1、ee四叶型转子泵设计ee指导教师：e摘要 四叶型转子泵广泛用于输送粘稠介质，以其体积小，动力强劲、无污染等优点被广泛应用于食品、饮料、化工、医药等行业 。由于该泵的转子形状较为特殊而精度要求又很高, 所以设计制造较为困难。本课题主要对一定参数的四叶型转子泵进行结构设计，主要解决转子轮廓曲线的设计计算工作，针对两个共轭式叶片，利用曲线方程绘制复杂的圆弧共轭曲线，并应用 CAD 技术在 Pro/E 软件中进行转子泵零部件的整体建模、装配和仿真工作。关键词 叶片转子泵 转子轮廓曲线 三维建模 运动仿真eefour-blade rotor pump designe(e) tutor: eAbstrac
2、t A four-bladed rotor pump is widely used in transportation of viscous medium, with its small size, strong power, no pollution and other advantages are widely used in food, beverage, chemical, pharmaceutical and other industries. Because the pump rotor shape is more special and high precision, so it
3、 is difficult to design and manufacture. The main topic of certain parameters of a four-bladed rotor pump structural design, mainly to solve the rotor profile curve design calculation, according to the two conjugation type blade, using the equation of a curve drawing complex conjugate curve arc. App
4、lication of CAD technology in the Pro/E software for rotor pump parts modeling, assembly and simulation. Key words Blade rotor pump; Rotor profile curve; three-dimensional modeling; assembly simulation.ee目 录第一章 概 述 11.1 转子泵的介绍 11.1.1 转子泵简介 11.1.2 转子泵的工作原理 11.1.3 转子泵的特点 11.1.4 转子泵的应用范围 21.2 CAD 简介 21
5、.2.1 计算机辅助设计 （CAD） 21.2.2 CAD/CAM 技术发展现状 21.2.3 CAD 的基本技术 .31.2.4 Pro/Engineer 简介 31.3 本课题的主要工作 .4第二章 转子泵总体设计 52.1 转子泵的传动设计 52.1.1 泵的总体构成 52.2.2 总体传动结构设计 52.2 转子的设计 62.2.1 转子曲线型线设计 62.2.2 容积效率的计算 72.2.3 、 值确定 .7Rm2.2.4 转子型线解析方程式 72.2.5 利用绘图软件绘制叶片曲线 82.3 轴的结构设计 .112.3.1 轴的最小直径计算 .112.3.2 轴的结构设计 .112.
6、3.3 轴的校核 .132.3.4 精确校核轴的疲劳强度 .132.4 齿轮的设计 .162.4.1 按齿面接触强度设计 .162.4.2 按齿根弯曲强度设计 .17ee2.5 轴承的设计计算 .182.5.1 轴承的选取 .182.5.2 轴承的当量动载荷计算 .192.6 箱体的设计 .202.6.1 泵主体设计 .202.6.2 泵腔和泵腔盖的设计 .222.7 密封和润滑 .222.7.1 轴承端盖的密封和润滑 .222.7.2 齿轮的润滑 .232.7.3 叶片泵轴的密封和润滑 .23第三章 转子泵主要零部件的三维建模 .253.1 转子的三维建模 .253.2 齿轮的三维建模 .2
7、53.3 轴的三维建模 .293.4 箱体的三维建模 .293.5 泵体的三维建模 .323.6 轴承座的三维建模 .33第四章 四叶型转子泵的装配和仿真 354.1 转子泵的装配 .354.2 转子泵装配注意事项 .384.3 转子泵的仿真 .39第五章 转子泵的维修保养 .415.1 维护保养 .415.2 常见故障及消除方法 .42致 谢 43参考文献 .44ee第一章 概 述1.1 转子泵的介绍1.1.1 转子泵简介转子泵又称胶体泵、凸轮泵、万用输送泵等，转子泵属于容积泵。它是借助于工作腔里的多个固定容积输送单位的周期性转化来达到输送流体的目的的。原动机的机械能通过泵直接转化为输送流体
8、的压力能，泵的流量只取决于工作腔容积变化值以及其在单位时间内的变化频率，而（理论上）与排出压力无关；转子泵在工作过程中实际上是通过一对同步旋转的转子来达到输送物料的目的的。具体工作原理可以见工作原理图 1.1。1.1.2 转子泵的工作原理转子泵依靠两同步反向转动的转子(齿数为 24)在旋转过程中于进口处产生吸力(真空度)，从而吸入所要输送的物料。图 1.1 四叶型转子泵工作原理图1.1.3 转子泵的特点1.转子泵中凡与输送物料接触的零配件，均采用符合卫生标准的不锈钢材料制作， 其密封件均采用无毒橡胶。可靠的防锈性和无毒密封性确保了安全卫生。 2.转子的流线结构以及转子室中无死点和非金属件，避免
9、了对被输送物质造成污染。3.适用于就地 CIP 清洗与蒸汽消毒。 4.特别适用于再输送过程中容易起泡沫以及输送高粘度、高浓度及任何含颗粒的介质，经其输送的物料保持原有的品质不变,不起任何理化反应。 5.体积小，流量大，扬程压力高，适用长距离与高阻力定量输送。 6.泵的叶轮与传动齿轮分开，且在泵腔内各零配件之间保证一定的间隙，相互不接触，伍磨损，低噪音，可靠性好，使用寿命长，节能降耗。 7.配置变频器后，可以随意调节流量，并可做一般计量泵使用。 ee8.可输送汽、液、固等三相混合物料。可以输送的介质的粘度可高 1000000CP 和含固量达 55%的浆料。 9.结构紧凑，维护方便，几乎无易损件，
10、运行成本低。1.1.4 转子泵的应用范围1食品饮料类：乳品、乳胶、巧克力、糖浆、乳酪、麦芽汁、啤酒、汽水。 2水果浓缩物：布丁、果酱、果冻、番茄酱。 3糊类产品：脂肪及油脂等等。 4化妆品：面霜、洗涤剂、发型凝胶、香料油等等。 5药物类：浸膏、乳剂、药丸浆等等。 6化学工业：染料、脂肪、溶剂、树脂及聚合物。7. 精细化工 :染料、颜料、各种中间体、各种桨料、化工助剂、印染助剂、皮革助剂、硅油、粘胶剂、皮鞋油、悬浮液、白乳胶、各种胶体料等。 8. 石油化工 : 稠油、重油、原油、油泥、沥青、油脂、润滑油、各种催化剂、多元醇、乙氰酸脂、各种高粘度物料及含固量较高的料桨等。 9. 环保: 污水、污泥
11、、药剂、悬浮液、粪肥、肥料溶液等。 10. 造纸: 纸浆、胶粘剂、助剂等。1.2 CAD 简介1.2.1 计算机辅助设计 （CAD） 1利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称 CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 1
12、.2.2 CAD/CAM 技术发展现状 220 世 纪 50 年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。60 年代初期出现了 CAD 的曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。70 年代，完整的 CAD 系统开始形成，后期出现了能产生ee逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备，促进了 CAD 技术的发展。 80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微处理器和存储器件的出现，工 程工作站问世，cad 技术在中小型企业逐步普及。80 年代中期以来，CAD 技术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准
13、的图形接口软件和图形功能相继推出，为 CAD 技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制造联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在 CAD 中的应用，极大地提高了 cad 系统的性能；人工智能和专家系统技术引入 cad，出现了智能 CAD 技术，使 CAD 系统的问题求解能力大为增强，设计过程更趋自动化。 现在，cad 已在建筑设计、电子和电气、科学研究、机械设计 、软件开发、机器 人、服装业、出版业、工厂自动化、土木筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。1.2.3 CAD 的基
14、本技术 3基本技术 主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。1.2.4 Pro/Engineer 简介 4作为现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 Pro/E
15、ngineer 是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化5功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer 是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持 Postscript 格式的彩
16、色打印机。Pro/Engineer 还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是ee通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer 软件的其它模块或自行利用 C 语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。1.3 本课题的主要工作本次设计主要完成以下任务：(1) 针对一定参数的四叶型转子泵进行结构设计，利用曲线方程绘制复杂的圆弧共轭曲线，进行两个共轭式叶片结构尺寸设计。(2) 用 Pro
17、/E 软件进行转子泵零部件三维直观设计。 (3)进行转子泵三维装配、运动仿真。(4)利用 Pro/E 工程图模块生成转子泵的二维装配图。ee2.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：；wdP工作机所需功率 为：w；10Fvw传动装置的总效率为：；4321传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿轮传动效率 7.3联轴器效率 904代入数值得： 8.0.796024321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11
18、kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比ee03.4.10ii则低速级的传动比 8.2.6012i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/42.02.2.2 高速轴 rd 09.64.i/1112.2.3 中间轴 mNrkWpi .23.1950in/3.410.7.52220232012.2.4 低速轴 rknTi 8.735906.125
19、90in/8. 69.7331332.2.5 滚筒轴 mNr Wp2.4mi/7444244eeee3.齿轮计算3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280 HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240 HBS，二者材料硬度差为 40 HBS。4选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 。取241z 76.903.42z 972z5 初选螺旋角。初选螺旋角 13.2 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10
20、-21）进行试算，即 30112HEdtt ZTK3.2.1 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数 1。6.tk（2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2hz（3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，则78.0170。5.21（4）计算小齿轮传递的转矩。 mNnpT .108.6.1460.90.9 45151 （5）由机械设计第八版表 10-7 选取齿宽系数 d（6）由机械设计第八版表 10-6 查得材料的弹性影响系数 MPaZe8.19（7）由机械设计第八版图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH01l
21、im H502lim13 计算应力循环次数。 91 13.6508214606 hjLnN925.03.4（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数 ;90.1HNK。.2HNK（10）计算接触疲劳许用应力。ee取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由机械设计第八版式（10-12）得 MPaSKHN54069.01lim1 .22li2（11）许用接触应力aHH5.31213.2.2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径 dt1= =0321tHEtdKTZ32486.0.634106.79.=49.56mm78.3（2）计算圆周速度 v0smnt /78.3165.49160（3）计
22、算齿宽及模数1cos.tntmz= =2mmdt1245.9249.056h=2.25 2.25 2=4.5mmnt49.56/4.5=11.01hb（4）计算纵向重合度0.318 1 24 tan =20.73tan318.0zd4（5）计算载荷系数 K。已知使用系数 根据 v= 7.6 m/s,7 级精度，由机械设计第八版图 10-8,A查得动载系数 ;.v由机械设计第八版表 10-4 查得 的值与齿轮的相同，故H ;42.1KH由机械设计第八版图 10-13 查得 35.1fK由机械设计第八版表 10-3 查得 .故载荷系数41 1.11 1.4 1.42=2.2HVAK（6）按实际的载
23、荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得 31dtt m1.537.56.49.256.493（7）计算模数zmn1cos2.01cos.3.3 按齿根弯曲强度设计ee由式（10-17） 321cosFSadn YzTmK3.3.1 确定计算参数（1）计算载荷系数。=2.09fVA 35.14.（2）根据纵向重合度 ，从机械设计 第八版图 10-28 查得螺旋90角影响系数 8.0Y（3）计算当量齿数。 37.2691.04214cos33311 zV 5.7922v（4）查齿形系数。由表 10-5 查得 82;5.1YFaFa（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表 10-5 查
24、得 79.1;6.21SaSa（6）由机械设计第八版图 10-24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；MPaFE01MPFE3802（7）由机械设计第八版图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ，85.01KFN；8.2KN（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得MPaaFPFEN 86.234.1805752211 （9）计算大、小齿轮的 并加以比较。YSa3657.3091YSa=2.8由此可知大齿轮的数值大。3.3.2 设计计算 mmmmn 59.108.4342.01642.65.1*80.6102 323224
25、97)(cos ee对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲mn劳强度计算 的法面模数，取 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强mn度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径 100.677mm 来计算应有的齿数。于是由73.614cos.5cos1dzn取 ，则 取 278102z;092z3.4 几何尺寸计算3.4.1 计算中心距a=mmzn 2.14097.3614cos2)07(cos21 将中以距圆整为 141mm.3.4.2 按圆整后的中心距修正螺旋角 06.1497.arcos2.140)97(arcos2)(arcos1zn因 值改变不多，故参数
26、、 、 等不必修正。kZH3.4.3 计算大、小齿轮的分度圆直径 mmzdn2497.0184cos5.21 a3513.4.4 计算齿轮宽度 mbd567.1ee圆整后取 .mB61;52低速级取 m=3; ;30z由 8.412i取.6874zmzd2173943a5.0bd9013圆整后取 mB5,34表 1 高速级齿轮：计 算 公 式名 称代号 小齿轮 大齿轮模数m 2 2压力角20 20分度圆直径d =2 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高ha 2121haaee齿根高hf 2)1()(21 cmhaff齿全高h a)(*21齿顶圆直径da*1()aazmhzdaa)
27、2(*2表 2 低速级齿轮：计 算 公 式名 称代号 小齿轮 大齿轮模数m 3 3压力角20 20分度圆直径d =3 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高ha121aah齿根高f 2)()(21 cmaff齿全高h a)(*21齿顶圆直径da*1()aahzmhzdaa)2(*2eeee4. 轴的设计4.1 低速轴4.1.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p3n3T3若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTi 842.735906.12590i/.8.369.7.0133123321024.1.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mzd44Ftatrt
28、9081tan362n 1367.96costcos7圆周力 ,径向力 及轴向力 的rFa4.1.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据机械设计第八版表 15-3,取 ,于是得0Ampd64.70.1276.5912333min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca3 3.1KAmNmNTAca 6.954758423.1按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-20
29、03 或手册,ca选用 LX4 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 2500000 .半联轴器的孔径,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔md51d021长度 .L844.1.4 轴的 结构设计（1）拟定轴 上零件的装配方案ee图 4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器 为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2 轴;84,501212mld段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取d623挡圈直径 D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在mL841半联轴器上而不压在轴的端面上,故 1-2
30、 段的长度应比 略短一些,现取 .ml8212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙m623组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313。其尺寸为 d D T=65mm 140mm 36mm，故 ；而 。md65743l82,5.465653）取安装齿轮处的轴段 4-5 段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间74采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度ml854，故取 h=6mm ，则轴环处的直
31、径 。轴环宽度 ，dh07. md8265 hb4.1取 。ml5654）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 l57.4032ee低速轴的相关参数：表 4-1功率 p3 kW69.转速 nmin/7125r转矩 T3 N84.31-2 段轴长 l21 84mm1-2 段直径 d21 50mm2-3 段轴长 l32 40.57mm2-3 段直径 32 62mm3-4 段轴长 l43 49.5mm3-4 段直径 d43 65mm4-5 段轴长 l54 85mm4-
32、5 段直径 54 70mm5-6 段轴长 l65 60.5mm5-6 段直径 d65 82mm6-7 段轴长 l76 54.5mm6-7 段直径 76 65mm（3）轴上零件的周向定位ee齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=20mm 12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选67nH用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是k由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。4.2 中间轴4.2.1 求输出
33、轴上的功率 转速 和转矩p2n2T2mNrrkWnpTi 6.3.10950i/.mi/3.41610.97.0512223204.2.2 求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： zd433 NNFtantrt 3521ta214297.06cos0t76cos5.（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： mm932tantrt 1234ta54597.0cos0cos.4.2.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120Amnpd6.307.2.36013320min 轴的最小直径显然是安装轴
34、承处轴的直径 。d12图 4-24.2.4 初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度md3521级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d D*T=35mm 72mm 18.25mm，故， ；6521l8.165ee（2）取安装低速级小齿轮处的轴段 2-3 段的直径 ；md4532l8.291齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用l9032轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6mm，
35、则轴环处的直径。轴环宽度 ，取dh07. hb4.。ml1243（3）取安装高速级大齿轮的轴段 4-5 段的直径 齿轮的右端与右端轴;45md承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。ml5144.2.5 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面54b*h=22mm 14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴
36、的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。中间轴的参数：表 4-2功率 p2 10.10kw转速 n362.2r/min转矩 T2 263.6 mN1-2 段轴长 l1 29.3mm1-2 段直径 d21 25mm2-3 段轴长 l32 90mm2-3 段直径 32 45mm3-4 段轴长 l43 12mm3-4 段直径 d43 57mmee4-5 段轴长 l54 51mm4-5 段直径 d54 45mm4.3 高速轴4.3.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p1n1T1若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1114.3.2 求
37、作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 z7231 NFtantrt 95.4702.38194tan8.196.costcos3.82 4.3.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120A mpd 54.211*.71460.2333310min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d2器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 TKAca1 3.1KA,则: mNTAca 85768093.1按照计算转矩 应小于联
38、轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或ca手册,选用 LX2 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 560000 .半联轴器的孔径,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长md301 md3021度 .L824.4 轴的结构设计4.4.1 拟定轴上零件的装配方案ee图 4-34.4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2 轴段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径 D=45mm .半联轴器md423与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴
39、L81的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取 .ml80212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子d423隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故；而 ， mm。md457643l75.687 75.314l3）取安装齿轮处的轴段 4-5 段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为 61mm，齿轮轴的直径为 62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要
40、求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 。 ml81.45325）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选67nH用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位k是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。高速轴的参数：表 4-3功率 p1 10.41kw转速 n1460r/min转矩 T1 mN09.681-2 段
41、轴长 l2 80mm1-2 段直径 d21 30mmee2-3 段轴长 l32 45.81mm2-3 段直径 d32 42mm3-4 段轴长 l43 45mm3-4 段直径 43 31.75mm4-5 段轴长 l54 99.5mm4-5 段直径 d5448.86mm5-6 段轴长 l65 61mm5-6 段直径 6562.29mm6-7 段轴长 l76 26.75mm6-7 段直径 d76 45mm5.齿轮的参数化建模ee5.1 齿轮的建模（1）在上工具箱中单击 按钮，打开“ 新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型 ”列表框中选择 “实体”选项，在“名称 ”文本框中输入“
42、dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建” 对话框2取消选中“ 使用默认模板” 复选项。单击“确定”按钮，打开 “新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid” 选项，如图5-2所示，最后单击”确定“ 按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项” 对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“ 工具” “关系” 选项，系统将自动弹出“关系” 对话框。2在对话框中单击 按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击 ，弹出“草
43、绘”对话框。选择 FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图 5-4 所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数ee1按照如图 5-5 所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为 、 、 、 修改的结dabfd果如图 5-6 所示。图 5-4 草绘同心圆 图 5-5“关系”对话框图 5-6 修改同心圆尺寸 图 5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击 按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从
44、方程”对话框，如图 5-7 所示。ee2在模型树窗口中选择 坐标系，然后再从 “设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图 5-8 所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图 5-9 所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图 5-8“菜单管理器”对话框 图 5-9 添加渐开线方程4选择图 5-11 中的曲线 1、曲线 2 作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图 5-10 所示。图 5-11 基准点参照曲线的选择 图 5-10“基准点”对话框曲 线 1 曲 线 2ee5如图 5-12 所示，单击“确定”按钮，选取基准平面 TOP 和 RIGHT 作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴 A_1，如图 6-13 所示。图 5-12“基准轴”对话框 图 5-13 基准轴 A_16如图 5-13 所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点 PNTO 和基准轴 A_1 的基准平面 DTM1,如图 5-14 所示。
