冷弯成型机传动系统设计毕业设计(编辑修改稿)

冷弯成型机传动系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优 于大链轮。 常用的链轮材料有碳素钢 (如 Q23 Q27 4 ZG310570 等 )、灰铸铁 (如 HT200)等。 重要的链轮可采用合金钢。 小直径链轮可制成实心式 ；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。 链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。 另要注意链传动的失效形式主要有以下几种： (1) 链板疲劳破坏 链在松边拉力和紧边拉力的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。 正常润滑条件下，链板疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。 (2) 滚子、套筒的冲击疲劳破坏 链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。 在反复多次的冲击下，经过一定循环次数，滚子、套筒可能会发生冲击疲劳破坏。 这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。 14 (3) 销轴与套筒的胶合 润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。 胶合限定了链传动的极限转速。 (4) 链条铰链磨损 铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。 开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。 过载拉断 这种拉断常发生于低速重载的传动中。 设计计算功率 Pd 查资料得工况系数 KA= Pd= KAPo= = 确定带型与选择传动比 由于 Pd= 和 no=,参考《链条参数表》 [11]选择 B型普通链条 因为链的在传动比一般在 2～ 4 范围之中，所以选取传动比是： i=4 确定型号 根据所需以及查表确定链条型号为 40B1型，如下表 41： 表 41 链条型号表 DIN ISO 链条 节距 滚子直径 内节内 宽 销轴直径 销轴长度 内链板 高度 链板厚 度 极限拉伸载荷 每米长重 P d1max b1min d2max Lmin Lmax h2max Tmax Qmin Q mm inch mm mm mm mm mm mm mm KN KN/m 40B1 63 5/2 15 第 5 章 减速器的设计 选择减速器的类型 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的需要。 减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器 、 蜗杆减速器和星 式 减 速器 [12]；按照传动的不知形式又分为展开式 、 分流式。 常见减速器的 特点： （ 1） 齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用广泛。 （ 2） 蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。 其中应用最广的式单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器应用较少。 （ 3） 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、使用寿命很长 ， 额定输出扭矩可以做的很大 ，但制造 精度 要求 较高， 结构复杂，且 价格略贵。 综合冷弯机的设计使用要求，在确保设计经济性的 前提下最终选择单级圆柱齿轮减速器。 经过计算可确定减速器的传动比是： i=4，该减速器的基本结构由齿轮、轴及轴承组合，箱体，减大部分组成。 减速器中齿轮传动的设计 确定齿轮精度等级、齿轮类型、齿数和材料精度等级 结合设计要求与设计参数我准备选用直齿圆柱齿轮减速器，此种减速器为普通减速器，速度不快，所以选用 7级精度即可在保证经济性的条件下满足需求。 材料的选择和齿数的确定 查阅表 (本章以下数据出自 机械设计 )确定： 小齿轮的材料是 20Cr2Ni4（调质）， 硬度是 350HBS 大齿轮的材料是 12 42NiCr 钢（调质），硬度是 320HBS 确定：小齿轮齿数是 z1=19 大齿轮齿是 z2=uz1=6 19=114 依据齿面接触的强度进行设计： 按照设计计算公式试算： 16 dt1  3 21 )(HEdt ZuuTK   明 确公式内的各字母所表示的数值 （ 1）载荷系数 Kt= （ 2）确定小齿轮传递的转矩 T1 = 105 4511 P N mm （ 3）查阅表确定齿宽系数为 Ф d= （ 4）查阅表确定材料的弹性影响系数 ZE= 21MPa （ 5）查阅图根据齿面硬度确定： 小齿轮的接触疲劳强度极限为  Hlim1=1200MPa 大齿轮的接触疲劳强度极限为  Hlim2=1100MPa （ 6）根据公式计算出（ N齿轮的工作应力循环次数， n 转速） N1 =60n hjL =60 240 1 72020= 109 N2 = 109 /6= 108 （ 7）查阅图确定接触疲劳寿命系数为： KHN1=； KHN2= （ 8）确定接触疲劳许用应力 根据失效概率是 1%，安全系数是 S=1（由于点蚀破坏后只会引起噪声、震动增大 ，并不立刻导致不能继续工作的后果，故可取 s=1），依据公式有：   1 0 8 01 2 0 i m11  SK HHNH  MPa   M P aSK HNHNH   确定具体数值 （ 1）确定小齿轮分度圆直径 dt1  3 21 )(HEdt ZuuTK   17 = 2 21 0 3 8 96 161 24 mm （ 2） 确定圆周速度 v= 0 0 0 0 2 0 0 060 11  nd t m/s （ 3）确定齿宽 b b=Ф d d1t= = (4）确定齿宽与齿高之比 b/h m 模数是： m 2 2 . 2 7/11  zd ttmm 齿高是： h= = = b/h=  （ 5）确定载 荷系数 因为 v=,且减速器是 7 级精度 查阅图选择动载系数为： KV= 如果 KAFt/b100N/mm。 查阅表 103 可得 KHα =KFα = 查阅表可得使用系数为 KA=，查阅表得当 7 级精度、小齿轮相对轴承是非对称安装时有 K bddH 322 )(   把数据代入有： K )( 322  H 因为 b/h=9， KHβ = 查阅图可得 KFβ = 所以载荷系数为： K =K A K V K H K H = = （ 6）根据实际的载荷系数校核计算出的分度圆直径，依据公式有： d  tt KKd mm 18 （ 7）确定模数 m m=d 5 4/11 zmm 根据齿根弯曲强度设计计算 查阅公式可得弯曲强度的设计计算公式是：  3 211 )(2FSaFadYYzKTm  （ 1）查图可得： 小齿轮的弯曲疲劳强度极限为  FE1=920MPa 大齿轮的弯曲疲劳强度极限为  FE2=620MPa （ 2）查阅图可得： 弯曲疲劳寿命系数为 KFN1=， KFN1= （ 3）确定弯曲疲劳许用应力 选择弯曲疲劳安全系数为 S=，依据可得：    SK FEFNF MPa   6 6 2  SK FEFNF MPa （ 4）确定载荷系数 K 6 8   FFVA KKKKK （ 5）确定齿形系数 查表可得 YFα 1=， YFα 2= （ 6） 确定应力校核系数 查表可得 YSα 1=， YSα 2= （ 7）确定大、小齿轮的  FSaFaYY 然后进行比较    0 0 6 9 6 4 7 3 0 0 5 0 3 2211FSaFaFSaFaYYYY 经过计算可知大齿轮的数值比小齿轮的大 19 （ 8）设计计算 24  mmm 比较计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力大小，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，所以可选择由弯曲疲劳强度计算得到的模数 m=4mm,根据接触疲劳强度计算得到的分度圆直径为： d1= 确定小齿轮齿数 5 811  mdz 确定大齿轮齿数 1 9 232612  uzz 通过上述计算得出的齿轮传动方案，即满足了齿面接触疲劳强度的要求，又满足了齿根弯曲疲劳强度的要求，而且结紧凑，保证了经济性能指标，避免了一些不必要的浪费。 确定几何尺寸 （ 1）确定分度圆直径 82143211  mzd mm 687429122  mzd mm （ 2）确定中心距 4 4 82 6871 2 82/)( 21  ddamm （ 3）确定齿轮宽度 4 01 2  db d mm （ 4）校核计算 41 1  dTF t N 20 4 04 7 6 . b FK tA 确定结构尺寸 确定小齿轮的结构尺寸 模数： m=5mm 压力角： α =20 分度圆直径： d1=128mm 齿顶高： ha=m=5mm 齿根高：  mh f mm 全齿高：  fa hhh mm 齿顶圆直径： 1 3 8521 2 82  aa hdd mm 齿根圆直径： . 2 521382  ff hdd mm 中心距： 448a mm 齿数比： u=6 确定大齿轮的结构尺寸 分度圆直径： d =640mm 齿顶圆直径： 065526 4 02  aa hdd mm 齿根圆直径： 4 02  ff hdd mm 其它尺寸同小齿轮的尺寸相同。 齿轮轴的设计 材料选择 轴是组成及其的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力传递。 因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同轴可分为转轴，心轴和传动轴三类。 工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴成为心轴，既承受弯矩又承受扭矩的是转轴，只承受扭矩而不承受弯矩的是传动轴。 轴的材 料主要是碳钢和合金钢 [13]。 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，又的直接用圆钢。 综合考虑轧制机的设计使用要求，在确保经济性的前提下，本设计中选择最常用 21 的 45 号钢做为传动轴的材料，并进行调质处理。 因为碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以采用碳素钢制造传动轴比较切合本次设计的实际。 轴的设计计算和校核 小齿轮轴的设计计算 根据参考同系列减速器可知小轴径依次是 35mm、 40mm、 45mm、 50mm、 45mm 另外，轴承盖 轴径等于轴承处轴径。 小齿轮轴如图 所示。 （ 1）确定小齿轮轴上的转矩 86042 55 09 55 0111  nPT N m （ 2）确定作用在齿轮上的力（图 ） 小齿轮的分度圆直径为： 1 6 03251  mzd mm 周向力： 3 5 8 1  dTFtN 径向力： 1 3 0 5 8 1t a n  Tr FF N （ 3）对大带轮轴处进行受力分析（图 ）。