目 录 轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势…………………………4 系统方案的设计………………………………………………………6 2.1 轴承清洗机工作原理…………………………………………………7 2.2 总方案的确定…………………………………………………………8 电动机的选择………………………………………………………10 3.1 清洗轴承时的摩擦力矩……………………………………………10 3.2 电动机型号的确定…………………………………………………11 直齿圆锥齿轮传动设计……………………………………………12 4.1 总传动比的确定……………………………………………………12 4.2 锥齿轮的设计………………………………………………………13 轴系结构的设计……………………………………………………15 5.1 输入轴轴径的初步计算……………………………………………16 5.2 轴的结构设计………………………………………………………17 5.3 轴的强度校核………………………………………………………18 5.4 输出轴轴径的初步计算……………………………………………22 5.5 轴的结构设计………………………………………………………22 5.6 轴的强度校核………………………………………………………23 滚动轴承的选择与校核……………………………………………26 6.1 轴承的选择…………………………………………………………26 6.2 轴承的校核…………………………………………………………28 联轴器的选择………………………………………………………32 键的选择与校核……………………………………………………34 8.1 键的选择……………………………………………………………34 8.2 键的校核……………………………………………………………35 机架的设计…………………………………………………………37 总结…………………………………………………………………………………39 参考文献……………………………………………………………………………40 致谢…………………………………………………………………………………41 第一章：轴承清洗机的国内外研究现状及发展趋势 滚动轴承是一种精密的机械配件，它的安装工艺要求较高，必须在严格的计数条件下进行，安装轴承的场地应该与机加工或铆、锻焊等场所分开，更不宜在灰尘很大的露天场地进行。在没有做好安装准备工作前，不宜将新轴承过早的开封。新轴承一旦开封取出后，就应及时安装。 新的轴承在安装前应进行清洗，把包装材料的碎片和防锈油脂等彻底清洗。目前我采用的轴承防锈油脂或其他防锈材料通常并不具备轴承工作时所需要的润滑性能，其中含有的某些添加剂将会引起润滑油变质，降低其润滑性，积聚在轴承表面的赃物和水分也会污染润滑油，加剧轴承的腐蚀和磨损，因此必须在安装前予以洗净。 清洗轴承时所采用的清洗液应根据轴承出厂时所用的防锈材料来选定，市场上出售的轴承防锈材料一般有三种： 防锈油 防锈油在大、中、小型各类轴承中活得广泛的应用。这种轴承可放在汽油（溶剂汽油航空汽油120#、200#汽油）或煤油中清洗，接着放到掺有6—8%变压器油的汽油中过洗。过洗后，汽油很快挥发，而变压器油则留在轴承表面，它在机器随后的装配过程中可防止轴承锈蚀。 2、防锈脂 防锈脂在大型或特大型轴承中采用较多。这种轴承应先放在95—100℃的轻质矿物油（如10#机油、变压器油）中，待防锈脂溶解到矿物油中后将轴承取出，用柴油洗去热矿物油。待***承冷却后再用掺有变压器油的汽油洗净。 气相剂和水溶性防锈剂 这种防锈剂只限于在全部用黑色金属制成的轴承中使用。这类轴承应放在皂类或其它水溶清洗剂中清洗。皂类一般是油酸钾皂、油酸钠皂或其它动、植物油制备的钾、钠皂等。皂在水中比例一般为2—3%。清洗时，先将轴承放到80—90℃的清洗液中清洗2—3分钟然后浸到室温的清洗液中清洗，最后用清水漂净。经过清洗后的轴承还需要用轻质矿物油脱水才能安装使用。脱水时将轴承放入温度大110℃左右的10#机油或变压器油中，待油与水遇发出的劈啪声消失后取出轴承，用柴油洗去脱水用的机油，再用掺有变压器油的汽油*** 当清洗个别或少量轴承时，可直接把轴承浸入普通油槽，用夹钳钳住轴承，使其在油中来回清洗，直到洗净为止。当清洗大量中、小型轴承时，最好采用轴承清洗机，藉以提高清洗效率减轻劳动强度。这种效果，在清洗维修的旧轴承时尤为明显。 轴承清洗机已经广泛运用于企业、工厂等地方，因此研究轴承清洗机具有很高的现实意义及经济价值。 课题的背景及意义： 目前有些企业在清洗个别或少量轴承时，可直接把轴承浸入普通油槽，用夹钳钳住轴承在油中来回清洗，直到洗净为止。然而在清洗大量中、小轴承时劳动强度大，并且它的工作环境比较差。所以我在这个设计当中提出自己的看法及改进意见，对企业的发展和提高自己理论与实际相结合的能力有很重要的意义。 基本内容及解决的关键问题 （1）基本内容对轴承的基本原理及国内外现状进行分析，确定清洗机装置传动方案，进行几何运算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺寸，并对其进行强度校核等。 进行清洗工作。经查阅资料及所学知识，决定由电动机带动传动装置驱动芯轴实现工作。 课题研究情况综述 轴承在生产工程中，清洗是多次进米乐M6(MiLe)亚洲官方网站- 赔率最高在线投注平台(访问: hash.cyou 领取999USDT）行的一项作业，即为装配前的零件清洗和装配铆合后的成品的清洗。而早期的轴承清洗一直采用原始的手工擦洗或浸洗，这种方式成本高、劳动强度大、环境条件差、生产效率低。且清洗液需一次添加，周期排放，在使用过程中无任何过滤措施，浪费严重。随着国内外轴承市场竞争加剧，迫使轴承制造企业花大本钱提高工艺装配水平，提高成品质量米乐M6(MiLe)亚洲官方网站- 赔率最高在线投注平台。 所以这个清洗机设计可以代替原始的人力清洗，提高清洗的生产效率，改善劳动条件，降低生产成本。因此研究清洗机具有很高的的现实意义和经济价值。 角接触球轴承7624的清洗装置的设计，通过本文的研究，设计一台能够在生产中实用的机器。在本文设计过程中，经过对电动机的选择、锥齿轮的设计、机架的设计设计，提出了自己的看法及改进意见，对企业的发展和提高自己的动手能力有重要的意义。 设计的主要工作及任务 通过对课题任务书的仔细阅读，并进行分析，可以确定本文的主要任务如下： 1）根据课题要求，确定清洗装置传动方案，进行几何计算和结构设计，确定各零件的几何参数和几何尺寸；完成清洗装置各个零件的总体装配；张主要零件图和一张总体装配图；清洗大型机车装配车间滚动轴承待清洗零件为带防锈油的角接触球轴承，轴承型号为7624，重约21.7kg，要求清洗时的转速为n=650r/min，清洗液采用10#机油。（式3-1） 式中v----润滑剂（清洗液）50℃时的运动粘度，cm2/s； n----被清 洗轴承的转速，r/min； Dm----被清洗轴承的平均直径，mm； f0----考虑轴承结构类型和润滑方法的系数。 根据机械设计手册，可有10#机油的粘—温特性曲线cSt。因此 又查表可知道，取f0=4。由已知条件可知，轴承内径120mm，外径为260 mm，所以取Dm=190mm 于是公式（3-1）可得摩擦力矩为： 3.2清洗功率 考虑到起动时的摩擦力矩大于T0值，为了保证清洗机迅速越过起动阶段到达正常的清洗转速，应有足够大的起动力矩Td。设计时，建议取Td=（1.5—2.5）T0。所以本文取起动功率为： 3.3电动机功率 取直齿圆锥齿轮传动的效率为0.95，一对滚动轴承的效率为0.99，联轴器的效率0.99，由公式可得电动机所需功率为： 经过查找机械设计手册，最后确定电动机型号为： Y801-4型三相异步电动机（GB3074-82），功率为0.55KW，转速为1390r/min。 Y系列电动机（摘自JB/T8680.1-1988）为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是按照国际电工委员会（IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点。Y系列电动机用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所。该电动机适用于电源电压为380V、无特殊要求的机械，如机床、泵、风机、运输机。搅拌机、农业机械等：也适用于某些需要高起起动转矩的机器，如压缩机等。 第4章直齿圆锥齿轮传动设计 4.1总传动比的确定 根据已计算的条件，传动装置的总传动比为： i=1390/n=1390/650=2.14 由此表明方案一采用的一级直齿圆锥齿轮传动方案完全可行。 4.2锥齿轮的设计 1）选择齿轮材料及精度等级 轴承清洗机为一般工作机，速度小于40m/s，由参考文献可知，本文选用7级精度锥齿轮。齿轮采用软齿面，小齿轮选用40Cr调质后表面淬火，齿面硬度为241--286HBS，大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS，齿面粗糙度Ra≤1.6--3.2μm 2）按齿面接触疲劳强度设计 由参考文献设计计算公式进行试算，即： 初次取小齿轮齿数: Z1=25。 则大齿轮齿数：Z2=iZ1=2.14×25=53。 实际传动比: i0=53/25=2.12。 传动比误差： i-i0/i=2.14-2.12/2.14=0.9%2.5%，可用。 齿数比： u=i0=2.12。 由参考文献取φR=0.3。 转矩 T1=9550P1/n1=9550×0.55/1390=3.78N·m。 载荷系数取k=1.3。 材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa。 齿轮的接触疲劳强度极限=1150MPa。 计算应力循环次数N： N1=60njLh=60×1390×1×(16×365×10)=4.87×109 N2=N1/i=4.87×109/2.12=2.3×108 由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数： KHN1=1，KHN2=1。 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系数SH=1.0 [σH]1=σHlim1 KHN1/SH=1150×1/1.0Mpa=1150Mpa [σH]2=σHlim2 KHN2/SH=450×1/1.0Mpa=350Mpa 计算平均分度圆处的圆周速度40m/s， 所以选用七级精度是合适的。δ1=arccot(Z2/Z1)=25°15′°， δ2=90°-25°15′=64°45′ 当量齿数Zv1=Z1/cosδ1=27.8 Zv2=Z2/cosδ2=123.3 平均分度圆处的圆周速度： 计算载荷系数根据v=3.16m/s锥齿轮为7级精度，参考文献查得：动载系数KV=1.08，使用系数KA=1，齿间啮合系数Ka=1，轴承系数KHβbe=1.10，故载荷系数K=KAKVKHaKHβ=2.475。 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径： 模数：m=d1/Z1=33/25=1.32mm 取标准模数：m=2 校核齿根弯曲疲劳强度 根据参考文献 确定有关参数和系数： 分度圆直径：d1=mZ1=2×25=50mm d2=mZ2=2×53=106mm 齿宽： 故得b≤19.5取b=19 齿形系数YFa和应力修正系数YSa 根据参考文献得：YFa1=2.72 YSa1=1.57 YFa2=2.14 YSa2=1.83 许用弯曲应力[σF] 根据公式：[σF]=σFLim2/SFσFLim1=420Mpa σFLim2=330Mpa 按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力 [σF]1=σFLim1/SF=420/1.25=336Mpa [σF]2=σFLim2/SF=330/1.25=264Mpa 将求得的各参数代入式 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。 4）计算齿轮的圆周速度V V=πd1n1/60×1000=3.64m/s 5）锥齿轮参数值 分度圆直径：d1=50mm d2=106mm 分度圆锥角:δ1=25°15′， δ2=64°45′ 齿顶高：ha=2mm 齿根高：hf=2.4mm 齿顶圆直径：da1=53.6mm da2=107.7mm 齿根圆直径：da1=45.68mm da2=104mm 当量齿数：Zv1=27.8 Zv2=123.3 节锥距：R=58.6mm 齿顶角：1°57′ 齿根角：3°20′ 分度圆齿厚：S=3.14 齿宽：b=19mm 第五章 轴的设计 轴(shaft)是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。 直轴直轴又可分为：转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。 确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，设计者可根据轴主要用途 径向轴向三、安全联轴器当发生过载时，联轴器打滑或销子断开以保护工作机械 四、弹性联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。 2)按扭转强度概略计算轴的最小直径 根据参考文献查表5-1，取A=107-118 由于输入轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A=115 考虑有键槽，将直径增大5% 则，所以为了安全考虑，取d=16mm。 2）轴的结构设计 图3.1轴结构示意图 输入轴上的装配方案如图3.1所示。 1段：d1=16mm，长度取L1=30mm。 2段：需要装油封，所以根据标准d2=22mm，L2=20mm。 3段：D3段装轴承，所以d3=25mm，轴承选30205，L3=16.25mm。 4段：因为4段为固定端所以，h=2c，c=1.5mm，d4=31mm，L4=35mm。 5段：d5=25mm,L5=16.25mm 6段：d6=22mm,L6=2nmm 7段：d7=16mm,L7=30mm 已计算得小齿轮分度圆直径：d1=50mm；转矩：T1=3780N·mm； 5.3 弯矩-扭转组合强度校核 画输入轴的受力图图10-3a,分别为水平面(H平面)和垂直平面（V平面）受力图。 计算作用在轴上的力 圆周力： 径向力： 轴向力 计算作用在轴上的支座反力 水平平面内 即 校核 则 无误 垂直面平面内 即 校核 则 无误 绘制水平平面面弯矩图 绘制垂直平面弯矩图 绘制合成弯矩图 绘制扭矩图 T=3780Nmm 绘制当量弯矩图 因此输入轴的弯矩强度足够 5.4 输出轴的轴径初步计算 1），轴的材料选择并确定许用弯曲应力 根据参考文献查表13-10选用45调质，调质处理，硬度217--255HBS，许用弯曲应力。 2)按扭转强度概略计算轴的最小直径 根据参考文献查表5-1，取A=107-118 由于输入轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A=115 考虑有键槽，将直径增大5% 则：d=10.8×(1+5%)mm=11.34mm，所以为了安全考虑，取d=16mm。 2）轴的结构设计 图3.1轴结构示意图 输出轴上的装配方案如图3.1所示。 1段：d1=15mm，长度取L1=40mm。 2段：需要装油封，所以根据标准d2=22mm，L2=30mm。 3段：D3段装轴承，所以d3=25mm，轴承选30205，L3=16.25mm。 4段：因为4段为固定端所以，h=2c，c=1.5mm，d4=31mm，L4=65mm。 5段：d5=25mm,L5=16.25mm 6段：需要装油封，所以根据标准d6=22mm，L2=25mm。 7段：d7=16mm，长度取L1=35mm。 已计算得小齿轮分度圆直径：d=106 mm；转矩：T=8081 N·mm； 5.7 弯矩-扭转组合强度校核 画输入轴的受力图图10-3b,分别为水平面(H平面)和垂直平面（V平面）受力图。 计算作用在轴上的力 圆周力： 径向力： 轴向力 计算作用在轴上的支座反力 水平平面内 即 N 校核 则 无误 垂直面平面内 即 N 校核 则 无误 绘制水平平面面弯矩图 绘制垂直平面弯矩图 绘制合成弯矩图 绘制扭矩图 绘制当量弯矩图 校核轴的强度 第六章 滚动轴承的选择与校核 输入轴滚动轴承 1）作用在轴承上的载荷 2）轴承型号的选择 输入轴将受到径向力的作用，同时也承受一定的轴向力，故我们拟选用深沟球轴承。又根据轴的直径大小，初选一对型号为6204轴承，且工作温度不高。 3)计算轴承的当量载荷 轴承A 因为，则 轴承B 校核轴承的寿命 由于轴承B受的当量动载荷较大，故对轴承B进行校核 由表10-5和表10-6可分别查的（工作温度低于100),轴承工作寿命按1.5年计算，则 表10-5动载荷系数 载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击 强烈冲击 动载荷系数 1.0-1.2 1.2-1.8 1.8-3.0 表10-6温度系数 轴承工作温度 125 150 175 200 225 250 300 350 温度系数 1 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.60 0.50 因此输入轴的工作寿命足够 输出轴滚动轴承 轴将受到轴向力和径向力的作用，故我们拟选圆锥滚子轴承。又根据轴的直径大小，初选一对型号为3020根据根据条件，轴承预计寿命：16×365×10=58400小时，输出轴的圆锥滚子轴承计算简图如图4.4所示： 图4.4圆锥滚子轴承的受力图 由锥齿轮受力分析可得： （1）计算轴承水平面径向力 轴水平方向受力分析如图10所示。 图4.5轴承水平面径向力 由力平衡和力矩平衡可得： 代入数据得： （2）计算轴承垂直面径向力 轴垂直平面上受力分析如图11所示。 图4.6轴承垂直面径向力 由力平衡和力矩平衡可得： 代入数据得： （3）计算轴承总径向力 轴承总径向力和轴向力计算简图如图12所示。 图12 （4）计算轴承轴向力 查参考文献【2】表6-7，Y=1.4 比较轴向力 Ⅰ轴承为紧端，Ⅱ轴承为松端。 所以轴承1所受的轴向力： (向右） 轴承Ⅱ所受的轴向力： (向左） （5）计算当量动载荷 查参考文献【1】表13-5 时，X=1，时，X=0.4 则代入数据得时，X=0.4 查参考文献【2】表6-7 e=0.42,Y=1.4 查参考文献【1】表13-6 =1.2 轴承： ==0.16故X=1 Y=0 轴承Ⅱ ==0.357故X=1 Y=0 (6)轴承寿命计算 因为,故按轴承Ⅰ当量动载荷计算轴承寿命。 =49078h 实际需要工作时间T=1630010=48000h，， 故此轴承符合要求 第七章 联轴器的选择 1、计算载荷 根据参考文献《机械设计基础课程设计》表15-8查的载荷系数K=1.3 计算转矩=KT=1.33780=4914 2、选择联轴器型号 综合考虑联轴器的功能，轴的伸出端安装的联轴器根据表15-2初选，选用型号为GY1的凸缘联轴器，公称转矩25N.M,许用转速12000r/min,轴孔直径d=16cm。轴孔长度L=59mm. =KT=1.33780=4914 =25000 N.mm 联轴器用来连接两根轴或轴和回转件，使它们一起回转，传递转矩和运动，在机器运转过程中，两根轴或轴和回转件不能分开，只有在机器停止转动后用拆卸的方法才能将他们分开。有的联轴器还可以用作安全装置，保护被连接的机器零件不因过载而损坏。 第八章 键连接选择与校核 键主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。如减速器中齿轮与轴的联结。键的分类键分为平键、半圆键、楔向键、切向键和花键等。各类键的特点 平键平键的两侧是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。其定心性能好，装拆方便。平键有普通平