FDP-15非开挖导向钻机主机体设计【毕业论文答辩资料】

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需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘要 15D 型非开挖导向钻机，是一种全液压动力头式导向钻机。该钻机主要用于非开挖地下管线的铺设工程。可在不开挖地面的情况下，穿越地表建筑物或地下设施等障碍（如公路、铁路、河流、建筑及地下埋设物等），铺设各类地下管线。广泛是用于通讯、电力、热力、煤气及自来水管线的非开挖铺设施工。 15D 型非开挖导向钻机可分为动力站和主机体操纵台三部分。动力站主要提供高压液压油，而主机体就负责把液压油的能量转换为钻进的动力。主机体的设计重点在于动力头的设计。合理的设计主机体，可提高钻进的效率和钻机的使用 寿命，灵活的结构可以减低钻机维护和维修的难度减低使用成本。 关键字： 非开挖 导向钻机 主机体 动力头 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 15D is a of to to to to of s or as a to of is of to to a be on to on to of 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘要 I 第 1 章 绪论 1 选题意义 1 内外概况 1 计特点 1 第 2 章 机总体方案的确定 5 体方案的确定 3 术特性 3 第 3 章 机结构方案的确定 3 机部分 4 转机构 4 进机构 5 力设备部分 6 力机 6 泵 7 箱 7 操纵台部分 7 第 4 章 动力机的确定 8 动机功率的确定 8 泵 马达回转机构 9 泵 油缸给进机构 15 浆泵 16 柴油机的选择 16 第 5 章 机械传动系统设计 26 变速箱的设计 17 度计算的依据 17 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 轮强度的计算 17 轴的设计 23 动轴承的寿命计算 29 链条选择 32 第 6 章钻机液压系统的设计与计算 33 液压系统的确定 33 式的选择 33 速方案的选择 34 向回路的选择 34 力控制回路的选择 35 压系统图的方案确定 35 液压元件的选择 36 泵的选择 36 达的选择 36 压缸的选择 37 类元件的选择 37 助液压装置的选择 38 第 7 章 机的使用与维护 42 第 8 章 经济分析 44 第 9 章 结论 45 致 谢 46 参考文献 47 附录 1 专题 工程机械液压系统常见故障分析及控制 49 附录 2 外文翻译 56 第一章 绪 论 选题意义 目前越来越多的大规模交通、铁道、电力、地铁、水利等建设活动过程中都需要水平定向钻探技术，即非开挖施工技术。该技术与开挖施工技术相比，具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、社会效益显著等优点。可需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 广泛应用于穿越公路、铁道、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下进行的供水、煤气、电力、电讯、石油、 天然气等管线的铺设，更新和修复。 国内外概况 1900 年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历 60 年的发展，先后只发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970 年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道，成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况， 1980年发明了“胀管法”（爆管法），此技术逐步推行开来，特别是 自来水行业运用较多。 国内现状：非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性，已被人们逐步接受，特别是在大中城市，商业繁华地区普遍采用此项技术，我国香港特别行政区已运用很久。但内地还处在起步阶段 设计特点 所谓定向钻探，就是在钻探和钻井施工中，利用土层造斜规律，采用人工造斜手段，或者两种同时并用，使井孔按照设计的轨迹钻达预定目标的钻进方法。在钻探施工中，根据地质条件，合理采用定向钻进方法，不但能够提高工程量，节约施工费用，而且能够缩短施工时间，获得较好的技术经济效果。 而对钻孔深度 300 米左右的水平定向 钻机需求量比较大，以往的 300米水平定向钻机，存在着机械式、笨重、使用不方便等缺点。鉴于以上原因，此次毕业设计，我的导师陈少云老师让我对 300 米水平定向钻机（ 行研究。经过调研，我觉得水平定向钻机是一种小型液压钻机，应有以下特点： 1. 经济耐用可靠、质优价廉； 2. 结构简单，易于加工制造； 3. 操作简单，维修方便； 4. 适用于 50 、 60两种钻杆； 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 5. 钻进速度快，效率高； 6. 施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著。 7. 随着水平定 向钻探技术的发展，这种钻机应具有良好的发展空间。 第 2 章 机总体方案的确定 具体方案的确定 经过陈老师的细心指导和长时间的搜集和查阅资料，我对钻机的整体结构和工作原理都有所了解。钻机的结构与其所采用的钻进工艺相关联。目需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 前国内外都正在研制和应用全液压钻机。全液压钻机同传统钻机一样，都是用来完成钻进和升降钻具等基本工序，以实现采取岩心，达到探矿的目的。从结构上看，全液压钻机可以分为立轴式全液压钻机和动力头式全液压钻机。二者相比较，动力头式 全液压钻机具有结构简单、重量轻、操作简便、可以实现无级调速、加压给进等优点，工作效率大大改善。并且动力头式全液压钻机也是钻机的发展方向之一。综合各方因素，我选择设计水平定向动力头式全液压钻机。 具体方案如下： 1. 考虑到此钻机常用于户外作业，动力可选柴油机。 2. 钻机应用螺纹连接钻头精简结构，节约时间，提高有效钻进速度。 3. 动力头采用单极齿轮减速器，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度。 4. 在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化、通用化、系列化。 技术特性 1. 最大钻进深度 2. 导向孔直径 76 3. 钻杆直径 50 60 4. 动力头转速 1 6 0 / 1 1 2 0 / m i 第 3 章 机结构方案的确定 一台全液压钻机主要包括主机、动力设备和操纵台三个部分。 主机部分 水平定向全液压钻机的主机包括回转机构、给进机构等基本部件。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 转机构 全液压动力头式钻机的回转机构，就是移动式回转器，亦称为动力头。动力头是钻机的重要组成部分，主要由回转马达、减速器、水接头组成。它的功能有二：一是传递扭矩，以带动钻具旋转 钻进或拧卸钻杆；二是动力头由给进机构带动，以传递向上或向下的轴向力及其运动，用来实现加减压给进。 本全液压钻机通常采用导向钻杆，其钻进工艺对动力头的基本要求有下列几点： 1) 动力头的钻数和扭矩应是可调的，最好的方案是无级调速，以适应钻进工艺的需要。 2) 转数调节范围应满足钻进工艺的需要。 3) 具有正反转的能力。 4) 回转平稳、振动少和噪音不大等。 动力头转速调节范围，取决于地质条件、钻头直径以及钻进方式。由于是全液压钻机可以实现无级调速，马达的调速范围在 8300r/间完全满足钻机的要求。采用导向钻杆钻进时 ，要求高转速。国外的最高转速以达 2000 3000r/内大致在 1000 1500r/从处理事故和拧紧钻杆的要求，则需要低速档，一般为 200 300r/设计动力头的转速范围为 1 60、 1 120r/ 本设计的动力头主要特点如下： 1. 油马达上装有安全阀，可自动进行过载安全保护。 2. 无液压卡盘，采用螺纹连接结构，使整体结构简单化。 3. 结构紧凑，节省原材料。 4. 壳体由铸铁制成，故有良好的工艺性。 动力头按照回转油马达的安装位置不同，可分为装有油马达的动力头（ 不装油 马达的动力头（ B 型）两类。 A 型动力头与 B 型动力头相比，具有结构简单紧凑、工作可靠、重量轻和搬运方便等优点。目前，国内外全液压动力头式钻机的大多数均采用 A 型动力头。本设计也采用 A 型动力头。 A 型动力头的工作原理（图 1油马达 2 经齿轮传动箱带动输出轴回转，从而使钻具回转。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 654321图 1 钻机动力头原理示意图 1 2 3 456进机构 给进机构是钻机的工作机构之一，它对 钻机的技术性能、工作效率以及其应用范围有着极大的影响。全液压动力头式钻机给进机构的功用有二：一是用来保证钻头具有所需压力，一是实现进给；二是用来“倒杆”。 一个完善的给进机构应满足下列要求： 1) 能调节钻头压力，浅孔时加压、深孔时减压，故要求给进机构具有加压和减压等机能，压力调定后就应保持恒定不便。 2) 给进速度是可以调节的，并应能无级调速，使钻头给进速度能与机械钻速相适应。 3) 给进行程应尽可能的长。 4) 结构简单、工作可靠、操作灵活安全。并应配备有仪表来观测钻头压力、进尺和钻速等。 目前，全液压动力头式钻机的给进机 构有油缸液压给进机构和油马达 链条给进机构两种。大多数钻机采用油缸给进机构。 油缸给进机构又分为一般油缸给进机构和油缸 链条倍速给进机构两种。一般油缸给进机构是油缸的液压力或运动直接作用于动力头和钻具；油缸的行程和动力头的给进行程相等，故又称为非倍数油缸给进机构。油缸 链条倍速给进机构是动力头的给进行程等于活塞行程的两倍。本设计选用单油缸 链条给进机构。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 单油缸 链条给进机构工作原理（图 1给进油缸缸体固定在机架上，活塞杆的前端与带有链轮的连接轴相连接。拖板向后移动。每根链条的一端都是绕过链轮之后固定 在给进机架上，而另一端绕过链轮之后分别与拖板相连接，组成为一个封闭的倍增传动链，拖板行程比活塞行程增大一倍。 图 1给进机构示意图 123动力设备部分 全液压钻机的动力设备，包括动力机、油泵、油箱、过滤器、冷却器等。 力机 驱动油泵的动力机，一般采用电动机或柴油机。在坑道钻探中，也有采用风马达的。动力机的转数，一般为 14601800 转 /分，国外钻机有增高动力机转数的趋势，高达 24003600 转 /分。这样可以大大提高油泵排油量，或缩小油泵尺寸和重量，使动力机和油泵小型化。 动力机的功率是设计钻机的依据。钻机的功用主要是用来完成钻进工需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 序。回转钻进所需的功率包括破碎孔底岩石和回转钻具等所需功率，前者基本上不受孔深的影响；后者当转数不高时随孔深的变化也不大，当转数较高时随孔深增加而增大。 本设计采用柴油机作为动力机。 泵 油泵是将动力机的机械能转换成液压能的一种装置，它是液压传动中的动力源。目前，每台全液压钻机的油泵站通常有两个油泵，一个为主油泵，它向回转马达供油；另一个为辅助油泵，它向 给进机构供油。但有的钻机（如泰美克 250 型钻机）只有一个油泵，它向油马达及各油缸供油。 油泵类型的选择应能满足钻机工作的特点和要求。由于钻机的回转速度有高有低，一般主油泵选用变量油泵，并且都用轴向柱塞式变量油泵，它能使液动机实现无级容积调速；辅助油泵多用齿轮油泵，也有选用轴向柱塞式变量油泵的。这时因为轴向柱塞式变量油泵具有 体积小、重量轻、调速方便、转速高、压力大等特点，它较适用于钻机的工作需要。但定量油泵价格比较便宜。 本设计采用双油泵，主油泵采用变量泵，辅助油泵采用定量油泵。 箱 油箱是用 来储油、散热、分离油中杂质和空气的装置。它的形状和尺寸要根据钻机的总体布置及散热的需要来决定。按一般机械要求，油箱的有效容积为油泵的每分钟流量的三倍以上。但是，考虑野外工作条件的需要，钻机的油箱容积不能太大。而且多数钻机在油箱里装有冷却器，因此油液的发热大为改善。本钻机也采用这种结构。 操纵台部分 “集中手柄操纵” 这是全液压钻机的特点之一。钻机的所有控制阀、各种仪表等都集中装在操纵台的控制面板上。从油泵输出的压力油经高压橡胶管到各控制阀，操纵控制阀手把的各种不同位置，使压力油经阀板下的软管分配给各个液动机，根据钻探工艺的需要来驱动油马达、给进油缸等，从而完成钻探各工序的动作。因此，操作台是钻机的操纵驱纽。 本钻机也采用“集中手柄操纵”。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第 4 章 动力机的确定 电动机功率的确定 本钻机的驱动装置采用柴油机，因为钻机多在野外作业，柴油机无需外需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 接能源。本设计的液压系统由两个独立的支路组成，油泵 马达回路系统和油泵 油缸给进系统，且两油泵共用一台电动机联合驱动，因此钻机的电动机的总功率为： 给回电 其中：电N 钻机的电动机总功率 回N 回转钻杆及破碎岩石所需功率 给N 给进油缸所需功率 泵 马达回转机构 1基本参数的确定： 机械效率 液压传动效率 钻头外径 钻头内径 0d 泵驱回 1N动马 N321动1N 孔底破碎岩石所需的功率 2N 钻头与孔底摩擦所消耗功率 3N 回转钻杆所需的功率 机械效率 取 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 液压马达效率 取 井底破碎岩石所需功率 3 0 6 0 0 0 0 31 压其中： n 动力头转速 r/m 钻头切削刃数 取 2 ( ) / 4 ( )m 钻 进 回 托 h 钻进速度 5.0 压 岩石抗压强度 见表 4 1 表 4 1 岩石抗压强度 岩 石 名 称 抗压强度（ N/ 硬 土 1800 4 ) )(2222 其中： A 井底环状切削面积 D 钻头外径 取 d 钻头内径 取 0d 将动力头各种转数以及岩石的不同抗压强度压分别代入上式中所得 1N 的相应 值见表 4 2 中。 钻头与孔底摩擦所需功率 2N 19 448 00N 2 压其中：压 岩石抗压强度 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 f 钻具和岩石间摩擦系数 取 3.0f e 侧摩擦系数 取 1.1e n 动力头转速 R 钻头外半径 r 钻头内半径 将动力头的不同转数和不同孔底压力代入上式中， 2N 的相应值见 表 4 2。 092.0 其中： L 孔深 取 300000L d 钻杆直径 60d n 动力头转速 冲洗液的比重 取 将上述各参数及动力头的不同转速代入上式中所得3表 4 2 中。 表 4 2 功率计算表 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 功率 ( n ( N/ 30（回托） 60（回托） 120（钻进） 11800 1800 N 1800 马达的选择 马达转矩的确定 M 3010 其中： M 马达的转矩 0N 马达的输出功率，根据表 4 2 取得 0 W 马达输出轴的平均角速度 602 1式中： 1n 马达转速 1 2nnn 动力头转速 按 120 转最大功率计算，将所求的值列于表 4 3。 表 4 3 马达转矩 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (120 (1 360 )/( ( (0 据设计要求，用两个马达分担功率，需选用低速大扭矩马达。其主要根据转矩 M 来选择。辅助因素包括排量、额定压力、转速范围等最终确定。 可选用 6 625型摆线马达，其技术参数如下表 4 4。 表 4 4 马达技术参数 排量 最高转速 最大输出转矩 最高工作压力 重量 390 /ml r 241 / 1380 203液压泵的选择 液压泵的选择主要根据供油压力 马马 其中： P 马达的进油压力 马N 马达的输入功率 马Q 马达的实际输入流量 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1Q马其中： q 马达排量 1n 马达的转速 V 容积效率 将所求的值列于表 4 5。 表 4 5 马达及泵的流量 (1 120 240 (52 104 (15.5 p 即 马泵 其中： k 考虑系统泄露修正系数，一般 .1k 。这里取 1.1k 1根据经验，对简单的系统 M ，对于复杂系统M 。这里取 p 。 将所求的数值分别列于表 4 6。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 4马达的进油压力及排量 压力 )( N/ 120 240 P 1800 表中的数值， 查液压元件手册可选：柱塞泵 技术参数如下表 4 7。 表 4 7 柱塞泵的 技术参数 理论排量 最高压 力 额定转速 驱动功 率 容积效 率 重量 63 /mL r 31.5 26泵 油缸给进机构 油缸数量 1 个 油缸直径 125D 活塞杆直径 90d 活塞有效行程 1200L 油缸面积 21 1 2 2 塞杆面积 22 6 3 效面积 212 5 9 . 1 1A A A c m 钻机打水平孔时，油缸最大推力为： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摩 式中： W 油缸最大推力按设计要求 N 150此，油泵的工作压力 P 为： 2150000 2 4 4 4 . 9 8 / 2 4 . 45 9 . 1 1WP k g c m M p 3. 油泵最大工作流量计算 油缸回程时的最大容积油量： 11 1 . 2 3 1 2 1 4 . 7 2V A L L 油缸送进时的最大容积油量： 22 0 . 5 9 1 1 2 7 . 0 9V A L L 当选用动力头 的速度 5.0 时，动力头送进时每分钟所需油量为： m 令活塞回程时间为 回程所需油量为： 11 5 . 3 8 8 / m i 3 4. 给进油缸所需的功率给N 22 256 0 1 0 W 5根据上面的计算，查 液压元件手册 选用 柱塞泵，其技术参数如下表 4 8。 表 4 8 型柱塞泵的技术参数 排油量 额定压力 额定转速 驱 动功率 容积效率 重量 25 /ml r 31.5 25要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 浆泵 考虑钻进润滑的需要 ,引进 0 型泥浆泵，功率 柴油机的选择 柴油机的功率 2 5 . 5 2 5 7 . 5 5 8N K W 柴 油 机由此，可查的此设计选用 柴油机，其技术参数如下 表 4 9。 表 4 9 电机技术参数 额定功率 满载转速 效率 852200 / 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第 5 章 机械传动系统设计 变速箱的设计 度计算的依据 1) 在校核零件的强度时，假设两液压马达全部功率输入动力头，然后再输入动力。 2) 动力头在连续工作情况下，可连续工作 10000 小时，纯机动时间每班 16小时，可连续工作 20 个月。 轮强度的计算 选定齿轮的类型 、精度等级、材料及齿轮。本设计的传动方案选用直齿圆柱齿轮。考动力头的工作环境较为恶劣，为增大齿轮使用寿命大小齿轮都选用硬齿面。根据表 5 2 选得大小齿轮的材料都为 40且需要调质及表面淬火，齿面硬度为 4855度等级选为 7 级。齿宽系数根据表 5 3 中的单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两齿轮均为硬齿面。选择齿宽系数为 为受载比较平稳、齿轮为硬齿面、支承为对称分布，故取 。齿数选择时为了避免根切，对于标准直齿圆柱齿轮 17Z ，开式齿轮传动中为保证齿根弯曲强度，常取 20171 Z ，闭式齿轮传动中常取 40171 Z ，本设计取 241 Z 。 变速箱内各齿轮主要参数及材料见表 5 4。 表 5轮常用材料及其力学性能 材料 热处理方法 齿面硬度 许用接触应力 1H 许用弯曲应 1F 40质后淬火 485513951426 483518 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 5宽系数 齿轮相对于轴承的位置 齿面宽度 软齿面 硬齿面 对称布置 对称布置 臂布置 5 4 齿号 齿数 模数 齿宽 材料 硬度 齿型角 螺旋角 精度 9 0 40855200 00 72 38 5 40855200 00 7确定许用接触疲劳应力 l i 1 3 2 6p 其中： 失效概率为 1时试验齿轮的接触疲劳极限力 单位： 由表 5 2 查得li m 1057H M p a 解除疲劳强度的最小安全系数， 1（失效概率为1）。 2确定许用弯曲疲劳应力 Y 其中： 齿轮弯曲疲劳极限。由表 5 2 查得 00 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 齿轮弯曲疲劳强度安全系数。机械齿轮失效率 1时 1 弯曲疲劳寿命系数。由于 m =表得 。 M p 0 0 大小齿轮的齿面硬度相同， 12 1057 p a M 0021 3小齿轮转矩的计算 161161 1 m a x 9 9 4 . 6T N m4按齿面接触疲劳强度计算 中： 小齿轮的分度圆直径。 载荷系数，取 5.1 齿数比。 2 d 齿宽系数，取得 。 1H 许用接触应力。 代入数值得： 3 211 6 1 Hd 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 531 21 . 5 9 . 9 4 6 1 0 2 17 6 . 6 8 9 . 40 . 8 1 0 5 7 2td m m 齿轮模数为：118 9 . 4 4 . 719dm m 5按齿根弯曲疲劳强度计算 3 21m a 其中： 齿型系数，查表得 53 21 . 5 9 . 9 4 6 1 0 4 . 1 91 . 2 6 4 . 40 . 8 1 9 5 0 0m m m 6接触疲劳强度校核 1) 分度园上的圆周力 29 9 4 . 62 0 0 0 2 0 0 0 5 2 3 4 7 . 338 2) 使用系数 K 3) 动载系数 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 节点区域系数 Z 7) 弹性系数 Z 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 8) 重合度系数 接触应力 231 1 0 0 . 6 V H H H H EF u K K K Z Z Z Z b u 10) 寿命系数 1安全系数 1 1 12) 润滑剂系数 Z 13) 速度系数 粗糙度系数 Z 15) 硬化系数 尺寸系数 1 17) 许用接触应力 2l i i m /360 18) 接触强度判断 因为 ，所以校核通过。 7弯曲疲劳强度校核 1) 齿向载荷分布系数 1应力修正系数 7.1重合度系数 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4) 齿根应力 F 211 4 2 9 . 1 /F t A V F F s K K K Y Y Y N m m 5) 寿命系数 相对齿根圆角敏感系数 ) 相对齿根表面状态系数 尺寸系数 1 9) 许用齿根应力 2I m 1m i 2 7 . 6 /F i s T T i I r e l T X R r e l Y Y Y N m 10) 弯曲强度 因为 1 ,所以弯曲强度校核通过。 8具体参数的确定 由上述计算可见，本设计的齿轮传动接触疲劳强度较弱，故应以为佳。 查标准模数取得模数 。 齿轮主要几何尺寸： 分度圆直径 11 5 . 5 1 9 1 0 4 . 5d m Z m m 22 5 . 5 3 8 2 0 9d m Z m m 齿顶高直径 *11 ( 2 ) 5 . 5 (1 9 2 ) 1 1 5 . 5m Z h m m *22 ( 2 ) 5 . 5 ( 3 8 2 ) 2 2 0m Z h m m 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 中心矩 12 1 5 6 . 7 52m m齿宽 2145bb d m m ，故取2 45b )102(21 取61 。由于设计结构需要，改 8075 轴的设计 1. 输出轴上功率 2P 、转速 2n 和转矩 2T 的初步确定 已知下列条件：材料 40质处理，各齿轮分 度圆直径为：1 1 0 4 2 209d 262 1055.9 n 将计算结果输入表 5 5。 表 5 5 输出轴上功率、转速和转矩 2n （ r/ 30 60 120 6 12 25 5 2 1910 1910 . 求作用在齿轮上的力 因为是直齿圆 柱齿轮传动 0 圆周力 32 m a x1 m a 2 9 . 3 1 02 2 9 7 0 8 . 1209 径向力 2 6 9 1 . 7 2 0 3 5 3 3 . 4 t g t g N 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 其中： 小齿轮传递的转矩， 。 大齿轮传递的转矩， 。 2d 大 齿轮的节圆直径，对标准齿轮即分度圆直径， 啮合角，对标准齿轮为 20 。 圆整后， 9710600方向如图 5 1 所示。 3. 初步估计轴的最小直径，选取连轴器。 初估轴径：安装联轴器处轴的直径 d - （图 5 1a）为周的最小直径。 d - =322 其中：查得 A = 90 107 3 5 . 5 2 1 . 11 7 . 7 1 0 . 58 . 8 5 . 2 5d m md m md m m 为满足设计结构需求取 d - 。 选取联轴器：由于承受轴向力过大，所以采用单独设计的非标联轴器。 4轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案 轴上的大部分零件包括：大圆柱齿轮、档油环、左端轴承和轴承端盖以及联轴器依次由左端装配，仅右端轴承和轴承端盖由右端装配。 2）根据轴向定位及固定要求，确定轴的各段直径和长度，见表 5 6。 3）轴上零件的周向固定 齿轮采用平键定位，滚动轴承与轴则采用过渡配合。 4）定出轴肩处的圆角半径 r 的值 见图 6 1a，轴端倒角取 2 45。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 5 6 轴的各段直径和长度 轴段位置 轴段直径和长度 )(说明 d - = 7080 联轴器需要 L - =轴器需要 d - =120 根据滚动轴承 32215，查手册 取 d - = 120 L - =选圆锥滚子轴承 30224 d D T = 120 215 d - = 140 为满足用轴承受大的轴向 力设计 L - = 20 按齿轮宽度加轴套设计 d =75 初选圆锥滚子轴承 322 寸 d D T = 75 130 =照轴承和轴套的宽度确定 d =70 结构考虑 L =构考虑 5） 确定轴的需用应力 已知轴的材料，该轴无特殊要求，选用材料 35质处理。由于轴的尺寸较大，性能数据按毛坯直径 的选用，查手册得2/755 , 2/550 , 21 /350 , 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 21 /755 。 需用应力，查手册得 21 /215 , 20 /120 , 21 /70 6） 画轴的计算简图，计算支反力 由轴的结构简图（ 5 1），可确定出轴承支撑点跨距 82 ，83 ，悬 臂 11 。由此可画出轴的受力简图，如图 6 1b 所示。 水平面支反力如图 6 1c 所示 FR 3 3 96160 602 7 0 021 1 3 6 11 3 3 92 7 0 0 垂直 面支反力如图 6 1e 所示 FR 9 66160 601 0 0 021 1 0 44 9 61 0 0 0 画轴的弯矩图和扭矩图 水平面弯矩图 图 5 1d） 截面 B 处 1 6 6 0601 3 6 11 垂 直面弯矩图 5 1f） 截面 B 左边 0 2 4 0605 0 411 截面 B 右边 0 2 5 6614 9 622 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 合成弯矩图（图 5 1g） 截面 B 左边 861423024080660 222121 截面 C 右边 861 48302 56806 60 222222 扭矩图（图 6 1h） 扭矩 290700 水平面受力图84117L =纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 f ) 垂 直 面 弯 矩 图g ) 合 成 弯 矩 图h )