一種適用于圓環(huán)對象打包的圓環(huán)打包機設(shè)計計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30445一種適用于圓環(huán)對象打包的圓環(huán)打包機設(shè)計計算案例 1189851.1圓環(huán)打包機的原始參數(shù) 1175001.2電動機的選擇 186391.1.1圓筒的電機選擇 1283021.1.2打包圓環(huán)的電機選擇 2159791.3帶傳動的設(shè)計 2154651.1.1帶傳動的類型 221471.1.2V帶的設(shè)計計算 2262481.4軸的尺寸確定和校核 425741.4.1材料的選擇以及熱處理方法 464101.4.2主軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計算 595001.4.3初步計算傳動軸的軸徑 594091.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 534431.4.4按彎扭合成強度條件計算校核傳動軸 7253281.4.8軸的剛度校核計算 101.1圓環(huán)打包機的原始參數(shù)汽車輪胎一般呈圓環(huán)狀，直徑為50cm，內(nèi)圈直徑20cm，打包圓環(huán)應(yīng)盡量靠近輪胎或其他圓環(huán)對象的圓心，同時所設(shè)計的圓環(huán)打包機上的打包圓環(huán)內(nèi)外圈不應(yīng)觸碰到輪胎或其他圓環(huán)對象的內(nèi)徑。根據(jù)生產(chǎn)需要，初步設(shè)定打包圓環(huán)1s轉(zhuǎn)動2圈，輪胎或其他圓環(huán)對象15s左右轉(zhuǎn)動一圈。經(jīng)過估算圓輪480r/min，套筒60r/min。1.2電動機的選擇1.1.1圓筒的電機選擇根據(jù)查數(shù)據(jù)得輪胎重G=500N，橡膠與橡膠得摩擦系數(shù)為μ=0.50，假定輪胎得重力與輪胎對主動軸上得壓力得夾角為45°，則摩擦力為f=T=9.55×得出P=0.039KW所以選擇偉普調(diào)速電機P=60W，型號M560-502，經(jīng)調(diào)速輸出n1故所選電機的轉(zhuǎn)速符合要求。1.1.2打包圓環(huán)的電機選擇根據(jù)考慮電機所傳動軸的需再進行傳輸，且存在傳動效率，能量損失等，所以選擇三相異步電機P2=0.75kW，型號YS7144，轉(zhuǎn)速n11.3帶傳動的設(shè)計1.1.1帶傳動的類型本裝置中采用到的帶傳動都選用V帶傳動。1.1.2V帶的設(shè)計計算1）確定驅(qū)動圓環(huán)對象旋轉(zhuǎn)的V帶設(shè)計（1）確定V帶的設(shè)計功率Pca設(shè)計功率：Pca=KAP式中KA?工作情況系數(shù)，如表3-18所示；P?傳遞的功率，單位為kW。根據(jù)載荷變化平穩(wěn)和每天工作小時數(shù)≤10h，表8-8查得工作情況系數(shù)這里取KA=1.1P（2）選擇V帶型根據(jù)所計算的Pca=0.066kW和n1=68r/min，在8-11，選擇帶型為A型。根據(jù)表8-9，選取小帶輪基準直徑dd1=75mm。按式（8-13）驗算帶的速度v(3)計算大帶輪的基準直徑帶傳動的傳動比不宜過大，取i=1，根據(jù)式i=d根據(jù)表8-9，取標準值d（4）確定V帶的中心距a和基準長度L根據(jù)式（8-20）0.7dd1+dd2由式（8-22）計算帶所需的基準長度L根據(jù)Ld0由式（8-22）計算中心距a按式（8-24），amin=a?0.015ld和a（5）驗算小帶輪包角a（6）計算V帶的根數(shù)z①單根v帶的額定功率p由dd1=75mm和n1n1=68根據(jù)計算所得的小帶輪包角a1=180°查表8-6得Kp②計算V帶的根數(shù)zz取1根。（7）計算單根V帶的初拉力F由表8-3得A型帶質(zhì)量qF0（8）計算壓軸力FF選用1根A型普通V帶，帶基準長度為630mm，大小帶輪的基準直徑分別為dd1=75mm，dd2=750mm，中心距控制在2）確定驅(qū)動圓輪旋轉(zhuǎn)的V帶設(shè)計（1）確定V帶的設(shè)計功率Pca設(shè)計功率：Pca=式中KA?工作情況系數(shù)，如表3-18所示；P?傳遞的功率，單位為kW。根據(jù)載荷變化平穩(wěn)和每天工作小時數(shù)≤10h，表8-8查得工作情況系數(shù)這里取KP（2）選擇帶型根據(jù)Pca=0.825kW和n1=1400/min，在圖8-11選擇帶型為Z型。根據(jù)表8-9，取小帶輪基準直徑按式（8-13）驗算帶的速度v（3）計算大帶輪的基準直徑根據(jù)需要確定傳動比為i=3，根據(jù)i=d根據(jù)表8-9，取標準值d（4）確定V帶的中心距a和基準長度Ld根據(jù)式（8-20）0.7dd1+d由式（8-22）計算帶所需的基準長度L根據(jù)Ld0由式（8-22）計算中心距a按式（8-24），amin=a?0.015ld和a（5）驗算小帶輪包角a（6）計算帶的根數(shù)z①單根v帶的額定功率p由dd1=50mm和n1=1400根據(jù)小帶輪包角a1≈161°查表8-6得包角修正系數(shù)Kp②計算V帶的根數(shù)zz取4根。（7）計算單根V帶的初拉力F由表8-3得Z型帶質(zhì)量q=0.060kg/mF（8）計算壓軸力FF選用Z型普通V帶4根，帶基準長度920mm，帶輪基準直徑dd1=50mm，d1.4軸的尺寸確定和校核1.4.1材料的選擇以及熱處理方法由于此設(shè)計的主軸與皮帶輪連接，由于此為圓環(huán)打包裝置，故采用45號鋼，調(diào)質(zhì)，毛坯直徑≤100mm，硬度HBS=170~217，表面處理：考慮到要防止氧化銹蝕或酸蝕，選擇發(fā)藍處理。1.4.2主軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計算若取帶輪傳動的效率（包括軸承效率在內(nèi)）η=0.96，則主軸功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩1.4.3初步計算傳動軸的軸徑由于軸的支承距離未定，所以按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑設(shè)為d，即其計算公式為：d≥A式中P—傳動軸所傳遞的功率，Kw；n—連接軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d—軸的直徑，m；A—隨材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力而變的系數(shù)，其數(shù)值見表15-3；此設(shè)計取A=126。d≥1263本設(shè)計在最小軸段直徑處開1個鍵槽，軸徑應(yīng)增大5%?7%；本論文設(shè)計選擇7%，并將計算出來的軸徑圓整。d查表GB2822-81取dmin1.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案圖3-1軸示意圖2）確定軸的直徑和各段長度根據(jù)前面計算，第I?II軸段將要安裝帶輪，帶輪輪轂長27.5mm，根據(jù)d1=16mm查標準和設(shè)計手冊，選普通平鍵，A型圓頭鍵，b×h=5×5mm,鍵長L=16mm，l第Ⅱ?Ⅲ軸段將要安裝帶輪，已知帶輪輪轂長51.5mm，查表選取標準軸徑，lII?III=51.5mm，d2=32第III?IV軸段，為了下一軸承，此軸端將安裝軸承端蓋用于定位軸承，因此設(shè)計lIII?IV=20mm，第Ⅳ?Ⅴ軸段，考慮到軸承承受軸向力，選滾動球軸承，根據(jù)d4=40mm，選擇深溝球軸承6008，其尺寸為d×D×B=40×68×15mm，查設(shè)計手冊，軸承的安裝尺寸d2≈46mm，D2≈62mm，故設(shè)第Ⅳ?Ⅴ軸第Ⅴ?Ⅵ軸段根據(jù)箱體厚度，設(shè)計lⅤ?Ⅵ=90mm，第Ⅵ?Ⅶ軸段，同樣裝有軸承，也選擇深溝球軸承6008，其尺寸為d×D×B=40×68×15mm，查設(shè)計手冊，軸承的安裝尺寸d2≈46mm，D2≈62mm，故設(shè)第Ⅳ?Ⅴ第Ⅶ?Ⅷ軸段，為了上一軸承，此軸端將安裝軸承端蓋用于定位軸承，因此設(shè)計lⅦ?Ⅷ=20mm，第Ⅷ?Ⅸ軸段，設(shè)置階梯軸段，設(shè)計lⅧ?Ⅸ=20mm，d第Ⅸ?Ⅹ軸段將要安裝圓輪，預(yù)計設(shè)計圓輪厚度為20mm，根據(jù)最小軸徑16mm查標準和設(shè)計手冊，選普通平鍵，A型圓頭鍵，b×h=5×5mm,鍵長L=10mm，至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度，列此下表。表3-1各軸段的長度和直徑軸段123456789長度l37mm51.5mm20mm13mm90mm13mm20mm20mm30mm直徑d16mm32mm36mm40mm46mm40mm36mm30mm16mm3）軸上零件的固定a、軸上零件的軸向固定由于所設(shè)計圓環(huán)打包機的軸需要承受軸向力，且希望所設(shè)計的軸承定位可靠，因此采用軸肩和軸承端蓋的方法來固定軸的軸向。b、軸上零件的周向固定本論文設(shè)計的軸與帶輪與圓輪的周向定位均采用普通A型圓頭平鍵鏈接。根據(jù)d1=16mm，d2=32mm，d9=116mm由查表6-1分別選鍵的尺寸b×h=5×5mm，L=16mm；b×h=1.4.4按彎扭合成強度條件計算校核傳動軸1）計算軸的支反力第一個帶輪中心到第二個帶輪中心距離:l第二個帶輪中心到第一個軸承壓力中心距離:l第一個軸承壓力中心到第二個軸承壓力中心距離:l第二個軸承壓力中心到圓輪帶輪中心距離:l(1)相關(guān)受力分析：轉(zhuǎn)矩大帶輪上在處置方向上受壓軸力為：F查資料得小帶輪上的壓力為：F壓V帶與帶輪的摩擦系數(shù)為μ=0.51圓輪承受的壓力為打包圓環(huán)的重力：F壓塑料與橡膠的摩擦系數(shù)為μ=0.5經(jīng)設(shè)計：r帶輪=25mm作用在小帶輪上：轉(zhuǎn)矩：T=2×0.51×400×25=10200N?mm，順時針垂直方向的力：F作用在圓輪上：轉(zhuǎn)矩：T垂直方向的力：在垂直方向上假定FRC所以根據(jù)軸上受力平衡，可列出以下方程：FpFpFRC=?559.01N作出剪力圖，如圖3―2所示。2）計算軸的彎矩，并做彎矩圖AB：MBC：MMCD：MM作出彎矩圖，如圖3―2所示。3）作出扭矩圖作用在帶輪上：轉(zhuǎn)矩：T=2×0.51×400×25=10200N?m作用在圓輪上：轉(zhuǎn)矩：T=0.5×100×50=2500N?mm由上可得傳動軸的扭矩圖，如圖3―2所示。圖3-2軸受力及彎矩圖4）校核軸的強度已知軸的彎矩和扭矩，對危險截面作彎扭合成強度校核計算。σca為了考慮彎曲應(yīng)力與扭矩切應(yīng)力循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)ασca式中的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，所以取α≈0.3。對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力σ=M/W，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ=T/WT=T/2W，將σσ其中，由于本軸上開有鍵槽，在近似計算時鍵槽可忽略，所以采用平均直徑的圓截面進行計算截面系數(shù)W：W=0.1×靜應(yīng)力時，軸的許用彎曲應(yīng)力[σ?1]σ=經(jīng)計算所設(shè)計的軸符合要求。1.4.8軸的剛度校核計算1）軸的當量直徑計算由于設(shè)計的軸為階梯軸，階梯軸的當量直徑按下式計算：d式中：lidiL——階梯軸的計算長度；z——階梯軸計算長度內(nèi)的軸段數(shù)。d2