ 創(chuàng)建鍵槽 在工具欄內單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“基準平面”對話框，選擇 “ FRONT”面作為蚌埠學院本科 畢業(yè)設計（論文） 37 基準平面，輸入距離 16mm,完成 “ DTM1” 面的創(chuàng)建。 到工具欄中選擇 ，依次選取“放置”→“定義”，選擇 “ DTM1” 面作為基準平面，進入草繪環(huán)境，畫出鍵槽的輪廓，單擊 按鈕，輸入拉伸去除材料長度 5mm,單擊確定按鈕， 如圖 431 所示。 圖 431 完成后的中間齒輪軸 (二 ) 第三級太陽輪軸設計 (1) 軸的材料選擇 軸的材料 初選為 20CrMnTi，采用滲碳淬火的方法進行處理。 按扭轉強度條件進行軸的最小直徑估算，查參考文獻 [15]取 C=97 則 3 3332 1 . 6 4 99 7 3 8 . 5 73 4 4 . 4 4Pd C m m m mn? ? ? 考慮該軸上有一鍵槽，將直徑增大 7%，則 m in ( 1 7 % ) = 3 8 .5 7 1 .0 7 4 1 .2 7d d m m m m? ? ? ? 按標準取： 3min 46d mm? (2) 軸承和鍵的選擇 根據軸承只受徑向載荷且轉速不高，初選 NJ315E 型圓柱滾子軸承，尺寸：75 160 37?? 根據鍵的工作情況，確定平鍵類型。平鍵的截面尺寸按軸徑初選 14 9bh? ? ? 鍵的長度可按輪轂寬度選定，初選 100L mm? (3) 太陽輪軸的校核 (4) 軸的力學模型的建立 ① 軸上各段距離的確定 軸的總長度為 L=118mm，齒輪 Z4 力的作用點 C 距左支撐作用點 A 的長度為1 mm? ，齒輪 Z4 力的 作用點 C 距右支撐作用點 B 的長度為 2 mm? ，右基于 Pro/E 的礦用調度絞車設計 38 支撐作用點 B 距齒輪 Z3 力的作用點 D 長度為 3 53L mm? 。 ② 繪制軸的力學模型圖 根據軸的受力情況見圖 432a。 (5) 計算軸上的作用力 齒輪 (4)：圓周力 244 332 2 3 0 6 . 7 0 9 0 2 0 . 5 96 8 1 0tt TF F Nd ??? ? ? ?? 徑向力 004 4 4 ta n 2