刮板输送机毕业设计

刮板输送机毕业设计 摘要 刮板输送机是矿山运输机械的重要组成部分。刮板输送机的设计制造涵盖了运 动转换、动力传输、变速机构、铸锻件结构设计等机械设计与制造工艺 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 。经 过分析，选择刮板输送机作为我们的毕业设计选题，能够比较全面的运用所学习 知识和技能，综合应用机械设计的分析计算、结构选择、绘图技能和机械制造基 础知识，对我们的所学知识进行概括 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，对我们的综合应用知识能力进行一次 强化训练并获得提升，都是有益的。 本设计以煤矿实际运输条件为依据，以训练提高综合设计能力为目的，在设计 中尽可能采用新的设计思想和设计方法，选择更加合理的结构和技术参数，力争 提高刮板输送机质量，降低生产成本，在充分吸收学习现有的刮板输送机设计经 验的基础上，参考有关设计资料，查阅《机械设计手册》等工具书，按照机械工 程设计程序、方法和技术规范进行设计。 刮板输送机是与大型综采工作面设备配套使用的液压支架、采煤机，完成把工 作面采煤机采下的煤输送、转运到后续运输设备上的任务，并提供相应的连接手 段。本刮板输送机与MG300/700-WD采煤机配套使用，运量可满足较高需求， 工作可靠，是大型综采配套设备的优秀机型。 关键词:刮板输送机;矿山运输机械;工程优化设计。 第 1 页 目 录 摘要 .......................................................................... 1 第1章 绪论 ................................................................... 4 第2章 刮板输送机的工作原理和基本结构组成 ..................................... 5 第3章 主要部件的结构和设计要求 ............................................... 6 3.1 机头部 ................................................................. 6 3.1.1 机头架 ............................................................... 7 3.1.2 链轮 ................................................................. 7 3.1.3 减速器 ............................................................... 8 3.1.4 盲轴 ................................................................. 9 3.1.5 联轴器 ............................................................... 9 3.1.6 电动机 .............................................................. 10 3.2 机尾部 ................................................................ 10 3.3 中部槽及附属部件 ...................................................... 11 3.4 刮板链 ................................................................ 12 3.5 紧链装置 .............................................................. 13 3.6 推移装置 .............................................................. 14 3.7 锚固装置 .............................................................. 14 第4章 总体方案的确定 ........................................................ 15 4.1 主要技术参数 .......................................................... 15 4.2 电动机的选择 .......................................................... 15 4.3 运输能力计算 .......................................................... 16 4.4 总传动比及传动比的分配 ................................................ 16 4.4.1 总传动比的确定 ...................................................... 16 4.4.2 传动比的分配 ........................................................ 16 4.5 各级传动计算 .......................................................... 17 4.5.1 各轴转速计算 ........................................................ 17 4.5.2 各轴功率计算 ........................................................ 17 4.5.3 各轴扭矩计算 ........................................................ 18 4.6 轴的设计及强度校核 .................................................... 32 轴的设计 .................................................... 32 4.6.1 高速轴? 4.6.2 ?轴的设计 .......................................................... 34 4.6.3 ?轴的设计 .......................................................... 35 4.6.4 输出轴的设计 ........................................................ 36 第5章 减速器键、轴承的校核 .................................................. 38 5.1 减速器键的校核 ........................................................ 38 5.1.1 ?轴键的校核 ........................................................ 38 5.1.2 ?轴键的校核 ........................................................ 38 5.1.3 ?轴键的校核 ........................................................ 38 5.1.4 输出轴键的校核 ...................................................... 38 第 2 页 5.2 减速器轴承的校核 ...................................................... 39 5.2.1 验算?轴轴承寿命 .................................................... 39 5.2.2 验算?轴轴承寿命 .................................................... 39 5.2.3 验算?轴轴承寿命 .................................................... 40 5.2.4 验算输出轴轴承寿命 .................................................. 41 第6章 箱体及附件的设计校核 .................................................. 43 结 论 ........................................................................ 44 参考文献 ..................................................................... 45 致 谢 ........................................................................ 46 第 3 页 第1章 绪论 煤矿井下运输机械工作任务繁重，工作条件恶劣。特别是采掘工作面的运输机 械，要求其主要运动部件和工作机构(牵引机构及承载机构)强度高、刚度大、 韧性好、耐磨损、抗腐蚀。根据这些要求，使用链条作为输送机的牵引机构比较 合适。 啮合驱动链牵引的连续动作式煤矿运输机械主要有:用于采掘工作面及采区巷 道的刮板输送机和板式输送机;主要用于采区巷道及运输大巷的平面可弯曲带式 输送机。 刮板输送机是一种重要的矿山运输机械。由于它结构简单、使用寿命长，运转 可靠性高、节能高效、输送距离长、密封性能好且维修方便，在冶金、建材、化 工、火电、矿山等行业里广泛使用。 这次我们进行刮板输送机的选型设计，概括起来有以下几方面: 1.了解了刮板输送机的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。 2.了解了刮板输送机的生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 3.了解了刮板输送机的质量标准、技术规格、包装和使用要求。 4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。 5.在指导老师的帮助下独立的进行刮板输送机的简单的设计。 第 4 页 第2章 刮板输送机的工作原理和基本结构组成 刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。溜槽是煤炭的承载机构，其牵引推运机构是绕过机头链轮和机尾链轮(或滚筒)而进行循环运动的无极闭合的刮板链。起动电动机，经液力联轴器、减速器传动链轮而驱动刮板链连续运转，将装在溜槽中的煤炭推运到机头处卸载转运。 各种类型的刮板输送机的组成部件的型式和布置方式不完全相同，但主要结构和基本组成部件是相同的。刮板输送机一般是由机头部、;机身部和机尾部三部分组成。 刮板输送机的组成部件: 1、机头部:由机头架和安装其上的链轮组件、联轴器、减速箱和电动机组成。 2、机尾部:机尾架、链轮组件、联轴器、减速箱、电动机。 3、机身部:中部槽、刮板链、铲煤板、挡煤板。 4、辅助装置:主要包括紧链装置、推移装置、和锚固定装置。 第 5 页 第3章 主要部件的结构和设计要求 矿用的刮板输送机，按工作需要，对其结构有如下要求: ?能用于左或右工作面; ?各部件便于在井下拆装和运输 ?同一型号的部件安装尺寸和连接尺寸应保证相同，同类部件应保证通用互换; ?刮板链安装后，在正、反方向都能顺利运行; ?有紧链装置，且操作方便，安全可靠; ?能不拆卸用机械推移，为此，应有便于安装推移装置的连接点; ?要有足够的强度、刚度、耐磨性; ?从端部卸载的 刮板输送机，机头架应有足够的卸载高度，防止空段刮板链返程带回煤; ?一般应有上链器，上链器是供刮板链在下槽脱出时通过它返回槽内的装置; ?用于机械采煤的工作面刮板输送机，机头架的外廓尺寸和结构形式应便于采煤机自切开口; ?用于采煤机的工作面刮板输送机，应结合技术上的需要，能装设下列部分或全部附属部件: ?采煤机的导向装置; ?铲煤板; ?挡煤板; ?无链牵引采煤机的齿轨; ?放置电缆、水管、乳化液管路的槽或支架; ?在机头部和机尾部能安装采煤机外牵引的传动部装置，牵引链的固定装置或刨煤机机构传动装置和控制保护装置; ?用于综采工作面的刮板输送机，相关的外廓尺寸应与采煤机和液压支架相 刮板输送机沿倾斜面铺设，在工作中有下滑可能时，应有防滑锚固装置; 配; ? 刮板输送机由机头部、机尾部、中部槽及附属部件、刮板链、紧链装置、推移装置和锚固装置组成。下面分述其结构和技术要求。 3.1 机头部 随着综采工作面生产能力的迅速提高，刮板输送机端卸载已经难以满足要求，国内外 第 6 页 大运量重型刮板输送机均采用交叉侧卸载机构，该机构经过几代改进，在卸载能力、效率、寿命等方面都有了很大的提高。同时，卸载高度的降低也为综采配套带来了便利。 机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、联轴器和电动机组成，是将电动机的动力传递给刮板链的装置。图3-1为一种轻型边双链式刮板输送机的机头部。 图3-1边双链式刮板输送机的机头部 3.1.1 机头架 机头架是机头部的骨架，应有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接制成，各型机头部的共同点如下: ?两侧对称，两侧壁上都能安装减速器，以适应左、右采煤工作面的需要; ?链轮由减速器伸出和盲轴支承连接，这种连接方式，便于在井下拆装; ?拨链器和护轴板固定在机头架前梁上，它的作用防止刮板链在与链轮的分离点处被轮齿带动卷入链轮，护轴板是易损部位，用可拆换的活板，既便于链轮和拨链器的拆装，有可更换; ?机头架的易磨损部位采取耐磨措施，例如局部采用耐磨材料的可更换零件。 3.1.2 链轮 链轮是一个组件，由链轮和连接筒组成。链轮是传力部件，也是易损部件，运转中除 第 7 页 受静载荷外，还有脉冲和冲击载荷。 图3-2所示为边双链用的链轮连接筒用组件，采用部分式连接筒，连接筒两端由环槽与链轮的环槽相连，减速器 我国目前生产的刮板输送机减速器多为平行布置式、三级传动的圆锥圆柱齿轮减速器。其适用条件为:齿轮圆周速度不大于18m/s;安装角度为1?~ 25?;高速 轴的转速不大于1500r/min;减速器工作的环境温度为-20?C ~ +35?C;适用于正反两向运转。 第 8 页 为适应不同需要，三级传动的圆锥圆柱出论减速器有三种装配形式:I型减速器的第二轴装配紧链装置，第四轴(或第一轴)装断销过载保护，这用形式用于30kW以下的减速器;II型减速器的第二轴端装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率为40~75kW的减速器多采用这用形式;III型减速器的第一轴装紧链装置，利用液力耦合器实现过载保护，单机功率90kW以上的减速器采用这种形式。采用双速电动机时，不能用液力耦合器，因为液力耦合器不能在低速下工作。用双速电机驱动，应采用适当的机械或电气过载保护装置。 为使同一型号减速器的安装尺寸和连接尺寸能通用互换，我国制定并发布了《刮板输送机减速器》标准。 为使其在左右两种采煤工作面和机头部、机尾部都能通用，刮板输送机减速器的箱体应上下对称。箱体的结构还应使刮板输送机在大倾角条件下工作时，各齿轮和轴承都能得到充分的润滑。 为便于改变链速，减速器应能用更换第二对齿轮的办法，在一定范围盲轴 盲轴是装在机头架的不装减速器一侧、支承链轮的一个组件。盲轴组件是用于与圆锥圆柱齿轮减速器的链轮连接组件相配的盲轴组件，其轴承座装在机头架侧板的座孔联轴器 电动机与减速器的连接有弹性联轴器和液力耦合器两种。用液力耦合器有以下有点:使电动机轻载保护功能;减缓传动系统的冲击和震动;多电机驱动能使各电机的负荷较均匀;如果与电动机的特性匹配得当，能增大驱动装置的启动力矩。 液力耦合器是一种液力传动器件，其主要组成部分由:1泵轮、2外壳、3易熔塞、4涡轮、5工作液。泵轮1和外壳2把涡轮4封在其中，并用螺栓紧密连接构成密封的工作腔。泵轮的出轴与电动机连接，涡轮的出轴与减速器连接。泵轮与涡轮上都有许多径向直叶片，两轮上的叶片数目不等。在工作腔内灌注一定量的工作液体，电动机驱动泵轮旋转时，泵轮中的工作液体被叶片夹持着同泵轮一起旋转，产生流向外缘的离心力就必定大于涡轮使工作液体产生的离心力压力。因此，泵轮内的液体沿径向叶片之间的通道向外流动，并在泵轮外缘流入涡轮;同时，由于连续性的缘故，在靠近联轴器轴线的泵轮内缘，工作液体又从涡轮流回泵轮，形成环流。于是，工作液体除了绕联轴器轴线进行旋转运动(牵连运动)之外，还要绕泵轮和透平轮所组成的循环圆的中心进行环流运动(相对运动)。 进入螺管运动的液体质点在泵轮被加速增压，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体 第 9 页 进入涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械 能而输出做功。由此可见，液力耦合器是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮转速大于涡轮转速，即二者之间存在转速差。当二者转速相等时，液体的环流运动消失，能量传递也停止了。 根据液力转动的理论，液力耦合器所能传递的力矩M用下式计算: -1) ——转矩系数; 式中 ——工作液体的重度，N/m; n——泵轮的转速，r/min; D——泵轮的有效直径，m 。 3.1.6 电动机 刮板输送机电动机不用液力耦合器时，采用双鼠笼转子并具有高启动转矩的隔离防爆型电动机。采用液力耦合器时，对电动机的启动转矩无高要求，只是要求最大转矩要高。因为用液力耦合器时，电动机是轻载启动，如果液力耦合器的输入特性与电动机的特性匹配得当，则对负载的启动转矩可接近电动机的最大力矩。 为解决刮板输送机的重载启动困难，德国和英国使用双速电动机。 双速电动机是两种额定转速的鼠笼式感应电动机，它的定子上装有两套绕组，一套低转速绕组，一套高转速绕组。以低转速绕组运转时，能给出3倍以上额定转矩的启动转矩。低速运行时的输出功率约为高速时的1/2，启动电流比用高速绕组的电流低得多，电压降低。使用双速电动机时，以低速绕组启动，达到一定转速时，换接高速绕组常态运转。 采用双速电动机与适用液力耦合器相比，因没有液力耦合器的滑差，不需经常检查和补充工作液体，没有过载喷油之患。但是，也没有液力耦合器的几种有益功能。双速电动机专用的控制开关中，必须要有完善可靠的电器保护装置。 3.2 机尾部 机尾部分为有驱动装置和无驱动装置两种。有驱动装置的机尾部，因尾部不需要卸载高度，除了尾部架与机头架有所不同外，其他部件与机头部相同。无驱动装置的机尾部，尾部上只有供刮板链改向用的尾部轴部件，如图3-3所示为一种边双链型的，尾部轴上的链轮也可用滚筒代替。 第 10 页 图3-3机尾部滚筒 3.3 中部槽及附属部件 中部槽的刮板输送机的机身，有槽帮钢和中板焊接而成。上槽是装运物料的承载槽，下槽底部敞开供刮板链返程用。为减小刮板链返程的阻力，或在底板松软的条件下使用时防止槽体下陷，在槽帮钢下加焊接底板构成封底槽。使用封底槽安装下股刮板链和处理下股链事故比较困难，可以用间隔几节封底槽装一节有可拆中板的封底槽的办法，以减少困难。 中部槽的形式列入标准的有中单链、中双链、边双链型三种。 中部槽除了标准长度以外，为适应采煤工作面长度变化的需要，设有500mm 和1000mm长的调节槽。 中部槽受煤和刮板链的剧烈摩擦，是消耗量最大的部件。中部槽的井下使用寿命，目前是按过媒量衡量。《刮板输送机通用技术条件》种规定的过媒量列于表3-1中。 第 11 页 表3-1 中部槽过煤量 中部槽的连接装置是将单个中部槽连接成刮板输送机机身的组件，它既要保证对中性，使两槽之间上下、左右的错口量不超过规定，又要允许相邻两槽在平、竖两个面刮板链 刮板链有链条和刮板组成，是刮板输送机的牵引机构。刮板链的作用是刮推槽内的物料。目前使用的有中单链、中双链、边双链三种。 刮板链使用的链条，早期用板片链和可拆模锻链，现在都用圆环链，链条在运行中不仅要承受很大的静负荷和动负荷，而且还要在受滑动摩擦作用的条件下运行，要受矿水的浸蚀，因此目前使用的圆环链都是用优质合金钢焊接而成的，并经热处理和预拉伸处理，使之具有强度高、韧性大、耐磨和耐腐蚀等特性。 刮板的形式的状态要能在运行时有刮底清帮、防止煤粉粘结和堵塞的作用，并应尽量减小质量。刮板可用轧制异型钢或用锻造、铸造合金钢经韧化热处理制成。 刮板链的间距按所运物料的性质和煤块块度及安装倾角确定。刮板链切入物料的阻力，应大于物料在槽内移动的阻力。刮板间距过大，不能带动物料运行，或只能带动部分物料运行;刮板间距过小，加大了链子重力，曾加了运行阻力，让费了材料。双链刮板链的刮板，还有制成两条链子使之保持中心距，并使绕经链轮的链环与链窝能正常啮合的功用，因为刮板变形严重时，通过链轮时容易掉链。 刮板与链条的连接，边双链式目前多采用U型连接环的两侧套入链环，然后用螺栓与刮板连接;中单链刮板上有窝链，以此链窝与链条的平行环相配，用特制的U形螺栓和自 第 12 页 锁螺母固定;中双链的刮板上有链窝，用卡链横梁和刮板夹保持平环，以螺栓和自锁螺母固定。 3.5 紧链装置 刮板链安装时，要给予一定的预紧力，使它运行时在张力最小点不发生链条松弛或堆积。给刮板链施加张紧力的装置叫紧链装置。 早期是轻型刮板输送机用改变机尾轴位置的办法人力紧链，现在都采用定轴距紧链。目前应用的方式有三种:一种是将刮板链一端固定在机头架上，另一端绕经机头链轮，用机头部的电动机使链轮反转，将链条拉紧，电动机停止反转时，立即用一种制动装置将链轮闸住，防止链条回松;另一种方式与目前一种基本相同，只是不用电动机反转紧链，而用专设的液压马达紧链;第三种方式是采用专用的液压缸紧链。 第一种紧链方式使用的紧链器有三种:棘轮紧链器、摩擦轮紧链器、闸盘紧链器。 棘轮紧链器机构简单，操作方便，适于轻型刮板输送机。因为用于功率较大的刮板输送机时，紧链后棘轮与插爪之间的压力很大，搬开把手不安全。 摩擦轮紧链器如图3-4所示，装在I 型和?型减速器二轴的伸出端，制动轮固定装在二轴端闸带环绕在制动轮外缘。制动时使用把手经凸轮和拉杆将闸带拉紧，在制动轮缘上产生摩擦制动力。该紧链操作与棘轮紧链器不同的是，紧链时需由两人配合操作，一人开动电机，一人操作凸轮手把;断电时，立即扳动凸轮，用闸带将制动轮闸住;紧链结束时，仅有一人扳转凸轮并松开闸带即可。 图3-4 摩擦轮紧链器 第二种紧链方式使用的液压你、马达按在连接筒上，减速箱一轴上装紧链齿轮。 第 13 页 第三种紧链方式是使用单独的液压缸紧链器。这种紧链器是一个带增压缸的液压千斤顶装置，由泵站供给压力液，紧链时需要将它抬到紧链位置使用。 上述各种紧链装置中，棘轮紧链器和摩擦紧链器结构简单，使用方便，单它们不能显示出链子张力的大小。其余三种都能显示和准确控制链子的张紧力。液压马达紧链装置的操作简单，安全性高。液压缸紧链器使用虽不方便，但它可以移到任何部位使用。 3.6 推移装置 推移装置是在采煤工作面锚固装置 锚固装置的刮板输送机在倾角较大的工作面工作有下滑可能时，用以固定、防滑之用。它由单体液压支架和锚固架组成，锚固架与机头架、机尾架连接，使用液压支架的泵站。 第 14 页 第4章 总体方案的确定 刮板输送机是与综采工作面的采煤机、液压支架设备配套使用，完成采区采煤工作。并将采煤机采下的煤输送出去的设备。传动系统图如图4-1所示: 图4-1传统系统图 4.1 主要技术参数 该机的主要技术参数如表4-1: 表4-1 主要技术参数 4.2 电动机的选择 根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以 保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启 动转矩大，过载能力强，效率高。所以选择矿用防爆电动机。 型号为YZ400L1-10 ; 其主要参数如下: 功率:160kW; 转速:587r/min; 电压:1140V; 第 15 页 效率:91.5%; 功率因数:0.79; 外形尺寸:1865(2120)×855 ×950; 重量:2400kg。 4.3 运输能力计算 按连续运行的计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 为: 式中 Q——刮板输送机的运输能力，t/h; 2 A——中部槽物料运行时的断面积，m; ——为物料的散碎密度，kg/m; ——转满系数; v——刮板链速，m/s =3.6×830×tan20×0.97×0.96×1 =1013t/h,1000t/h 满足设计要求 4.4 总传动比及传动比的分配 4.4.1 总传动比的确定 总传动比 i总 4.4.2 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 第 16 页 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: 4.5 各级传动计算 4.5.1 各轴转速计算 从电动机出来，各轴依次命名为?、?、?、?轴。 ?轴 ?轴 ?轴 ?轴 4.5.2 各轴功率计算 ?轴 ?轴 ?轴 第 17 页 ?轴 式中 ——滚动轴承效率 ——闭式圆柱齿轮效率 ——花键效率 4.5.3 各轴扭矩计算 ?轴 ?轴 ?轴 ?轴 将上述计算结果列入表4-2: 表4-2 各轴参数 ? 选择齿轮材料 许用接触应力 查齿轮传动设计手册，两个齿轮都选用18CrTi渗碳淬火由式， SHmin ZN 接触疲劳极限 接触强度寿命系数ZN 应力循环次数N 由式 第 18 页 = 查得ZN1、ZN2 ZN1=1 ZN2=1.05 接触强度最小安全系数SHmin SHmin=1 则 许用弯曲应力由式 弯曲疲劳极限 弯曲强度度寿命系数YN YN1=YN2=1 弯曲强度尺寸系数YXYX=1 弯曲强度最小安全系数SFmin SFmin=1.4 则 ?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， 选取 公差组8级 小轮分度圆直径d1，由式得 第 19 页 :查表，按齿轮相对轴承为非对称布置，取 齿宽系数 ,0.50 小轮齿数Z1: Z1=20 大齿轮齿数 齿数比u : 传动比误差误差在范围内 小轮转矩:T1 7 载荷系数K: 使用系数KA:查表 动载荷系数KV: 由推荐值1.05~1.4 KVt,1(2 齿向载荷分布系数: 由推荐值1.0~1.2 ,1.1 则载荷系数K的初值 材料弹性系数ZE: 查表 节点影响系数ZH: 第 20 页 故 齿轮模数 按规定圆整，得 m=7mm 小轮大端分度圆直径d1 d1=140mm 小轮平均分度直径dm1 圆周速度 齿宽 圆整 b=62mm ?齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式6- 当量齿数 齿行系数YFa 查表得 小轮YFa1 YFa1=2.84 第 21 页 大轮YFa2 YFa2=2.26 应力修正系数YSa 查表得 小轮YSa1 YSa1=1.54 大轮YSa2 YSa2=1.74 故 2 ?齿轮其他主要尺寸计算 大端分度圆直径 分度圆锥角 切向变位系数 径向变位系数x 小齿轮 当时，( 大齿轮 齿顶高ha 齿根高) 齿高h 第 22 页 齿根圆直径df 大端分度圆齿厚S 小齿轮 =15.82 大齿轮 锥距 R=244.7mm 小轮大端顶圆直径 da1=154.6mm 大轮大端顶圆直径 直齿圆柱齿轮 选择齿轮材料，确定许用应力 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， 接触疲劳极限 接触强度寿命系数Z 应力循环次数N 由式6-7 第 23 页 查得ZN1、ZN2 ZN1=1 ZN2=1.05 接触强度最小安全系数SHmin SHmin=1 则 许用弯曲应力由式 弯曲疲劳极限 弯曲强度度寿命系数YN YN1 =YN2 =1 弯曲强度尺寸系数YX YX=1 弯曲强度最小安全系数SFmin SFmin=1.4 则 ?确定齿轮传动精度等级，采用直齿圆柱齿轮传动按(0.013~0.22) 估取圆周速度参考规定选取 公差组8级 小轮分度圆直径 第 24 页 齿宽系数，按齿轮相对轴承为非对称布置 小轮齿数Z1 在推荐值20~40中选 大轮齿数 齿数比 传动比误差误差在范围 T1=2.2×107 载荷系数K 使用系数KA KA,1 动载荷系数KV 由推荐值1.05~1.4 1(2 KVt, 齿向载荷分布系数 由推荐值1.0~1.2 ,1.1 则载荷系数K的初值 K=1.32 材料弹性系数ZE 节点影响系数ZH 第 25 页 2.5 ZH, 重合度系数由推荐值0.85~0.92 故 齿轮模数 m=7 小轮分度圆直径 d1=175mm 圆周速度 标准中心距a 齿宽 大轮齿宽 小轮齿宽 ?齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 齿形系数YFa 小轮 第 26 页 大轮 应力修正系数YSa 小轮 大轮 重合度 重合度系数 故 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 根圆直径df 顶圆直径da 第 27 页 ? 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 60,62 接触应力由式， 接触疲劳极限 接触强度寿命系数ZN 应力循环次数N 由式 查得ZN1、ZN2 ZN1=1 ZN2=1.05 接触强度最小安全系数SHmin SHmin=1 则 N/mm2 许用弯曲应力由式 弯曲疲劳极限 弯曲强度度寿命系数YN YN1=YN2=1 第 28 页 弯曲强度尺寸系数YX YX=1 弯曲强度最小安全系数SFmin SFmin=1.4 则 m ?确定齿轮传动精度等级，采用直齿圆柱齿轮传动按(0.013~0.22) 估取圆周速度选取 公差组9级 小轮分度圆直径d1 由式 齿宽系数查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置 小轮齿数Z1 在推荐值20~40中选 大轮齿数 齿数比 传动比误差误差在范围 载荷系数K: 使用系数KA: KA,1 第 29 页 动载荷系数KV: 由推荐值1.05~1.4 KVt,1(2 齿向载荷分布系数: 由推荐值1.0~1.2 ,1.1 则载荷系数K的初值 K=1.32 材料弹性系数ZE: 节点影响系数ZH: ZH,2.5 重合度系数由推荐值0.85~0.92 故 齿轮模数 m=8mm 小轮分度圆直径 d1=200mm 圆周速度 标准中心距a 齿宽 第 30 页 大轮齿宽 小轮齿宽 ?齿根弯曲疲劳强度校核计算 由式 齿形系数YFa 小轮 大轮YFa2 应力修正系数YSa 小轮 大轮 重合度 重合度系数 故 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 第 31 页 根圆直径df 顶圆直径da 4.6 轴的设计及强度校核 4.6.1 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 表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如图1.2a 所示 该轴受力计算 转距 输出轴上大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 ?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- 直径并加大3%以考虑键槽的影响。 查表8.6 取A=107 则: p 计算轴的最小n 拟定轴上零件的装配方案如图4-2所示: p n 第 32 页 -2 ?轴的设计 图4 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1.5,2.5，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、T=67.57mm d,140mm D=300mm )的直径为140mm，长度为125mm。 由此确定轴段(2 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(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。 键的长度为160mm。 第 33 页 4.6.2 ?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 拟定轴上零件的装配方案如图4-3所示: 图4-3 ?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 T=84mm d,160mm D=290mm轴承的右端装有挡油环来调整为32232 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。 第 34 页 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。 轴的设计 4.6.3 ? ?确定轴的最小直径 ?轴的材料为20CrMnTi，渗碳、淬火、回火 处理。初估轴的最小直径，可得 拟定轴上零件的装配方案如图4-4所示: 图4-4 ?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32234 T=91mm d,170mm 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。 第 35 页 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。 4.6.4 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 拟定轴上零件的装配方案如图4-5所示: 图4-5 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 T=87mm d,260mm 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。 第 36 页 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T=87mm d,260mm 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。 ? 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，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。 第 37 页 第5章 减速器键、轴承的校核 5.1 减速器键的校核 5.1.1 ?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. 合格 5.1.2 ?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. 合格 5.1.3 ?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. 合格 5.1.4 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. 合格 第 38 页 5.2 减速器轴承的校核 5.2.1 验算?轴轴承寿命 ?计算轴承支反力 合成支反力 ?轴承的派生轴向力 ?轴承所受的轴向载荷 ?轴承的当量动载荷 1 ， ， ?轴承寿命 因，故按Pr2计算 查得， 5.2.2 验算?轴轴承寿命 第 39 页 ?计算轴承支反力 合成支反力 ?轴承的派生轴向力 ?轴承所受的轴向载荷 ?轴承的当量动载荷 A 1 ， 2 ?轴承寿命 因，故按Pr2计算 查得，0473h 5.2.3 验算?轴轴承寿命 ?计算轴承支反力 N 合成支反力 ?轴承的派生轴向力 第 40 页 ?轴承所受的轴向载荷 ?轴承的当量动载荷 A 1 ， ?轴承寿命 因，故按Pr2计算 查得，403h 5.2.4 验算输出轴轴承寿命 ?计算轴承支反力 合成支反力 ?轴承的派生 轴向力 ?轴承所受的轴向载荷 ?轴承的当量动载荷 1 ， 第 41 页 ?轴承寿命 因，故按Pr2计算 查得p， 第 42 页