單管式電動高壓氣泵傳動裝置的設(shè)計 說明書

1、1 / 31浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 課題名稱： 電動高壓氣泵傳動裝置的設(shè)計專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 完成時間 2012 年 1 月 9 日論文題目：論文題目： 電動高壓氣泵傳動裝置的設(shè)計電動高壓氣泵傳動裝置的設(shè)計 2 / 31專專 業(yè)：業(yè)： 機電一體化機電一體化 學(xué)學(xué) 生：生： （簽名）（簽名） 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽名）（簽名） 摘摘 要要去野外狩獵，需要隨時能夠給氣動獵槍沖氣。如何設(shè)計一種依靠汽車 110V電壓主驅(qū)動的、能夠達(dá)到 20MPa 氣壓的電動高壓氣泵的傳動裝置呢?設(shè)計工作主要從以下幾個方面進(jìn)行:首先了解電動

2、高壓氣泵傳動裝置的工作原理，確定設(shè)計內(nèi)容；其次開始電動高壓氣泵傳動裝置的方案設(shè)計，通過分析設(shè)計方案，并對這些方案進(jìn)行評價和比較，選擇了一個最優(yōu)方案，然后針對選擇的方案開始著手設(shè)計，通過運動學(xué)分析和動力學(xué)計算，選擇電動機和減速器，并計算傳動裝置運動和動力參數(shù)；接著根據(jù)確定的最滿意方案在圖紙上進(jìn)行技術(shù)設(shè)計，主要內(nèi)容包括總體布置草圖和總裝配草圖；然后運用 AutoCAD 二維繪圖軟件根據(jù)繪制的草圖進(jìn)行零件圖的繪制，在零件設(shè)計時通過工作能力計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定零件制造所需的所有尺寸及其偏差、表面粗糙度、材料與熱處理及技術(shù)要求等；通過不斷的修改和完善之后，按照最終定型的零件工作圖重新繪制總裝配圖。設(shè)計出

3、的單管式電動高壓氣泵傳動裝置。關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞：詞：電動電動 高壓氣泵高壓氣泵 傳動裝置傳動裝置 設(shè)計設(shè)計1 / 31目錄目錄1. 電動高壓氣泵概述.21.1 電動高壓氣泵的分類.21.2 產(chǎn)生高壓的方法.22傳動方案設(shè)計.32.1 擬定傳動方案.42.2 選擇電動機.42.3 核算傳動裝置總傳動比.73減速器傳動零件的設(shè)計計算.83.1 傳動零件的設(shè)計計算.83.2 蝸輪蝸桿減速器的傳動設(shè)計計算.84、軸的設(shè)計計算及校核.134.1 蝸輪軸的設(shè)計.134.2 蝸桿軸的設(shè)計.155、蝸輪軸軸承的選擇.185.1 按承載較大的軸承選擇其型號：.185.2 初選滾動軸承型號：.195.3 滾動軸承的

4、強度計算：.196鏈傳動的設(shè)計.197. 總結(jié).207.1 設(shè)計成果.207.2 工作展望.21參考文獻(xiàn).21結(jié)束語.223 / 311.1. 電動高壓氣泵概述電動高壓氣泵概述電動高壓氣泵由原動機、傳動裝置、空氣壓縮裝置和其他附件組成。電動高壓氣泵壓縮空氣一般由空氣壓縮機來實現(xiàn)?？諝鈮嚎s機是氣源裝置中的主體，它是將原動機（通常是電動機）的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。1.11.1 電動高壓氣泵的分類電動高壓氣泵的分類1） 按輸出壓力 P 分類：低壓氣泵（02MPaP1MPa）、中壓氣泵（1MPaP1OMPa）、高壓氣泵（1OMPa45 HRC，表面粗糙度，蝸輪輪緣選用

5、 ZCuSn10P1，金um6 . 1aR屬模鑄造。3.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 2221225. 3mZZKTdHE8 / 31a選擇齒數(shù)21ZZ 、9 / 31傳動比，參考表取蝸桿頭數(shù)，25112/2800n/ni21121Z50252i112 ZZb蝸輪上的轉(zhuǎn)矩2T 估計，則82. 04mm1713082. 0252800245. 01055. 9in1055. 9i6411641112NPTTc確定載荷系數(shù) K根據(jù)載荷情況，選 K=1.1e.材料系數(shù)EZ 由表查得，取a155 MPZEd確定許用接觸應(yīng)力 H則h1200083005th7h2101 . 812000111260 t

6、 jn60N查表 13-4，得，查表 13-3 查得，故82. 0NZ a2200MPH a4 .18022082. 00MPZHNHe.材料系數(shù)EZ 由表查得，取a155 MPZEf12m d 332222126 .89mm695018015525. 3171301 . 125. 3mmmZZKTdHEg初選 m、1d 查表 13-7，選蝸輪模數(shù)，蝸輪分度圓直徑 2m mm4 .22d1，q=11.2，此時3126 .89mmmd 10 / 31h蝸輪的速度2i. 導(dǎo)程角13.1011.22arctanq/arctan Z1j滑動速度S s/m3 . 313.10sin58. 0sin2S3

7、.2.3 計算傳動效率查表 13-9 查得5 . 1嚙合效率1傳動效率取軸承效率， ，攪油損耗時的效率 則蝸桿傳動效率的總效率99. 0298. 03為，與假定值相近842. 099. 098. 0868. 0321檢驗值12m dmm18471842. 0252800245. 01055. 9i612NTT 33222212mm6 .89mm73504 .18015525. 3184711 . 125. 3mZZKTdHE 33222212mm6 .89mm73504 .18015525. 3184711 . 125. 3mZZKTdHE 則原選參數(shù)，強度足夠3.2.4 確定傳動的主要尺寸，

8、 ，q=11.2mm21Z502Z2m mm4 .22d1中心距 as/m58. 0100060mn222Z868. 0tantan111 / 31 mm2 .61502 .11221qm21a2Z蝸桿尺寸分度圓直徑mm4 .22d1齒頂圓直徑mm4 .262124 .222*a11amhdd齒根圓直徑mm1822 . 02124 .2222*a11fCmhdd導(dǎo)程角右旋13.10軸向齒距mmmP28. 6214. 3螺紋部分長度 mm2825006. 011m06. 011b21Z 考慮到磨削余量，mm35b1齒頂高 高mm2mhamm4 . 22 . 12m2 . 1hf蝸輪尺寸分度圓直徑

9、mm10050222mdZ齒頂高 根高 mm2mahmm4 . 2m2 . 1fh齒根圓直徑mm6 .952222Cmhddaf頂圓直徑mm10422100m2a2a2hdd外圓直徑mm10725 . 1104m5 . 1a2e2 dd蝸輪輪寬，取mm174 .2675. 0d75. 0ba12mm20b2螺旋角 13.10齒頂圓弧半徑mm10224 .22m2dR12a齒形角203.2.5 熱平衡計算傳動效率842. 0初估散熱面積A 28 . 18 . 1mm2 . 01002 .6133. 0100a0.33A12 / 31油工作溫度1t取，散熱率，則C20t0C2Sm17.5W/KCC

10、AKPtS85312 . 05 .17245. 0842. 0110002011000t1013.2.6 潤滑方式與潤滑油粘度根據(jù)，確定該蝸桿傳動采用浸油潤滑。同時根據(jù)，可得11nd 、s /m3 . 3S潤滑油粘度s /mm3202403.2.7 彎曲強度驗算齒形系數(shù)FY86.50953. 05013.10cos50cos322ZZ查表 13-5，用插值法求得 2 . 2FY螺旋角系數(shù)Y93. 014013.1011401Y許用彎曲應(yīng)力 F查表 13-6，由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，查圖 13-4，得 a730MPF7101 . 8 N，則 7 . 0NY a1 .51737 . 00MPYFNF彎曲應(yīng)

11、力 a1 .51a1493. 02 . 2504 .222171301 . 17 . 1mZd7 . 122212MPMPYYKTFFF 故安全4 4、軸的設(shè)計計算及校核、軸的設(shè)計計算及校核 FFFYYKT2212mZd7 . 114 / 314.14.1 蝸輪軸的設(shè)計蝸輪軸的設(shè)計a.軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力考慮到減速器為普通用途小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。選用 45 號鋼，正火處理 ， a600bMPa551MPb.按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑根據(jù)表 10-3 取125A 由式得mm17112198. 0125nPAd33考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則：mm85.1705.

12、 117dc.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中，可以將蝸輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右端面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長度由輸出端開始往里設(shè)計。7 段直徑最小，由計算得出，mm20d7,軸上的鍵槽取寬 高，6 6，；6 段因定位軸肩高度mm38L7mm33L ，軸承端蓋的總寬度為 5mm，根mmdh5 . 11 . 007. 0 (）mmd2325 . 1206據(jù)拆裝方便，取外端蓋外端

13、面與鏈輪右端面距離為 10mm,因此；5 段mm20L614 / 31初選用單角接觸軸承，參照要求取15 / 31，型號，考慮到軸承左端用套筒定位蝸輪，mmd255124725TDd留有一定距離，左端直接用端蓋定位，；4 段為安裝蝸輪軸段，mm26L5，蝸輪的輪轂寬為，軸長有比輪轂寬小點，mmd304mm32L mm30L4蝸輪左端滾動軸承用軸肩軸向定位，高度 h=2，可確定第三段的尺寸；3 段，；2 段左端為軸承的軸向定位，mmd344303mm6L3mmd302；1 段該段為軸承安裝，故，mm6L2mmd251mmT142L1（3）選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸，圖中略。d

14、按彎矩合成強度校核軸徑。計算可得圓周力 軸向力N342d2TFt22N76d2TFa11徑向力 NF126t tanFrmm17053n1055. 96NPT畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖所示；可確定出軸承支點跨距，懸臂mm34LL12。由此可畫軸的受力簡圖，如圖所示。mm45L3水平面支反力 NFRBH17123462tRDH垂直面內(nèi)支反力 ,NLLFLRDV1 . 62dF32a2rNRFRDVBV120r15 / 31畫彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖水平面的彎矩圖HM截面 C 處 mm5814341712NLRMBHCH垂直面彎矩圖VM截面 C 左邊 mm40803412021NLRMBVCV截面 C 右邊 mm

15、5 .274451 . 632NLRMDVCV合成彎矩圖截面 C 左邊 mm.710240805814221221NMMMCVCHC截面 C 右邊 mm58205 .2745814222221NMMMCVCHC轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 mm17053NT按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度從圖可見截面 C 處彎矩最大，校核該截面的強度。截面 C 的當(dāng)量彎矩因減速器單向運轉(zhuǎn)，故可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩22eTMMC脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)為 0.6。，確定危險截面及校核強度。由圖mm12457170536 . 0710622eNM可以看出，C 處所在截面當(dāng)量彎矩最大，且軸上還有鍵槽，故該截面可能為危險截面，應(yīng)對其進(jìn)行校核。，查表得，由

16、于，a7 . 430124573232d334eeMPMa601MP1e故截面 C 設(shè)計的強度足夠，并有較大裕量。4.24.2 蝸桿軸的設(shè)計蝸桿軸的設(shè)計(1)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的最小直徑由于和蝸桿在一起，所以用 45 鋼 查表得 ：A=125 ，又由式： 3nPAd 16 / 31 mm5 . 92800245. 0125nPAd33考慮到軸的最小直徑會有鍵槽存在，將估算直徑加大 3%到 5%,由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)=10mm 1d(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)軸上零件的定位，固定和裝配 單級蝸輪蝸桿減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作

17、過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定定位軸間的高度 h 一般取為 h=（0.070.1）*d =1.42mm，取 h=2mm2)確定各軸段直徑和長度 直徑：有上述計算得直徑=10mm，軸段 2 直徑取 14mm，軸段 3 的直徑1d2d為 17mm，軸段 4 的直徑=22 mm，軸段 5 的直徑，軸段 6 為蝸桿，3d4dmmd105因 df 為 18 mm，e1.6m=1.6*6.3=10，所以軸為蝸桿軸。軸段 7 的直徑同軸段5，軸段 8 的直徑同軸段 4，軸段 9 的直徑同軸段 3。長度： 軸段 1 的長度為 23mm,軸段 2 的長度為 25mm，軸段 3 的長

18、度為 10mm，軸段 4 為 5mm， 軸段 5 的長度為 30mm,軸段 6 的長度為 44mm，軸段 7 的長度同軸段 5 的長度，軸段 8 的長度同軸段 4，軸段 9 的長度為 10mm。3)蝸桿軸的受力分析計算蝸桿的圓周力,徑向力和軸向力 NdTFtFt342211117 / 31126Ntan1FtFFrr NdTFFa762111可確定出軸承支點跨距，懸臂。mm62, 26L21Lmm53L34)計算作用于軸上的支反力水平面內(nèi)的支反力 =63NAHFBHF21Fr求截面 C 處的彎距: mmNLFMHAHC.390621286322求垂直面內(nèi)的支反力及彎距:由,得0MA NldFl

19、FFVB7 .64126210766212622121NFFFVBVA3 .617 .641262求截面 C 左側(cè)的彎距: NlFMVAvc6 .380021243 .6121求截面 C 右側(cè)的彎距: NlFMVBVC4 .401121247 .64225)求合成彎距.求截面 C 左側(cè)的合成彎距: mmMMMVCHCC.89.54496 .38003906222121求截面 C 右側(cè)的合成彎距: mmNMMMVCHCC.94.55984 .401139062222225)計算轉(zhuǎn)距.mmNnPT.1037. 82800245. 01055. 91055. 92666)求當(dāng)量彎距.因單向轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)距

20、為脈動循環(huán)變化,故折算系數(shù).危險截面6 . 0C 處的當(dāng)量彎距為18 / 31mmNTMMCec.42.56211037. 86 . 098.55982222227)計算截面 C 處的軸徑.mmMdbec79. 9601 . 042.56211 . 0331由此可畫軸的受力簡圖，如圖所示 5 5、蝸輪軸軸承的選擇、蝸輪軸軸承的選擇5.15.1 按承載較大的軸承選擇其型號按承載較大的軸承選擇其型號：軸承類型選擇為深溝球軸承，軸承預(yù)期壽命為=80000h.hL由前計算結(jié)果得：軸承受徑向力,軸承工作的轉(zhuǎn)速為 112r/minm126FrN5.25.2 初選滾動軸承型號：初選滾動軸承型號：19 / 3

21、1參考文獻(xiàn)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表 6-1 初選深溝球軸承 6005GB/T 276-1994，基本額定動載荷為=10000N，為載荷系數(shù)，取=1.2rCpfpf5.35.3 滾動軸承的強度計算：滾動軸承的強度計算：=1261.2=151.2 NrrpPF f對球軸承的壽命指數(shù)=3 則=1229.4N3161r1011280000602 .151PCL計算軸承的額定壽命 L 為溫度系數(shù) 按文獻(xiàn)機械零件表 12.4 取=1tftf轉(zhuǎn)633rt105204 .1229100001f CCL計算軸承的實際壽命hL因 L,故軸承 6005GB/T 276-1994 滿足要求。hLCC軸承：D=47mm,

22、B=12mm,d=25mm,=30mm,=42mm。minadmaxaD6 6鏈傳動的設(shè)計鏈傳動的設(shè)計1) 確定鏈輪齒數(shù)，1Z2Z傳動比，查表 11-6，選取，則，87. 1i251Z75.4687. 125 i 12 ZZ取=472Z2) 實際傳動比 88. 125/47/12ZZi3) 鏈輪轉(zhuǎn)速 ， min/1121rn min/6 .5988. 1/112/n12rin轉(zhuǎn)666h1077385201126010n6010LL16hr1r10n60PCLPL20 / 314) 設(shè)計功率 P 由表 11-7 取,由表 11-8 取1AK74. 0ZK w148. 02 . 0174. 0KP

23、5) 選用鏈條 由 P , n 查圖 11-10，選得鏈號為 08A,節(jié)距 P=12.7Omm，單排鏈6) 驗算鏈速 v 由式在范smsZ/15/m6 . 010006070.1211225100060pn11圍內(nèi)7) 初選中心距 因結(jié)構(gòu)上無限定，結(jié)合實際情況，初選=20p0a0a8)確定鏈節(jié)數(shù) 初算鏈節(jié)數(shù)pL3 .96302254724725302222L20212210pppppapZZZZpa對圓整并取偶數(shù)，則=96pLpL9)理論中心距 ，用差值法求得，則23. 325472596L121pZZZ247. 0aKmm23247252967 .12247. 02Lpa21P20ZZf根據(jù)

24、設(shè)計計算結(jié)果，采用單排 8A 滾子鏈，節(jié)距為 12.7mm，節(jié)數(shù)為 96 節(jié)，其標(biāo)記為 08A-1X96 GB/T1243-19977.7. 總結(jié)總結(jié)7.17.1 設(shè)計成果設(shè)計成果本文的目標(biāo)就是設(shè)計一種依靠汽車 110V 電壓主驅(qū)動的、能夠達(dá)到 20MPa 氣壓的電動高壓氣泵傳動裝置。通過運動學(xué)分析和動力學(xué)計算,驗證了該機構(gòu)的可行性，以及畫出傳動機構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)，接著設(shè)計或者選用了相關(guān)零部件。在此過程中主要做了以下工作:1.對國內(nèi)外空氣壓縮技術(shù)和現(xiàn)有的高壓氣泵進(jìn)行了理論學(xué)習(xí) ，為設(shè)計機構(gòu)提供參考依據(jù)。2.進(jìn)行了零部件的設(shè)計:蝸輪軸、蝸桿軸、軸承座、軸承端蓋、鏈傳動等。21 / 313.進(jìn)行了零部件的選用:電動機、滾子鏈等。4. 運用AutoCAD二維繪圖軟件繪制出裝配圖和各零件圖。7.27.2 工作展望工作展望由于個人水平及時間和其他條件的限制，本文的設(shè)計上還有下列工作需要進(jìn)一步完善和補充:1.由于零件數(shù)目多，機器內(nèi)部機構(gòu)較復(fù)雜，需要持續(xù)改進(jìn)，漸趨完善。2零件制造所需的所有尺寸及其偏差、表面粗糙度、材料與熱處理及技術(shù)要求等需要認(rèn)真的考慮，以免無法加工或者是強度不夠等問題出現(xiàn)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1張桂香主編.機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南.北京:機械工業(yè)出版社,2005.2 王