装配图保护轻载传动的转矩限制器
装配图保护轻载传动的转矩限制器,装配,保护,维护,传动,转矩,限制器
成都理工大学毕业设计(论文)保护轻载传动的转矩限制器(按正文格式空一行)作者姓名: 学 号: 专 业: (方向)指导教师: 【摘要】当过载时,轻载传动将失败,有八种装置可以使得轻载传动远离危险的转矩载荷。本设计旨在设计一款具有轻载传动的保护功能的螺旋输送机,通过八种转矩限制器方案对比,选择一种最优方案作为螺旋输送机的转矩限制器。对转矩限制器进行分析设计,设计中采用了动力学分析计算和零件材料的强度校核。论文详细论述了螺旋输送机的功能设计、结构设计、运动和受力分析、材料选用和校核等。采用转矩限制器就是为了防止螺旋输送器在过载的时候烧坏电机。保证了设备的安全和可靠性。【关键词】保护;轻载传动;转矩限制器;螺旋输送器; (插入分节符,本节插入页码时,选择首页不显示页码)Protection of light-load driving torque limiterName:Student No.: Major: ()Supervisor: Abstract: When overload, light load drive will fail, there are eight devices can make the light-load driving torque load away from danger. This is designed to protect the design of a light-load transmission function CNC grinding plant cutting oil grinder Screw, by contrast eight torque limiter scheme, choose an optimal scheme as the torque limit screw conveyor device. Analysis and design of the torque limiter, the design uses a strength check calculation and dynamic analysis of parts and materials. Paper discusses in detail the functional design of the screw conveyor, structural design, motion and stress analysis, material selection and verification and so on. Using the torque limiter is to prevent the screw conveyor when burn out the motor overload. Ensure the safety and reliability of the equipment.Key words: Protection; light-load driving; torque limiter; screw conveyor;(插入分节符,本节插入页码时,选择首页不显示页目 录第1章 前言11.1选题背景及其意义11.2研究现状11.2.1永磁体结构11.2.2臂支撑滚子结构21.2.3锥形离合器结构31.2.4带和销轴结构41.2.5箱体弹簧结构51.2.6圆环滚子结构51.2.7滑动楔块结构61.2.8方形杆摩擦盘结构71.3设计方法81.4设计内容和预期成果91.4.1 基本任务与要求91.4.2 拟解决问题91.4.3预期成果9第2章 保护轻载传动设计方案的分析与确定102.1 工作原理的分析与选择102.2 锥形离合器的设计152.3设计参考步骤152.3.1 确定离合器需要传递的扭矩152.4 圆锥式离合器设计152.5初定摩擦面尺寸16第3章 螺旋输送机总体设计方案的分析与确定183.1输送物料的运动分析183.2螺旋输送器的结构设计213.3 螺旋输送器的零部件设计选型223.1电动机选择步骤223.1.1 型号的选择223.1.2 功率的选择233.1.3 转速的选择233.2 电动机型号的确定243.3 传动装置的总传动比及其分配253.4 传动装置的各轴的运动和动力装置参数253.5 链传动的设计计算25第4章 螺旋输送机零部件的校核和主要尺寸26第5章 锥形离合器零部件设计295.1锥形离合器弹簧的设计305.2锥形离合器锥形轴的设计335.2锥形离合器锥形孔齿轮的设计33第6章 锥形离合器零部件工艺设计346.1锥形离合器弹簧的设计346.2锥形离合器锥形轴的工艺设计356.2锥形离合器锥形孔齿轮的工艺设计36总 结38致 谢39参考文献4043第1章 前言1.1选题背景及其意义随着科技的发展,和社会的进步。保护轻载传动的转矩限制器有了长足的发展。保护轻载传动的转矩限制器以其能保护过载而深受广大设备制造商喜爱。当过载时轻载传动将失败,保护轻载传动的转矩限制器却解决了以上问题。本文拟设计一款螺旋输送器,螺旋输送器使用保护轻载传动的转矩限制器防止螺旋输送器在卡死的时候,电机抱死,发热烧坏。1.2研究现状目前保护轻载传动的转矩限制器有八种结构。用于使用不同场合,它们有各种的优缺点。1.2.1永磁体结构永久磁铁传动的扭矩与它们在离合器盘四周分布的数量和尺寸大小有关。适当的传动控制靠滑动磁铁来完成,以此来减小传递转矩的能力。如图1-1。图1-1 永磁体结构1.2.2臂支撑滚子结构臂支撑槽内的滚子,该槽横跨安装在对接轴两端的两个圆盘,弹簧使滚子保持在槽内,但是过大的转矩迫使它们出来。如图1-2。图1-2 臂支撑滚子结构1.2.3锥形离合器结构锥形离合器是通过锥形轴和齿轮上的锥形中心孔相配合而成。通过拧紧螺母压缩弹簧来增加传动转矩的能力。如图1-3。图1-3 锥形离合器结构1.2.4带和销轴结构缠绕在四个销轴的柔性带只传递最轻的载荷,为了确保带和每一个销轴接触,外面的销轴比里面的销轴要小一些。如图1-4。图1-4 带和销轴结构1.2.5箱体弹簧结构箱体中的弹簧夹紧轴。因为当齿轮被固定在轴上的箱体时,弹簧被拉伸,从而夹紧轴。如图1-5。图1-5 箱体弹簧结构1.2.6圆环滚子结构圆环防止滚子从轴小端的槽内蹦出。空心轴开槽的末端起到保持架的作用。如图1-5。图1-6 圆环滚子结构1.2.7滑动楔块结构滑动楔块在轴的平面端夹紧。当转矩过载时,它向外展开。使楔块保持在一起的弹簧拉伸强度等于所传递扭矩的极限。如图1-6。图1-7 滑动楔块结构1.2.8方形杆摩擦盘结构摩擦盘通过可调弹簧压紧。方形盘锁紧子啊左边轴内的方形孔里,而圆盘锁紧在右边轴的方形杆上。如图1-6。图1-8 方形杆摩擦盘结构1.3设计方法书本所学知识与实践相结合、通过网络搜集相近产品的设计资料,然后根据现有的资料,结合所了解的螺旋输送机结构图。在团队的努力和指导老师的指导下完成螺旋输送机的设计。通过与现有的类似结构进行类比,确定螺旋输送机的结构,再对其进行充分的讨论,保证其机械性能满足要求。具体设计步骤如下:1.认识螺旋输送机深入市场了解现有螺旋输送机工作原理及发展状况,初步了解到螺旋输送机的外形,尺寸,大致结构和功能。同时,在图书馆数据库和网上查找螺旋输送机的一些相关信息。包括螺旋输送机的发展历史,螺旋输送机的现状和发展趋势。了解到一般电螺旋输送机的内部机构,特别是核心部件的构成。比较和分析保护轻载传动的转矩限制器的优缺点,比较和分析螺旋输送机的优缺点,总结螺旋输送机的共同性质和共同特征。2. 构思设计本次设计以现有的螺旋输送机为基础。在取得螺旋输送机的一些基本资料以后,通过分析现有螺旋输送机的不同特点和用途可以对本次的设计题目做一个初步定位。加之对现有螺旋输送机可能出现的不足之处进行改进。考初步确定设计方案,并确定此次设计的大致功能。3. 原型初步设计由于设计思路是从现有的螺旋输送机的改进。那么初期设计的重点就是在原有的基础上怎样使用保护轻载传动的限制器。在这个过程中,先形成对功能模块的布局。画出关键机构和联接部分的草图,并借助SolidWorks和AutoCAD软件作出这些部分的准确图形,在准确的图形上再次分析布局的合理性,形成一个初期产品。再由导师的检验和建议后对缺陷和不合理的地方进行改善。4. 全面设计在这个过程中借助SolidWorks、AutoCAD等绘图和仿真软件。在导师的指引下并考虑外形的美观对关键机构进行分析和设计,计算尺寸、分析应力、校核材料等。再根据机构得分布设计出产品的外形。最后再次分析论证,得出设计结果。1.4设计内容和预期成果1.4.1 基本任务与要求 1.设计一种高效、便捷的螺旋输送机。 2.保护轻载传动的转矩限制器在螺旋输送机上起到良好的保护轻载的作用。 3.运用SolidWorks对零件建模,结构设计,产品的装配,和运动仿真。1.4.2 拟解决问题1.功能设计2.结构设计(结构示意图、装配图、零件图用SolidWorks、AutoCAD等绘制)3.运动和受力分析4. 方案的选择和对比5. 材料选用和校核6.后期优化1.4.3预期成果1. 螺旋输送机的工作平顺性;2. 良好保证其良好的输送的功能;3. 绘制出螺旋输送机装配图和零件图;4. 利用SolidWorks三维设计软件完成螺旋输送机的三维造型;5. 校核各个零件,保证各个零件在其安全使用范围内,使其成为高效、便捷的螺旋输送机。第2章 保护轻载传动设计方案的分析与确定2.1 工作原理的分析与选择保护轻载传动的转矩限制器有八种。 现在选四种作为方案对比.。臂支撑滚子结构离合器、锥型离合器结构、带和销轴结构离合器、圆环滚子结构离合器。2.1.1臂支撑滚子结构离合器的工作原理:臂支撑槽内的滚子,该槽横跨安装在对接轴两端的两个圆盘(前盘和后盘),弹簧使滚子保持在槽内,但是过大的转矩迫使它们出来。利用弹簧的拉力使滚子保持在滚子槽里面,当传动遭遇大扭矩的时候,滚子的离心力就大,拉动弹簧,慢慢脱落滚子槽,当滚子完全脱落滚子槽的时候,滚子随着弹簧掉落,离合器的前盘和后盘的传动被切断。起到保护轻载的作用。(a)正常工作状态 (b)起轻载保护工作状态图2-1 起轻载保护作用工作前后对比2.1.2锥型离合器结构的工作原理:锥形离合器是通过锥形轴和齿轮上的锥形中心孔相配合而成。通过拧紧螺母压缩弹簧来增加传动转矩的能力。“圆锥离合器”是离合器一种,作用与“圆盘离合器”相同,是以构件的形状区分命名。圆锥离合器是以圆锥代替圆盘,当两个锥面通过摩擦来转递扭矩。由于楔作用和作用面积增大的原因,圆锥离合器传递的扭矩比圆盘离合器更大。靠轴向小推力能产生锥面大接触压力,从而产生大摩擦力,形成足够的扭矩的原理。主要依靠圆锥轴1与锥套2之间的锥面产生摩擦力,轴带动带锥套的齿轮或带轮旋转。当出现大的扭矩的时候,锥面会产生摩擦打滑,传动逐渐中断,使用调整螺母4可以压紧弹簧3,从而控制锥面之间的摩擦大小。如图2-2.。1.圆锥轴 2.齿轮或带轮本体 3.弹簧 4.锁紧螺母图2-2锥型离合器结构的工作原理2.1.3带和销轴结构离合器的工作原理:缠绕在四个销轴的柔性带只传递最轻的载荷,为了确保带和每一个销轴接触,外面的销轴比里面的销轴要小一些。工作原理是前轴和后轴依靠滚子(销子)传动扭矩,销子在前轴和后轴的槽子里,一共有4到5个销子,它们都通过柔性带,当做保持架,保持销子不脱落,当当传动遭遇大扭矩的时候,滚子的离心力就大,拉动柔性带,慢慢脱落滚子槽,当滚子完全脱落滚子槽的时候,滚子随着柔性带掉落,离合器的前轴和后轴的传动被切断。起到保护轻载的作用。如图2-3.。图2-3 带和销轴结构离合器结构的工作原理2.1.4圆环滚子结构离合器的工作原理:圆环防止滚子从轴小端的槽内蹦出。空心轴开槽的末端起到保持架的作用。其工作原理是该槽横跨安装在对接轴两端的两个圆轴(前轴和后轴),圆环使滚子保持在槽内,但是过大的转矩迫使它们出来。利用圆环的材料力使滚子保持在滚子槽里面,当传动遭遇大扭矩的时候,滚子的离心力就大,膨胀抵住圆环,圆环在力的作用下被剪断,当滚子完全脱落滚子槽的时候,滚子掉落,离合器的前轴和后轴的传动被切断。起到保护轻载的作用。如图2-4.。图2-4 圆环滚子结构离合器结构的工作原理由上所述,臂支撑滚子结构离合器、带和销轴结构离合器、圆环滚子结构离合器这三种保护轻载传动的离合器都是利用弹簧、圆环、柔性带等束缚着滚子在离合器的槽里面,利用滚子或销轴当做传递扭矩的连接机构。其缺点是:第一,当滚子从槽里面脱落后,圆环和柔性带可能被破坏,再者,滚子脱落掉在地上的时候,再次使用保护轻载传动离合器的时候,需要重新从地上捡起滚子安装在槽里面。比较麻烦。第二,它们都没有调整传动的扭矩大小的功能,只能适应单一限制扭矩要求的场合。而锥形离合器的限制扭矩是依靠锥面的摩擦力,不存在破坏机构组件的情况,不用重新安装组件,而且最重要的是,它可以通过拧紧螺母压缩弹簧来增加传动转矩的能力。其可调的范围比较广,比较适用于多种场合。综上所述,我选择了圆锥型离合器作为我保护轻载传动的转矩限制器。作为我设计的螺旋输送机构的转矩限制器。2.2 锥形离合器的设计2.2.1螺旋输送机构原始数据表最高转速(rpm)3200离合器主动面与被动面间隙11.5mm额定功率/转速(kw/rpm)6/2800圆盘与圆锥摩擦离合器安装轴直径25mm最大输出扭矩/转速(N.m/rpm)12.5/2500输出功率要求1.5kW动力输出轴直径(mm)25离合器与轴安装形式同轴动力输出轴连接形式6mm宽单键连接轴伸出长度(mm)75离心式离合器允许外经(mm)125 mm4.2 其他参数要求表离合器设计类型摩擦表面摩擦系数锥面式摩擦离合器铸铁-铸铁f0.152.3设计参考步骤2.3.1 确定离合器需要传递的扭矩MfbMemax(Nm)式中:b1扭矩储备系数,一般b1.222.4 圆锥式离合器设计 参照机械设计手册第4卷第29篇第7章“圆锥摩擦离合器”设计。 2.4.1确定总体设计方案根据要求离合器为锥面式摩擦离合器,离心块与被动盘间隙取为1mm。2.4.2确定离合器需要传递的扭矩一、离合器的理论转矩由于离合器的设计需满足输出功率为1.5kW,根据公式:,其中故二、计算离合器需要传递的转矩根据公式=,查机械设计手册知:工况系数,离合器结合频率系数,滑动速度系数()故2.5初定摩擦面尺寸图2-5 锥形离合器计算图2.5.1摩擦面平均直径2.5.2摩擦锥的半锥角取摩擦角半锥角2.5.3摩擦面宽度由图中摩擦面的几何关系可知:则因为所选的锥角稍大,所以D1-D2稍微取大一点取,又,所以故2.5.4离合器脱开间隙,取2.5.5摩擦锥行程2.6.转矩校核计算许用传递转矩: 离合器许用传递转矩大于计算转矩,符合要求。2.7.摩擦面压强校核计算摩擦面压强:摩擦面压强小于许用压强,符合要求。2.8.计算所需的轴向力与脱开力:2.8.1接合时轴向压力6.2脱开力2.9.平键的选择图2-6 键的结构尺寸根据GB/T1093-2003已知轴的直径是25mm,所以平键的宽度选择b=8mm,h=7.3,L=90mm第3章 螺旋输送机总体设计方案的分析与确定3.1输送物料的运动分析物料在旋转输送机中的运动,不随螺旋体转动,而只在旋转的螺旋叶片推动下沿螺旋向前移动。物料颗粒在输送过程中,物料的运动由于受旋转螺旋的影响,物料的运动并非是单纯的沿轴线作直线运动,而是在一直复合运动中沿螺旋轴运动,是一个空间运动。当螺旋面的升角a在展开的状态时,螺旋线用一条斜直线来表示,则旋转螺旋面作用于半径为r(离螺旋轴线的距离)处的物料颗粒A上的力为乓。由于磨擦的原因,凡的方向与螺旋线的法线方向偏离了OP角。此力可分解为切向分力P,j和法向分力P,6。如图2.1所示。图31 物料颗粒受力分析图图中角是由物料对螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度决定的。对于一般冲压而成或经过很好加工的螺旋面,可以不考虑螺旋表面粗糙程度对v角的影响,此时可取。物料颗粒A在合力P合的作用下,在料槽中进行复杂的运动,即具有圆周速度和轴向速度,其合成速度V合,图2.2表示了其速度的分解。 图32 物料颗粒速度分解图若螺旋的转数为n,处于螺旋面上的被研究物料颗粒A的运动速度,由图中三角形ABC可得: V合=AB sin 3-1 因为AB=,所以V合 = 3-2 圆周速度为V圆 =V合 sin()= 3-3 以摩擦系数代入上式,得: V圆 = 3-4 由于,以及, 因此,将上述各式代入并经过换算,便可以求得物料颗粒的圆周速度计算公式: V圆 = , 3-5式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的转数(rpm);r一研究的物料颗粒离轴线的半径距离(m);物料与螺旋面的摩擦系数,。若使公式V圆 对r求一次导数,并令其值,便可求出存在V圆 最大值的半径为 3-6同样,根据图示的速度分解关系,可得物料颗粒的轴向输送速度的计算公式: 3-7以摩擦系数代人上式得:由于,以及,因此,将上述各式代人并经过换算,便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式: 3-8从上式可以看出,在一定的转速下螺距s在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度,螺距过大或者过小,都会影响物料的轴向速度。3.2螺旋输送器的结构设计3.2.1 螺旋输送器传动装置设计要求 设计一个用于输送物体的螺旋输送机传动机构,两班制,连续单向运转,载荷教平稳,允许输送误差为0.5%,批量生产。卷筒的工作转速为nw=11.46r/min,滚筒的效率为0.96,三相交流电压为380V/220V,使用折旧周期为5年。3.2.2螺旋输送机传动装置设计方案 组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。 特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。 确定传动方案:其传动方案如下:图3-3 螺旋输送机传动布置图图3.3 螺旋输送器的零部件设计选型3.3.1 选择电动机合理的选择电动机是正确使用的先决条件。选择恰当,电动机就能安全、经济、可靠地运行;选择得不合适,轻者造成浪费,重者烧毁电动机。选择电动机的内容包括很多,例如电压、频率、功率、转速、启动转矩、防护形式、结构形式等,但是结合农村具体情况,需要选择的通常只是功率、转速、防护形式等几项比较重要的内容,因此在这里介绍一下电动机的选择方法及使用。3.1电动机选择步骤电动机的选择一般遵循以下三个步骤:3.1.1 型号的选择电动机的型号很多,通常选用异步电动机。从类型上可分为鼠笼式与绕线式异步电动机两种。常用鼠笼式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型异步电动机和JS、JSQ系列中型异步电动机。绕线式的有JR、JR O2系列小型绕线式异步电动机和JRQ系列中型绕线式异步电动机。 从电动机的防护形式上又可分为以下几种: 1防护式。这种电动机的外壳有通风孔,能防止水滴、铁屑等物从上面或垂直方向成45以内掉进电动机内部,但是灰尘潮气还是能侵入电动机内部,它的通风性能比较好,价格也比较便宜,在干燥、灰尘不多的地方可以采用。“J”系列电动机就属于这种防护形式。 2封闭式。这种电动机的转子,定子绕组等都装在一个封闭的机壳内,能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电动机内部,但它的密封不很严密,所以还不能在水中工作,“JO”系列电动机属于这种防护形式。在农村尘土飞扬、水花四溅的地方(如农副业加工机械和水泵)广泛地使用这种电动机。 3密封式。这种电动机的整个机体都严密的密封起来,可以浸没在水里工作,农村的电动潜水泵就需要这种电动机。 实际上,农村用来带动水泵、机磨、脱粒机、扎花机和粉碎机等农业机械的小型电动机大多选用JO、JO2系列电动机。 在特殊场合可选用一些特殊用途的电动机。如JBS系列小型三相防爆异步电动机,JQS系列井用潜水泵三相异步电动机以及DM2系列深井泵用三相异步电动机。3.1.2 功率的选择一般机械都注明应配套使用的电动机功率,更换或配套时十分方便,有的农业机械注明本机的机械功率,可把电动机功率选得比它大10%即可(指直接传动)。一些自制简易农机具,我们可以凭经验粗选一台电动机进行试验,用测得的电功率来选择电动机功率。 电动机的功率不能选择过小,否则难于启动或者勉强启动,使运转电流超过电动机的额定电流,导致电动机过热以致烧损。电动机的功率也不能选择太大,否则不但浪费投资,而且电动机在低负荷下运行,其功率和功率因数都不高,造成功率浪费。 选择电动机功率时,还要兼顾变压器容量的大小,一般来说,直接启动的最大一台鼠笼式电动机,功率不宜超过变压器容量的1/3。 3.1.3 转速的选择选择电动机的转速,应尽量与工作机械需要的转速相同,采用直接传动,这样既可以避免传动损失,又可以节省占地面积。若一时难以买到合适转速的电动机,可用皮带传动进行变速,但其传动比不宜大于3。 异步电动机旋转磁场的转速(同步转速)有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等。异步电动机的转速一般要低2%5%,在功率相同的情况下,电动机转速越低体积越大,价格也越高,而且功率因数与效率较低;高转速电动机也有它的缺点,它的启动转矩较小而启动电流大,拖动低转速的农业机械时传动不方便,同时转速高的电动机轴承容易磨损。3.2 电动机型号的确定根据已知的工作要求和条件,选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。 由公式 P1=Fv=15001.2=7.5 kw 电动机转速 n1=960.56. r/min 求电机功率P5 P= P电 =ab齿2z3 P= Fv 查阅资料可得:选取1=0.99 锥形离合器型联轴器 2=0.97 6级精度齿轮的效率3=0.98 7级精度齿轮的效率 4=0.938 滚动滚子轴承的效率5=0.96滚子链传动则总=12345=0.8503 P5=7.127 kw查阅资料可得:取 i=860则 n5=n1i=114.65(840)=917.24586 (r/min)电动机符合这一范围的同步转速有1500、3000,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动比,显然选择1000 r/min的同步转速电动机比较合适。额定功率满载转速极数额定转速最大转矩(额定转矩)Y160M-67.5kw1000 r/min6970r/min7.5kw3.3 传动装置的总传动比及其分配(1)计算传动装置的总传动比:i总=nmnw=8.88(2)分配各级传动比:取i链=1.31,则减速器为传动比为6.78.。i1=(1.3-1.6)i2,取得i1=3,经计算i1=2.26.。3.4 传动装置的各轴的运动和动力装置参数(1)轴转速n1=nm=960r/min轴转速n2=nm/ i1=320 r/min轴转速n3=n2/ i2=141.6 r/min螺旋输送器n螺=n3/ i3=108.1 r/min3.5 链传动的设计计算要求从动轮转速n2=108rpm,载荷平稳,链传动中心距不应小于550mm,要求中心距可调整。1、选择链轮齿数链传动速比:1.31由表6-5选小链轮齿数z1=25。大链轮齿数z2=iz1=3.2325=81,z2550mm,符合设计要求。中心距的调整量一般应大于2p。a2p=215.875mm=31.75mm实际安装中心距 a=a-a=(643.3-31.75)mm=611.55mm6、求作用在轴上的力链速工作拉力F=1000P/v=10007.5/6.416=1168.9N工作平稳,取压轴力系数KQ=1.2轴上的压力FQ=KQ F=1.21168.9N=1402.7N7、选择润滑方式根据链速v=6.416m/s,链节距p=15.875,按图6-8链传动选择油浴或飞溅润滑方式。设计结果:滚子链型号10A-1136GB1243.1-83,链轮齿数z1=25,z2=81,中心a=611.55mm,压轴力FQ=1402.7N。第4章 螺旋输送机零部件的校核和主要尺寸高速轴轴承FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411NFr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N轴承的型号为6008,Cr=16.2 kNFA/COr=0计算当量动载荷 查表得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1,Y=0 =1.2(1352)=422.4 N验算6008的寿命 验算右边轴承 键的校核键1 108 L=80 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够键2 128 L=63 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够联轴器的选择 联轴器选择为TL8型弹性联轴器 GB4323-84减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s,所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高,但不小于10mm,低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高(不小于10mm),1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件(齿轮)的圆周速度V1.52m/s所以采用飞溅润滑,主要尺寸及数据箱体尺寸:箱体壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b=15mm箱盖凸缘厚度b1=15mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=M16地脚螺栓数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1=M12联接螺栓d2的间距l=150mm轴承端盖螺钉直径d3=M8定位销直径d=6mmdf 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=18mm、18 mm、13 mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2=16mm、11 mm轴承旁凸台半径R1=11mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离L1=40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm齿轮端面与内箱壁距离2=10mm箱盖,箱座肋厚m1=m=7mm轴承端盖外径D2 :凸缘式端盖:D+(55.5)d3以上尺寸参考机械设计资料。第5章 锥形离合器零部件设计 5.1锥形离合器弹簧的设计在锥形离合器结构的转矩限制器中,弹簧起的作用是依靠螺母的锁紧,提供弹簧力压紧齿轮或带轮本体,进而改变齿轮或带轮本体的锥面与圆锥轴的锥面之间的摩擦力,从而起到调整锥形离合器的扭矩的作用。如图(5-1)。1.圆锥轴 2.齿轮或带轮本体 3.弹簧 4.锁紧螺母图5-1锥型离合器结构的工作原理5.1.1弹簧的设计选型计算已知条件:设计一圆柱形螺旋压缩弹簧,簧丝剖面为圆形。已知最小载荷Fmin=200N,最大载荷Fmax=5000N,工作行程h=20mm,弹簧类工作,要求弹簧外径不超过12mm,端部并紧磨平。(1)选择弹簧材料和许用应力。 选用C级碳素弹簧钢丝。取较大的d值,选C=5.3。仍由C=(D-d)/d,得d=4.4mm。查表12-4得sb=1520MPa,由表12-3知t=0.41sb=644MPa。(2) 计算弹簧丝直径d由式得K=1.29由式 得d3.7mm。可知:d=4mm满足强度约束条件。(3) 计算有效工作圈数n由图12-4确定变形量 max: max=16.7mm。查表12-3,G=79000N/,由式 得n=9.75取n=10,考虑两端各并紧一圈, 则总圈数n1=n+2=12。至此,得到了一个满足强度与刚度约束条件的可行方案,但考虑进一步减少弹簧外形尺寸与重量,再次进行试算。试算(三):(1)仍选以上弹簧材料,取C=6,求得K=1.253,d=4mm 查表12-4,得t=0.41sb=623MPa。ssb=1520MPa, (2) 计算弹簧丝直径。得d3.91mm。知d=4mm满足强度条件。(3)计算有效工作圈数n。由试算(二)知,max=16.7mm,G=79000N/,由式 得n=4.11取n=6.5圈,仍参考两端各并紧一圈,n1=n+2=6.5。这一计算结果即满足强度与刚度约束条件,从外形尺寸和重量来看,又是一个较优的解,可将这个解初步确定下来,以下再计算其它尺寸并作稳定性校核。(4) 确定变形量 max、min、lim和实际最小载荷Fmin 弹簧的极限载荷为:因为工作圈数由6.11改为6.5,故弹簧的变形量和最小载荷也相应有所变化。由式得:min=maxh=(17.77-10)mm=7.77mm(5) 求弹簧的节距p、自由高度H0、螺旋升角和簧丝展开长度L在Fmax作用下相邻两圈的间距0.1d=0.4mm,取=0.5mm,则无载荷作用下弹簧的节距为 p=d+max/n+1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=2.23mmp基本符合在(1/21/3)D2的规定范围。端面并紧磨平的弹簧自由高度为取标准值H0=52mm。无载荷作用下弹簧的螺旋升角为基本满足=59的范围。弹簧簧丝的展开长度(6) 稳定性计算b=H0/D2=52/24=2.17采用两端固定支座,b=2.175.3,故不会失稳。(7) 绘制零件工作图。 图5-2 弹簧零件图5.2锥形离合器锥形轴的设计由论文2.5节 初定摩擦面尺寸可知,锥面的摩擦角半锥角。根据锥形离合器选用的调整螺母为M6的螺母。所以轴的最前端做成M6的螺纹轴,轴全部攻丝是为了调整的行程更长。然后设计锥面,根据2.5节 初定摩擦面尺寸取得锥形面在水平方向上的宽度为33mm,半锥角为20。锥面因为是配合面,所以要求比较高表面精度,所以其表面粗糙度为1.6。其余表面根据情况为3.2或者12.5.。此锥形轴与电机轴自成一体,可采用焊接,或者非标设计方法,做成一体。避免了中间采用联轴节,同时保证锥形离合器的锥形轴负载锥形孔齿轮或带轮的重力和惯性力时的刚度。基于以上设计,绘制了锥形离合器锥形轴的零件图。如图5-3.。图5-3 锥形离合器锥形轴零件图5.2锥形离合器锥形孔齿轮的设计由锥形离合器锥形孔的设计属于非标设计,在选好减速器后,拆卸下其小齿轮,使用普通车床再车一个安装孔和一个锥面孔。或者重新加工一整个齿轮,再配合安装。其设计过程为:根据传动比,负载,扭矩等选用模数,计算出齿数,中径等信息。或者说,直接测绘原来的变速器的齿轮,得出以上信息,然后再加工,根据以上信息,设计出其齿宽为40mm,模数为2,齿数为12,中径为71mm。然后根据锥形轴的尺寸,设计锥面与之配合,还有安装孔,所以,齿轮左边还要加一段圆凸台,所以其总宽为60mm。锥面的设计是参考轴的,其锥面孔要与锥形轴的锥面相配合,所以,半锥角也为20。表面粗糙度为1.6。其余表面根据情况为3.2或者12.5.。基于以上设计,绘制了锥形离合器锥形轴的零件图。如图5-4。图5-4 锥形离合器锥形孔齿轮零件图半剖图第6章 锥形离合器零部件工艺设计工艺是生产过程中的程序,方法和技巧,它体现了生产活动中的技术水平,我们所谓的工艺流程就是是在同时顾及安全和经济两种因素的同时,结合我们的设计思想,作出的一个更合理性的,更符合现状和未来发展的生产方法的一系列顺序操作。锥形离合器的零部件在设计出来之后,需要加工制造将这些零件制作出来,然后安装在螺旋输送器上面。要制造这些零件,就必然涉及到编制这些零件的工艺,并跟踪零件的工艺制造出零件,装配并试验。工艺的编制方法是根据零件图上的精度和表面粗糙度的要求编制的。6.1锥形离合器弹簧的设计弹簧生产工艺弹簧的生产工艺就是根据弹簧的使用要求制定的满足产品所必需的特性的一系列生产方法。一般的工艺流程为:绕制成型热处理端面处理(可选)强化处理(可选)热处理(可选)表面处理(可选)。一、成型普通压缩弹簧的加工制造分冷成型和热成型两种加工工艺。首先介绍弹簧冷卷工艺:一般弹簧钢丝线径小于16mm的时候,考虑成本及加工的批量性,采用冷成型工艺。加工设备有进口、国产各种绕簧机,像台湾的自如行,洛阳的机床厂以及一些自制设备。当材料大于一定的规格,冷成型加工设备无法满足要求时,或者材料的加工特性要求,比如耐热弹簧钢,采用热成型工艺,即将弹簧材料加热到一定温度后在进行成型加工。该设备一般采用进口设备,较好的是德国、英国企业制造的,造价很高。国内一些小规模的企业采用普通车床改制。二、热处理弹簧的热处理一种是去应力退火,对于冷拔碳素弹簧钢丝、油淬火回火钢丝,具备了弹簧加工所需要的强度,但需要消除绕制产生的残余应力,稳定弹簧尺寸,提高钢丝的抗拉强度和弹性极限。还有一种钢丝强度很低,需要对绕制的弹簧进行淬火、回火处理。三、端面处理为了保证压缩弹簧的垂直度,使两支承圈的端面与其他零件保持接触,减少挠度,保障主机特性,一般压缩弹簧的两端面均要进行磨削加工。一般均采动磨削处理。四、强化处理为了使弹簧表层产生与工作应力相反的残余应力,提高弹簧的承载能力、使用寿命,在加工制造过程中采取的一些强化措施,比如强压、立定处理、喷丸处理五、表面处理:电泳漆、喷塑、电镀等为了提高弹簧的耐腐蚀能力,或者美观性,对加工后的弹簧表面进行处理。常用的表面处理有电泳漆、喷塑、电镀等综上所述,本文弹簧的工艺为:绕制成型(冷成型)热处理端面处理强化处理热处理表面处理。6.2锥形离合器锥形轴的工艺设计6.1.1锥形离合器锥形轴毛坯的选择因为离合器的锥形轴是非标零件,而且又是单件小批量生产,所以毛坯的材料为45钢的圆棒料,棒料直径要比轴的最大直径51mm要大,取直径为55mm。6.1.2锥形离合器锥形轴粗精加工的划分由图可知,其余表面粗糙度为12.5um,这些表面就是毛坯面,不需要加工。而表面粗糙度为6.3um的表面就需要粗加工,即粗车,而锥面的表面粗糙度为1.6um,配合精度比价高,所以,需要采用精车,或者是粗磨。6.1.3锥形离合器锥形轴工艺方案的设计根据以上所述,制定了加工方案如下:1毛坯检查2 粗车直径为51的外圆及端面3粗车直径为30的外圆及端面4粗车圆锥面5粗车直径为6螺纹杆6 攻丝M6的螺纹7精车圆锥面8倒角9去毛刺10检查零件尺寸和精度是否合格6.2锥形离合器锥形孔齿轮的工艺设计齿轮的加工需要滚齿机或插齿机,加工比较复杂。6.2.1锥形离合器锥形孔齿轮毛坯的选择因为离合器的锥形孔齿轮是非标零件,而且又是单件小批量生产,所以毛坯的材料为40Cr钢的圆棒料,棒料直径要比轴的最大直径54mm要大,取直径为75mm。6.2.2锥形离合器锥形孔齿轮粗精加工的划分由图可知,其余表面粗糙度为12.5um,这些表面就是毛坯面,不需要加工。而表面粗糙度为6.3um的表面就需要粗加工,即粗车,而锥面的表面粗糙度为1.6um,配合精度比价高,所以,需要采用精车,或者是粗磨。6.1.3锥形离合器锥形孔齿轮工艺方案的设计根据以上所述,制定了加工方案如下:1毛坯检查2 粗车直径为74的外圆及端面3粗车直径为74的外圆及端面4齿轮加工(插齿机)5粗车直径为50的外圆凸台及端面6 粗车锥面孔7精车圆锥面孔8钻直径为6的孔9倒角10去毛刺11检查零件尺寸和精度是否合格。总 结本文详细设计保护轻载传动的螺旋输送器。其驱动装置主要包括电动机、链轮传动系统。驱动机构是是螺旋输送器动力源,我们设计的电螺旋输送器,具有以下特点:1、 结构小负载大2、 有轻载保护能力;3、 结构是模块化的,组装非常方便;更基于以上特点,本作品的应用前景非常广阔,具有很大的市场开发价值。尤其适用于工业领域中的使用。致 谢本次毕业设计是在校内指导xx老师的悉心指导下完成,他们有着丰富的生产实践经验和理论教学知识,通过这次毕业设计我学到了很多机械设计方面的知识,也使我更加系统地认识了机械设计与制造方面的知识,更加强了我对CAD和SolidWorks制图的学习与运用,重新学习了关于机械设计,机械工程材料,机械制造技术,机械制图等相关知识,并锻炼了把理论知识应用于解决实际问题的能力。此次毕业设计的题目是来源于机械设计理论研究,在毕业设计过程中,老师不厌其烦地回答我们的提问,认真解答了我们的疑问,并给我们讲解了相关技术知识,使我们对夹具有了直接的认识。我所做的保护轻载传动的转矩限制器,是我也以前几乎没怎么接触过的。刚拿到课题的时候,都不知道是什么意思,觉得特别难,真是万事开头难,不知道从哪开始下笔。我静下心来,查阅大量的相关资料,开始了解保护轻载传动的转矩限制器的有关知识。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的提高。通过做毕业设计,我意识到自己所学的知识很少,而且也比较难将其应用到实际中。自己所要学习的知识太多了,学习也是一个长期积累的过程。同时在做毕业设计期间,锻炼自己查阅资料的能力,游览和筛选有用资料的能力,也锻炼自己自学的能力。在遇到不懂得问题,我主动向老师请教,自己在思考和融会贯通,把问题搞明白。在此期间,我培养了自己独立思考问题和解决问题的能力,在遇到问题时,我会静下心,仔细分析出问题的原因,找到合理的方法。在毕业设计过程中指导老师对我绘制的二维工程图进行了认真审核,指出了不少不合理的地方,并耐心讲解了原因和解决的办法。还对我的毕业论文和所有相关设计资料进行了认真的审核,让我得以顺利完成毕业设计任务。在此向xx老师表示衷心的感谢和诚挚的敬意!由于自己的水平有限,在保护轻载传动的转矩限制器设计方面,难免会出现问题,希望老师和同学们多提出宝贵的意见。参考文献1张仁敬,王红军,钢球式扭矩限制联轴器的设计J.科技信息,19942徐灏.机械设计手册.第2版.第3卷.北京:机械工业出版社,20003汪恺.机械设计标准应用手册.第3卷.北京:机械工业出版社,20004 郑文纬,吴克坚.机械原理M.北京:高等教育出版社,19975刘鸿文.材料力学1(第四版)M.高等教育出版社.20036 机械工程手册编委会.机械工程手册S.北京:机械工业出版社,1982
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