畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）閥門電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　閥門電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　院（系）名 稱 工學(xué)院 </p><p>　　2012 年 5 月 6 日</p><p&

2、gt;<b>　　閥門電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　閥門是管道系統(tǒng)中的重要部件。閥門電動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。它是用來截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)管道系統(tǒng)中介質(zhì)流量的為了減輕運(yùn)行人員的體力勞動(dòng)強(qiáng)度在各個(gè)部門中已經(jīng)廣泛使用電動(dòng)閥門，電動(dòng)

3、閥門是由閥門電動(dòng)裝置和閥門本體共同組成的。閥門電動(dòng)裝置有時(shí)也稱閥門驅(qū)動(dòng)器，閥門控制器，后來統(tǒng)一稱為電動(dòng)裝置。</p><p>　　電動(dòng)裝置從五十年代就開始廣泛用于各個(gè)工業(yè)部門中，但它的主要只是代替人力去操作那些大口徑的閥門，因此技術(shù)要求簡單在使用時(shí)大多還需人力進(jìn)行輔助操作。從六十年代，我國各個(gè)工業(yè)部門開始應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用對電閥門提出了新的要求，為此、開始制造并在各個(gè)工業(yè)部門中應(yīng)用了一些新型的，能適

4、應(yīng)自動(dòng)化要求的閥門裝置。電動(dòng)閥門是由閥門電動(dòng)裝置和閥門組合成一體的管道附件。它可以接受運(yùn)行人員或自動(dòng)截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)管道中的介質(zhì)流量。電動(dòng)裝置和閥門本身都是獨(dú)立的部件。為保證電動(dòng)裝置的工作性能良好，除了必須有良好的閥門電動(dòng)裝置外，還應(yīng)使二者能很好地協(xié)調(diào)工作。在電站中通常需要配用電動(dòng)裝置的閥門有閘閥、節(jié)止閥、蝶閥和球閥等。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)閥門電動(dòng)裝置，我們根據(jù)閥門電動(dòng)裝置的實(shí)際應(yīng)用情況，參考一些其它資料來設(shè)

5、計(jì)，由于我們的工作不夠深入，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤之處還望各位老師指正。</p><p>　　關(guān)鍵詞：閥門；電動(dòng)裝置；驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　The valve electric device design</p><p>　　Author:Liu Hua ge</p><p>　　Tutor:Li Chang shi</p>

6、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The valve is an important component in the piping system. Valve electric device is a valve program control, automation, and remote drives indispensable to cont

7、rol the size of the course of the campaign can be stroke, torque or axial thrust. It is used to cut off or adjust the medium flow in the piping system in order to reduce the physical strength of running staff in v

8、arious departments has been widely used electric valve, electric valve is composed of electric valve actuators and valve </p><p>　　Electric devices from the 1950s are widely used in various industrial sector

9、s, but it's mainly just replace the manpower to operate the valves of large diameter, so the technical requirements for auxiliary operation in the use of most of the needed manpower. Sixties, China began the applicat

10、ion of automatic control technology and computer applications, new power valve, and began manufacturing and a number of new applications in various industrial sectors, can meet the requirements of the automat</p>

11、<p>　　The design of the valve electric device, based on the actual application of the valve electric device, reference data, our work is not thorough enough, and the lack of practical experience in the wrong place b

12、ut also hope the teacher corrected.</p><p>　　Keywords: valves; electrical installations; drive</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

13、<b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)書2</b></p><p><b>　　2.1工作條件2</b></p><p>　　2.2設(shè)計(jì)工作量2</p><p>　　3、擬定傳動(dòng)方案3</p><p>　　4、電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇5</p><p>　　4.

14、1電動(dòng)機(jī)選擇5</p><p>　　4.2選擇電動(dòng)機(jī)容量5</p><p>　　4.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速5</p><p>　　4.4計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5</p><p>　　4.4.1各軸的功率5</p><p>　　4.4.2各軸的轉(zhuǎn)矩6</p><p>　　5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

15、7</p><p>　　5.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型7</p><p>　　5.2 選擇材料7</p><p>　　5.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)7</p><p>　　5.3.1確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T27</p><p>　　5.3.2確定載荷K7</p><p>　　5.3.3確

16、定彈性影響系數(shù)7</p><p>　　5.3.4確定接觸系數(shù)Zρ7</p><p>　　5.3.5確定許用接觸應(yīng)力[σH]8</p><p>　　5.3.6計(jì)算中心距8</p><p>　　5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸8</p><p><b>　　5.4.1蝸桿8</b>&

17、lt;/p><p><b>　　5.4.2蝸輪8</b></p><p>　　5.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度9</p><p>　　5.6精度等級公差和表面粗糙度的確定9</p><p>　　5.7熱平衡核算9</p><p>　　6 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算11</p><p>

18、　　6.1 電動(dòng)機(jī)軸設(shè)計(jì)11</p><p>　　6.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)11</p><p>　　6.3蝸桿軸的受力分析及強(qiáng)度校核13</p><p>　　6.3.1畫軸的受力簡圖，如圖6-113</p><p>　　6.3.2支承反力13</p><p>　　6.3.3畫彎矩圖，如圖6-114</p&g

19、t;<p>　　6.3.4畫轉(zhuǎn)矩圖 如圖6-114</p><p>　　6.3.5校核軸的強(qiáng)度14</p><p>　　6.4蝸輪軸的設(shè)計(jì)16</p><p>　　6.5蝸輪軸的受力分析及強(qiáng)度校核16</p><p>　　7鍵及軸承的選擇校核21</p><p>　　7.1電動(dòng)機(jī)軸上的鍵由電動(dòng)

20、機(jī)軸直徑選擇21</p><p>　　7.2校核蝸桿軸軸承壽命21</p><p>　　7.3 校核渦輪軸軸承強(qiáng)度22</p><p><b>　　8箱體設(shè)計(jì)23</b></p><p>　　8.1箱體的壁厚及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定23</p><p>　　8.1.1軸承座聯(lián)接螺栓凸臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸

21、的確定23</p><p>　　8.2箱蓋頂部外表面輪廓的確定24</p><p>　　8.3油面位置及箱座高度的確定24</p><p>　　8.4箱體結(jié)合面的密封24</p><p>　　8.5導(dǎo)油溝的形式和尺寸25</p><p>　　8.6箱體應(yīng)該有良好的結(jié)構(gòu)工藝性25</p><

22、;p>　　8.6.1鑄造工藝性25</p><p>　　8.6.2機(jī)械加工工藝性25</p><p>　　8.7箱體結(jié)構(gòu)尺寸的確定25</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)27</b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b&

23、gt;　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　閥門是石油、化工、電站、長輸管線、宇航以及海洋采油等國民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的流體控制設(shè)備。上述工業(yè)的發(fā)展和需要，推動(dòng)了閥門工業(yè)的發(fā)展。近年來，在滿足各方面高參數(shù)新要求的同時(shí)，對閥門的結(jié)構(gòu)、材料和生產(chǎn)工藝等方面，對如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予

24、以密切關(guān)注。因此，對閥門要求進(jìn)一步嚴(yán)格控制內(nèi)在質(zhì)量閥門電動(dòng)裝置是實(shí)現(xiàn)閥門程控、自控和遙控不可缺少的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)過程可由行程、轉(zhuǎn)矩或軸向推力的大小來控制。由于閥門電動(dòng)裝置的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置工作規(guī)范及閥門在管線或設(shè)備上的位置。自80年代我國改革開放至今，我國的化工行業(yè)得到了長足的發(fā)展，發(fā)生了翻天覆地的變化，化工設(shè)計(jì)行業(yè)也隨之發(fā)生了很大的變化。由于國外先進(jìn)技術(shù)的不斷引進(jìn)及國內(nèi)化工技術(shù)開發(fā)力度的不斷加大，化工產(chǎn)品種類不

25、斷增多，品種越來越齊全.隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的提高，化工設(shè)計(jì)行業(yè)對閥門制造業(yè)的要求也越來越高，尤其是對閥門的性能的可靠性、耐用性等要求越來越高。電動(dòng)閥門廣泛應(yīng)用于市政和工礦企業(yè)的給排水系統(tǒng)，電動(dòng)閥門由電動(dòng)裝置，閥門本體，連接附件和控制箱等組成，電動(dòng)閥門一般是由給排水專業(yè)選型的，給排水專業(yè)技術(shù)人員在工程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>

26、;<b>　　2.1工作條件</b></p><p>　　閥門電動(dòng)裝置載荷平穩(wěn)，工作允許誤差為±5%每年按300個(gè)工作日計(jì)算，使用期限為十年，大修4年單班，工廠小批量生產(chǎn)。 </p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)工作量</b></p><p><b>　　每個(gè)學(xué)生應(yīng)完成：&l

27、t;/b></p><p>　　裝配圖一張（A0）。</p><p><b>　　零件圖3張。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書1份。</b></p><p><b>　　3、擬定傳動(dòng)方案</b></p><p>　　確定傳動(dòng)傳動(dòng)方案

28、，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為50，輸出速度nw =30r/min，若選用同步轉(zhuǎn)速為1500或1000r/min的電動(dòng)機(jī)可以粗估出傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為，根據(jù)這個(gè)傳動(dòng)比及工作條件訂出圖示兩種方案.</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　方案3-1雖然結(jié)構(gòu)簡單制造方

29、便但是由于齒輪傳降速比不大，致使降速過小，整個(gè)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸過大，達(dá)不到降速要求，而且還不利于在以后的設(shè)計(jì)中加入控制裝置。</p><p>　　方案3-2電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，降速傳動(dòng)由于采用了蝸輪蝸桿所以能夠?qū)崿F(xiàn)較大的降速傳動(dòng)，滿足使用要求。</p><p>　　4、電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇</p><p><b>　　4.1電動(dòng)

30、機(jī)選擇</b></p><p>　　目前用于電動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)都是閥門專用電動(dòng)機(jī)。這主要由于閥門專用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、效率高、運(yùn)行可靠和價(jià)格低廉選用YDF型全封三相異步電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　4.2選擇電動(dòng)機(jī)容量</p><p><b>　　Pd=Pw/η</b></p><p>　　Pw=F

31、 ?v/1000</p><p><b>　　η=η12η2</b></p><p>　　式中η1是軸承的傳動(dòng)效率,η2是蝸桿傳動(dòng)效率其大小分別為0.99 , 0.8 ，由于已知T=350N.M n=30r/min由T=9550P/n得： Pd=1.1kw</p><p>　　4.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速</p><p&

32、gt;　　nw=30r/min</p><p>　　蝸輪為：i2 =50</p><p>　　nd = i1 nw=50×30=1500r/min</p><p>　　查《閥門專用電機(jī)設(shè)計(jì)手冊》選擇電動(dòng)機(jī)型號為：</p><p><b>　　YDF311</b></p><p>　　4

33、.4計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p>　　4.4.1各軸的功率</p><p>　?、褫S的輸入功率：p1=pd ·η01=1.1kw</p><p>　?、蜉S的輸入功率：：p2= p1η12=1.1×0.8×0.99=0.87kw</p><p>　　4.4.2各軸的轉(zhuǎn)矩</p><p>

34、;　　電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9550 pd/ nm=7.30N?M</p><p>　?、褫S的輸出轉(zhuǎn)矩：T1= Td =7.30N?M</p><p>　　Ⅱ軸的輸出轉(zhuǎn)矩：：T2= T1η12i蝸=7.30×0.8×0.99×50=289.08N?M</p><p>　　5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　

35、　5.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型</p><p>　　根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用圓弧圓柱蝸桿（ZC）</p><p><b>　　5.2 選擇材料</b></p><p>　　考慮到蝸桿傳遞功率不大并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，速度只是中等故蝸桿用45鋼，因希望效率高一些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火、硬度為45-55HRC,

36、蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬僅齒圈用青銅制造而輪芯，用灰鑄鐵HT100制造</p><p>　　5.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由式傳動(dòng)中心距：</p><p><b>　　A≥ </b></p>

37、<p>　　5.3.1確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2</p><p>　　按Z1=1取效率η=0.7</p><p>　　5.3.2確定載荷K</p><p>　　因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)Kβ=1，《機(jī)械設(shè)計(jì)》270頁查表11-5取KA=1.15，由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取KV=1.05；則</p><p>　　K=

38、KA×Kβ×KV =1.15×1×1.05≈1.21</p><p>　　5.3.3確定彈性影響系數(shù)</p><p>　　因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPa1/2</p><p>　　5.3.4確定接觸系數(shù)Zρ</p><p>　　先假設(shè)分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=

39、0.3，從圖11-18中查得Zρ=2.7</p><p>　　5.3.5確定許用接觸應(yīng)力[σH]</p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬鑄造膜，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σH]’=268MPa</p><p><b>　　應(yīng)力循環(huán)次 </b></p>

40、<p>　　壽命系數(shù) </p><p>　　則 </p><p>　　5.3.6計(jì)算中心距</p><p>　　由 ，取a=125mm, i=50</p><p>　　從表11-2中查得m=4，蝸桿分度圓直徑d1=44。這時(shí)d1/a=0.352，從圖11-18中查得2.60，因，因此以上計(jì)算結(jié)

41、果可用。</p><p>　　5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)及幾何尺寸</p><p><b>　　5.4.1蝸桿</b></p><p>　　軸向齒距 =12.56mm；</p><p><b>　　直徑系數(shù)q=11；</b></p><p>　　齒頂圓直徑 =52mm；&l

42、t;/p><p>　　齒根圓直徑df1=34.4mm</p><p>　　分度圓導(dǎo)程角r=5º11ˊ24＂；</p><p>　　蝸桿軸向齒厚 7.85mm</p><p><b>　　5.4.2蝸輪</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)z2=50；變位系數(shù)x2= +0.75；</p&

43、gt;<p>　　驗(yàn)算傳動(dòng)比i = z2/z1=50；傳動(dòng)比誤差為0</p><p>　　蝸輪分度圓直徑 d2=m×z2=4×50=200mm</p><p>　　蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2×ha2=200+2×5=210mm</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑 df2=d2-2

44、5;hf2=188mm</p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑 rg2= a-0.5×da2=22.5mm</p><p>　　5.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　當(dāng)量齒數(shù) </b></p><p>　　由此，根據(jù)x2= +0.75, zv2=51.55</p><

45、;p>　　查表11-19可得齒形系數(shù)YFa2=2.01</p><p><b>　　螺旋角系數(shù) </b></p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力 </b></p><p>　　從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力=56MPa</p><p>　　壽命系數(shù)

46、 </p><p><b>　　滿足彎曲強(qiáng)度。</b></p><p>　　5.6精度等級公差和表面粗糙度的確定</p><p>　　考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T 10089—1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標(biāo)注為8f GB/T 10089—1988。</p>&

47、lt;p><b>　　5.7熱平衡核算</b></p><p>　　由于摩擦損耗的功率，則產(chǎn)生的熱流量為</p><p>　　P——蝸桿傳遞的功率</p><p><b>　　以自然方式</b></p><p>　　——箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可?。?lt;/p><p>　　S

48、——內(nèi)表面能被論化油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面積，單位為m2；取S=0.5 m2</p><p>　　——油的工作溫度，可?。?lt;/p><p>　　——周圍空氣的溫度，常溫情況可??；</p><p>　　按熱平衡條件，可求得在即定工作條件下的油溫</p><p><b>　　< </b>&l

49、t;/p><p><b>　　滿足溫度要求。</b></p><p><b>　　6 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算</b></p><p>　　6.1 電動(dòng)機(jī)軸設(shè)計(jì)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)型號：YDF311系列電機(jī)。</p><p>　　軸的直徑D=16mm 軸長為L=320mm<

50、/p><p><b>　　6.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　蝸桿副上作用力的計(jì)算為后續(xù)軸的設(shè)計(jì)及校核，鍵的選擇，驗(yàn)算及軸承的選擇和校核提供數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　表6-1</b></p><p><b>　　初步計(jì)算軸徑</b></p>&l

51、t;p>　　軸的材料選用常用的45鋼</p><p><b>　　軸段①的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　當(dāng)軸的支撐距離未定時(shí)， 無法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式為：</p><p>　　因?yàn)檩S段①上需要連接電動(dòng)機(jī)軸，電機(jī)軸與軸段①之間通過平鍵連接，已知電動(dòng)機(jī)軸徑為16mm

52、，為保證軸段①的強(qiáng)度，暫取軸段①軸徑d1=39mm，長度L1由電動(dòng)機(jī)配套法蘭盤確定，查《閥門專用電機(jī)手冊》，確定長度L1=36mm,根據(jù)電機(jī)軸徑查表4-1得鍵公稱尺寸b×h=5×5,鍵長取25mm</p><p><b>　?、贫微诘慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段②和⑥上安裝軸承，考慮到蝸桿受徑向力和軸向力，所以選用角接觸軸承，軸段②上

53、安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列，現(xiàn)暫取軸承為7008AC,查表6-6,查的軸承內(nèi)徑d=40mm,外徑D=68mm，寬度B=15mm，內(nèi)圈定位軸肩直徑da=46mm,外圈定位軸肩Da=62mm,故d2=40mm，蝸桿軸承選用油潤滑，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距離箱體內(nèi)壁距離取 3=5mm,通常一根軸上的兩個(gè)軸承型號相同，則d7=40mm,為了蝸桿軸軸承很好的潤滑，通常油面高度應(yīng)到達(dá)最低滾動(dòng)體中心，在此油面高度高出軸承座孔

54、底邊12mm，而而蝸桿浸油深度應(yīng)為（0.75~1）h1≈﹙0.75~1﹚×13.86≈10~14mm,蝸桿齒頂圓到軸承座孔底邊的距離為（D-da1）/2≈2.2mm,油面浸入蝸桿約0.75個(gè)齒高，因此不需要甩油環(huán)潤滑蝸桿，軸段②長度L2=B=15mm</p><p><b>　?、禽S段③的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該段軸段直徑可取軸承定位軸肩的直

55、徑，則d3=d5=46mm,軸段③和⑤的長度可有渦輪外圓直徑，渦輪齒頂外圓與內(nèi)壁距離 =10mm和蝸桿寬b1=52mm,及壁厚，凸臺(tái)高，軸承座長度確定，即</p><p><b>　　L3=L6= </b></p><p><b>　　=( )</b></p><p><b>　　=100mm</b>

56、</p><p><b>　?、容S段④的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段④即為蝸桿段長L4=b1=91mm,分度圓直徑為44mm,蝸桿齒頂圓直徑為52mm</p><p><b>　?、奢S段⑥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段⑥上面安裝軸承和軸承端蓋，取長度L6=50mm<

57、/p><p><b>　?、瘦S段⑦的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段⑦上安裝手輪，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》取d7=22mm長度L7=29mm,手輪與軸⑦之間有平鍵連接，根據(jù)軸徑選取平鍵公稱尺寸b×h=6×6,長度取12mm</p><p>　　6.3蝸桿軸的受力分析及強(qiáng)度校核</p><p>　　6.

58、3.1畫軸的受力簡圖，如圖6-1</p><p>　　6.3.2支承反力 </p><p><b>　　在水平平面上</b></p><p><b>　　在垂直平面上為</b></p><p>　　軸承A的總總支承反力為</p><p>　　軸承B的總支承反力為</p&

59、gt;<p>　　6.3.3畫彎矩圖，如圖6-1</p><p>　　在水平平面上，蝸桿受力點(diǎn)截面為</p><p>　　在垂直平面上，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為</p><p>　　蝸桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為</p><p>　　合力彎矩，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為</p><p>　　蝸桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為</p&

60、gt;<p>　　6.3.4畫轉(zhuǎn)矩圖 如圖6-1</p><p>　　6.3.5校核軸的強(qiáng)度</p><p>　　由彎矩圖可知，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為危險(xiǎn)截面，其抗彎截面系數(shù)為</p><p><b>　　抗扭截面系數(shù)為</b></p><p><b>　　最大彎曲應(yīng)力為</b><

61、;/p><p><b>　　扭剪應(yīng)力為</b></p><p>　　按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù) =0.6則當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　由表8-26查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限 [ ]=60MPa , 用淬火鋼比調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度高，所以強(qiáng)度滿足要求</p><p><

62、;b>　　圖6-1</b></p><p><b>　　6.4蝸輪軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　⑴軸段①的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因渦輪軸要與閥門連接，故而需設(shè)計(jì)成空心軸，根據(jù)導(dǎo)師要求空心部分軸徑設(shè)計(jì)d=46mm,與閥門連接處軸段①外徑d1=65mm,長度L1由端蓋厚度，軸承

63、寬度，擋油環(huán)等確定，暫取L1=70mm</p><p><b>　?、戚S段②的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段②需要定位軸承，故根據(jù)定位軸肩的高度h=（0.07~0.1）d,即h=（4.55~6.5）mm,取軸段②直徑d2=76mm,長度L2=29mm</p><p><b>　　⑶軸段③的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b><

64、;/p><p>　　軸段③需要定位渦輪，由公式h=(0.07~0.1)d，取d3=102mm，L3=22mm</p><p><b>　?、容S段④的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段④上需要安裝渦輪，因渦輪軸是空心軸，為了保證鍵的強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)把壁厚加厚，取d4=86mm，L4=34mm</p><p><b>

65、;　?、奢S段⑤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段⑤與軸段②的作用一樣，起到定位軸承的作用，故而d5=76mm，L5=53mm</p><p><b>　?、瘦S段⑥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸段⑥與軸段①一樣，對稱安裝軸承，d6=65mm，L6長度由軸承端蓋長度確定，取L7=58mm</p>&l

66、t;p>　　6.5蝸輪軸的受力分析及強(qiáng)度校核</p><p>　?、女嬢S的受力簡圖 如圖6-2</p><p>　?、浦С辛?在水平平面上為</p><p>　　負(fù)號表示與圖示方向相反</p><p><b>　　在垂直平面上為</b></p><p>　　軸承A的總支承反力為</p&

67、gt;<p>　　軸承B的總支承反力為</p><p>　　畫彎矩圖 如圖6-2</p><p>　　在水平平面上，渦輪受力點(diǎn)截面</p><p>　　在垂直平面上，渦輪受力點(diǎn)截面左側(cè)為</p><p>　　渦輪受力點(diǎn)截面右側(cè)為</p><p>　　合成彎矩，渦輪所在軸剖面左側(cè)為</p>&

68、lt;p>　　渦輪所在軸剖面右側(cè)為</p><p>　　轉(zhuǎn)矩圖如圖6-2所示，T2=289080N mm</p><p>　　⑷由彎矩圖可知，渦輪處軸剖面彎矩最大，且作用有轉(zhuǎn)矩，故此剖面為危險(xiǎn)剖面，其彎矩剖面系數(shù)為</p><p><b>　　抗扭截面系數(shù)為</b></p><p><b>　　最大彎曲應(yīng)

69、力為</b></p><p><b>　　扭剪應(yīng)力為</b></p><p>　　按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故折合系數(shù) ，則當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　由表8-26用插值法查得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉彎度極限 ，則由表8-32查得軸的許用彎曲應(yīng)力 ， ，強(qiáng)度滿足要求。</p>&

70、lt;p><b>　　圖6-2</b></p><p>　　7鍵及軸承的選擇校核</p><p>　　7.1電動(dòng)機(jī)軸上的鍵由電動(dòng)機(jī)軸直徑選擇</p><p>　　D=16 b×h =5×5</p><p><b>　　校核鍵連接</b></p><p

71、>　　渦輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為</p><p>　　鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，由表8-33查得</p><p><b>　　強(qiáng)度足夠 </b></p><p>　　7.2校核蝸桿軸軸承壽命</p><p>　　計(jì)算軸承的軸向力 由表11-9查7008C軸承得C=20000N,C0=15200N。由表9-10查的

72、7008C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1、2的內(nèi)部軸向力分別為</p><p>　　外部軸向力A=2890.8N S2+A=139.78+2890.8N=3030.58N>S1</p><p>　　則兩軸承的軸向力分別為Fa1=S2+A=3030.58N Fa2=S2=139.78</p><p>　　因R1>R2， Fa1>Fa2 故只

73、需校核軸承1的壽命</p><p>　　計(jì)算軸承1的當(dāng)量載荷</p><p>　　由Fa1/Co=3030.58/15200=0.199，查表11-9得e=0.50，因Fa1/R1=3030.58/762.89=3.97>e，故X=1，Y=0，則當(dāng)量動(dòng)載荷為</p><p>　　軸承在 以下工作，查表8-34得 ，查表8-35得載荷系數(shù) ，軸承1的壽命為<

74、;/p><p>　　Lh>Lh’，故軸承壽命足夠</p><p>　　7.3 校核渦輪軸軸承強(qiáng)度</p><p>　　計(jì)算軸承的軸向力 由表11-9查7213C軸承得C=69800N,C0=55200N。由表9-10查的7213C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1、2的內(nèi)部軸向力分別為</p><p>　　外部軸向力A=331.8N S

75、1+A=654.4+331.8N=986.2N>S2</p><p>　　則兩軸承的軸向力分別為Fa2=S1+A=986.2N Fa1=S1=654.4N</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　由Fa1/Co=654.4/55200=0.39，查表11-9得e=0.39，因Fa1/R1=654.4/1

76、636.07=0.39=e，故X=1，Y=0，則當(dāng)量動(dòng)載荷為</p><p>　　由Fa2/Co=986.2/55200=0.017，查表11-9得e=0.39，因Fa2/R2=986.2/1473.36=0.67>e，故X=0.44，Y=1.45，則軸承2當(dāng)量動(dòng)載荷為</p><p><b>　　校核軸承壽命</b></p><p>　

77、　因P1<P2，故只需校核軸承2，P=P2，軸承在軸承在 以下工作，查表8-34得 ，查表8-35得載荷系數(shù) ，軸承2的壽命為</p><p>　　Lh>Lh’，故軸承壽命足夠</p><p><b>　　8箱體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電動(dòng)裝置箱體起著支承和固定軸系零件、保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度、良好潤滑及可靠密封等重要作用。設(shè)計(jì)

78、箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證有足夠的剛度和良好的工藝性。箱體要有足夠的剛度，箱體的剛度不夠，會(huì)在加工的過程中產(chǎn)生不允許的變形，從而引起軸承座孔中心線歪斜，在傳動(dòng)中產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副加速磨損，影響電動(dòng)裝置以及減速器正常工作。而箱體的剛度主要取決于箱體的壁厚、軸承座螺栓連接的剛度和肋板的尺寸。</p><p>　　8.1箱體的壁厚及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　箱體要有合適的壁厚。對于鑄造箱體，

79、壁厚應(yīng)該滿足壁厚最小厚度要求，同時(shí)壁厚應(yīng)盡可能一致，并采用圓弧過渡。鑄造箱體壁厚與結(jié)構(gòu)尺寸可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表5-1，焊接箱體多由鋼板A3焊成。本設(shè)計(jì)中結(jié)合閘閥電動(dòng)裝置工作條件，我們可以選鑄造的箱體。軸承座承受較大的載荷，應(yīng)該較高的剛度。軸承座孔采用凸緣式軸承端蓋，其厚度可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》。為了進(jìn)一步提高軸承座剛度，我們可以設(shè)置外置式支撐肋板。為了保證蝸桿傳動(dòng)的嚙合質(zhì)量，大端蓋與箱體采用配合，端蓋內(nèi)部可設(shè)置肋板，以提高剛

80、度。端蓋上面裝有起蓋螺釘，以方便拆卸。</p><p>　　8.1.1軸承座聯(lián)接螺栓凸臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　(1)軸承座聯(lián)接螺栓位置的確定</p><p>　　為了提高剖分式箱體軸承座處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的聯(lián)接螺栓應(yīng)該盡量靠近，軸承座凸臺(tái)上面的螺栓孔德間距s不應(yīng)過小，否則螺栓孔容易與軸承端蓋螺栓孔或箱體軸承座的輸油溝相干涉，造成漏油和油溝失去供油作

81、用。</p><p>　　（2）凸臺(tái)高度h的確定：凸臺(tái)高度應(yīng)該能夠保證安裝時(shí)有足夠的空間，高度h可以根據(jù)最大的那個(gè)軸承座孔旁聯(lián)接螺栓的中心線位置和保證裝配時(shí)有足夠的空間用作圖法來確定，為了加工方便，各軸承座凸臺(tái)高度應(yīng)盡量一致，并按最大軸承座凸臺(tái)高度來確定?？紤]鑄造拔模，圖胎側(cè)面的斜度可以取1:20。</p><p>　　8.2箱蓋頂部外表面輪廓的確定</p><p>

82、;　　對于鑄造箱體，箱蓋頂部外輪廓常以圓弧和直線組成。大齒輪一側(cè)的箱蓋外表面圓弧半徑R，一般與大齒輪成同心圓。R=，為大齒輪齒頂圓直徑，為箱蓋壁厚，為內(nèi)壁到齒頂圓的距離，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表5-5，大齒輪一側(cè)，可以軸心為圓心，以R為半徑畫出圓弧作為箱蓋頂部的部分輪廓，一般情況下大齒輪軸承座凸臺(tái)均處于箱蓋圓弧的內(nèi)側(cè)。由于高速軸上面齒輪較小，所以在高速軸一側(cè)，用上面的公式求得的數(shù)據(jù)往往會(huì)使小齒輪軸承座凸臺(tái)超過箱蓋圓弧。一般最好使小齒輪軸承座

83、凸臺(tái)在箱蓋圓弧內(nèi)，這是可以取圓弧半徑R大于R1（R1為小齒輪軸心到凸臺(tái)處的距離，半徑R圓心可以不在軸心上）。</p><p>　　8.3油面位置及箱座高度的確定</p><p>　　由于減速器的傳動(dòng)件速度v＜12m/s,因此采用浸油潤滑，所以箱體內(nèi)部應(yīng)該有足夠的油，以保證充分潤滑。為了避免傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底面的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)該使大齒輪的齒頂圓距箱底內(nèi)部的距離大于.30

84、-50mm，即齒輪中心距離箱底內(nèi)壁H1≥da2/2+(30--50)mm,箱座高度H≥da2/2+(30--50)+ +(3—5)mm, 為箱座壁厚。選定一個(gè)H1值，再結(jié)合浸油深度作圖，就可以確定油面高度。</p><p>　　有了油面高度，就可以計(jì)算出箱體的貯油量，為了保證潤滑和散熱，應(yīng)該按照傳動(dòng)功率大小進(jìn)行計(jì)算。單級減速器每傳遞1kw的功率，需油量v=(0.35—0.7) ,（油的粘度低，用小值：油的粘度高，

85、即用大值）。</p><p>　　8.4箱體結(jié)合面的密封</p><p>　　為了保證箱蓋與箱座結(jié)合面的密封，常在結(jié)合面上面涂密封膠，常用的密封膠有601密封膠，7302密封膠以及液體尼龍密封膠等（為了保證軸承與座孔的配合精度，在接合面上不允許用加墊片的方法來密封）。為了保證密封，箱蓋與箱座凸緣聯(lián)接螺栓間距 也不宜過大，一般為150～200mm，并盡量均勻布置。</p>&l

86、t;p>　　另外，對接合面的幾何精度和表面粗糙度應(yīng)有一定的要求，其表面粗糙度應(yīng)不大于Ra6.3m，密封要求高的表面要經(jīng)過刮研。為了提高密封性，可在箱座凸緣上面銑出回油溝，使?jié)B入接合面上面的有可以沿回油溝的斜槽重新流回箱體內(nèi)部，回油溝尺寸與導(dǎo)油溝尺寸一致。</p><p>　　8.5導(dǎo)油溝的形式和尺寸</p><p>　　當(dāng)軸承利用箱內(nèi)傳動(dòng)件飛濺起來的潤滑油潤滑時(shí)，通常在箱座的剖分面

87、上開設(shè)導(dǎo)油溝，在箱蓋上制出斜口，使飛濺到箱蓋內(nèi)壁的油經(jīng)過斜口流入導(dǎo)油溝，再經(jīng)軸承段蓋上的導(dǎo)槽流入軸承。 </p><p>　　由于機(jī)械加工油溝加工方便，油流動(dòng)時(shí)的阻力較小，我們就采用機(jī)械加工油溝。</p><p>　　圖8-1 導(dǎo)油溝尺寸及形狀</p><p>　　a =5～8mm b=6～10mm c=3～5mm</p><p>　　8

88、.6箱體應(yīng)該有良好的結(jié)構(gòu)工藝性</p><p>　　8.6.1鑄造工藝性</p><p>　?。?）考慮到液態(tài)金屬流動(dòng)的暢通性，力求鑄件結(jié)構(gòu)簡單，且壁厚不可太薄，最小壁厚可以參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》附表1-19。為了避免因?yàn)槔鋮s不均勻而造成的內(nèi)應(yīng)力裂紋和縮孔，結(jié)構(gòu)變化不出現(xiàn)金屬局部累積，傾斜面不宜制成銳。鑄件各部分的壁厚應(yīng)力求均勻，尺寸變化平緩過渡，內(nèi)外轉(zhuǎn)折處應(yīng)有鑄造圓角。鑄造過渡斜度，鑄

89、造內(nèi)外圓角等尺寸可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》附表1-20和附表1-21。</p><p>　　（2）為了便于制模、造型，鑄件外形應(yīng)力求簡單、統(tǒng)一（個(gè)軸承座凸臺(tái)高度應(yīng)該一致）。為了造型時(shí)拔模方便，鑄件表面沿拔模方向上有孤立的突起結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該盡量連成一體，以簡化拔模過程。</p><p>　?。?）鑄件還應(yīng)盡量避免出現(xiàn)狹縫，因這時(shí)砂型強(qiáng)度差，在取模和澆注時(shí)容易形成廢品。</p>&

90、lt;p>　　8.6.2機(jī)械加工工藝性</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)形狀，應(yīng)盡可能減少機(jī)械加工面積，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，并減少刀具磨損。其次，為了保證加工精度和縮短加工時(shí)間，應(yīng)盡量減少在機(jī)械加工過程中道具的調(diào)整次數(shù)。同一軸線上的兩個(gè)軸承座孔直徑應(yīng)盡量一致，以便于鏜孔和保障鏜孔精度。各個(gè)軸承孔外端面都應(yīng)在同一平面上面。</p><p>　?。?）箱體的任何一個(gè)加工面都要與非加工

91、面嚴(yán)格分開，不使它們在同一個(gè)平面上。支撐螺栓頭部或螺母的支撐面，采用凹下結(jié)構(gòu)。</p><p>　　8.7箱體結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　主要的結(jié)構(gòu)尺寸可以由上面的數(shù)據(jù)確定，其他的結(jié)構(gòu)和尺寸可以適度的類比同類的零件，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來

92、，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的認(rèn)識(shí)太片面了。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己知識(shí)還是比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有很多，以前老覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活

93、中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。</p><p>　　不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的，的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何下手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過

94、應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)時(shí)兩回事，所以我們認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文撰寫期間，我得到了指導(dǎo)老師李長詩的精心指導(dǎo)，李老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野開闊，為我營造了一個(gè)良好的精神氛圍，使我樹立了嚴(yán)格要求的學(xué)習(xí)態(tài)度，感

95、謝我的導(dǎo)師，原諒我出來時(shí)的無知，在學(xué)術(shù)上給我耐心的指導(dǎo)，在做人上給我積極的引導(dǎo)，在做事上，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和執(zhí)著的追求精神。在您的身上，我看到了那份孜孜不倦的學(xué)術(shù)研究態(tài)度和為科學(xué)的發(fā)展建設(shè)而鞠躬盡瘁的獻(xiàn)身精神。感謝你在我學(xué)術(shù)及做人做事上的積極的影響，我將受益終生。</p><p>　　感謝院里的老師，您們無私的傳授知識(shí)，拓展了我們的知識(shí)視野，我恨我無法用準(zhǔn)確生動(dòng)的語言來淋漓盡致的描述自己的真實(shí)感受，只好將他深深

96、地埋在心底，化作一道虔誠的祝福：愿導(dǎo)師合家快樂，一生平安。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助過我的師長，感謝我至親至愛的同學(xué)們，四年里，我們情同手足，在我需要的時(shí)候，給了我最溫暖的問候與最無私的幫助，衷心的祝福你們，前程美好！最后，感謝我的家人，多年來對我學(xué)業(yè)的全力支持，祝福家人健康快樂平安！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　［1］ 濮良貴

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