吊闭式圆盘给料机设计【含CAD图纸、说明书】
目 录摘要1关键词11前言12圆盘计算设计22.1圆盘给料计算22.2圆盘的设计32.3圆盘给料机进料口和出料口设计43功率的计算及电动机的选型43.1圆盘所需功率的计算43.2电动机的选择53.3传动比的分配153.3.1总传动比是153.3.2分配传动装置各级传动比153.4传动装置的总体布置153.5计算传动装置的运动和动力参数163.5.1 0轴的计算(电机轴)163.5.2 1轴的计算(斜齿轮轴)163.5.3 2轴的计算(锥齿轮轴)163.5.4 3轴的计算(直齿圆柱齿轮轴)173.5.5 4轴的计算(立轴)174 传动零部件的设计计算184.1 齿轮的设计计算与校核184.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计184.1.2 圆锥齿轮的设计234.1.3 直齿圆柱齿轮设计284.2 轴的设计计算与校核314.2.1 斜齿轮轴的设计314.2.2 锥齿轮轴的设计364.2.3 直齿轮轴的设计404.2.4立轴的设计454.3 键的校核464.3.1 连接联轴器上的键464.3.2 连接斜齿轮的键464.3.3 连接锥齿轮上的键474.3.4 连接大直齿轮上的键474.3.5 连接圆盘的键474.4 轴承的校核484.4.1校核一轴轴承寿命484.4.2校核二轴轴承寿命484.4.3校核三轴轴承寿命504.4.4校核四轴轴承寿命50致谢51参考文献52摘 要圆盘给料机是一种使用广泛的连续式容积加料设备,能均匀连续地将物料喂送到下一设备中。其工作原理为圆盘中部有一位于接料仓下口而高度可调的下料套筒,物料从下料套筒和圆盘的间隙中漏散出来,并被刮板从圆盘上刮落下来。它在整个输送生产工艺流程中是必不可少的,它使混合料具有足够的透气性,以获得较高的生产率。圆盘给料机有不同类型与规格,我设计的题目是一种吊闭式圆盘给料机,包括机械结构设计和动力系统设计,采用单电动机传动方式。具有承载量大;运转平稳可靠;结构简单;容易维修;管理方便;检修周期长等特点。在这次设计中,我完成了以下工作:设计方案选择与确定;电动机的选择;主要零部件的设计与校核;确定了维修维护方案。 关键词:烧结;圆盘给料机;电动机传动;减速器AbstractThe disk feeder machine is one kind of use widespread continuous type volume feeding equipment, it can the uniform and continuity feed the material delivers in the next equipment. Its principle of work has for the disc middle one is located at meets the bunker end opening, and the highly adjustable yummy treats sleeve, the material leaks from the yummy treats sleeve and in discs gap disperses, and blows by the scraper the material from the disc falls down.In the entire agglutination technique of production flow on is essential, it enables the blend to have the enough permeability, obtains the high productivity. The disc feeding engine has different type and the specification, the topic I design is “Baotou Steel sintering2000 the enclosed disc feeding engine”, adopt the list electrically operated engine drive method. It has characteristics such as the big load-berring capacity; revolution steady reliable; simple structure,easy to service, manages conveniently, overhaul long period and so on.In this design, I have completed the following work: choing and determined the design proposal; chooses the appropriate electric motor; designed and examined the main spare part; determined the appropriate service maintenance plan. Key word: sintering;disk feeder;motor drive;1 前言给料机其实就是所说的喂料机,是由于各个地方的叫法不同,所以产生了不同的名字,而其本质和作用都是一样的。圆盘给料机是一种传统的料仓排料设备。和振动给料机、振动给料斗相比,虽然结构笨重、安装尺寸大、功耗大、无破坏拱能力等缺点;但由于它能承受仓压,运转平稳可靠、给料量容易调节等优点,至今仍较广泛的应用在矿山、碎石场、冶金、建材、化工、选矿、煤矿等行业的破碎、筛分生产线中,圆盘给料机可把块状、颗粒状物料从料仓中均匀、连续地喂料到受料装置中。圆盘给料机适用于中等流动性(不太容易塌拱)的颗粒状或小块状物料。对于磨琢性强的物料,可在圆盘面上加65Mn2衬板或铸石板。目前,国内圆盘给料机有二类产品:一类产品符合1984年原机械工业部公布的标准(JB3666-3667-84吊式、座式圆盘给料机);另一类产品是铸造车间传统使用的产品,此类产品正逐步淘汰。圆盘给料机操作方便,可以均匀地调节给料量并实现生产流程集中控制和自动控制,可以向带式输送机,斗式提升机,筛分等设备给料。向破碎机,粉碎机等喂料以及用于自动配料,定料包装等。根据设备性能要求,配置设计时应尽量减少物料对圆盘的压力。圆盘给料机性能特点:该机结构简单,喂料均匀,连续性能好;可以随时改变和控制流量,操作方便;若采用封闭式机身可防止粉尘污染。目前,与国外产品相比我国的圆盘给料机械,制作较为粗放,生产率的调节尤为不便、费时费力、无极调速的范围窄、精度不高。国外的圆盘给料机生产率高,可方便的进行无极调速。矿山用的圆盘给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中,是实行流水作业的必备设备,圆盘给料机属于定型产品,目前常用的从安装结构上可分为座式与吊式两大类。座式多用于冶金工业或矿山, 所处理的物料容重较大属于重型结构,一般是通过减速器与伞齿轮传动,它又可分为敞开式与封闭式两种,其含义是敞开者其传动的伞齿轮安装在敞开的机架上,而封闭式则是传动的伞齿轮安装在闭封的壳式机座内,吊式圆盘给料机多用于建材或水泥工业,所处理的物料容重一般在2吨/米3以下, 属于中、轻型结构,它也有开式与闭式两种,其含义是,开式为圆盘以上是敞开的,而闭式为圆盘以上是封闭的。在圆盘的驱动方面它是通过三角皮带与蜗轮蜗杆进行传动。2圆盘计算设计2.1圆盘给料计算2.1.1圆盘转速的初定圆盘给料机的给料原理:圆盘中部有一接料仓下口有一高度可调的调整套,物料从调整套和圆盘的间隙中漏散出来,并被刮板将物料从圆盘上刮落下来。调节调整套和圆盘的间隙大小和调整刮板的位置即可达到调节给料量的目的。根据任务书上圆盘给料机设计参数:圆盘直径1300mm,圆盘转速1.66.5转/分钟,最大物粒度50mm,生产能力4.327.9m3/h,电机类型为三相交流。根据以上初定的圆盘直径确定圆盘最大允许转速,由下式计算:式中: 圆盘最大允许转速(rpm) 物料所形成的锥体的底半径(m) 物料与圆盘的摩擦系数,一般可取 重力加速度,取9.82.1.2对初定的圆盘给料机圆盘直径进行验算由于初步拟定设计的圆盘给料机为敞开吊式所以查资料手册由下式对圆盘给料机的进行验算:式中: 圆盘给料机生产能力(t/h) 套筒离圆盘的高度(m) 圆盘的转数(rpm) 圆盘上物料的堆积角度,查有关表,总的范围值 D套筒直径(m)下表1所列为圆盘给料机在最大转数时圆盘直径假设情况下,圆盘上物料的堆积角度(物料休止角),活动套筒下至盘面的最高距离和给料量之间的关系表1。圆盘直径(毫米)最高转速(r/min)最高转速时的生产能力物料休止角活动套筒下缘至盘面的最高距离(mm)给料量(m3)13006.5257714.62 309515.53 3511618.95 4013823.14 4516530.68通过以上的列表计算表明当圆盘直径为1300毫米时完全可以满足4.327.9m3/h给料量的需求。2.2圆盘的设计由物料在圆盘上的受力分析,物料在圆盘上运动属于静摩擦力,当物料运动到刮料板处,物料从圆盘上被刮料板刮下,圆盘和物料之间产生滑动摩擦力,圆盘属于易磨损部件材料选用65Mn,在使用过程中设计为易更换部件。圆盘的设计简图如下。图2 圆盘简图圆盘上的螺钉选用型号见总装配图。2.3圆盘给料机进料口和出料口设计圆盘给料机进料口是由接料套筒和接料套筒下高度可调的调整套组成,物料从接料套筒下落至调整套再由圆盘和调整套筒的间隙中漏散出来,并被刮板将物料从圆盘上刮落下来。调节调整套和圆盘的间隙大小和调整刮板的位置即可达到调节给料量的目的,由圆盘给料机每小时的给料量和圆盘的半径确定接料套筒的尺寸和调整套筒的尺寸,调整套筒高度的调节主要是通过固定在套筒两边的螺纹杆旋转带动套筒的上下运动。3功率的计算及电动机的选型3.1圆盘所需功率的计算:物料在圆盘上的受力情况很复杂,计算时假设圆盘的质量和圆盘上物料的质量集中在圆盘中间环上,即半径325mm处,物料从调整套筒落下后会在圆盘中间堆积成圆锥形,物料的堆积产生的坡面线和圆盘产生一定的休止角,物料堆积的越多形成的休止角越大,其圆盘给料机的给料量也随着增加,物料每小时的给料量为4.327.9m3/h,其产生的休止角为45度,经过简单计算得单位时间内落在圆盘上的粒度50mm,当物料运动到刮料板处,物料从圆盘上被刮料板刮下,圆盘和物料之间产生滑动摩擦力,对圆盘运动产生阻力矩,简单计算圆盘带动物料转动所需要的功率: 式中: T圆盘转动所需转矩/;D圆盘的直径; G圆盘的自重G1与圆盘上物料重量G2之和,即G= G1+G2; F出料口圆盘和物料的摩擦力;出料口圆盘和物料摩擦力式中: f磷矿石和圆盘产生的摩擦系数f=0.8由以上数据解得圆盘转动所需转矩T=428圆盘转动所需功率:式中: 圆盘转动功率; 圆盘工作时转动效率,一般取值0.90.973.2 电机的选择3.2.1选择电机的类型 由于圆盘给料机工作在灰尘多的环境下,故可以选用能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部的电机。所以选用适用于灰尘多、水土飞溅场所的JO2型系列封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。3.2.2选择电动机容量电动机工作功率为: ; (2-1)工作机所需功率 ; (2-2)其中T为阻力矩计算阻力矩以便合理的选用电机的技术参数,阻力矩计算公式为 ; (2-3)式中,I0为转动惯量(kg.m2),为角加速度()。其中转动惯量 ; (2-4)式中,m0为回转体的质量(kg),r为回转半径(m)。已知参量代入(2-4)得角加速度 ; (2-5)式中为回转体的末角速度(rad/s), 为回转体的初角速度(rad/s),t为加速度时间(s)。由于回转圆盘初始是静止的,即,按其要求转速4.89r/min计算,则,根据试验的经验数据,t=0.080.2s。取最小值t=0.08。将以上这些数值代入(2-5),得:;将求得的数据代入(2-3)得阻力矩为:;将求得的数据代入(2-2)得工作机功率为:传动装置的总效率: ; (2-6)其中:圆柱齿轮传动效率;圆锥齿轮传动效率; 滚动轴承传动效率; 联轴器的传动效率;将以上数值代人(2-6)则传动装置的总效率:;所以电动机所需功率为:;因载荷平稳,电动机额定功率Ped略大于Pd即可 所以选取电动机的额定功率为10kW。3.2.3电动机转速的选择选用满载转速为和两种作对比。已知要求圆盘转度为,总传动比,其中为电机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于表2.1比较。表2.1 两种电动机的数据比较方案电动机型号额定功率/kW满载转速()总传动比i10970198101460298.6上表可知方案总传动比过大,为了能合理的分配传动比,使传动装置结构紧凑决定选用方案。3.2.4电动机型号的确定 根据电动机功率和转速,确定电动机型号为。3.3传动比的分配3.3.1总传动比是 ;3.3.2分配传动装置各级传动比 高速级的传动比; 中速级的传动比; 低速级的传动比;3.4传动装置的总体布置根据以上参数确定传动装置的布置,具体布置如图2.3所示。3.5计算传动装置的运动和动力参数3.5.1 0轴的计算(电机轴): ; ; ;3.5.2 1轴的计算(斜齿轮轴): ; ; ;3.5.3 2轴的计算(锥齿轮轴): ; ; ;3.5.4 3轴的计算(直齿圆柱齿轮轴):; ; ;3.5.5 4轴的计算(立轴): ; ; ; 将各轴的运动和动力参数列于表2-2表2-2 各轴的运动和动力参数轴 号功率转矩转速传动比09.0989.597016.656.071988.697028.6558.8146.9738.1263229.3947.715037.64.894传动零部件的设计计算4.1 齿轮的设计计算与校核4.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计已知输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。1.初选精度、材料、齿数1).圆盘给料机为一般工作机器,速度不高。故选用7级精度。2).材料选择 大齿轮材料为ZG45,硬度为240HBS。 小齿轮即齿轮轴的材料为45钢(调质),硬度为280HBS。二者材料硬度差为40HBS。3).选小齿轮的齿数,大齿轮的齿数。 查机械设计手册6中图16.2-17及图16.2-26查得: 小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限; 小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;2.按齿面接触强度初步确定中心距并初选主要参数 ; (3-1) 其中: 小齿轮传递扭矩; 载荷系数 :试选; 齿宽系数:由机械设计4表10-7选取; 齿数比:暂取; 许用接触应力:由机械设计4图10-19取接触疲劳寿命系数,; 取失效概率为1%,安全系数S=1。 许用接触应力为: ; 。 将以上数据代入(3-1)中计算中心距: 其中代入较小的值;按经验公式;取标准模数;初取,。; (3-2)取,;精求螺旋角:; (3-3) 所以;3.校核齿面接触疲劳强度; (3-4) 其中: 分度圆上的圆周力:; 使用系数:查机械设计手册6表16.2-36,; 动载系数:; (3-5) 式中:; 查机械设计手册6表16.2-39,; 将有关数值代入(3-5)得:; 齿向载荷分布系数查机械设计手册6表16.2-40有: 齿向载荷分配系数:按,查机械设计手册6图16.2-15,; 节点区域系数:按,查机械设计手册6图16.2-15,;查机械设计手册6表16.2-43,; 接触强度计算的重合度及螺旋角系数 首先计算当量齿数:; 当量齿轮的端面重合度: ; (3-6) 按,从查机械设计手册6图16.2-10可分别查,;所以; 按;,查机械设计手册6图16.2-11纵向重合度; 按;,查机械设计手册6图16.2-16得;将以上各数值代入(3-4)得:;计算安全系数:; (3-7) 式中:寿命系数: 先计算应力循环次数: ; ;对调质钢(允许有一定量点蚀)从机械设计手册6图16.2-18中按,查得;按,查得;润滑油膜影响系数: 按照选用220号中级压型工作齿轮油,其运动粘度,查机械设计手册6图16.2-22得;工作硬化系数:取;接触强度计算的尺寸系数:查机械设计手册6图16.2-22得;将以上数值代入(3-7)得:;按机械设计手册6表16.2-46得;所以,故安全。4.校核齿轮弯曲疲劳强度; (3-8)式中:弯曲强度计算的载荷分布系数:;弯曲强度计算的载荷分布系数: ; 复合齿形系数:按,查机械设计手册6图16.2-23得,; 弯曲强度计算的重合度与螺旋角系数:按,查机械设计手册6图16.2-25得;将以上各值代入(3-8)得:;计算安全系数:; (3-9)式中:寿命系数,对调质钢,查机械设计手册6图16.2-27按,得;按,查得; 相对齿根圆角敏感系数:由机械设计手册6图16.2-23知,。查机械设计手册6表16.2-48得: 相对齿根表面状况系数:查机械设计手册6表16.2-71齿面粗糙度,; 尺寸系数:查机械设计手册6图16.2-28,。将以上数值代入(3-9)有:;由机械设计手册6表16.2-46查得;及均大于故安全。5.计算主要几何尺寸:,;所以取,。小轮结构为齿轮轴。4.1.2 圆锥齿轮的设计已知:输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。1.初选精度、材料 1).圆盘给料机为一般工作机器,速度不高。故选用7级精度。 2).材料选择 大齿轮材料为ZG45,硬度为210HBS。 小齿轮即齿轮轴材料为45钢(调质),硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。3). 查机械设计手册6中图16.2-17及图16.2-26查得: 小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限; 小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;2.初选设计 设计公式: 小端分度圆直径 (3-10) 式中:载荷系数; 齿数比; 估算时的齿轮许用接触应力; 估算时的安全系数; 将以上数据代人(3-10)得估算结果;3.几何计算 齿数取,。 分锥角; ; 大锥模数:; 大端分度圆直径; ; 外锥距; 齿宽系数:由机械设计4表10-7选取; 齿宽:,取; 实际齿宽系数:; 中点模数; 中点分度圆直径:; ; 切向变位系数,; 高变位系数,; 顶隙,(GB12369-1990齿制); 大端齿顶高; ; 大端齿根高; ; 全齿高:;齿根角:; ;齿顶角; ;顶锥角; ;根锥角; ;大端齿顶圆直径: ; ;安装距离,;当量齿数; ;当量齿轮分度圆直径; 当量齿轮顶圆直径 ; ; 当量齿轮根圆直径 ; ; 当量齿轮传动中心距:; 当量齿轮基圆齿距:; 啮合线长度: 端面重合度; 齿中部接触线长度; 齿中部接触线的投影长度4.齿面接触疲劳强度校核 计算公式:; (3-11)中点分度圆上的切向力: ;使用系数由机械设计手册6表16.2-36选取;动载系数由机械设计手册6图16.4-28,;齿向载荷分布系数:由机械设计手册6表16.4-28取,有效工作齿宽;所以;端面载荷系数;由机械设计手册6表16.4-29取;节点区域系数由机械设计手册6图16.4-5查得; 中点区域系数 =0.97 式中参数查机械设计手册6表16.4-30有; 弹性系数由机械设计手册6表16.2-43查得; 螺旋角系数:直齿轮; 锥齿轮系数载荷分配系数; 将以上各值代入计算接触应力 =504Mpa许用接触应力: (3-12)试验齿轮的接触疲劳极限;寿命系数润滑油影戏系数由机械设计手册6图16.2-20,工作硬化系数尺寸系数将以上各值代入(3-12)得:;齿面接触强度校核结果:,通过。5.齿根弯曲疲劳强度校核; (3-13) 其中:,; 复合齿形系数:按,查机械设计手册6图16.4-25,; 重合度系数; 锥齿轮系数; 载荷分配系数; 将以上各值代入(3-13)得齿根弯曲应力值为:;齿根许用弯曲应力; (3-14)齿根弯曲疲劳强度基本值430MPa;,;尺寸系数机械设计手册6图16.2-28,;最小安全系数;将以上各值代入(3-14)的许用弯曲应力值为;齿根弯曲强度校核结果; ;通过。小轮结构为齿轮轴。4.1.3 直齿圆柱齿轮设计已知输入功率为,小齿轮轴的转矩,传动比。1.初选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数 2).按传动方案选用直齿圆柱齿轮传动。 2).圆盘给料机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。 2).材料选择 由机械设计4表10-1选择大齿轮材料为ZG45,硬度为240HBS。小齿轮即齿轮轴材料为45钢(调质),硬度为280HBS。二者材料硬度差为40HBS。3).选小齿轮齿数,大齿轮,取。 由机械设计4图10-21b按齿面硬度查得: 小齿轮的接触疲劳强度极限; 大齿轮的接触疲劳强度极限;2.按接触强度初步确定中心距 (3-15)其中: 小齿轮传递扭矩; 载荷系数 :试选; 齿宽系数由机械设计4表10-7选取; 齿数比:暂取; 许用接触应力: 由机械设计手册6表16.2-33取最小安全系数; 按大齿轮计算; 将以上数据代入(3-15)得:; 按经验公式; 标准模数;3.计算几何尺寸 , 计算分度圆直径; ; 计算中心距; 齿宽; 所以取,。4.按齿根弯曲强度校核 ; (3-16)式中: 分度圆上的圆周力;载荷系数: (3-17)由机械设计4表10-2使用系数:;由机械设计4图10-8动载系数:;齿间载荷分配系数:直齿轮;由机械设计4表10-4齿向载荷分配系数:上述各值代入(3-17)得查机械设计4表10-5得齿形系数:;查机械设计4表10-5应力校正系数:; 将以上数值代入(3-16)得: ;由公式; (3-18)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限; 大齿轮的弯曲疲劳强度极限;取弯曲疲劳寿命系数,;取弯曲疲劳安全系数;所以有: ; ;应为,所以安全。小轮结构为齿轮轴。4.2 轴的设计计算与校核4.2.1 斜齿轮轴的设计已知其输入功率;转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:模数;小齿轮齿数为,大齿轮齿数为;小齿轮分度圆直径,大齿轮分度圆直径;中心距;齿宽,;螺旋角。4.2.1.1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。4.2.1.2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,根据机械设计4表15-3取,于是得:;输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径(图3.1)。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,机械设计4表14-1考虑到转矩变化极小,故选取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003选用HL3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。4.2.1.3轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案其装配方案如图3.1所示图 3.1 轴的结构与装配2.根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)6-7轴段左端需制出一轴肩,而5-6段要安装滚动轴承故需参考轴承内径。2)初步选择滚动轴承。 因轴承同时受径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步确定0游隙组标准精度等级的单列圆锥滚子轴承32309,其尺寸,故,而。滚动轴承均采用轴肩进行轴向定位,轴承的定位轴肩高度h=5mm,因此取。1-2段上的滚动轴承右边为轴肩定位,左边为轴套定位;5-6段上的滚动轴承左边为轴肩定位,右边为轴承端盖定位。3)3-4段为齿轮段,所以。4)取齿轮距箱体内壁之距离,所以4-5段的长度。而2-3段左有套筒,应取齿轮距套筒的距离为,而套在内壁上的厚度为,所以2-3段的长度为。5)确定5-6段长度,取端盖的外断面与半联轴器左端面间的距离,滚动轴承的宽度为38.5mm,轴承端盖的总宽度为70mm,所以。至此已初步确定轴的各段直径和长度。其具体结构尺寸见图纸Lds-04-7。3.轴上零件的周向定位半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接,按,查得平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为80mm,同时选择半联轴器与轴的配合为,选用键为。滚动轴承与轴的周向点位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径公差为m6。4.确定轴上圆角和倒角尺寸其具体尺寸见图纸Lds-04-7。4.2.1.4求轴上的载荷1.求作用在齿轮上的力圆周力;径向力;图3.2 轴的载荷分析图轴向力;圆周力Ft,径向力Fr及轴向力Fa的方向如图3.2(a)所示。2.计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:;。3画弯矩图截面B处的弯矩图为图3.2(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;。4合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。5.画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。4.2.1.5按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面B)的强度。该轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力:;前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由机械设计4表15-1查得许用应力,因此,故安全。4.2.2 锥齿轮轴的设计已知其输入功率;传递转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:锥齿轮模数;小锥齿轮齿数为,大锥齿轮齿数为。斜齿轮模数;小斜齿轮齿数为,大锥齿轮齿数为。大斜齿轮齿宽;螺旋角。4.2.2.1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。4.2.2.2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,由机械设计4表15-3,取,于是得:;最小直径为安装滚动轴承处,为了使所选的轴径与滚动轴承的孔径相适应,故需同时选取滚动轴承的型号,选用单列圆锥滚子轴承32310,其尺寸,所以,即。4.2.2.3轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案2.根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)为满足滚动轴承32310的周向定位要求5-6轴段左端需制出一轴肩,故取4-5段的直径,右端用轴端挡圈定位。滚动轴承与轴配合的毂孔长度L=42.5mm,为了保证轴端挡圈只压在滚动轴承上而不压在端面上,故5-6段应比L略短一些,现取。2)取齿轮距箱体内壁之距离为16mm,已知斜齿轮轮齿宽为80mm,所以4-5段的长度。齿轮左端采用轴肩定位,齿轮右端与轴承之间采用套筒定位。3)滚动轴承的初步选择。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度等级的单列圆锥滚子轴承32314,其尺寸为,故。知箱内壁上的套筒厚度为14.5mm,而齿轮距套筒的距离为16mm,所以。4)滚动轴承32314左端为轴肩定位,故,已知与轴承32314定位的套筒厚度为10mm,而锥齿轮与内壁套筒的距离为16mm,故。至此已初步确定轴的各段直径和长度。其具体结构尺寸见图纸Lds-04-8。3.轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键联接,选用,同时为了保持齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径公差为k6。4.确定轴上圆角和倒角尺寸其具体尺寸见图纸Lds-04-8。4.2.2.4求轴上的载荷1.求作用在齿轮上的力1)斜齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;2)锥齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力;各力的受力方向如图3.4(a)所示2确定轴承支点位置,从机械设计手册6中查取a值对于32310,;对于32314,。3.计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:;。图3.4 轴的载荷分析图4画弯矩图截面C处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;截面A处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:4合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。5.画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。4.2.3 直齿轮轴的设计已知其输入功率;转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:锥齿轮模数;大锥齿轮轮毂长为120mm,分度圆直径 。直齿轮模数;小直齿轮齿数为,小直齿轮的齿宽为。 4.2.3.1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。4.2.3.2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,由机械设计4表15-3,取,于是得:;最小直径为安装滚动轴承处,滚动轴承处的轴的直径,为了使所选的轴径与滚动轴承的孔径相适应,故需同时选取滚动轴承的型号,根据最小直径选取单列圆锥滚子轴承30220,其尺寸,所以。4.2.3.3轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案2.根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度1)为了满足滚动轴承的轴向定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径。左端用轴承端盖定位,滚动轴承与轴配合的毂孔长度L=37.5mm,故。2)已知大锥齿轮的轮毂长为120mm,齿轮距内壁的距离为17.5mm,故,轴承与轴的配合轮毂长度为37.5mm,所以。大锥齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位,右轴承右端用轴承端盖定位。3)由于大锥齿轮 左端为轴肩定位,左轴承右端为轴肩定位,所以。4)锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离为30mm,所以。5)小直齿轮段3-4段由前计算可知,。至此已初步确定轴的各段直径和长度。其具体结构尺寸见图纸Lds-04-5。3.轴上零件的周向定位大锥齿轮与轴的周向定位采用平键连接,选用键为,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向点位是由过度配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为k6。4.确定轴上圆角和倒角尺寸其具体尺寸见图纸Lds-04-5。4.2.3.4求轴上的载荷1.求作用在齿轮上的力1)作用在大锥齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力。2)作用在小直齿轮上的力为圆周力;径向力;轴向力。各个力的方向如图3.6(a)所示2确定轴承支点位置,从手册中查取a值对于30220,。3.计算支反力水平面上的支反力:;。垂直面上的支反力:;。4画弯矩图1)截面C处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:;2)截面D处的弯矩图为图3.4(b)(c);水平面上的弯矩:;垂直面上的弯矩:4合成弯矩其合成弯矩图为图3.2(d);。5.画扭矩图扭矩图如图3.2(e) 。图3.6 轴的载荷分析图4.2.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。根据以上数据以及该轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环应力,取,轴的计算应力:;前已选定轴的材料为45钢,调质处理,查得许用应力,因此,故安全。4.2.4立轴的设计已知其输入功率;转矩;转速。传动零件齿轮的主要参数尺寸为:大直齿轮轮毂长为200mm 4.2.3.1选择轴的材料该轴无特殊要求,因而选用45钢调质处理。4.2.3.2初步确定轴的最小直径按公式初步估算轴的最小直径,由机械设计4表15-3,取,于是得:;4.2.3.3轴的结构设计1.拟定轴上零件的装配方案2.根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度2-3段为安装下轴承处,根据下轴承的尺寸,此处直径,长度。而1-2段不受径向载荷,此处安装推力轴承,选择轴承为51222,其尺寸为,所以由轴承确定,。其右段采用轴肩定位,所以。取齿轮距箱体内壁距离a=17mm即。4-6段为与齿轮配合段,由齿轮结构尺寸可知,;,。7-8为安装轴承与密封圈处,根据轴承及密封圈尺寸所以有,而轴承左端用轴肩定位,所以,由锥齿轮与直齿轮的距离可知其长度为140,即。8-9段为安装圆盘处,为了减少键的受力状况,使其更好的配合,此处的轴制成1:5的锥度,大端直径,其长度为195mm。至此已初步确定轴的各段直径与长度。其具体尺寸见图纸Lds-04-2。3.轴上零件的周向定位齿轮、圆盘与轴的周向定位均采用平键连接,齿轮与轴的连接按选用平键尺寸为,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为m6。圆盘与轴的连接选用平键尺寸为。4.确定轴上圆角和倒角尺寸其具体尺寸见图纸Lds-04-2。4.3 键的校核4.3.1 连接联轴器上的键其尺寸为; 连接联轴器的轴段直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。4.3.2 连接斜齿轮的键其尺寸为; 连接齿轮的轴段直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。4.3.3 连接锥齿轮上的键其尺寸为;连接齿轮的轴段直径;键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。4.3.4 连接大直齿轮上的键 其尺寸为; 连接齿轮轴段直径;键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。3.3.5 连接圆盘的键 其尺寸为; 因为立轴与圆盘连接的轴段有1:5的锥度所以该轴段的最小直径; 键的工作长度;键的接触高度;传递的转矩;按机械设计手册6查出键连接时的挤压许用应力;所以键连接的强度足够。4.4 轴承的校核4.4.1校核一轴轴承寿命32309型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数:对于滚动轴承;查手册有,径向载荷:A点的总支反力; C点的总支反力。轴向载荷:只验算应力最大的轴承即可,所以。轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:,所以轴向载荷。因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以寿命足够。4.4.2校核二轴轴承寿命A点轴承为32314型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。B点的轴承32310型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数:对于滚动轴承;查机械设计手册6有,径向载荷:A点的总支反力; B点的总支反力。轴向载荷:轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:;。而所以轴向载荷。A点:因为,所以,。B点:因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以;由以上各数据可得:。所以A点轴承寿命足够;B点轴承寿命足够。4.4.3校核三轴轴承寿命32310型轴承,查机械设计手册6其基本参数为,。基本额定寿命;确定公式中的各参数:对于滚动轴承;查手册有,径向载荷:A点的总支反力; B点的总支反力。轴向载荷:只验算应力最大的轴承即可,所以。轴承派生轴向力由圆锥滚子轴承计算公式有:。所以轴向载荷。因为,所以,。所以。由以上各数据可得:;所以轴承寿命足够。4.4.4校核四轴轴承寿命此轴承为51222型推力轴承,查机械设计手册6其基本参数为。基本额定寿命;确定公式中的各参数:对于球轴承;其中由以上各数据可得:;所以轴承寿命足够。以上对此设备的各零部件进行了设计计算及强度校核,致谢经过几月的奋战,我的毕业设计即将完成了。毕业设计不仅是对大学四年所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了原来自己的知识还比较欠缺,自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白了学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应不断学习,努力提高自己的知识和综合素质。 在设计过程中,不管学过的还是没有学过的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,开始设计时不知道如何入手,在老师的知道下最后终于虽然完成了但有多欠缺,很多德方都需要改进。在做毕业设计过程中我还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 本次毕业设计主要是设计一个完整机械产品的全过程,为以后的工作奠定基础。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个实习过程中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响,而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次实习最大的收获和财富,使我终身受益。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量讨论,听听不同的看法对我们更好的理解知识有很大帮助,所以在这里非常感谢帮助我的同学。最后要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导,给了我们很大的帮助。 综上,毕业设计巩固了大学四年学习的理论知识,锻炼了动手能力,增强了团结协作精神。参 考 文 献1陈立德主编,机械设计基础M。高等教育出版社,19992吴宗泽主编,机械零件设计手册M。机械工业出版社,20033唐增宝主编,机械设计课程设计M。武汉大学出版社,19984杨明忠,朱家诚 主编。机械设计M。武汉:武汉理工大学出版社,20015谭建荣,张树有,陆国栋,施岳定 编.图学基础教程M。北京:高等教育出版社,19996 吴克坚主编机械原理M。北京:高等教育出版社,1997 7运输机械设计选用手册编组委.运输机械设计选用手册(上、下)M。化学工业出版社,19998 于永泗,齐民 主编。机械工程材料。大连:大连理工大学出版社,2007- 53 -
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