板式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 板式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí) 04060103 學(xué) 號(hào) 2010040601120 姓 名 謝偉濤 指導(dǎo)教師 負(fù)責(zé)教師 沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2014年6月 55 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本論文詳細(xì)敘述了板式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程。板式運(yùn)輸機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、建材、動(dòng)力、輕工、采礦等各個(gè)工業(yè)部門(mén)。該論文根據(jù)給定的參數(shù)確定傳動(dòng)方案，先由經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器、減速器和十字滑塊聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)的功

2、率傳遞到主軸，再經(jīng)過(guò)一個(gè)齒輪副將功率傳遞到安裝頭輪的軸，最后利用鏈傳動(dòng)副使尾輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)板式運(yùn)輸機(jī)的連續(xù)給料過(guò)程。本論文分六部分，即概述、總體設(shè)計(jì)、主要參數(shù)的選擇與計(jì)算、零部件的選擇與計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)和板式運(yùn)輸機(jī)的安裝與調(diào)整。 從總體傳動(dòng)方案來(lái)看，該運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長(zhǎng)、運(yùn)輸效率高。 關(guān)鍵詞：板式運(yùn)輸機(jī) ；減速器 ；頭論；尾輪 目錄 1 概述 1 1.1板式運(yùn)輸機(jī)的分類(lèi) 1 1.2 運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用范圍及主要優(yōu)缺點(diǎn) 1 1.3 板式運(yùn)輸機(jī)的布置形式 2 1.4 板式運(yùn)輸機(jī)的組成 2

3、 1.4.1 牽引鏈 2 1.4.2底板 3 1.4.3 驅(qū)動(dòng)裝置 3 1.4.4張緊裝置 4 1.4.5機(jī)架 4 2總體設(shè)計(jì) 4 2.1擬定傳動(dòng)方案 4 3 主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 6 3.1 原始數(shù)據(jù) 6 3.2 物料的體積質(zhì)量和堆積角 6 3.3 計(jì)算安息角 6 3.4 牽引力的計(jì)算 7 3.4.1 運(yùn)輸機(jī)單位長(zhǎng)度載荷的計(jì)算 7 3.4.2牽引鏈的最小張力 7 3.5張力的逐點(diǎn)計(jì)算 8 3.5.1阻力計(jì)算 8 3.5.2 初張力的選取 9 3.5.3牽引力計(jì)算概略計(jì)算法 9 3.6功率計(jì)算 10 4 零部件的選擇與設(shè)計(jì) 10 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇

4、10 4.2運(yùn)輸機(jī)械用減速器的選擇 13 4.2.1運(yùn)輸機(jī)械用減速器簡(jiǎn)介 13 4.2.2減速器的承載能力和選用方法 13 4.3鏈輪的選擇與設(shè)計(jì) 16 4.3.1 滾子鏈的選擇 16 4.3.2鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 18 4.3.3鏈輪的設(shè)計(jì) 19 4.4齒輪的設(shè)計(jì) 22 4.5聯(lián)軸器的選擇 28 5 軸的設(shè)計(jì) 30 5.1軸的概述 30 5.1.1 軸的分類(lèi) 31 5.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 5.2 I軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 33 5.2.1 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算 33 5.2.2按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 35 5.2.3按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 38 5.2.

5、4 I軸軸承的選擇 39 5.2.5 I軸上鍵的選擇 41 5.3 II軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 42 5.3.1 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算 42 5.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 43 5.3.3按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 45 5.3.4 II軸軸承的選擇 46 5.3.5 II軸上鍵的選擇 47 5.4 III軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 47 5.4.1按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 47 5.4.2按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 48 5.4.3按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 49 5.4.4III軸軸承的選擇 50 5.4.5 III軸上鍵的選擇 51 6 板式運(yùn)輸機(jī)的安裝與調(diào)整 51 6.1 安裝順序 51

6、 6.2安裝技術(shù)要求 52 6.2.1機(jī)架的安裝 52 6.2.2軌道的安裝 52 6.2.3主要部件的安裝 53 6.3運(yùn)輸機(jī)的調(diào)整 53 結(jié)論 54 參考文獻(xiàn) 55 致謝 56 1 概述 1.1板式運(yùn)輸機(jī)的分類(lèi) 板式運(yùn)輸機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)機(jī)械中的一種，它的結(jié)構(gòu)形式多樣，變體也較多。板式運(yùn)輸機(jī)按JB2389-78的規(guī)定，一般可按下述分類(lèi)： (1)按運(yùn)輸機(jī)的安裝形式可分為:固定式和移動(dòng)式。 (2)按運(yùn)輸機(jī)的布置形式可分為：水平型、傾斜型、水平-傾斜型、傾斜-水平型、水平-傾斜-水平型等。 (

7、3)按牽引構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式可分為：套筒滾子鏈?zhǔn)?、沖壓鏈?zhǔn)健㈣T造鏈?zhǔn)?、環(huán)鏈?zhǔn)郊纯刹疰準(zhǔn)降取? (4)按牽引鏈的數(shù)量可分為：?jiǎn)捂準(zhǔn)胶碗p鏈?zhǔn)健? (5)按地板的結(jié)構(gòu)形式可分為：鱗板式和平板式。 (6)按運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行特征可分為：連續(xù)式和脈動(dòng)式。、 (7)按驅(qū)動(dòng)方式可分為:電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)式及液力驅(qū)動(dòng)式。 1.2 運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用范圍及主要優(yōu)缺點(diǎn) 板式運(yùn)輸機(jī)在冶金、煤炭、化工、電力、機(jī)械制造及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其它工業(yè)部門(mén)中均得到了廣泛的應(yīng)用。它可沿水平方向或傾斜方向運(yùn)送各種散狀物料和成件物品；也可以用于流水生產(chǎn)線中運(yùn)送成件物品。由于它的承載部分和運(yùn)行部分均用金屬材料構(gòu)成，因而與其他連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械相比，它

8、的運(yùn)送比較沉重、寬度較大的、具有鋒利棱角的和對(duì)運(yùn)輸機(jī)有強(qiáng)烈磨損性的物料或成件；適宜運(yùn)送600-700C的高溫物料或成件物。 板式運(yùn)輸機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)： (1) 適用范圍廣。除粘度特別大的物料以外，一切固態(tài)物料和成件物均可用它輸送。 (2)輸送能力大。特別是鱗板板式運(yùn)輸機(jī)的生產(chǎn)能力可高達(dá)1000噸/時(shí)； (3)牽引鏈的強(qiáng)度高，可用作長(zhǎng)距離輸送。目前國(guó)內(nèi)板式運(yùn)輸機(jī)的使用長(zhǎng)度已可達(dá)到200米；國(guó)外已使用的板式運(yùn)輸機(jī)中有的長(zhǎng)達(dá)1000米以上； (4) 輸送線路布置靈活。與帶式運(yùn)輸機(jī)相比，板式運(yùn)輸機(jī)可在較大的傾角和較小的彎曲直徑的條件下輸送，因此布置的靈活性較大。板式運(yùn)輸機(jī)的傾角可達(dá)30-35，彎

9、曲直徑一般約為5-8米； (5)在輸送過(guò)程中可進(jìn)行分類(lèi)、干燥、冷卻或裝配等各種工藝加工； (6) 運(yùn)行平穩(wěn)可靠。 板式運(yùn)輸機(jī)的缺點(diǎn)： (1) 由于板式運(yùn)輸機(jī)的所有部件用的都是金屬材料，而且其底板和牽引鏈自重大，故金屬材料消耗多；機(jī)體笨重，且空載功率大； (2)地板和牽引鏈的磨損快，潤(rùn)滑和維修不便，而且噪音較大； (3) 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造工作量大，加之自重大，因而造價(jià)高。 1.3 板式運(yùn)輸機(jī)的布置形式 選擇和確定板式運(yùn)輸機(jī)的布置形式，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：、 1 必須滿足工藝要求。即應(yīng)能符合工藝提出的運(yùn)輸路線、輸送量和需要在其上面完成的工藝作業(yè)等要求； 2 在滿足工藝要求的前提

10、下，應(yīng)力求最簡(jiǎn)單的布置形式。布置形式越簡(jiǎn)單，運(yùn)輸及線路的轉(zhuǎn)折越少，其運(yùn)行阻力就越小，從而可降低制造成本，提高其使用的經(jīng)濟(jì)性； 3 布置時(shí)，應(yīng)充分考慮運(yùn)輸機(jī)與有關(guān)專(zhuān)業(yè)工種的關(guān)系。如安設(shè)在地坑中的板式運(yùn)輸機(jī)，容易和土建、水道、通風(fēng)及除塵等設(shè)施發(fā)生矛盾，故應(yīng)綜合研究個(gè)方面的情況，求得整體布置的合理性和經(jīng)濟(jì)性； 4 運(yùn)輸機(jī)在做傾斜輸送時(shí)，不得超越允許的傾角范圍。 1.4 板式運(yùn)輸機(jī)的組成 如將鱗板改為平板，就成為連續(xù)式平形板式運(yùn)輸機(jī)。運(yùn)輸機(jī)由頭論裝置、鱗板鏈條裝置、尾輪張緊裝置、機(jī)架和驅(qū)動(dòng)裝置組成。頭部連經(jīng)驅(qū)動(dòng)后，鱗板鏈條裝置中的牽引鏈與鏈輪相嚙合，帶動(dòng)整個(gè)鱗板沿運(yùn)輸機(jī)的縱向中心線運(yùn)動(dòng)，而滾輪

11、則沿著固定在機(jī)架上的軌道行走，從而完成輸送工作。 1.4.1 牽引鏈 (1)片式鏈 片式鏈條耐沖擊、運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠。它因滾輪安裝位置的不同，分為兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是滾輪裝在內(nèi)鏈片中間，滾輪既是行走構(gòu)件，又是傳力構(gòu)件，而其滾輪與套筒之間系滑動(dòng)摩檫，因而阻力系數(shù)較大；另一種是滾輪裝在外鏈片的外側(cè)，這樣，滾輪僅支承底板上的負(fù)載，其結(jié)構(gòu)尺寸相應(yīng)就可減小，其滾輪內(nèi)裝滾動(dòng)軸承，因而阻力系數(shù)也小。后一種型式的片式鏈已廣泛應(yīng)用。 (2)沖壓鏈 由于構(gòu)造上的不同，與片式鏈相比，其磨損較快。但這種鏈條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，重量小，現(xiàn)在開(kāi)始被采用。 (3) 鑄造鏈 鑄造鏈條的構(gòu)造與沖壓鏈一樣，不同的

12、是它是鑄造的。一般用球墨鑄鐵制造，也有用可鑄鐵或高牌號(hào)的灰鑄鐵制造的。由于鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，故鑄造鏈截面尺寸和重量均較大。配有這種鏈條的板式運(yùn)輸機(jī)在國(guó)內(nèi)一些鋼鐵廠和鑄造廠中已有使用。 (4) 環(huán)形鏈 這種鏈條簡(jiǎn)單易制，在垂直和水平面內(nèi)可彎曲，因此彎曲板式運(yùn)輸機(jī)已用它作牽引構(gòu)件，其缺點(diǎn)是環(huán)節(jié)間的接觸磨損較快，使鏈條節(jié)距變大，鏈條伸長(zhǎng)，而使運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行不平穩(wěn)。 (5) 可拆卸鏈條用鍛鐵制成，更多是用鋼材沖制。其最大優(yōu)點(diǎn)是裝拆極為方便，但板式運(yùn)輸機(jī)極少采用這種鏈條。 1.4.2底板 底板是板式運(yùn)輸機(jī)的承載構(gòu)件，大致可分為鱗板和平板兩種。它用螺栓或焊接的方式與牽引構(gòu)件緊固在一起。它的結(jié)構(gòu)形式

13、取決于被輸送的物料或成件物的輸送量，物理特性和它在底板上的放置位置；其材質(zhì)取決于被輸送的物料或成件物的化學(xué)、物理特性及受力情況。列如，輸送灼熱物品的運(yùn)輸機(jī)，宜用鋼或鑄鐵制的波浪形鱗板；輸送易碎物品的水平運(yùn)輸機(jī)，則宜用木質(zhì)的有擋邊的平板。 1.4.3 驅(qū)動(dòng)裝置 由于板式運(yùn)輸機(jī)的速度低，只靠減速器不易滿足大減速比的要求，因此，一般均采用綜合式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，即除減速器外，還需配置如齒輪、三角皮帶等減速器設(shè)備構(gòu)成的開(kāi)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在一般情況下，板式運(yùn)輸機(jī)大多數(shù)采用單一速度。當(dāng)運(yùn)輸工藝有變速要求時(shí)可在驅(qū)動(dòng)裝置中安設(shè)變速機(jī)構(gòu)。 1.4.4張緊裝置 螺旋張緊裝置是板式運(yùn)輸機(jī)常用的張緊形式。這種裝置突出的

14、優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和尺寸緊湊。缺點(diǎn)是需定期檢查和張緊。 張緊行程一般有200、320、500和800毫米四種。 在尾輪軸上，一個(gè)鏈輪用鍵固定在軸上，另一鏈輪則自由地裝在軸上。這樣做可使鏈輪能隨著鏈條關(guān)節(jié)的位置而自動(dòng)定位，并且可使兩根鏈條的受力趨于均衡。張緊鏈輪的齒數(shù)一般與頭輪齒數(shù)相同。 1.4.5機(jī)架 板式運(yùn)輸機(jī)的機(jī)架由頭輪裝置支架、尾輪裝置支架、中間支架、凸弧段支架和凹弧段支架等。機(jī)架一般用角鋼或槽鋼焊制而成。運(yùn)輸機(jī)中間的供滾輪行走用的水平支撐軌道，一般每4-6米制成一節(jié)，用角鋼或槽鋼制作，也有用輕軌制作的。在凹弧段的支撐軌道的上方需裝設(shè)壓軌，以防止行走滾輪轉(zhuǎn)向時(shí)，由于采用了較小的彎曲半

15、徑而抬離軌道。 用于生產(chǎn)流水線中的板式運(yùn)輸機(jī)，在操作區(qū)段上往往還裝設(shè)各種型式的欄桿，以保障安全。 2總體設(shè)計(jì) 2.1擬定傳動(dòng)方案 板式運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般包括驅(qū)動(dòng)裝置和頭輪裝置(或二級(jí)齒輪傳動(dòng)輪裝置)兩大部分。板式運(yùn)輸機(jī)根據(jù)板帶運(yùn)行速度和牽引力的大小，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由I、II、III型3種傳動(dòng)方案。 I 型：電動(dòng)機(jī)———聯(lián)軸器———十字滑塊聯(lián)軸器———一級(jí)齒輪傳動(dòng)———頭輪裝置 II 型：電動(dòng)機(jī)———帶輪副———減速器———鏈傳動(dòng)———頭輪裝置 III 型：電動(dòng)機(jī)———帶輪副———齒輪減速器———二級(jí)齒輪傳動(dòng)輪———頭輪裝置 傳動(dòng)方案的比較 I 型:此種傳動(dòng)方案是減速器

16、采用齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小，且傳動(dòng)比穩(wěn)定，工作可靠，壽命長(zhǎng)，而且電動(dòng)機(jī)和減速器之間用聯(lián)軸器連接可以高效的傳遞功率，更加提高了運(yùn)輸機(jī)的效率。但齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴。 II 型：此種傳動(dòng)方案是減速器采用鏈傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，且制造及安裝精度要求較低，結(jié)構(gòu)也比齒輪傳動(dòng)輕便得多，鏈傳動(dòng)還可以應(yīng)用于低速重型及極為惡劣的工作條件下，但是它不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時(shí)有噪聲，不宜在載荷變化較大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。 III 型：此種傳動(dòng)方案是齒輪減速器采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，比較上面的兩個(gè)傳動(dòng)方案，此

17、種傳動(dòng)方案的效率最高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作壽命長(zhǎng)，但從經(jīng)濟(jì)上來(lái)考慮它比I型傳動(dòng)成本造價(jià)高出很多。 綜合上述各傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，I型傳動(dòng)方案最適合本次板式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)，故最終選擇I型傳動(dòng)方案。 方案簡(jiǎn)圖如圖 圖2.1板式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖 3 主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 3.1 原始數(shù)據(jù) 1 輸送物料：焦炭 2 運(yùn)輸機(jī)寬：B=500m 3 運(yùn)輸機(jī)長(zhǎng)：L=8000mm 4 輸送物料量：Q=8t/h 5 運(yùn)行速度：V=0.02m/s 3.2 物料的體積質(zhì)量和堆積角 根據(jù)輸送的物料，表3.1為焦炭的體積質(zhì)量和堆積角。 表3.1 體積質(zhì)量和堆積角 物料名稱(chēng) 散狀物

18、料體積質(zhì)r(Mg/m) 物料堆積角() 運(yùn)動(dòng)時(shí)a 靜止時(shí)a 焦炭 0.5-0.7 35 50 3.3 計(jì)算安息角 查《機(jī)械化運(yùn)輸設(shè)計(jì)手冊(cè)》，輸送散狀物料板帶寬度計(jì)算公式 對(duì)于有側(cè)板的板帶寬度 (3.1) 式中：B為板帶寬度(m)；Q為運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率(t/h)；n為板帶運(yùn)行速度(m/s);r為物料堆積體積質(zhì)量(t/m);為運(yùn)輸機(jī)傾斜安裝時(shí)物料堆積斷面修正系數(shù)，有側(cè)板的深形底板和箱型底板輸送散狀物料時(shí)，采用b35；j為物料安息角()；b為運(yùn)輸機(jī)傾角，取b=0，根據(jù)b查P365表2-3-10得=1.00；h為側(cè)板高度(m);h=140mm=0.14m;y為

19、側(cè)板高度利用系數(shù)，y=0.65-0.8，取y=0.7 原式為 得j=16.1 3.4 牽引力的計(jì)算 3.4.1 運(yùn)輸機(jī)單位長(zhǎng)度載荷的計(jì)算 查《機(jī)械化運(yùn)輸設(shè)計(jì)手冊(cè)》《運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)》有下列公式 (1)對(duì)于承載分支 (3.2) (2)對(duì)于空載分支 (3.3) 式中：q為承載分支上單位長(zhǎng)度的載荷，(daN/m);qo為行走部分單位長(zhǎng)度的重量，(N/m);qm為底

20、板上單位長(zhǎng)度的重量，(N/m)； 對(duì)于散狀物料，底板上單位長(zhǎng)度的重量為 式中：B為底板寬度,(m)；CO為系數(shù),(daN)；查表P367，表2-3-16得CO=800mm. 則行走部分單位長(zhǎng)度的重量=(6000.5+800)daN/m=1100daN/m 則承載分支上單位長(zhǎng)度的載荷 3.4.2牽引鏈的最小張力 查《運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)》有下列公式 牽引鏈的最小張力可取為所選鏈條的許用張力的5%，但單根鏈條的張力不得小于50kg。 最小張力值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 (3.4)

21、 式中：為牽引力的最小張力，(kg)；為承載分支的水平投影長(zhǎng)度，(m)。 3.5張力的逐點(diǎn)計(jì)算 3.5.1阻力計(jì)算 查《運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)》有下列公式 (1)直線段阻力計(jì)算 對(duì)于承載分支 (3.5) 式中：w為直線段內(nèi)行走部分的運(yùn)行阻力系數(shù)，當(dāng)滾輪裝在滑輪軸承上時(shí)，w=0.08-0.11，當(dāng)滾輪裝在滾動(dòng)軸承上時(shí)，w=0.025-0.04，取w=0.10 由于運(yùn)輸機(jī)傾角b=0，所以 則 對(duì)于空載分支

22、 式中：為空載分支直線段運(yùn)行阻力。 (2)彎曲段阻力計(jì)算 對(duì)于承載分支 (3.7) 對(duì)于空載分支 (3.8) 式中：Fq為承載和空載分支彎曲段運(yùn)行阻力，(kg)；Sq為彎曲段繞入點(diǎn)的張力，(N)； l為阻力系數(shù)，見(jiàn)表3.2得：l=1.026 表3.2阻力系數(shù)l 彎曲段轉(zhuǎn)角b 摩擦系數(shù)f 0.015 0.030 0.050 0.100 l值 30 1.008 1.014 1.026 1.053 彎曲段轉(zhuǎn)角與摩擦系數(shù)關(guān)系 3.5.2 初張力的選取

23、 查《機(jī)械化設(shè)計(jì)機(jī)械手冊(cè)》有下式 初張力亦稱(chēng)之為最小張力，它由張緊裝置產(chǎn)生，有了初張力即可避免牽引鏈出現(xiàn)負(fù)張力，以保證運(yùn)輸機(jī)正確和可靠的工作。 板式運(yùn)輸機(jī)的初張力，一般為： 初張力值的大小根據(jù)工作條件和線路布置的復(fù)雜程度選取，工作條件良好、線路簡(jiǎn)單者取小值，反之，取大值。 取 3.5.3牽引力計(jì)算概略計(jì)算法 查《機(jī)械化設(shè)計(jì)機(jī)械手冊(cè)》有下式 板式運(yùn)輸機(jī)牽引力的概算公式如下 式中：LF為運(yùn)輸機(jī)承載分支全長(zhǎng)的水平投影，(m)；LK為運(yùn)輸機(jī)空載分支全長(zhǎng)的垂直投影，；H為運(yùn)輸機(jī)的爬升總高度，

24、 則 3.6功率計(jì)算 查《機(jī)械化設(shè)計(jì)機(jī)械手冊(cè)》有下式 板式運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算 式中：K為電動(dòng)機(jī)功率的儲(chǔ)備因數(shù)；K=1.15~1.3，取K=1.3；v為板帶運(yùn)行速度，(m/s)；h為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總效率。查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》p6表1-13取 運(yùn)行速度v=0.02m/s,取 則 考慮諸多未知因數(shù)與功率損失，電機(jī)功率取3kW 4 零部件的選擇與設(shè)計(jì) 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)上述算出的p=3kW，選出的電動(dòng)機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)(<機(jī)械設(shè)

25、計(jì)手冊(cè)>)各組參數(shù)如下表4.1 表4.1 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 滿載時(shí) 額定功率kw 電流A 轉(zhuǎn)速r/min 效率% 功率因數(shù)cosj 額定轉(zhuǎn)矩n.m 最大轉(zhuǎn)矩n.m 重量kg Y132M-8 3.0 7.72 710 82 0.72 2.0 2.0 79 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸如圖4.1 圖4.1 Y132M-8型電動(dòng)機(jī)安裝尺寸圖 該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸見(jiàn)表4.2 表4.2 Y132M-8型電動(dòng)機(jī)安裝尺寸參數(shù) H=132 A=216 B=178 C=89 D=38 E=80 FxDG=10

26、x8 G=33 K=12 AB=280 AC=270 AD=210 HD=315 L=515 (1)計(jì)算總傳動(dòng)比 (2)分配傳動(dòng)比 原則上，各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比范圍為 (3)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 I軸 II軸 III軸 2)計(jì)算各軸的輸入功率 I軸 II軸 III軸 3)計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)

27、輸出的轉(zhuǎn)矩 I軸 II軸 III軸 4.2運(yùn)輸機(jī)械用減速器的選擇 4.2.1運(yùn)輸機(jī)械用減速器簡(jiǎn)介 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，JB/T9002-1999規(guī)定的DBY、DCY型和DBZ、ZDY型二級(jí)、三級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器，主要用于運(yùn)輸機(jī)械，也可以用于冶金、礦山、化工、煤炭、建材、輕工、石油等各種通用機(jī)械。輸入軸轉(zhuǎn)速不大于1500r/min，齒輪圓周速度不大于20m/s，工作環(huán)境溫度為-40-45C。當(dāng)環(huán)境溫度低于0C時(shí)，啟動(dòng)前潤(rùn)滑油加熱。 4.2.2減速器的承載能力和選用方法 選擇的減

28、速器滿足轉(zhuǎn)動(dòng)比的要求，然后按承載能力選擇減速器型號(hào)，在校核啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和熱功率。 (1)選用型號(hào)計(jì)算功率 (4.1) 式中：P1為傳遞的功率，(kw);KA為工況系數(shù)見(jiàn)表4.3，假設(shè)每天工作12小時(shí)，中等載荷查表4.3得，KA =1.50；n’1為要求的輸入轉(zhuǎn)速，(r/min);P’1為對(duì)應(yīng)于n’1時(shí)的許用輸入功率，(kw)。 表4.3工況系數(shù) 原動(dòng)機(jī) 每天工作小時(shí)數(shù) 載荷種類(lèi) U M H 電動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī) 3 1.0 1.0 1.05 >3-10 1.25 1.25 1.75 >10-24 1.25 1.50

29、 2.0 傳遞的功率為 所以功率為 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P18-56表18.1-38得，所選減速器型號(hào)為ZSY440-63-II,PP1=12kw,該型號(hào)減速器尺寸安裝圖4.2、表4.4 圖4.2 DCZ200-50-III減速器安裝尺寸 表4.4 ZSY200-63-II 減速器安裝尺寸參數(shù) a=200 a1=140 d1=35 T=615 d2=32 l2=36 D=95 L=130 A=440 B=630 C=238 E=320 F=300 G=75 S=40 h=225 H=462 M=

30、264 nxd3=6x23 N=35 P=150 R=210 t1=35 b1=10 t2=100 b2=25 重量/kg=285 油量/L=19 (2)校核啟動(dòng)機(jī)扭矩 原式 所以選擇這個(gè)減速器合適 (3)校核熱功率 式中：PG1為減速器的熱功率，(kw)；fw為環(huán)境溫度系數(shù)；fA為功率利用系數(shù)。對(duì)DBZ和ZSY型無(wú)需校核，由于本設(shè)計(jì)選擇的是ZSY型減速器所以不需要校核熱功率。 4.3鏈輪的選擇與設(shè)計(jì) 板式運(yùn)輸機(jī)是通過(guò)鏈傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。 4.3

31、.1 滾子鏈的選擇 (1)滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、套筒銷(xiāo)軸和滾子組成。內(nèi)鏈板與套筒、外鏈板與銷(xiāo)軸間均為過(guò)盈配合，套筒與銷(xiāo)軸、滾子與套筒間均為間隙配合。內(nèi)、外鏈板交錯(cuò)鏈接而構(gòu)成鉸鏈。相鄰兩滾子軸線間的距離稱(chēng)為鏈節(jié)距，用P表示，鏈節(jié)距P是傳動(dòng)鏈的重要參數(shù)。 當(dāng)傳遞功率較大時(shí)，采用雙排鏈或多排鏈。當(dāng)多排鏈的排數(shù)較多時(shí)，各排受載不易均勻，因此實(shí)際運(yùn)用中排數(shù)一般不超過(guò)4。本次設(shè)計(jì)排數(shù)為1。 考慮到P型鏈條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以選擇P型鏈條，它的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4.3。 圖4.3 P型鏈條結(jié)構(gòu) (2)滾子鏈的選擇 查《輸送鏈與特種鏈工程應(yīng)用手冊(cè)》P29 表2-1，根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n2=1.

32、91r/min及功率Po=3kw，選鏈號(hào)為M112-P-100-172 GB/T8350-2003，單排練。 滾子鏈的尺寸與基本參數(shù)如表4.5，(mm) 表4.5 滾子鏈的尺寸與基本參數(shù) 滾子外徑 銷(xiāo)軸直徑max 套筒孔徑max 套筒外徑min 鏈板高度 d1max=60 d2=15 d3=15.1 d4=21 h=41 內(nèi)鏈接內(nèi)寬min 內(nèi)連接外寬max 外鏈接內(nèi)寬min 銷(xiāo)軸高度max 節(jié)距mm b1=31 b2=45 b3=45.5 b4=73 p=100 (3)計(jì)算鏈節(jié)數(shù) 鏈節(jié)數(shù)量為

33、式中：為運(yùn)輸機(jī)各區(qū)段長(zhǎng)度的總和，(mm)；P為牽引鏈節(jié)距，(mm)。 所以鏈節(jié)數(shù)為172節(jié)。 4.3.2鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 根據(jù)《輸送鏈與特種鏈工程應(yīng)用手冊(cè)》，鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。它是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞傳動(dòng)和動(dòng)力。 鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高；又因鏈條不需要象帶那樣很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度較低的情況下

34、工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬間傳動(dòng)比，磨損后易發(fā)生跑齒；工作有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。 鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。列如在摩托車(chē)上應(yīng)用了鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)上大為簡(jiǎn)化，而且使用方便可靠。鏈傳動(dòng)還可以用于低速重型及極為惡劣的工作條件下。列如掘土機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，雖常受到土塊、泥漿及瞬時(shí)過(guò)載等影響，但仍能很好地工作。 總的來(lái)說(shuō)，在機(jī)械制造中，如農(nóng)業(yè)、礦山、起重運(yùn)輸、冶金、

35、建筑、石油、化工等機(jī)械都廣泛地應(yīng)用這鏈傳動(dòng)。 按用途不同，鏈可分為：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用于在運(yùn)輸和起重機(jī)中，而在一般機(jī)械傳動(dòng)中，常用的是鏈傳動(dòng)。 傳動(dòng)鏈傳遞的功率一般在100kw以下，鏈速一般不超過(guò)15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比imax=8。傳動(dòng)鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類(lèi)型。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^多。 4.3.3鏈輪的設(shè)計(jì) (1)鏈輪材料的選擇 鏈輪的材料應(yīng)能保證齒輪具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，所受沖擊也較嚴(yán)重，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。 此次設(shè)計(jì)的板式運(yùn)輸機(jī)是水平輸送物料的

36、，不分大小鏈輪，故兩鏈輪的齒數(shù)和材料應(yīng)完全一樣，一下就計(jì)算一個(gè)鏈輪。采用三圓弧一直線齒槽形狀。 鏈輪材料見(jiàn)表4.6 表4.6鏈輪材料 材料 熱處理 熱處理厚硬度 應(yīng)用范圍 15Cr 滲碳、淬火、回火 50-60HRC 有動(dòng)荷載機(jī)傳遞較大功率的重壓鏈輪(z<25) (2)鏈輪齒數(shù)Z1、Z2的選取 由于分配得傳動(dòng)比i鏈=1，由公式 (4.4) 式中：v為鏈速，(m/s)，v=0.02m/s;n1為鏈輪的轉(zhuǎn)速，(r/min)；p為節(jié)距，(mm) 取Z1=8,Z2=8 (3)分度圓的直徑

37、 d=p/sin(180/z) (4.5) 式中：p為鏈輪節(jié)距，(mm) 則 圓整得鏈輪分度圓直徑d=270mm (4)齒頂圓直徑 輪形狀為三圓弧一直線 則 (5)齒根圓直徑 (4.6) 式中：d1為套筒的最大外徑，d1=60mm (6)分度圓弦齒高 ha=0.27p=(0.27x100)mm=27mm (7)齒側(cè)凸緣 (4.7) 式中：h2為內(nèi)鏈板高度，h2=41mm 則

38、 (8)計(jì)算功率 Pca 查的工作情況系數(shù)KA=1，故 Pca=KAp=1x2.65kw=2.65kw (9)確定鏈條的節(jié)距 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P176圖9-13按鏈輪轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。查的小鏈輪齒數(shù)系數(shù) 選取單排鏈，查得多排鏈系數(shù)KP=1.0，故得所需傳遞的功率為 選鏈號(hào)為M112-P-100-172，單排鏈。鏈節(jié)距p=100mm (10)確定鏈長(zhǎng)L及中心距 中心距減小量 Da=(0.002~0

39、.004)a=(0.002~0.004)8000mm=16~32mm 實(shí)際中心距 a=a-ao=8000-(12-24)mm=7968~7984mm 取a=7976mm (11)作用在軸上的壓軸力 有效圓周力 (4.9) 式中：Fe為有效圓周力，(N)；P為電動(dòng)機(jī)功率，(kw)；v為鏈速，(m/s)。 則 作用在軸上的壓軸力 (4.10) 式中：KFP為壓軸力系數(shù),KFP=1.15 則 4.4齒輪

40、的設(shè)計(jì) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1)考慮到清潔方便和延長(zhǎng)壽命等問(wèn)題將這對(duì)齒輪副設(shè)計(jì)成閉式的。按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88)。 3)材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P189表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS，兩者材料硬度相差為40HBS。 4)壓力角a的選擇 增大壓力角a，齒輪的齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度，一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為a=20，故本設(shè)計(jì)的壓力角選擇

41、a=20。 5)齒數(shù)z的選擇 若保持齒輪傳動(dòng)的中心距a不變，增加齒數(shù)，除能增加在重復(fù)度、改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性外，還可以減小金屬切屑量，節(jié)省制造費(fèi)用。另外，降低齒高還能減小滑動(dòng)速度，減小磨損及減小膠合的危險(xiǎn)性。但模數(shù)小了，齒厚隨之減薄，則要降低輪齒的彎曲強(qiáng)度。不過(guò)在一定的齒數(shù)范圍內(nèi)，尤其是當(dāng)承載能力主要取決于齒面接觸強(qiáng)度時(shí)，以齒數(shù)多一些為好。為了使各個(gè)相嚙合齒對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，大小齒輪齒數(shù)一般互為質(zhì)數(shù)。閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，減小沖擊振動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪可取為Z1=20~40。取小齒輪齒數(shù)Z1=17。 則Z2=i齒Z1=5.873x17=99.841,取

42、Z2=100 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 (4.11) 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1)試選載荷系數(shù)Kt=1.3 (2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (3)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P198表10-6查齒輪材料的彈性影響。 (4)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P207圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限SHlim=600MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限SHlim=550MPa。 (5)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 假設(shè)這臺(tái)運(yùn)輸機(jī)每天工作12小時(shí)，一班制，一年工作300天，工作壽命是15年

43、，即 (6)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P203圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：KHN1=1.19，KHN2=1.28 (7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 2)計(jì)算 (1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，代入[SH]中較小的值 (2)計(jì)算齒寬b 表4.7 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)Fd 裝置狀況 兩支承相對(duì)小齒輪作對(duì)稱(chēng)布置 兩支承相對(duì)小齒輪作不對(duì)稱(chēng)布置 小齒輪做懸臂布置 fd 0.9~1.4(1.2~1.9) 0.7~1.15(1.1~1.65) 0.4

44、~0.6 查表4.7得，小齒輪作懸臂布置，取fd=0.6 (3)計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 取m=12 齒高 (4)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)V=0.15m/s,7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P194圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.05;直齒輪，假設(shè)KAFt/b<100N/mm。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P195表10-3查得KHa=KFa=1.2。由表4.8查得使用系數(shù)KA=1.25 表4.8 使用系數(shù)KA 載荷狀態(tài) 工作機(jī)器 原動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)、均勻運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī) 蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)液壓裝置 多缸內(nèi)燃機(jī) 單缸內(nèi)燃機(jī) 輕微沖擊

45、不均勻傳送的帶式運(yùn)輸機(jī)或板式運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、重型升降機(jī)、工業(yè)與礦用風(fēng)機(jī)、變密度材料攪拌機(jī)等 1.25 1.35 1.50 1.75 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P196表10-4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí) 將數(shù)據(jù)代入后得 由b/h=3.9mm，KHb=1.36查得《機(jī)械設(shè)計(jì)》P198圖10-13得KFb=1.28; 故載荷系數(shù) K=KAKVKHaKHb=1.25X1.05X1.2X1.38=2.174 (5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所有的分度圓直徑，得 (6)計(jì)算模數(shù)m 按齒根

46、彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 (4.12) 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P208圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限SFE1=500MPa,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限SFE2=500MPa (2)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P206圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.98，KFN2=0.96 (3)計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 (4)計(jì)算載荷系數(shù)K K=KAKVKFaKFb=1.25X1.05X1.2X1.25=1.969

47、 (5)查取齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P197表10-5查得 YFa1=2.97，YFa2=2.19 (6)查取應(yīng)力校正系數(shù) YSa1=1.52，YSa2=1.785 (7)計(jì)算大、小齒輪的YFa /[sF]并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 2)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)于計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，取由彎曲強(qiáng)度算的模數(shù)9

48、.296并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)m=10，按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=175.74mm ,算出小齒輪齒數(shù)。 圓整得小齒輪齒數(shù)Z1=18,大齒輪齒數(shù)Z2=106 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算分度圓直徑 2)計(jì)算中心距 3)計(jì)算齒輪寬度 取 B1=110，B2=120 驗(yàn)算 齒輪公差值或極值數(shù)值 查《幾何量公差與測(cè)量技術(shù)》P240表11-12得大、小齒輪公差

49、值或極值數(shù)值見(jiàn)表4.9、4.10 表4.9 小齒輪公差值或極值數(shù)值 公差組 檢查項(xiàng)目代號(hào) 公差或極值 齒距累計(jì)總公差 0.063 單個(gè)齒距極限偏差 0.022 齒廓形狀偏差 0.019 偏差允許值 0.020 表4.10 大齒輪公差值或極值數(shù)值 公差組 檢查項(xiàng)目代號(hào) 公差或極值 齒距累計(jì)總公差 0.160 單個(gè)齒距極限偏差 0.025 齒廓形狀偏差 0.030 偏差允許值 0.020 4.5聯(lián)軸器的選擇 選擇聯(lián)軸器的類(lèi)型 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類(lèi)聯(lián)軸器特性

50、，選擇一種合適的聯(lián)軸器類(lèi)型。具體應(yīng)該考慮一下幾點(diǎn) (1)所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求； (2)聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大?。? (3)兩軸相對(duì)位移的大小和方向； (4)聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境； (5)聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。 考慮到上訴幾點(diǎn)，選擇電動(dòng)機(jī)和減速器處的聯(lián)軸器為彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸震能力，允許被連接兩軸有一定的軸相位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和啟動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，由于尼龍柱銷(xiāo)對(duì)溫度較敏感，故

51、使用溫度限制在-20~+70C。 選擇減速器與I軸處的聯(lián)軸器為十字滑塊聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角，而且在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃?dòng)；但當(dāng)a過(guò)大時(shí)，傳動(dòng)效率會(huì)顯著降低。 計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (4.13) 式中：KA為工作情況系數(shù)，查表4.11；T為該軸的轉(zhuǎn)矩(Nm)。 表4.11 工作情況系數(shù)KA 工作機(jī) KA 分類(lèi) 工作情況及列舉 電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī) I 轉(zhuǎn)矩變化小，如透平壓縮機(jī)、木工機(jī)床、運(yùn)輸機(jī) 1.5 II 轉(zhuǎn)矩變化中等，如攪拌機(jī)、增壓泵、有飛輪的壓縮機(jī)、沖床 1.7

52、查得KA=1.5 兩處聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，即Tca[T]，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3.0軟件版》選用的聯(lián)軸器型號(hào)標(biāo)記為：HL3聯(lián)軸器zc38x60/j138x82 GB/T5014-2003，安裝尺寸見(jiàn)圖4.4，表4.12 圖4.4 LX型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器安裝尺寸 表4.12 LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器安裝尺寸 型號(hào) 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩Tn/(Nm) 許用轉(zhuǎn)速[n]/(r/min) 軸孔直徑d1、d2、dz/mm 軸孔長(zhǎng)度|Y型|L/mm 軸孔長(zhǎng)度|J,J

53、1，Z型|L1/mm 軸孔長(zhǎng)度|J,J1，Z型|L/mm HL3 2500 3870 38 82 60 82 D/mm D1/mm b/mm S/mm 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I/(kgm^2) 質(zhì)m/kg 160 100 45 2.5 0.6 8 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸及其聯(lián)接》P5-84表5-2-19，選用的聯(lián)軸器為十字滑塊聯(lián)軸器，其型號(hào)標(biāo)記為：LN4聯(lián)軸器zc78x125/J192x150 GB/T1014-1999 5 軸的設(shè)計(jì) 5.1軸的概述 軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸

54、的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 5.1.1 軸的分類(lèi) 按照承載受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類(lèi)工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱(chēng)為轉(zhuǎn)軸。這類(lèi)軸在各種機(jī)器中最為常見(jiàn)。只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸。心軸又分為傳動(dòng)心軸和固定心軸。只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱(chēng)為傳動(dòng)軸。 軸還可按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類(lèi)。曲軸通過(guò)連桿可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或做相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。 軸

55、的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用扎制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 故本設(shè)計(jì)選用45鋼作為所有軸的材料。 5.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循下列原則： (1)節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； (2)易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整； (3)采用各種減少應(yīng)力集中提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施； (4)便于加工制造和保證精度。 零件在軸上的定位和固定 零件在軸上

56、的定位和固定是保證其正常工作的關(guān)鍵，不同的零件有不同的定位和固定方式，軸的軸向定位和固定方法見(jiàn)表5.1 表5.1 軸的軸向定位和固定方法 方法 簡(jiǎn)圖 特點(diǎn)與應(yīng)用 肩環(huán) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位可靠，可承載較大軸向力。常用于齒輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器、軸承等的軸向定位 為保證零件僅靠定位面，應(yīng)使r

57、距離較小的場(chǎng)合，以免增加結(jié)構(gòu)重量。軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)不宜采用 緊定螺釘 適用于軸向力很小、轉(zhuǎn)速很低或僅為防止零件偶然沿軸向滑動(dòng)的場(chǎng)合。為防止螺釘松動(dòng)，可加鎖圈緊定螺釘同時(shí)亦可起軸向固定作用緊定螺釘用孔的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)GB/T71-1985 軸的加工和裝配工藝性 進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮便于軸的加工、測(cè)量、裝配和維修。注意到以下幾個(gè)主要方面： (1)考慮加工工藝所必需的結(jié)構(gòu)要素； (2)合理確定軸與零件的配合性質(zhì)、加工精度和表面粗糙度； (3)配合直徑一般應(yīng)按GB/T2822-1981圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 (4)確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還應(yīng)保證零件所需的滑動(dòng)距離、裝拆或調(diào)

58、整所需空間，并注意轉(zhuǎn)動(dòng)零件不得與其他零件相碰，與輪轂配裝的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)略小于輪轂2-3mm，以保證軸向定位可靠； (5)軸上所有零件都無(wú)過(guò)盈地到達(dá)配合部位； (6)為便于導(dǎo)向和避免擦傷配合面，軸的兩端及有過(guò)盈配合的臺(tái)階處制成圓角； (7)為了減少加工刀具的種類(lèi)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應(yīng)盡量減少不同尺寸的倒角、圓角、鍵槽的數(shù)量。 5.2 I軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.2.1 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算 選擇三根軸都為實(shí)心軸，這三根軸編號(hào)分別為I、II、III軸。 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度及剛度計(jì)算軸徑公式見(jiàn)表5.2 表5.2 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度及剛度計(jì)算軸徑公式 軸的類(lèi)型 按鈕轉(zhuǎn)

59、強(qiáng)度計(jì)算 按鈕轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 實(shí)心軸 說(shuō)明 d----軸端直徑，mm A-----系數(shù)，見(jiàn)表5.3 T----軸所傳遞的扭矩，Nm B----系數(shù)，見(jiàn)表5.4 P----軸所傳遞的功率，(kw) n----軸的工作轉(zhuǎn)速，(r/min) zp----需用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，(Mpa) p----許用扭轉(zhuǎn)角，()/m，見(jiàn)表5.4 表5.3 幾種常用材料的zp及A值 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35 45 40Cr、35SiMn、42 SiMn、40MnB zP/Mpa 15-25 20-35 25-45 35-55

60、 A 149-126 135-112 126-103 112-97 表5.4 剪切彈性模量G=79.4Gpa時(shí)的B值 Fp()/m 0.25 0.5 1 1.5 2 2.5 B 129 109 91.5 85.7 77 72.8 注：許用扭轉(zhuǎn)角的選用，應(yīng)按實(shí)際情況而定。參考的范圍如下：對(duì)于要求精密、穩(wěn)定的傳動(dòng)，可取Fp=0.25-0.5()/m；對(duì)于一般傳動(dòng)，可取Fp=0.5-1()/m；對(duì)于要求不太高的傳動(dòng)，可取Fp大于1()/m，起重機(jī)傳動(dòng)軸，F(xiàn)p=15’~20’/m;重型機(jī)床走刀軸，F(xiàn)p=5’/m。 所以綜上所訴取Fp=0.5()

61、/m，則B=109 查表5.3,5.4得 zpl=25~45Mpa，取tpl=25Mpa AI=126~103 , 取AI=105 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)考慮到軸端有鍵槽，軸徑應(yīng)增大4%-5%，取軸端處的直徑為85mm，其余各直徑均按5mm增加。 (2)各軸段配合及表面粗糙度選擇如下：軸徑處 ，Ra0.8mm，齒輪配合處為，Ra3.2mm。 (3)齒輪的軸向固定采用軸肩和擋圈GB/T892-1986。 (4)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5.1 5.2.2按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 齒輪處的受力分析

62、 根據(jù)式 Ft=2T1/d1 Fr=Ft tana (5.1) FA=Ft/cosa 式中：T1為小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，(Nmm)；為小齒輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪為分度直徑，(m)；a為嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，a=20 即 計(jì)算I軸上的載荷 水平面支反力的計(jì)算 垂直面支反力的計(jì)算 齒輪的作用力在水平面的彎矩 齒輪的作用力在垂直面的彎矩 總彎矩 總扭矩

63、 彎扭合成強(qiáng)度 軸安全可靠 將I軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、受力示意圖、計(jì)算結(jié)果中的支反力、扭矩圖、彎矩圖、繪制出來(lái)見(jiàn)圖5.2 5.2.3按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的目的是校核軸對(duì)疲勞破壞的抵抗能力。 危險(xiǎn)截面安全系數(shù)S的校核公式 (5.2) (5.3) (5.4) 式中：Ss為只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)；St為只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)；Sp為按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的許用安全系數(shù)；s-1為對(duì)稱(chēng)

64、循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，(Mpa);t-1為對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力下的材料扭矩疲勞極限，(Mpa)；Ks、Kt為彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)；es、et為彎矩和扭矩時(shí)的尺寸影響系數(shù)；ys、yt為材料拉伸和扭轉(zhuǎn)時(shí)的平均應(yīng)力系數(shù)；sa、sm為彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，(Mpa);ta、tm為扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，(Mpa);b為表面質(zhì)量系數(shù)。 查附表B1得s-1=240Mpa，t-1=140Mpa 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軸及其聯(lián)接》表5-1-30 Ks=1.76，Kt=1.54 查表5-1-36 b用插值法得 查表5-1-26得 SP=1.2-1.5，取SP

65、=1.2 查表5-1-34得 es=0.75，et=0.73 查表5-1-33得 ys=0.34，yt=0.21 查表5-1-28得 ZP=78.3cm^3，Z=36.9 于是安全系數(shù) 按照式(5.2) (5.3) (5.4)計(jì)算 故 該截面處安全 5.2.4 I軸軸承的選擇 (1)算預(yù)期壽命 預(yù)計(jì)這臺(tái)運(yùn)輸機(jī)每天工作12小時(shí)，一班制，一年工作300天，工作壽命是15年，則使用壽命 L’h=12x1x300x15=54000h (2)確

66、定設(shè)計(jì)參數(shù) 徑向力 Fr=20193N 軸向力 Fa=59655N 軸頸直徑 d1=90mm 轉(zhuǎn)速 n=11.3r/min 要求壽命 Lh’=54000h 溫度系數(shù) ft=1 潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑 (3)軸承的選擇 根據(jù)上訴設(shè)計(jì)參數(shù)選用角接觸球軸承7318B GB/T 292-1994 ?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》(P729)其尺寸見(jiàn)圖5.3、表5.5 表5.5 d=90mm D=190mm B=43mm 基本額定動(dòng)載荷C=135000N 基本額定動(dòng)載荷CO=122000N 極限轉(zhuǎn)速 nlimz=3600r/min 圖5.3 角接觸球軸承結(jié)構(gòu) (4)當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 當(dāng)量動(dòng)載荷 P=fp(XFr+