安工大模版设计(4)

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安徽工业大学 毕业设计说明书

便于分析，常常不计或者是略去那些与机构运动无关的因素，而是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示机构的运动特性，并根据运动学尺寸按比例画出各运动副之间的相对位置。如转动副中心间的距离和移动副导路中心位置等等。这种简单的运动图形是机构分析和设计的模型。如果仅仅以机构和运动副组成的符号表示机构，其图形若不按照精确比例绘制，目的是为了进行初步的结构组成分析，弄懂动作原理等等，则称这种简图为机构示意图或者机构简图。

绘制机构运动简图的步骤与方法：1）为了将机构运动简图表示清楚，在绘制时应该恰当地选择投影面。2）认清机架、输出机构和输入机构。3）搞清楚机构运动传递路线。4）了解两构件间的相对运动关系。5）选用适当的比例。6）原动件标箭头表示运动方向。

根据以上步骤，初步绘制出了Z3131型万向摇臂钻床改进后的变速箱升降系统的传动机构运动简图。

机机机机机机

图4-1 升降系统运动机构简图

1— 电动机；2、机-2—轴；4—花键轴；3、5、机-4—直齿轮；机-3—双联齿轮；6—四联滑移齿轮；机-6—锥齿轮轴；7—锥齿轮；机-1、机-5—轴承

4.2部分传动连接设计

由Z3132型万向摇臂钻床变速箱装配图和升降系统机构运动简图可以知道，升降系统的传动路线为：电动机?2轴?4轴?机-2过度轴?机-6锥齿轮轴?锥齿轮7?螺母。为了设计和加工方便，机-6锥齿轮轴的各部分参数大部分上与原来手动系统中与升降手柄相连接的圆锥齿轮轴相同，而在末端又将方头改为平键槽，采用平键与机-4

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齿轮连接。机-3过度齿轮的产生，因为固定机-6圆锥齿轮轴径向位置的箱体孔中心高度受原有带动螺母及丝杆运动的圆锥齿轮位置的限制，其箱体孔较接近箱体孔内壁，使得机-4齿轮的分度圆直径受到限制，而固定在花键径向位置的箱体孔的距离较远，所以必须在四联滑移齿轮和机-4齿轮之间加上过渡齿轮连接，从而这样产生了机-3齿轮。我将机-3齿轮设计为双联齿轮，那是因为：为了提高工作效率，初定升降速度为800mm/min，已知：原有丝杆螺距P=6，原有带动螺母及丝杆运动的圆锥齿轮齿数Z=36，机-6圆锥齿轮齿数Z=20。通过计算得出；要求机-6圆锥齿轮轴的转速

N=240r/min。又已知电动机的转速N=1400r/min，与电动机轴相连最近的齿轮齿数Z=18（为了方便下面的计算，又 将其写成Z51?18），四联滑移齿轮的小齿数Z70=28，假如机-3过渡齿轮为单联齿轮，那么机-6的齿数Z=54，为了能让传动的模数一致m=2，则机-6的齿轮分度圆直径为108mm，而箱体孔内壁限于机-6的齿轮的分度圆直径为72mm，所以必须将机-3过渡齿轮设计为双联齿轮，以减少齿轮和分度圆直径，由于花键轴、机-2过渡轴与机-6圆锥齿轮轴径向位置的各箱体孔之间呈三角形分布，因此机-3双联齿轮的分度圆直径在设计上能作适当的调整。

4.3传动比、各轴转速、功率及转矩的计算

已知假定了升降系统速度为800mm/min，又已知：Z51?18，Z69?55，

Z70?59、66、48、28，Z7?36，Z机?6?20，电动机转速N=1400r/min，电动机功率为P=1500KW，圆锥齿轮的传递效率为?1?95%，圆柱齿轮传递效率为?2?98%，联轴器的传递效率为?3?99.5%，电动机的转速n0?1400r/min，所以：

?3?1.5?0.995?1.4925KW， n2轴?n0?1400r/min，P2轴?P·i24?n5518 n4轴?2?1400??458r/min 18i2455P4轴?P2轴·?2?1.4925?0.98?1.46265KW

为了使4轴转速经过过渡轴机-2传到机-6锥齿轮轴上，

n机?6?n7?i机?6?80036??240r/min，初步确定各齿轮参数如下表： 620 17

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表5-1 齿轮参数

名称 机-3 Ⅰ 机-3 Ⅱ 机-4 所以有： i4轴机2?齿数 64 44 36 分度圆直径 128 88 72 模数 2 2 2 n4轴64167?n机2??458??200.375r/min，287i4轴机216P机2?P4轴·?2?1.46265?0.98?1.433KW

i机2机6?n36911? ，n机6?机2?200.375??244.9r/min，4411i机2机69P机6?P机2·?2?1.433?0.98?1.405KW n7?n机6i?244.9?20?136.11r/min 36P7?P机6·?1?1.405?0.95?1.335KW

各参数确定之后，重新计算的升降速度为：136.11?6=816.66r/min 各轴转矩为：

电动机轴 T电?9550?P?10.23N?m N2轴 T2轴?T电??3?10.23?0.995?10.179N?m

i?10.179?0.98?4轴 T4轴?T2轴??　22455?30.48N?m 18i?30.48?0.98?机-2轴 T机2?T4轴??　24轴机264?60.275N?m 2836?55.75N?m 44i?60.275?0.98?机-6锥齿轮轴 T机6?T机2??　2机2机6i?55.75?0.95?7锥齿轮 T7?T机6??　136?95.33N?m 20 18

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各参数值列表如下：

表5-2 各轴参数

轴号 电动机 2轴 4轴 机-2轴 机-6 5 1.4055.75 1.43 68.28 5 244.91 0.82 0.937 200.372.29 0.956 1.46 30.48 458 3.06 0.975 1.49 10.18 1400 / 0.995 KW 1.50 功率转矩N?m 转速r/min 1400 传动比 效率 10.23 / / Z7 5 1.3395.33 136.11 1.8 0.89 4.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核

圆锥齿轮传动用于传递两个相交轴之间的运动和动力，圆锥齿圆按照分度圆上的饿齿向，圆锥齿轮可以分为直齿、斜齿和曲齿齿轮三种类型。直齿圆锥齿轮易于制造，则安装也比较简单，适用于低速、轻载传动的场合，应用也比较广泛。斜齿圆锥齿轮应用较少。而曲齿圆锥齿轮传动平稳、承载能力高，常应用于高速重载的场合。但是设计和制造较为麻烦，复杂。圆锥齿轮7是直齿圆锥齿轮。

4.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算

已知：齿数Z1=36，模数m1=2，配对齿轮齿数Z2=20，模数m2=2 分度圆直径：d1?m1?z1?2?36?72

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z20分度圆锥角：?1?arcctg2?arcctg?29?

z136齿顶高： h?1?h???m?1?2?2

?齿根高： hf1?(h??c)?m?(1?0.2)?2?2.4 ?全齿高： h?h?1?hf1?2?2.4?4.4 顶隙c： c?c??m?0.2?2?0.4

齿顶圆直径： da1?d1?2?h?1?cos29??75.498 齿根圆直径： df1?d1?2?hf1?sin29??67.802 锥矩： R?122?d1?d1?74.4397 2齿顶角： ???arctg齿根角： ?f?arctg当量齿角： Zv1?h??1.54 Rhf?1.85 Rz1?41.16 cos?1根锥角： ?f??1??f1?27.15 顶锥角： ????1???1?30.54 当量齿轮分度圆半径：rv1?d1?41.16

2cos?1当量齿轮齿顶圆半径：rv??rv1?h?1?43.16

r?cos?当量齿轮齿顶压力角：?v?1?arccosv1?33.48

rv?1不发生根切的最少齿数：Zmin?(2?h?/sin2?)?cos??15 4.4.2 受力分析

进行受力分析，为了简便起见，近似假定载荷沿齿宽分布均匀，并集中作用于齿宽中点节线处的法向平面内，和圆柱齿轮传动机构相似，齿面的法向为Fn，也可以分解为圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa，求得各分力公式为：

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