基于UG的MBG450煤棒机的设计【含CAD图纸、三维模型、说明书】
毕 业 论 文 ( 设 计 ) 开 题 报 告姓 名 XXXX 学 号 XXXXXXXXXXXX 院 系 机电工程学院 专 业 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 年 级 XXXXX 级 指导教师 XXXXXX 201X 年 X 月 X 日填 表 说 明1原则上应于最后一学年第一学期完成毕业论文(设计)的开题工作。2学生填写此表后,经指导教师同意,由指导教师小组集中进行开题审查,不合格者应重新修改,直至合格后方可开题。3学生应执行本表撰写毕业论文(设计),不得作实质性改变。学生须在所在院(系)规定的时间内完成毕业论文(设计)并参加答辩。4毕业论文(设计)的具体要求请参阅新乡学院毕业论文(设计)工作条例和新乡学院毕业论文(设计)写作与排版打印规范。5本表可到教务处网站下载,正反双面、黑白打印,中文内容用宋体、小四号字,英文内容用 Times New Roman、小四号字;指导教师意见处应手写。封面上的姓名、学号、院系、专业、年级、指导教师等填写内容相对横线居中。日期填写阿拉伯数字,数字与“年” 、 “月” 、 “日”之间没有空格,完成后,日期整体位置应保持原样。6本表最后装入学生毕业论文(设计)专用档案袋。- 0 -拟选题目煤棒机 选题依据及研究意义煤棒机是煤矿生产系统的主要设备之一,煤棒机 的可靠性,特别是关键咽喉部位煤棒机 的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。生产实践证明,现有的往复式给料机的生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点。 ,随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有煤棒机生产能力小,不能满足大型矿井的要求,本设计的煤棒机 是在原有的基础上作了一些改进,具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。本文主要介绍了:煤棒机的发展历史,用途,组成及工作原理;煤棒机 的特点;设计的一般步骤;使用中存在的问题及改进措施;安装和维护等内容。在本次煤棒机的设计过程中,着重对减速器、传动机构分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核,根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求,给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。选题的研究现状当今的社会越来越重视能源利用效率与环境保护,因此新型设备的研制必须在满足工艺要求的基础上重点考虑降低能耗,并把对环境造成的影响降到最低,加大在材料科学、机械制造科学及金属冶炼科学等相关学科上的研究投入,以促进我国煤棒机设备及其相关技术的研发,加强相关技术的知识产权保护工作,打造一流的国内品牌。 煤棒机到目前我们一直在研究,探索想研制好的煤棒机设备我们就需要有好的源头,目前我们使用多的还是煤棒机,也就是目前我们常见的蓝色的煤棒机,对于这种煤棒机我们需要如何去做的更好,目前的这种煤棒机在发展中有什么好处那,1、煤棒机使用外观较小,生产稳定性好,2、优点多,利用螺旋挤压原理来制棒,3、利用廉价粉煤来做为物料挤压生产,5、解决了粉煤的运输问题,6、燃烧没有油烟,7、环保节能。 煤棒机设备运行的时候我们大家需要做的很多工作才能够保证我们的稳定性,特备是我们使用的时候,我们需要对于每个阶段都进行检查,这样才能够保证整个生产线的运行,而且我们使用前,对于设备的清理,检查也是非常的重要的,所以我们大家一定要做好这方面的要素- 1 -拟研究的主要内容和思路本课题主要设计是在原有的煤棒机的理论基础上,利用煤棒机组成及工作原理,同时利用相应的 CAD 软件,对煤棒机系统进行设计,本设计的煤棒机 是在原有的基础上作了一些改进,具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。本课题主要研究内容:煤棒机的发展历史,用途,组成及工作原理;煤棒机 的特点;设计的一般步骤;使用中存在的问题及改进措施;安装和维护等内容。在本次煤棒机 的设计过程中,着重对减速器、传动机构进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核,根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求,给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。主要参考文献1 王启义.中国机械设计大典( 第4卷).南昌:江西科学技术出社,2002.12 成大先.机械设计手册(第 5卷).北京:化学工业出版社,1999.13 王大康、卢颂峰.机械设计课程设计.北京:北京工业大学出社,2001.14 王洪欣、李木等.机械设计工程学 .徐州:中国矿业大学社,2001.15 王洪欣、李木等.机械设计工程学 .徐州:中国矿业大学社,2001.16 王启义.中国机械设计大典( 第3卷).南昌:江西科学技术出社,2002.17 王启义.中国机械设计大典( 第2卷).南昌:江西科学技术出社,2002.18 曾正明.机械工程材料手册.北京:机械工业出版社,20039 单丽云等.工程材料.徐州:中国矿业大学出版社,200010 唐大放、冯晓宁.机械设计工程学.徐州:中国矿业大学出版社, 200111 甘永立.几何量公差与检测.上海:上海科学技术出版社, 200112 徐灏.机械设计手册.北京:机械工业出版社,200313 刘鸿文.简明材料力学.北京:高等教育出版社,199714 中国机械工程学会、中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典 .南昌:江西科学技术出版社,200215 张耀宸.机械加工工艺设计手册.北京:航空工业出版社, 198715陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社, 199716 Joseph E.Shigley,Charles R.Mischke.机械工程设计.北京:机械工业出社,2002- 2 -17David G.Uilman.The mechanical design process.New York: McGraw-Hill,1996其他说明- 3 -指导教师意见(对学生拟选题目的难易程度、涉及范围及与学校办学定位的吻合度等方面做出评价)指导教师签名:年 月 日开题报告指导小组意见指导教师小组负责人:年 月 日院(系)意见院(系)公章年 月 日新乡学院毕业论文(设计)任务书- 1 -论文(设计)题目 煤棒机姓名 XXXXX 学号 XXXXXXXXX 专业/班级 XXXXXXXXXX课题的目的与要求:煤棒机是氨肥厂、煤气厂造气系统中燃料成型工段成套设备中的一台主要设备,它是将燃料粉煤挤压成为有一定强度的圆形(或六棱形或方形)煤棒,进入造气炉中燃烧的新工艺来取代燃烧块煤和煤球造气的传统工艺。利用煤棒机制作煤棒可以充分利用煤粉,在制作过程中不需要掺加石灰,降低了燃料的成本,并提高了煤的发热量,具有较高的经济效益,另外设备体积小,不需要炭化烘干设备,不需要蒸汽,节省投资,减少了占地面积。同时为生产厂家有效利用廉价煤粉,代替高价煤块,从而降低生产成本,提高经济效益,提供了可靠的保障。要求系统应具有整体结构合理,方案准确可靠。设计的图纸资料能符合生成实际,满足企业的需求,降低生产成本,提高经济效益,提供了可靠的保障。论文的主要内容(或设计的技术要求与数据):(1)设定煤棒机的整体尺寸(2)通过给定的技术参数来初步设定部分传动系统,轴、齿轮等单元的结构尺寸。(2)对传动系统进行理论力学分析,精确计算选定尺寸及材料(3)由电机转速传动至进给系统的参数反馈,校核所选定主轴和转动轴尺寸的合理性(4)完成整体结构设计,绘制装配图及零件图。查阅参考文献、资料要求:查阅的参考文献应是与设计课题相关的著作、期刊论文等,数量要求应至少 XX 篇。建议查阅参考文献:1王文斌. 机械设计手册单行本 减速器和变速器. 机械工业出版社,2004.2骆素君.机械设计 课程设计实例与禁忌.化学工业出版社,2009.3成大先.机械设计手册 减(变)速器 电机与电气化学工业出版社,2004.4徐灏.机械设计手册第 3 卷.机械工业出版社,2003.5程乃士.减速器与变速器设计与选用手册机械工业出版社,2008.新乡学院毕业论文(设计)任务书- 2 -6毛谦德.袖珍机械设计师手册第 3 版.机械工业出版社,2006.7机械设计手册编委.会机械设计手册新版第 2 卷.机械工业出版社,2008.8陈国定.机械设计 9 版高等教育出版社,2013.进度计划:1.2016 年 2 月 17 日-2 月 19 日确定设计题目,下达任务书。2.2016 年 2 月 20 日-3 月 03 日根据毕业课题查找资料,撰写开题报告。 3.2016 年 3 月 04 日-3 月 16 日煤棒机系统总体设计。 4.2016 年 3 月 17 日-4 月 07 日煤棒机装配图的设计。 5.2016 年 4 月 08 日-4 月 21 日煤棒机各个零件的设计。 6.2016 年 4 月 22 日-5 月 05 日完成毕业设计说明书初稿,由指导老师审阅后,完成说明书终稿。 7.2016 年 5 月 06 日-5 月 9 日准备毕业答辩相关事宜。8.2016 年 5 月 10 日毕业答辩。任务下达人(签字): 年 月 日 任务接受人(签字): 年 月 日 新乡学院毕业论文(设计)任务书- 3 -教研室主任(签字): 年 月 日说明:1. 本表可到教务处网站下载,内容打印、手填均可,应在院(系)范围内统一规范。手写应字迹工整;如打印,中文内容用宋体、小四号字,英文内容用 Times New Roman、小四号字。2. 如内容超过一页,需正反双面、黑白印刷。本科毕业设计( 论文)煤棒机毕业设计II摘要煤棒机是煤矿生产系统的主要设备之一,煤棒机 的可靠性,特别是关键咽喉部位煤棒机 的可靠性 ,直接影响整个生产系统的正常运行。 生产实践证明,现有的往复式给料机的生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点。,随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有煤棒机生产能力小,不能满足大型矿井的要求,本设计的煤棒机 是在原有的基础上作了一些改进,具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。本文主要介绍了:煤棒机的发展历史,用途,组成及工作原理;煤棒机的特点;设计的一般步骤;使用中存在的问题及改进措施;安装和维护等内容。在本次煤棒机的设计过程中,着重对减速器、传动机构分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核,根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求,给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。关键词:煤棒机,总体设计,减速器IIIAbstractCoal bar machine is one of the main equipment of coal mine production system, the reliability of coal rods machine, especially the reliability of a key throat coal rods machine, directly affect the normal operation of the entire production system. Practice has proved that the existing production capacity of reciprocating feeder is small, convenient installation and removal, discontinuity and other shortcomings. With the development of the coal industry, coal mine type continues to expand, the existing small coal rods machine production capacity can not meet the requirements of large-scale mine, the design of coal rods machine is made some improvements on the basis of the original, having the structure simple, small amount of maintenance, stable performance, low noise, easy installation, and other advantages.This paper describes: coal rods machine history, purpose, composition and working principle; characteristics of coal rods machine; general steps designed; the use of problems and improvement measures; such as the installation and maintenance of content. In this coal rods machine design process, focusing on the reduction gear transmission mechanism analysis and design. The important parts of the stress analysis and strength check, in accordance with their common failure modes, influencing factors and basic design requirements given important part of stress analysis, strength and stiffness design method.Keywords: coal rods machine, overall design, reducerIV目 录摘要 .IIAbstractIII第 1 章 绪论11.1 选题依据及研究意义11.2 选题的研究现状11.3 拟研究的主要内容和思路2第 2 章 煤棒机总体设计方案3第 3 章 电 机 的 选 择 及 传 动 装 置 的 运 动 和 动 力 参 数 的 计 算 53.1 电 机 类 型 和 结 构 形 式 的 选 择 53.2 选 择 电 机 的 容 量 .53.3 确 定 电 机 转 速 63.4 传 动 比 分 配 7第 4 章 传 动 零 件 的 设 计 计 算 84.1 高 速 级 齿 轮 的 设 计 计 算 84.2 低 速 级 齿 轮 的 设 计 计 算 11第 5 章 轴 的 计 算 155.1 高 速 轴 的 计 算 155.2 中 间 轴 的 计 算 195.3 低 速 轴 的 计 算 22第 6 章 键 连 接 的 选 择 和 计 算 266.1 高 速 轴 ( I 轴 ) 上 键 的 选 择 及 校 核 .266.2 中 间 轴 ( II 轴 ) 上 键 的 选 择 及 校 核 266.3 高 速 轴 ( III 轴 ) 上 键 的 选 择 及 校 核 .27第 7 章 滚 动 轴 承 的 选 择 和 计 算 28第 8 章 联 轴 器 的 选 择 和 计 算 31第 9 章 螺 旋 机 构 的 设 计 计 算 32总 结37参考文献38致谢391第 1 章 绪论1.1 选题依据及研究意义煤棒机是煤矿生产系统的主要设备之一,煤棒机 的可靠性,特别是关键咽喉部位煤棒机 的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。生产实践证明,现有的往复式给料机的生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点。,随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有煤棒机生产能力小,不能满足大型矿井的要求,本设计的煤棒机 是在原有的基础上作了一些改进,具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。本文主要介绍了:煤棒机的发展历史,用途,组成及工作原理;煤棒机 的特点;设计的一般步骤;使用中存在的问题及改进措施;安装和维护等内容。在本次煤棒机的设计过程中,着重对减速器、传动机构分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核,根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求,给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。1.2 选题的研究现状当今的社会越来越重视能源利用效率与环境保护,因此新型设备的研制必须在满足工艺要求的基础上重点考虑降低能耗,并把对环境造成的影响降到最低,加大在材料科学、机械制造科学及金属冶炼科学等相关学科上的研究投入,以促进我国煤棒机设备及其相关技术的研发,加强相关技术的知识产权保护工作,打造一流的国内品牌。煤棒机到目前我们一直在研究,探索想研制好的煤棒机设备我们就需要有好的源头,目前我们使用多的还是煤棒机,也就是目前我们常见的蓝色的煤棒机,对于这种煤棒机我们需要如何去做的更好,目前的这种煤棒机在发展中有什么好处那,1、煤棒机使用外观较小,生产稳定性好,2、优点多,利用螺旋挤压原理来制棒,3、利用廉价粉煤来做为物料挤压生产,5、解决了粉煤的运输问题,6、燃烧没有油烟,7、环保节能。 煤棒机设备运行的时候我们大家需要做的很多工作才能够保证我们的稳定性,特备是我们使用的时候,我们需要对于每个阶段都进行检查,这样才能够保证整个生产线的运行,而且我们使用前,对于设备的清理,检查也是非常的重要的,所以我们大2家一定要做好这方面的要素。1.3 拟研究的主要内容和思路本课题主要设计是在原有的煤棒机的理论基础上,利用煤棒机组成及工作原理,同时利用相应的 CAD 软件,对煤棒机系统进行设计,本设计的煤棒机 是在原有的基础上作了一些改进,具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。本课题主要研究内容:煤棒机的发展历史,用途,组成及工作原理;煤棒机 的特点;设计的一般步骤;使用中存在的问题及改进措施;安装和维护等内容。在本次煤棒机 的设计过程中,着重对减速器、传动机构进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核,根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求,给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。3第 2 章 煤棒机总体设计方案煤棒机(又叫煤棒挤压机)是利用螺旋挤压的原理,将调制好的粉煤压缩成具有一定强度的预定形状的煤棒成型设备。煤棒挤出机采用硬齿面减速机,体积小,承载能力高。煤棒挤出机内部的叶轮采用加厚叶片设计,叶轮及筒体内衬板采用耐磨精铸材料而成,寿命比普通材质提高 4-5 倍;机头部的煤棒出口采用可更换的耐磨合金钢制作,更换方便。机头与筒体采用绞接形式,检修时可打开,更换内部的叶轮及筒衬很方便。煤棒机是我公司经过多年的研究出的新产品。TF 型煤棒挤压机是氨肥厂、煤气厂造气系统中燃料成型工段成套设备中的一台主要设备,它是将燃料粉煤挤压成为有一定强度的圆形(或六棱形或方形)煤棒,进入造气炉中燃烧的新工艺来取代燃烧块煤和煤球造气的传统工艺。利用煤棒机制作煤棒可以充分利用煤粉,在制作过程中不需要掺加石灰,降低了燃料的成本,并提高了煤的发热量,具有较高的经济效益,另外设备体积小,不需要炭化烘干设备,不需要蒸汽,节省投资,减少了占地面积。同时为生产厂家有效利用廉价煤粉,代替高价煤块,从而降低生产成本,提高经济效益,提供了可靠的保障。煤棒挤出机结构特点:4煤棒挤出机煤棒挤出机是利用螺旋挤出原理,将调制好的煤粉压缩成具有一定强度的圆柱或梅花形状的成型设备。煤棒挤出机是系统中的燃料成型工段中的主要设备,它将燃料粉煤挤出成具有一定强度的煤棒( 形状根据要求有多种),用于代替块煤,送入造气炉中燃烧的新工艺。它可以充分利用煤粉,降低燃料成本。煤棒挤出机本机采用变螺距叶轮,将筒体后部的煤粉强力向前推进,煤粉在桶内体积受到压缩后,通过前部机头的圆孔挤出,形成煤棒,圆孔的形状有多种,煤棒的形状也有多种。煤棒在前进过程中受到重力而自然折断。煤棒挤出机本机采用硬齿面减速机,体积小,承载能力高。内部的叶轮采用加厚叶片设计,叶轮及筒体内衬板采用耐磨精铸材料而成,寿命比普通材质提高 4-5 倍;机头部的煤棒出口采用可更换的耐磨合金钢制作,更换方便。机头与筒体采用绞接形式,检修时可打开,更换内部的叶轮及筒衬很方便。5第 3 章 电 机 的 选 择 及 传 动 装 置 的 运 动 和 动 力 参 数 的 计 算3.1 电 机 类 型 和 结 构 形 式 的 选 择由于直流电机需要直流电源,结构较复杂,价格较高,维护比较不便,因此选择交流电动机。我国新设计的 Y 系列三相笼型异步电机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上,如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等,由于启动性能较好,也适用于某些要求启动转矩较高的机械,如压缩机等。在这里选择三相笼式异步交流电机,封闭式结构,电压 380V,Y 型。3.2 选 择 电 机 的 容 量本次设计为设计不变(或变化很小)下长期连续运行的机械,只有所选电机的额功率Ped 等于或稍大于所需的电动机工作功率 Pd,即 Ped Pd ,电动机在工作时就不会过热,通常就不必校验发热和启动力矩。电动机传动装置的运动和动力参数计算公式引自【1】第 1220 页电机所需工作功率按式(1)为kwwdP由式 = kww10Fv因此 advP设: 为带传动的效率。 =0.96带 轮 带 轮为联轴器的效率。 =0.99联 轴 器 联 轴 器对滚动轴承效率。 =0.99轴 承 轴 承为 7 级齿轮传动的效率。 =0.98齿 轮 齿 轮效率。 =0.96滚 筒 滚 筒6估算传动系统的总效率: 242 2420.96.0.9.80.97.82带 轮 齿 轮 联 轴 器 轴 承 滚 筒工作机所需的电动机功率为:kw310.1.682dFvP3.3 确 定 电 机 转 速符合这一范围的同步转速为 1500r/min,3000r/min. 查阅相关手册得到符合这一范围的同步转速有 750 r/min,1000 r/min,1500 r/min 和 3000r/min,由于 750 r/min 型电动机的尺寸过大,重量较重,且价格高,故不可取,而 3000r/min 价格高,转速高,也不可取。所以在没选择 1000 r/min 与 1500 r/min 两种一中选取,根据容量和转速,由有关手册查出有两种适合的电机型号,因此有两种传动方案,如下页表一。表一电机转速r/min方案电动机型号额定功率kedPw同步转速满载转速1 Y100L-6 1.5 1000 9402 Y90L-4 1.5 1500 1400综合考虑电机和传动装置的尺寸,重量,价格,减速器的传动比,可见第 2 中方案比较合理,因此选择电机型号 Y90L-4,其主要性能表二。表二型号 额定功率KW同步转速r/min满载转速r/min堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y90L- 1.5KW 1500 1400 2.0 2.0743.4 传 动 比 分 配电机型号 Y90L-4,满载时转速 nm=1400r/min.8第 4 章 传 动 零 件 的 设 计 计 算4.1 高 速 级 齿 轮 的 设 计 计 算按设计计算公式 1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)根据传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,选用 7 级精度(GB10095-88 )3)材料选择 由表(10-1)选择小齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280 HBS,大齿轮材料为 45 钢(调质),硬度为 240 HBS,二者硬度差为 40 HBS。4)初选小齿轮的齿数 , ,选124Z14.8962=17.504iZ217Z2 按齿面接触强度设计由设计公式 (注:脚标 t 表示试选或试 2131. ()t Ht dKTud算值,下同.)(1)确定公式内各计算数值1)试选载荷系数 1.3tK2)计算小齿轮转矩 11 .495052.560pTNmn3)由表 10-7 选取齿宽系数 (非对称布置)1.d4)由表 10-6 查取材料弹性影响系数 1289.EaZMp5)由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿lim160HaMp轮的接触疲劳强度 lim250Hap6)由式 10-13 计算应力循环次数 910614(83).6410hNnjl(j 为齿轮转一圈,同一齿面啮合次数; 为工作寿命)82.905 hl7)由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 120.93,.6HNHNK8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数为 S=1,由式 10-12 得 91lim2li58HNaKMpS(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径 ,代入 较小值1tdH由计算式 得,2312. ()tt dKTZudmm146.5t2)计算圆周速度 13.65760tnmVs3)计算齿轮 b 14.52.dtm4)计算齿宽与齿高比 h模数 18.2.0154ttz齿轮高 *()4.78ahcmm齿高比 6.510.748b5)计算载荷系数 K根据 ,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数 3.9Vs1.2v由表 10-2 查得 A由表 10-4 用插值法,7 级精度,小齿轮相对轴承为非对称布置查得 1.420Hk由 查图 10-13 得1.4,.6Hbkh1.34FK故载荷系数=1.562AVHKK6)按实际的载荷系数校正所算分度圆直径,由式(10-10a)得103147.5ttkdm7)计算模数 1.1.9724dZ3 按齿根弯曲强度设计由式(10-5 ) 132FasdYKTmZ(1)确定计算参数1)图 10-20C 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 ,大齿轮弯曲疲劳 150FEaMp强度极限为 2380FEaMp2)由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数120.9,.FNFNK3)算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 由公式(10-12)得1.4s1329FNaMPS2.K4)算载荷系数 =AVFK1.2.341505)取齿形系数,应力校正系数由表 10-5 查得 1122.65,.8FSY6)比较大小齿轮 的大小aSF110.32FaSFY22.6aS大齿轮的数值大(2)设计计算3 21.56240.154981.5mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模11数,终合考虑,满足两方面,对模数就近取整,则m=2 4 几何尺寸计算计算得齿轮的参数为:齿轮参数表名 称 计 算 公 式 结 果 /mm模数 m 2Z1 24齿数Z2 117压力角 nd1 48分度圆直径d2 234齿顶圆直径12538ad齿根圆直径1249fd中心距12()nzma141齿 宽21560b4.2 低 速 级 齿 轮 的 设 计 计 算1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)根据传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,选用 7 级精度(GB10095-88 )3)材料选择 由表(10-1)选择小齿轮材料为 40Cr(表面淬火),硬度为 48-55HRC,大齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280 HBS4)初选小齿轮齿数 , 。取124Z13.6278.04Z287Z2 按齿面接触强度设计12按设计计算公式(10-9a) 2231 1.*()t Ht dKTZud(1)确定公式内各计算数值1)试选 1.3tK2)计算小齿轮转矩21.4095056.893pTNmn3)由表 10-7 选取齿宽系数 .d4)由表 10-6 查取材料弹性影响系数 1289.EaZMp5)由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ;大齿lim190HaMp轮的接触疲劳强度 lim2650Hap6)由式 10-13 计算应力循环次数 7106198910hNnjL7725.4.302i7)由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 120.96,.08HNHNK8)计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%,安全系数为 S=1,由式 10-12 得 1lim2li0.96864537HNaaKMpS(2)计算1)试算小齿轮分度圆直径 ,由计算式1td得, mm2123. *()t Ht dKTiZdA167.58t2)计算圆周速度 2.9.21.2676010tn mV s3)计算齿轮 b 1.8754.dt m134)计算齿宽与齿高比 bh模数 154.062.ttdmmz齿轮高 *().56.08athc齿高比 54.061.78b5)计算载荷系数 K由 10-2 查得使用系数 ,;A根据 ,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数 1.8mVs03v因为是直齿轮 所以 ; 1,HFK由表 10-4 用插值法查的 7 级精度,小齿轮相对轴承为非对称轴承时 .1426Hk由 查图 10-13 得.3FK故载荷系数=1.4691.03.426AVHK6)按实际的载荷系数校正所算分度圆直径,由式(10-10a)得=70.39mm331 .4697.581ttkdm7)计算模数 10.2.38dZ对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,终合考虑,满足两方面,对模数就近取整,则m=3取 。取170.392.46dzm124z13.678.04Z287Z4 几何尺寸计算(1)计算中心距14127261.5Zma m(2)分度圆直径 126dz(3)算齿轮宽度1db0.875.60mm圆整后取 26,B5.结构设计及齿轮零件草图见附件齿轮参数表名 称 计 算 公 式 结 果 /mm模数 m 3Z1 24齿数Z2 87压力角 nd1 55.70分度圆直径d2 261齿顶圆直径12786ad齿根圆直径124.53fd中心距 cos2)(1nmza166.5齿 宽21605b综合,得出高速级和低速级大小齿轮参数所计算得齿轮的参数为: dmzab*ah*c低 大 261 3 87 166.5 65 1 0.25 2015速级 小 72 24 6016第 5 章 轴 的 计 算5.1 高 速 轴 的 计 算输入轴上的功率 11.4,n60/minPkwr转 速转矩 412.5625TNmN轴的计算公式及有关数据和图表皆引自【2】第 360385 页求作用在齿轮上的力412.561038.8tantan2.50.coscos.t134t1437traTFdN初定轴的最小直径选轴的材料为钢,调质处理。根据表,取 12A(以下轴均取此值),于是由式初步估算轴的最小直径 33min1/2.4/56021.dAPm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径 12d 12d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 Tca=KAT1,查表 14-1,考虑到转矩的变化很小 ,故取 KA=1.3,则,41.328603589.caATKNm查机械设计手册,选用 HL型弹性柱销联轴器,其公称转矩为160000N。半联轴器的孔径 ,故取 半联轴器长度12d12dmL42mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度 。30mL轴的结构设计)拟定轴上零件的装配方案(见下图)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度()为满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制处一轴肩,轴肩高度半联轴器与轴配合的毂孔长度 =30mm.,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上1L17而不压在轴的端面上,故 的长度应该比 略短一点,现取1l1L128lm(3)取齿轮左端面与箱体内壁间留有足够间距,取 。为减小应力集中,并49l考虑右轴承的拆卸,轴段 4 的直径应根据的深沟球轴承的定位轴肩直径 确定ad431am(4)轴段 5 上安装齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与 ,可取 .齿轮左5d453dm端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段 5 的长度 应比齿5l轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽 ,故取 。齿轮右端0bm8l用肩固定,由此可确定轴段 6 的直径, 轴肩高度 ,取 ,dh1.07.640,故取61.4lh65lm为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段 7 的直径应根据的深沟球轴承的定位轴肩直径 确定,即 ,ad731adm72l(5)取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得 , ,5.L5.348.5Lm(6)参考表 152,取轴端为 ,各轴肩处的圆角半径见 CAD 图。0145.输入轴的结构布置185受力分析、弯距的计算()计算支承反力在水平面上3275.8tAXFLN972.5BXtAXFN.0Ya()在垂直面上 1320, 5.3raBAZdFLMN故 5.8.90.ZrF总支承反力 222223715.348.AXAYZ N950BBF)计算弯矩并作弯矩图19()水平面弯矩图2375.81.4762.9AXMFLNmBAX()垂直面弯矩图215.32.70.AZL9485193BZFNm()合成弯矩图22276.0.45.6AXAZM4198391BB3)计算转矩并作转矩图128.46TNm6作受力、弯距和扭距图联轴器:由式, 1 9446847.(253)10TMPapdhl查表,得 ,键校核安全MPa0 p齿轮: 1 9428.146.307(5)Tpdhl查表 62,得 ,键校核安全ap8按弯扭合成应力校核轴的强度由合成弯矩图和转矩图知,C 处左侧承受最大弯矩和扭矩,并且有较多的应力集中,故 c 截面为危险截面。根据式,并取 ,轴的计算应力6.0221()/4.7aAMTWMPa由表查得 , ,故安全601c9校核轴承和计算寿命()校核轴承 A 和计算寿命径向载荷 22215.37.843.1rAZXFN轴向载荷 37aN20由 ,在表取 X0.56。相对轴向载荷为/0.78AarFe,在表中介于 0.0400.070 之间,对应的 e 值为03.42C0.240.27 之间,对应 Y 值为 1.81.6,于是,用插值法求得,故 。(1.86)(0.742)1.78Y0.56,1.782XY由表取 则,A 轴承的当量动载荷1.pf,校核安全()ApArarPfXFYNC该轴承寿命该轴承寿命663 3100140()()67.AhAL hnP()校核轴承 B 和计算寿命径向载荷 22290.57.05.rZXFN当量动载荷 ,校核安全1.18Bpr rPf C该轴承寿命该轴承寿命663 31140()()756028.rBhBL hnP5.2 中 间 轴 的 计 算1. 中间轴上的功率 221.4,4.38/miPkwr转 速转矩 52.680TNm求作用在齿轮上的力高速大齿轮:52113.1027.4tantan. 8.5coscos.t12754t137traTFNd低速小齿轮: 5213.029.7tan.tan1.6trTFNd初定轴的最小直径 选轴的材料为钢,调质处理。根据表,取 ,于是由式初步估算轴的最小直径12A2133min2/1.4/.836.2dAPm这是安装轴承处轴的最小直径 1d4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度( 1 )初选型号 7208 的角接触球轴承参数如下基本额定动载荷 基本额定静载荷 故4072dDB19.5rCKN1.5rCKN。轴段 1 和 7 的长度与轴承宽度相同,故取 ,173m176lm,26a260lm( 2 )轴段 3 上安装低速级小齿轮,为便于齿轮的安装 , 应略大与 ,可取 。3d2340d齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段 3 的长度 应比l齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽 ,取 。小齿轮右端用175bm370l轴肩固定,由此可确定轴段 4 的直径, 轴肩高度 ,取 ,dh1.4m,故取hl4.1ml64( 3)轴段 5 上安装高速级大齿轮,为便于齿轮的安装 , 应略大与 ,可取 。5d650齿轮右端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段 5 的长度 应比l齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽 ,取 。大齿轮左端4bm541l用轴肩固定,由此可确定轴段 4 的直径, 轴肩高度 ,取 ,dh.07.4m,故取 。hl4.1ml64取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得 , ,163L2351L(4)参考表 152,取轴端为 ,各轴肩处的圆角半径见 CAD 图。0.2455.中间轴的结构布置225.轴的受力分析、弯距的计算1)计算支承反力:在水平面上 1323()2514.ttAXFLLN18.7YaN20.BXttAX在垂直面上: 2132313()0, 108.7rarBAZdFLFLMN23故 12597.4BZrAZFFN总支承反力: 22222.318.0.75.AXAYZ N05794BBF2)计算弯矩在水平面上: 132057.14907.BXMLNm216382AF149.XB25872A在垂直面上: 13046.BZMFLNm 2158.ad2.791AZ13046zB582.ZMNm291A故 2221104736.41093.XZ Nm 95867M2222 5.4XZ 3)计算转矩并作转矩图 21390TNm8按弯扭合成应力校核轴的强度由合成弯矩图和转矩图知,2 处当量弯矩最大,并且有较多的应力集中,为危险截面根据式,并取 6.0222()/8aMTWMPa24由表查得 , ,校核安全。MPa601219校核轴承和计算寿命)校核轴承 A 和计算寿命径向载荷 2736.rXAZFN轴向载荷 18.AaY,查表 13-5 得 X=1,Y=0,按表 13-6, ,取 ,故/0.1AarFe 2.10pf .0pf()2736.pAraPfF因为 ,校核安全。C该轴承寿命该轴承寿命63210()715rAhACLhnP)校核轴承 B 和计算寿命径向载荷 214.0rXBZFN当量动载荷 ,校核安全BprrPfC该轴承寿命该轴承寿命632()8500rBhBLhnP查表 13-3 得预期计算寿命 ,故安全。1hL5.3 低 速 轴 的 计 算 输入功率 转速31.6PKW3.85/minnr转矩 4079TNm2 第三轴上齿轮受力 3321.018.26tFNdan8.2tan5.rt 。 3初定轴的直径轴的材料同上。由式,初步估算轴的最小直径 33min/126.509/4.5.104dAPm4轴的结构设计25)拟定轴的结构和尺寸(见下图)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度(1)轴段 2 和轴段 7 用来安装轴承,根据 ,初选型号 6210 的深沟球轴承,150dm参数基本: 基本额定动载荷 基本额定静载荷5013dDB52.8rCKN。由此可以确定:31.8rCKN2745m27lm(2)为减小应力集中,并考虑左右轴承的拆卸,轴段 3 和 6 的直径应根据 6209 的深沟球轴承的定位轴肩直径 确定,即 ,取ad3654adm618l( 3)轴段 5 上安装低速级大齿轮,为便于齿轮的安装 , 应略大与 ,可取 。d5m齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮右端面上,即靠紧,轴段 5 的长度 应5l比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽 ,取 。大齿轮70b6l右端用轴肩固定,由此可确定轴段 4 的直径, 轴肩高度 ,取dh1.07., ,故取 。468dmhl4.147lm(4)取齿轮左端面与箱体内壁间留有足够间距,取 358lm(5)取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得 , ,16L21035.Lm(6)参考表 152,取轴端为 ,各轴肩处的圆角半径见 CAD 图。0.245265.轴的受力分析、弯距的计算()计算支承反力在水平面上0AXM1123546.8tPBFLLN940.tBXN在垂直面上 210,7.rBZAFL
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