2010级机制专业课程设计指导书(3)

2018-11-28 17:17

[Nw]0-由[1]P254表5.4-81查取。

这里基本条件是指:(1)齿轮材料为45#钢,调质T235; (2) 非变位直齿圆柱齿轮; (3)齿数之比i=1; (4) ?m?10

(5)小齿轮的计算转数n=1000rpm; (6) 加工装配精确;

(7) 寿命系数 K?=1。凡不符合上述基本条件者,在实际使用

时 ,就要按上述两公式,通过相应的系数进行折算。 i-大齿轮与小齿轮齿数之比,

Z2?1; Z1?m -尺宽系数

nj-该齿轮的计算转数,rpm;

K-材料的弹性模量,由[1]P259表5.4-84;

Kcj、Kcw-分别为材料的接触和弯曲性能系数,由[1]P259表5.4

-84。

K1-载荷集中系数,由[1]P259表5.4-87。 K2-动载荷系数,由[1]P260表5.4-87。

Ksj、Ksw-寿命系数,决定因素较多,计算比较复杂,详见[1]P259(7)。经计算,在此给定:

(车床) ?1.2 ksj??

?1.6(铣床)

Ksw=0.85

??啮合角影响系数,非变位齿轮??1;

Ky-齿形系数,非变位外啮合直齿圆柱齿轮Ky?1;

N-齿轮实际传递的功率,Kw。 ??1;二.传动轴刚度验算

选择一根受载最重的传动轴(一般是主轴前一根传动轴,或指导教师制定),核算其装齿轮处产生的挠度y和装轴承处产生的倾角θ、为什么要进行传动轴刚度的核算?(略,详见[1]P351:六),验算步骤如下:

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1.计算轴的平均直径,画出计算简图

机床上等径轴较少,当轴的直径相差不大时,可把轴看作等径轴,采用平均直径(各直径之和除以直径数)来进行计算,即

阶梯轴 d平=d1+d2?...?dn

n花键轴 d平=(d外+d内)/2

一般常将轴简化为集中载荷下的简支梁,选择该轴上转速最低,受力最大的大齿轮(被动)传入该轴,选择该轴上最小的齿轮(主动)传出,这两个齿轮处的受力为载荷点进行计算。其受力简图为图一。

2.计算该轴传递的扭矩Tn; Tn?955?104Ninj(N.mm)

式中 Ni—该轴传递的功率,Kw; nj—该轴的计算转速,rpm; 3.求作用在装齿轮处B点的力 切向力 PBX? 径向力

2Tnd(N)

PBY?PBXtg(???)?PBXtg(200?5043?)?PBXtg25043??0.48P2BX?0.5PBX式中,d—齿轮的分度圆直径,d=mZ;

(N)

? —压力角,标准齿轮?=200 ;

? —摩擦角,?=5043?

4.求作用在装齿轮处C点的力

若传入轴、该轴、传出轴三根轴在空间位置的轴心连线夹角小于150 ,可以认为三轴心在同一直线上(如铣床),按照上面求B点力的方法,求出C点力即可。

若三轴心不在同一直线上(夹角大于150时)需进行坐标转换,将后一对齿轮(C

?点)啮合力(PCX?、PCY)投影到前一个坐标(关于X、Y的坐标)之后,在进

行挠度计算,车床大都属于这种情况。如下图所示:

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5.计算装齿轮处的挠度

应用[1]P255表5.8-16公式,由表5.8-17中查取轴的惯性矩I,E=2.1×100kgf/cm2 =2.1×103N/mm2,在计算中要注意单位的统一,以防出现差错,力的单位用N,长度单位用mm。另外在应用表5.8-16中公式进行计算时一定要注意计算简图中a、b、x值的相应改变。一般将计算结果列成表格形式(表中给出所有公式):

第( )轴装齿轮B、C处挠度计算

位坐标方置 向 B X Y C X Y 由作用在B点的力产生的挠度 载荷点公式 任意点b段内公式 XBB YBB XCB YCB 由作用在C点的力产生的挠度 任意点a段内公式 载荷点公式 XBC YBC XCC YCC XB= XBB +XBC YB= YBB +YBC XC= XCB +XCC YC= YCB +YCC 各坐标迭加 合成挠度y yB=(XB2+YB2)0.5 yC=(XC2+YC2)0.5 表5.8-14 表5.8-14 允许值[y] 结论 合格 否 第( )轴装轴承处(A、D)的倾角计算

位坐标方置 向 A X Y D X Y 由作用在B点的力产生的倾角 左支承公式 右支承公式 θθθθXB YB XB YB 由作用在C点的力产生的倾角 左支承公式 右支承公式 θθθθXC YC XC YC 各坐标迭加 合成倾角θ 允许值[θ] 结论 合格 否 θθθθXA =θXB YA =θYB XD =θXB YD =θYB +θ+θ+θ+θXC YC YC θA=(θ+θ2XA表5.8-14 表5.8-14 20.5YA) 2XDθD=(θ+θYC 20.5YD) 6.计算轴承处的倾角

应用表5.8-16公式进行计算,在计算中同样应注意计算简图中a、b值相应改变。 一般将计算结果列成表格形式(表中给出所用公式见P18表格)。

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三、轴承寿命验算

轴承受循环接触应力后产生疲劳剥落(龟裂),多长时间才能剥落,即寿命。寿命是指轴承的内圈、外圈、滚动体三者中。其一出现疲劳剥落即为到寿命,寿命以小时(h)数表示之。应满足

Lh≥T 式中,Lh—额定寿命。h

T—工作期限,h

T的确定机床大修期为8年,每年工作300天,按每天2班制,每班8小时,则总时数为

8×310×2×8=38000h 实际机动时间为10~50%,则

T=30000×(0.4~0.5)=15000~20000h

通常为设计方便,更换不难,取T=10000h即可 额定寿命的计算

104C2()?T Lh?60nP式中,n—轴承(即轴)的计算转速,rpm;

ε—寿命指数,球轴承ε=3,滚子轴承ε=10/3; C—额定动负荷,N,查[1]P670,十四; P—当量动负荷,N, P=XFr+YFa

式中,Fr—径向负荷,N,由求支反力解出; Fa—轴向负荷,N;

X—径向系数,由[1]P584表5.9-18; Y—轴向系数,由[1]P584表5.9-18;

轴承寿命是个统计数,大多数(90%以上)轴承的实际寿命比它的统计寿命长,如验算结果额定寿命达不到工作期限(相差不太大时),仍可使用,采用提前一、二年更换的办法亦可。

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§2―5 绘制正式部件装配图

根据草图验算的结果进行必要的修改,把该表示出来的零件清晰正确地绘制在正式装配图上。绘制正式装配图时机械制造装备课程设计的重要阶段,是前阶段的工作总结,是设计思想的表达。

部件装配图包括展开图和剖面图:

一、设计部件装配图时,学生应对下列问题进行全面分析和比较

1、选用零件类型、结构、主要尺寸、材料、热处理和该零件在部件中的固定方法等。这些零件包括:齿轮、轴承、离合器、制动器、换向机构、润滑密封装置、各类轴、轴套和箱体等。

2、确定部件中各零件的位置、相对位置关系及主要尺寸(定位尺寸、移动件的行程极限位置尺寸、主要配合尺寸等)、联接方法、配合性质以及滚动轴承预紧及其精度选择等。

3、零件设计应尽可能遵守标准化、通用化的原则,凡是能用标准件的一定采用标准件,如螺钉、螺帽、轴承、键、垫圈、弹簧、挡圈、销钉、法兰盘等。

4、要注意变速箱部件在机床上的定位,安装方法及其加工基面;各传动轴的轴向定位及其间隙调整方法;运动件的润滑及其润滑系统设计;主轴组件的轴向定位、间隙调整、润滑方式;皮带轮的卸载装置;摩擦离合器的调整、受力分析和设计原则等。

二、绘制装配图的方法步骤

1、在画装配图之前,按部件装配草图的轮廓和结构布置,要统盘考虑全面安排,土面布局要匀称。一般采用1:1的比例,必要时可放大或缩小。然后按传动轴的先后顺序,画出各轴心线的距离,以及各传动轴上的齿轮位置。

2、绘制展开图时要结合剖面图,要结合考虑操纵机构、各轴的空间位置、制动器、换向机构等。当然操纵机构等在总布置前应确定方案,由于时间关系,在课程设计中,操纵机构根据情况由指导教师研究确定其形式,学生不必花过多的时间。零件的位置及其相互关系,一般由装配图的“内部向外”画,同时又要考虑装配图的外观轮廓由“外向里”排列。车床主轴箱长、宽、高尺寸比例以6:5:4为宜。

3、适当考虑加工工艺性,要注意部件装配工艺的可能性,特别是主轴和其它较长的传动轴。有时就是由于零件的结构工艺性不好或零件组装时无法安装,不得不改变原设计方案。还要注意有调整间隙的组件(如滚动轴承、摩擦离合器和制动器等)要

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