毕业设计 骑马攀螺栓拆装机

1、攀枝花学院本科毕业设计论文 摘要提供全套，各专业毕业设计摘 要当今社会随着我国经济的飞速发展和我国加入wto以后汽车价格有了较大的下调从而汽车这种在以前只有少部分有钱人才能拥有的产品，渐渐走进千家万户，走进我们的生活中。随着汽车用户数量不断的增加，汽车的维修必然成为一个热门行业，汽车维修行业的升温必然促进汽车专用维修设备的需求量的增加。骑马攀螺栓拆装机是用于拆装汽车钢板弹簧处的螺栓的，也就是汽车钢板弹簧处的u形螺栓。它的典型布置方案有：长颈、单轮轴手推车。具有接近工件、高度调整、转向和操作都很方便的特点，可适用于不同的传动结构，而且由于小的支点远离力点，因此也是消除静扭式结构中反力矩影响的一种

2、理想结构。当今市场的螺母拆装机有很多，有的是用于大型卡车，有的用于轿车，有的用于小型卡车。由于骑马螺母拆装机的结构简单，制造成本低，电路控制也比较简单，所以很多机械制造厂都能生产，都是一种辅助产品。在市场上能买到一些通用型号的新产品。针对有些特殊的机械可以自行设计制造。骑马螺栓拆装机由电动机、离合器、齿轮传动装置三部分组成，可能通过改变离合器的结构来改变骑马螺栓拆装机的性能等。可将离合器部分用液压来控制,使对骑马螺栓拆装机的控制更方便,可行性更高。 关键词 汽车，拆装机，u形螺栓，离合器，齿轮传动iii攀枝花学院本科毕业设计论文 abstractabstractsocial nowadays

3、along with our country economy of fly to soon develop with our country joined the wto later car price to have bigger next adjust thus a car this kind of in the past only little parts of products that the rich then can own, gradually walk into thousand 10000, walk into our lifes in.along with the car

4、 continuous increment of customers amount, the maintain of car by all means becomes a popular profession and the heat of car maintenance profession by all means helps the car appropriation to maintain the increment of demand of equipments.ride ma3 pans stud bolts dismantling to pack machine is the s

5、tud bolt which useds for dismantling to pack car steel plate spring coil of, be also a car steel plate the u form of the spring coil stud bolt.it of the typical model decoration project have:long neck, single axle cart.have close work piece, highly adjust, change direction and operate an all very co

6、nvenient characteristics, applicably in differently spread to move structure, and because the small fulcrum keeps off dint to order, so is also cancellation quiet the twist type anti- dint ju in the structure influence of a kind of ideal structure.the luo mother of market dismantles to pack machine

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9、electric motor, clutch, wheel gear to move to equip three parts to constitute, may pass structure of change the clutch to change to ride horse stud bolt to dismantle function of pack the machine etc.can press the clutch part controls with the liquid and make more convenient to the control which ride

10、s horse stud bolt to dismantle to pack machine, the possibility is higher.keywords truck, dismantle to pack machine, the u form stud bolt, clutch, the wheel gear spreads to move攀枝花学院本科毕业设计论文 目录目 录摘 要iabstractii绪 论11 任务分析和方案确定21.1 设计任务分析21.2 传动方案的确定21.2.1 传动方案一21.2.2 传动方案二31.2.3 传动方案三42 设计计算62.1 确定最大

11、拆装扭矩62.2 运动分析和动力参数的计算62.2.1 选择电动机62.2.2 各轴运动参数的设计计算73 带传动的设计计算93.1 确定计算功率93.2 初选带轮的基准直径93.3 确定中心距和带的基准长度104 蜗轮、蜗杆传动的设计计算124.1 选择材料124.2 按齿面接触疲劳强度进行设计124.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸134.4 校核齿根弯曲疲劳强度144.5 热平衡核算155 圆锥齿轮传动设计计算175.1 选择材料，热处理方法和精度等级175.2几何尺寸计算175.2校核接触强度205.3齿根弯曲强度校核226 弹簧的设计计算256.1 弹簧上所受力的分析256.2 弹

12、簧设计计算257 牙嵌式离合器的设计计算287.1 选择牙嵌离合器的材料，确定相关参数287.2 牙嵌式离合器的设计计算287.3 齿工作面挤压强度条件287.4 牙齿根部的弯曲应力的校核298 轴的设计计算308.1 蜗轮轴的设计计算308.1.1 求出蜗轮轴的力、转速、转矩，和作用在蜗轮上的力308.1.2 初步确定轴的最小直径308.1.3 轴的结构设计308.1.4 求轴上的载荷328.1.5 按弯扭合成应力校核轴的强度338.2 蜗杆轴的设计计算338.2.1 材料选择和受力分析338.2.2 轴的初步估算轴的最小直径348.2.3 轴的结构设计348.2.4求轴上的载荷358.3

13、被动轴的设计378.3.1 求被动轴上的功率、转速和转矩378.3.2 求作用在被动轴上的力378.3.3 初步确定宙的最小直径378.3.4 轴的结构设计388.4 传动轴的设计388.5 小锥齿轮轴的设计398.5.1 求输入锥齿轮轴上的功率、转速和转矩398.5.2. 初步确定轴的最小直径398.5.3 轴的结构设计398.6 输出轴的设计408.6.1 求输出轴上的功率求输入锥齿轮轴上的功率、转速和转矩408.6.2 初步确定轴的最小直径418.6.3 轴的结构设计418.6.4求轴上的载荷428.6.5 进行扭合成应力校核轴的强度429 滚动轴承和连接件的校核449.1 轴承的选择和

14、强度校核449.2 各轴上键的选择及强度校核469.2.1 蜗轮上键强度的校核469.2.2 半离合器上键强度的校核479.2.3 被动轴上键强度的校核479.2.4 花键的强度校核4710 密封和润滑49结 论50参 考 文 献51致 谢52攀枝花学院本科毕业设计论文 绪论绪 论随着我国汽车工业的飞速发展和高新技术在汽车上的广泛使用，对汽车维修工作提出了越来越高的要求。为了运行车辆有良好的技术状况，维修企业的面临形势。因此，运用先进的科学技术使保修工作变得机械化、文明化，以提高劳动生产效率及维修质量，延长车辆寿命，降低维修人员的劳动强度已成为当务之急。骑马螺母拆装机用于拆装各种汽车钢板弹簧骑

15、马螺栓螺母的拆装，它的典型布置方案有：长颈、单轮轴手推车。具有接近工件、高度调整、转向和操作都很方便的特点，可适用于不同的传动结构，而且由于小的支点远离力点，因此也是消除静扭式结构中反力矩影响的一种理想结构。当今市场的螺母拆装机有很多，有的是用于大型卡车，有的用于轿车，有的用于小型卡车。由于骑马螺母拆装机的结构简单，制造成本低，电路控制也比较简单，所以很多机械制造厂都能生产，都是一种辅助产品。在市场上能买到一些通用型号的新产品。针对有些特殊的机械可以自行设计制造。骑马螺栓拆装机由机电、离合器、齿轮传动装置三部分组成，可能通过改变离合器的结构来改变骑马螺栓拆装机的性能等。可将离合器部分用液压来控

16、制,使对骑马螺栓拆装机的控制更方便,可行性更高。 在提倡科技、技术、效率的今天，维修业空前发达。在汽车维修业中，也要求有较高的技术。这些技术不仅有维修师傅的经验还要有精良的设备来辅助。现在我国私有汽车越来越多，人们在不断追求财富的同时，还提倡安全。只有精良的维修技术才能吸引更多的客户。通过不断的对维修工具的改进和使用才能不断的提高生产力，增加经济的收入。 52攀枝花学院本科毕业设计论文 任务分析和方案确定1 任务分析和方案确定1.1 设计任务分析根据题目的要求所要设计的是专门用于对汽车底盘钢板弹簧处的u形螺栓、螺母进行拆装的专业用于汽车维修的设备。汽车底盘是一般扳手难于到达的部位，因为它处于汽

17、车的底盘位置，如果用扳手对其进行维修，难免会带来许多困难。而骑马攀螺栓拆装机就是一种专门用于对其手动难于到达位置进行螺栓、螺母拆装的机器。它所要达到是要求是能够将套筒伸入手动难于到达的部位进行对汽车的维修。 因为骑马螺栓拆装机是用作对各种汽车钢板弹簧螺栓螺母的拆装，故需要满足螺纹连接拆装设备的基本要求。为了满足螺纹连接拆装的需要，对设备有如下的基本要求：1要有足够的扭矩，保证能拆装该机具所对应的绝大多数螺纹连接。2某些设备要能控制扭矩，即能限扭，以满足重要螺纹连接的定扭装配要求3力求传动效率高。工作噪音低。4要求体积小，重量轻，机动灵活，操作简便。5要求支承可靠，这对大扭矩扳手来说更为重要。1

18、.2 传动方案的确定1.2.1 传动方案一因为骑马攀螺栓拆装机是用于拆装汽车钢板弹簧上的u形螺栓的，所以是汽车修理不可缺少的重要维修工具。经过老师带领去实际考察和查阅了相关资料后拟定出了三种骑马攀螺栓拆装机的三种的传动方案，图1.1是第一种传动方案。图1.1 传动方案一1.电动机 2.齿轮减速器 3.牙嵌式离合器 4 .传动轴 5.锥齿轮组 6 万向节其传动路线为(扭紧)：电动机1的扭矩 皮带轮（图中未画出） 齿轮z！ 齿轮z2 齿轮z3 牙嵌式离合器主从轮z4离合器的从动轮z5 齿轮z6 传动轴4 锥齿轮z7锥齿轮z8 万向节6 螺母套 扭紧螺母当螺母扭到最大扭矩时，离合器z4在轴向有个分力

19、将z4向左移动，最后z4和z5分开，在弹簧的作用下再次啮合，在这个过程中会有冲击和噪声，会使操作人员知道螺母已经打紧了。传动路线(扭松)：改变动机的转向就可以了。由于离合器的设计原理，在扭松的过程中，离合器不会脱开，直到螺母放扭下来。1.2.2 传动方案二传动方案二的传动路线如图1.2所示图1.2 传动方案二上图中各部分分别列于表1.1表1.11蜗杆5传动轴2蜗轮6锥齿轮组3牙嵌式离合器主动片7万向节4牙嵌式离合器的从动片8弹簧扭矩的传动过程（扭紧）：电动机 皮带轮 皮带轮带动蜗杆1 蜗杆带动蜗轮 蜗轮通过蜗轮轴带动离合器主动片3 离合器从动片 4 传动轴5 带动锥齿轮z7 锥齿轮z8 万向节

20、7 螺母套 扭紧螺母。 注：图中的时机和皮带轮没有画出螺母扭紧后，离合器在轴向的分力迫使离合器从动片向右移动，最终离合器分开，离合器分开后，从动片在弹簧的作用下向左移动，又与主动片接合，这过程中产生冲击和噪音，冲击会使螺母扭的更紧，噪音可以判断螺母是否扭紧。扭松：拧下螺母时，只要改变电动机的转向就行。在拧下的螺母的过程中，离合器一直啮合。1.2.3 传动方案三 通过分析的传动方案三如图1.3所示。 图1.3 传动方案三上图所示各部分名称如表1.2所示：表1.21电动机7摩擦离合器的从动片2皮带小轮8减速器箱体3螺母9传动轴4花键10锥齿轮组5皮带轮大轮11万向节6摩擦离合器的主动片力矩传动过程

21、如下：扭紧螺母：电动机1 皮带小轮2 皮带大轮5 花键4 摩擦离合器主动片6 摩擦离合器从动片7 齿轮z1 齿轮z2 齿轮z3 齿轮z4 传动轴9 锥齿轮z5 锥齿轮z6 万向节11 螺母套 扭紧螺母。注：1、当螺母扭紧时，可以通过摩擦离合器的打滑来判断。2、在传动过程中，可以通过螺母3改变摩擦离合器的正压力，可以调节最终输出的扭矩。扭松螺母：只要改变电动机的转向就可以了。 综合设计难度和实际参观内容我决定采用方案二来进行设计计算。攀枝花学院本科毕业设计论文 设计计算2 设计计算2.1 确定最大拆装扭矩 螺纹连接拆装设备最大拆装扭矩的确定。最大拆装扭矩（简称最大扭矩）是螺纹连接拆装设备的设计计

22、算的基础数据。根据表资料5可确定出各种螺栓拆装所需要达到的扭矩值。1）根据工业标准，表中扭矩值为螺栓达到屈服权限70%时所测定。2）建议锁紧值矩为：表中数值（70%80%）。例如：m52，8.8级螺栓，则锁紧力矩为：3） 拆松力矩为锁紧力矩的倍。例如：上例锁紧力矩为，则其拆松力矩为。4） 扭矩计算公式。上式中：s：拉伸强度（mpa）； 0.8：屈服 ；70%：一般螺栓使用到屈服极限的70%时； 0.2：摩擦系数；：螺栓直径(mm)； d：螺母直径(mm)。所以根据资料5便可得出各种大小的螺栓、螺母拆装时所需的力矩值。汽车钢板弹簧处的螺纹连接，其拧松力矩都大于拧紧力矩。因此最大力矩应根据拧松力矩

23、而定。根据资料5上各螺纹连接的扭矩值表。因为汽车钢板弹簧处的螺纹连接处于汽车底盘处，螺纹连接可能会受到各种力而发生不同程度的变形，也会受到水或其它物质的沾染而发生锈蚀。故拆松力矩应该为锁紧力矩的1.52倍。根据设计要求选择螺栓公称直径为30mm的进行设计计算。故查表1.1查得扭矩值为588nm（螺栓，螺母强度等级为4.8材质为一般构造用钢q235即a3）。又根据表1.1得出锁紧力矩值为：表中数值（7080）%。故锁紧力矩为（取中间值取为75%）。= 式（2.1）因为骑马攀螺栓拆装机的设计计算是按照最大拆装扭矩来进行设计计算的而最大拆装扭矩即为拆松扭矩故根据设计要求最大拆装扭矩为（取值为1.8）

24、 式（2.2）2.2 运动分析和动力参数的计算2.2.1 选择电动机 根据上面的分析和计算得出骑马攀螺栓拆装机要求输出的扭矩值为793.8n。根据转速与功率、扭矩之间的转换公式有 式（2.3）故只要确定出骑马攀螺栓拆装机的输出转速即可得出输出功率。根据实际实习测量得一般骑马攀螺栓拆装机的输出转速为一般为2530。故在此设计中暂选取为26r/min。这样便可得出输出功率为 式（2.4）查资料1得各种传动的效率为：圆柱齿轮传动跑合好的6级精度和7级精度齿轮传动效率为0.980.99。圆锥齿轮传动跑合好的6级精度和7级精度齿轮传动效率为0.970.98。带传动（v带传动）的效率为0.920.96。蜗

25、轮蜗杆传动的效率为0.70.75。常用联轴器的传动效率为0.970.99。以上传动效率均包括轴承传动效率。计算过程中取值均取小的值根据上面的计算得出所设计的骑马螺栓拆装机的输出功率为2.1613kw。输出的转矩为793.8nm。根据各传动过程中的效率便可得出电动机的输出功率： 式（2.5）式中 为锥齿轮传动的效率；为皮带传动的效率；为蜗轮蜗杆传动的效率。为电动机处联轴器的传动效率。（以上效率均包括轴承的效率在内）。传动比的分配和电动机械的选择：v带传动的传动比在24之间；锥齿轮传动的传动比在23；蜗轮蜗杆传动的传动比在840之间。故初步选择v带传动的传动比为2，锥齿轮传动的传动比选为3，蜗蜗轮

26、蜗杆传动的传动比选为8。故总的传动比为。因为输出转速为26r/min，所以可以初步算出所需电机的转速为。根据资料1表28查y系列三相异步电动机可选择电动机型号为y112m4的电动机，它的同步转速为1500r/min，满载转速为1440r/min，功率为4kw。2.2.2 各轴运动参数的设计计算骑马攀螺栓拆装机采用的是通用电动机，取电动机功率为设计功率。所发各轴的数据计算如下：1轴（电动机轴） ，2轴（蜗杆轴），3轴（蜗轮轴），4、5（被动轴和滑键轴）由于轴4、5是用花键与轴3连在一起的，所以功率，转速和转矩相同。6 轴（输出轴），。输出的转矩和功率均大于初步计算时的值，故所选择电动机合适。综合

27、上面各轴的计算各轴的运动参数列为表2.2如下所示：表2.1 各轴的运动参数轴名称功率kw转速（）转矩电机轴41440蜗杆轴392720蜗轮轴274490被动轴2.74490滑键轴274490输出轴26630攀枝花学院本科毕业设计论文 带传动的设计计算3 带传动的设计计算3.1 确定计算功率因为v带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，并且v带传动结构较紧凑，以及v带多已标准化所以带传动部分选择v带传动。带传动的主要失效形式即为打滑和疲劳破坏。因此，带传动的设计准则为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。计算功率是根据传递的功率p，并考虑到载荷性质和每天运转的时间长短等因素的影响而

28、定的。即 式（3.1）式中：计算功率，单位为kw； 传递的额定功率（例如电动机的额定功率），单位为kw； 工作情况系数。见资料2。 查资料2得取为1.2，故=。小带轮的转速即为电动机的转速，即为。根据小带轮的转速和计算功率由资料2上图88和图89选定带型。查图88，89得出，所选取带型为普通v带a型。3.2 初选带轮的基准直径1） 初选小带轮的基准直径，根据v带的截型，参考资料2表83及表87选取，为了提高v带的寿命，宜选取较大的直径。故查表83及表87初选小带轮外径为105.5mm。基准直径为100mm。2) 验算带的速度 根据式， 式（3.2） 式中：、 分别为主、从动轮的圆周速度，单位为

29、m/s； 、主动轮和从动轮的转速，单位为r/min.； 、主动轮和从动轮的节圆直径，可用、近似代换，单位为mm。即有：因为在一般传动当中，因滑动率并不大（），故可以不予考虑，而取传动比为，故=。查表87圆整为200mm。为205.5mm。故有。3.3 确定中心距和带的基准长度因为设计中未给出两轮的中心距，可根据传动的结构需要初步确定中心距，取 即为0.7(100+212)2(100+212218.4624根据计算值和实际的情况初步确定中心距为350mm。按带传动的几何关系，按根据由表82中选取和相近的v带的基准长度，故查表82得出=1250mm。再根据来计算实际中心距。由于v带传动的中心距一般

30、是可以调整的，故可采用下式作近似计算，即 式（3.3）考虑安装调整和补偿预紧力（如带伸长而松弛后的张紧）的需要，中心距的变动范围为：=；=。大、小带轮图见图3.1图3.1 大、小带轮图攀枝花学院本科毕业设计论文 蜗轮、蜗杆传动的设计计算4 蜗轮、蜗杆传动的设计计算4.1 选择材料 根据推荐，采用普通渐开线蜗杆（zi）考虑到蜗杆的转速不大中等速度，故蜗杆用45钢。因希望效率高耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55hrc。蜗轮用铸锡磷青铜zcusnp1,金属模铸造 ，为了节约贵重金属，仅齿面用青铜制造，而轮芯用铸铁ht200。4.2 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则

31、，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，由资料1式1112得传动中心矩为 式（4.1）1） 确定作用在蜗轮上的转矩按4，估取效率，则2） 确定载荷系数k因工作载荷有微小的振动故取为1.3；由资料1式115选取使用系数1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数；则 式（4.2）3) 确定弹性影响系数因为选用的是铸锡磷青铜与蜗杆相配故4) 确定接触系数先设分度圆直径和传动中心距之比从资料1图11-18中可查得。5）根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusn10p1,金属模造，蜗杆螺旋齿面硬度45hrc,可从表11-7中查得蜗杆许用应力。 h ， 式（4.3）寿命系数 则6）计算中心距

32、 式（4.4）根据资料2表1348取中心距为160mm，因，故取模数，蜗杆分度圆直径。这时，从资料1图1118中可查得接触系数，因为因此以上计算结果可用。4.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1）蜗杆轴向齿距直径系数q=10 齿顶圆直径齿顶圆 齿根圆 根据资料2表1346查得分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚。2）蜗轮查资料2表1348蜗轮齿数取31；变位系数验算传动比，这时传动误差为能够用。蜗轮分度圆直径 mm蜗轮喉圆直径 mm蜗轮齿根圆直径 mm蜗轮咽喉母圆半径 根据资料2表13410计算蜗轮的轮沿的宽度b=，即 b=3）蜗轮的结构设计 查资料2表13469选用轮箍式的蜗轮结构。齿圈与轮心采用h7

33、/r6配合。并加装6个紧定螺钉，以增强联接的可靠性。结构图见图3.2 。 图4.1 蜗轮结构图4.4 校核齿根弯曲疲劳强度根据 式（4.5） 当量齿数 式（4.6） 根据 从资料1图1119中可查出齿形系数螺旋角系数. 许用弯曲应力 从表118中查的由2cusn10 制造的蜗轮的基本许用应力为 寿命系数 式（4.7） 弯曲强度满足要求。4.5 热平衡核算 蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使没头润滑稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规

34、定的范围之内。 式（4.8）取 由于摩擦损耗的功率，则产生的热流量（单位为1w1j/s）为 以自然冷却的方式，从我箱体外壁散发到周围空气中去的热流量（单位为1w1j/s）为 上面各式中：箱体的表面传热系数，可取（8.1517.5）。 s内表面能被润滑油所飞溅到而外表面又可以为周围空气所冷却的箱体的表面面积，单位为。 油的工作温度，一般限制在60，最高不超过。 周围空气的温度，常温情况可取20。 故散热条件能够满足要求。攀枝花学院本科毕业设计论文 圆锥齿轮传动的设计计算5 圆锥齿轮传动设计计算5.1 选择材料，热处理方法和精度等级已知锥齿轮的输入转扭，传动比，转速。在整个骑马螺母拆装机中锥齿轮在

35、扭矩传动过程中受到最大的扭矩，所以选用大小齿轮的材料都为20，硬度为5662hrc，由参考资料8图8-3-9-8（d）查得；由参考资料8图8-3-9（d）查得，采用7级精度，齿面粗糙度选用直齿齿轮，按接触强度初步设计计算，即： 式（5.1）（本小节所有参数来自参考资料8） 表5.1载荷系数表8-3-88齿宽系数表8-3-85许用接触应力表8-3-88材料配对系数表8-3-28根据表3.1，初算结果 5.2几何尺寸计算按资料8表8385齿数：取，取齿数互质取，分锥角：模数：，取即齿宽中点分度圆直径：外锥距：中锥距：齿宽：，取齿顶高： 齿根高： 顶圆直径：齿根角：齿顶角：顶锥角：根锥角：冠顶距：安

36、装距：取，考虑齿轮结构情况，以及轮冠距h后测量方便。分度圆齿厚： 分度圆弦齿厚：分度圆弦齿高：当量齿数：当量齿轮分度圆直径：齿宽中点齿顶高：当量齿轮顶圆直径：齿宽中点模数：当量齿轮基圆直径：啮合线长度：端面重合度：5.2校核接触强度 按表8389进行接触强度计算。强度条件： 计算接触应力： 式（5.2）式中：设计参数均来自参考资料8表5.2节点区域系数查图8336弹性系数查表8334重合度系数查图8312螺纹角系数查图8313锥齿轮系数查表8389 查表8331查表8390 （查表8389） （查表8389）式中： 表5.3查表8399查图8335查表8390查表8390查表8390根据表5.

37、3则： （见表8389和表8391） （见表8392）则：许用接触应力： 表5.4查图8323 查图8319 查图8321按查图8321查表8389根据表3.4，则 所以有：，满足接触强度5.3 齿根弯曲强度校核强度条件： 计算齿根应力：按照表5.5则有： 许用接触应力： 按照表5.6 可得： 所以，齿根弯曲强度完全能够满足要求。其结构图如图5.1所示：表5.5查表8389查表8392查表8389 查图8337 查图8338查图8339查图8314查表8393表5.6查表8393查表8393 查图8325按查图8326查图8324图5.1 锥齿轮图攀枝花学院本科毕业设计论文 弹簧的设计计算6

38、弹簧的设计计算6.1 弹簧上所受力的分析因为弹簧是用于支撑牙嵌式离合器的被动半块的，所以弹簧的设计计算 应根据牙嵌式离合器上所承受的扭矩和力来确定弹簧的受力。根据资料12可得下式： 式（6.1）式中： 弹簧反力； 离合器牙面的工作半径； 离合器牙面的倾斜角； 离合器牙面间的摩擦角； 被动滑块键联接的工作半径； 键间摩擦系数，可取上式就是控制扭矩的计算式。当蜗轮的输出扭矩最大时有，所以设计时要求当蜗轮轴的输出扭矩大于时要求牙嵌式离合器要分开，故取滑键轴的输出扭矩设为300。从而达到限扭的目的。故可求得在此时弹簧的反力。即：得出 式（6.2） 式（6.3）6.2 弹簧设计计算 在弹簧设计时，根据弹

39、簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求（安装空间对弹簧尺寸的限制）等来决定弹簧丝的直径、弹簧中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。具体设计如下：因为弹簧是安装在牙嵌式离合器上的，。故选择常用的有两个端面圈均与邻圈并紧且磨平的yi型。且其制造尺寸不是很大，故弹簧材料选为65mn根据资料1查取其力学性能如表6.1所示：表6.1 65mn弹簧钢丝的拉伸强度极限钢丝直径18001750170016501600查资料1表162选择i类弹簧，它的受变载荷作用次数在以上，许用切应力为1） 初步选择旋绕比c5，并根据资料1式164 式（6.4）于是可得出弹簧的曲度系数k值，2） 根据安装空间初步设弹簧中径d因

40、为牙嵌式离合器被动安装弹簧处的直径为56mm，故初步选择弹中径为80mm。根据c值估取弹簧丝直径d，根据。故。3） 试算弹簧丝直径，由式资料1163可得，因为弹簧的最大工作载荷，由弹簧在机构中的工作条件决定，但不应到达它的极限载荷，通常应保持在 式（6.5） 根据资料1表165查得弹簧丝直径取为16mm。再根据表164可求 弹簧的中径dcd=，故内径为，外径为。旋绕比。4） 根据变形条件求出弹簧工作圈数对于压缩弹簧或无预应力的拉伸弹簧有（初步取为20mm） 式（6.6） 所以弹簧的工作圈数为n=6圈。 节距 故。 轴向间距取故能够符合安装要求。5） 对于压缩弹簧，长度较大时需验算其稳定性因为，

41、故其稳定性符合要求。6） 疲劳强度的验算由资料1式1615可得，, 上面各式中：弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，可由资料1表168查得为0.33。 弹簧疲劳强度的设计安全系数，当弹簧的设计计算和材料的力学性能数据精确性高时取为，；当精确性低时，取。 安装载荷，通常取为工作时的最大载荷。 故可得： 。故设计的弹簧符合工作要求。7） 进行结构设计根据上面计算的各个数据便可绘出弹簧的结构图，如图6.1所示。攀枝花学院本科毕业设计论文 牙嵌式离合器的设计图6.1 弹簧结构图7 牙嵌式离合器的设计计算7.1 选择牙嵌离合器的材料，确定相关参数因为骑马螺母拆装机在工作过程中承受较大的扭矩，且在工作过程有有

42、较大的冲击，所以半离合器上牙的工作面应有较高的硬度，以提高耐磨性和承受冲击载荷的能力，材料选用40，淬火至5057hrc。参考资料5表10-1查得40的屈服极限。7.2 牙嵌式离合器的设计计算由参考资料9表6-3-9确定离合器的相关尺寸：牙齿外径：，接合参考资料9表6-3-98取，取 式（7.1） 式（7.2） 取 式（7.3）离合器的扭紧的工作面是45度的角，由于骑马攀螺栓拆装机在拆松螺母时，时常会遇到螺栓、螺母因在工作过程中受力变形或者是因为自然条件下生锈或者其它的变形使螺栓、螺母的拆装变得更加困难。故牙嵌式离合器在设计扭松螺母时的扭松工作面是与轴线垂直的面。这样在拆下螺母时便可输出很大的

43、扭矩。就能拆下螺母。单头齿数z=2，计算牙数，这里取7.3 齿工作面挤压强度条件 式（7.4）-离合器齿牙挤压的许用压力，p齿面挤压应力，分别为离合器计算转矩，（k为离合器的工况系数，参考资料7见表1-7，t为理论转矩），取每个齿的承压面积，；对于梯形齿，：牙的收缩角 由于骑马螺母拆装机的离合器在达到最大的扭矩的时候脱开后又在弹簧的作用下又啮合，在这个啮合的过程中是有速度的，速度由参考资料9表6-3-8查得牙嵌离合器材料的许用应力，参考资料5表10-1查得40的屈服极限。由参考资料7表1-7取离合器的工作系数为1.5，由理论转矩 估取的数值可以使用。7.4 牙齿根部的弯曲应力的校核 参考资料9

44、表6-3-8查得牙嵌离合器材料的许用弯曲应力 式（7.5）故以上所取的强度足够。攀枝花学院本科毕业设计论文 轴的设计计算8 轴的设计计算8.1 蜗轮轴的设计计算8.1.1 求出蜗轮轴的力、转速、转矩，和作用在蜗轮上的力由前面的计算可知： 转矩 功率 转速 8.1.2 初步确定轴的最小直径按资料1式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40 ，调质处理。根据表153选取于是得： 式（8.1）蜗轮轴的最小直径显然是安装牙嵌式离合器的，所以最小端直径须由离合器的安装处直径来确定。故参照前面牙嵌式离合器的设计，牙嵌式离合器的安装处直径为。半牙嵌式离合器的长度为52mm。即68段长度取为70mm

45、。因为在这段蜗轮轴上需要安装的有牙嵌式离合器的半离合器、角接触轴承和蜗轮。而且蜗轮的右端的固定用套筒来固定。故装配方案确定如图4.1所示：8.1.3 轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案，轴上零件的装配方案如图8.1所示。图8.12） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足半离合器的轴向定位要求，68段右段需要制出一轴肩，因为半离合器的长度为52mm。所以将68段长度取为70mm。因为78段的直径为，所以将67段的直径为46mm，取蜗轮距箱体内壁间的距离为16mm。（2）初步选择滚动轴承。因轴承同时爱有径向力和轴向力的作用。故选角接触轴承。参照工作要求并根据67段的直径为46mm。故根据资料3选择型号为7120ac的角接触轴承，它的尺寸为：故，考虑到箱体的铸造误差，在确定角接触轴承位置时，应距箱体内壁有一段距离，取。已知角接触轴承的宽度为。并且取蜗轮和箱体间的距离为。故取：。因为蜗轮的宽度为100，而且蜗轮的右端的轴向定位采用套筒定位，已知蜗轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面能可靠地压昆蜗轮轮毂，此轴段应略短于轮毂的宽度故取由资料3查得所选轴承的定位轴肩高度为5mm，因此，故取：。根据资料1对于轴的23段和34段的宽度均取为12mm，