毕业设计论文鼓形齿联轴器的设计完整图纸

1、全套CAD图纸，联系153893706目 录32前言3绪论22223第一章 概述31.1联轴器的功用4 1.2联轴器的特点64第二章 选择联轴器的类型 112.1联轴器的分类142.2 选择联轴器应考虑的因素16142.3鼓形齿联轴器的特点182.4 ZWG型鼓形齿联轴器第三章 ZWG型鼓形齿联轴器的尺寸给定 18183.1 型式、基本参数和主要尺寸203.2 其型式、基本参数和主要尺寸应符合规定26第四章 鼓形齿联轴器的强度26第五章 CAD/CAM建模及数控编程32305.1走刀轨迹及程序353733第六章 结论与展望34参考文献致谢鼓形齿联轴器的设计前言三年的大学生涯即将结束，最后的学习

2、任务就是毕业设计。设计就是根据任务书将学习到的基础知识、专业理论知识和实践知识相结合应用的过程，也是我们回顾、总结这三年所学知识的过程。前面再加上“毕业”这两字，它的能力要求就更高了。这次毕业设计的课题是厚板轧机联轴器，这是为了特定的要求而进行的，尽管设计的难度很大，但掌握相关机械设计的基本理论和正确的方法是我学们专业的学生理所应该具备的能力。随着我国经济的发展，大直径轧管机需求增加，其主传动使用联轴器的要求也越来越高，满足该要求的联轴器有十字式万向联轴器和大转矩鼓形齿式联轴器，其中十字式万向联轴器转矩可以达到，但承载冲击性能差、寿命短，这是一个很大的缺点；大转矩鼓形齿式联轴器承载冲击性能好，

3、但齿面接触应力和齿根弯曲疲劳强度要求高，如果我们采取特殊结构、特殊材料、特殊工艺，那么该联轴器就能够满足大直径轧管机的要求。目前国内轧机用的标准联轴器无法满足要求，只达到需求转递转矩的1/21/3，国外联轴器专业制造商可以满足要求，但由于它采用专门的技术，再加上制造难度大，所以价格特别昂贵。一台轧管机需要10套左右，再加上备件外购费用很大。2000年太原重工成功的为159轧管机组设计出了大转矩三段弧形齿式联轴器，制造费用只有进口价的1/41/5（16.7万元/每套）。根据设计任务书我查阅了相关的资料，并对其进行汇总、整理、综合。然后进行联轴器的选用及计算、齿接触应力、弯曲强度和铰孔螺栓的剪切强

4、度校核。在给定了相关设计零件的尺寸后，用AUTOCAD进行设计和绘制全部零件（内齿圈、端盖、外齿轴套等）的平面图和装配图，并安排合理的技术要求，给出一些匹配零件。最后是零件的CAD/CAM建模及编程。经过以上这些工作之后，联轴器的设计就完成了。最大达6°,一般使用推荐1°1.5°，而旧的齿轮联轴器只允许0.5°；从弯曲强度和承载能力来看，在相同的工作条件下鼓形齿联轴器传递扭矩可提高1520%。因此逐步取代直齿联轴器，并绪论递转矩与CL系列直齿联轴器相比提高50%以上，是一种先进的鼓形齿式联轴器。 第一章 概述1.1联轴器的功用联轴器（COUPLING）是

5、联接两轴或轴和回转件、在传递运动和动力过程中一起回转而不脱开的一种装置，是机械设备传动轴系中应用量大、面广的通用部件。用于冶金、重型、矿山、工程、石油、化工、船舶、交通、起重运输、通用、纺织、轻工、农业、印刷机械和水泵、风机、机床等机械设备传动轴系中的联轴器，主要功能有传递扭矩；而应用于精密机械以及某些操纵、控制机构的联轴器，主要功能则是传递精确的运动。在传动轴系中机械振动、冲击、轴线偏差等不利因素，只有通过联轴器才能得到改善和补偿，由此可见联轴器在传动轴系中的重要作用。科学的设计、合理的选用联轴器，不仅能延长联轴器的使用寿命，而且能改善传动轴系工作性能，保证传动轴系正常工作。联轴器是机械通用

6、基础部件，品种、型式很多。但任何联轴器都不可能是万能的，每一个品种、型式（包括不同元件材质和结构形状）的联轴器都有其适用范围，选用时应予注意。各种工况联轴器的结构形式很多，在选择品种、型号、规格前，应考虑联轴器用于何条件。如工作环境的温度、湿度；是否有粉尘、油、酸、碱等物质、并根据不同的工况条件和环境选用不同材质，同时工况条件还应考虑启动是否频繁。由于制造和安装不可能绝对精确，以及工作受载时基础、机架和其它部件的弹性变形与温差变形，联轴器所联接的两轴线不可避免的要产生相对偏移。两轴相对偏移的出现，将在轴、轴承和联轴器上引起附加载荷，甚至出现剧烈振动。因此，联轴器还应具有一定的补偿两轴偏移的能力

7、，以消除或降低被联两轴相对偏移引起的附加载荷，改善传动性能，延长机器寿命。为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。考虑载荷性质、联接方式是选择联轴器类别的重要因素；选用和设计联轴器都应以联轴器的传递扭矩作为主要参数来考虑。 第二章 选择联轴器的类型根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被联接两部件的安装精度等，参考各类联轴器特性，一种合用的联轴器类型。具体选择有以下几种： 刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。

8、这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。图2-1（a）是普通的凸缘联轴器，通常是靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中；图2-1（b）是有对中样的凸缘联轴器，凸缘联轴器可作成带防护边的（图2- 1(c)）。由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷。但由于构造简单、成本低、可传递较大转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时亦常采用。这种联轴器具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。1.无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器承载能力大，但也不具有缓冲性能，在高速或转速不稳定或

9、经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。a.十字滑块联轴器这类联轴器因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用的有以下几种：（1）十字滑块联轴器如图2-2 所示，十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3和一个两面带。这种联轴器零件的材料可用45号钢，工作表面须进行热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润滑。因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。但在两轴间有相对位移的情况下工作时；中间盘就会产生很大的离心力，从而

10、增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。这种联轴器一般用于转速 n250 rmin，轴的刚度较大，且无剧烈冲击处。效率=1-（35）fy/d，这里f为摩擦系数，一般取为0.120.25；y 为联轴间径向位移量0.5mm；d为轴径0.125mm。b. 滑块联轴器滑块联轴器（图2-3）与十字滑块联轴器相似，只是两边半联轴器上的沟槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通常用夫布胶水制成。由于中间滑块的质量减小，又具有弹性，故允许较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加入少量的石墨或二硫化铝，以便在使用时可以自行润滑。这种联油器结构简单；尺寸

11、紧凑，适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。c.十字轴式万向联轴器如图2-4（a）所示，它由两个叉形接头1、3，一个中间联接件2和轴销4（包括销套及铆钉）、5所组成；轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头与中间件2联接起来。这样，就构成了一个可动的联接。这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角（夹角a最大可达35°45°），而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动；但当a过大时，传动效率会显著降低。这种联轴器的缺点是：当主动轴角速度。l为常数时，从动轴的角速度。并不是常数，而是在一定范围内（1cos31cos）变化，因而在传动中将产生附加动载荷。为了改善这种情况，常将十字轴

12、式万向联轴器成对使用（图2-4b），但应注意多装时必须保证O1轴、O3轴与中间轴之间的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内（图2-5)。只有这种双万向联轴器才可以得到3=1。种联轴器各元件的材料，除铆钉用20号钢外，其余多用合金钢，以获得较高的耐磨性及较小的尺寸。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。d.齿式联轴器如图2-6（a）所示，这种联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套简工所组成。两个内套商1分别用键与两轮联接，两个外套筒3用螺栓5联成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外项的齿顶制成椭球面，且保证与内齿咽合后具有适当的顶隙和侧隙，放在传

13、动时，套筒1可有轴向和径向位移以及用位移（图2-6b）。又为了减少磨损，可由油孔4注入润滑油，并在套简工和3之间装有密封圈点以防止润滑油泄漏。齿式联轴器中，所用齿轮的齿廓曲线为渐开线，啮合用为ZOo，齿数一般为3080，材料一般用45号钢或ZG310570。这类联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高；但质量较大，成本较高，在重型机械中广泛应用。图2-10 星形弹性联轴器 如图2-11  梅花性弹性联轴器递转矩与CL系列直齿联轴器相比提高50%以上，是一种先进的鼓形齿式联轴器。2.4 ZWG型鼓形齿联轴器构成ZW2.4.2适用范围本系列联轴器适用于起重运输、冶金

14、机械、矿山机械及其它机械，传递公称转矩7101000000N·m，单对齿角向补偿量为1°联轴器根据负荷情况、计算转矩、轴端直径和工作转速进行选择。计算转矩由下式求出：nPwTc = kT = k·9550 Tn N·m = 2.5× 27370 =41055 N·m式中：Tc 计算转矩 N·m T 理论转矩 N·m Tn 公称转矩 N·m Pw 驱动功率 kw n 工作转速 r/min k 工作状况系数 （见表2-4） 表2-4 工作状况系数工作载荷状况工况系数k载荷较均匀11.5载荷变化和冲击载荷中等1

15、.5 2.5载荷变化和冲击载荷大2.5计算转矩Tc也可根据各专业的计算方法得到。 根据计算转矩Tc值，及设计任务书中给定的许用转速值，查阅鼓形表，初定型号为12规格的基本型鼓形齿联轴器代号表示方法ZWG 。 。00（ ） 轴孔型式代号 联轴器规格序号（0121） 产品编号（由产品分类号和产品 设计顺序号确定） 联轴器型式代号（基本型无代号） D单面法兰型 Z带制动轮型 P带制动盘型 鼓形齿式联轴器 根据任务书中给定的许用转速和公称扭矩要求，选择12规格的基本型鼓形齿联轴器：例：产品编号A7352选用12规格基本型鼓形齿式联轴器 主动端：Y型轴孔，A型键槽 d=150 Ly=252YY从动端：Y

16、型轴孔，A型键槽 d=150 Ly=252（ ） 鼓形齿联轴器 150 ×252 ZWG7352.12.00（ ）第三章 ZWG基本型鼓形齿式联轴器尺寸给定3.1 型式、基本参数和主要尺寸ZWG型基本型鼓形齿式联轴器(如图3-1)所示3.2 其型式、基本参数和主要尺寸应符合规定主要尺寸经过查阅鼓形表，得出12规格鼓形齿式尺寸如下：B=406 Ly=252 Cy=8 D=448 D1=370 D2=286 d=150主要参数产品编号A7352选用12规格的基本型鼓形齿式联轴器 主动端：Y型轴孔，A型键槽 d=150 Ly=252YY（ ） 从动端：Y型轴孔，A型键槽 d=150 Ly=

17、252 鼓形齿联轴器 150 ×（ ）根据计算及查表，确定主要鼓形的基本参数(见表3-1)表-参数规格参 数 名 称代号数值模 数m6 mm齿 数z52分 度 圆 压 力 角 20°外 齿 轴 套 宽 度b50作 用 力 至 根 圆 距 离h1.5 m刀 具 位 移 圆 半 径R121 图3-1 ZWG型鼓形齿式联轴器外型步骤说明与理由结果鼓形齿联轴器是近二十多年来发展迅速并得到广泛应用的一种联轴器，是由普通直齿联轴器发展演变而来的，其主要区别在于外齿轴套齿面是呈鼓形的，从角度补偿方面最大可达6°,一般使用推荐1°1.5°，而旧的齿轮联轴器只允

18、许0.5°；从承载能力方面来讲，承载能力在相同条件下可提高1520%。 鼓形齿联轴器的薄弱环节在齿部，主要是齿的接触应力H，轮齿的弯曲强度一般都足够。另外连接内齿圈的铰孔螺栓的规格及数量都由设计给定，其剪切强度应足够。根据设计任务书符合设计要求，但为了设备安全运行，下面对所做系列的联轴器的齿接触应力、弯曲强度及铰孔螺栓的剪切强度作一校核计算。一鼓形齿的接触应力接触应力H = 0.418式中：E 材料弹性模量 E = 2.1×106 kgf / cm2 = 21×104 N / mm2 1 外齿齿面曲率半径 mm 1 = (R为刀具位移圆半径)1 = =332 Fn

19、 一个齿承受的平均法向力 Fn= 根据计算得出：外齿齿面曲率半径为332mm第四章 鼓形齿联轴器强度计算步骤说明与理由结果式中：Tn 联轴器转矩 N·mm（根据查鼓形表得Tn=80000000N·mm） m 齿轮模数 mm ( 6 )1 z 齿轮齿数 ( 52 ) 压力角（为20°）k 承载系数（承载齿数/总齿数取k = 0.75. Fn = = = 13993 N由此可得出：H = 0.418 =0.418 =255 N·mm2 鼓形齿联轴器内齿圈和外齿轴套材料都为42CrMo,当调质硬度为HB246286时，许用接触强度为 H=350N/mm2，当调

20、质硬度为HB302341时，许用接触强度为H=400N/mm2 ，上述计算H均小于H，接触强度满足要求。根据查表得k = 0.75计算出一个齿承受的平均法向力为13993 N由公式计算出：H =255 N·mm2步骤说明与理由结果二.弯曲强度 一般齿轮传动中，齿轮同时工作的齿对只有一对或两对。而鼓形齿联轴器与一般齿轮传动不同，若由于制造误差等影响，而使载荷集中在一对齿上，这对齿受力发生变形后，另一些齿对就很快接触，很快就几乎使全部齿对接触。所以，分担在每一个齿上的作用力相对减少。弯曲应力不会造成齿的折断，一般是由于接触疲劳致使轮齿失效，所以一般设计按接触应力计算，按弯曲应力验算。（所

21、以按接触疲劳应力计算，而验算弯曲应力）弯曲应力：w =Mt 弯矩 Mt = Ft·h = Fn·h·cos= 0.94 Fn·h =0.94×13993×1.5 =118382 N·mmW 抗弯模量 mm3 W = 式中：b 齿宽 mm （外齿轴套的齿宽）h 作用力至跟圆距离 mm ( h = 1.5 m)Fn 一个齿承受的平均法向力 3s 根圆处齿厚 mm = 6×52×=8.855mm计算出弯矩为118382N·mm查表得出h = 1.5 m所以计算出根圆处齿厚为8.855mm步骤说明与理由

22、结果三铰孔螺栓剪切强度鼓形齿联轴器内齿圈和外齿轴套材料都为42CrMo, 当调质硬度为HB302341时，许用强度b不小于340N/mm2，此值大于w计算值。故弯曲强度满足要求。所选规格鼓形齿联轴器螺栓剪切强度计算：螺栓 GB2788螺栓强度级别： 8.8螺栓最小屈服强度： s=640 N/mm2螺栓抗拉强度： b=800 N/mm2螺栓孔分布图形如下： 根据弯曲应力公式得出抗弯模量W为653.4 mm3步骤说明与理由结果螺栓工作时承受纯剪， 其剪切应力应满足：5其中 上式中 F所有螺栓承受的圆周力 NT联轴器传递的转矩 N·m ;D螺栓孔分布圆直径 mm ; 许用剪应力；s螺栓的屈

23、服强度 ；d螺栓受剪直径 mm ；n螺栓数量。=392500 N=40F=392500 N40步骤说明与理由结果计算剪切应力全部小于许用剪切应力 ，且安全系数为34，故安全。四. 结论：通过对联轴器的：（1）齿接触应力 （2）弯曲强度（3）铰孔螺栓的剪切强度三种计算结果分析，强度方面都满足要求。验证了12规格的基本型鼓形齿联轴器是符合要求的，可以进行大批量生产。通过对初选方案（12规格的基本型鼓形齿联轴器）的强度校核计算分析，验证了12规格的基本型鼓形齿联轴器是符合设计要求的。第五章 CAD/CAM建模及数控编程完成上述的机械设计工作后，下一步就是根据图纸进行CAD-CAM 工作了。CAD/C

24、AM技术对工业界的影响有目共睹，它极大促进了产品质量、生产效益的提高和设计制造成本的降低，从一定角度来说，它甚至使生产和设计变得生动，大大减少了人们的重复和烦琐的简单劳动，使人能最大限度地运用自己的头脑来 完成设计和生产工作，设计的生产为了一种创造艺术品的过程。当前能进行 CAD/CAM 工作的软件有很多，这里选用Unigraphics NX。Unigraphics NX是当今世界上先进的、高度集成的、面向制造业的CAD/CAE/CAM 高端软件。这里选用UG建模后，生成刀具轨迹及程序。5.1建模、走刀轨迹及程序1.内齿圈加工程序O0000（PROGRAM NAME - 01）( DATE=D

25、O-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-13:43 )N100G21N102G0G17G40G49G80G90（UNDEFINED TOOL -1DIA. OFF.-LEN.-1DIA.-6.）N104T1M6N106 G0G90X-55.218Y-57.948A0.S3000.M3 N108G43H1Z50.N110Z0.N112G1Z-1.F0.N114X-53.563Y-59.603F1200.N794G0Z50.N796M5N798G91G28Z0.N800G28X0.Y0.A0.N802M30%2.外齿轴套加工程序O0000（PROGRAM NAME - 02）(

26、DATE=DO-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-15:05 )N100G21N102G0G17G40G49G80G90（）N104T1M6N106G0G90X-0.052Y75.001A0.S1909M3 N108G43H1Z50.N110Z1N112G1Z-1.F0.N114X-3.991Y74.896F1500N3716G0Z1N3718Z50N3720M5N3722G91G28Z0N3724G28X0.Y0.Z0.M30%3. 端盖加工程序 O0000（PROGRAM NAME - 01）( DATE=DO-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-16

27、.37 )N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-20) N104T1M6N106G0G90G500M3N108G43H1Z50.M8N110Z10.N112G1Z0.F100.N114X-127.5N116G3X-107.5Y0.R20.N118GN122G3X-127.5Y20.R20.N124G1X-147.5N126Z10N128G0Z50.N130M5N132G91G28Z0.M9N134GN136M01(TOOL-2DIA.OFF.-2LEN.-2DIA.-10.)N138T2M6N140G0G90G1200M

28、3N144G99G81Z0.R10.F100.N152Y-27.039N162Y-27.03N168G80N170M5N172G91G28Z0.N174G28X0.Y0.A0.N176M30% 第六章 结论与展望回首大学生活，在师友的严格教益和个人努力下，我已走过了幼稚，迈向了成熟。这一成长过程，是我人生旅途中的一个重要阶段，它将永远铭记在我的心中。 在葛老师的精心指导和个人的努力下，我的毕业设计已接近了尾声，伴随着毕业设计的完成，大学的生活也即将结束了，但不管怎么样，只要没有留下什么遗憾那才是最重要的。毕业设计就是我们最后没有留下遗憾的，也是我们向老师和学校交的最后一份答卷。由于时间紧促，还存在一些不足之处，敬请各位老师给予指点。通过这次毕业设计我基本了解了联轴器从设计到加工的整个过程。在完成毕业设计的过程中，我碰到了很多难题，但我最后还是坚持了下来。因为我知道：做任何一件事，它都存在不同程度的困难。更何况这些只是小的困难，毕竟将来会有更大的挑战需要我来面对。难度，考验，思考，这等