礦山搖擺式輸送機(jī)

摘要當(dāng)今社會(huì)，隨著科技的發(fā)展，礦山搖擺式輸送機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們對(duì)輸送機(jī)的研究從來(lái)沒(méi)有停止過(guò),為了滿足不同的需求，出現(xiàn)了各式各樣的輸送機(jī)，有搖擺式輸送機(jī)和帶式輸送機(jī)，平板式輸送機(jī)等為了把自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)理論更好的應(yīng)用于實(shí)際，以搖擺式輸送機(jī)為目標(biāo)，該輸送機(jī)主要有三部分組成：連桿機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)，還有個(gè)減速器，它的設(shè)計(jì)是在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選擇，減速器零件的設(shè)計(jì)，其中包含有：軸，齒輪，軸承的設(shè)計(jì)和校核，材料的選擇和附件的設(shè)計(jì)，最后完成減速器裝配，從而構(gòu)建了礦山搖擺式輸送機(jī)，相比其他幾類傳輸機(jī)而言，該減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆使用都很方便，適用范圍也比較廣，一般可應(yīng)用于煤礦運(yùn)輸，也可用于礦山一類的材料運(yùn)輸。關(guān)鍵詞 減速器；傳輸機(jī)；搖擺Abstract Today's society, along with the development of technology, mining sway conveyor application of more and more extensive. People on the conveyor of the study have never stopped. In order to meet different requirements for a wide range of conveyor. A swing-and conveyor belt, such as concrete mixers. With the progress of mankind, more and more and more good swing-conveyor will be manufactured to meet the needs of production development. Through this study and research the subject so that students learn knowledge on a systematic grasp and understanding. They found that training and problem-solving abilities. In order to study their expertise in theory better applied to practical, to sway for the transmission of goals. The design of transmission linkage is in motion analysis on the basis of the choice of motors, parts of the design reducer (shaft, gear, bearing the design and verification), the complete reducer assembly, which built a swing-transfer machine.Keywords Reduction gear Transmission machine SwingII目 錄1緒論.11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容和進(jìn)行形式11.2機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程.11.2.1選定設(shè)計(jì)的課題12機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)22.1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介23連桿機(jī)構(gòu)與物料的運(yùn)動(dòng)分析33.1機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析.33.2對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度加速度分析43.3連桿機(jī)構(gòu)與物料的動(dòng)態(tài)靜力分析.54傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)94.1動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性.94.2電動(dòng)機(jī)的選擇.94.2.1 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.94.3總傳動(dòng)比的計(jì)算與分配114.3.1總傳動(dòng)比的計(jì)算.114.3.2傳動(dòng)比的分配.115傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算135.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)135.2齒輪的設(shè)計(jì)155.2.1對(duì)高速級(jí)齒輪的參數(shù)計(jì)算.155.2.2對(duì)低速級(jí)齒輪的參數(shù)計(jì)算.186軸和軸承的設(shè)計(jì).226.1繪制裝配圖前的準(zhǔn)備工作226.2對(duì)軸的設(shè)計(jì)226.2.1概述.236.2.2初步設(shè)計(jì).236.3軸的校核246.4軸承的設(shè)計(jì)267減速器的附件和機(jī)體297.1附件概述297.1.1附件.297.1.2軸承端蓋設(shè)計(jì).307.1.3軸承的潤(rùn)滑與密封.3072箱體的設(shè)計(jì).307.2.1箱體的結(jié)構(gòu).307.2.2箱體的結(jié)構(gòu)尺寸.317.2.3箱體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的要求.327.3承蓋、套杯、調(diào)整墊片組設(shè)計(jì)與選擇327.3.1軸承蓋.327.4速器的潤(rùn)滑與密封337.4.1齒輪油的選擇.337.4.2潤(rùn)滑濟(jì)的選擇.337.4.3減速器的密封.348機(jī)架的設(shè)計(jì).35結(jié)論37致謝.38附錄.39英文原文：.39中文翻譯：.50II1緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容和進(jìn)行形式 培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想,訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固，加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)；通過(guò)制定設(shè)計(jì)方案合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件工作能力，確定尺寸和選擇材料，以及較全面的考慮加工制造工藝，使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件，機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法； 進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。例如計(jì)算，繪圖，熟悉和運(yùn)用資料（手冊(cè)，圖冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)的能力。 1.2機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程 任何一部新機(jī)器都要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，研制，生產(chǎn)和使用等四個(gè)階段。其中設(shè)計(jì)階段通常沒(méi)有固定的程序，典型的順序： （1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，制定設(shè)計(jì)任務(wù)書 （2）提供方案并進(jìn)行評(píng)價(jià) （3）按照選頂?shù)姆桨高M(jìn)行各零部件的總體布置，運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)和零件工作能力計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和繪制總體設(shè)計(jì)圖 （4）施工設(shè)計(jì)：根據(jù)總體設(shè)計(jì)的結(jié)果，考慮結(jié)構(gòu)工藝性等要求，繪出零件工作圖 （5）審核圖紙 （6）整理設(shè)計(jì)文件，包括：編寫計(jì)算書，使用說(shuō)明書等。 1.2.1選定設(shè)計(jì)的課題 搖擺式傳輸機(jī)一般在礦山采煤，或者用于礦山運(yùn)輸，整個(gè)機(jī)器的工作過(guò)程就包括了運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)和零件工作能力，通過(guò)對(duì)搖擺式傳輸機(jī)的設(shè)計(jì)可以讓我們了解整個(gè)機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程，也能夠加深和鞏固運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，還有零件設(shè)計(jì)的能力，更加熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)工具（auto-cad）和資料。 明確設(shè)計(jì)的目的和設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。 2機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)2.1機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 搖擺式輸送機(jī)一種是水平傳送材料用的礦山運(yùn)輸機(jī)械（如圖2-1）。電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪Z5-Z6，Z3-Z4，與Z1-Z2 使曲柄 2在經(jīng)過(guò)六連桿機(jī)構(gòu)使輸料槽 6作往復(fù)移動(dòng)，放置在槽上的物料 7 借助摩擦力隨輸料槽一起運(yùn)動(dòng)。無(wú)聊的輸料是利用機(jī)構(gòu)在某些位置輸料槽有相當(dāng)大的加速度，使物料在慣性力的作用下克服摩擦力而發(fā)生滑動(dòng)，滑動(dòng)的方向恒自左往右，從而達(dá)到輸送的目的。在該位置時(shí)，物料正好和槽有相對(duì)滑動(dòng)，也就是說(shuō)，此時(shí)物料具有最大的速度，而槽此時(shí)有向左的加速度，使得物料能夠脫離小車達(dá)到輸送的目的。 2-1輸送機(jī)構(gòu)原理圖設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)如下表2-1所示：表2-1設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)與物料的運(yùn)動(dòng)分析符號(hào)N2LHH1L01ALABL02BL02CLAS3L02S4F0fG7單位r/mmmm數(shù)據(jù)57.52829347590302160270110400.450.3550000N3連桿機(jī)構(gòu)與物料的運(yùn)動(dòng)分析連桿機(jī)構(gòu)與物料的運(yùn)動(dòng)分析:已知：各構(gòu)件的尺寸及重心S的位置（構(gòu)件2的重心與軸O1重合），曲柄2每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，物料對(duì)槽的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)f0、f，以及物料的重量G。要求：分析機(jī)構(gòu)5位置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、速度、加速度多邊形在該位置時(shí)，物料正好和槽有相對(duì)滑動(dòng)，也就是說(shuō)，此時(shí)物料具有最大的速度，而槽此時(shí)有向左的加速度，使得物料能夠脫離小車達(dá)到輸送的目的。3.1機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析圖3-1 A點(diǎn)的速度分析圖由圖3-1可以知道:W01A=2n/60=57.56.28/60r/min 式（3.1）VA=W01AL01A=57.56.280.09/60=0.53m/s 式（3.2）VB = VA + VBA 式（3.3）大小 ？ 0.53 ？方向 O O1A BA由于這個(gè)速度矢量方程只含有二個(gè)未知量，因此可以用矢量圖解法求解。具體步驟如下：選定適當(dāng)?shù)乃俣缺壤遀v ,Uv=速度大小/代表速度大小的線段（m/s）/mm 在圖紙上任選一點(diǎn)p作矢量VA的起點(diǎn)，畫線段pa=VA/uvmm方向O1A，所得矢量表示VA的大小和方向，沿VA矢量端a作VBA的方向線(AB)以表示VBA的方向，過(guò)矢量端p點(diǎn)作VB的方向線(O2C)則二線交點(diǎn)b就是矢量VB的端點(diǎn)所以其大小為VBA=0.55m/s,VB=0.69m/s因?yàn)閂B和VC是同一桿O2上的兩點(diǎn)，所以其速度大小與VB成比例，其方向與VB相同,VC =(270/160)VB»1.16m/s由VC速度可以得到VD，VC是在D桿上的滑塊，速度沿兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，水平方向和垂直方向，利用VC的正交分解可以得到VDX=VD=1.1m/s方向水平向右此前物料和槽沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),即槽的速度和加速度就是物料的速度和加速度在此時(shí)5位置時(shí)，物料的慣性力uN=500000.45=22500N，當(dāng)稍過(guò)5后，物料的慣性力大于靜摩擦力，故物料開始滑動(dòng)滑動(dòng)以后其速度不在等于槽的速度加速度，此時(shí)物料在大小，方向都不變的動(dòng)摩察力f=500000.35=17500N作用下做等速運(yùn)動(dòng)。3.2對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度加速度分析B點(diǎn)的加速度aB W02B=VB/L02B=0.69/0.16=431r/min 式（3.4） aBn=W02B2L02B=4.314.310.16=2.98m/s2 式（3.5） aB = aBn + aBt大小 ？ 2.98 ?方向 ？ B®O O2B因?yàn)樵摰仁骄哂?個(gè)未知量，所以無(wú)法求解，但是以下等式可以等同上式： anA=wo1A2L01A=»3.26m/s2 因?yàn)?VBA =0.55m/s 所以 WBA=V BA/LBA =0.55/0.302»1.82r/min a nBA=WBA2LBA=1.821.820.302»1.0 m/s2 aB = anB + atB 式（3.6）aB = anBA + atBA + anA = anB + atB大小 ？ 1 ？ 6 ? 2.98方向 ？ B®A BA A®O1 ? B®O2該等式只有兩個(gè)未知量，可求解，具體作圖如下：選定適當(dāng)?shù)募铀俣缺壤tuaua=加速度的大小/代表加速度大小的線段（m/s2）mm圖3-2 AB桿和CD桿加速度分析圖在圖紙上任選一點(diǎn)p,過(guò)p作矢量pn1代表anA，方向A®O1過(guò) n1作矢量 n1n2，代表anBA，方向B®A，過(guò)n 2作直線BA，在過(guò)p作矢量pn3代表anB方向，過(guò)O2作直線O2B，兩直線交于B,所以由圖知道，pb代表aB, n2B代表atBAn3b代表atB，所以： a B=pbua=3m/s2 式（3.7）a BA=n2bua=5.7 m/s2atB=n3bua=0.4 m/s2圖3-3 加速度分析圖因?yàn)锽和C是位于同一桿上的兩點(diǎn)，所以其加速度的大小成相應(yīng)的比例，如圖3-3所示，其方向應(yīng)相同： aC=aB270/260=5.2 m/s2，由此可以得出來(lái)連桿2在5位置時(shí)，小車的速度為1.1m/s2方向向右的加速度大小為0.8 m/s2，方向和速度方向相反，所以該時(shí)候物料由于慣性力的作用繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，使得物料達(dá)到輸送的目的。當(dāng)剛過(guò) 5位置時(shí)候，小車就具有向左的加速度，使得小車作減速運(yùn)動(dòng)，我們就把這個(gè)時(shí)候 5位置當(dāng)作是小車有最大的速度。 3.3連桿機(jī)構(gòu)與物料的動(dòng)態(tài)靜力分析 在進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)候，必須考慮如何先確定各構(gòu)件的慣性力。機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析的步驟如下：(1) 分析各構(gòu)件的慣性力，并把它們視為外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上.(2) 根據(jù)靜定條件將機(jī)構(gòu)分解為若干個(gè)構(gòu)件組和平衡力作用的構(gòu)件，進(jìn)行力的分析其順序一般是由外力全部已知的構(gòu)件組開始，逐步推算到平衡力（為未知外力）作用的構(gòu)件。求構(gòu)件桿AB的質(zhì)心S3處的慣性力利用上面的已經(jīng)求出來(lái)的條件和加速度分析圖示，可以得出來(lái)，質(zhì)心S3處的加速度確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩作用在構(gòu)件AB上的慣性力Fi3和慣性力偶矩Mi3為 Fi3=G3/g=356/10»N 式（3.8）Mi3=0.556.92/0.32=12Nm 式（3.9）由圖將通過(guò)質(zhì)心S3的G3和作用在構(gòu)件AB上的Mi3合成一個(gè)總慣性力Fi3，其大小和方向仍為Fi3，但是作用線從質(zhì)心S3偏移一實(shí)際距離hi3，值hi3=Mi3/Fi3=12/=0.21m=207mm 式（3.10）同樣對(duì)于構(gòu)件O2C上質(zhì)心S4的偏移距離 hi4其大小為： Fi4=G4/g=136=136N 式（3.11） Mi4=116.2/0.16=100Nm 式（3.12） Mi4/ Fi4 =100/136=700mm 式（3.13）對(duì)桿AB和O2C進(jìn)受力分析：AB桿的力的圖示：以構(gòu)件AB和構(gòu)件O2C作為示力體，將其運(yùn)動(dòng)副中的反力分解為沿構(gòu)件和垂直構(gòu)件軸線的兩個(gè)分力，則考慮構(gòu)件AB平衡時(shí)，由åMB=0得: Fi3179+FAt 302G3167=0 式（3.14）如要合適的分析該圖，能找到F66就可以求出來(lái)F01t的大小，所以對(duì)小車進(jìn)行分析：小車上50000N的物料對(duì)小車具有向左的摩擦力f76,以及小車下面的托滾對(duì)小車也有摩擦力 f,而此時(shí)小車沒(méi)有加速度，所以小車沒(méi)有慣性力，及： F66=F66=f76+ f 式（3.15）對(duì)小車下的托滾進(jìn)行受力分析 N=G7+G6=50000+2940=52940N 式（3.16）由 N 和 F所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩相等得到： F252=N2 式（3.17）F252=529402F»3180N而 f76=N7f=500000.35=17500N 式（3.18）所以： F66= F66=f76+ fma=1750031792940»17170N 式（3.19）由åMB=0得：圖3-4桿4的受力分析F660.1+Fi40.011F01t 0.16G40.03=0 式（3.20）17170 0.11360.011- F01t0.16-1360 0.03=0F01t=1297N以整個(gè)桿組 AB 和O2C作為示力體，可畫出下圖3-5是所示，最后由力得平衡條件åFB=0得：圖3-5 桿3桿4的受力分析 FAn+ FAt+Fi3+G3+Fo1t+ Fo1n +G4+Fti4+F66=0 式（3.21）FAn=4626N所以 My=4814Nm此時(shí)已經(jīng)求出來(lái)O1A桿的最大力矩。通過(guò)對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的速度分析，加速度分析和靜態(tài)動(dòng)力分析，得到桿O1的最大力矩，為傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。4傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)的目的是確定傳動(dòng)方案。選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，合理分配傳動(dòng)比及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)件準(zhǔn)備條件。機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成，常見機(jī)械傳動(dòng)的主要性能，在布置傳動(dòng)順序時(shí)，一般考慮以下幾點(diǎn)：(1) 帶傳動(dòng)的承載能力小，傳遞相同轉(zhuǎn)距時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸其他傳動(dòng)形式大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖減振，因此宜布置在高速區(qū)。(2) 鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻時(shí)，有沖擊，不適合高速度傳動(dòng)，應(yīng)布置在底速級(jí)(3) 圓錐齒輪加工困難，特別是大直徑，大摸數(shù)的圓錐齒輪，所以只有在需改變軸的布置方向時(shí)采用，并盡量放在高速級(jí)和限制傳動(dòng)比，以減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。(4) 開式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境差，潤(rùn)滑條件不好，磨損嚴(yán)重，壽命短，應(yīng)布置在底速級(jí)(5) 一般將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（螺旋傳動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)）布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一級(jí)，并常用于工作機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4.1動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性此機(jī)器設(shè)計(jì)可把電動(dòng)機(jī)看作為二次動(dòng)力機(jī)。二次動(dòng)力機(jī)是用一次動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)等變能機(jī)產(chǎn)生的各種形態(tài)的能，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械的機(jī)械能機(jī)器。如發(fā)電機(jī)液壓馬達(dá)等。機(jī)械特性的一般都用轉(zhuǎn)矩T（或功率P）與轉(zhuǎn)速n 的關(guān)系曲線，即：T=f(n)或 P=f(n)曲線表示該輸送機(jī)采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，一下對(duì)電動(dòng)機(jī)性能作介紹尺寸：大功率/重量：大調(diào)速方法和性能：交流電動(dòng)機(jī)通常是不可調(diào)速的，需要時(shí)則可通過(guò)變頻、變級(jí)或變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)速。運(yùn)行溫度的控制：在正常環(huán)境下使用，電動(dòng)機(jī)采用風(fēng)冷，溫低于允許值。高溫使用性能：受緣的限制，采用耐熱的緣材料和特殊設(shè)計(jì)可提高使用溫度。防燃爆性能：需要采用防爆電動(dòng)機(jī)。惡劣環(huán)境適應(yīng)性：采用封閉式電動(dòng)機(jī)。故障反應(yīng)：運(yùn)轉(zhuǎn)故障或嚴(yán)重過(guò)載可能燒壞電動(dòng)機(jī)，加需有過(guò)載保護(hù)裝置。噪聲：噪聲小。初始成本：低。維護(hù)費(fèi)用：少。4.2電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)是最常用的原動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，控制簡(jiǎn)便和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，確定具體型號(hào)。 4.2.1 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速額定功率相同的電動(dòng)機(jī)有四種同步的轉(zhuǎn)速可以選用，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，則磁極越少，尺寸及重量越輕，價(jià)格也就越低，但是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高也引起傳動(dòng)裝置的尺寸和重量的增大，使成本增加，因此該電動(dòng)機(jī)選擇合理的轉(zhuǎn)速為1480r/min電動(dòng)的功率主要根據(jù)工作裝置的功率來(lái)確定，工作裝置的功率根據(jù)工作阻力的速度確定，即： PW=TWnW/9550=481857.5/9550=29kw 式（4.1）其中：PW表示工作機(jī)所需工作功率；TW表示工作機(jī)的阻力矩，Nm；nW工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或略大于電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率，以便電動(dòng)機(jī)工作時(shí)不會(huì)過(guò)在載過(guò)熱，所以取電動(dòng)機(jī)的功率：P0= PW /0.885=33.84kw查相關(guān)的手冊(cè)得：電動(dòng)機(jī)的型號(hào)： Y225S-4額定功率： P0=37 kw同步轉(zhuǎn)速： n=1500r/min滿載轉(zhuǎn)速： nw=1480r/min其具體實(shí)例見下圖:E=225mmL=820mmF=18X16mmG=53mmC=149mm圖4-1電動(dòng)機(jī)示意圖4.3總傳動(dòng)比的計(jì)算與分配4.3.1總傳動(dòng)比的計(jì)算電動(dòng)機(jī)確定以后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=1480r/min，和工作機(jī)構(gòu)O1A的轉(zhuǎn)速 57.5r/min，可以計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比: i=nm/nw=1480/57.5=25.7 式（4.2）該傳動(dòng)比較大，一級(jí)傳動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)裝置由多級(jí)串聯(lián)而成，則必須設(shè)計(jì)合理的各級(jí)傳動(dòng)比的乘積和總傳動(dòng)比相等4.3.2傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比的分配是個(gè)比較重要的問(wèn)題，它將影響到傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、重量、潤(rùn)滑等許多的問(wèn)題，具體分配時(shí)應(yīng)考慮以下的問(wèn)題：個(gè)級(jí)傳動(dòng)比最好在其范圍內(nèi)選取，平帶 i=24,imax=6,圓柱齒輪i=35,imax=10應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的尺寸協(xié)調(diào)，勻稱利于安裝，防止相干涉，在有帶傳動(dòng)的傳動(dòng)裝置中，為防止大帶輪和底盤相碰撞，通常使帶的傳動(dòng)比小于齒輪的傳動(dòng)比ibig在臥式減器中，應(yīng)使各級(jí)大齒輪的直徑相近，便于齒輪浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)的圓周速度低，大齒輪直徑可稍大些，傳動(dòng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，按"前小后大"的原則，即從高速軸到低速軸的傳動(dòng)比依次增加，這樣可使中間軸具有較高的轉(zhuǎn)速和較小的轉(zhuǎn)矩，從而減小其尺寸和重量（1） 計(jì)算總傳動(dòng)比i=25.7 （2） 分配各級(jí)傳動(dòng)比為了使帶的尺寸不至過(guò)大，滿ibi.可取ib=2。則齒輪的傳動(dòng)比i=25.7/2=12.8由于齒輪采用二級(jí)傳動(dòng)分配12.8的傳動(dòng)比取第一級(jí)傳動(dòng)比：i12=3.21因?yàn)椋?i =i23i12 式（4.3）所以：i23=4（3） 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速 n1=nm/ib=1480/2=740r/min 式（4.3）n2=n1/i12=740/3.21=231r/minn3=n2/i23=231/4=57.75 r/min（4） 各軸的功率 P1=Pm=370.98=36.26kw 式（4.4）P2=P1=36.260.95=34.45kwP3=P2=34.450.95=32.73kw（5） 各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550Pm/nm=955037/1480=238.75Nm 式（4.5）T1=9550P1/n1=955036.26/740=467.95NmT2=9550P2/n2=955034.45/231=1424.23NmT3=5412 Nm把上面計(jì)算的數(shù)據(jù)，綜合到下表4-1中：表4-1 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸1 級(jí)軸2 級(jí)軸3 級(jí)軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)148074023157.75功率P/kw3736.2634.4532.73轉(zhuǎn)矩T/Nm238.75467.951424.235412 傳動(dòng)比i23.214效率0.980.950.955傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)裝置包括各種類型的零部件，其中決定其工作性能，結(jié)構(gòu)布置和尺寸大小的主要是傳動(dòng)零件。支承零件和聯(lián)接零件都要根據(jù)傳動(dòng)零件的要求來(lái)設(shè)計(jì)，因此一般先應(yīng)先設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結(jié)構(gòu)。減速器是獨(dú)立，完整的傳動(dòng)部件。為了使設(shè)計(jì)減速器時(shí)的原始條件比較準(zhǔn)確，通常應(yīng)先設(shè)計(jì)減速器以外的傳動(dòng)部件，例如 V 帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)。5.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)此處用 V 帶有一下的優(yōu)點(diǎn)：（1）電動(dòng)機(jī)的主軸與一級(jí)軸的皮帶設(shè)計(jì)，該從動(dòng)輪常用 V 帶，V 帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是 V 帶型號(hào)和根數(shù)，帶輪的材料、直徑和輪緣寬度、中心距。（2）注意帶輪的大小與其他機(jī)件的裝配或協(xié)調(diào)關(guān)系，如小帶輪直徑與電動(dòng)機(jī)中心距高是否相稱，其軸孔直徑與電動(dòng)機(jī)是否一致，大帶輪直徑是否過(guò)大導(dǎo)致與機(jī)架相碰，大小帶輪直徑及帶長(zhǎng)均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)系列（3）應(yīng)計(jì)算出 V 帶對(duì)軸的壓力，因?yàn)樵诜治鲚S的受力時(shí)還要使用（4）能緩和載荷沖擊（5）運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)噪聲（6）制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)那樣嚴(yán)格（7）過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上的打滑，因而可防止其他的零件的損壞（8）可增加帶長(zhǎng)的以適應(yīng)中心距較大的工作條件此處用 V 帶有一下的缺點(diǎn)：（1）有彈性滑動(dòng)和打滑，使效率低和不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比傳遞（2）傳遞同樣大的圓周力時(shí)，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動(dòng)大（3）帶壽命短由上面的計(jì)算可以知道，電動(dòng)機(jī)為Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，功率為37kw，轉(zhuǎn)速為 1480r/min，軸1上的轉(zhuǎn)速為 493r/min，因?yàn)榈V山輸送機(jī)，所以每天工作不低于16h，載荷變動(dòng)較大。工作狀況系數(shù)：KA=1.5計(jì)算功率： PC =KAP=1.537=55.5kw 式（5.1）選帶的型號(hào)可以根據(jù)上面的數(shù)據(jù)查相關(guān)手冊(cè)，選C型帶小帶輪的直徑：D1=250mm大帶輪的直徑： D2=(1A) D1n1/n2=494mm 式（5.2）設(shè) A=1% 選D2=500mm大帶輪的轉(zhuǎn)速: n2=(1A) D1n1/ D2= (10.01) 2501480/500=732r/min 式（5.3）計(jì)算帶長(zhǎng): Dm=(D1+D2)/2=(250+500)/2=375mm 式（5.4）=( D2D1)/2=250/2=125mm初取中心距:2(D1+D2)³a³0.55(D1+D2)+h1500mm³a³564mm取: a=700mm帶長(zhǎng):基準(zhǔn)長(zhǎng)度: Ld=3150mm求中心角和包角：中心距： 式（5.5）=780mm<750mm小輪的包角：a1=1800(D2D1)600/a=1800250600/700 =1586>1200求帶的根數(shù)：帶速： 式（5.6） =19.36m/s傳動(dòng)比： i=2 帶根數(shù)： =55.5/（9.1+1.3）0.90.97 =6.5所以取帶的根數(shù)為7根軸上的載荷： 式（5.7）=帶的材料：以滌綸為帶的承載層V型帶。帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（小帶輪）：帶輪采用的是HT200。由選的電機(jī)型號(hào)可知：其軸伸直徑為140mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=225mm,故小帶輪的軸孔直徑應(yīng)取140mm。5.2齒輪的設(shè)計(jì)（1）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)需要確定齒輪的材料，模數(shù)，齒數(shù)，分度圓螺旋角，轉(zhuǎn)向，變位系數(shù)，分度圓，頂圓，根圓齒寬和中心距等。（2）材料選擇的時(shí)候應(yīng)注意毛坯的制造方法，當(dāng)齒輪直徑d500mm時(shí)，多采用鍛造毛坯，當(dāng)直徑d500mm時(shí)，多采用鑄造毛坯，小齒輪齒根圓直徑與軸勁接近時(shí)，多做成齒輪軸，材料應(yīng)兼顧軸的要求。（3）齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意在確定齒數(shù)，模數(shù)和分度圓螺旋角時(shí)，不能獨(dú)立的一個(gè)一個(gè)決定，而應(yīng)綜合考慮，當(dāng)齒輪傳動(dòng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)多，模數(shù)小，既能增加重合度，又能降低齒高，減小滑動(dòng)系數(shù)，減輕摩損膠合。（4）要正確處理設(shè)計(jì)計(jì)算的尺寸數(shù)據(jù)，應(yīng)分別不同情況進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，整圓或求出精確數(shù)值。5.2.1對(duì)高速級(jí)齒輪的參數(shù)計(jì)算由于傳動(dòng)裝置帶有連桿機(jī)構(gòu)，則設(shè)計(jì)為閉試傳動(dòng)，每天工作不低于16小時(shí)，兩班制，預(yù)期壽命10年，每年300個(gè)工作日，在使用期間內(nèi)工作時(shí)間占50%，動(dòng)力為電動(dòng)機(jī)，工作中有中等振動(dòng)，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，齒輪對(duì)稱布置，傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，齒面允許少量點(diǎn)噬，無(wú)嚴(yán)重過(guò)載。故小齒輪采用40Cr，調(diào)治處理，硬度為240HB286HB，平均取260HB，與軸1相嚙合的大齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB286HB，平均取240HB齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 式（5.8）齒寬系數(shù):d=b/d1=0.81.4,選d=1.0接觸疲勞極限:min1=710MPamin2=580MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力: H1=0.9710=639MPa H2=0.9580=522MPaAd值查表得： Ad=85初步計(jì)算小齒輪1的直徑: 式（5.9） 114.4mm d1取113mm初步取齒寬： b=mm 式（5.10）校核計(jì)算：圓周速度 v= 式（5.11）精度等級(jí)為：8級(jí)初選齒數(shù):z1=20, z2=iz1=3.2120=64.264 m=d1/z1=113/20=5.65 式（5.12）m取5.5z1=113/5.5=21，z2=213.21=67使用系數(shù)KA： 查表可得：KA=1.5載荷系數(shù)Kv：查表可得：Kv=1.2 Ft=2T1/d1=2467950/113=8282N 式（5.13）KAFt/b=1.59550/113=136.8N 式（5.14） =1.7 KH=A+B(b+d1)+Cb=1.4 式（5.15）載荷系數(shù)： 式（5.14）彈性系數(shù)： 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： ZH=2.5接觸最小安全系數(shù): SHmin=1.05總工作時(shí)間: th=接觸壽命系數(shù)： 接觸許用應(yīng)力： 式（5.15）驗(yàn)算: 式（5.16）上述表明接觸疲勞強(qiáng)度適合，無(wú)需調(diào)整確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑： mm 式（5.17）mm中心距： 式（5.18）齒寬： b=d 式（5.19）取 b1=126mm，b2=116mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)Y：Y=0.25+0.75/=0.7齒間載荷分配系數(shù)：，彎曲疲勞極限：，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL： ，彎曲壽命系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力： 式（5.20）驗(yàn)算: 式（5.21）綜上，彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求所以可得參數(shù)數(shù)據(jù)如表5-1所示：表5-1 圓柱齒輪高速軸傳動(dòng)參數(shù)表名稱代號(hào)小齒輪大齒輪中心距a242傳動(dòng)比i3.21齒數(shù)Z2167分度圓直徑D116368.5節(jié)圓直徑d116368.5齒頂圓直徑da126379齒根圓直徑df103354齒寬B1261165.2.2對(duì)低速級(jí)齒輪的參數(shù)計(jì)算小齒輪采用40Cr，調(diào)治處理，硬度為240HB286HB，平均取260HB，與軸1相嚙合的大齒輪用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB286HB，平均取240HB轉(zhuǎn)矩： 齒寬系數(shù)：d=b/d1=0.81.4,選d=1.0接觸疲勞極限： min1=710MPamin2=580MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力： H1=0.9710=639MPa H2=0.9580=522MPaAd值查表得： Ad=85初步計(jì)算小齒輪1的直徑： 158.9mm d1=160mm初步取齒寬： b=mm校核計(jì)算：圓周速度： v=精度等級(jí)為：9級(jí)初選齒數(shù) z1=30, z2=iz1=430=120m=d1/z1=160/30=5.33m取5z1=120/5=24，z2=244=96使用系數(shù)KA: 查表可得：KA=1.5載荷系數(shù)Kv: 查表可得：Kv=1.2Ft=2T1/d1=21424.231000/160=NKAFt/b=1.5/160=166.9N =1.75KH=A+B(b+d1)+Cb=1.32載荷系數(shù)： 彈性系數(shù)： 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)： ZH=2.5接觸最小安全系數(shù): SHmin=1.05總工作時(shí)間: th=接觸壽命系數(shù): 接觸許用應(yīng)力：驗(yàn)算 ：上述表明接觸疲勞強(qiáng)度適合，無(wú)需調(diào)整確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑：mmmm中心距：齒寬:b=db1=190mm，b2=180mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)Y ：Y=0.25+0.75/=0.7齒間載荷分配系數(shù)： 彎曲疲勞極限： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL : 彎曲壽命系數(shù): 許用彎曲應(yīng)力: 驗(yàn)算:綜上，彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求所以可得參數(shù)數(shù)據(jù)如表5-1所示：表5-2 圓柱齒輪低速軸傳動(dòng)參數(shù)表名稱代號(hào)小齒輪大齒輪中心距a450傳動(dòng)比i4 續(xù)表5-2齒數(shù)Z30120分度圓直徑D180720節(jié)圓直徑d180720齒頂圓直徑da192732齒根圓直徑df165707齒寬B1801706軸和軸承的設(shè)計(jì)裝配圖是反映各個(gè)零件的相互關(guān)系，結(jié)構(gòu)形狀以及尺寸的圖紙，因此，設(shè)計(jì)通常是畫裝配圖著手，確定所有零件的位置，結(jié)構(gòu)和尺寸，并以此為依據(jù)繪制零件工作圖，裝配圖也是機(jī)器組裝，調(diào)試，維護(hù)等的技術(shù)依據(jù)，所以繪制裝配圖是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，必須綜合考慮對(duì)零件的材料，強(qiáng)度，剛度，加工，裝拆，調(diào)整和潤(rùn)滑等要求，用足夠的試圖和跑面圖表達(dá)清楚。減速器主要由傳動(dòng)零件，軸，軸承，箱體及其附件所組成，其基本結(jié)構(gòu)有三部分組成：(1) 齒輪，軸及抽承組合;(2) 箱體;(3) 減速器附件齒輪，軸及軸承組合。小齒輪一軸制成一體，稱齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不的情況下，如果軸的直徑為d,齒輪齒根圓的直徑為df，則當(dāng)dfd67mn時(shí)，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)，而當(dāng)df-d67mn時(shí)，采用齒輪與軸分開為兩個(gè)餓零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪，此時(shí)齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)結(jié)，軸上零件利用軸肩，軸套和軸承蓋作軸向固定，兩軸均采用了深溝球軸承，這種組合，用語(yǔ)承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況，當(dāng)軸向載荷叫大時(shí)，應(yīng)采用角接觸球軸承，圓錐滾子軸承或深溝球軸承，軸承是利用齒輪選狀時(shí)濺起的稀油，進(jìn)行潤(rùn)滑，箱座中油池的潤(rùn)滑油，被選狀的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過(guò)導(dǎo)油槽流入軸承，當(dāng)浸油齒輪圓周速度v2m/s,時(shí)，應(yīng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤(rùn)滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開，為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁爻踢M(jìn)入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。6.1繪制裝配圖前的準(zhǔn)備工作在畫裝配圖前，應(yīng)看有關(guān)資料，裝拆實(shí)際減速器。弄懂各部分的功用，做到都設(shè)計(jì)內(nèi)容心中有數(shù)，選擇計(jì)算出有關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)和主要尺寸，具體內(nèi)容有：(1) 確定各類傳動(dòng)零件的中心距，最大圓直徑和寬度，我們可以知道中心距離是260mm360mm(2) 選出電動(dòng)機(jī)型號(hào)和類型并查出軸徑和伸出長(zhǎng)度(3) 按工作情況和轉(zhuǎn)矩選出聯(lián)軸器類型和型號(hào)(4) 確定滾動(dòng)軸承類型，我們用的是深溝球軸承(5) 根據(jù)軸上零件的受力，固定和定位等要求，初步確定軸的階梯段(6) 確定機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案(7) 計(jì)算有關(guān)機(jī)體的尺寸6.2對(duì)軸的設(shè)計(jì)這一階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容是通過(guò)繪圖設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及選出軸承型號(hào)，確定軸的支點(diǎn)距離和軸上零件力的作用點(diǎn)，計(jì)算軸的強(qiáng)度和軸承壽命傳動(dòng)零件軸和軸承是減速器的主要部件，其他零件的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)主要零件的位置和結(jié)構(gòu)而定的。6.2.1概述作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都要裝在軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，此處的軸用語(yǔ)齒輪的傳動(dòng)，所以只有轉(zhuǎn)矩不受彎矩或彎矩很小。軸材料主要采用碳素鋼和合金鋼，碳素鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，所以應(yīng)用較為廣泛，常用的碳素鋼有3050鋼，最常用的是45號(hào)鋼，為了保證其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，不重要的或較小的軸以及一般傳動(dòng)軸可以使用Q235Q275鋼，合金鋼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可淬性好，可以在傳遞大功率并要求減少質(zhì)量和提高軸徑耐磨性時(shí)使用。軸設(shè)計(jì)主要注意的問(wèn)題有：在不一般情況下，軸的工作能力取決于它的強(qiáng)度和剛度，對(duì)機(jī)床主軸后者猶為重要，高速軸還決定于踏青的震動(dòng)穩(wěn)定性。多數(shù)軸上的零件不允許在軸上作軸向移動(dòng)，需要用軸向固定的方法使彈壓們?cè)谳S上有確定的位置(1) 為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應(yīng)該作軸向固定(2) 對(duì)軸與其他零件間有華東的表面有耐磨性的要求(3) 軸的加工，熱處理，裝配，檢驗(yàn)，維修等都應(yīng)有良好的工藝性對(duì)重要的軸還必須考慮毛坯的制造，探傷，起重等問(wèn)題6.2.2初步設(shè)計(jì)初步計(jì)算軸徑當(dāng)軸的支撐點(diǎn)沒(méi)有確定時(shí)，無(wú)法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步古段的辦法，即按純扭矩并降低敘用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式為: dC 式（6.1）式中: P表示軸所傳遞的功率；n表示轉(zhuǎn)速A為軸的許用應(yīng)力；可以得到：d143mmd262mm d386mm分別為大齒輪頂圓和 齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間應(yīng)留有的空間，以避免鑄造機(jī)體時(shí)的誤差造成間隙過(guò)小甚至齒輪與機(jī)體相碰，L內(nèi)壁距離，其值應(yīng)圓整l2內(nèi)壁至軸承座端面的距離，與考慮扳手空間的c1,c2值有關(guān)，取l2=25mmB軸承座端面的距離，其值應(yīng)圓整軸承內(nèi)壁至機(jī)體之間的距離軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即要滿足強(qiáng)度的要求也要滿足軸上零件的定位，固定和裝配的要求，并有良好的加工工藝，所以在軸的結(jié)構(gòu)一般都做成階梯，并軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以初步計(jì)算軸徑為基礎(chǔ)的，可分為軸的軸向設(shè)計(jì)和徑向設(shè)計(jì)。6.3軸的校核根據(jù)一直條件，設(shè)計(jì)各級(jí)軸的尺寸：對(duì)于齒輪軸2(1) 計(jì)算兩齒輪分度圓直徑及其受力 式（6.2）大齒輪： 式（6.3）