下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I畢業(yè)設(shè)計說明書陶瓷拋光機旋風(fēng)磨頭機構(gòu)的設(shè)計系 、 部： 機械工程系 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：專 業(yè)：班 級：完成時間：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985II摘 要旋風(fēng)磨頭是用于粗磨機對瓷磚進行加工的執(zhí)行部件，是比較新式的磨頭，該磨頭是采用八組高速旋轉(zhuǎn)的金剛石砂輪對瓷質(zhì)磚表面進行剛性磨削，對拋光磚進行粗加工，使磚面平整細滑，減小粗拋磨塊的消耗量，降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。本設(shè)計主要是對于旋風(fēng)磨頭的磨輪高速自轉(zhuǎn)和磨頭慢速公轉(zhuǎn)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。由于兩個傳動的轉(zhuǎn)速差較大采用兩個電機分別進行驅(qū)動。磨輪的自轉(zhuǎn)設(shè)計為大錐齒輪嚙合八個小錐齒輪進行轉(zhuǎn)動，用于實現(xiàn)金剛磨輪的高速自轉(zhuǎn)，磨頭的公轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸桿傳動設(shè)計用來實現(xiàn)磨頭的公轉(zhuǎn)，并且分別對錐齒輪和蝸輪蝸桿進行了強度校核。本設(shè)計還對磨頭中各軸、軸承和鍵進行了強度校核。使用 CAD 繪制完二維視圖后還采用PRO/E 建模對箱體殼體進行重量計算。關(guān)鍵詞：陶瓷拋光，旋風(fēng)磨頭，錐齒輪，蝸輪蝸桿下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IIIABSTRACTA whirling wheelhead on a rasping machine is an executive unit that is used to process the ceramic tile, and it is a new type. The wheelhead uses eight groups high- speed whirling diamond grinding wheel to grind the surface of porcelain brick., and process minimally to the polishing brick in order to make the surface even and lubricious, then it can minish the comsuption of unprocessed brcik, reduce the production cost and improve productivity and efficiency.This design is mainly on contruction designming and calculation of the high-speed rotation of grinding wheel and slow-speed revolution of wheelhead. Because of the difference of rotate speed of the two drives, so it has to use two electric machine to drive. The rotation of grinding wheel is degined into a big bevel gear running with eight samll bevel gear in mesh, so as to realize the high-speed rotation of diamond grinding wheel. Worm wheel and worm transmission designment is used to realize the revolution of it. And this design checks the strength of gear and the worm wheel, axis, bearing and bond separately. Two-dimensional view is drawn by CAD, and the weight calculation of the cabinet and shell is done by PRO/E medeling.Keywords: Polish ceramic tile；whirling wheelhead；bevel gear；worm and worm wheel下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IV目 錄1 緒論 12 磨頭傳動裝置的總體設(shè)計 22.1 確定傳動方案 22.1.2 方案一 22.1.1 方案二 32.1.3 磨頭傳動方案的選定 32.2 電動機的確定 42.2.1 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式 42.2.2 電動機的容量 42.2.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 52.3 總傳動比的確定和各級傳動比的分配 52.4 磨頭的運動和動力參數(shù)的計算 62.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算 62.4.2 各軸功率的計算 72.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計算 73 磨頭傳動件的設(shè)計計算 93.1 選則聯(lián)軸器的類型和型號 93.2 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐齒輪的設(shè)計計算 93.2.1 齒輪材料的選則 93.2.2 主要參數(shù)的選則 93.2.3 直齒圓錐齒輪的幾個尺寸設(shè)計和強度校核 .103.3 磨頭公轉(zhuǎn)的蝸輪蝸桿傳動計算 .153.3.1 傳動類型、精度等級和材料的確定 .153.3.2 初選幾何參數(shù) .153.3.3 確定許用接觸應(yīng)力 .153.3.4 按接觸強度設(shè)計 .153.3.5 主要幾何尺寸 .16下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985V3.3.6 蝸輪圓周速度的計算并核對傳動的效率 .163.3.7 接觸強度的校核 .163.3.8 蝸輪彎曲強度的校核 .173.3.9 其他幾何尺寸計算 .174 磨頭軸系的設(shè)計 .194.1 初繪裝配底圖及驗算軸系零件 .194.1.1 確定箱內(nèi)傳動件輪廓及其相對位置 .194.1.2 箱體內(nèi)壁位置的確定 .204.1.3 初步進行視圖布置及繪制裝配底圖 .204.1.4 磨頭公轉(zhuǎn)蝸桿軸的設(shè)計 .214.1.5 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐主動齒的輪軸的設(shè)計 .264.1.6 磨輪公轉(zhuǎn)蝸輪軸的設(shè)計 .304.1.7 磨輪自轉(zhuǎn)小錐齒輪軸的設(shè)計 .344.1.8 旋風(fēng)磨頭上各軸鍵聯(lián)接的強度校核 .384.1.9 旋風(fēng)磨頭上各軸承的疲勞強度校核 .404.1.10 磨頭主要部件螺栓聯(lián)接強度的校核 454.1.11 軸結(jié)構(gòu)的修改 454.2 設(shè)計和繪制磨頭的軸系結(jié)構(gòu) .454.2.1 錐齒輪和蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .455 磨頭箱體的設(shè)計 .485.1 磨頭箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .485.1.1 磨頭箱體的裝配 .485.1.2 磨頭殼體的尺寸確定 .515.1.3 箱體的潤滑及密封和散熱 .52結(jié) 論 55參考文獻 57致 謝 58附 錄下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VII下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VII下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511 緒論隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的持續(xù)提升，中國老百姓對陶瓷墻地磚的消費也產(chǎn)生了多樣化的需求，拋光磚的產(chǎn)銷量仍然保持強勁增長。而陶瓷磚的生產(chǎn)是由建筑陶瓷機械來完成的。截止 2000 年底，在我國現(xiàn)在仍生產(chǎn)的 2900 條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線共有 580 條，其中進口線約占 30％，大多進口線為 97 年以前引進，其余 70%為 95 年開始投放市場的國產(chǎn)線。在廣東地區(qū) 984 條建筑陶瓷生產(chǎn)線中，瓷質(zhì)磚拋光線有 387條，約占全國瓷質(zhì)磚拋光線總量的 70％左右。陶瓷拋光磚在國內(nèi)市場風(fēng)行以來，各種利用機械加工瓷磚以提高產(chǎn)品檔次的方法不斷涌現(xiàn)，如水刀切割、圓弧拋光、線條拋光等等。深加工已經(jīng)成為陶瓷產(chǎn)品錦上添花的主要手段之一，在提高產(chǎn)品附加值方面大有可為。為陶瓷深加工專門制作的深加工機械是陶瓷機械行業(yè)中的后起之秀，近年來在國內(nèi)外的需求呈現(xiàn)急劇上升的勢頭。拋光機是瓷磚深加工，也就是生產(chǎn)拋光磚的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，拋光加工由兩臺的拋光機完成，第一臺進行精磨、粗拋，第二臺進行半精拋、精拋。根據(jù)拋光磨頭所用磨料的粗細，按工藝將拋光機分為粗拋機和精拋機，拋光過程是：瓷磚由主傳動皮帶送到機內(nèi),有磚檢測裝置檢出有磚進入,磨頭上的氣缸動作,使旋轉(zhuǎn)的磨頭緩慢下降,磨輪對瓷磚表面進行磨削拋光,瓷磚經(jīng)過若干個個磨頭的拋光后由人工取料。連續(xù)進磚,磨頭便對瓷磚連續(xù)磨削。采用先進的磨頭對陶瓷墻地磚表面進粗磨拋光的，有效率高、加工表面質(zhì)量好、破損率少等優(yōu)點，經(jīng)拋光機加工的瓷磚表面可達鏡面光度。旋風(fēng)磨頭它的結(jié)構(gòu)特點是向外伸展出 8 根軸，每根軸上各安裝一個圓筒形金剛磨輪，磨頭由 2 根電機驅(qū)動產(chǎn)生兩個動作，一是每根軸上的金剛磨輪自身的高速自轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速高達 2700 轉(zhuǎn)/分鐘） ，二是整個磨頭帶動八個金剛磨輪的低速公轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速為 70轉(zhuǎn)/分鐘） 。這種磨頭與滾動式磨頭有些相似，但區(qū)別也是很明顯的，前者使用金剛磨具，并由兩個電機驅(qū)動，自轉(zhuǎn)高速，公轉(zhuǎn)低速；而后者則是使用普通磨料磨具，僅由一個電機驅(qū)動，自轉(zhuǎn)低速，公轉(zhuǎn)高速。旋風(fēng)磨頭可取代原來的刮平磨頭，適用于刮平階段和粗磨階段。本設(shè)計所研究的是陶瓷拋光機的旋風(fēng)磨頭機構(gòu)。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522 磨頭傳動裝置的總體設(shè)計2.1 確定傳動方案2.1.2 方案一1-電動機 2-聯(lián)軸器 3-齒輪組 4-主動齒輪 5-從動公轉(zhuǎn)齒輪 6-從動自轉(zhuǎn)齒輪7-空套錐齒輪軸 8-磨頭 9-磨輪圖 1 磨頭傳動方案一簡圖該方案采用一個電機為整個磨頭提供動力，減少了整體的成本，其傳動路線是通過一個主動齒輪 4 帶動一個齒輪組 3，該齒輪組 3 嚙合兩個齒輪，分別是從動公轉(zhuǎn)齒輪 5 和從動自傳齒輪 6，由從動公轉(zhuǎn)齒輪 5 帶動磨頭 8 進行公轉(zhuǎn)，由從動自轉(zhuǎn)齒輪帶動空套錐齒輪軸 7，再由空套錐齒輪 7 嚙合著 8 個磨輪 9 進行高速自轉(zhuǎn)。從而實現(xiàn)磨頭公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)不同轉(zhuǎn)速的分離。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098532.1.1 方案二1-自轉(zhuǎn)電機(主電機) 2-聯(lián)軸器 3-公轉(zhuǎn)電機 4-蝸桿 5-蝸輪 6-空心蝸輪軸7-自轉(zhuǎn)主軸 8-磨頭 9 磨輪 10 大錐齒輪 11 小錐齒輪圖 2 磨頭轉(zhuǎn)動方案二簡圖該方案采用兩個電動機分別用于磨頭的公轉(zhuǎn)和磨輪的自轉(zhuǎn)，兩個電動機分兩條路線進行傳動，線路一：主電機 1 通過聯(lián)軸器 2 將動力傳遞至自轉(zhuǎn)主軸 7，再到大錐齒輪 10，由大錐齒輪嚙合著 8 個小錐齒輪 11，將動力傳遞至金剛磨輪 9 上，實現(xiàn)金剛磨輪的高速自轉(zhuǎn)運動。線路二：公轉(zhuǎn)電機 3 也是通過聯(lián)軸器將動力傳遞至蝸桿 4，蝸桿 4 帶動蝸輪 5 把動力傳遞至空心蝸輪軸 6 上，空心蝸輪軸 6 上安裝磨頭 8，因此磨頭將隨空心蝸輪軸 6 一起旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)磨頭的公轉(zhuǎn)運動。由于磨頭的公轉(zhuǎn)和磨輪的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速相差較大，因此該方案能較好的實現(xiàn)傳動比，但是需要使用兩個電機。2.1.3 磨頭傳動方案的選定由于磨頭的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大約為 60r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大約為 2700r/min,轉(zhuǎn)速相差較大。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709854因此采用方案二有利于減小磨頭的尺寸簡化傳動部件的設(shè)計計算也能提高整個磨頭的工作效率.而方案一雖然只用一個電動機但是要實現(xiàn)兩個相差較大的轉(zhuǎn)速比較困難，不僅會增大傳動比使齒輪的體積增加而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。因此選定方案二為磨頭傳動方案。2.2 電動機的確定2.2.1 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式陶瓷拋光機旋風(fēng)磨頭使用于工廠,工廠使用的是三相交流電,而且對于電動機沒有特殊的要求所以選用三相鼠籠異步電動機。2.2.2 電動機的容量電動機所需的功率 Pd應(yīng)由磨頭工作阻力和運動參數(shù)計算求得:(1)KWTnmd?950?式中:T-磨頭所需的轉(zhuǎn)矩 N/M，由任務(wù)書給出nm-磨頭的轉(zhuǎn)速 r/min，由任務(wù)書給出η m-磨頭的效率，η m＝η 1η 2…η n分別為傳動裝置中每一個傳動副（齒輪、蝸輪蝸桿） 、每對齒輪、每個聯(lián)軸器的效率。其概略值見表 [1]1-7。選用此數(shù)值時一般取中間值，如工作條件差，潤滑不良時應(yīng)取低值，已知磨頭內(nèi)部的潤滑條件較好，所以取的值都較高。在自轉(zhuǎn)磨輪中，其傳動的機械效率由以下幾個部分組成：聯(lián)軸器 0.98、軸承 4對 0.994、圓錐齒輪 0.96η Z＝0.98×0.99 4×0.96≈0.9在公轉(zhuǎn)磨頭中：聯(lián)軸器 0.98、軸承 3 對 0.983、蝸輪蝸桿 0.8η G=0.98×0.983×0.8≈0.74根據(jù)任務(wù)書，磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 2500～2800 r/min,轉(zhuǎn)矩為 7～10 N/m.磨頭有 8 個磨輪，因此磨輪自轉(zhuǎn)電機的功率范圍為： kwkkwnTPzd 26~3.19.05)28~()17(89502 ????而磨頭公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速為 50～80 r/min,轉(zhuǎn)矩為 300～320 N/m，因此磨頭的公轉(zhuǎn)電機的功率范圍為： kwkkwnTPGd 6.3~127.095)8()32~(950????下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098552.2.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速同一類型的電動機，相同的額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。如選用低轉(zhuǎn)速電動機，因極數(shù)較多而外廓尺寸及重量較大，故價格較高，但可以使傳動裝置總轉(zhuǎn)動比及尺寸減小。選用高轉(zhuǎn)速電動機則相反。因此應(yīng)全面分析比較其利弊來選定電機轉(zhuǎn)速。按照磨頭公轉(zhuǎn)和磨輪自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速要求和傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍，可以推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，如：n=(i1i2…in)nw r/min式中：n－電動機可選轉(zhuǎn)速范圍i1、i 2、i n-各級傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍，見表 [1]1-8 或表 [1]13-2對于磨頭公轉(zhuǎn)采用蝸輪蝸桿傳動，查表得 iw=10～40而磨輪自轉(zhuǎn)采用的直齒錐齒輪 is=2～3則磨頭公轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速范圍為：ndG=iwnG=(10～40)×(50～80)=500～3200 r/min磨輪自轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速范圍(此機構(gòu)為增速機構(gòu)，之所以選則增速機構(gòu)是因為磨頭的結(jié)構(gòu)所限，根據(jù)圖 2 是由一個大錐齒輪主動嚙合 8 個小錐齒輪從動，如果采用減速機構(gòu)那么將是小錐齒輪主動嚙合 8 個大錐齒輪這在結(jié)構(gòu)上會造成困難。) min/140~3)20~5(13( rnizsz ???對于 Y 系列電動機，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1200r/min 的電動機，如無特殊要求不選用低于 750r/min 的電動機。根據(jù)計算所得的電機轉(zhuǎn)速范圍和功率范圍查表 [1]12-1～12-2,選用電動機的型號為：磨輪自轉(zhuǎn)電機采用 Y200L2-6V1。磨頭公轉(zhuǎn)的電動機由于轉(zhuǎn)速范圍較廣，可選擇的型號也較多在這里主要考慮電機的體積大小和重量，因為此電機是安裝在磨頭殼體的側(cè)面要求選用體積小重量輕的電機再者考慮到降速的方便，所以采用折中法采用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的 4 極電動機，型號為 Y100L2-4B5。Y200L2-6V1 參數(shù)：P Z=22kw nZ=970r/min mZ=250kgY100L2-4B5 參數(shù)：P G=3kw nG=1420r/min mZ=38kg設(shè)計傳動裝置時一般按工作機實際需要的電動機輸出功率 Pd計算，在這里由于所選取的電動機功率有一定余量計算時采用電動機的額定功率計算，轉(zhuǎn)速則取滿載轉(zhuǎn)速。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098562.3 總傳動比的確定和各級傳動比的分配傳動裝置的總體傳動比要求應(yīng)為：(2)wdni?nd－電動機滿載轉(zhuǎn)速 r/minnw－磨頭工作轉(zhuǎn)速 r/min由于磨輪自轉(zhuǎn)和磨頭公轉(zhuǎn)都是在磨頭殼體中實現(xiàn)，考慮到磨頭體積和結(jié)構(gòu)的限制，都設(shè)計為一級傳動則磨輪自轉(zhuǎn)傳動比為： 346.0~8.20~597??zi磨頭公轉(zhuǎn)傳動比為： 51481G根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的轉(zhuǎn)速范圍確定旋風(fēng)磨頭磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 2700r/min，磨頭公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 70r/min，這里則暫取這兩個值為設(shè)計計算的數(shù)據(jù)。則磨頭自轉(zhuǎn)的設(shè)計傳動比為： 359.027?zi磨頭公轉(zhuǎn)的設(shè)計傳動比為： 14G而磨頭的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的實際傳動比要由選定的蝸輪蝸桿和錐齒輪齒數(shù)進行詳細的計算，因而與設(shè)計的傳動比可能有誤差，但誤差是允許的。2.4 磨頭的運動和動力參數(shù)的計算為方便陳述，以下計算中Ⅰ軸指代主傳動軸即蝸桿軸和大錐齒輪軸，Ⅱ軸指代從動軸即蝸輪軸和小錐齒輪軸。2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算nⅠ =nd r/min (3)(4)min/riⅠⅡ ?式中 nⅠ、 nⅡ －為Ⅰ軸Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 r/minnd－為電動機滿載轉(zhuǎn)速i－為Ⅰ軸Ⅱ軸傳動比則磨輪自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為：nzⅠ =nzd=970r/min下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857min/270359.rinz??ⅠⅡ磨頭公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為：nGⅠ =nGd=1420 r/min in/703.214riG?ⅠⅡ2.4.2 各軸功率的計算PⅠ =Pdη 01 kw (5)PⅡ = PⅠ η 12 kw (6)式中：P d－電動機輸出功率PⅠ 、P Ⅱ －Ⅰ軸Ⅱ軸輸入功率η 01、η 12－依次為電動機軸與Ⅰ軸Ⅱ軸間的傳動效率則磨輪自轉(zhuǎn)是各軸的功率為：PZⅠ =Pzdη 01Z=22×0.98=21.56 kw(由于大錐齒輪嚙合 8 個小錐齒輪)PZⅡ =PZⅠ η 12Z/8=21.56×0.992×0.96=2.54 kw磨頭公轉(zhuǎn)時各軸的功率為：PGⅠ =PGdη G01=3×0.98×0.99=2.91 kwPGⅡ = PGⅠ η G12=2.91×0.8=2.33 kw2.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計算TⅠ =Tdη 01 N/m (7)TⅡ = TⅠ iη 12 N/m (8)式中：T d－電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩 N/mTⅠ 、T Ⅱ 為Ⅰ軸Ⅱ軸的輸入轉(zhuǎn)矩 N/m mNnPdd??950TZd /217G04395?則磨輪自轉(zhuǎn)的各軸轉(zhuǎn)矩為：TZⅠ =TZdη Z01=217×0.98=213 N·m下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709858TZⅡ = TZⅠ iη Z12/8=213×0.992×0.96×0.359=9 N·m磨頭公轉(zhuǎn)的各軸轉(zhuǎn)矩為：TGⅠ =TGdη G01=20×0.98×0.99=19.4 N·mTGⅡ = TGⅠ iη G12=19.4×0.8×20.3=315 N·m將運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果整理為列表備查。表 1 磨頭各軸運動和動力參數(shù)序號 自轉(zhuǎn) 公轉(zhuǎn)Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸轉(zhuǎn)速 n(r/min) 970 2739 1420 69功率 P(kw) 21.56 2.54 2.91 2.33轉(zhuǎn)矩 T(N·m) 213 9 19.4 315下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098593 磨頭傳動件的設(shè)計計算3.1 選則聯(lián)軸器的類型和型號對于磨輪自轉(zhuǎn)和磨頭公轉(zhuǎn)都是直接采用聯(lián)軸器使電動機直接和磨頭內(nèi)部的傳動軸相連，并且受限于磨頭的體積和重量所選的聯(lián)軸器不能太大太重，根據(jù)計算結(jié)果兩電動機所傳遞的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速不是太大，再綜合考慮的情況下兩者均選用平鍵套筒聯(lián)軸器。對于磨輪自轉(zhuǎn)電機和軸Ⅰ相連時由于其是垂直安裝采用螺釘用作軸向固定。查表 [1]12-5,得知磨輪自轉(zhuǎn)電機 Y200L2-6V1 型和磨頭公轉(zhuǎn)電機 Y100L2-4B5 型電機驅(qū)動軸的直徑分別為 55mm 和 28mm。鍵槽寬分別為 16mm 和 8mm。傳遞的轉(zhuǎn)矩為 217 N·m 和 20 N·m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表 [3]29.2-2 由于套筒聯(lián)軸器尚未標(biāo)準(zhǔn)化，故只將所選平鍵套筒聯(lián)軸器的軸孔直徑列出，主要尺寸和特性參數(shù)直接看表即可。3.2 磨輪自轉(zhuǎn)的直齒圓錐齒輪的設(shè)計計算3.2.1 齒輪材料的選則由于直齒圓錐齒輪是在磨頭殼體之內(nèi)屬于密封的工作環(huán)境再加上大的錐齒輪要嚙合 8 個小錐齒輪轉(zhuǎn)動而且轉(zhuǎn)速較高，因此對齒輪的要求是具有足夠的硬度，以抵抗齒面磨損，對齒芯應(yīng)有足夠的強度和較好的韌性，以抵抗齒根折斷和沖擊載荷，再此選擇具有強度高，韌性好，便于制造便于熱處理的鍛鋼，具體選則材料為 20Cr 經(jīng)滲碳、淬火，硬度達到 56～62HRC，熱處理后需要磨齒。3.2.2 主要參數(shù)的選則⑴ 傳動比 i由前面計算可知直齒圓錐齒輪的傳動比為 i=0.359⑵ 齒數(shù) Z根據(jù)磨頭的工作條件，在封閉硬齒面齒輪傳動中齒根折斷為主要的失效形式，因此可適當(dāng)?shù)臏p少齒數(shù)以保證模數(shù)取值的合理，一般計算中取 ZZmin,查表 [3]23.4-4，取小錐齒輪齒數(shù) Z2=17，則 Z1=17/iZ=17/0.359=48。根據(jù)齒數(shù)重新計算自轉(zhuǎn)Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速：n ZⅡ =970×48×17=2739 r/min 并更新表 1數(shù)據(jù)。⑶ 齒輪精度等級選擇下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098510由于直齒錐齒輪嚙合轉(zhuǎn)速較高，因此齒輪精度等級選定為 7c GB11365 級，齒面粗糙度 Ra=0.8～1.6μm。⑷ 錐齒輪的齒高形式以往廣泛應(yīng)用直齒錐齒輪中的不等頂隙收縮齒因缺點較嚴重，近來被等頂隙收縮齒代替，因此本設(shè)計選擇的直齒錐齒輪為等頂隙收縮齒。3.2.3 直齒圓錐齒輪的幾個尺寸設(shè)計和強度校核⑴ 初步設(shè)計根據(jù)材料的許用應(yīng)力和齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩初步估計齒輪大端分度圓直徑，查表 [1]23.4-22 得：(9)muKTdHPe3021195??載荷系數(shù)：由于所設(shè)計的圓錐齒輪均為懸臂布置，故 K 取 1.5齒數(shù)比：u=i=Z 1/Z2=17/48=0.354實驗齒輪的接觸疲勞極限，根據(jù)圖 [3]23.2-18d 得 σ Hlim=1300 N/mm2估算的安全系數(shù)：S 0H=1.1齒輪的許用接觸應(yīng)力：σ 0HP=σ Hlim/ S0H=1300/1.1=1182 N/mm2估算結(jié)果： mde 7.1682354.0191 ???⑵ 幾何計算由表 [3]23.4-4 查得等頂隙收縮齒：齒數(shù)：由前面設(shè)計得 Z1=48 Z2=17分錐角：Σ＝90° `301979075.48arctnarct1221 ??????大端模數(shù)： m e=de1/Z1=168.7/48=3.51 取 m e=3.5mm大端分度圓直徑： d e1=Z1me=48×3.5=168 mmde2=Z2me=17×3.5=59.5 mm齒寬系數(shù)： Φ R一般取 0.3平均分度圓直徑： d m1=de1(1-0.5Ф R)=168(1-0.5×0.3)=142.8 mmdm2=de2(1-0.5Ф R)=59.5(1-0.5×0.3)=50.575 mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511平均模數(shù)： m m=me(1-0.5Ф R)=3.5(1-0.5×0.3)=2.975 mm外錐距： mdR1.895.70sin26i1????齒寬： b=Ф R·Re=0.3×89.111=26.733 mm 取 b=27 mm徑向變位系數(shù)： X 1=X2=0大端齒頂高：h a1=(1+X1)me=(1+0)×3.5=3.5 mmha2=(1+X2)me=(1+0)×3.5=3.5 mm頂隙系數(shù)(查表 [3]23.4-2)： c *=0.2大端齒根高： h fe1=(1+ c*- X1)me=(1+0.2-0)×3.5=4.2 mmhfe2=(1+ c*- X2)me=(1+0.2-0)×3.5=4.2 mm齒根角： `5341269884artnart11 ???effR?`.1.2rctrct22effh齒頂角（等頂隙收縮齒）： `5342??fa?1f頂錐角： `7``30711 ????aa??5324922 ?根錐角： `86`1`11 ???ff73022?ff??大端齒頂圓直徑： mhdaea 34.1705.cos.32cos11 ???????695922切相變位系數(shù): X i1=Xi2=0 壓力角： α=20°大端分度圓齒厚： XmSie 478.2.3)tan(111 ???????mi 9.5.222下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512大端分度圓弦齒厚： mdSe 4968.5)167.(498.5)61( 22 ??????e .).(.)( 222大端分度圓弦齒高： mdShea 51.3168470cos9.534cos11 ????????ea 97.222當(dāng)量齒數(shù)： 8.1435.70cos11???Zv.922v齒高系數(shù)(查表 [3]23.4-2)： h *=1端面重合度： ??????? 06.218.43cosar2cosars111XZvv ???5.rsr2*22hvva 709.1)]2tan5.3(ta18)20tan6.(ta8.143[2 )]n21 ??????????? vvvvva ZZ⑶ 接觸強度校核由式 [3]23.4-2 得： (10)HPKEHmHvAtH ZubdKF?????? ??85.021式中：F t－分度圓切向力，查表 [3]23.4-21 得(11)NTmt 2.983.4221??KA－使用系數(shù)，查表 [3]23.4-24 得 K A=1.25Kv－動載系數(shù)，由式 [3]23.4-3 得下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098513(12)11085.0221?????????uvZKbFttAV式中：K 1、K 2－系數(shù)：其值列于表 [3]23.4-23，取 K1=10.11 K2=0.0193vt－線速度： 5.76098.461?????Zmtndv故 09.13.257093.2785.01 2??????????vKHβ －齒向載荷系數(shù)： K Hβ =1.5KHβbe式中：K Hβbe －支撐情況，查表 [3]23.4-24，兩輪皆懸臂布置取值 KHβbe =1.5故 K Hβ =1.5×1.5=2.25KHα －齒間載荷分配系數(shù)，查表 [3]23.4-25 取 KHα =1ZH－節(jié)點區(qū)域系數(shù)，查圖 [3]23.4-21，螺旋角 β m=0°故 ZH=2.5ZE－彈性系數(shù)，查表 [3]23.2-29 取 ZE=189.8 N/mm2重合度、螺旋角系數(shù)：由式 [3]23.4-6 得： 873.09.143?????ve由式 [3]23.4-9 得： cos?mZ??由式查表 [3]23.4-10 得： 874.03.1?eZK－錐齒輪系數(shù)：Z K=1將上面的計算結(jié)果代入 σ H中得： 22 /980174.0528.19354.08,14275.0.9.2983 mNH ???????許用接觸應(yīng)力，由式 [3]23.4-11 得：(13)WXLVRNHPZS?minl?式中：σ Hlim=1300 N/mm2ZN－壽命系數(shù)，齒輪長期工作取 ZN=1ZLVR－潤滑油膜影響系數(shù)，查閱 [3]23.2-21 取 ZLVR=0.985SHmin－最小安全系數(shù)，取 SHmin=1.1下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514ZX－尺寸系數(shù)，查閱 [3]23.2-23 取 ZX=1ZW－工作硬化系數(shù)，查圖 [3]23.2-22 取 ZW=1故許用接觸應(yīng)力值為： 2/4.16985.01.3mNHP????結(jié)論： σ H＜σ HP 通過⑷ 彎曲強度校核由式 [3]23.4-12 得：(14)?????YbmKFFSvAt 185.0??式中：K A、K v、K Fβ =KHβ 、K Fα =KHα 同前即：K A=1.25、K v=1.032、K Fβ =2.25、K Fα =1YFS－復(fù)合齒形系數(shù)，按 ZV1=143.8 ZV2=18 查圖 [3]23.2-28 得YFS1=4.54 YFS2=4.83Yεβ －彎曲強度計算的重合度和螺旋角系數(shù)，查圖 [3]23.2-28 取Yεβ =0.68將各值代入 σ F公式中的得： 21 /5.39168.05497.285.0131293 mN????? 212 /3YFSF???許用彎曲應(yīng)力，由式 [3]23.4-13 得：(15)XRrelTlNFEPY??min式中：σ FE－齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值，查圖 [3]23.2-29 取 σ FE=630 N/mm2YN－壽命系數(shù)，查圖 [3]23.2-30，長期工作取 YN=1YδrelT －相對齒根圓角敏感系數(shù)，查表 [3]23.2-30 和圖 [3]23.2-24 取YδrelT =1YRrelT－相對（齒根）表面狀況系數(shù)，表面粗糙度較好取 YRrelT=1YX－尺寸系度 查圖 [3]23.2-31 取 YX=1SFmin－齒根彎曲強度的最小安全系數(shù)取 SFmin=1.4 式 [3]23.2-20 將上列各值代入公式故許用彎曲應(yīng)力值：下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985152/45014.1630mNFP????結(jié)論：σ F1＜σ FP1，σ F2＜σ FP2 因此設(shè)計的錐齒輪有足夠的強度。3.3 磨頭公轉(zhuǎn)的蝸輪蝸桿傳動計算3.3.1 傳動類型、精度等級和材料的確定根據(jù)前面設(shè)計參數(shù)，蝸輪蝸桿所傳遞的功率小于 3KW 轉(zhuǎn)速也不太高，故選用阿基米得蝸桿傳動。由于該蝸輪蝸桿只用于一般的動力傳動中，故選定精度 8c GB 10089-88。由于蝸桿的速度不高，載荷不大因此采用 40Cr，表面淬火,HRC=45～50 。表面粗糙度 Ra 為 1.6μm 。由于錫青銅耐磨性及膠合性能較好，但價格較高，因此選用蝸輪輪緣為 ZCUSn10P1 金屬模鑄造。3.3.2 初選幾何參數(shù)傳動比 i=n1/n2=1420/70=20.3，參考表 [3]23.5-3，取 Z1=2,Z2=Z1i=2×20.3=40.6取 Z2=41。故 i=41/2=20.5，n 2=n1/i=1420/20.5=69 r/min，并更新表 2.1。3.3.3 確定許用接觸應(yīng)力由表 [3]23.5-8 可知： NVSHPZ????由表 [3]23.5-12 查得: =220 N/mm2由圖 [3]23.5-4 查得:ν s≈4.5 m/s傳動采用浸油潤滑，由圖 [3]23.5-5 查得 Zvs=0.93蝸輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由資料查得磨頭使用壽命 5 年，每年工作 300 天，每天工作10h，每小時載荷率為 60％。故：N L=60·n2·j·LN=60×69×1×300×5×10×0.6=3.7×107查圖 [3]23.5-6 得 ZN=0.85σ HP=220×0.93×0.85=173.9 N/mm23.3.4 按接觸強度設(shè)計按表 [3]23.5-8 中接觸強度的設(shè)計公式(16)3212)50(mKTZdmHP??載荷系數(shù) K=1.2蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩由前計算得 T2=TGⅡ =315 N/m下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985163212 16735.419.7350mdM?????????查表 [3]23.5-2,可選用 m=5 mm d1=90 mm3.3.5 主要幾何尺寸按表 [3]23.5-5 中的公式：蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=5×41=205 mm傳動的中心距: mda5.147)9025(1)(2???導(dǎo)程角 r: “2'63.arctn1rct ???mz3.3.6 蝸輪圓周速度的計算并核對傳動的效率蝸輪的圓周速度： smnd/74.01692510622 ?????齒面間滑動速度： srs /3.6.coscos1 ???按式 [3]23.5-2 得： 321??按式 [3]23.5-3 得： 853.0).14.6tan()tan( ?????vpr由表 [3]23.5-14 查得： P v=1.08°攪油損耗率： 取 96.02??滾動軸承效率：取 83 8.09.653.??與之前計算蝸輪軸所設(shè)效率相近3.3.7 接觸強度的校核按表 [3]23.5-8 的公式：(17)HPVAEHKdTZ?????21940下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517彈性系數(shù) ZE由表 [3]23.5-9 查得 ZE=155 N/mm2使用系數(shù) KA由表[3]23.5-10 查得 KA=1動載系數(shù) KV=1.1齒向載荷分布系數(shù) Kβ =1.1蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩： mNT/32698.01542???按圖[3]23.5-5 查得滑動速度影響系數(shù) ZVS=0.88于是將各值代入公式中得許用接觸應(yīng)力： 22 /153.059341H?????結(jié)論： σ H ＜σ HP 通過3.3.8 蝸輪彎曲強度的校核按表 [3]23.5-8 中公式:(18)221 /6mNYmdKTFPFSVAF??????式中：Y FS－齒形系數(shù)，按 查圖 [3]23.2-24 得76.413.cos32??rZVYFS=4.03Yβ －螺旋角系數(shù)： 9.0610???Y?故： 2/74.35209.136 mNF ?????蝸輪的許用彎曲應(yīng)力: σ FP= ﹒Y NFP??壽命系數(shù) YN 當(dāng) NL=3.7×107 查圖 [3]23.5-6 得 YN=0.7蝸輪材料 N=107時 =70 N/mm2FP?故：σ FP=70×0.7=49 N/mm2結(jié)論 : σ Fσ FP 通過3.3.9 其他幾何尺寸計算按表 [3]23.5-5：ZA齒形 α x=20°一般頂隙系數(shù) c *=0.2 齒頂高系數(shù) ha*=1 則 c=c *m=0.2×5=1 mm下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518da1=d1+2ha*m=90+2×1×5=100 mmdf1=d1-2(ha*+c*)m=90-2(1+0.2)×5=78 mm ha2=m(ha*+x2)=5(1+0)=5 mmda2=d2+2ha2=205+2×5=215 mmhf2=m(ha*+c*-x2)=5(1+0.2-0)=6 mmdf2=d2-2hf2=205-2×6=193 mmde2≤da 2+1.5m=215+1.5×5=222.5 mm 取 de 2=220 mmb2≤0.75d a1=0.75×100=70 mmb1≥(11+0.06Z 2)m=(11+0.06×41) ×5=67.3 mm考慮到磨削蝸桿的增加量 取 b 1=100 mm mdRa405292???cf 1.12 ???mpX7.54.3???mPSxx 8105.1rn 6cos.7cos??ha1?mmxS 85.7)04.35()t25.0(2 ?????下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985194 磨頭軸系的設(shè)計4.1 初繪裝配底圖及驗算軸系零件4.1.1 確定箱內(nèi)傳動件輪廓及其相對位置⑴ 磨頭結(jié)構(gòu)初步構(gòu)想磨頭的整個結(jié)構(gòu)是圍繞蝸輪蝸桿和錐齒輪來設(shè)想的。由于錐齒輪是實現(xiàn)金剛磨輪的高速自轉(zhuǎn)需要將錐齒輪安裝在磨頭的下部，所以將蝸輪蝸桿安裝在磨頭的中上部。其傳動件輪廓及相對位置如圖 4.1 所示。⑵ 傳動件安裝的構(gòu)想考慮到傳動件的安裝，和以后維護的方便。將整個磨頭分為三個部分即圖 4.1 所示的磨頭上箱體、磨頭下箱體和磨頭殼體。其中磨頭上下箱體的分界線為蝸桿的軸線，這樣的分法是為了讓蝸輪可以從磨頭下箱體上面直接裝入，而上箱體主要是與電動機相連。如果采用垂直剖面則部利于箱體的密封。磨頭殼體與箱體的分界線由以后磨頭的總體尺寸來確定，將磨頭殼體從箱體中分離出來是因為傳動的需要，這里磨頭的公轉(zhuǎn)即是磨頭殼體的自轉(zhuǎn)。圖 3 箱內(nèi)傳動件輪廓及其相對位置下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985204.1.2 箱體內(nèi)壁位置的確定⑴磨頭箱體主要為安裝蝸輪蝸桿，查表 [1]11－1，箱體的壁厚為δ X＝0.04a＋3≥8mm，a 為蝸輪蝸桿中心距。計算得 δ X≥8.9,取箱體壁厚為 15mm，而箱體內(nèi)壁與蝸輪頂圓之間應(yīng)留有一定的間距 Δ 1此間距值應(yīng)大于或等于箱體壁厚，現(xiàn)在確定 Δ 1＝15mm。⑵磨頭殼體主要為安裝錐齒輪，查表 [1]11－1，殼體的壁厚為 δ K=0.01(d1m+d2m)+1≥8mm。計算得 δ K≥8mm，取殼體壁厚與箱體一樣為 15mm。為了避免干涉，使殼體內(nèi)壁與錐齒輪輪轂端面間距 Δ 2＝(0.3～0.6)δ K=4.5～9mm。⑶殼體底部的內(nèi)壁位置，由于考慮到潤滑及冷卻，需要一定的裝油量，并使臟物能沉淀，所以箱體底部內(nèi)壁與小錐齒輪大端齒頂圓的距離 b0應(yīng)大于 8～12 倍模數(shù)，這里結(jié)合磨頭殼體的結(jié)構(gòu)，其底部面積較大，取 Δ 3＝8mm。圖 4 輪系端面與箱壁的間距4.1.3 初步進行視圖布置及繪制裝配底圖在確定箱體內(nèi)壁壁厚和距離后即可確定箱體的最大輪廓尺寸了。蝸輪蝸桿和錐齒輪具體的視圖布置如圖 4.3、4.4 所示。下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521圖 5 蝸輪蝸桿裝配底圖圖 6 錐齒輪裝配底圖4.1.4 磨頭公轉(zhuǎn)蝸桿軸的設(shè)計⑴ 選則軸的材料確定許用應(yīng)力由已知條件可知旋風(fēng)磨頭的功率屬中小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表 [3]26.1-1 查得強度極限 σ B=650 MPa,再由表 [4]13.2 得許用彎曲應(yīng)力[σ -1b]=60 MPa⑵ 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑根據(jù)表 [4]13.1 得 c=118～107,又由式 [4]13.2 得:(19)mnpcd 15~6.314209.80733 ???）～（考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3％～5％取為 14～15.8 mm，由于蝸桿軸是經(jīng)由聯(lián)軸器與電動機相連，而由前面確定的電動機型號查出電動機伸出軸的直徑為 28 mm 為了與之通過聯(lián)軸器相連，所以確定軸的最小尺寸為 28mm 且 28＞14 mm 滿足估算軸徑，以下驗算聯(lián)軸器的強度，查表 [3]29.2-1 得聯(lián)軸器軸孔直徑為 28mm 的許用轉(zhuǎn)矩為 TF=127 N·m。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為：Tc=KTGI=1.5×19.4=29.1 N·mK 為工作情況系數(shù)聯(lián) K=1.5結(jié)論 TcT F 通過⑶ 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖由于設(shè)計的是蝸桿軸，可將蝸桿布置在磨頭箱體內(nèi)部中間。將軸承對稱安裝在蝸桿兩側(cè)，軸伸端安裝聯(lián)軸器。1) 確定軸上零件的固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式，參考圖 4.5確定蝸桿從軸的右端裝入，蝸桿的左端用軸肩定位，右端用套筒固定這樣蝸桿在軸上的軸相位置被完全確定，蝸桿的周向固定采用平鍵聯(lián)接，軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合固定。2) 確定各軸段直徑如圖 4.5 所示，軸段①直徑最小，d 1=28mm，為了順利地在軸段②上安裝軸承，軸段②必須滿足軸向內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段②d 2=30mm。軸段③是用于安裝蝸桿考慮到軸套的尺寸大小最好不超過軸承的安裝高度為標(biāo)準(zhǔn)的情況下取 d3=34mm。軸段④為固定蝸桿的下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098523圖 7 渦輪桿結(jié)構(gòu)草圖及受力分析