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編號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 箱式電爐進(jìn)出料機(jī)設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 學(xué) 號(hào) 0923257 學(xué)生姓名 蘇 煒 指導(dǎo)教師 劉新佳 （職稱(chēng)：副教授） 2013年5月25日 I 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 箱式電爐進(jìn)出料機(jī)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械96 學(xué) 號(hào)： 0923257 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú)錫太湖學(xué)院 　信 機(jī)　系 　機(jī)械工程及自動(dòng)化 　專(zhuān)業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目　　 箱式電爐進(jìn)出料機(jī)設(shè)計(jì)　 2、專(zhuān)題　 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) RJX－75－9T和RX－95－9型箱式電爐是熱處理行業(yè)常用的加熱設(shè)備，但由于爐膛深、裝料困難，目前多采用簡(jiǎn)易輔助設(shè)備裝料或直接把工件扔入爐膛，工人勞動(dòng)條件差、工件極易碰撞爐襯，爐襯使用壽命大多不足一年；此外，因裝料時(shí)間長(zhǎng)，電能損耗很大。為此，某企業(yè)擬開(kāi)發(fā)適用的箱式電爐進(jìn)出料機(jī)，因此選定箱式電爐進(jìn)出料機(jī)設(shè)計(jì)這一工廠實(shí)際課題為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。 設(shè)計(jì)原始參數(shù)為： ①工作方向：推拉雙向工作； ②最大推料行程：2.2m； ③推拉料速度：140mm/s； ④最大行走距離：2m； ⑤行走速度：150mm/s； ⑥最高適用爐溫：950℃ I I ⑦一次最大裝料量：1200Kg； ⑧電源：380V50Hz。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1.完成滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的進(jìn)出料機(jī)總體設(shè)計(jì)和主要零部件設(shè)計(jì)（折合零號(hào)圖3張以上）、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 2.完成英文翻譯資料一份。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械96 班 　　姓名 蘇 煒 五、開(kāi)始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘 要 75kW和95kW箱式電爐是熱處理專(zhuān)業(yè)廠及一般中型機(jī)械廠目前最常使用的熱處理加熱設(shè)備。過(guò)去傳統(tǒng)的裝出爐方法都是操作，采用手工將工件送入爐膛熱處理后再由爐內(nèi)取出。由于箱式電爐爐膛深，且工件只能在水平方向進(jìn)出爐門(mén)，小工件隨手甩進(jìn)，大工件抬至路口用撬棒等推入爐門(mén)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。為此，我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)前提出了有關(guān)該課題的設(shè)計(jì)，該機(jī)使用于批量生產(chǎn)的機(jī)械零件熱處理加熱時(shí)的進(jìn)出料，特別適用于RJX-75-9和RJX-95-9型等爐膛較深的箱式電爐加熱大件時(shí)的進(jìn)出料，也可用于爐膛尺寸與上述箱式電爐相近的燃料爐。經(jīng)系列化后也可用于其他型號(hào)的箱式爐。箱式電爐進(jìn)出料機(jī)的整機(jī)外形為一密封型小車(chē)，由電器控制系統(tǒng)、行走動(dòng)力系統(tǒng)、推拉傳動(dòng)系統(tǒng)、推拉機(jī)構(gòu)、機(jī)架、電磁止退系統(tǒng)等部分組成，此外還配有配套件地面導(dǎo)軌、爐內(nèi)導(dǎo)軌及燃料等。其中電器控制部件全部裝在小車(chē)體內(nèi)，僅有控制按鈕盒在體外作遠(yuǎn)距離控制之用。 關(guān)鍵詞：箱式電爐；進(jìn)出料機(jī)；推拉機(jī)構(gòu) I I ABSTRACT 75 and 95 dyadic kw box electric furnaces are that the heat treatment that the heat treatment special field factory and in general medium-sized machinery works use at present most often processes equipment. That tradition dress going over puts up stove method all is to adopt manual operation , the inner takes out again from the stove after sending workpiece in furnace chamber heat treatment. The electric furnace furnace chamber is deep since the box is dyadic , workpiece can only pass in and out of a furnace gate in level direction and , minor workpiece is flung handily moving forward, big workpiece raise till the crossing uses crowbar to wait to push entering a furnace gate, labor intensity is very big. For this purpose, we have brought forward design about that problem in graduation practice prelude , the turnover that machine uses when heat treatment heats in the machinery parts mass-producing has expected that , the turnover applying to electric furnaces of furnace chamber more dyadic than deep box such as RJX-75-9 and RJX-95-9 type specially when heating durable household appliances has expected that, also may be used for close to above-mentioned dyadic box electric furnace furnace chamber dimension fuel stove. In the day after tomorrow the type box is also Yong Yu other dyadic as a result of being seriated stove. Dyadic box electric furnace turnover expects that the machine complete machine external form seals off the type handcart for one, driving force system , push-and-pull drive system , push-and-pull organization , chassis , electromagnetism controlling system , going on foot from electrical equipment stop returning system waiting for part made up of, besides be qualified for have parts and auxiliary equipment floor slide way , stove inner slide way and fuel etc.All dress of electrical equipment function units among them experiences and observes an inner in the handcart , has the under the control of button box to control that in extracorporeal distant work distance using only. Keywords: Dyadic electric furnace of box; Machine passing in and out of material; Push-and-pull organization I I 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目錄.................................................................................................................................................V 1 緒論 1 2 設(shè)計(jì)方案的確定 3 2.1 主要結(jié)構(gòu)【1】 3 2.2 工作過(guò)程 3 2.3 主要性能指標(biāo) 3 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 3.1 錐齒輪的設(shè)計(jì)[1] [2] [3] [4] [5] [7] [9] 5 3.2 錐齒輪軸的設(shè)計(jì) 8 3.2.1 軸上零件的固定[1] [2] [3] [8] [12] 8 3.2.2 花鍵的設(shè)計(jì)[1] [2] [3] [12] 9 3.2.3 軸承的選擇[1] [2] [3] [4] [8] [10] [12] 9 3.2.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 [2] [3] 11 3.2.5 軸的剛度計(jì)算[2] [3] 13 3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 13 3.3.1 軸上零件的固定[11] [14] 13 3.3.2 花鍵的校核[4] 13 3.3.3 軸承的校核[4] 13 3.3.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 15 3.3.5 軸的剛度計(jì)算[2] [3] 17 3.4 減速箱箱體的設(shè)計(jì)[12] [15] [16] 18 4 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 4.1 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析[2] [3] 19 4.2 輪軸和滾輪扭矩的計(jì)算[2] [3] 19 4.2.1 后輪軸的尺寸計(jì)算[2] [3] 19 4.2.2 后輪軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 21 4.2.3 后輪軸座的選擇及軸承壽命的校核[4] 24 4.2.4 前輪軸的尺寸計(jì)算[2] [3] 25 4.2.5 前輪軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 26 4.2.6 前輪軸的選擇及軸承壽命的校核【4】 30 4.3 減速機(jī)的輸出扭矩和輸出功率的計(jì)算[2] [3] [4] 31 5 推拉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 32 5.1 鏈輪和鏈條的設(shè)計(jì) 32 5.1.1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)[17] [19] 32 5.1.2 鏈傳動(dòng)的尺寸計(jì)算[2] [3] [4] 32 5.2 中間長(zhǎng)軸的設(shè)計(jì) 34 5.2.1 軸上零件的固定[2] [3] [4] [9] [11] 34 5.2.2 花鍵的校核[4] 34 5.2.3 軸承的選擇[2] [3] [4] 34 5.2.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 35 5.2.5 軸的剛度計(jì)算[2] [3] 37 6 其他部件的校核 38 6.1 連接鋼管的選擇[1] [7] 38 6.2 鋼管彎曲強(qiáng)度校核[2] [3] [4] 38 6.3 螺栓校核[2] [3] [4] [8] [9] 39 7 結(jié)論與展望 40 7.1 結(jié)論 40 致 謝 41 參考文獻(xiàn) 42 III RX95J型箱式電爐進(jìn)出料機(jī)設(shè)計(jì) 1 緒論 畢業(yè)論文是大學(xué)里面的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，這是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們得以將大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的梳理。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是箱式電爐的自動(dòng)進(jìn)出料機(jī)械手，通過(guò)工廠的實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在工廠由于箱式電爐爐膛深，且工件只能在水平方向進(jìn)出爐門(mén)，小工件隨手甩進(jìn)，大工件抬至路口用撬棒等推入爐門(mén)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大。圖1.1為工人用簡(jiǎn)單工裝把小型工件送入箱式爐內(nèi)、圖1.2為工人的借助起重設(shè)備把大型工件送入箱式爐內(nèi)操作情況。 圖1.1 把小型工件送入箱式爐內(nèi) 圖1.2 把大型工件送入箱式爐內(nèi) 為此，我們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)前提出了有關(guān)該課題的設(shè)計(jì)，該機(jī)使用于批量生產(chǎn)的機(jī)械零件熱處理加熱時(shí)的進(jìn)出料，特別適用于RJX-75-9和RJX-95-9型等爐膛較深的箱式電爐加熱大件時(shí)的進(jìn)出料，也可用于爐膛尺寸與上述箱式電爐相近的燃料爐。經(jīng)系列化后也可用于其他型號(hào)的箱式爐。箱式電爐進(jìn)出料機(jī)的整機(jī)外形為一密封型小車(chē)，由電器控制系統(tǒng)、行走動(dòng)力系統(tǒng)、推拉傳動(dòng)系統(tǒng)、推拉機(jī)構(gòu)、機(jī)架、電磁止退系統(tǒng)等部分組成，此外還配有配套件地面導(dǎo)軌、爐內(nèi)導(dǎo)軌及燃料等。其中電器控制部件全部裝在小車(chē)體內(nèi)，僅有控制按鈕盒在體外作遠(yuǎn)距離控制之用。 41 2 設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 主要結(jié)構(gòu)【1】 箱式電爐進(jìn)出料機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。它整機(jī)外型為一密封型小車(chē)，由電器控制系統(tǒng)、行走動(dòng)力系統(tǒng)、推拉傳動(dòng)系統(tǒng)、推拉機(jī)構(gòu)、機(jī)架、電磁止退系統(tǒng)六部分組成。此外還配有配套的地面鐵軌、爐內(nèi)導(dǎo)軌及燃料等。其中，電器控制組件全部裝在小車(chē)體內(nèi)，僅有控制按鈕盒在體外作遠(yuǎn)距離 控制之用。 圖2.1 箱式電爐進(jìn)出料機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu) 2.2 工作過(guò)程 將進(jìn)出料機(jī)械手平穩(wěn)地放在用混凝土澆筑的地面鐵軌上，爐內(nèi)導(dǎo)軌安放在爐底板上，通過(guò)行走傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)，進(jìn)出料機(jī)械手在鐵軌上作前進(jìn)和后退運(yùn)動(dòng)，即可驅(qū)使遠(yuǎn)離爐門(mén)；裝料時(shí)，駛近爐門(mén)使機(jī)上導(dǎo)軌與爐內(nèi)導(dǎo)軌接攏，同時(shí)，電磁止退系統(tǒng)動(dòng)作，止退鉤鉤住爐體，防止向爐膛推送料板時(shí)機(jī)體的后移；通過(guò)推拉傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)，推料頭可預(yù)先裝好工件的料板推進(jìn)爐膛；出料時(shí)，則由拉料鉤從爐膛拉出料板及已加工完成的工件，到位后拉料鉤自動(dòng)彈出，用其中設(shè)備掉走料板和工件，經(jīng)兩次推拉聊過(guò)程即可完成一個(gè)裝料周期。 2.3 主要性能指標(biāo) 工作方向：雙向推拉； 最大推拉料行程：2.2m； 推拉料速度：145mm/s； 最大行走距離：2m； 行走速度：150mm/s； 一次最大裝料量：1200kg； 最高適合爐溫：950oC； 消耗功率：1.3kW，其中行走電機(jī)0.55kW，推拉電機(jī)0.75kW； 外形尺寸：1816×890×880mm； 整體重量：500kg。 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 錐齒輪的設(shè)計(jì)[1] [2] [3] [4] [5] [7] [9] 根據(jù)出料機(jī)傳動(dòng)的工作要求，采用漸開(kāi)線直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的傳動(dòng)。直齒錐齒輪加工國(guó)威刨齒，不宜采用硬齒面。兩齒輪均選用45#鋼，硬度為217--255HB。計(jì)算步驟如下： 表3-1 錐齒輪的設(shè)計(jì)與校驗(yàn) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 使用壽命KA 動(dòng)載系數(shù)KV 齒間載荷分配系數(shù)KHa 齒間載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù)K 轉(zhuǎn)矩 T0 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 取Z1=19, Z2=34 估計(jì)VA=4m/s,表12-6 由表12-9 由表12-10，估計(jì)<100N/mm cosδ1==0.87 cosδ2==0.4856 Zv1==21.84 Zv2==70 KHa= 由表12-20及注3，取Kβ=1.65 K=KA=KV=KHa=Kβ T0 = 9550×()=259972N·mm =189.8 =2.5 Z1=19, Z2=34 選8級(jí)精度 KA=1.0 KV=1.17 =0.878 KHa=1.297 =1.65 K=2.5 T0=259972N·mm =189.8 =2.5 續(xù)表3-1 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 接觸疲勞極限δHlim 接觸最小安全系數(shù)δHlim 接觸壽命系數(shù)ZN 許用接觸應(yīng)力[δH] 小輪大端分度圓 直徑d1 驗(yàn)算圓周運(yùn)動(dòng)及 確定主要尺寸 大端模數(shù)m 實(shí)際大端分 度圓直徑d 錐距R 齒寬b 由表12-14 由題意得 取=0.3 =(1-0.5) d1 （與估計(jì)值接近 ） 由表12.3，取m=4mm R= 23.37mm δHlim1=900MPa δHlim2=900MPa SHlim=1.00 ==1.0 =1650 MPa =1650 MPa =0.3 d1 ≥79.32mm dm1=67.43mm 取m=4mm d1=76mm d2=136mm R=77.8975mm b=23.23.37mm 續(xù)表3-1 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 計(jì)算 齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 重合度系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 載荷系數(shù)K 彎曲疲勞極限 彎曲最小安全系數(shù) 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 由圖12.30得 K= KA KV 由圖12.23c 由表12-14 由題意得 由圖 12.25 =0.694 =1.44 K=2.7 920MPa 920MPa SFmin=1.25 YN1=YN2=1.0 YX=1.0 =736 MPa =736 MPa 表3-2 錐齒輪的形狀設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 小齒輪 大齒輪 分錐角 δ1=300 δ2=600 續(xù)表3-2 齒頂高 ha=ha*m=4mm 齒根高 hf=(hf*+c*)m=4.8mm 全齒高h(yuǎn) h=ha+hf=8.8mm 大端分度圓直徑d d1=mz1=76mm d2=mz2=136mm 齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1cosδ1=82.96mm da2=d2+2ha2cosδ2=139.885mm 齒根圓直徑 df1=d1-2hfcosδ1=62.648mm df2=d2-2hfcosδ2=131.338mm 錐距R R==77.8975mm R=77.8975mm 齒根角 =3.90取40 齒頂角 =2.90取30 齒頂圓錐角 =330 =630 齒根圓錐角 = =560 分度圓齒厚s S==6.28mm 當(dāng)量齒數(shù) 21.84mm 70mm 齒寬 bR/3=23.37mm 3.2 錐齒輪軸的設(shè)計(jì) 3.2.1 軸上零件的固定[1] [2] [3] [8] [12] 1.估算軸徑 取c=112（軸的材料為45#鋼參考[12]）） 2、畫(huà)出錐齒輪的結(jié)構(gòu)輪廓 錐齒輪的分度圓直徑d=mz=4×18=76mm,根圓直徑=d-2=62.648mm,由于齒輪根徑很小，所以此處采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。 3、錐齒輪有軸向力，擬采用一對(duì)30208單列圓錐滾子軸承，兩個(gè)軸承之間用套筒定位，套筒內(nèi)經(jīng)取60mm,外徑取80mm，左端軸承用透蓋外徑定位，內(nèi)徑用套筒定位，套筒選用90×36×22，右端軸承采用套筒內(nèi)徑定位，采用軸肩擋圈外徑定位。圈軸頭花鍵選用10-35×30×5，軸徑過(guò)渡圓角統(tǒng)一采用R=1mm（除軸承特殊要求外） 4、畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖3. 1 d1 d2 d3 d4 l1 l2 l3 l4 圖3.1 軸的結(jié)構(gòu)草圖 3.2.2 花鍵的設(shè)計(jì)[1] [2] [3] [12] 軸頸拉花鍵，用于安裝萬(wàn)向節(jié)，擬選用10-35×30×5型號(hào)花鍵。 , k=0.7-0.8(載荷不均勻系數(shù))，h=(D-d)/2-2c=1.9mm, =(D+d)/2=32.5mm, T=0.7×10×1.9×30×32.5×45=583537.5N.mm>259972N.mm 所以花鍵強(qiáng)度符合要求。 3.2.3 軸承的選擇[1] [2] [3] [4] [8] [10] [12] 選用一對(duì)單列圓錐滾子軸承30208，能同時(shí)承受徑向和單向軸向載荷，承載能力大。 表3-3 軸承的選擇與校驗(yàn) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 附加軸向力 軸承軸向力 軸承2被壓縮，故 =15692.5N =15692.5N 續(xù)表3-3 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 X、Y的值 沖擊載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命 計(jì)算額定靜載 許用轉(zhuǎn)速計(jì)算 載荷系數(shù)f1 載荷系數(shù)f2 許用轉(zhuǎn)速N e=0.546 X1=1,Y1=0 X2=1,Y2=0 考慮中等沖擊，查表 1.0 因?yàn)镻1〉P2，所以只計(jì)算 軸承1的壽命 X0=0.5，Y0=0.9 取最大值50216N P0r1=Pr1 P0r2=X0Fr2+Y0Fα2 取最大值32387N 正常使用單列圓錐滾子軸承 查表得S0=2.5 =125540N 因?yàn)椋灾挥?jì)算軸承 0.53 f22=0.8 N1=f11×f21×N0 N1=1152r/min N2=f12×f22×N0 N2=984r/min 均大于工作轉(zhuǎn)速540r/min X1=1,Y1=0 X2=1,Y2=0 144530h〉105h 50216N 32387N f11=0.24 f12=0.24 f21=0.96 N1=1152r/min N2=984r/min 3.2.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 [2] [3] 表3-4 軸的強(qiáng)度計(jì)算 參數(shù) 公式 數(shù)值 計(jì)算齒輪受力 dm=（1-0.5ΦR） d=64.6mm 圓周力 8048.67N 徑向力 2537N 軸向力 1464.7N 計(jì)算支撐反力 2T/d=15292.4N Fr1=(2537×49-15292.47×81.5-1464.7×22.5)/23=-50216N Fr2=(2537×72-15292.47×58.5-1464.7×22.5)/23=-32387N 與假設(shè)方向相反，故Fr1’=50216N，F(xiàn)r2’= 32387N ，=8048.67×72/23=25197N 畫(huà)軸受力圖： 58.5 23 49 畫(huà)軸彎矩圖 水平面受力圖 水平面彎矩圖 89460.95N·mm 91368.3N·mm 32955.75 N·mm ×58.5=894609.5N·mm, ×81.5+×23=91368.3N·mm ×22.5=32955.75N·mm ×49-×22.5=91357.25N·mm 垂直面受力圖 394381N·mm 垂直面彎矩圖 Ft×72-×23=-3.76N·mm Ft×49=394381N·mm 合成彎矩圖 894609.5N·mm 404826.55 N·mm 32955.75 N·mm 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 259972 N·mm 153383.5 N·mm --------------------------------------------- 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插值法由表163查得，=102.5mpa, =60mpa 應(yīng)力校正系數(shù) =60/102.5=0.59 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 T=0.59×259972=153383.5 N·mm 當(dāng)量彎矩 M1= =907663.3 N.mm M2= =432910 N.mm M3= =156884 N.mm 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖 907663.3 N·mm 432910 N·mm 156884 N·mm 校正軸徑 3.2.5 軸的剛度計(jì)算[2] [3] 軸的許可撓度 (90.01—0.03)×4=0.04—0.12mm 因?yàn)閥< ,所以軸的剛度合格. 3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 3.3.1 軸上零件的固定[11] [14] 1.估算軸徑 由公式取c=112（軸的材料為45#鋼，參考[12]） 2.畫(huà)出錐齒輪的結(jié)構(gòu)輪廓圖 錐齒輪的分度圓半徑d=mz=136mm,錐齒輪輪轂連接采用舉行花鍵6-55×50×14，錐齒輪右定位用軸端緊固螺母定位，左端擁軸肩擋圈定位。 3.錐齒輪有軸向力，擬采用單列圓錐滾子軸承30210，軸承左端用小圓螺母定位，右端用擋圈定位。鏈輪用花鍵連接，花鍵擬采用6-40×35×9。 3.3.2 花鍵的校核[4] 鏈輪花鍵，擬選用6-40×35×9 T=kzhl1rm[p], k=0.7-0.8(載荷不均勻系數(shù))，h=(D-d)/2-2c=1.9mm, =(D+d)/2=37.5mm, T=0.7×6×1.9×65×37.5×45=8753062.5N·mm>446553 N·mm 錐齒輪花鍵的校核，擬選用6-55×50×14。 T=kzhl1rm[p], k=0.7-0.8(載荷不均勻系數(shù))，h=(D-d)/2-2c=1.7mm, =(D+d)/2=52.5mm T=0.7×6×1.7×30×52.5×45=506047.5 N·mm〉446553 N·mm 3.3.3 軸承的校核[4] 選用一對(duì)單列圓錐滾子軸承30210，能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，承載能力大。 表3-5 軸承的交合 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 壽命計(jì)算 附加軸向力 軸承軸向力 X、Y的值 沖擊載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命 靜載荷計(jì)算 軸承2被壓縮，故 = 8672.5N e=0.546 X1=1,Y1=0 X2=0.4,Y2=1.6 1.5 因?yàn)镻1〉P2，所以只計(jì)算軸承1的壽命 144530h〉h X0=0.5，Y0=0.9 取最大值24283N 取最大值7294.5N Fs1=8672.5N Fs2=1200.535N Fa1=8672.5N X1=1,Y1=0 X2=0.4,Y2=1.6 144530h 24283N 7294.5N 續(xù)表3-5 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 安全系數(shù) 計(jì)算額定靜載荷 許用轉(zhuǎn)速計(jì)算 載荷系數(shù)f1 載荷系數(shù)f2 許用轉(zhuǎn)速 正常使用單列圓錐滾子軸承 查表得 S0=2.5 =60707.5N 因?yàn)樗灾挥?jì)算軸承1 50216/63000 f11=0.65 32387/63000 f12=0.68 0.3125 f21=0.96 0.53 f22=0.68 N1=f11×f21×N0 N1=2683.2r/min N2=f12×f22×N0 N2=1548r/min 均大于工作轉(zhuǎn)速301.8r/min S0=2.5 =60707.5N f11=0.65 f12=0.68 f21=0.96 N1=2683.2r/min N2=1548r/min 3.3.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 表3-6 軸的強(qiáng)度參數(shù) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 計(jì)算齒輪受力 dm=(1-0.5Φ R) d=115.6mm 圓周力 7725.8N 徑向力 1406N 軸向力 2435N 計(jì)算支撐反力 2T/d=22327.65N =(2435×27-1406×632+22327.65×52.5)/593.5=3361.5N ，=7725.8×632/593.5=8227N 畫(huà)軸受力圖 52.5 593.5 38.5 水平面受力圖 水平面彎矩圖 89460.95N·mm 32955.75 N·mm ×52.5=117220N·mm, ×27=65745N·mm 垂直面受力圖 297443.3N·mm 垂直面彎矩圖 ×38.5=297443.3N·mm 合成彎矩圖 297673 N·mm 117220 N·mm 65745 N·mm 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 446553 N·mm --------------------------------------------- 263466.3 N·mm 許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插值法由表16-3查得，=102.5mpa, =60mpa 應(yīng)力校正系數(shù) =60/102.5=0.59 畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 T=0.59×259972=263466.3 N·mm 當(dāng)量彎矩 M1= =288366.12N·mm M2= =397522 N·mm M3= =271545.4N·mm 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖 397522N·mm 263466.3 N·mm 271545.4N·mm 校正軸徑 3.3.5 軸的剛度計(jì)算[2] [3] 軸的許可撓度 (90.01—0.03)×4=0.04—0.12mm 因?yàn)閥< ,所以軸的剛度合格. 3.4 減速箱箱體的設(shè)計(jì)[12] [15] [16] 箱體材料選用灰鑄鐵，主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)方體。由于此減速箱內(nèi)只有一對(duì)錐齒輪作為傳動(dòng)部件，加之減速箱的工作場(chǎng)景，所以減速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用。錐齒輪傳動(dòng)的軸交角為90度，所以在箱體的相鄰兩側(cè)面開(kāi)孔，另外兩側(cè)面封閉。另外考慮到兩軸的軸線在同一水平面上，所以箱蓋設(shè)在立方體的頂部。 箱體的相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 箱體長(zhǎng)×寬×高=230×190×200(mm),壁厚10mm,螺塞軸線距箱體內(nèi)底面18mm,箱蓋厚度8mm，箱蓋上部通過(guò)螺栓加視孔窗（規(guī)格 長(zhǎng)×寬×高=100×60×8(mm), 4 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析[2] [3] 圖4.1 受力分析圖 4N=G=(1200+500)×9.8 N=4165N 4.2 輪軸和滾輪扭矩的計(jì)算[2] [3] 圖4.2 輪軸和滾輪 T=f×N f-有量綱的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.04cm T=0.04×4165×10-2 =1.66N·m 4.2.1 后輪軸的尺寸計(jì)算[2] [3] 當(dāng)軸的長(zhǎng)度及跨度未定，支點(diǎn)反力及彎矩?zé)o法求得時(shí)，可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定軸端直徑；當(dāng)對(duì)軸的扭轉(zhuǎn)變形限制教嚴(yán)時(shí)，也可按扭轉(zhuǎn)剛度確定軸端直徑。軸的其余各段直徑，應(yīng)按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定根據(jù)靜負(fù)荷能力來(lái)選擇軸承尺寸時(shí)，要用到一個(gè)給定的安全系數(shù) s0 ，這個(gè)安全系數(shù)代表基本額定靜負(fù)荷 C0 和軸承等效靜負(fù)荷 P0 之間的關(guān)系。必要的基本額定靜負(fù)荷 C0 可按公式求出C0 = s0 P0其中 C0 = 基本額定靜負(fù)荷，kN P0 = 等效軸承靜負(fù)荷，kN s0 = 靜安全系數(shù) 在需要流暢運(yùn)行的各種操作中，有關(guān)球軸承和滾動(dòng)軸承的靜安全系數(shù)s0 對(duì)承受動(dòng)負(fù)荷的軸承來(lái)說(shuō)，如果等效軸承靜負(fù)荷 P0 已知，那么最好用s0 = C0/P0 來(lái)檢查軸承的靜負(fù)荷能力是否足夠。如果求得的 s0 值小于所推薦的指導(dǎo)值，那么要選一個(gè)基本靜負(fù)荷定額更高的軸承。滾動(dòng)軸承內(nèi)的摩擦是軸承內(nèi)熱量產(chǎn)生的決定因素，其結(jié)果也對(duì)操作溫度產(chǎn)生決定性影響。摩擦大小取決于負(fù)荷和其它一些因素, 其中最重要的是軸承的種類(lèi)和大小、操作速度、潤(rùn)滑劑性能和用量。組成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)總阻力的是：有關(guān)接觸面上的滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦、潤(rùn)滑劑內(nèi)的摩擦、以及(如果有的話)接觸密封件的滑動(dòng)摩擦。而產(chǎn)生滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦的地方則有：滾動(dòng)接觸面、滾動(dòng)部件和保持架之間的接觸面、以及引導(dǎo)滾動(dòng)部件或保持架的支承面。在某些條件下: 軸承負(fù)荷P ≤ 0,1 C，潤(rùn)滑良好以及操作環(huán)境正常從以下方程取一個(gè)恒定摩擦系數(shù)μ,用這個(gè)系數(shù)就可以將摩擦力矩計(jì)算得足夠精確了M = 0,5 μ F d其中 M = 摩擦力矩，N·mm μ = 軸承的恒定摩擦系數(shù)(表1) F = 等效軸承動(dòng)負(fù)荷 d = 軸承內(nèi)圈直徑，mm 計(jì)算滾動(dòng)軸承摩擦力矩，有一種方法是把摩擦力矩區(qū)分為一個(gè)所謂無(wú)關(guān)負(fù)荷的力矩 M0， 以及一個(gè)由負(fù)荷決定的力矩M1，然后把兩個(gè)力矩相加： M = M0 + M1這個(gè)方法一直用到現(xiàn)在。但是，如果按摩擦來(lái)源的種類(lèi)、而不是按同負(fù)荷的關(guān)系來(lái)區(qū)分，那可以還有更精確的計(jì)算方法。實(shí)際上，M0 代表額外的外部摩擦來(lái)源，再加上滾動(dòng)摩擦中的“流體動(dòng)力”成份，而這一成份中也有一部分與負(fù)荷相關(guān)。要精確計(jì)算滾動(dòng)軸承內(nèi)的摩擦，必須把四個(gè)不同來(lái)源都算入：M = Mrr + MS1 + M 密封件 + Mdrag M = 總摩擦力矩，N·mm Mrr = 滾動(dòng)摩擦力矩，N·mm MS1 = 滑動(dòng)摩擦力矩，N·mm M 密封件= 密封件摩擦力矩，N·mm Mdrag = 阻力損失、攪動(dòng)、潑濺等的摩擦力矩，N·mm 這個(gè)新算法把軸承內(nèi)所有接觸中存在的摩擦來(lái)源都辨認(rèn)出來(lái)，再把它們結(jié)合在一起；需 要的話，還可以加上密封件的影響和額外的外部來(lái)源，來(lái)預(yù)測(cè)總的摩擦力矩。 實(shí)心軸d=17.2=A 文獻(xiàn)3 P763 為按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 表8-347 d—軸端直徑； T—軸所傳遞的扭矩（kg·m）； T=974； P—軸所傳遞的功率（kw）； n—軸的工作轉(zhuǎn)讀（r/min）； [τ]--許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（kg/mm2），由表8-348選?。? A—系數(shù)，按表8-348選取。 T=3.32N·m n=16.86(r/min) A=115 P=0.236kW [τ]=45kg/mm2 圖4.3 軸的受力圖和扭矩圖 T軸=T1+T2=2×1.66=3.32N·m 注：因受載荷平穩(wěn)，無(wú)軸向載荷時(shí)[τ]取較大值，A取較小值 d=27.71 去dmin=34作為軸端直徑符合B2822-81標(biāo)準(zhǔn)。軸頸直徑為35，軸上有加工螺紋的退刀槽 精加工軸承配合面是的砂輪越層槽。 4.2.2 后輪軸的強(qiáng)度計(jì)算[2] [3] 受力分析如圖4.4 圖4.4 H面受力分析圖 Ffc·=T D—滾輪直徑（mm） T—滾輪傳遞的扭矩（N·m） FfC= = =19.53N=FfD 有力矩平衡得平衡方程，以A為支點(diǎn) FfC×67.25+F×3095=RBH×3095×2+FfD×(309.5×2+67.25) RBH=1536.27 RAH=1536.27 V面受力分析如圖4.2.2.2 圖4.5 V面受力分析圖 NC=ND=4165N RAV=RBV=4165N 彎矩分析 圖4.6 彎矩分析圖1 MCH=1313.4 MEH=4.8×105 MDH=1313.4 圖4.7 彎矩分析圖2 MCV=2.8×105 MDV=2.8×105 圖4.8 彎矩分析圖3 M= =4.81×105 圖4.9 扭矩分析圖4 Mca= 文獻(xiàn)2 （9-3） --根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù) 軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)矩按脈沖循環(huán)變化 查表9-4，[-1]b=90MPa [0]b=150MPa ===0.59 Mca==2.8×105 N·mm W=- b、t 尺寸查文獻(xiàn)4 P80 =- =3238.3（mm3） σca===86.4MPa σca≤[σ-1]b 所以該剖面的疲勞強(qiáng)度足夠 Ⅱ-Ⅱ剖面處強(qiáng)度校核 Mca==4.81×105 N·mm W=- =- =7606.76 mm3 σca= = =63.23 MPa σca≤[σ-1]b 故該剖面的疲勞強(qiáng)度足夠 圖4.10 彎矩分析圖3 MC=MD=2.8×105 N·mm MA=MB=979.4 N·mm ME=4.81×105 N·mm 4.2.3 后輪軸座的選擇及軸承壽命的校核[4] 由該軸頸直徑35mm，選軸承座Z2570Y 文獻(xiàn)4 P107 軸承單列向心球軸承， 文獻(xiàn)4 P91 所以選用207軸承型號(hào) n=16.86r/min，為一般轉(zhuǎn)速。主要的失效形式是疲勞與腐蝕，故強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù)，稱(chēng)為軸承的壽命計(jì)算，軸承的基本而定動(dòng)載荷（查表9-1），為20.10KN L10= Lh== 表7-3 P—軸承在基本而定壽命L10=106轉(zhuǎn)時(shí)所能承受的載荷 P= = =4439.3N n=16.86r/min C=20.10kW Lh=- =91758 h 4.2.4 前輪軸的尺寸計(jì)算[2] [3] d=A=17.2