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1、XX大学2015届本科生毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务书 2015 届 机械工程及自动化 专业 子 题：活动式井下节流器室内实验装置的设计学生姓名： 班级学号：指导教师： 职 称：所在系（教研室）：机电与信息工程系下达日期：2014年7月4日 完成日期：2015年5月13日 摘 要本课题来源于当今社会机械工业节流器室内实验装置的创新和更新换代基础之上，通过设计出活动式井下节流器室内实验装置，从而来满足当今社会活动式井下节流器室内实验装置不足的缺陷。 国内节流器室内实验装置的研发及制造要与全球号召的高效经济、质量好，效率高等主题保持一致。近期对机械行业中节流器室内实验装置的使用情况进行了
2、调查，发现在机械行业中，节流器的使用非常普遍。自然而然在机械设备中它们的安装也非常频繁。传动的节流器在没有实验设备而需要人工进行实验的情况下，效率低下，劳动强度大，所以设计一个专用的节流器室内实验装置势在必行。本文运用大学所学的知识，提出了节流器室内实验装置的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了节流器室内实验装置总的指导思想，从而得出了该节流器室内实验装置的优点是高效，经济，并且质量高，运行平稳的结论。关键词：机械工业；节流器室内实验装置；效率；高效全套图纸，加153893706AbstractThe environment of global eco
3、nomic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become an opportunity. Cap pressing machine in industry through a variety of ways have been working with the relevant technology, an
4、d constantly improve their own strength and core competitiveness, and narrow the gap with developed countries. In the new market demand, update the sleeve pressing machine is a pressing matter of the moment. The production of pipe pressing machine equipment manufacturing enterprises to fully tap the
5、 potential of the market, vigorously develop the sleeves of large low cost pressing special machinery and equipment, plays a positive role in the evolution of automatic assembly, the assembly of mechanical equipment. There is a large pipe equipment on equipment safety index has strict requirements o
6、f production. In the production equipment of enterprises, give full consideration to the possible problems in the operation of the equipment, so as to reduce the noise pollution g, Recently, the use of machinery industry, bearing and shaft sleeve shaft were investigated, found that the shaft, bearin
7、gs and bushings in the machinery industry is one of the key parts. Come very naturally in the assembly of the installation is also very simple. In the installation if the use of artificial pressure with not only the labor intensity is too large and the size of each other is not easy to ensure the sh
8、aft, bearing and shaft sleeve, so the design Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees .目 录摘要1Abstract2第一章 绪论4 1.1 课题的来源与研究的目的和意义5 1.2 本课题研究的主要内容6第二章 Solidworks设计基础4 2.1 草图绘制5 2.2 基准特征，参考几何体的创建6 2.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建7 2.4 工程图的设计10 2.5装配设计14第三章 节流器室内实验装置总体结构的设计14 3.1节流器室内实验
9、装置的总体方案图15 3.2电动绞车的主要传动方式类型15 3.3机械传动部分的设计计算16 3.3.1电机的选型计算16 3.4蜗轮蜗杆的设计计算17 3.4.1选择蜗杆传动类型17 3.4.2选择材料17 3.4.3承载能力计算17 3.4.4蜗轮轮齿的强度验算18 3.4.5计算蜗杆的各项参数19 3.5齿轮的传动设计20 3.5.1齿轮模数的确定20 3.5.2接触强度和弯曲强度的验算22 3.5.3验算接触强度22 3.5.4验算弯曲强度28 3.6中间轴设计29 3.6.1选材29 3.6.2基本轴径估算31 3.6.3轴上零件布置32 3.6.4轴的结构设计33 第四章 三维软件
10、设计总结34 结论35 致谢36 参考文献37第一章绪论1.1课题的来源与研究的目的和意义由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在未来，新产品的开发，降低
11、资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化
12、过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋
13、势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强
14、烈的集体工作。综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。1.2 本课题研究的主要内容本论文主要研究运用SolidWorks对节流器室内实验装置进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出
15、第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CA
16、D系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的
17、风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布
18、于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3D CAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提
19、供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉
20、。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，市值将SolidWorks设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额全资并购
21、。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗
22、器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内
23、的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且So
24、lidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。第二章 Solidworks设计基础 熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。2.1草图绘制掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具
25、；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。2.2 基准特征-参考几何体的创建清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。2.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建模灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。2.4工程图设计灵
26、活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。2.5装配设计灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。第三章 节流器室内实验装置总体结构的设计 3.1 节流器室内实验装置的总体方案图 本次设计的节流器室内实验装置采用的方案为：采用电动绞车通过带动滚筒转动，从而带动钢丝绳
27、轮的转动，而钢丝绳的另一端装有节流器，节流器是装在套管里面的油管里面，随着电动机的正反转而随着钢丝绳升降，从而起到了对节流器室内进行实验的目的。其布局的具体方案如下：3.2电动绞车的主要传动方式类型我国常用的电动绞车类型及其传动方式有下列几种:1.型电动绞车,其传动方式为:一组斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮2.型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组直齿轮3.电动绞车,其传动方式有两种,一种为:一组蜗轮,两组直齿轮;一组为一组斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮4.型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组直齿轮5.型电动绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组少齿差行星齿轮6.型电动绞车,其传动方式为:一组直
28、齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮7.型电动绞车,其传动方式为:一组圆锥齿轮,一组变速直齿轮,一组行星齿轮,一组直齿轮。3.3电机的选型计算 已知节流器实验装置以及机械零部件的重量，我们取总重量为200Kg，钢丝绳移动范围为50mm300mm，移动速度为12r/min。即： 具体的电机设计计算如下:本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，3.1.2 电机转速 负载转矩式中：负载惯量左右水平运动丝杆螺母惯量式中总惯量电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据以上得出数据，可以选择南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 电机额定功率为1.5KW，
29、额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为 3000r/min。3.4蜗轮蜗杆的设计计算3.4.1选择蜗杆传动类型根据小绞车P189“回柱绞车主要技术规格”，采用圆弧面蜗杆（ZC）。3.4.2选择材料根据设计要求,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度是慢速,故蜗杆用40Cr,因需要效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为250-300HB.蜗轮用铝铁青铜ZQAl9-4,金属模铸造.为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,二轮芯用灰铸铁HT25-47铸造.3.4.3承载能力计算圆弧面蜗杆传动的损坏形式同圆柱蜗杆传动类似，主要是齿面磨损与胶合。为实现齿面之间的动压润滑
30、，避免发生胶合和减轻磨损，圆弧面蜗杆传动的承载能力按以下验算：（）选择蜗杆头数，涡轮齿数及蜗杆包容涡轮的齿数 Z1=1，Z2=iZ1=43，Z=4.3（）选择传动比参数 根据i=40，n1=730r/min,查5P312图3-42，取I=1（）选择材料系数，质量系数及工作条件系数 齿轮材料为铝铁青铜，制造精度8级，启动频繁，间歇工作制度，查5P312表3-20，取K1=1，K2=0.8，K3=1.06（）计算功率参数 H=1123（）确定中心距 根据H=1123，n1=730r/min，查5P312图3-43得A=225mm（）验算：N1=18.53kw，N1=18.5kwN1， 满足要求。3
31、.4.4蜗轮轮齿的强度验算圆弧面蜗杆传动的蜗轮发生断齿的情况是比较少见的。但为慎重起见，必要时仍需对蜗轮轮齿进行强度验算。由于蜗轮轮齿在受力时的变形造成卸载，引起载荷沿齿高方向分布不均，使力的作用位置向齿根方向偏移。所以，蜗轮轮齿的折断不是由于弯曲强度不够，而是齿根剪切强度不足引起的。（）蜗轮圆周力 P2=199 KN（）蜗杆与蜗轮啮合齿对之间的载荷分布不均匀系数，可取KP=0.5，B=54mm，Cn=0.304=92=-（1+）=0.55-=0.559-=4.95（） 蜗轮齿根的许用剪应力 =0.5b ，查3P205表8-9 b=540，=0.5540=270（）0 =tg-1=tg-1=6
32、.530 =sin-1=sin-1=22.95（）= =198故蜗轮齿根的剪切疲劳强度满足要求。3.4.5计算蜗杆的各项参数（）蜗杆顶圆直径 Dd2=387.19mm（）径向间隙 C=0.15=0.15=1.4（）校正蜗杆圆直径 Dg1=2A-Dg2-2C=2225-387.19-21.4=60mm齿顶高、齿根高和全齿高h1=0.9=0.9=8.42mmh1=0.85=0.85=7.95mmh2=0.7=0.7=6.55mmh2=1.05=1.05=9.82mmh1=h1+h1=8.42+7.95=16.37mmh2=h2+h2=6.55+9.82=16.37mm（）分度圆直径和成形圆直径df
33、2=Dd2-2h2=387.19-26.55=374.09mmdf1=2A-df2=2225-374.09=75.91mmd0=140.625,取d0=145mm（）蜗杆顶圆直径和涡轮根圆直径Dd1=df1+2h1=75.91+26.55=89.01mmDg2=df2-2h2=374.09-29.82=354.45mm3.5齿轮的传动设计本设计的齿轮传动是由三个直齿圆柱齿轮来完成的。即小齿轮、过桥齿轮和大齿轮。小齿轮安装在蜗杆轴上，中间齿轮和大齿轮安装在中间轴和卷筒上。通过这三个齿轮，将运动传递到卷筒上。3.5.1齿轮模数的确定参考同类产品：选取小齿轮材料为40C钢，齿面淬火，淬火硬度为HRC
34、4550；桥轮材料为40C钢，表面淬火，淬火硬度为BRC4855；大齿轮用40C合金钢铸成，调质处理，硬HRC230260。初选z=19, 则z2=i19=1.2119=23, z=i z3=3.623=83, 为减小传动的尺寸，小齿轮和桥齿轮均为硬齿面；大齿轮采用软齿面，其目的是使大齿轮和中间齿轮使用寿命相当。 模数大小需由弯曲疲劳强度确定。由于第二对齿轮传动承载较大，就按第二对齿轮传动初步计算。按弯曲强度，m 1P201式（10-5） 式中，取载荷系数K=1.325，z=23，转矩T=6338 Nw齿宽系数=0.51桥轮、大齿轮许用弯曲应力：=637MP，=396MP齿形系数：Y=2.69
35、 ， Y=2.21应力修正系数：Y=1.58 ， Y=1.77以上数据均查自1P200 = 就按二者中的大值计算，将诸值代入式，得M=8.5mm 圆整，取m=8mm。3.5.2接触强度和弯曲强度的验算3.5.3验算接触强度（）齿数和精度等级：z=19，z=23,z=83, 圆周速度v=5 m/min，8极精度（）使用系数 K=1（）动载系数 K=1.0，K=1.02 （）齿向载荷分配系数 K=1.21，K=1.13 （）齿宽系数 =0.78，=0.51 以上25数据均查自1P193-205（）载荷系数K：K=K.K.K.K=111.11.21=1.33 K=K.K.K.K=11.021.151
36、.13=1.325（）总工作时间 设计每日工作8个小时，一年300天，使用寿命8年，使用期限内工作时间占20%t=830080.2=3840h（）工作应力循环次数 小齿轮为主动轮，每转一周，小齿轮同侧啮合一次；中间轮同一侧齿面也啮合一次。因此，接触应力按脉动循环变化N=60rnt=60116.983840=3.910N=N/i=3.910/1.2=3.2610N=N/i=3.2610/3.6=0.910（）弹性系数 Z=189.8，Z=188.9（10）节点区域系数 Z=2.22，Z=2.5（11）接触疲劳极限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接触安全系数 S=S=1（13）接触
37、寿命系数 KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3以上913数据均查自1P201210（14）许用接触应力 =1472 =1713 =1235 （15）齿宽 b1=b2=b3=100mm（16）验算=Z.Z=189.82.5=1453=1472 =Z.Z=188.92.5=1224=1235 经计算知，大小齿轮均满足接触强度要求。 3.5.4验算弯曲强度（1） 齿形系数Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21（2） 应力修正系数Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775（3） 弯曲疲劳极限 600，650，450（4） 弯曲安全系数S S=1.0（5） 应力循环次数N
38、 小齿轮为主动轮。每转一周，小齿轮同一侧啮合一次，弯曲应力按脉动循环变化；中间同一侧齿面口啮合一次，弯曲应力按对称循环变化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910（6） 弯曲寿命系数KFNKFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15（7） 许用弯曲应力 =540 =650=518(8) 验算：经计算知：大小齿轮均满足弯曲强度要求，且具有高的可靠性。3.5中间轴设计中间轴（过桥齿轮轴）是为适应绞车结构上的需要（加大滚筒与蜗轮轴的中心距）而设计的，轴固定在底盘左侧箱中部。轴上
39、有一过桥齿轮，齿轮有40Cr合金钢制成，齿面硬度为HRC5055。齿轮孔内镶有铜套，轴心部挖空，加一个旋盖（压油盖），组成挤压式油杯。下面就具体设计一下中间轴结构。已知，中间轴传递功率P2=13.16 KW。转速n2=14.15 r/min,转矩T2=8881.84 Nm3.5.1选材中间轴受力情况简单，且不是重要的轴，选45钢就可以了。 3.5.2基本轴径估算 由1P表15-3 查得A0=108 dA0=108 =105.4mm ， 取d=105mm 由于该轴并不旋转，强度要求并不高，所以，根据同行业相关数据，取d=75mm。3.5.3轴上零件布置 轴外面套有轴套，过桥齿轮再固联在轴套上，用
40、螺钉将二者联接。因中间轴不转，无须轴承支撑。轴左端与支承架。3.5.4轴的结构设计 运动时，通过小齿轮与中间轮啮合，带动轴套也随之转动。但中间轴不能转动。将凸台铣去一块就是为了防止中间轴与轴套之间由于某种原因而造成轴套带动轴转动。由于轴套是运动的，需一套润滑机构使轴套转动灵活；故在轴上开有油槽孔，轴套内孔圆周上也均布3条油槽。加油时，将压油盖拧开，向螺孔中加入黄油，加满后，拧紧压油油盖。轴套内的三条油槽用来输送和分布润滑油，油槽长度应小于轴套宽度。随着轴套的转动发热，黄油逐渐变稀，从轴上的油孔中渗出，随轴套一起转动。这样就将润滑油分布在轴套与中间轴的接触面上，起保护中间轴和润滑的作用，相当于一
41、滑动轴承。轴与齿轮不直接接触，通过轴套联接。因而齿轮上的力不直接做用于轴上，中间轴的受力情况很简单，只受重力和支持力这两个力而平衡。对这种情况，轴的直径足够大，不需强度校核。3.6 主轴的设计计算 JH-14型回柱绞车的主轴是一定心轴，固定在左右两支承架上。它只起支承旋转机的作用，而不传递动力，即指承受弯矩作用。3.6.1主轴的设计 由前知：卷筒上传递的功率是12.9kw，转速n=3.9m/min3.6.2材料选择选用钢，为保证其机械性能，应进行调试处理。3.6.3轴径的初步估算估算公式：dA0 式中A0是与材料有关的系数，查1P表15-3 得A0=108dA0=108=99.76 圆整，取d
42、=160.9mm 由于此轴是固定心轴，受力情况并不严重。因此，接上式估算的轴径可作为轴的最大直径。参考现有同类产品，取最小轴径d=115mm。3.6.4轴的结构设计（1）确定轴上零件的布置方式。为使结构紧凑，并考虑具体的工艺性和强度要求，将大齿轮与卷筒一侧对称地安装在轴颈处。即大齿轮在卷筒右侧，通过键与卷筒固联在一起。轴承两端装有轴承盖，内有档油板和密封圈。轴承盖用螺钉M1220与卷筒固定在一起。（2）根据工艺和强度要求把轴制成阶梯形，这样可以使轴上零件定位可靠并且拆装方便。（3）确定轴的各段长度。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为,各轴肩处圆角半径见图纸.至此，轴的设计完毕。下面画出它
43、的结构简图：图2-1 轴的结构简图3.6.5主轴的强度校核 受力分析：卷筒部件的大齿轮和卷筒未与轴直接接触，但其上的力通过轴承传递到了主轴上。因此，主轴所受轴承的力与卷筒所受轴承的力大小相等方向相反。另外，主轴两端还受两个支承架的支承力。若考虑重力的作用，主轴还受卷筒部件的重压作用。轴的空间受力图：OXyz图2-2 轴的空间受力图由前知：R =392N，R=24500N；R=31642N，R35874N，估计卷筒重量约为154公斤，则G=1509N。将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力，并画出弯矩图： 支反力：根据平衡方程R+R=R+G+R R6
44、4+G236+R408=R472解得，R=5383.8N，R=28159.2N弯矩图：图2-3 弯矩图YX面受力图：支反力：根据平衡方程 R+R=R+R R64+R408=R472解得，R=26042.2N， R=34331.8N弯矩图：图2-4 弯矩图合成弯矩图M=图2-5 合成弯矩图对照结构图，分析合成弯矩图，可知主轴较危险的三个部面分别是：中间轴颈110的右端面，右端面轴承的中间部面，右端轴颈的左端面。（主轴结构图）。 这三个合成弯矩分别是：M= = =2669644M=2841782.4M= = =1243279.8因为、处的截面直径相同，M M，只需验算M就行了。直径校核：心轴的截面
45、尺寸是根据弯曲强度来计算。其危险截面的尺寸可按下式确定。d=式中，M最大弯矩 许用弯曲应力 对于实心轴=0，对于空心轴=，d：轴内径，d：轴外径，对于卷筒主轴，查P，45钢，=355MP。取安全系数n=2.0，则=177.5 MP。主轴是实心轴，=0。d。则d=53.18mm75mm d=54.29mm85mm由以上计算可以看出，主轴强度足够。第四章 三维软件设计总结 通过本次设计，再次提出了利用三维软件的水平，并吸收了大量的经验，总结出以下几点。关于图纸的绘制方面，当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不合适的，基于三维零件图，装配时必须考虑的大小是合适的，因为AutoCAD绘图效果不好，也会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小，因此，必须通过在这个时候对零件进行测量，进行修改，直到符合要求。该工具是方便的输入数