1、广西科技大学鹿山学院本科生毕业设计(论文)1摘要本文应上汽通用五菱汽车生产的实际要求,借助材料力学、运动学、气液压原理与 PLC 理论,完成前车架上料双轨自行小车的理论设计,即将传统的传送方式的开发研究纳入到现代多体动力学系统的设计方法中,通过试用样机来展现双轨自行小车基于轨道运行的动态性能,并以全新的设计理念对双轨自行小车的开发进行了新的构思和规划。 论文的主要研究内容如下: 1.双轨自行小车的工作要求就是需要将前车架焊接线焊接完成的前车架总成,通过自行小车工放到下车体输送线的相关位置上。2.自行小车的另一个要求就是工作过程定位保证精确性。3.自行小车采用双轨道、带剪刀架自行小车输送方式。自
2、行小车与传统的空中积放链输送装备相比,噪声小、灵活性强、工作安全可靠、停车准确功能多、布置灵活,操作步骤简单,使用中节能省电,无污染,维护起来方便等特点。关键词:自行小车,自动化,动力学,剪刀架广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)2AbstractSGMW Automobile herein should produce practical requirements , with the material mechanics , kinematics, gas hydraulic principles and theories PLC , completed its own trolley
3、 track material on the front frame of the theoretical design , research and development of traditional delivery methods will soon be incorporated into a modern multi- design method body dynamics system, through the trial to show a prototype electric trolley track running track dynamic performance -b
4、ased , and a new design concept for the development of their own car track had new ideas and planning.The main contents are as follows :1 trolley track their own work requirements that need to be completed before the frame welding wire welded front frame assembly, through their own small lathe into
5、position under the relevant body on the conveyor line .2 Another requirement is that the work on their own car to ensure the accuracy of the positioning process .3 . Their own car transportation methods using their own car track with scissors holder .It is integrated with conventional air discharge
6、chain conveyor equipment , compared with the noise, flexible, multi-functional, flexible layout, safe and reliable , parking accurate, simple operation, energy saving, pollution-free, and easy maintenance .Keywords: self- trolley , automation, dynamics, scissors holder广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)3广西科技大学鹿山学院
7、本科生毕业设计(论文)11 绪论1.1 课题背景轨道车 ,是一种按照轨道为轨迹运行的车辆,需要铺设轨道,一般为工字型接触轨道,车体无方向控制,仅依靠轨道走向改变转向,首先它是以电为动力,电机在电的作用,带动行走轮在轨道上行走,行走的快慢由电机输出决定。此种车辆结构上简单,承载能力大,维护简易,设备稳定使用寿命长,因其实用、方便、经济、实用、等诸多优点,成为企业厂房定点运输频繁运载负重的首先工具。按照传动方式可以分为:电传动、液压传动。目前使用最多最广方式为电传动,由于该方式架设简单,便于控制行走速度维护方便。目前轨道车是工厂物流系统,交通中比较普遍的运用方式。1.2 选题的目的和意义毕业设计是
8、我们四年在大学里面最后一门课程,也是大学里最重要的一门,它要求我们总合学的知识和技能都融入这一次毕业设计中,目的是为了要我们掌握所学的知识,发现自身的不足而逐步改进。也是进入社会前的一次历练。让自己活学活用,知道知识是无止境。对自己以后的工作和学习,有着重要的意识。针对本次的毕业设计,我们几位同学为一组来到上汽通用五菱宝骏基地实习。为了更好的完成毕业,首先,我们把自己所学的知识真正的融入到实践中去,大大提高了自己实做和基本原理的掌握。对实际情况的掌握与处理改进有很好的帮助。从知识走进实践,从实践中回归知识。这一次我们做的毕业设计课题是前车体自行小车设计本人负责自行小车传动部分的设计,课题为前车
9、体自行小车的传动系统设计有幸得到上汽通用五菱宝骏基地技术和柳州会元电机技术支持,正在了解自行小车的传动系统、控制系统、结构设计等知道,深入了解悬挂式自行小车在我国的发展概况和发展趋势,知道在物流运输系统的意识。对我们是一次认知和学习上的提升。也让我们深深感到我的制造也和物流运输还在不断发展中阶段,跟国际上先进的技术相比还是不足。为此,我们新一代大学生任重而道远。此次设计,我们运用到机械制造相关课程(机械设计、机械原理、液压传动与气压传动、公差与技术测量等)知识,根据结构设计学会了查阅资料,根据拟定的方案,学会了传动设计。进一步培养我们看图,识别图,画图的能力。1.3 课题研究的目的和意义目的:
10、根据现有机构设计一套上料自行小车,将前车架部件快速放到移行机,广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)2移行机运转传送到下料自行小车,下料自行小车将前车架总成放到主输送线,保证生产正常运行。小车的剪刀架保证上、下料时小车平稳运行。意义:提高车身车间主焊线的自动化水平和白车身焊接的质量,充分发挥出来自行小车的作用。设计出的小车整个定位结构布置紧凑、科学、成本低、工作可靠,最大程度的提高自行小车的工作效率,同时自行小车转运前车架总成的过程中操作简便、快捷、准确。自行小车的设计理论与实际相结合,充分发挥出设计者的创造力,揭示新理论、创立新技术、设计出更具有竞争力的新颖产品。1.4 本文研究的主要内容
11、自行小车的工作要求就是将前车架焊接线焊接完成的前车架总成,通过上料自行小车上升到二楼给移行机,移行机运行把前车架总成转运给下料自行小车放到下车体输送线的相关位置上。整个过程没有员工对自行小车进行辅助工作,全部依靠检测开关信号传输电控设备,由PLC系统来控制自行小车的自动运行。自动生产过程中必须保证自行小车的运转过程定位的精确性。目前现场使用的自行小车普遍缺少定位导向装置,导致了自行小车在运行过程中存在越位或不到位等不少错误定位。这种错误定位让自行小车徒有虚名,自行小车成本高,目的就是提高白车身焊接线的自动化程度,减少操作者的数量,提高车身焊接的质量。但错误定位根本没有发挥出来自行小车的作用,如
12、果不解决存在的这个错位问题,自行小车的使用等于就是浪费,这样既增加了汽车制造成本也影响了车身焊接的质量。如何解决自行小车错误定位的问题是提高停线率,保证车身焊接线朝着自动化推进的关键,对今后的车身焊接线的建设提供了技术上的要求。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)32 自行小车概述2.1 悬挂式自行小车介绍悬挂式自行小车由电机、变速箱、剪刀梁、夹具、行走齿轮、齿条、传动轴组成。因其使用电力为能源,采用变频器变频控制电机。所以零污染、噪音低、行走定位精确、速度变化范围大、适用范围广等特点。自行小车是一种被广泛应用于汽车、船舶、机械、飞机、医药、烟草等各个行业的物料自动输出设备。该系统通过承载
13、物料的小车在铝合金轨道或钢轨上按照制定好的程序自动运行,并利用轨道内侧布置的滑触线,为小车提供动力和信号传送。该自行小车输送机具有自动化程度高、操作维护简便、定位精准、能耗低、稳定性强、等特点,现在很多企业和工厂特别是制造企业正在不断发展壮大经营项目和生产规模,为了确保工厂的物料供给需求和及时性。确保安全、高效。低成本的物料运输。很多大中型制造企业工厂会设计多条物料输送线,以满足生产需求,方便物料的输送、生产、检验。给企业降低成本带来更多的经济效益。当前自行小车输送线对于车间输送系统来说,是比较先进的而且具有自动化程度高。自行小车属于轨道车系统中一种,所以对自行小车结构包括轨道、动力系统、传动
14、系统。悬挂式自行小车是将轨道安装在空中,借助轨道在空中运行的小车。目的节约空间,实现全自动物料的高效运输。按控制方式分类有:集中控制,分散控制,集散控制方式。 物流输送设备是物流输送系统的重要组成部分,可以将物料按一定的输送轨道从装载点送到装卸点,并且以人为可控制的速度进行输送。形成连续流动性的物流。在现代化工业的企业工厂,输送设备已经成为生产工程中有节奏可调控的输送线,伴随着自动化生产中提高工艺过程组成部分,随着信息通信技术的发展壮大,以及企业工厂大规模,高效,低成本,柔性化制造,采用了自动控制技术和信息通信技术,具有自动化、简单化、智能化。具备了装载、运输、贮存、生产的智能化功能,越来越得
15、到企业工厂的应用,特别在汽车、机械、电子制造也中。智能输送设备一般包括地面输送系统(地面板式输送系统、地面链式输送系统、地面辊子输送系统、地面摩擦传动输送系统、RGV、AG),PLC 自动控制系统,信息通信系统,空中输送系统(如悬挂式自行小车输送系统、链式悬挂输送系统、空中摩擦传动输送系统、悬挂滑撬输送系统)广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)4自行小车等数种物流输送设备已在一汽集团、五菱集团、东风集团、徐工集团、通用公司、昌河飞机、钱江摩托、上海大众、力帆摩托、全柴动力等国内外各大汽行业、工程机械行业、摩托车生产行业得到广泛应用。其中,智能化自行小车以其高技术、高难度、高节拍创全国之最,
16、该产品几乎垄断了国内汽车、机械行业自动化电泳除锈、涂胶生产线的市场,并远销中东、非洲、印度、美国等地区。2.2 悬挂式自行小车是将轨道架设在空中,依靠轨道为轨迹运行连续输送物料的设备,物料装在专用的吊具或支架上沿预定的轨道运行输送。线体可以在空间转弯上下改变方向。布局方式灵活自由,比较容易满足工艺上的要求,且占地空间小。应用在汽车,机械,轻工,家用电器的大批量的流水线生产。在运输物料过程中,采用空中点对点 一对多点输出送。通过调节变频器控制电机以达到调节生产线速度,有利于生产调配和机械装配等作业。是国内生产企业工厂使用较多的输送设备。悬挂式自行小车称架空式输送机,在空间上为封闭线路且连续的输送
17、设备,使用在车间仓库、各个车间之间及车间内部,在流水线输送工程中,可以对工件进行工艺上的加工,如焊接、喷漆、烘干、冷却。可以环境比较苛刻的中作业,由于悬挂式自行小车充分利用空间,容易满足工艺上的要求,又可以与地面作业配合工作。因此广泛用于汽车厂、电子厂、五金厂、机械等行业。自行小车行业的竞争:1 总体的安装布局和总施工能力(大型企业例如日本大福株式会社、德国西门子、中国第四设计研究院等)。2 全套设备的研究设计和研发能力(大型企业例如日本大福株式会社、山西东方智能物流股份有限公司、德国 AFT),这些大企业积放式悬挂自行小车输送系统等已具有比较高的水平,国际竞争实力较强。3 在智能输送系统的技
18、术能力,我国智能小车刚处于发展中的阶段,目前吸收、消化、引进国际先进技术。在自主研发、成套设计具备了一定的技术和研发能力。悬挂输送机分为提式悬挂链输送机、推式悬挂链输送机和拖式悬挂链输送机2.3 有轨运输小车 是使用轨道为输送路线,沿着轨道运行的有轨自行小车的生产系统(Railing Guided Vehicle,RGV),RGV 沿导轨直线运动,机床和输送电力设备在轨道一侧,安放在随行的坦克链或托盘,RGV 采用步进电机或伺服电机驱动,对于运行精度不高采用步进电机,对于运行精度较高则采用伺服电机。由生产系统的中央计算机控制或采用 PLC 控制。其特点为输送速度快,调速范围大。逻辑控制简单,成
19、本低。缺点是 轨道一旦铺成后,路线很难改变和优化,适用于输送路线固定不变的生产系统。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)5无轨运输小车无轨运输小车也称自动引导小车(Automated Guided Vehicle, AGV)。AGV 是现代物流系统发展的趋向,未来将得到广泛的应用。它是指设备采用电磁或光学自动引导装置,能够沿设定好的的路径自动行驶,具有小车编程与加减速度、自动停止选择装置、安全保护模块以及各种运载计算功能的运输小车。AGV 主要由车体、传动装置、动力设备、通讯设备、感应设备组成。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)63 国内外的研究概述3.1 国内外发展概况 我国是从上
20、世纪八十年代初开始从国外进行技术引进并开始开发的生产的,第一条线 1984 年由黄石起重机械总厂应用在上海大众桑塔纳总装线上,经过近二十年的发展,目前自行小车在国内汽车整车厂的四大工艺中的主要应用在总装、焊装和涂装的生产线上,另外在发动机、车桥等上游行业的生产线上也有部分采用。国内各整车厂又可分为轿车生产企业(含 SUV 等) 、卡车生产企业(含特种车、皮卡等) 、客车生产企业。轿车生产厂:目前主要使用在发动机合装及上线、车架上线等一些转运线上,而国外企业(欧美)已在轿车主装线、车门分装线、仪表盘分装线上得到了大量的运用而且有取代悬链之势,自行小车在轿车总装厂运用的不仅单单作为转运线,作为分装
21、线更能突出其安静、柔性的特点。目前在国内的欧美系合资厂中自行小车运用较多(如上海大众、通用,一汽大众等) ,日系厂家考虑到投资的问题采用悬链的较多,SUV 生产厂家则多采用其进行车身的转运装配工作。近年的发展,智能输送设备行业伴随着以汽车整车自动化生产为主的现代化大规模生产作业水平的提高,工程机械和数控加工工艺大幅度提高。自我国对外开放,加入了 WTO 引进国际先进的生产线技术和工艺而快速的壮大发展。悬挂式自行小车输送系统式智能输送系统最具有代表性的品种,国内智能输送系统从无到有,发展迅速。特别近十年,国内只能输送系统生产厂家已经打破国际企业的技术垄断。在借鉴外国技术的基础上自行研发相关产品,
22、已经到国际先进水平,在智能化,稳定性,负载大,可以满足当前社会工程机械生产技术水平。对于工程机械行业有着光明的前景。本章针对于悬挂式自行小车输送系统,重载板式输送系统、重载地面台车链式输送系统行业发展进行分析对比。智能输送系统主要应用机械、汽车、电子、工程机械行业的冲压、焊接、涂装、装配全自动化生产线、同事还应用于医疗、家电、仓库物流、食品等行业。近几年,随着汽车及工程机械为代表的制造业发展和壮大,对于制造业的资产投资大幅度拉动国内智能输送技术的提高,通过引进模仿学习,吸收外国先进技术转为符合国内生产技术,从而使传统机械运输功能发展为半自动化和全自动化。国外智能输送供应商主要集中在美国、日本、
23、欧洲等制造业发达国家和地区。典型代广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)7为德国西门子、日本大福会社、美国 ASI。国内最具有代表有黄石企业。外国供应商的只能输送技术分别代表了其所在领域的国际先进水平。以德国公司为主的供应商已经形成了产销一体式,品种齐全、技术先进,分工明确的供应体系,是全球智能输送设备的领跑者。国内只能输送行业技术水平呈两极化发展的趋势,大量低端的企业主要提供功能简单,技术普通和系统集成度低的类似产品。少数企业如黄石通过多年的技术积累和对国外技术学习。形成比较好的技术开发、设计。提供的产品从技术水平先进,自动化程度高。能够提供智能输送系统整体解决方案。根据报告显示,2010
24、 我国智能输送设备行业销售达 165 亿元,相对往年 130 亿元增长超过 25%,未来规划 5 年内将以 20%的速度增长。2010 年,汽车和机械两大行业市场容量占只能输送装备行业总体的 40%3.2 自行小车悬挂输送系统发展分析悬挂式自行小车输送系统是具有代表性的智能输送系统,按照运行轨道形式有单轨悬挂输送系统、重载悬挂输送系统多轨、(包括双轨、三轨等)输送系统等。悬挂式自行小车输送系统式一种先进可靠的全自动化只能输送设备,具有负载、运输、空中贮存生产能力,与传统的输送设备对比,自行小车悬挂输送系统具有结构简单、功能多、柔性强、维护方便、安全可靠的特点。悬挂式自行小车输送系统式承载重量从
25、 0.5t 至 40,广泛应用于汽车、机械、电子、化工、医药、物流等领域。智能控制技术智能控制技术是决定输送系统和生产功能的主要因素,其主要任务是控制悬挂式自行小车在悬轨道实现输送、升降、贮存。具有变频调速、故障报警和诊断、动态显示、自动识别、积放式生产。总线控制和通讯技术悬挂式自行小车输送系统采用滑触供电和总线控制。为了更好的控制自行小车,国内采用了移动式总线控制技术,智能编码信号通信控制,IO 模块。总线通信技术的运用,具有控制信号距离远,速率快、抗干扰、稳定的特点。同时具有适时监控,故障诊断和维护。自动化控制技术广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)8目前悬挂式自行小车输送机生产线由单
26、一的自动输送向立体输送技术发展,自动控制通信技术越来越重要,现场总线的网络功能可对自行小车输送系统进行远程监控,实现远程、本地的操控,通过 PLC、工控机和数据库技术实现多元化信息管理,为企业工厂和设备管理水平提升了现代化基础平台。智能小车未来的发展趋势重载输送系统属于资金密集型、劳动力密集型、技术密集型,而且生产场地需要占用大量的土地资源。一是政府对制造业重视和支持。二是 我国输送系统制造业起步慢,经验积累不足,在行业技术标准和规范制定需要参照国际制定标准,制造企业研发能力、质量检验手段和产品安装调试运输等能力是成熟的,但是体制不完善。三是企业的市场开拓能力,技术上的提升和产品经营盈利能力的
27、需要不断增强。总结:我国目前的整体工业制造水平相对发达国家而言还有很大的差距,这里面包含了材料、机械加工等诸多因素,随着国民经济的不断发展人民生活水平的不断提高对汽车需求的增大,国内的汽车生产厂家将会不断地扩大生产规模,自行小车作为自动化的生产设备,其安静、高速、定位准确、智能化操作简便等优点将会越来受到重视,其需求量将会越来越大,作为国内的生产企业应该抓住这个机会学习国外的先进技术与管理不断地提高自身的技术水平,以便从容面对全球化的浪潮。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)94 本课题的研究内容4.1 研究内容为往复式悬挂式自行小车,往复式悬挂式自行小车是自行小车的一种,其结构简单有快速
28、,安全,负载大,目的明确。结构简单维修简易和自动化技术高的特点,因此在物流输送系统中广泛的应用。本课题研究往复式自行小车在物流系统中的应用 。本设计主要解决的问题如下:1、熟悉汽车制造工艺,符合工艺输运和加工要求。2、根据输送工件的结构特点、参数。完成自行小车的总体设计。3、根据设计参数和工艺要求,完成相关参数的计算(电机选型 二级减速箱的设计 齿轮和轴的设计)4、根据计算结果,确定往复式自行小车的相关尺寸大小,完成总装配图纸。5、完成重要的零部件图纸4.2 总体方案设计企业工厂输送设备在物流运输系统效率中起着重要作用,输送设备的性能好坏直接决定物流系统的工作效率和产能,决定着企业工厂的生产效
29、率,因此企业工厂都在寻找高效可靠的运输设备。自行小车是企业和工厂物流系统中一种实用的传说装置。轨道式自行小车按照输送方式可分悬挂式和地面轨道式。本章将对这两种自行小车进行装载能力、运输方式参数上详细的对比,从而选择更合适的运输设备。4.2.1 符合汽车生产工艺(将汽车前车体和后车架输送到位,且进行大梁的衔接装配)图一 悬挂式自行小车的图片广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)102 地面式自行小车图片图二悬挂式自行小车和地面式自行小车都属于自行小车输送系统的领域,只是采用的运输方式不同,都是一种用于输送物料的运输设备,悬挂式自行小车是轨道安装在空中的自行小车,通过自身的电机带动齿轮行走。而地
30、面式自行小轨道安装在地面,通过牵引器拖动工件,两者结构上类似。由传送装置 PLC 系统 供电系统控制变频器改变电机速度。综合上述考虑:为了满足汽车上前后车体大梁衔接装配工艺,选择悬挂式自行小车。自行小车的技术要求4.2.2 CN112 前车架上料小车前进后退传动机构设计。(1)采用 HY1200 型往复式自行小车输送线前车体架总成;(2)自动小车采用双轨往复式输送,齿轮条驱动;(3)输送节拍45JPH。 (4)齿轮、齿条校核。(5)要有安全保护装置,(如行走导向机构、机械限位设计)。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)114.3 自行小车的参数设计已知的参数参数内容 参数代号 重量 单位前
31、车体重量 G 3000 N剪刀架重量 500 5000 N摩擦系数 u 0.2 _行走轮直径D 130 mm广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)12行走速度 V 0.6 m/s4.4 传动方案的拟定电动机 1 将动力通过联轴器 2 传入变速箱 3,通过箱外地联轴器 4 带动齿轮 5。传动系统中采用两级开式柱齿轮减速器结构较复杂,高速级齿轮相对于轴承位置对称,高速级和低速级分别为圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。图 一1. 电动机 2.联轴器 3.减速器 4.联轴器 5.齿轮4.5 电动机的选择4.5.1 选择电动机类型 根据已知条件,选用 Y 型三相异步电机4.5.2 选择电动机的容量F=umg
32、=0.2*800000*9.8=15680001)行走电机所需功率 =FV=1568000*0.6=940800=0.94 kwwP行走速度 V= =601000V/d=81.89r/minn广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)132)电机至输出齿轮总的效率为是齿轮至车轮的效率, =0.97, =0.96,=n1*n2=0.97*0.96=0.9312 w123)确定电动机的额定功率 edP电动机的输出功率为P=FV/1000n=1010.3确定电动机的额定功率 1010.3W (计算功edP率和转速进行电机选着)选定电动机的额定功率 1.1 KW Y90S-4 电动机转速 n/(r/mi
33、n)方案电动机型号 额定功率(KW ) 电机转速 驱动轴转速1 Y90S-6 0.75 910 6002 Y90S-4 1.1 1400 9203 Y90L-6 1.1 910 6154 Y90L-4 1.5 1400 955该传动系统为开式圆柱齿轮传动,查阅机械设计教材表推荐传动比为=8-4012i进行查表选择查阅机械设计教材表推荐传动比为 总传动比 I=主动轮角速度/输出轮的角速度=81.89r/min wn=20 =81.89*8=655.121dw=150 =81.89*40=3275.62选型 3 Y90L-6 分配二级传动减速箱各级传动比经阅机械设计课程上机与设计中表 5-2 各级
34、传动中 i阅机械设计课程上机与设计中表 5-1 i=3则 i=910/81.89=11 高速级的圆柱齿轮传动比 = =3.92,则 1ii)4.3(低速级的圆柱齿轮的传动比为广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)14= / =2.82i14.6 计算传动装置的动力参数电动机转动轴为轴,减速器高速轴为轴,中速轴为轴,低速轴为轴 = 910IIn910/3.92=232.14 1i232.14/2.8=82.9602IIV行走齿轮速度在速度允许误差为5范围内根据电机的功率,计算各输入轴的功率=1.1 kwIedP=1.1 kw1I=1.1*0.97=1.0632=1.1*0.9312=1.023
35、IVI各轴转矩T1=9550*P1/n1=9550*(1.1/910)=11.54 NmT2=9550*P2/n2=9550*(1.06/232.14)=43.60 T3=9550*P3/n3=9550*(1.02/82.96)=117.41 N表 3 轴的运动及动力参数项目 高速级轴 II中间轴III低速级轴 IV转速(r/min)910 232.14 82.960功率 1.1 1.06 1.023广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)15(kw )转矩()Nm11.54 43.60 117.41传动比 1 3.92 2.82 效率1 0.97 0.964.7 齿轮传动设计高速级齿轮传动设
36、计选择材料、精度及参数选用圆柱齿轮传动,自行小车行走电机为一般普通机器,速度不高,故选用 8级精度(GB10095-88)。选择小齿轮材料为小齿轮选用 45 钢,淬火加高温回火的双重热处理,硬度为229-286HBS。硬度为 240 HBS,二者的硬度差为 40 HBS。齿轮材料的许用接触应力确定许用应力查表 18-4,Hlim1=620MPa ,Hlim2=540MPa ,Flim1=410MPa, Flim2=410MPa,由表查得,取 SH=1.1,SF=1.3,g.计算载荷系数 K-使用系数,查阅机械设计教材表 6-3,取 =1.20A AK-动载系数,由推荐值 1.02-1.2, 取
37、 =1.02V V-齿间载荷分配系数,查阅机械设计教材由推荐值 1-1.4,取 =1.4广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)16-齿向载荷分配系数,查阅机械设计教材由推荐值 1-K1.2,取 =1.1得 =1.88AV齿轮材料的许用接触应力H1=Hlim1/SH=620/1.1MPa=563.64MPaH2=Hlim2/SH=540/1.1MPa=490.91MPaF1=Flim1/SF=410/1,3MPa=315.38MPaF2=Flim2/SF=410/1.3MPa=315.38MPa按设计式进行试算由于减速器工作平稳,由表查阅机械设计教材 18-18,取载荷系数 K=1.2;取齿宽
38、系数 d=0.8;小齿轮上的转速 T1=11540N.mm;取弹性系数 ZE=189.8;标准直齿齿轮传动,传动系数 ZH=2.5;因为 H2H1,所以H=H2=490.9MPa(分度圆数值需要重新计算 )2131251.9EHKTuZdm确定主要参数和几何尺寸初选齿数和传动比 z1=25,则 z2=z1 i1=25 3.92=98m=d1/z1=51.921/25=2b= =0.8*51.921=42 d1t取小齿齿宽 b2=42mm, 大齿齿宽 b1=47mm;分度圆直径 d1=mz1=2. 25mm=50mm, 大齿分度圆直径 d2=mz2=2 100mm=200mm中心距 a=(d1+
39、d2)/2=125mm计算圆周速度 1V= 3.14*50*910/60000=2.38 m/s 1/60tdn按齿根弯曲疲劳强度校核计算按式 校核计算FSaFnFYbmKT12高速齿轮结构设计 图表一参数或几何参数符号 小齿轮 大齿轮模数 2 2广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)17压力角 2020齿顶高系数*h11顶隙系数 c.5.5齿数 z298齿顶高 ah.2.齿根高 f315315分度圆直径 d50 200齿顶圆直径 a55 205齿根圆直径 f50.5 194.5齿宽 b42 47传动中心距 a125低速轴齿轮设计小齿轮选用 45 钢,淬火加高温回火的双重热处理,硬度为 22
40、9-286HBS。大齿轮选用 45 钢,淬火加高温回火的双重热处理,硬度为 197-255HBS。计算减速器高速轴的运动学和动力学参数P1=1.1kW, n1= 910r/min, T1=11.54N.m查表 18-4,Hlim1=620MPa ,Hlim2=540MPa ,Flim1=410MPa, Flim2=410MPa,由表查得,取 SH=1.1,SF=1.3,齿轮材料的许用接触应力H1=Hlim1/SH=620/1.1MPa=563.64MPaH2=Hlim2/SH=540/1.1MPa=490.91MPaF1=Flim1/SF=410/1,3MPa=315.38MPaF2=Flim
41、2/SF=410/1.3MPa=315.38MPa按设计式进行试算由于减速器工作平稳,由表 18-18,取载荷系数 K=1.2;取齿宽系数 d=0.8;小齿轮上的转速 T1=117410N.mm;取弹性系数 ZE=189.8;直齿齿轮传动,传动系数ZH=2.5;因为H2H1, 所以H=H2=490.9MPa广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)18确定小齿轮传递的转矩 =117.413ITNmf.计算载荷系数 K-使用系数,查机械设计教材表 6-3,取 =1.15A AK-动载系数,由机械设计推荐值 1.02-1.2, 取 =1.02V V-齿间载荷分配系数,机械设计由推荐值 1-1.2,取
42、=1.1K-齿向载荷分配系数,机械设计由推荐值 1-1.2,取K=1.06得 =136AV由公式计算小齿轮分度圆直径 ,代入 中的较小值 =605MPa 得3tdH4H23 )60587.19.2(8.21).(04.72 td=50.15 mm a. b.计算齿轮模数 m m= =62.15/25=2.486 ,取标准值 m=3mm3/Zdb. 计算小齿轮分度圆直径 =m = =75mm25c. =3.14*75*232.14/60000=0.911 m/s3/601tIVdnd. a= (Z3+Z4)/2=2(25+75) / 2=10mm d. 计算齿宽 bb= =1.2*62.15=5
43、01d大齿轮齿宽 50e. 小齿轮齿宽 55a. 计算弯曲疲劳许用应力f.根据机械设计 6-8 教材取弯曲疲劳安全系数 =1.4, 弯曲强度寿命系limFS数,取 ,弯曲强度尺寸系数取 =1。查得小齿轮弯曲疲劳143NYXY强度极限值 =600 MPa ,大齿轮弯曲疲劳强度极限值 =500 FE 4FEMPac.查取齿形系数。查图表(P81 表 6-5)得 =2.62 , =2.243FY4Fd. 查取应力校正系数。广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)19查图表(P81 表 6-5)得 =1.59, =1.753sY4se.计算重合度系数 重合度 a)tan(t)tan(t2133 ttZ
44、Z =1.71重合度系数 =0.25+0.75/1.71=0.689Y设计计算YmdbKTSaFF32= 37580689.012.4.17.=74.4 2/N计算齿轮其他几何尺寸计算1) 计算中心距=3(25+75)/2 mm=100mm 根圆 1.5 234()mZa顶圆 22) 计算分度圆直径325mm=75mm23Zd375 mm=225mm44m3)根圆直径 fmhdff 5.6732.1753 (218 )ff 08244)顶圆直径 ahda 13753(231 )a224图表一参数或几何参数符号 小齿轮 大齿轮模数 m3 3广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)20压力角 20
45、20齿顶高系数*h11顶隙系数 c.5.5齿数 z275齿顶高 ah.2.齿根高 f315315分度圆直径 d75 225齿顶圆直径 a81 221齿根圆直径 f67.5 218齿宽 b50 55传动中心距 a1004.8 轴的设计4.8.1 高速轴的设计N=910 P=1.1 KW T=11.54 Nm由表有色金属材料手册13-10 选用 45 钢,淬火加高温回火的双重热处理,硬度为 218-260HBS,许用弯曲应力160MPa求作用在齿轮上的力=211.54 /50N=416.3N12dTFt 310N=449.23 N8.4cos2tan46.Ncostnr=416.3N 14.8 N
46、=1575.29Nta1a t轴向力 ,径向力 ,圆周力 方向如图所示r1tF广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)21确定轴的最小直径。先按式 有色金属材料手册 材料为 45 号钢,30PdAn淬火加高温回火的双重热处理。查机械设计教材表 8-6 取 =1100IA110 mm=11.72mm3minPAd391.该轴直径d 100mm,有键槽,为了安全起见,取轴颈增大3%则,取d2=13mmmd07.2.0.0.1min2in2 输入轴的最小直径等于联轴器处的直径。选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩公式为caATK查图表(P173 表 11-2),取 =2.3,则 =2.350AcaIT
47、Nm=115 根据 =115 电动机轴径D=38mmcaITNm查标准GB4323-84,选取TL5型弹性联轴器。确定轴最小直径 =32 mmminId4.8.2 轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案。根据轴向定位确定轴的直径和长度1) 右部轴承从高速轴的右端装入,靠键孔定位,1-2 轴段比半联轴器毂孔长短 14mm, =40mm。联轴器内径,取 =35mm 。21l 32d2) 初步选择滚动轴承。传动方案轴向力影响不大,且高速轴转速较大,载荷小,选用深沟球轴承。根据 =35mm。32d3) 查 GB276-89 选用 0 组,0 级公差的深沟球轴承为 6008,其尺寸为dDB=40mm68mm
48、15mm ,故 =40mm1043d4) 通过轴肩的利用,可以减少轴承的精加工,取 =44mm,减速10854广西工学院鹿山学院本科生毕业设计(论文)22器箱体内壁为 8mm,箱体内壁距离高速轴小齿轮距离为 15mm,得=23mm。54l5) 通过查表,箱体内壁到轴承座孔端面的距离 mm 112(50)LC:,取 =65mm,采用凸缘式轴承盖,取轴承盖的总宽度为 50mm,到联轴1L器的距离为 15mm,则 =68mm.32l5)3-4 段装配轴承,轴径长度要求小于轴承宽度 3mm,故 =12mm, 43l取 10-11 段装配轴承,倒角,故 =18mm,10l=80+20-5=95mm52376cBl6)5-6 和 7-8 段为齿轮,长度 ,直径 =54mmml48765 8765d轴上零件的周向定位联轴器与轴的定位采用普通 C 型平键连接,按 =32 mm, =80mm 查阅21d21l资料机械设计课程设计图表(11-1)选用键 =10mm8mm72mm 。滚动bhl轴承与轴的周向定位采用过渡配合来保证,选用直径尺寸公差为 m6确定轴上圆角和倒角尺寸查图表(P 表 15-12),