本科毕业设计说明书

1、学校代码： 10128学 号： 200920102050本科毕业设计说明书题 目：钢轨淬火线的立式输送机设计与分析学生姓名：国 文 龙学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械电子工程班 级：机电09-4班指导教师：杨 涛 教授二0一三年六月摘 要铁路运输对于社会的发展和国民经济具有相当重要的意义和实用价值，随着我国铁路建设的快速发展，在铁路建设的过程中，钢轨是铁路设施中最为关键的零部件，其重要性勿庸置疑，钢轨质量的好坏关系到铁路运输的使用性、安全性、可靠性。根据我国铁路中长期规划，到2020年将必建铁路客运专线1 2万km有余，大部分设计时速在300 km及以上。正线轨道设计为一次铺设跨区间

2、无缝线路，超长钢轨广泛应用与铁路，可大大提高铁路的运输能力和平稳性，安全性，在钢轨的加工的过程中，送轨机是钢轨调直线的重要设备之一。钢轨淬火线立式输送机是比较常见的送轨机，主要的结构是在电动机的驱动下通过减速器使下水平驱动辊轮转动，与钢轨轨底产生摩擦驱动；钢轨的头部有移动的上水平辊轮，通过气压或者液压使上水平的辊轮压在钢轨头部，增加下水平驱动辊轮与钢轨底产生的摩擦力实现钢轨焊接生产线钢轨辊道走行输送驱动。由于是超长钢轨的焊接，需要的多台钢轨输送机，来完成长距离的运输和传递。当焊接完成移开从动辊轮，让出钢轨的起吊空间，钢轨从运输机上移开，放置成品存放台。关键字：钢轨；运输机；送轨机Abstrac

3、tRail transport for the development of society and economy has considerable significance and practical value, along with the rapid development of China's railway construction, the process of building the railway, rail railway facilities is the most critical components, and its importance Needles

4、s doubt, the quality is good or bad relationship rail to rail transportation use, safety and reliability. According to China's long-term railway plan, 2020 will be construction of a railway passenger line 1 more than 20,000 km, most of the design speed of 300 km in and above. Main line track des

5、ign for a laying of cross-CWR, long rail widely used in railways, can greatly improve the railway transport capacity and stability, safety in the course of processing the rail, sending rail track machine is adjusted one of the important equipment line. Hardening line Vertical conveyor rail is more c

6、ommon to send track machine, the main structure is driven by the motor via reducer to make the next level of drive roller rotates Rail Base with friction drive; rail head movement upper horizontal roller wheel, pneumatic or hydraulic pressure through the upper levels of roller pressure in the rail h

7、ead, increasing the lower horizontal drive roller and friction generated by the bottom rail to achieve rail rail welding production line walk the line roller conveyor drive. As the long welded rail, the need for more than one rail conveyors, to complete the long-distance transportation and delivery.

8、 When welding is completed remove the follower rollers, so that the lifting rail space, rail away from the conveyor, placing the finished product storage units.Keywords: Rail; Transport; Send track machine目 录第一章 引 言11.1在工程中的应用11.2 钢轨淬火线立式输送机的发展及现状11.3钢轨淬火线立式输送机存在的问题2第二章 总体设计计算32.1 钢轨淬火线立式输送机结构原理32.2

9、钢轨淬火线的立式输送机的总体设计32.3钢轨淬火线的立式输送机的参数计算4辊轮驱动部分分析与计算4、确定电动机型号5减速器的选择62.3.4 选取减速器的型号82.3.5 联轴器的选择82.4二次减速装置的设计10二次减速装置的轴的设计10二次减速装置齿轮的设计11主要几何尺寸14齿轮的结构和工作图152.5滚动轴承的选择152.6轴承端盖的设计15穿通式轴承端盖16未通式轴承端盖172.7键联接的选择及校核计算172.8二次减速装置上下箱体的设计182.9上从动辊轮的设计18第三章 钢轨淬火线的立式输送机实体建模193.1电动机与减速器的实体建模19第四章 工程分析284.1 有限元模型的建

10、立284.2进行分析284.3求解324.4后处理32第五章 总 结35参考文献36致谢37第一章 引 言1.1在工程中的应用随着我国现代化进程的加快，经济的发展离不开铁路的建设，铁路的建设包括机车的改进和配套设施的提高，尤其是超长钢轨的的应用，对于提高运输的高效起到关键的作用。铁路运输作为中国交通路线网络的大动脉，对经济发展和人民生活以及国防建设等诸多方面都起着至关重要的作用。根据我国铁路中长期规划，到2020年将必建铁路客运专线1 2万km有余，大部分设计时速在300 km及以上。正线轨道设计为一次铺设跨区间无缝线路。焊接用钢轨采用60 k/m无螺栓孔新轨，有碴轨道轨枕为26m长型混凝土枕

11、，型弹条扣件；无碴道床有板式、弹性支承块式和长枕埋人式等结构型式。辊道输送线（简称辊道）是焊轨工艺生产线中连接各工位设备的一条传输纽带，贯穿于整个焊轨工艺生产线，主要用于输送钢轨精确到达工艺生产线的各个工位，确保焊轨生产连续性，是焊轨基地建设的重要组成部分。辊道输送线结构布局、辊距、辊道速度、驱动力矩等基本参数的合理匹配否，决定着辊道输送钢轨效率的高低，直接影响着焊轨厂的生产任务。随着铁路设计时速的不断提高，对轨道的平顺性、安全性要求亦越来越高，对钢轨焊接质量提出了更高要求。轨道平顺是实现高速运行的基础，轨道应具有可靠的稳定性和高平顺性，以确保行车安全并有良好的旅客乘坐舒适度。必须具有高平顺性

12、轨道作业技术。1.2 钢轨淬火线立式输送机的发展及现状铁路运输业是资产阶级产业革命的产物。随着社会生产的发展，铁路运输逐渐成为现代运输方式中的骨干, 成为社会化大生产必不可少的物质条件。19世纪30 一50 年代, 铁路事业席卷了欧洲，北美各国。铁路运输从它诞生时起, 就显示出其优越性并且发展十分迅速。到(20 世纪)20 年代, 全世界已建成127 万公里铁路。目前, 世界铁路总长超过130万公里。 许多发展中国家, 为了振兴经济, 发展工业, 都在积极地进行铁路建设。而钢轨的焊接又是其中最重要的步骤，钢轨的输送装置是其必要的设备。国内同行企业钢轨输送装置现况：国内既有长钢轨焊接流水线均采用

13、上世纪70、80年代的钢轨输送方式，这种方式的特点是采用多台减速机安装在焊接生产传输线上，驱动辊轮与钢轨轨底产生摩擦驱动，将焊接后的钢轨以一定的速度，输送到加工工位，加工出来的长钢轨成品送到长轨条成品台等待装车，国外钢轨焊接企业钢轨输送装置现况：近年来，国外采用的方法是在焊接生产传输线上被输送的钢轨下部安有主动轮，钢轨上部装有可移动的从动轮，通过气压或液压使从动轮压在钢轨顶部，增加输送机辊轮与钢轨的摩擦力来实现焊接钢轨的输送。当焊接后的钢轨需要调离辊道线时，钢轨上部的从动轮必须移开，让出起吊空间，钢轨才能从输送机上吊走。1.3钢轨淬火线立式输送机存在的问题现有钢轨淬火线立式输送机还存在一定的问

14、题，输送工程中损耗大，消耗大，不精确等需解决的问题，还有输送机的结构复杂且体积大增加了超长钢轨存放钢轨的面积，有一定的缺陷，很难适应集中控制吊装作业。现代的铁路发展需要超长钢轨的使用，且是无缝焊接，尤其是高铁发展，钢轨淬火线立式输送机存在的问题，将是我们在未来需要解决的问题，也是我们现在所面临的问题。第二章 总体设计计算2.1 钢轨淬火线立式输送机结构原理钢轨淬火线立式输送机，包括电动机，减速器，联轴器，二次减速装置，辊轮（分为下驱动辊轮，上从动辊轮），定位辊轮,龙门支架。其特征是：钢轨通过定位辊轮进入钢轨淬火线立式输送机，上从动辊轮通过液压装置向下运动，接触轨头产生一定的压力，轨底与下驱动辊

15、轮产生一定的摩擦，钢轨在摩擦力的作用下进给。下驱动辊轮在电动机的的驱动下按一定的速度转动，所以钢轨也就按着一定的速度前进。电动机的输出转速过高，所以必须通过减速器进行降速，但是现有的电动机与减速器是一体的，无法达到设计时所需的转速，所以依旧需要设计二级减速装备。二级减速装置，主要由轴和齿轮，上下箱体组成，通过它可以达到一定的减速效果。下驱动辊轮通过与二级减速装置的轴连接，为防止受力过大，避免辊轮悬挂，在轴的一端设计支架，通过滚动轴承转动，上从动辊轮在龙门支架的固定下，在液压装置的作用下上下运动。定位辊轮的作用主要是保持钢轨的直线运动。机床的尺寸不宜过大，也不宜过小。所有的零件布局要合理，保证钢

16、轨的正常进给。2.2钢轨淬火线的立式输送机的总体设计 钢轨淬火线的立式输送机的设计主要从以下几个方面进行考虑，它包括：电动机与减速器，二次减速设备（轴，齿轮，上下箱体），龙门支架，上下辊轮，定位辊轮，轴承，螺栓与螺母等几个方面的内容。上述几个部分结构是钢轨淬火线的立式输送机的主要组成部分，其结构性能决定钢轨淬火线的立式输送机能否达到良好性能所必须考虑的，是主体设计内容。钢轨淬火线的立式输送机在工作的过程中部分结构要承受负载，所以必须要对关键机构进行详细的分析，考虑其结构的承载能力，材料的变形能力等各方面的因素。下面是钢轨淬火线的立式输送机外形如图2-1所示。 图2-1 钢轨淬火线的立式输送机外

17、形图2.3钢轨淬火线的立式输送机的参数计算辊轮驱动部分分析与计算工况要求钢轨的传送速度为100m/min，而设计的下驱动辊轮的尺寸为D=400mm，由此可得出输送辊轮的转速nmax=80r/min。由于驱动电机只起到带动滚轮转动，转速也不高，根据这些要求可以计算出辊轮电机的功率要求。钢轨的传动速度为Vmax=1.67m/s。根据所给的负载性质，生产机械工作状态的工作条件，小功率采用笼型。由参考文献1，表17-1-6，选用电动机的类型笼型异步电动机。电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定。在确定电动机额定转速时，必须考虑机械减速机构的传动比，两者互相配合，经过技术，经济全面比较才能确定。通常

18、电动机的转速不低于500r/min,因为功率一定时，电动机的转速越低，则尺寸越大，价格越贵，而且效率也较低，如果选用高速的电动机，势必加大机械减速机构的传动比，致使机械传动部分复杂起来。电动机的选择：初选电动机功率，对于一般的直线运动的机械，功率的计算公式为： P=FV/1000w （2-1）式中 Pw为所需电动机的功率，KwF为驱动辊轮所受的摩擦力，NV为运输机送轨的速度，m/s辊轮的外直径的尺寸w为传动效率驱动辊轮所受的摩擦力公式为： F=G*u1=36759*0.15=5512.5N 式中 G-为钢轨的重力 G=75KG/m*50m*9.8m/s2=36750N u=0.1-参考文献2表

19、4-1则所需电动机的功率 Pw=9.8Kw辊轮的转矩Td=F*D/2=5512.5*0.15=1102.5N*m根据参考文献1表17-1-28，可知Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机，主要的性能及结构特点：效率高，耗电小，性能好，噪声小，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便等特点，符合本次设计的要求。表2.3.1 传动比方案动比方案电动机型号额定功率（KW）转速（r/min）传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比1Y160M-4111500144010.612Y160L-611100096014.14、确定电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可

20、知方案1比较合适（在满足传动比范围的条件下，有利于提高齿轮转速，便于箱体润滑设计）。因此选定电动机型号为Y160M-4，额定功率为Pd =11KW，满载转速n电动=1440r/min。表2.3.2 电动机的技术参数电动机型号额定功率满载转速启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y1160M-411KW1440r/min2.22.3减速器的选择送给系统的电动机型号选好以后，需要对此处的传动方式加以选择，最好的方式当然是电动机与主轴直接连接，这样效率最离。但是，由于电动机的转速和进给系统车轮转速之间的差异，同时考虑到系统的结构，所以，需要设置减速传动机构，将电机输出的动力传递给作为工作执行部分的辊轮。现

21、在市场上，最为常用，效率也较高的减速器是摆线针轮减速器，摆线针轮减速器是一种采用摆线钟齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想传动装置，具有很多优点，用途广泛，并可正反运转。摆线针轮减速器的特点如下； (行星传动原理介绍)1减速比大、效率高单机减速时速比最高能达到1：87，若采用多级减速，减速比则更大，效率在90以上。2。运行平稳，噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重迭系数大以及及具有机械平衡的原理，使振动和噪声限制在最小程度。3使用可靠，寿命长因主要零件是离碳铭钢经淬火处理(HRC5862)，且运转接触采用滚动摩擦，基本上无磨损，所以经久耐用。4.结构紧凑、体积小由于采用了行璧传动，输入轴与输出轴

22、在同一轴心上，使其机型获得尽可能小的尺寸。设计合理、维修方便，容易分解安装，零件个数个数少并且润滑简单，使摆线针轮减速机成为了目前应用最广泛的减速装置。一般情况下，为节约成本，选用减速器的减速比应尽可能是该系列中最小的，这样在主轴的传动过程中，就需要进一步减速，才能使得电动机的输出转速实现高转速到低转速最大范围的调节，再加上交频电机的变频调速功熊，即可实现进给系统的无级调速功能。故选择下一级的减速机构，供选择的传动方式有如下几种，各种方式的特点如表所示。表常见传动方式特点比较从以上比较中综合考虑，可以选择用齿轮传动和链传动。但考虑到由与链传动只能用于平行轴间的传动，而殿瞬时速度不均匀，高速运转

23、时不平稳，不适宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用，另外，链传动工作时噪音较大，而且淬火机床进给系统的驱动的车轴很大，用链传动难以有效传递电动机的功率和转矩，系统加上工件的重量较大，惯性较大，链传动难以实现。所以，决定选用齿轮传动。在选择好齿轮传动方式后，我们就得对电动机的功率和转速作验算，以确定齿轮的传动比，这样就可以确定齿轮的参数。由于进给系统车轮的特殊要求，必须从88r/min到80r/min，同时由于电动机的额定转速为1440r/min,考虑到齿轮的减速比取得较大则会加大齿轮的尺寸，这样机构的空间可能会增大，所以齿轮不能选的太大，减速的作用就主要取决于减速器。2.3.4 选取减速器的

24、型号查取机械设计手册（第五版）第4卷，根据以上要求选取减速器的型号。机型号8160。标记方法：X W D Y-11-8160-17图2.3.4 减速器外形尺寸一级直连型（XWD,XW）减速器承载能力（配1500r/min的电动机）如下表参考文献1表16-2-138传动比输出转速r/min电动机功率/kw输出转矩/N.m使用系数 K机型0081601.398165 联轴器的选择联轴器主要用来连接轴与轴（或连接轴与其他回转零件），以传动运动与转矩。由于机器的工作情况各异，因而对联轴器提出了各种不同的要求，如传递转矩大的，转速高低，扭转刚度变化情况，体积大小，缓冲吸振能力等

25、等，为适应这些不同的要求，联轴器出现了很多的要求。这里我们选择弹性柱销联轴器，工作时转矩是通过主动轴上的键、半联轴器、弹性柱销，另一半联轴器及键而传动到从动轴上去的。这种联轴器传递的转矩的能力很大，结构更为简单，安装制造方便，耐久性好，弹性注销有一定的缓冲和吸振能力。机械式联轴器选用计算（摘自JB/T 7511-1994）联轴器计算转矩：式中 T理论转矩，N·m； Pw驱动功率，Kw； n工作转速，r/min； Kw动力机系数：电动机、透平机，Kw=1. 0； K工况系数，见表6-2-2； Kz启动系数:Kz值与启动频率有关：f120次/h时，Kz=1.0； Kt温度系数，见表6-2

26、-3； Tn公称转矩，N·m，见各联轴器基本参数表。代入数据计算得 ：T=144.23 N·m 选择弹性柱销联轴器（摘自GB/T 4323-2002）选择LT型-基本型联轴器：根据表6-2-50和上述数据选择LT6联轴器。外形如图2.3-5所示 图2.3-5 联轴器的外形尺寸外形尺寸由参考文献1表6-2-50查的。型号公称转矩Tn许用转速NpN·mr/minLT62503800 T<Tn,所以联轴器扭转强度符合要求。 24二次减速装置的设计电动机经过减速器的减速，虽然已经降低速度，但是仍然没有达到设计所需的转速，所以需要进一步降低速度，这就要求我们设计一个装

27、置，进一步降低速度，以达到所需转速的要求。 二次减速装置包括上下箱体、轴、齿轮、滚动轴承、轴承端盖等等的设计。设计这些零件的同时考虑合理布局，零件的安装布局，留有多余的空间安装其余的零件，例如：龙门支架，下驱动辊轮。二次减速装置的轴的设计 二次减速装置的轴分为主动轴和从动轴。先按式2-4初步估算主动轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表15-3（机械设计第八版），取A0=115。 轴的直径计算公式为： (2-2)式中 d轴端直径，mm；P轴所传递的功率，Kw；n轴所传递的转矩，r/min；A0系数，按表6-1-19：参考文献3；代入数据计算得： dmin=57.12mm考虑装联轴

28、器加键，轴径增加4%5%，故取轴端为锥形，轴伸的大端直径为d=60mm。轴肩的高度为a=（0.070.1）d=4.26mm，轴环宽为b=1.4a=7mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如图2.4-1所示：图2.4-1 主动轴的各段直径和长度从动轴的计算如主动轴。所得轴的各段直径和长度如图2.4-2所示：图2.4-2 从动轴的各段直径和长度二次减速装置齿轮的设计与轴相对应，二次减速装置的齿轮也分为主动齿轮和从动齿轮。根据要求，我们选择渐开线圆柱齿轮传动，这类齿轮传动的主要特点：传动的速度和功率范围大：传动效率高，精度越高，效率越高；对中心距的敏感性小，装配与维修比较简单；可以进行变为

29、切削及各种修形、修圆，以适应提高传动质量的要求；易于进行精确加工。而斜齿轮的传动效率高，所以选择斜齿轮传动。1.首先确定齿轮的精度，选取材料及参数 圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)主动齿轮材料：45钢，调质，硬度217255HBS。从动齿轮材料：45钢，调质，硬度217255HBS。查参考文献4图16.3-20及图16.3-21取框图中间值： Hlim1=Hlim2=660N/mm2 Flim1=Flim2=300N/mm22.按接触强度初步确定中心距，并初选主要参数。按参考文献4表16.2-33 圆柱齿轮传动简化设计公式 a476u+13KT&

30、#216;a（2-3）式中 小齿轮的传递的转矩T1:T1=9550Pn1=9550×9.888N·m=1063.5 N·m 载荷系数K：考虑齿轮对称轴承的布置，速度较低，冲击负较小，取K=1.4。 齿宽系数a=0.4。齿数比u：暂取u=i=1.1。许用接触应力HP：按表16.2-33SHmin HP=SHmin （2-4）按表16.2-33，取最小安全系数SHmin=1.1，按大齿轮的计算 HP2=6601.1N/mm2=600N/mm2将以上数据代入计算中心距的公式得a4761.1+131.4×1063.50.4×6002×1.1=

31、210.96mm。圆整为标准中心距a=215。 按经验公式，mn=（0.0070.02）a=（0.0070.02）×215=1.5054.3.取标准中心距mn=4。 初选=9。，cos=cos9。=0.98800。 Z1=2acosmn（u+1）=2×215×0.9884×（1.1+1）50.1 （2-5）取Z1=50，Z2= Z1×u=55。 精确螺旋角：Cos=mn（Z1+Z2）2a=4×（50+55）2×215=0、976744所以=12。32 mt=mnCos= 40.976744mm=4.095mmd1= mt Z

32、1=4.095×5=204.76mm b=aa=0.4×215=86mm3.校核齿面接触疲劳强度按参考文献4表16.2-34 H=ZHZEZ Ftbdtu+1uKaKvKHKH （2-6）式中 分度圆上的圆周力FtT1Ft=2T1dt=2×1063.204.76N=10645N使用系数KA: 查表16.2-36，KA=1.1。d1n160×1000动载系数Kv: 根据公式V=d1n160×1000=¶×204.76×8860×1000=0.85r/min且7级精度，由参考文献5图10-8查得动载系数Kv=

33、1.08.齿向载荷分布系数KH按表16.2-40KH=1.12+0.18（bd1）2）+0.23×10-2b代入数据的KH=1.44齿向载荷分布系数KH：按 KAFtb=1.1×10646/84=139.27查表16.2-42 KH=1.4节点区域系数ZH：按=12。32，x=0，插图16.2-15，ZH=2.4。 查表16.2-43，ZE=189.8接触强度计算的重合度及螺旋角系数Z: ZV1=Z1COS3 =50/0.983=53.2ZV2=Z2COS3 =55/0.983=58.5求当量齿轮的端面重合度va：va=a1+a2。按=12。32，ZV1=53.2，ZV2=

34、58.5，从图16.2-10可分别查的a1=0.85，a2=0.88.所以va=0.85+0.88=1.73。按m=b/m=86/4=21.5, =12。32,插图16.2-11.纵向重合度=0.78。将以上数据代入吃面接触应力计算公式得：H=608.1计算安全系数H:按表16.2-64 H=HlimZNZLVRZWZXH （2-8）式中 寿命系数ZNt：先按式（16.2-10）计算应力循环次数：N1=60Kn1t=60×1×88×35000=1.848×108N2=60Kn2t=60×1×80×35000=1.68

35、5;108 对调质钢（可以有一定的点蚀），从参考文献5图16.2-18按N1=1.848×108查的ZNt1=1.03。按N2=1.68×108查的ZNt2=1.01。 润滑油膜影响系数ZLVR：按照v=0.84m/s选用220号中极压型工业齿轮油，其运动粘度v20=220mm2/s,查图16.2-19，ZLVR=0.95。 工作硬化系数Zw：因为小齿轮齿面未硬化处理，齿面未光整，故取Zw=1。 接触强度计算的尺寸系数Zx：查图16.2-22，Zx=1。将以上数据代入安全系数的计算公式得： H1=1.063 H2=1.045按表参考文献516.2-46，Slim=1.0。S

36、H> Slim,故安全。主要几何尺寸mn=4mm，mt=4.095mm，Z1=50，Z2= Z1×u=55，=12。32''。d1= Z1mt= 50*4.095=204.75mmd2= Z2mt= 55*4.095=225.225mmda1= d1+2ha=204.75mm+2*4=212.75mmda2= d2+2ha=225.225mm+2*4=233.225mma=1/2(d1+ d2)=1/2(204.75+225.225)215mmb=aa=0.4×215=86mm。取b1=91mm，b2=86mm。齿轮的结构和工作图 如图所示图2.4.4

37、 主动齿轮的结构和工作图2.5滚动轴承的选择通常在机械设计中，轴承的选择是在轴的设计基本确定以后确定的。因此轴承安装处的轴径尺寸和安装空间是已知的，他们就是初步确定选择轴承类型的主要依据。同时轴承所受载荷的大小，方向、和性质，是选择轴承类型的主要依据。对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或者滚针轴承。本次设计采用圆柱滚子轴承GB/T 283-1994)。轴一般都采用双支撑结构，每个支撑由1-2个轴承组成。受纯径向载荷的轴，两支撑可采取向心轴承对称组合。支撑的基本结构形式为：两端固定支撑。圆柱孔轴承的安装：对于内圈与轴需要较大过盈的轴承，常采用加热安装的方法，即将轴承或圈套放入油箱中

38、加热至80100C，然后从油中取出装到轴上。根据轴端直径，选取内圈直径为d=60mm，轴承代号为：NF 212。外圈单挡边圆柱滚子轴承（GB/T 283-1994）。结构尺寸参考见：参考文献6表20.6-20（2）。2.6轴承端盖的设计 绝大多数中、小型减速器均采用滚动轴承，滚动轴承是标准件，设计时只需要选择轴承的类型和型号并进行轴承的组合设计即可。滚动轴承部件的结构设计主要考虑轴承的支承结构型式、支承刚度、以及轴承的固定、调整、拆装、密封及润滑等穿通式轴承端盖 在设计时考虑轴需要通过轴承端盖，与外面的零件相连，例如：联轴器，驱动辊轮等，所以设计穿通式轴承端盖。轴伸出端的密封的作用是防止轴承处

39、的润滑剂流出和箱外的污物、灰尘和水气进入轴承腔内，常见的密封种类有接触式密封和非接触式密封两大类，接触式密封有毡圈密封、 O 形橡胶圈密封、唇形密封，非接触式密封有沟槽密封和迷宫密封。 由于端盖多用铸铁铸造，所以要很好考虑铸造工艺。调整垫片可用来调整轴承间隙、游隙以及轴的轴向位置。在端盖与机体之间放置由若干薄片组成的调整垫片组，如图 5.9 所示。垫片组是由厚度不同的垫片组成的，垫片的厚度及片数见表 5.3 。也可根据需要自行设计调整垫片，垫片材料多为软钢片或薄铜片。  当端盖与孔的配合处较长时，为了减少接触面，在端部铸出或车出一段较小的直径，但必须保留有足够的长

40、度 e1 ，一般此处的配合长度为e1= （ 0.100.15 ） D ， D 为轴承外径，图中端面凹进值，也是为了减少加工面。如图 所示。图 轴承端盖端部结构 图 穿通式轴承端盖选择凸缘式轴承端盖：凸缘式轴承端盖安装、拆卸、调整轴承间隙都比较方便，密封性能也好，所以应用广泛。但缺点是外廓尺寸大，又需一组螺钉来联接。其结构和尺寸见表 2.6。e 2 =510mm s=1015mm m 由结构确定 D 3 =D+e 2 , 装有 o 型圈的，按 o 型圈外径取整 d1 、 b1 等由密封尺寸确定 表 2.6 凸缘式轴承端盖的结构和尺寸未通式轴承端盖未通式轴承端盖与穿通式轴承端盖设计思路基本一致，结

41、构和尺寸，润滑，密封等都是符合同样的标准，只是未通式轴承端盖的一段是密封的。一般安装在需要密封的轴端，且轴不与外界相连。键联接的选择及校核计算 键是一种标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的轴向固定以及传递转矩。键连接的主要类型有：平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性较好等优点，因而得到广泛的应用。这种键连接不能承受轴向力，因而对轴向上的零件起不到固定的作用。本次设计所采用的就是平键中的普通平键。 根据设计需要，我们需要设计三种键。键：连接减速器与联轴器之间，传递转矩。 根据减速器伸出轴的直径d=60mm，从参考文献7表5-37查得键的尺寸，键标记为键

42、 18×70（GB/T 1096-2003） 键：连接轴与齿轮，传递转矩。根据齿轮与轴连接处轴的直径d=70mm，从参考文献7表5-37查得键的尺寸，键标记为键20×90（GB/T 1096-2003）。键：连接从动轴与驱动辊轮传递转矩。根据驱动辊轮与轴连接处轴的直径d=60mm，从参考文献7表5-37查得键的尺寸，键标记为键20×140（GB/T 1096-2003）。2.8二次减速装置上下箱体的设计减速箱体是一个十分重要的零件，它的作用是保持传动件的相对位置，承受用与减速器上的载荷，一般还兼做润滑油的油箱，因此，合适的箱体是保证传动件正确啮合、运转平稳、和密封

43、良好等的必要条件。减速器的箱体结构和受力情况较为复杂，目前尚无完整的理论设计方法，主要按经验数据和经验公式来确定。二次减速装置的结构尺寸见参考文献7表16-116-2和图16-1,16-2。2.9上从动辊轮的设计上从动辊轮的主要做用是在液压力作用下，对钢轨头产生一定的压力，从而使钢轨底部与驱动辊轮产生足够大的摩擦力，从而满足钢轨的运动。设计辊轮的外直径为200mm。设计图形如图所示：图2.8 从动辊轮的结构第三章 钢轨淬火线的立式输送机实体建模经过一个阶段的设计与计算，基本完成了钢轨淬火线的立式输送机所需各零件的结构设计和尺寸的计算，合理安排空间布局。这一步我们所要完成的任务是根据上述的结构设

44、计和尺寸的计算的数据，利用所学的建模软件，绘制三维的模型和二维的装配图纸。3.1电动机与减速器的实体建模电动机与减速器的结构尺寸见参考文献1表16-2-123。操作步骤1. 启动UG2. 新建一个文件执行“文件”“新建”命令，给新文件指定路径和文件名。注意制定尺寸的单位选择毫米，如图3-1所示，单击“确定”按钮。 图3-1 创建路径及选单位3. 选择建模命令 执行“起始”“建模”命令，切换到建模模式。4. 创建圆柱体在工具栏上单击“拉伸”图标,在拉伸的菜单中单击“草图” ，进入草图绘制界面，绘制直径为80mm的圆，单击完成，完成草图绘制。出现图3-2所示。单击选择曲线，指定矢量，确定限制栏中的

45、数值。 图3-2拉伸对话框单击“确定”按钮。在以创建的圆柱体上，选择平面继续创建圆柱，创建过程如上，改变绘制草图圆的直径。建模如图3-3所示。图3-3减速器伸出端模型5减速器的建模继续拉伸命令，选择在已建好的平面上绘制草图，执行拉伸命令。草图上圆的半径为100mm，拉伸距离为120mm。多次运用拉伸命令，建造如图3-4所示的模型。图3-4减速器与电动机外轮廓6支撑架的建模6.1支撑架底座确定基准坐标，选取基点，创建基准平面，与联轴器的距离为200mm。在基准平面上进行拉伸，创建草图。如图3.5-1所示。然后进入拉伸对话框，确定数值。6.2支撑架上部 确定基准坐标，选取基点，在已有的平面上创建平

46、面。创建草图,如图3.5-2所示。 如图3.5-1图3.5-2支撑架上部草图点击“完成草图”，进入“拉伸”对话框，确定拉伸距离，点击确定按钮。6.3电动机与减速器外轮廓模型：如图3.5-3所示图3.5-3带支撑架的外轮廓7联轴器的建模联轴器分为两部分，建模的过程基本一致。7.1联轴器的建模1. 启动UG2. 新建一个文件执行“文件”“新建”命令，给新文件指定路径和文件名。注意制定尺寸的单位选择毫米，如图1-2所示，单击“确定”按钮。 3. 选择建模命令 执行“起始”“建模”命令，切换到建模模式4.创建草图执行“草图”命令进入草图绘制界面，绘制如图7-2所示草图图7-2 绘制草图单击草图完成按钮

47、。在工具栏中选择命令。进入“回转”对话框选取刚刚所绘制曲线，指定矢量和点，确定限制数值，点击“确定”按钮，如图7-3所示。完成建模。如图7-4所示。图7-3 回转命令对话框 图7-4 模型5.打锥孔在回转体上建锥孔。单击工具栏中的“孔” 命令，出现“孔”的对话框，指定点的位置，确定需要设定的参数，点击“确定”按钮。完成建模后，阵列所建的孔特征。单击工具栏中的命令，出现“阵列特征”对话框，如图7-5所示。选择孔特征，指定矢量和点，输入数量8，节距角45。点击“确定”按钮，完成建模，如图7-6所示。图7-5 阵列特征对话框 图7-6 半联轴器7.2联轴器的建模 联轴器的建模过程与相似，只需修改一些

48、数据。模型如图7-7所示。图7-7联轴器模型8上下箱体的建模8.1下箱体 利用工具栏中的拉伸命令，创建长为L=980mm，宽为k=580mm，高为H=635mm的下箱体，然后根据轴的定位确定定位长度。合理安排并且预留龙门支架的位置。如图8-1所示。图8-1 下箱体8.2上箱体上箱体与下箱体配合安装，根据轴和齿轮的大小，确定箱体的外形。如图8.2所示。图8-2 上箱体9主动轴与从动轴的建模，如图9-1所示和9-2所示如图9-1 主动轴由零件图分析可知，具体的建模操作步骤如下：1.单击新建按钮，弹出对话框。选择“建模”，输入“zhudongzhou”零件名称。更改所要放置文件的位置。最后单击“确定

49、”按钮，进入建模环境。2.进入草绘模式，创建一个如图所示的“草图（1）”.3.选择“草图（1）”中的曲线，进行回转操作，将会得到主体零件的特征，如图所示的“回转（3）”。4.选择主题零件的侧面进行拉伸操作，将会得到键槽特征，如图所示“拉伸（6）”。5.继续选择主体零件的侧面进行拉伸操作，将会得到键槽的特征，如图所示“拉伸（9）”。6.完成主动轴的建模。图9-2 从动轴从动轴的建模过程与主动轴的相同，建模过程如图9-2所示。10.轴承的建模，如图10-1所示图10-1 滚动轴承轴承的设计如下：轴承主要是由外圈、内圈、球体等组成的，所以说在UG中创建整个轴承的不是创建零件的过程，而轴承是由UG中的

50、装配功能来完成，所以我们应该首先分别创建轴承的外圈、内圈、球体和挡圈等零件，最后将其进行装配来得到一个整体的轴承。外圈的创建。单击UG中的拉伸命令，并进入草绘模式，在草绘模式中绘制草图，退出草图，点击回转命令，完成外圈零件的设计。内圈的设计。单击UG中的回转命令，并进入草绘模式，在草绘模式中绘制草图，退出草图，点击回转命令，完成内圈零件的设计。滚珠的创建。单击UG中的拉伸命令，并进入草绘模式，在草绘模式中绘制草图，退出草图，点击拉伸命令，完成滚珠零件的设计。挡圈的创建。挡圈的创建过程和创建外圈、内圈的过程是一样的，依照上面的步骤进行创建。轴承的创建。需要把轴承所需要的部件导入UG中进行轴承的装

51、配，首先导入轴承的外圈，将外圈添加到组件，单击确定，轴承的外圈被添加进来。再导入轴承的内圈，使用对齐、接触约束等命令，内圈被添加进来。再导入轴承的挡圈，使用对齐、自动判中心轴等约束命令，挡圈被添加进来。最后导入轴承的滚珠，使用对齐、接触约束命令，一个球体被添加进来，然后使用阵列，阵列出其他球体。11下驱动辊轮模型，如图11-1所示图11-1 下驱动辊轮下驱动辊轮的设计如下：单击新建按钮，弹出对话框。选择“建模”，输入“xiaqudonggunlun”零件名称。更改所要放置文件的位置。最后单击“确定”按钮，进入建模环境。创建草图，如图所示“草图（1）”，完成草图，进入拉伸操作，如图所示“拉伸（2

52、）”。创建草图，如图所示“草图（5）”，完成草图，进入拉伸操作，如图所示“拉伸（6）”。拉伸完成后，进行特征的阵列，如图所示“阵列圆形（7）”完成阵列。对刚刚阵列的特征与拉伸（2）进行求和。完成下驱动辊轮的建模。第四章 工程分析在CAE的应用软件领域中，UG软件是一款非常强大的交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。在UG8.5软件中，不仅可以完成基本型转的建模，还可以实现装配等任务，同样它也可以进行结构分析、热分析、流体分析和仿真等。下面我们依据UG分析有限元的的过程对钢轨淬火线的立式输送机的驱动辊轮和从动辊轮进行有限元分

53、析，UG8.5工程分析的具体步骤如下：4.1 有限元模型的建立1打开UG软件，点击“打开”命令，找到以“qudonggunlun”命名的模型。进入“建模”环境，软件显示模型。2在“建模” 环境中，点击“开始”命令。在下拉菜单中选择“高级仿真”，进入分析过程。4.2进行分析1.进入“高级仿真”环境后，在工具栏中单击图标，出现“新建FEM和仿真”菜单栏，默认选项，点击“确认”按钮，如图4.2-1所示。然后会出现“解决方案”菜单栏，默认选项，点击“确认”按钮，如图4.2-2所示。图4.2-1 新建FEM和仿真对话框 图4.2-2 解决方案对话框2.单击屏幕左侧“仿真导航器”，进入仿真导航器界面并选中

54、gunlun-fem1结点，点击右键，在弹出的下拉菜单中选择“设为显示部件”，进入编辑有限元模型界面。3.单击“有限元模型”工具栏“”图标或下拉菜单“工具”“指派材料”，弹出如图4.2-3所示的“指派材料”对话框。图4.2-3 指派材料对话框4.根据所需在材料列表中选择材料，单击 “确定”按钮。5.在屏幕上选择模型，将在图4.2-3中选择的材料赋予该模型，单击“确定”按钮，完成材料设置。6.单击 “有限元模型”工具栏“四面体网格”图标，弹出如图4.2-4所示“3D四面体网格”对话框。选择屏幕中需要划分网络模型，激活“3D网格”对话框各选项，设置个选项，单击“确定”按钮，开始划分网格。生成如图所

55、4.2-5示的有限元模型。图4.2-4 “3D四面体网格”对话框 图4.2-5 有限元模型7.单击屏幕左侧的“仿真导航器”，进入仿真导航器界面并选中名称为“gunlun1-sim1”的结点，单击右键，并选择“设为显示部件”，激活屏幕中“高级仿真”工具栏，进入仿真模型界面。施加约束面8.单击“约束类型”下拉菜单并选择“固定平移约束”，弹出如图4.2-6所示“固定平移约束”对话框。在屏幕中选择需要施加约束的模型面，如图4.2-7所示。单击“确定”按钮，完成约束设置。图4.2-6 “约束对话框” 图4.2-7 施加约束9.单击“载荷类型”下拉菜单并选择“扭矩”，弹出如图4.2-8所示“扭矩”对话框。在屏幕中选择模型面施加