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目 錄
1 前言 1
2 總體方案的論證 2
3 傳動(dòng)方案的論證 3
3.1 方案一 齒輪傳動(dòng) 3
3.2 方案二 帶傳動(dòng) 3
3.3 方案三 鏈傳動(dòng) 4
4 選用電動(dòng)機(jī) 5
5 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)與計(jì)算 7
6 機(jī)械傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
6.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
6.1.1 鏈條的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
6.1.2 主要失效形式 10
6.1.3 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算 10
6.2 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 11
6.3 滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修 12
7 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
7.1 摩擦輪方案選擇 14
7.1.1 方案一 圓柱平摩擦輪傳動(dòng) 14
7.1.2 方案二 圓柱槽摩擦輪傳動(dòng) 14
7.1.3 方案三 端面摩擦輪傳動(dòng) 15
7.2 摩擦輪傳動(dòng)的主要失效形式 16
7.3 摩擦輪的材料 16
7.4 摩擦輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 16
8 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 18
8.1 軸的材料 18
8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
9 軸承蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
10 軸承的選擇和潤(rùn)滑： 21
10.1 軸承的選擇： 21
10.2 軸承的潤(rùn)滑 21
11結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 24
致 謝 25
附 錄 26
1 前言
本機(jī)利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪，將彈丸拋向滾筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)的鑄件或鍛件來清除其表面的殘余型砂或氧化鐵皮。清理均勻，生產(chǎn)率高，適宜于中小型鑄鍛車間清理15kg以下的小件使用。
由于本機(jī)帶有單獨(dú)的集塵裝置，故安裝地點(diǎn)不受車間通風(fēng)管路的限制，且衛(wèi)生條件好。本機(jī)設(shè)有自動(dòng)停車裝置，故操作簡(jiǎn)便
我的課題來源于大豐市豐特鑄造機(jī)械有限公司。為了清除鑄件或鍛件表面的殘余型砂或氧化鐵皮利用高速回轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向滾筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)的零件，要求達(dá)到如下目的：（1）綜合運(yùn)用機(jī)械和電器知識(shí)；（2）滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（3）軸的設(shè)計(jì)與校核；（4）滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所有零件的設(shè)計(jì)。該系列產(chǎn)品適用于清理各種不怕碰撞、劃傷的鑄、鍛件。是小型鑄、鍛、熱處理車間清理工件表面殘砂、氧化皮的理想設(shè)備。主要由滾筒、分離器、拋丸器、提升機(jī)、減速電機(jī)等組成。利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向滾筒內(nèi)部不斷翻轉(zhuǎn)的工件，使工件表面的附著物迅速脫落，從而獲得一定粗糙度的光潔表面，達(dá)到清理的目的。積二十幾年經(jīng)驗(yàn)和結(jié)合日本 IKK 技術(shù)制造而成的 TOCHU 牌拋丸機(jī)可提供適應(yīng)各領(lǐng)域用的成套設(shè)備，其表面處理技術(shù)為中國(guó)工業(yè)界提供良好的服務(wù)。拋丸機(jī)的種類很多，有翻滾式、轉(zhuǎn)臺(tái)式、車式、輸送帶式及懸掛式等多種類型。
2 總體方案的論證
滾筒拋丸機(jī)的拋丸器為主要實(shí)行機(jī)構(gòu)，其性能的好壞直接影響拋丸機(jī)的效率，還有傳動(dòng)系統(tǒng)和集塵裝置也是拋丸機(jī)的主要機(jī)構(gòu)。
方案一 拋丸器傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪傳動(dòng)葉輪主軸使葉輪高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)鏈輪傳動(dòng)帶動(dòng)托輪，再以摩擦傳動(dòng)滾筒。集塵器選用旋風(fēng)除塵器。
方案二 拋丸器傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪傳動(dòng)葉輪主軸使葉輪高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)由皮帶輪傳動(dòng)帶動(dòng)托輪，再以齒輪傳動(dòng)滾筒。集塵器選用電除塵器。
方案三 拋丸器傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)鏈輪傳動(dòng)葉輪主軸使葉輪高速旋轉(zhuǎn)。滾筒傳動(dòng)：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)由齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)托輪，再以齒輪傳動(dòng)滾筒。集塵器選用旋風(fēng)除塵器。
方案一結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，傳動(dòng)簡(jiǎn)單，可靠性高，使用壽命可以得到保障，制造成本低，加工簡(jiǎn)單。方案二、三效率比較低，加工成本高。經(jīng)過三個(gè)方案的比較，選用方案一。
圖2-1 總裝圖
3 傳動(dòng)方案的論證
3.1 方案一 齒輪傳動(dòng)
圖3-1 齒輪傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：①瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；②適用于功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度從很低到300m/s；③傳動(dòng)效率高，η=0.92～0.98，在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪的傳動(dòng)效率較高；④工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；外廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。
齒輪傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)：制造和安裝精度要求較高，需專門設(shè)備制造，成本較高，不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足的基本要求是：①瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)和噪聲小，能保證較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性和較高的運(yùn)動(dòng)精度；②在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪齒的強(qiáng)度高，耐磨性好，承載能力大，能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。
3.2 方案二 帶傳動(dòng)
圖3-2 帶傳動(dòng)
帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：①緩沖和吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小；②帶傳動(dòng)靠摩擦力傳動(dòng)，過載時(shí)帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；③適用于兩軸中心矩較大的場(chǎng)合；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。
帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：①不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；②需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；③整個(gè)傳動(dòng)裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；④帶的壽命較短，傳動(dòng)效率較低。
鑒于上述特點(diǎn)，帶傳動(dòng)主要適用于：①速度較高的場(chǎng)合，多用于原動(dòng)機(jī)輸出的第一級(jí)傳動(dòng)。②中小功率傳動(dòng)，通常不超過50 kw。③傳動(dòng)比一般不超過7，最大用到10。④傳動(dòng)比不要求十分準(zhǔn)確。
3.3 方案三 鏈傳動(dòng)
圖3-3 鏈傳動(dòng)
鏈傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)的一些特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是：鏈傳動(dòng)沒有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；傳動(dòng)尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小；承載能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時(shí)；鏈傳動(dòng)能吸振與緩和沖擊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動(dòng)，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。
鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平穩(wěn)；傳動(dòng)中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中使用；只能用于平行軸間的傳動(dòng)；安裝精度和制造費(fèi)用比帶傳動(dòng)高。
鏈傳動(dòng)的適用場(chǎng)合：廣泛應(yīng)用于中心距較大、多軸、平均傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的傳動(dòng)。環(huán)境惡劣的開式傳動(dòng)、低速重載傳動(dòng)及潤(rùn)滑良好的高速傳動(dòng)，均可采用鏈傳動(dòng)。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動(dòng)比I<=7。目前其最大傳遞功率可達(dá)500kw，最高中心距可達(dá)8m。
綜合分析上述三種方案，從傳動(dòng)效率、傳動(dòng)比范圍、傳動(dòng)速度、制造成本和安裝精度、傳動(dòng)裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)課題的傳動(dòng)方案采用方案三，即采用鏈傳動(dòng)。
4 選用電動(dòng)機(jī)[1]
電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選得是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期過載而過早損壞；容量過大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運(yùn)動(dòng)，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。
根據(jù)設(shè)計(jì)取
滾筒外殼體積：
摩擦圓體積：
護(hù)板體積：
查表得
滾筒外殼質(zhì)量：
摩擦圓質(zhì)量：
護(hù)板質(zhì)量：
滾筒總質(zhì)量：
滾筒重力：
拋丸機(jī)的最大裝載量:
工件所受重力：
滿載時(shí)每個(gè)托輪所受切向力：
滾筒線速度：
滾筒所需功率：
查表得：
電動(dòng)機(jī)至滾筒的總效率
電動(dòng)機(jī)所需功率
所以選用電動(dòng)機(jī)額定功率
由于滾筒轉(zhuǎn)速不高，可選用YTC系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)額定功率選用YTC502型。
5 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)與計(jì)算[1]
圖5-1 機(jī)械傳動(dòng)裝置
電動(dòng)機(jī)選定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n m及工作軸的轉(zhuǎn)速n w即
可確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。
具體分配傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比最好在推薦范圍內(nèi)選取，對(duì)減速傳動(dòng)盡可能不超過其允許的最大值。
b. 應(yīng)注意使傳動(dòng)級(jí)數(shù)少﹑傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)少﹑傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，以提高和減少精度的降低。
c. 應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)﹑勻稱利于安裝，絕不能造成互相干涉。
d. 應(yīng)使傳動(dòng)裝置的外輪廓尺寸盡可能緊湊。
傳動(dòng)裝置的計(jì)算：
A. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
滾筒轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
B. 分配各級(jí)傳動(dòng)比
因，取
則
C. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)
a）各軸轉(zhuǎn)速
軸
軸
b）各軸功率
軸
軸
c）各軸轉(zhuǎn)矩
軸
軸
將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理并列于表5-1
表5-1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表
參數(shù)
軸名
軸
軸
轉(zhuǎn)速
48
19.2
功率
1.42
1.32
轉(zhuǎn)矩
282.5
656.6
傳動(dòng)比
2.5
效率
0.93
6 機(jī)械傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算[2]
6.1 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
圖6-1 鏈傳動(dòng)
6.1.1 鏈條的設(shè)計(jì)與計(jì)算
取小鏈輪齒數(shù)
則大鏈輪齒數(shù)，取
初定中心距，一般取，取
以節(jié)距計(jì)的初定中心距
鏈條節(jié)數(shù)
取 （取偶）
計(jì)算額定功率
查表得
為工況系數(shù)，
為齒數(shù)系數(shù)，
為鏈長(zhǎng)系數(shù)，
為排數(shù)系數(shù)，
根據(jù)查得：應(yīng)選用單排12A型滾子鏈，p=19.05mm
鏈條長(zhǎng)度
計(jì)算中心距
，查表
實(shí)際中心距
,一般
鏈條速度
有效圓周力
作用在軸上的力F
6.1.2 主要失效形式
a）鏈條疲勞破壞 在閉式鏈傳動(dòng)中：鏈條零件受循環(huán)應(yīng)力作用，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)．鏈板發(fā)生疲勞斷裂，滾子、套筒發(fā)生沖擊疲勞破裂。在正常潤(rùn)滑情況下．疲勞破壞是決定鏈傳動(dòng)能力的主要因素。
b）鏈條鉸鏈磨損 主要發(fā)生在銷軸和套筒上。磨損后鏈條總長(zhǎng)伸長(zhǎng)，因而鏈條垂度增大，導(dǎo)致嚙合情況惡化。如動(dòng)載荷增大．易發(fā)生跳齒．傳動(dòng)時(shí)振動(dòng)．噪聲增大。潤(rùn)滑不良。開式傳動(dòng)多發(fā)生磨損失效。
c) 膠合 潤(rùn)滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時(shí)．銷軸和套筒構(gòu)成的摩擦表面易發(fā)生膠合。
d）鏈條過載拉斷 常發(fā)生于低速重載情況下。
6.1.3 滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算
在低速（）重載鏈傳動(dòng)中，鏈條的靜強(qiáng)度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計(jì)算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)轭~定功率曲線上各點(diǎn)相應(yīng)的條件性安全系數(shù)S為8~20，遠(yuǎn)比靜強(qiáng)度安全系數(shù)大。當(dāng)進(jìn)行耐疲勞和耐磨損工作能力計(jì)算時(shí)，若要求的使命壽命過短，傳動(dòng)功率過大，也需進(jìn)行行鏈條的靜強(qiáng)度驗(yàn)算。
鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算公式為
（6-1）
式中 為靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
為工況系數(shù)；
為排數(shù)系數(shù)；
為有效圓周力；
,并查表得，，
所以
為許用安全系數(shù)，一般為4~8；如果按最大尖峰載荷來代替進(jìn)行計(jì)算，則可為3~6；若速度較低，從動(dòng)系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動(dòng)或作用力的確定比較準(zhǔn)確時(shí),可取小值；
為單排鏈極限拉伸載荷。
因?yàn)榇藗鲃?dòng)速度較低可取最小值，取
所以滿足要求
6.2 鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸
鏈輪齒數(shù)
配用鏈條的節(jié)距
配用鏈條的滾子外徑
小鏈輪分度圓直徑
小鏈輪齒頂圓直徑
取
小鏈輪齒根圓直徑
大鏈輪分度圓直徑
大鏈輪齒頂圓直徑
取
大鏈輪齒根圓直徑
鏈輪齒寬
查表得 , 為鏈條內(nèi)節(jié)內(nèi)寬
所以
圖6-2 齒形
6.3 滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修
表6-1 滾子鏈傳動(dòng)的故障與維修
故障
原因
維修措施
鏈板或鏈輪齒嚴(yán)重側(cè)磨
1.各鏈輪不共面
2.鏈輪端面跳動(dòng)嚴(yán)重
3.鏈輪支承剛度差
4.鏈條扭曲嚴(yán)重
1.提高加工與安裝精度
2.提高支承件剛度
3.更換合格鏈條
鏈板早期疲勞開裂
潤(rùn)滑條件良好的中低速鏈傳動(dòng)，鏈板的疲勞是主要矛盾，但若過早失效則有問題：
1.鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈條品質(zhì)差
3.動(dòng)力源或負(fù)載動(dòng)載荷大
1.重新選用合適規(guī)格的鏈條
2.更換只連合格的鏈條
3控制或減弱負(fù)載和動(dòng)力源的沖擊振動(dòng)
滾子提前碎裂
1.鏈輪轉(zhuǎn)速較高而鏈條規(guī)格選擇不當(dāng)
2.鏈輪齒溝有雜物或鏈條磨損嚴(yán)重發(fā)生爬齒和滾子被擠頂現(xiàn)象
3.鏈條質(zhì)量差
銷軸磨損或銷軸與套筒膠合
鏈條鉸鏈元件的磨損是最常見的現(xiàn)象之一。正常磨損是一個(gè)緩慢發(fā)展的過程。如果發(fā)展過快則
1.潤(rùn)滑不良
2.鏈條質(zhì)量差或選用不當(dāng)
1.清除齒溝雜物或換新鏈條
2.清除齒溝雜物或換新鏈條
3.更換質(zhì)量合格的鏈條。
續(xù)表6-1
故障
原因
維修措施
外鏈節(jié)外側(cè)擦傷
1.鏈條未張緊，發(fā)生跳動(dòng)，從而與鄰近物體碰撞
2.鏈箱變形或內(nèi)有雜物
1.使鏈條適當(dāng)張緊
2.消除箱體變形、清楚雜物
鏈條跳齒或抖動(dòng)
1.鏈條磨損伸長(zhǎng)，使節(jié)距和垂度過大
2.沖擊或脈動(dòng)載荷較重
3.鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.更換鏈條或鏈輪
2.適當(dāng)張緊
3.采取措施穩(wěn)定載荷
鏈輪齒磨損嚴(yán)重
1.潤(rùn)滑不良
2.鏈輪材質(zhì)較差，齒面硬度不足
1.改善潤(rùn)滑條件
2.提高鏈輪材質(zhì)和齒面硬度
3.把鏈輪拆下，翻轉(zhuǎn)180再裝上，則可利用齒廓的另一側(cè)而延長(zhǎng)使用壽命
卡簧、開口銷等鏈條鎖止元件松脫
1.鏈條抖動(dòng)過烈
2.有障礙物磕碰
3.鎖止元件安裝不當(dāng)
1.適當(dāng)張緊或考慮增設(shè)導(dǎo)板托板
2.消除障礙物
3.改善鎖止件安裝質(zhì)量
振動(dòng)劇烈、噪聲過大
1.鏈輪不共面
2.松邊垂度不合適
3.潤(rùn)滑不良
4.鏈箱或支承松動(dòng)
5.鏈條或鏈輪磨損嚴(yán)重
1.改善鏈輪安裝質(zhì)量
2.適當(dāng)張緊
3改善潤(rùn)滑條件
4.消除鏈箱或支承松動(dòng)
5.更換鏈條或鏈輪
6.加裝張緊裝置或防振導(dǎo)板
7 摩擦輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算[2]
最簡(jiǎn)單的摩擦輪傳動(dòng)是由兩個(gè)直接接觸并相互壓緊的摩擦輪組成，靠?jī)奢喗佑|面所產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
摩擦輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，有過載打滑保護(hù)作用，可無級(jí)調(diào)速；但由于在傳動(dòng)中存在彈性滑動(dòng)與打滑，傳動(dòng)效率低，磨損快，不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，同時(shí)，作用在軸與軸承上的力較大，只宜于中小功率的傳動(dòng)。
7.1 摩擦輪方案選擇
7.1.1 方案一 圓柱平摩擦輪傳動(dòng)
圓柱平摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與應(yīng)用：
a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易
b）壓緊力大，宜用于小功率傳動(dòng)
c）為了減小壓緊力，可將輪面之一用非金屬材料作覆面
d）大功率傳動(dòng)，摩擦輪常采用淬火鋼（如GCr15，淬硬至60HRC），并采用自動(dòng)壓緊卸載環(huán)
e）為降低兩軸的平行度要求，可將輪面之一制成鼓形，軸系剛性差時(shí)亦應(yīng)如此
f）用于回轉(zhuǎn)簡(jiǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、儀表調(diào)節(jié)裝置等
圖7-1 圓柱平摩擦輪傳動(dòng)
7.1.2 方案二 圓柱槽摩擦輪傳動(dòng)
圓柱槽摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與應(yīng)用：
a）壓緊力較圓柱平摩擦輪傳動(dòng)小，當(dāng)時(shí)，約為其30%
b）有幾何滑動(dòng)，易發(fā)熱與磨損，故應(yīng)限制溝槽高度為
c）加工和安裝要求較高
d）傳動(dòng)比隨載荷和壓緊力的變化有少量變動(dòng)
e）用于絞車驅(qū)動(dòng)裝置等
圖7-2 圓柱槽摩擦輪傳動(dòng)
7.1.3 方案三 端面摩擦輪傳動(dòng)
端面摩擦輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與應(yīng)用：
a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造；
b）壓緊力大，有幾何滑動(dòng)，易發(fā)熱和磨損；
c）將小輪制成鼓形，可減少幾何滑動(dòng)，降低安裝精度；
d）軸向移動(dòng)小輪，可實(shí)現(xiàn)正反向無機(jī)變速，但應(yīng)避免在附近運(yùn)轉(zhuǎn)；
e）要注意大輪的剛度，并控制二軸線的垂直度；
f）用于摩擦壓力機(jī)等。
圖7-3 端面摩擦輪傳動(dòng)
綜合以上敘述和此次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要求，選擇第一種方案
7.2 摩擦輪傳動(dòng)的主要失效形式
摩擦輪傳動(dòng)的主要失效形式：
a）疲勞點(diǎn)蝕和表面壓潰 多發(fā)生在閉式傳動(dòng)中，主要是由于高的接觸應(yīng)力而造成。
b）輪面膠合 壓緊力大，且轉(zhuǎn)速很高時(shí)，摩擦表面時(shí)溫度升高，導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜破裂而造成。
c）表面磨損 多發(fā)生在開式傳動(dòng)中。
7.3 摩擦輪的材料
摩擦輪材料應(yīng)滿足彈性模量大、耐磨性好、接觸疲勞強(qiáng)度高、價(jià)格低且熱處理及加工性能好等要求。
選用原則：
a）要求結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高時(shí)采用淬火鋼對(duì)淬火鋼或鋼對(duì)鋼。
b）對(duì)于尺寸較大、轉(zhuǎn)速較低、且為干摩擦的開式傳動(dòng)，一般選用鑄鐵對(duì)鑄鐵或鑄鐵對(duì)鋼。
c）要求傳動(dòng)平穩(wěn)、不添加潤(rùn)滑劑，噪聲小和摩擦系數(shù)高的場(chǎng)合，可選用鑄鐵（或鋼）對(duì)酚醛層壓布材、皮革、橡膠或壓制石棉纖維等。
根據(jù)此裝置的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)需要，選用鑄鐵為材料。
7.4 摩擦輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算
傳動(dòng)比
摩擦系數(shù)查表取
載荷系數(shù) ，取
齒寬系數(shù) 取
綜合彈性模量
,為主、從動(dòng)輪材料的彈性模量
查表得
所以
許用接觸應(yīng)力查表得
取
摩擦傳動(dòng)示意圖
初算中心距
取
式中 為摩擦因數(shù)，查表??；
為傳遞功率；
為小摩擦輪轉(zhuǎn)速；
摩擦輪寬度
所以每個(gè)托輪的寬度
小摩擦輪直徑
取
大摩擦輪直徑
實(shí)際中心距
主動(dòng)轉(zhuǎn)距
8 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算[3]
8.1 軸的材料
應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理來選擇軸的材料。
軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如35、45和50，其中以45號(hào)鋼最為常用。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選45號(hào)鋼作材料
8.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。
一般軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：
a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；
b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調(diào)整；
c）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施；
d）便于加工制造和保證精度。
由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
（8-1）
式中 為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為;
為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為;
為軸傳遞的功率，單位為；
為軸的轉(zhuǎn)速，單位為;
為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；
為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為。
由此推得實(shí)心圓軸的最小直徑(單位為)為
(8-2)
式中為計(jì)算常數(shù)，，取決于軸的材料和受載情況
查表取
所以
當(dāng)軸段上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大直徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱：時(shí)，單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%；時(shí)，單鍵槽增大5%~7%，雙鍵槽增大10%~15%。最后應(yīng)對(duì)進(jìn)行圓整。
綜合以上取，
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：
圖8-1 主軸
9 軸承蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算[1]
螺釘聯(lián)接式軸承蓋調(diào)整軸承間隙方便，密封性好，應(yīng)用廣泛。
軸承外徑
根據(jù)軸承外徑取螺釘直徑
螺釘孔直徑
取
取
由結(jié)構(gòu)確定，
查表得 , , ,
代號(hào)入下圖所示：
圖9-1 軸承蓋
10 軸承的選擇和潤(rùn)滑：
10.1 軸承的選擇：
選擇滾動(dòng)軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個(gè)主要因素：
A.負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小，方向和性質(zhì)來選擇軸承。
a)負(fù)荷大小：一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適用于承受較大負(fù)荷，球軸承由于是點(diǎn)接觸，承載能力小，適用于輕，中等負(fù)荷。
b)負(fù)荷方向：純徑向力作用，宜選用深溝球軸承，圓柱滾子軸承或滾針軸承。純軸向負(fù)荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷聯(lián)合作用時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。若徑向負(fù)荷較大而軸向負(fù)荷較小時(shí)，也可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向負(fù)荷較大而徑向負(fù)荷小時(shí)，可選用推力角接觸軸承，推力圓錐滾子軸承。
c)負(fù)荷性質(zhì)：有沖擊負(fù)荷時(shí)，宜選用滾子軸承。
B.高速性能 球軸承不滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。在相同內(nèi)徑時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體越輕小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適合于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜選用超輕，特輕系列的軸承。
C.調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差或軸的剛度小，變形較大，以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時(shí)應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。
D.允許的空間 徑向尺寸受限制的機(jī)械裝置，可選用滾針軸承或特輕，超輕型軸承；軸向尺寸受限制時(shí)，宜選用窄或?qū)捪盗械妮S承。
E.安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承裝在長(zhǎng)軸上時(shí)，為裝拆方便可選用帶錐孔和緊定套的軸承。
根據(jù)以上所述及本設(shè)計(jì)的具體要求，選用調(diào)心球軸承。
10.2 軸承的潤(rùn)滑
軸承潤(rùn)滑主要目的是減少摩擦和磨損，同時(shí)起到冷卻，吸振，防銹及降噪的作用。
常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑脂及固體潤(rùn)滑劑(二硫化鉬)。選擇潤(rùn)滑劑應(yīng)當(dāng)考慮工作溫度，軸承負(fù)荷，轉(zhuǎn)速及其工作環(huán)境影響。一般來說，溫度高，負(fù)荷大，轉(zhuǎn)速低時(shí)選用粘度高的潤(rùn)滑劑。
潤(rùn)滑油選擇：常用的潤(rùn)滑油有--機(jī)械油，高速機(jī)械油，汽輪機(jī)油，壓縮機(jī)油，變壓器油，汽缸油等等。一般而言，軸承轉(zhuǎn)速越高，則選用較低粘度的潤(rùn)滑油。負(fù)荷越重，則選用粘度較高的潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑方法有：油浴潤(rùn)滑，循環(huán)油潤(rùn)滑，噴油潤(rùn)滑及油霧潤(rùn)滑。
選擇潤(rùn)滑油或脂潤(rùn)滑的一般原則如表10-1：
表10-1 選擇潤(rùn)滑油或脂潤(rùn)滑的一般原則
影響選擇的因素
用潤(rùn)滑脂
用潤(rùn)滑油
溫度
當(dāng)溫度超過120時(shí)，要用特殊潤(rùn)滑脂。當(dāng)溫度升高到200-220時(shí)，再潤(rùn)滑的時(shí)間間隔要縮短
油池溫度超過90或軸承溫度超過200時(shí)，可采用特殊的潤(rùn)滑油
溫度系數(shù)
<400000
〈400000－500000
載荷
低到中等
各種載荷直到最大
軸承形式
不用于不對(duì)稱的球面滾子推力軸承
用于各種軸承
殼體設(shè)計(jì)
較簡(jiǎn)單
需要較復(fù)雜的密封和供油裝置
長(zhǎng)時(shí)間不需維護(hù)的地方
可用。根據(jù)操作條件，特別要考慮工作溫度
不可以用
集中供油
選用泵送性能好的潤(rùn)滑脂。不能有效地傳熱，也不能作為液壓介質(zhì)
可用
最低轉(zhuǎn)矩?fù)p失
如填裝適當(dāng)，比采用油的損失還要低
為了獲得最低功率損失，應(yīng)采用有清洗泵或油霧裝置的循環(huán)系統(tǒng)
污染條件
可用。正確的設(shè)計(jì)可防止污染物的侵入
可用。但要采用有防護(hù)、過濾裝置的循環(huán)系統(tǒng)
11結(jié)論
在本設(shè)計(jì)中，執(zhí)行工作的從動(dòng)件能滿足生產(chǎn)工藝提出的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、功能范圍和運(yùn)動(dòng)性能等諸方面的具體要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸大小適度，在整體布置上占有空間小，布局緊湊。制造加工容易，維修拆裝方便，工作中穩(wěn)定可靠，使用安全，具有足夠的壽命。滾筒與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式，功率、轉(zhuǎn)矩及其載荷特性能夠相互協(xié)調(diào)，與其他相鄰機(jī)構(gòu)的銜接正常，傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和力可靠，不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。本機(jī)符合生產(chǎn)的需要，具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。
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