倾斜型鳞板式输送机设计【含CAD图纸、说明书】
本科毕业论文(设计) 开题报告学 院 机械工程学 院 专 业机械设计制造及其自动化班 级论文(设计)题目 倾斜型鳞板式输送机设计学生姓名 学 号指导教师 职 称课题类型 课题来源1.选题背景与意义板式输送机自 1795 年被发明以来,经过 200 多年的发展,已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用,特别是第三次工业技术革命后新材料、新技术的采用,板式输送机的发展步入了一个新纪元。当今,无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量,它已经可以同火车、汽车运输相抗衡,成为各国争先发展的行业。板式输送机具有结构简单、输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等特点,它的优越性已十分明显,是国民经济中不可缺少的关键设备。近年来,随着我国工业现代化的迅速发展,综合机械化采煤工艺的推广应用使得矿井的开采量和运输量日益增大,从而长距离、大运量、大功率输送设备的需求量越来越大。单机总功率达到 5000kW、输送长度达到 10km 以上、运量超过 5000t/h、运行速度超过 5-6m/s 的板式输送机已经在煤矿得到了实际应用。板式输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点,并能适应在各种恶劣工作环境下工作,包括潮湿、泥泞、粉尘多等,所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现,又大大缩短了板式输送机的设计、开发、制造、销售的周期,使它更加具有竞争力。目前,板式输送机已经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理,发现及改进其不足之处,本课题所研究的是大倾角、下运板式输送机。此次研究的主要问题在于系统的驱动件布置、软启动和制动问题。板式输送机向下运送物料时,其驱动电动的运行工矿有别于一般的板式输送机。由于运转上的需要,在结构上有特点,控制上有特殊需求。下运板式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。如何实现制动与自动张紧,逐渐向智能化、自动化、人性化方向发张,是目前带式输送机的发展方向,也是本课题的研究目的和意义所在。相信随着课题的不断深入,对带式输送机将会有更深入的了解,为以后的学习也能打下夯实的基础。2.选题的主要任务及目标鳞板式输送机主要由头部总成、支撑架总成、鳞板装置、尾架 总成、喷油装置、保温系统及整体密封等装置组成。头架用于安装驱动装置;驱动装置包括头部链轮、传动机构、 电机减速机等部件组成。根据需要,支撑架两侧可设置便于检修的人 行通道。鳞板装置由牵引链条和搪瓷面鳞板组成。尾架总成由尾架和 从动装置组成。尾架用于安装从动装置;从动装置由从动轴、从动轮、 张紧装置组成。喷油装置用油箱供出的油经压缩空气,经喷油嘴均匀 雾化在鳞板上,以避免其沾料。保温系统由密封罩和加热装置组成。 密封罩是在输送机全长范围内安装,密封罩上部予留烟气接口,有利 于沥青烟气收集。加热装置是用高温导热油通过钢管在鳞板下面进行 加热,设有高温截止阀用于调节流量大小,进而控制温度的高低。3.选题研究的主要内容及拟解我国生产制造的输送机的品种、类型较多。在“八五”期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,带式输送机的技术水平有了很大提高,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机 成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白,并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究额产品开发,研究成功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。国外带式输送机技术的发展很快,其主要表现在两个方面:一方面带式带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化,如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型;另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展,尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向,其核心技术是开发应用了带式输送机动态分析与监控技术,提高了带式输送机的运行性能和可靠性。国外已经使用或已经进行设计的几条典型长距离带式输送机输送线。比如西班牙的西撒哈拉带式输送机线路是世界上最长的长距离输送机线路,该线路长达 100Km,用两年半时间建成,并与 1972 年投入使用,用来将位于石质高原地区的布克拉露天矿的磷灰石矿石运作艾尔阿雍海港。总投资约为两亿马克。预计该线路能运行 30 年,年平均运输量为 1000 万吨磷灰石矿石(2000t/h),整条线路由长为 6.9-11.8Km 的 11 台带式输送机组成。带宽为1000mm,采用 ST3150 型钢丝绳芯胶带,带速为 4.5m/s。 恰那矿 20Km 地面带式输送机系统式代表了现代带式输送机发展水平的一条 输送线。该输送系统由一条长为 10.3Km 的平面转弯带式输送机和一条10.1Km 的直线长距离带式输送机构成。转弯带式输送机的曲率半径为 9Km,弧长为 4Km。两条输送机除线路参数外,其他参数相同,运输能力为 2200t/h,带宽 1050mm,输送带抗拉强度为 3000N/mm,安全系数为 5,拉紧装置为重锤拉紧。允许行程为 25mm,驱动采用 3 台 700KW 直流电动机,双滚筒驱动。系统采用了先进的托辊制造和安装技术、水平转弯技术和动态分析技术。国内带式输送机还存在一定差距,比如:运输能力,我国带式输送机最大运 量为 3000t/h,国外已达 5500t/h。最大输送带宽度,我国带式输送机为1400mm,国外最大 1830mm。带速,由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为 4m/s,国外为 5m/s 以上。工作面顺槽运输长度,我国为 3000m,国外为7300m。输送机品种 机型品种少,功能单一,使用范围受限,不能发挥其效能,如拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用;另外,我国煤矿的地址条件差异很大,在运输系统的不知上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(+25)直至垂直提升等,应开发特殊型专用机种带式输送机等等。所以输送机的改造提升空间很大,还有很多的差距需要弥补。4.主要参考文献1 王洪欣,李木,刘秉忠.机械设计工程学.徐州:中国矿业大学 出版社,2004 2 唐大放,冯晓宁,杨现卿.机械设计工程学.徐州:中国矿业大 学出版,2004 3 许洪基,现代机械传动手册.北京:机械工业出版社,1995 4 范维唐等.综采技术手册(上、下).煤炭工业出版社,1997 5 吴相宪.实用机械设计手册.徐州:中国矿业大学出版社,2001 6 王启广、李炳文、黄嘉兴.采掘机械与支护设备.中国矿业大学 出版社,2006 7 甘永立.几何量公差与测量.上海:上海科学技术出版社,2003 8 成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社,2004 9 方昆凡.公差与配合技术手册.北京:北京出版社,1983 备注: 1.课题类型分为论文、设计。2.课题来源分为自拟、指导教师命题、教育厅项目等等。10 王启义.中国机械设计大典.南昌:江西科学技术出版社,2002 11 吴忠泽.机械设计师手册.北京:机械工业出版社,2002 12 范维唐等.采煤机械化设备使用与维护。黑龙江科学技术出版社, 19885.在规定时间段内,论文(设计)内容进度计划2014 年 11 月 20 日-11 月 25 日:实习调研课题现状,查阅清洗机相关中外文技术资料;2014 年 11 月 26 日-11 月 30 日:结合设计内容,完成外文文献翻译;2014 年 12 月 1 日-12 月 7 日:确定清洗机技术方案,完成方案论证报告;2014 年 12 月 8 日-12 月 14 日:清洗机的设计计算:电动机、轴等,2014 年 12 月 15 日-12 月 21 日:完成强度、刚度的设计;2014 年 12 月 22 日-12 月 28 日:完成机架设计、喷水设计、结构密封设计;2014 年 12 月 29 日-2015 年 1 月 20 日:绘制 CAD 图纸;2015 年 1 月 21 日- 2 月 15 日:校核修改设计步骤及结果;2015 年 2 月 16 日- 3 月 20 日:按要求撰写设计说明书。指导教师意见指导教师签字: 年 月 日教研室意见教研室主任签字: 年 月 日本科毕业论文(设计)倾斜型倾斜鳞板输送机设计 学 院 小三号黑体居中(下同)专 业学 号学生姓名指导教师提交日期 年 月 日2015-JXLW商 丘 工学院 专业代码-编号诚 信 承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范, 此毕业论文( 设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成, 没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果, 没有篡改研究数据, 凡涉及其他作者的观点和材料 ,均作了注释,如有违规行为发生, 我愿承担一切责任, 接受学校的处理 ,并承担相应的法律责任。毕业论文(设计)作者签名: 年 月 日 I摘 要倾斜鳞板输送机是由一系列支承在滚子链上相互搭接的金属磷板形成以个连续移动的工作面来载运散装固体物料的输送设备。 磷板输送机有水平型、倾斜型、水平倾斜型三种机型,其工作原理基本相同,物料的移动是靠磷板载运而形成。倾斜鳞板输送机机构简单、适用范围广、输送能力搭、运行阻力小、安装维修方便、使用寿命长。它不但能水平输送,也能倾斜输送;能多点加料,设备工艺布置灵活。倾斜鳞板输送机可用于沿水平或倾斜方向由储仓向破碎机、输送机或其它工作机械输送各种块状或松散物料。有轻型和中型之分。倾斜鳞板输送机是一种挠性牵引的连续输送机械,是为采煤工作面和采区巷道运煤布置的机械。它的牵引机构是鳞板链,承载装置是运输机,鳞板链安装在运输机的槽面。运输机沿运输路线全线铺设,鳞板链绕经机头、机尾的链轮接成封闭形置于运输机中,与滚筒采煤机和输送机推移装置配套,实现落煤、装煤、运煤及推移输送机械化。沿输送机全长都可向溜槽中装煤,装入运输机中的煤被鳞板链拖拉,在运输机内滑行到卸载端卸下。倾斜鳞板输送机在使用中要受拉、压、弯曲、冲击摩擦和腐蚀等多种作用,因此,必须有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和鳞板链都在槽内滑行,因此运行阻力和磨损都很大。但是,在采煤工作面运煤,目前还没有更好的机械可代替,只能从结构上、强度上和制造工艺上不断研究,使它更加完善、耐用。关键词:倾斜鳞板输送机;头部总成;驱动总成;运输机IIAbstractInclined conveyor slat is supported on a series of roller chain of overlapping metal plates form a phosphorus continuously moving conveyor equipment Face to carry bulk solid materials. Phosphorus conveyor horizontal type, tilting, horizontal tilt type of three models, the working principle is basically the same, moving the material is formed by phosphor plate carrier. Tilt slat conveyor mechanism is simple, wide application, the ability to take delivery, running resistance, easy installation and maintenance, long service life. It is not only the level of transmission, but also inclined conveyor; can do more to feed, equipment process layout flexibility. Inclined conveyor scales can be used for horizontal or inclined direction from the silo to the crusher, conveyor or other machine tool conveying various bulk or loose material. There are light and medium points.Tilt slat conveyor is a flexible traction continuous conveyor machinery for coal mining face and coal mining area roadway mechanical arrangement. It is a slat chain traction mechanism, bearing means is a conveyor, slat chain conveyors mounted in a groove surface. Transport along the transport route lay across the board, slat chain around by the nose, tail sprocket connected in a closed form is placed in the transport, with the passage of shearer and conveyor equipment and supporting facilities, to achieve off the coal, coal loading, coal and the passage of mechanized transportation. Along the full length of the conveyor to the chute can be installed with coal, the coal is loaded into the conveyor slat chain drag, slide in the conveyor to the unloading end removed.Inclined conveyor scales in use to tension, compression, bending, impact multiple roles friction and corrosion, therefore, must have sufficient strength, stiffness, wear resistance and corrosion resistance. Because of its mode of transport of materials and slat chains in the slot sliding, running and wear resistance are great. However, in coal mining face of coal, there is no better alternative to mechanical, only from the structure, the manufacturing process on the strength and continue to study, making it more comprehensive, and durable.Key Words: tilt slat conveyor; a head assembly; drive assembly; conveyorIII目 录第 1 章 绪论 .11.1 倾斜鳞板输送机概况 .11.2 选题背景与意义 11.3 倾斜鳞板输送机的发展趋势 2第 2 章 总体方案的确定 .32.1 主要技术参数 42.2 电动机的选择 42.3 总传动比及传动比的分配 .52.3.1 总传动比的确定 .52.3.2 传动比的分配 .52.4 各级传动计算 .52.4.1 各轴转速计算 .52.4.2 各轴功率计算 .62.4.3 各轴扭矩计算 .62.5 轴的设计及强度校核 .172.5.1 高速轴轴的设计 .172.5.2 轴的设计 192.5.3 轴的设计 192.5.4 输出轴的设计 .202.6 减速器键的校核 .222.6.1 轴键的校核 222.6.2 轴键的校核 222.6.3 轴键的校核 222.6.4 输出轴键的校核 .222.7 减速器轴承的校核 222.7.1 验算轴轴承寿命 .222.7.2 验算轴轴承寿命 .232.7.3 验算轴轴承寿命 .242.7.4 验算输出轴轴承寿命 .25第 3 章 箱体及附件的设计校核 .263.1 轴的强度校核 263.2 轴的受力分析 273.3 齿轮详细参数 30第 4 章 主要部件的结构和设计要求 .314.1 头部总成 334.1.1 头轮装置 .334.1.2 链轮 .334.1.3 减速器 .344.1.4 盲轴 .354.1.5 联轴器 .354.1.6 电动机 .374.2 驱动总成 38IV4.3 运输机及附属部件 384.4 鳞板链 414.5 尾轮张紧装置 424.6 推移装置 444.7 锚固装置 45结 论 .46致 谢 .47参考文献 .48第 1 章 绪论1第 1 章 绪论1.1 倾斜鳞板输送机概况倾斜鳞板输送机是板式输送机的一种,广泛用于矿山、冶金和水泥等行业,是原料处理或连续生产过程中不可缺少的设备,对输送大块和尖锐的物料尤为适宜。输送机具有结构简单、运行可靠、使用寿命长,安装维修简单等特点,对物料粒度、块状、工作环境无特殊要求,运送单个物料(件)的重量可达 70-120kg,输送机长度可达 40-80 米且允许 25倾角输送。倾斜鳞板输送机可用于沿水平或倾斜方向由储仓向破碎机、输送机或其它工作机械输送各种块状或松散物料。有轻型和中型之分。本系列输送机适用于输送块粒及粉状物料,是水泥厂物料设备更新换代产品,常用于输送散状物料,也适应于锐利灼热物料的输送。倾斜鳞板输送机是一种通用型固定式机械化输送设备,它用钢板做运载槽体可用于大量散状物料及单件重物的输送;尤其适用于大块的、沉重的、灼热的以及腐蚀性的物料,倾斜鳞板输送机用于铸造车间灼热铸件的输送并能在输送过程中同时完成清除浇冒口、冷却、干燥、加热、清洗及分类等工艺工程,广泛应用于机械、铸造、冶金、化工、建材、动力、矿山等工业部门。1.2 选题背景与意义倾斜鳞板输送机自 1795 年被发明以来,经过 200 多年的发展,已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用,特别是第三次工业技术革命后新材料、新技术的采用,板式输送机的发展步入了一个新纪元。当今,无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量,它已经可以同火车、汽车运输相抗衡,成为各国争先发展的行业。倾斜鳞板输送机具有结构简单、输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等特点,它的优越性已十分明显,是国民经济中不可缺少的关键设备。近年来,随着我国工业现代化的迅速发展,综合机械化采煤工艺的推广应用使得矿井的开采量和运输量日益增大,从而长距离、大运量、大功率输送设备的需求量越来越大。单机总功率达到 5000kW、输送长度达到 10km 以上、运量超过5000t/h、运行速度超过 5-6m/s 的板式输送机已经在煤矿得到了实际应用。倾斜鳞板输送机因其具有结构紧凑、传动效率高、噪声低、使用寿命长、运转稳定、工作可靠性和密封性好、占据空间小等特点,并能适应在各种恶劣工作环境下工作,包括潮湿、泥泞、粉尘多等,所以它已经是国民经济中不可或缺的关键设备。加之国际互联网络化的实现,又大大缩短了板式输送机的设计、开发、制造、销售的周期,使它更加具有竞争力。2目前,倾斜鳞板输送机已经成为露天矿和地下矿的联合运输系统中重要的组成部分。为了更好的研究带式输送机的工作组成原理,发现及改进其不足之处,本课题所研究的是大倾角、下运板式输送机。此次研究的主要问题在于系统的驱动件布置、软启动和制动问题。板式输送机向下运送物料时,其驱动电动的运行工矿有别于一般的板式输送机。由于运转上的需要,在结构上有特点,控制上有特殊需求。下运板式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键。如何实现制动与自动张紧,逐渐向智能化、自动化、人性化方向发张,是目前带式输送机的发展方向,也是本课题的研究目的和意义所在。相信随着课题的不断深入,对带式输送机将会有更深入的了解,为以后的学习也能打下夯实的基础。1.3 倾斜鳞板输送机的发展趋势倾斜鳞板输送机是一种挠性牵引的连续输送机械,是为采煤工作面和采区巷道运煤布置的机械。它的牵引机构是鳞板链,承载装置是运输机,鳞板链安装在运输机的槽面。运输机沿运输路线全线铺设,鳞板链绕经机头、机尾的链轮接成封闭行置于运输机中,与滚筒采煤机和输送机推移装置配套,实现落煤、装煤、运煤及推移输送机械化。烟输送机全长都可向溜槽中装煤,装入运输机中的煤被鳞板链拖拉,在运输机内滑行到卸载端卸下。国内外倾斜鳞板输送机都在向大运量、长运距、大功率、高强度、长寿命与高可靠性方向发展。但是运量、运距和功率的增大受到诸多因素的限制。首先,运输机的高度不宜太高,否则会影响装煤效果。其次,输送机的长度也不宜太长,会降低推进速度。然后最主要的影响因素还在于关键元部件的技术性能和寿命。所以,在倾斜鳞板输送机向大型化发展的同时,高性能元部件的研发将成为今后倾斜鳞板输送机的发展重点,软启动技术、工况检测、运行状态控制等机电一体化技术的运用将成为今后倾斜鳞板输送机发展的重要标志。倾斜鳞板输送机是一种特殊板式输送机,可以作为固定式机械化运输设备,运送散状物料或单件重物, 尤其适用于输送大块的或灼热的物料, 便于物料在运输过程中完成冷却、千燥、加热、清洗及分类等工序。可以倾斜向上或向下输送, 在机械、化工、建材、冶金、动力及矿山等工业部门具有广泛的适用性。倾斜鳞板输送机在使用只能感要受拉、压、弯曲、冲击摩擦和腐蚀等多种作用,因此,必须有足够的强度、刚度、耐磨和耐腐蚀性。由于它的运输方式是物料和鳞板敛都在槽内滑行,因此运行阻力和磨损都很大。用倾斜鳞板输送机运输散碎物料的方式出现于工业发达的国家。早期的倾斜鳞板输送机长度只有几十米;功率小,牵引链的强度也不高。经过多年的改进和发展,目前综合采矿用的倾斜鳞板输送机除了运煤之外,还有很多功能。倾斜鳞板输送机在综合采煤工作面与采煤机和液压支架配套工作。第 2 章 总体方案的确定3第 2 章 总体方案的确定倾斜鳞板式输送机是冶金、化工建材、采矿、电力等部门广泛使用的一种连续运输机械。它既可沿水平或倾斜方向输送各种散粒物料和成件物晶,也可用于流水生产线中完成各种工艺要求。用对接的或搭接的平形板、波浪形扳以及槽型或箱型等构件作为承载构件,在输送过程完成各种艺流程或艺操作。按照承载构件的结构 式,板式输送机有 板式板式输送机、鳞板式板式输送机、 鳞板边板式输送机、槽 板式输送机等。本文着重介绍的是一种以连续搭接的波浪形板作为承载构件、广泛用于纸、 生,允领域的倾斜鳞板输送机的设计 计算。本设备的一 :作原理是: 减速电机与头部驱动装置的驱动 直联,通过装 驱动轴 的 2 只链轮带动牵引链条及装在链条 的输送鳞扳直线运动,将物料输送剁 H 的地、其辛要特点是:叮以实现较长距离的散料或成件物品的输送,输送能力较大。工作原理及设计计算倾斜鳞板输送机结构布置通常如下图所示 2-1:图 2-1 倾斜鳞板输送机传动系统图如图 2-2 所示:4图 2-2 传统系统图2.1 主要技术参数该机的主要技术参数如表 2-1: 表 2-1 主要技术参数设计长度 m 200输送量 t/h 55 鳞板链速 m/s 1电动机功率 kW 3.02.2 电动机的选择根据具体工作环境情况,电机必须具有防爆和电火花的安全性,以避免爆炸和漏电等多方面的危险,而且电机工作要可靠,启动转矩大,过载能力强,效率高。型号为 Y132S-6 ;其主要参数如下:功率:3.0kW;转速:960r/min;电压:380V;效率:81%;功率因数:0.76;重量:60kg。运输能力计算按连续运行的计算公式为: vAQ6.3式中倾斜鳞板输送机的运输能力,t/h;Q运输机物料运行时的断面积, ;A2m为物料的散碎密度,kg/m ; 3转满系数;鳞板链速,m/sv倾斜角度拟定为 15 度。vAQ6.3=3.6830tan15 0.970.961=1013t/h55t/h 第 2 章 总体方案的确定5满足设计要求2.3 总传动比及传动比的分配2.3.1 总传动比的确定总传动比 总i 总i96012.3.2 传动比的分配在进行多级传动系统总体设计时,传动比分配是一个重要环节,能否合理分配传动比,将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则:1.各级传动的传动比一般应在常用值范围内,不应超过所允许的最大值,以符合其传动形式的工作特点,使减速器获得最小外形。2.各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称;各传动件彼此间不应发生干涉碰撞;所有传动零件应便于安装。3.使各级传动的承载能力接近相等,即要达到等强度。4.使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等,从而使润滑比较方便。初定齿数及各级传动比为:12.6i53.4i2.4 各级传动计算2.4.1 各轴转速计算从电动机出来,各轴依次命名为、轴。轴 r/min1960n轴 3/i2.r/min轴 432n69./517ri轴 43/147./26660.r/min2.4.2 各轴功率计算轴 43211p0.9.7097kw轴 4321258k轴 4323p.09.7kW轴 43234kW式中 滚动轴承效率 =0.9911闭式圆柱齿轮效率 =0.972 2花键效率 =0.99332.4.3 各轴扭矩计算轴 11950/5.7/9602.5NmTPn轴 228374轴 33/.4/18轴 44将上述计算结果列入表 2-2:表 2-2 各轴参数轴号 输出功率P/kW转速n/rmin 1输出转矩T/Nm传动比轴 2.77 960 27.56 2.6轴 2.58 369.2 66.74 2.5轴 2.4 147.7 155.18 2.46轴 2.24 60 256.53HRC 6062选择齿轮材料查齿轮传动设计手册 两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火第 2 章 总体方案的确定7许用接触应力 由式,HNHZSminl=1572N/mm2 =1572N/mm1limH2li接触疲劳极限 limH接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由式N1=609601(3601)hnjL= 4.5N1=N2= N1/i= 99./2.N2= 9.60查得 、1Z2=1 =1.05N接触强度最小安全系数 minHS=1minHS则1/5721H0.2许用弯曲应力 由式,F FXNYSminl弯曲疲劳极限 lim21li/02F弯曲强度度寿命系数 NYYN1=YN2=1弯曲强度尺寸系数 YX=1弯曲强度最小安全系数 minFS=1.4minFS则 N/m7.854.1/01F785.7N/mmF/2785.7N/mm2按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级,按 估取圆周速度311/)02.(npvt8,选取m/s9t公差组 8 级小轮分度圆直径 ,由式得1d32212 )(HEdmZukTu齿宽系数 :查表 6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置,取dm0.50小轮齿数 : 1Z=201大齿轮齿数 221.6205ZI齿数比 :uu21/.传动比误差 误差在 范围内0/%3小轮转矩: 1T161/5.9nP=9.55 62.7/90=2.8 40载荷系数 :KVA使用系数 :查表 动载荷系数 :V由推荐值 1.051.412VtK齿向载荷分布系数 : K由推荐值 1.01.21.1则载荷系数 的初值 1.2k材料弹性系数 :EZ查表 6.4 2N/m8.9EZ节点影响系数 :H第 2 章 总体方案的确定9故2423120.51.80.6189.5576d40.4mm齿轮模数 m m= 1/42/.mdz按表 6.6 圆整=3小轮大端分度圆直径 11320dz=60mm1d小轮平均分度直径 1md122.5/60/1mu5圆周速度 16049/md=2.1101 /s齿宽 b1md.5021圆整=22齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 6-21FSaFdmFYubKT2112当量齿数 Z2/cos0/6.7226.7459U齿行系数 查表 6.5 小轮 =2.84FaY1FaY1a大轮 =2.2622应力修正系数 查表得Sa小轮 =1.541Sa1Sa大轮 =1.742Y2故 2412.3.80.50.841.5661F=1141FN/m242.51.9.7=1102/10齿轮其他主要尺寸计算大端分度圆直径 2d235mz16分度圆锥角 arctnu切向变位系数 t12tt径向变位系数 x小齿轮 当 =0.42)(时 , 1211 cos469.03uZ大齿轮 2齿顶高 ah=3m1齿根高 f1.2.3.6f齿高 h.5.2.75齿根圆直径 fd(.)(0.)3.fzm大端分度圆齿厚 S小齿轮=m( )=1S11tan2tx(20.4tan0.42)=6.78大齿轮=2.6412m锥距 R 22/6015/dR=83.6小轮大端顶圆直径112cos23.98ad=65.7mm大轮大端顶圆直径 22cs560.6am157.d直齿圆柱齿轮选择齿轮材料,确定许用应力第 2 章 总体方案的确定11由齿轮传动手册两个齿轮都选用 18CrTi 渗碳淬火许用接触应力 ,HNHZSminl接触疲劳极限 lim=1572N/mm21limH=1572N/mm2接触强度寿命系数 Z 应力循环次数 N 由式 6-7N1 =60369.1(20361)hnjL= 5N2 = N1/i= 8./.查得 、Z2=11=1.052N接触强度最小安全系数 minHS=1minHS则 1/5721=1572N/mm2/0.H=1650.6N/mm22许用弯曲应力 由式, FFXNYSminl弯曲疲劳极限 , lim21limN/0F2/10弯曲强度度寿命系数 NYYN1 =YN2 =1弯曲强度尺寸系数 XYX=1弯曲强度最小安全系数 =1.4minFSminFS则 21 N/7.854.1/0F2确定齿轮传动精度等级,采用直齿圆柱齿轮传动按 (0.0130.22)t估取圆周速度 3 参考表 6.7,表 6.8 选取311/npt/s公差组 8 级小轮分度圆直径 1d321 uKTZdHE齿宽系数 ,按齿轮相对轴承为非对称布置d120.8d小轮齿数 在推荐值 2040 中选1Z251大轮齿数 212.46526齿数比 u21/Z.48传动比误差 =0 误差在 范围内/%3合适小轮转距 =9.551T6101/nP=9.55 602.4/7.=1.615载荷系数 KVA使用系数1A动载荷系数 V由推荐值 1.051.412 VtK齿向载荷分布系数 由推荐值 1.01.21.1则载荷系数 的初值1.2kK=1.32材料弹性系数 EZ2/8.9mNZE节点影响系数 H2.5H重合度系数 由推荐值 0.850.92=0.87Z故 2531 2.48189.50.71.3606d 2第 2 章 总体方案的确定13齿轮模数 =35.92/25 m1/Zd=2小轮分度圆直径 1125=50mm1d圆周速度 =60/1n547./60=0.386 sm标准中心距 a12()/(2)/Z87齿宽 b10.85d40m大轮齿宽 2b2小轮齿宽 1)105(2145b齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 FSaFFYmbdKT1齿形系数 小轮 a162.1a大轮 24.FY应力修正系数 小轮 Sa1Sa59.1Sa大轮 27.12Sa重合度 a tntatant21221ZZ=0cos5rt053.464.76t ta25 1.67a重合度系数 Y/7.00.59故 1 52.312.9/40F2645228N/m1N/mF1F2F齿根弯曲强度满足齿轮其他主要尺寸计算14大轮分度圆直径 262dZm214d根圆直径 f1501.fh224.2ffd9m顶圆直径 a150ah4d212aa8m9 选择齿轮材料,确定许用应力直齿圆柱齿轮 由齿轮传动手两个齿轮都选用 20CrTi 许用 HRC 6062接触应力 由式,HlimnHNZS接触疲劳极限 lim=1572N/mm21limH=1572N/mm2接触强度寿命系数 ZN 应力循环次数 N 由式N1=60147.(20361)hnjL= 83N2= N1/i= 8./查得 、Z2=11=1.052N接触强度最小安全系数 minHS=1minHS则 1/5721=1572N/mm2/0.H=1650.6N/mm22许用弯曲应力 由式, FFXNYSminl弯曲疲劳极限 ,lim21limN/0F22li/10第 2 章 总体方案的确定15弯曲强度度寿命系数 NYYN1=YN2=1弯曲强度尺寸系数 XYX=1弯曲强度最小安全系数 minFS=1.4minFS则 N/7.854.1/012确定齿轮传动精度等级,采用直齿圆柱齿轮传动按 (0.0130.22)t估取圆周速度 3 选取 311/np t/s公差组 9 级小轮分度圆直径 由式1d321 uKTZdHE齿宽系数 查表 6.9,按齿轮相对轴承为非对称布置d0.8 d小轮齿数 在推荐值 2040 中选1251Z大轮齿数 2Z12.46526齿数比 u21/2.48u传动比误差 =0 误差在 范围内/%3合适小轮转距 =9.551T601/nP=9.55 602.4/7.=15.载荷系数 :KVA使用系数 :1A动载荷系数 :V由推荐值 1.051.412VtK齿向载荷分布系数 : K由推荐值 1.01.2161.1K则载荷系数 的初值 1.2kK=1.32材料弹性系数 :EZ2N/m8.9EZ节点影响系数 : 2.5H重合度系数 由推荐值 0.850.92=0.87故 2531 2.46189.50.71.3068d 齿轮模数 =35.96/25m1/Zd=2小轮分度圆直径 1125=50mm1d圆周速度 v=60/1n547./60=0.39ms标准中心距 a12()/(2)/Z87齿宽 b10.85d40m大轮齿宽 2b240m小轮齿宽 1)(15b齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 FSaFFYbdKT12齿形系数 小轮 a190.21a大轮 24应力修正系数 小轮 Sa1Sa53.1Sa大轮 2Y8.2重合度 a第 2 章 总体方案的确定17 tanttant21221a ZZ=70cos0r 03.445.66t t27 1.66a重合度系数 aY/7.5.0.60故 12.3102.953/40F52648212F248N/mF6N/m齿根弯曲强度满足齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 22dZ214d根圆直径 f1501.fh145mfd2242ff29f顶圆直径 ad1a1a21ah28d2.5 轴的设计及强度校核2.5.1 高速轴轴的设计考虑 I 轴与电机伸轴用液力耦合器联接,因为电机的轴伸直径为 D=48mm,查1表 4.7-1 选取联轴器规格根据轴上零件布置,装拆和定位需要该轴各段尺寸该轴受力计算转距 66119.50/9.502.7/9TPn=2.8 4Nm输出轴上大齿轮分度圆直径 12mndz圆周力 12/3tFd径向力 Nan40rt轴向力 620N初步估算轴的直径选取 40Cr 钢作为轴的材料,渗碳淬火处理,由式 8-2 计算npAd3min轴的最小直径并加大 3%以考虑键槽的影响。 查表 8.6 取 A=107。则:npAd3min18拟定轴上零件的装配方案如图 2-3 所示图 2-3 装配方案轴段(1)左端联接限矩型液力联轴器。联轴器的联接尺寸为 181mm,取减速器伸出轴段部分的长度为 190mm;与联轴器联接的孔径为 130mm,因此取轴段(1)的直径为 130mm。轴段(2)上装有单列圆锥滚子轴承,外力在两支点外作用,安装选用反安装结构,能使轴的支撑有较高的刚度。轴承间隙是靠轴上的圆螺母来调整的,轴上要加工螺纹。为了调节圆锥齿轮的轴向位置,把一对轴承放在同一个套杯中,套杯则装在外壳的座孔中,通过增减套杯端面与外壳之间的垫片厚度即可使圆锥齿轮轴的位置发生改变,从而调整锥齿轮啮合的接触区。单列圆锥滚子轴承的特性:1、额定动载荷比 1.52.5,能限制轴和外壳在一个方向上的轴向位移;2、在径向载荷作用下会产生附加轴向力,一般成对使用,对称安装;3、能承受较大的径向负荷和单向的轴向负荷,极限转速较低;4、内外圈可分离,轴承游隙可在安装时调整,适用于转速不太高,轴的刚性较好的场合。选择轴承代号为 32928 T=67.57mm d140mm D=300mm由此确定轴段(2)的直径为 140mm,长度为 125mm。轴段(3)装有套筒用于调整齿轮的轴向尺寸,为了提高轴的强度和刚度,应尽量缩短轴承与传动件的距离。小锥齿轮选用悬臂式,以便于装配。为使轴的刚度较好,取两轴承支点跨距 。由轴承接触角的大小确定轴承的支点,选取轴段21l(3)的长度为 140mm,直径为 130mm。轴段(4)装有单列圆锥滚子轴承,选用反安装结构,左端由套筒定位,右端由挡油环定位,确定轴段(4)的直径为 140mm,长度为 125mm。第 2 章 总体方案的确定19键的长度为 160mm。输入轴上的倒角和圆角尺寸见装配图。2.5.2 轴的设计确定轴的最小直径中间轴为齿轮轴结构,选取轴的材料为 20CrMnTi,渗碳、淬火、回火 处理。初估轴的最小直径,可得 23min16PdA拟定轴上零件的装配方案如图 2-4 所示:图 2-4 轴的设计按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠,应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度,以使其他零件顶住轮毂,而不是顶在轴肩上轴段(1)装有单列圆锥滚子轴承,轴的外力在支点间作用,选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性,可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为32232 T=84mm d160mm D=290mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段(1)的长度为 185mm,直径为 160mm。轴段(2)装有弧齿圆锥齿轮,选用简支式支承,该支承结构结构简单,支承刚性好。锥齿轮的轴向长度 150mm,选取轴的直径为 170mm,长度为 320mm。轴段(3)为齿轮轴结构部分,尺寸由齿轮 3 的决定。轴段(4)装有单列圆锥滚子轴承,根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为160mm,长度为 125mm。2.5.3 轴的设计确定轴的最小直径20轴的材料为 20CrMnTi,渗碳、淬火、回火 处理。初估轴的最小直径,可得 23minPdA拟定轴上零件的装配方案如图 2-5 所示图 2-5 轴的设计 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠,应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度,以使其他零件顶住轮毂,而不是顶在轴肩上轴段(1)装有单列圆锥滚子轴承,轴的外力在支点间作用,选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性,可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为 32234 T=91mm d170mm D=310mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段(1)的长度为 200mm,直径为 170mm。轴段(2)为齿轮轴结构部分,尺寸由齿轮 3 的决定 轴段(3)为齿轮轴结构部分,尺寸由斜齿轮 3 的决定。轴段(4)装有单列圆锥滚子轴承,根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为170mm,长度为 175mm。2.5.4 输出轴的设计确定轴的最小直径输出轴的材料为 20CrMnTi,渗碳、淬火、回火处理。初估轴的最小直径,可得 3min28PdA拟定轴上零件的装配方案如图 2-6 所示第 2 章 总体方案的确定21图 2-6 输出轴的设计按定位要求确定各轴段直径和长度轴段(1)左端联接膜片联轴器,型号为 JM116,轴孔长度 L=200mm,选取减速器伸出轴部分的长度为 325mm,直径为 230mm。轴段(2)装有单列圆锥滚子轴承,轴承的内侧至箱体内壁应留有一定的间距,由于采用脂润滑,所留的间距较大,以便放挡油环,防止润滑油溅入而带走润滑脂,又当小齿轮齿顶圆小于安装轴承的孔径时,也可防止齿轮啮合传动时挤出的赃油进入轴承,加速轴承的磨损。轴的外力在支点间作用,选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性,可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为 32052 T=87mm d260mm D=400mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段(2)的长度为 200mm,直径为 260mm。轴段(3)作用是为了调整输出轴上个零件的轴向距离和对单列圆锥滚子轴承的轴向定位。根据单列圆锥滚子轴承内圈定位点来确定轴的直径,选择轴的直径为315mm。 轴段(5)上安装齿轮,齿轮 4 的齿宽为 280mm,故选取该轴段的长度为 285,以便于齿轮的装配要求。由此,确定轴段(5)的直径为 270mm轴段(7)装有单列圆锥滚子轴承,选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性,可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为 32052 T=87mm d260mm D=400mm 轴承的右端装有挡油环来调整轴向间隙。轴段(7)的长度为285mm,直径为 260mm。传动轴的弯扭合成强度计算与疲劳强度校核完成轴的结构设计后,轴上主要零件和支反力的位置、外载荷的大小已经确定,22轴的弯矩和转矩可以求出,因此,应按弯扭合成强度条件进行轴的强度校核。2.6 减速器键的校核2.6.1 轴键的校核I 轴的伸出轴 d=130mm,选用圆头普通平键(A 型), b=25mm,h=14mm,L=28mm,I轴传递的扭矩 T=958.57Nmm.当键用 45 钢制造时,主要失效形式为压溃,通常只进行挤压强度计算.= dklp2p合格22N/m10/128715.9pmN2.6.2 轴键的校核II 轴的键用于齿轮和轴的联接,轴径为 d=160mm,选用圆头普通平键(A 型),b=40mm,h=22mm,L=23mm,II 轴传递的扭矩 T=2997.45Nmm.= dklTp2p合格22N/m10/3.1524.97pmN2.6.3 轴键的校核轴的键用于齿轮和轴的联接,轴径为 d=170mm,选用圆头普通平键(A 型),b=50mm,h=28mm,L=27mm,II 轴传递的扭矩 T=9032.14Nmm.= dklTp2p合格22N/m10/12743.90pmN2.6.4 输出轴键的校核输出轴的键用于齿轮和轴的联接,轴径为 d=230mm,选用圆头普通平键(A 型), b=63mm,h=32mm,L=41mm,轴传递的扭矩 T=23750.52Nmm.= dklTp2p合格22N/m10/97416352.0pmN2.7 减速器轴承的校核2.7.1 验算轴轴承寿命计算轴承支反力合成支反力 NRVH 6.18557016822211 3942轴承的派生轴向力
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