传动轴与内卸荷机构数字化设计与仿真

1、哈尔滨理工大学数字化设计与仿真技能训练目：传动轴与内卸荷机构数字化设计与仿真专 业：机械设计及其自动化班 级:机械学 号：姓 名：指导教师：2014 年在一些机械传动传动装置屮，经常会用到带传动，带传动一般都是用在 整个机械传动系统的第一级，主轴箱第一轴负担着动力输入的重负，而第一轴 除皮带轮外的受力不大，没有必要为抵消皮带的拉力而选用大的轴承和轴，所 以用卸荷式带轮结构更划算。一般卸荷式带轮结构分为内卸荷式带轮结构和外卸荷式带轮结构，这种 结构把上述径向拉力让床头箱来负担，动力经过花键套传递给第一轴，使第一 轴只受来自电动机的扭矩作用，而没有任何弯矩的作用，不仅结构合理，而且 可使主轴箱内部

2、结构紧凑。实际的结构是在轴的安装的机架上会有一个凸出的筒状结构轴从这个 筒的内孔屮穿过皮带轮浮动装在轴上,只能传递扭矩到轴上皮带轮是要受到皮 带的拉力的，但皮带轮是要通过滚动轴承装在这个筒状结构上的外圆上.将皮带 的拉力传递到机架上去了。它由屮间传动机构和卸荷机构组成11间传动机构由传动套和传动套与 主轴之间的连接键以及传动套与带轮之间的连接键组成；卸荷机构是由卸荷连 接座和卸荷轴承元件组成，卸荷轴承元件安装在卸荷连接座上。屮间传动机构 安装在主轴和带轮之间，当皮带带动带轮旋转吋，传动套带动主轴旋转，带轮 的张力通过卸荷连接座传递至主轴支架上，主轴不受该张力的影响；而且由于 带轮由安装在主轴支

3、架的卸荷轴承支撑，也避免了带轮自重对主轴的影响，因 此主轴不会发生挠曲变形，为主轴的旋转精度提供了基木保证。一、技能训练的目的4二、主要技术参数与要求5三、原理分析与设计计算5四、参数化设计与仿真11五、快速成型与分析12六、工程图样设计12七、技术经济评价13结束语15参考资料16一、技能训练的目的数字化设计与仿真技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课 程后，进行的一次综合性设计技能训练。通过综合技能训练，使学生能够运用 所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的冇关理论知识，以 及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过对机 械系统中的某些典型机构的分析

4、与现代设计技术练习，使学生们加深对机电产 品的现代设计方法、设计过程和设计技巧的理解；通过对典型机构的三维设计 和仿真设计的综合性训练，使学生们巩固并加强对三维设计和三维高级应用技 术的认知；通过对典型机构的工程设计、设计计算和技术文件的编写，使学生 们掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和设计资料的方法，巩固并加深对实 用设计技术知识的认知。通过对典型机构的设计，使学生们能够获得机电产品 现代设计技术的综合性技能训练，提高工程技术设计的能力，加强三维技术设 计的能力，提高分析和解决技术问题的能力及创新意识，为培养高索质的机械 工程技术人才奠定基础。二、主要技术参数与要求题0 03：传动轴与内卸

5、荷机构数字化设计与仿真技术参数与要求：屯动机功率p=3.5kw、转速n=1440r/min,传动轴转速1000 r/mino传动轴上有一用于变速的三联滑移齿轮块，模数2.5mm,齿数分 别为:24、30和36。三、原理分析与设计计算以带轮为驱动力的转=传动系统，带轮为整个传动系统的第一级，与电 动机直接相连，一般会使第一轴承受很大的拉力，没冇必要为抵消皮带的拉力 而选用大的轴承和轴，所以用卸荷式带轮结构。传动系统的屮间传动机构由传 动套和传动套与主轴z间的连接键以及传动套与带轮z间的连接键组成，卸荷 机构是由卸荷连接座和卸荷轴承元件组成，卸荷轴承元件安装在卸荷连接座 上。屮间传动机构安装在主轴

6、和带轮之间，当皮带带动带轮旋转时，传动套带 动主轴旋转。在皮带的作用下，带轮分别作用冇扭矩和径向力，带轮的径向力 经滚动轴承和轴承支座传至箱体，带轮的扭矩通过端盖及端盖与转轴z间的键 传至传轴，只承受一定的扭矩，径向力和弯矩被分担掉一部分，达到卸荷效果 和精度要求。-fuq5 qjnj、' 、1 寸图一（）带传动设计1确定计算功率工况系数ka =1.1pd = ka p=3.5xl.l=3.85kw2选取v带型号根据pd、口,选取a型v带,d=100mm3确定带轮直径£、d21）选小带轮直径d=100mm2）验算带速v v=7536m/s,60x10005 m/s<7.

7、536<25 m/s,满足要求3）确定从动轮基准直径d2 = d = 144mm,取标准值 j2= 1> 140mm n24）计算实际传动比i i= -y- = i 4d 5）验算传动比相对谋差传动比相对课差:=0.285% < 5%vi 题目的理论传动比：证=1.44合格4定中心距d和基准带长®1）初定中心距a。0.7（% +2）§ 兔 § 2（d +2）168 < 6/0 < 480 ,取 a0 =400mm2）计算带的计算基准长度god/o 2a（）+ 彳（/ +2）+=1177.8mm,取标准值厶d = 1120mm3）计算实

8、际屮心距ga=ao + d 2 do =37. 1mm4）确定中心距调整范围max = q + 0.03 厶 =404.7mm,取 max =405mmqmin = a °°15&/=354.3mm,取 qmin=354mm5验算包角©© = 180。一 ° ' x57.3。二 173.8。> 120。 a$ >120°,合格6确定v带根数z1）确定额定功率p。由仏及®，求得p°=1.3kw2）确定各修正系数功率增量查表得ap = 0.13kw包角系数查表得心=0.99 长度系数kl :

9、查表得k厶=0 913）确定v带根数zp（,z =2 99 根取z=3根 7确定单根v带初拉力亿查表得单位长度质量q = 0.10kg/m_l) + g/=13in8计算压轴力fq =2zfosin=785n（-）轴承的选择:若已经给出轴承的预期寿命l10'转速几何当量载荷p按下式可求得轴承的计算额定寿命fpp /60ni/£10/j确定各参数:宀护曲檬= 17.5mm,取dgfo p= -a=392n2球轴承取8 = 3载荷系数fp = 1.2温度系数z = 0.95假设每天8h工作，厶“=16000所以c =1.2x3310.95x(60x800106xl6000)1z3

10、 = 3kn根据传动轴外卸荷结构、大带轮直径及传动轴的最小直径，且轴承只受径 向载荷，选取轴承6204（三）轴的结构设计1最小轴径i轴直径为16mm轴段长度18 mm2ii轴直径为18mm小径为16.2mm轴段安装端盖，轴上加工短形键槽，轴段 长度65mm3iv轴段安装两个6204深沟球轴承6207.径为20mm所以iv轴直径为20mm4 v轴段轴直径25mm,因安放一个6005号轴承 轴段长度12mm。5vi轴段安装三联滑移齿轮，尺寸略。6vii轴端安装深沟球轴承6202,其内径为20mm,所以轴段直径16mm。 7传动轴结构如图一所示。（四）端盖结构设计端盖连接处有一个矩形键 所以耍去除端

11、盖内壁1.4mm厚度，在端部需耍有m6x4固定螺钊-，端口为了在安装吋与轴减少碰撞应留出空隙为0.2其他尺寸 见图一（五）轴承盖结构设计轴承盖起到固定轴承外圈，和密封的作用。小端直径根据深沟球轴承 6204外圈直径，取（p47mm,轴段长度14mim大端安装毡圈45,故内径 为（p46mm。结构及尺寸见图二。图二（六）密封圈的选择根据标准jb/zq 4606-1997选择毡圈fj145-79o（七）螺栓选择根据标准gb/t5781选择带轮与端盖及轴承盖联接螺栓为m6x4o轴承支座与箱体联接螺栓为m10x4o四、参数化设计与仿真轴承类运动仿真效果不明显（略）五、快速成型与分析六、工程图样设计七、

12、技术经济评价对轴与端盖之间的键做技术和经济评价 1加权评价法_ kj表1键加权系数g使用性能使川 寿命价格加工性装配性外观回收 性kjq严丁 工匕 i=l使用性能134422160. 22使用寿命323112120. 17价格122432140.2加工性012333120. 17装配性03013290. 12外观231113110. 16回收性222121100. 14ski =84工q严1i-12专家评价（如表2）表2键的专家评价性能指标加权系数qi评价分数xi很好（4分）较好（3分）般（2分）较券（1分）很差（0分）技术性使用性能0. 22使用寿命0.17加工性0. 17v装配性0. 12

13、v经济行价格0.2社会性外观0. 16v回收性0. 14各项得分工qjxj2. 521. 1400. 170总评得分x-=壬qz* xmax3.83/4-0. 95753评价得分（n 专家人数） 综合评价得分：0. 9575 技术评价得分：0. 49经济评价得分：0.8结束语1、本次课程设计是针对机械系统设计这门专业课程的基础知识的一次综 合性应用设计，设计过程中应用了机械设计、机械原理、工程力学 等已经学习的基础学科，对很多知识点又加深了卬象。2、本次课程设计充分应用了以前所学习的知识，并应用这些知识來分析和解 决实际问题。3、本次课程设计进一步掌握了机械设计的设计思路和设计切入点，同时得到 了对机械零部件的传动设计和动力计算能力以及应用各种资料和实际动手 的能力的提高。4、本次课程设计进一步规范了制图要求，熟悉运用计算机來绘图，掌握了机 械设计的基木技能。5、本次课程设计由于学习知识面的狭窄和对一些概念的理解不够深刻，以及 缺乏实际设计经验，使得设计当屮出现了许多不妥之处，诚请老师给予指 止和教导。参考资料一段铁群，机械系统设计，科学出版社；二向敬忠，机械设计