裝配圖保護輕載傳動的轉矩限制器

裝配圖保護輕載傳動的轉矩限制器,裝配,保護,維護,傳動,轉矩,限制器 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 保護輕載傳動的轉矩限制器 （按正文格式空一行） 作者姓名： ××× 學 號： ×××× 專 業(yè)： ××××（××××方向） 指導教師： ××× 【摘要】當過載時,輕載傳動將失敗,有八種裝置可以使得輕載傳動遠離危險的轉矩載荷。本設計旨在設計一款具有輕載傳動的保護功能的螺旋輸送機，通過八種轉矩限制器方案對比，選擇一種最優(yōu)方案作為螺旋輸送機的轉矩限制器。對轉矩限制器進行分析設計，設計中采用了動力學分析計算和零件材料的強度校核。論文詳細論述了螺旋輸送機的功能設計、結構設計、運動和受力分析、材料選用和校核等。采用轉矩限制器就是為了防止螺旋輸送器在過載的時候燒壞電機。保證了設備的安全和可靠性。 【關鍵詞】保護；輕載傳動；轉矩限制器；螺旋輸送器； （插入分節(jié)符，本節(jié)插入頁碼時，選擇首頁不顯示頁碼） Protection of light-load driving torque limiter Name： ××× Student No.： ×××× Major： ××××（××××） Supervisor： ××× Abstract: When overload, light load drive will fail, there are eight devices can make the light-load driving torque load away from danger. This is designed to protect the design of a light-load transmission function CNC grinding plant cutting oil grinder Screw, by contrast eight torque limiter scheme, choose an optimal scheme as the torque limit screw conveyor device. Analysis and design of the torque limiter, the design uses a strength check calculation and dynamic analysis of parts and materials. Paper discusses in detail the functional design of the screw conveyor, structural design, motion and stress analysis, material selection and verification and so on. Using the torque limiter is to prevent the screw conveyor when burn out the motor overload. Ensure the safety and reliability of the equipment. Key words: Protection; light-load driving; torque limiter; screw conveyor; （插入分節(jié)符，本節(jié)插入頁碼時，選擇首頁不顯示頁 目 錄 第1章 前言 1 1.1選題背景及其意義 1 1.2研究現狀 1 1.2.1永磁體結構 1 1.2.2臂支撐滾子結構 2 1.2.3錐形離合器結構 3 1.2.4帶和銷軸結構 4 1.2.5箱體彈簧結構 5 1.2.6圓環(huán)滾子結構 5 1.2.7滑動楔塊結構 6 1.2.8方形桿摩擦盤結構 7 1.3設計方法 8 1.4設計內容和預期成果 9 1.4.1 基本任務與要求 9 1.4.2 擬解決問題 9 1.4.3預期成果 9 第2章 保護輕載傳動設計方案的分析與確定 10 2.1 工作原理的分析與選擇 10 2.2 錐形離合器的設計 15 2.3設計參考步驟 15 2.3.1 確定離合器需要傳遞的扭矩 15 2.4 圓錐式離合器設計 15 2.5初定摩擦面尺寸 16 第3章 螺旋輸送機總體設計方案的分析與確定 18 3.1輸送物料的運動分析 18 3.2螺旋輸送器的結構設計 21 3.3 螺旋輸送器的零部件設計選型 22 3.1電動機選擇步驟 22 3.1.1 型號的選擇 22 3.1.2 功率的選擇 23 3.1.3 轉速的選擇 23 3.2 電動機型號的確定 24 3.3 傳動裝置的總傳動比及其分配 25 3.4 傳動裝置的各軸的運動和動力裝置參數 25 3.5 鏈傳動的設計計算 25 第4章 螺旋輸送機零部件的校核和主要尺寸 26 第5章 錐形離合器零部件設計 29 5.1錐形離合器彈簧的設計 30 5.2錐形離合器錐形軸的設計 33 5.2錐形離合器錐形孔齒輪的設計 33 第6章 錐形離合器零部件工藝設計 34 6.1錐形離合器彈簧的設計 34 6.2錐形離合器錐形軸的工藝設計 35 6.2錐形離合器錐形孔齒輪的工藝設計 36 總 結 38 致 謝 39 參考文獻 40 43 第1章 前言 1.1選題背景及其意義 隨著科技的發(fā)展,和社會的進步。保護輕載傳動的轉矩限制器有了長足的發(fā)展。保護輕載傳動的轉矩限制器以其能保護過載而深受廣大設備制造商喜愛。當過載時輕載傳動將失敗，保護輕載傳動的轉矩限制器卻解決了以上問題。本文擬設計一款螺旋輸送器，螺旋輸送器使用保護輕載傳動的轉矩限制器防止螺旋輸送器在卡死的時候，電機抱死，發(fā)熱燒壞。 1.2研究現狀 目前保護輕載傳動的轉矩限制器有八種結構。用于使用不同場合，它們有各種的優(yōu)缺點。 1.2.1永磁體結構 永久磁鐵傳動的扭矩與它們在離合器盤四周分布的數量和尺寸大小有關。適當的傳動控制靠滑動磁鐵來完成，以此來減小傳遞轉矩的能力。如圖1-1。 圖1-1 永磁體結構 1.2.2臂支撐滾子結構 臂支撐槽內的滾子，該槽橫跨安裝在對接軸兩端的兩個圓盤，彈簧使?jié)L子保持在槽內，但是過大的轉矩迫使它們出來。如圖1-2。 圖1-2 臂支撐滾子結構 1.2.3錐形離合器結構 錐形離合器是通過錐形軸和齒輪上的錐形中心孔相配合而成。通過擰緊螺母壓縮彈簧來增加傳動轉矩的能力。如圖1-3。 圖1-3 錐形離合器結構 1.2.4帶和銷軸結構 纏繞在四個銷軸的柔性帶只傳遞最輕的載荷，為了確保帶和每一個銷軸接觸，外面的銷軸比里面的銷軸要小一些。如圖1-4。 圖1-4 帶和銷軸結構 1.2.5箱體彈簧結構 箱體中的彈簧夾緊軸。因為當齒輪被固定在軸上的箱體時，彈簧被拉伸，從而夾緊軸。如圖1-5。 圖1-5 箱體彈簧結構 1.2.6圓環(huán)滾子結構 圓環(huán)防止?jié)L子從軸小端的槽內蹦出。空心軸開槽的末端起到保持架的作用。如圖1-5。 圖1-6 圓環(huán)滾子結構 1.2.7滑動楔塊結構 滑動楔塊在軸的平面端夾緊。當轉矩過載時，它向外展開。使楔塊保持在一起的彈簧拉伸強度等于所傳遞扭矩的極限。如圖1-6。 圖1-7 滑動楔塊結構 1.2.8方形桿摩擦盤結構 摩擦盤通過可調彈簧壓緊。方形盤鎖緊子啊左邊軸內的方形孔里，而圓盤鎖緊在右邊軸的方形桿上。如圖1-6。 圖1-8 方形桿摩擦盤結構 1.3設計方法 書本所學知識與實踐相結合、通過網絡搜集相近產品的設計資料，然后根據現有的資料，結合所了解的螺旋輸送機結構圖。在團隊的努力和指導老師的指導下完成螺旋輸送機的設計。通過與現有的類似結構進行類比，確定螺旋輸送機的結構，再對其進行充分的討論，保證其機械性能滿足要求。具體設計步驟如下： 1.認識螺旋輸送機 深入市場了解現有螺旋輸送機工作原理及發(fā)展狀況，初步了解到螺旋輸送機的外形，尺寸，大致結構和功能。同時，在圖書館數據庫和網上查找螺旋輸送機的一些相關信息。包括螺旋輸送機的發(fā)展歷史，螺旋輸送機的現狀和發(fā)展趨勢。了解到一般電螺旋輸送機的內部機構，特別是核心部件的構成。比較和分析保護輕載傳動的轉矩限制器的優(yōu)缺點,比較和分析螺旋輸送機的優(yōu)缺點，總結螺旋輸送機的共同性質和共同特征。 2. 構思設計 本次設計以現有的螺旋輸送機為基礎。在取得螺旋輸送機的一些基本資料以后，通過分析現有螺旋輸送機的不同特點和用途可以對本次的設計題目做一個初步定位。加之對現有螺旋輸送機可能出現的不足之處進行改進?？汲醪酱_定設計方案，并確定此次設計的大致功能。 3. 原型初步設計 由于設計思路是從現有的螺旋輸送機的改進。那么初期設計的重點就是在原有的基礎上怎樣使用保護輕載傳動的限制器。在這個過程中，先形成對功能模塊的布局。畫出關鍵機構和聯接部分的草圖，并借助SolidWorks和AutoCAD軟件作出這些部分的準確圖形，在準確的圖形上再次分析布局的合理性，形成一個初期產品。再由導師的檢驗和建議后對缺陷和不合理的地方進行改善。 4. 全面設計 在這個過程中借助SolidWorks、AutoCAD等繪圖和仿真軟件。在導師的指引下并考慮外形的美觀對關鍵機構進行分析和設計，計算尺寸、分析應力、校核材料等。再根據機構得分布設計出產品的外形。最后再次分析論證，得出設計結果。 1.4設計內容和預期成果 1.4.1 基本任務與要求 1.設計一種高效、便捷的螺旋輸送機。 2.保護輕載傳動的轉矩限制器在螺旋輸送機上起到良好的保護輕載的作用。 3.運用SolidWorks對零件建模，結構設計，產品的裝配，和運動仿真。 1.4.2 擬解決問題 1.功能設計 2.結構設計（結構示意圖、裝配圖、零件圖用SolidWorks、AutoCAD等繪制） 3.運動和受力分析 4. 方案的選擇和對比 5. 材料選用和校核 6.后期優(yōu)化 1.4.3預期成果 1. 螺旋輸送機的工作平順性； 2. 良好保證其良好的輸送的功能； 3. 繪制出螺旋輸送機裝配圖和零件圖； 4. 利用SolidWorks三維設計軟件完成螺旋輸送機的三維造型； 5. 校核各個零件，保證各個零件在其安全使用范圍內，使其成為高效、便捷的螺旋輸送機。 第2章 保護輕載傳動設計方案的分析與確定 2.1 工作原理的分析與選擇 保護輕載傳動的轉矩限制器有八種。 現在選四種作為方案對比.。臂支撐滾子結構離合器、錐型離合器結構、帶和銷軸結構離合器、圓環(huán)滾子結構離合器。 2.1.1臂支撐滾子結構離合器的工作原理： 臂支撐槽內的滾子，該槽橫跨安裝在對接軸兩端的兩個圓盤（前盤和后盤），彈簧使?jié)L子保持在槽內，但是過大的轉矩迫使它們出來。利用彈簧的拉力使?jié)L子保持在滾子槽里面，當傳動遭遇大扭矩的時候，滾子的離心力就大，拉動彈簧，慢慢脫落滾子槽，當滾子完全脫落滾子槽的時候，滾子隨著彈簧掉落，離合器的前盤和后盤的傳動被切斷。起到保護輕載的作用。 （a）正常工作狀態(tài) （b）起輕載保護工作狀態(tài) 圖2-1 起輕載保護作用工作前后對比 2.1.2錐型離合器結構的工作原理： 錐形離合器是通過錐形軸和齒輪上的錐形中心孔相配合而成。通過擰緊螺母壓縮彈簧來增加傳動轉矩的能力?！皥A錐離合器”是離合器一種，作用與“圓盤離合器”相同，是以構件的形狀區(qū)分命名。圓錐離合器是以圓錐代替圓盤，當兩個錐面通過摩擦來轉遞扭矩。由于楔作用和作用面積增大的原因，圓錐離合器傳遞的扭矩比圓盤離合器更大。靠軸向小推力能產生錐面大接觸壓力，從而產生大摩擦力，形成足夠的扭矩的原理。主要依靠圓錐軸1與錐套2之間的錐面產生摩擦力，軸帶動帶錐套的齒輪或帶輪旋轉。當出現大的扭矩的時候，錐面會產生摩擦打滑，傳動逐漸中斷，使用調整螺母4可以壓緊彈簧3，從而控制錐面之間的摩擦大小。如圖2-2.。 1.圓錐軸 2.齒輪或帶輪本體 3.彈簧 4.鎖緊螺母 圖2-2錐型離合器結構的工作原理 2.1.3帶和銷軸結構離合器的工作原理： 纏繞在四個銷軸的柔性帶只傳遞最輕的載荷，為了確保帶和每一個銷軸接觸，外面的銷軸比里面的銷軸要小一些。工作原理是前軸和后軸依靠滾子（銷子）傳動扭矩，銷子在前軸和后軸的槽子里，一共有4到5個銷子，它們都通過柔性帶，當做保持架，保持銷子不脫落，當當傳動遭遇大扭矩的時候，滾子的離心力就大，拉動柔性帶，慢慢脫落滾子槽，當滾子完全脫落滾子槽的時候，滾子隨著柔性帶掉落，離合器的前軸和后軸的傳動被切斷。起到保護輕載的作用。如圖2-3.。 圖2-3 帶和銷軸結構離合器結構的工作原理 2.1.4圓環(huán)滾子結構離合器的工作原理： 圓環(huán)防止?jié)L子從軸小端的槽內蹦出?？招妮S開槽的末端起到保持架的作用。其工作原理是該槽橫跨安裝在對接軸兩端的兩個圓軸（前軸和后軸），圓環(huán)使?jié)L子保持在槽內，但是過大的轉矩迫使它們出來。利用圓環(huán)的材料力使?jié)L子保持在滾子槽里面，當傳動遭遇大扭矩的時候，滾子的離心力就大，膨脹抵住圓環(huán)，圓環(huán)在力的作用下被剪斷，當滾子完全脫落滾子槽的時候，滾子掉落，離合器的前軸和后軸的傳動被切斷。起到保護輕載的作用。如圖2-4.。 圖2-4 圓環(huán)滾子結構離合器結構的工作原理 由上所述，臂支撐滾子結構離合器、帶和銷軸結構離合器、圓環(huán)滾子結構離合器這三種保護輕載傳動的離合器都是利用彈簧、圓環(huán)、柔性帶等束縛著滾子在離合器的槽里面，利用滾子或銷軸當做傳遞扭矩的連接機構。其缺點是：第一，當滾子從槽里面脫落后，圓環(huán)和柔性帶可能被破壞，再者，滾子脫落掉在地上的時候，再次使用保護輕載傳動離合器的時候，需要重新從地上撿起滾子安裝在槽里面。比較麻煩。第二，它們都沒有調整傳動的扭矩大小的功能，只能適應單一限制扭矩要求的場合。而錐形離合器的限制扭矩是依靠錐面的摩擦力，不存在破壞機構組件的情況，不用重新安裝組件，而且最重要的是，它可以通過擰緊螺母壓縮彈簧來增加傳動轉矩的能力。其可調的范圍比較廣，比較適用于多種場合。 綜上所述，我選擇了圓錐型離合器作為我保護輕載傳動的轉矩限制器。作為我設計的螺旋輸送機構的轉矩限制器。 2.2 錐形離合器的設計 2.2.1螺旋輸送機構原始數據表 最高轉速(rpm) 3200 離合器主動面與被動面間隙 1～1.5mm 額定功率/轉速(kw/rpm) 6/2800 圓盤與圓錐摩擦離合器安裝軸直徑 Ф25mm 最大輸出扭矩/轉速(N.m/rpm) 12.5/2500 輸出功率要求 1.5kW 動力輸出軸直徑(mm) Ф25 離合器與軸安裝形式 同軸 動力輸出軸連接形式 6mm寬單鍵連接 軸伸出長度（mm） 75 離心式離合器允許外經(mm) Φ125 mm 4.2 其他參數要求表 離合器設計類型 摩擦表面 摩擦系數 錐面式摩擦離合器 鑄鐵-鑄鐵 f＝0.15 2.3設計參考步驟 2.3.1 確定離合器需要傳遞的扭矩 Mf＝b·Memax （N·m） 式中： b≥1─扭矩儲備系數，一般b＝1.2～2 2.4 圓錐式離合器設計 參照《機械設計手冊》第4卷第29篇第7章“圓錐摩擦離合器”設計。 2.4.1確定總體設計方案 根據要求離合器為錐面式摩擦離合器，離心塊與被動盤間隙取為1mm。 2.4.2確定離合器需要傳遞的扭矩 一、離合器的理論轉矩 由于離合器的設計需滿足輸出功率為1.5kW， 根據公式：， 其中 故 二、計算離合器需要傳遞的轉矩 根據公式=，查《機械設計手冊》知: 工況系數，離合器結合頻率系數，滑動速度系數（） 故 2.5初定摩擦面尺寸 圖2-5 錐形離合器計算圖 2.5.1摩擦面平均直徑 2.5.2摩擦錐的半錐角 取摩擦角半錐角 2.5.3摩擦面寬度 由圖中摩擦面的幾何關系可知： 則 因為所選的錐角稍大，所以D1-D2稍微取大一點 取，又，所以 故 2.5.4離合器脫開間隙 ，取 2.5.5摩擦錐行程 2.6.轉矩校核 計算許用傳遞轉矩： 離合器許用傳遞轉矩大于計算轉矩，符合要求。 2.7.摩擦面壓強校核 計算摩擦面壓強： 摩擦面壓強小于許用壓強，符合要求。 2.8.計算所需的軸向力與脫開力： 2.8.1接合時軸向壓力 6.2脫開力 2.9.平鍵的選擇 圖2-6 鍵的結構尺寸 根據GB/T1093-2003已知軸的直徑是25mm，所以平鍵的寬度選擇b=8mm，h=7.3，L=90mm 第3章 螺旋輸送機總體設計方案的分析與確定 3.1輸送物料的運動分析 物料在旋轉輸送機中的運動，不隨螺旋體轉動，而只在旋轉的螺旋葉片推動下沿螺旋向前移動。物料顆粒在輸送過程中，物料的運動由于受旋轉螺旋的影響，物料的運動并非是單純的沿軸線作直線運動，而是在一直復合運動中沿螺旋軸運動，是一個空間運動。 當螺旋面的升角a在展開的狀態(tài)時，螺旋線用一條斜直線來表示，則旋轉螺旋面作用于半徑為r(離螺旋軸線的距離)處的物料顆粒A上的力為乓。由于磨擦的原因，凡的方向與螺旋線的法線方向偏離了OP角。此力可分解為切向分力P,j和法向分力P,6。如圖2.1所示。 圖3—1 物料顆粒受力分析圖 圖中φ角是由物料對螺旋面的摩擦角P及螺旋表面粗糙程度決定的。對于一般沖壓而成或經過很好加工的螺旋面，可以不考慮螺旋表面粗糙程度對v角的影響，此時可取φ≈α。 物料顆粒A在合力P合的作用下，在料槽中進行復雜的運動，即具有圓周速度和軸向速度，其合成速度V合，圖2.2表示了其速度的分解。 圖3—2 物料顆粒速度分解圖 若螺旋的轉數為n，處于螺旋面上的被研究物料顆粒A的運動速度，由圖中三角形ABC可得: V合=AB sinα 〔3-1〕 因為AB=，所以V合 =· 〔3-2〕 圓周速度為V圓 =V合 sin()=· 〔3-3〕 以摩擦系數代入上式，得： V圓 =· 〔3-4〕 由于，以及， 因此，將上述各式代入并經過換算，便可以求得物料顆粒的圓周速度計算公式: V圓 = ·， 〔3-5〕 式中s-螺旋的螺距(m):n一螺旋的轉數(rpm);r一研究的物料顆粒離軸線的半徑距離(m)；物料與螺旋面的摩擦系數，。 若使公式V圓 對r求一次導數，并令其值，便可求出存在V圓 最大值的半徑為 〔3-6〕 同樣，根據圖示的速度分解關系，可得物料顆粒的軸向輸送速度的計算公式： 〔3-7〕 以摩擦系數代人上式得： 由于，以及， 因此，將上述各式代人并經過換算，便可以求得物料顆粒的軸向速度計算公式： 〔3-8〕 從上式可以看出，在一定的轉速下螺距s在某一范圍內物料可以得到較好的軸向輸送速度，螺距過大或者過小，都會影響物料的軸向速度。 3.2螺旋輸送器的結構設計 3.2.1 螺旋輸送器傳動裝置設計要求 設計一個用于輸送物體的螺旋輸送機傳動機構,兩班制,連續(xù)單向運轉,載荷教平穩(wěn),允許輸送誤差為0.5%,批量生產。卷筒的工作轉速為nw=11.46r/min，滾筒的效率為0.96，三相交流電壓為380V/220V，使用折舊周期為5年。 3.2.2螺旋輸送機傳動裝置設計方案 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。 確定傳動方案：其傳動方案如下： 圖3-3 螺旋輸送機傳動布置圖圖 3.3 螺旋輸送器的零部件設計選型 3.3.1 選擇電動機 合理的選擇電動機是正確使用的先決條件。選擇恰當，電動機就能安全、經濟、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機。選擇電動機的內容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉速、啟動轉矩、防護形式、結構形式等，但是結合農村具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉速、防護形式等幾項比較重要的內容，因此在這里介紹一下電動機的選擇方法及使用。 3.1電動機選擇步驟 電動機的選擇一般遵循以下三個步驟： 3.1.1 型號的選擇 電動機的型號很多，通常選用異步電動機。從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動機兩種。常用鼠籠式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型異步電動機和JS、JSQ系列中型異步電動機。繞線式的有JR、JR O2系列小型繞線式異步電動機和JRQ系列中型繞線式異步電動機。 從電動機的防護形式上又可分為以下幾種： 1．防護式。這種電動機的外殼有通風孔，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成45o以內掉進電動機內部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機內部，它的通風性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用?！癑”系列電動機就屬于這種防護形式。 2．封閉式。這種電動機的轉子，定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內部，但它的密封不很嚴密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機屬于這種防護形式。在農村塵土飛揚、水花四濺的地方（如農副業(yè)加工機械和水泵）廣泛地使用這種電動機。 3．密封式。這種電動機的整個機體都嚴密的密封起來，可以浸沒在水里工作，農村的電動潛水泵就需要這種電動機。 實際上，農村用來帶動水泵、機磨、脫粒機、扎花機和粉碎機等農業(yè)機械的小型電動機大多選用JO、JO2系列電動機。 在特殊場合可選用一些特殊用途的電動機。如JBS系列小型三相防爆異步電動機，JQS系列井用潛水泵三相異步電動機以及DM2系列深井泵用三相異步電動機。 3.1.2 功率的選擇 一般機械都注明應配套使用的電動機功率，更換或配套時十分方便，有的農業(yè)機械注明本機的機械功率，可把電動機功率選得比它大10%即可（指直接傳動）。一些自制簡易農機具，我們可以憑經驗粗選一臺電動機進行試驗，用測得的電功率來選擇電動機功率。 電動機的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強啟動，使運轉電流超過電動機的額定電流，導致電動機過熱以致燒損。電動機的功率也不能選擇太大，否則不但浪費投資，而且電動機在低負荷下運行，其功率和功率因數都不高，造成功率浪費。 選擇電動機功率時，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來說，直接啟動的最大一臺鼠籠式電動機，功率不宜超過變壓器容量的1/3。 3.1.3 轉速的選擇 選擇電動機的轉速，應盡量與工作機械需要的轉速相同，采用直接傳動，這樣既可以避免傳動損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時難以買到合適轉速的電動機，可用皮帶傳動進行變速，但其傳動比不宜大于3。 異步電動機旋轉磁場的轉速（同步轉速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等。異步電動機的轉速一般要低2%～5%，在功率相同的情況下，電動機轉速越低體積越大，價格也越高，而且功率因數與效率較低；高轉速電動機也有它的缺點，它的啟動轉矩較小而啟動電流大，拖動低轉速的農業(yè)機械時傳動不方便，同時轉速高的電動機軸承容易磨損。 3.2 電動機型號的確定 根據已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動機。 ① 由公式 P1=Fv=1500×1.2=7.5 kw 電動機轉速 n1=960.56. r/min ② 求電機功率P5 P= P電η η=ηa·ηb·η齒2·ηz3 P= Fv 查閱資料可得：選取?1=0.99 — 錐形離合器型聯軸器 ?2=0.97 — 6級精度齒輪的效率 ?3=0.98— 7級精度齒輪的效率 ?4=0.938 — 滾動滾子軸承的效率 ?5=0.96—滾子鏈傳動 則?總=η1η2η3η4η5=0.8503 P5===7.127 kw 查閱資料可得：取 i=8~60 則 n5=n1i=114.65×(8~40)=917.2~4586 (r/min) 電動機符合這一范圍的同步轉速有1500、3000，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動比，顯然選擇1000 r/min的同步轉速電動機比較合適。 額定功率 滿載轉速 極數 額定轉速 最大轉矩 (額定轉矩) Y160M-6 7.5kw 1000 r/min 6 970r/min 7.5kw 3.3 傳動裝置的總傳動比及其分配 （1）計算傳動裝置的總傳動比：i總=nmnw=8.88 （2）分配各級傳動比：取i鏈=1.31，則減速器為傳動比為6.78.。i1=（1.3-1.6）i2，取得i1=3，經計算i1=2.26.。 3.4 傳動裝置的各軸的運動和動力裝置參數 （1）Ⅰ軸轉速n1=nm=960r/min Ⅱ軸轉速n2=nm/ i1=320 r/min Ⅲ軸轉速n3=n2/ i2=141.6 r/min 螺旋輸送器n螺=n3/ i3=108.1 r/min 3.5 鏈傳動的設計計算 要求從動輪轉速n2=108rpm，載荷平穩(wěn)，鏈傳動中心距不應小于550mm，要求中心距可調整。 　　1、選擇鏈輪齒數 　　鏈傳動速比：1.31 　　　　　　　　 　　由表6-5選小鏈輪齒數z1=25。 　　大鏈輪齒數z2=iz1=3.23×25=81，z2<120，合適。 　　2、確定計算功率 　　已知鏈傳動工作平穩(wěn)，電動機拖動，由表6-2選KA=1.3，計算功率為 　　　　　　　　Pc=KAP=1.3×7.5kW=9.75kW 　　3、初定中心距a0，取定鏈節(jié)數Lp 　　初定中心距a0=(30~50)p，取a0=40p。 　　　　　　　　　 　　取Lp =136節(jié)(取偶數)。 　　4、確定鏈節(jié)距p 　　首先確定系數KZ，KL，KP。 　　由表6-3查得小鏈輪齒數系數KZ=1.34； 　　由圖6-9查得KL=1.09。 　　選單排鏈，由表6-4查得KP=1.0。 　　所需傳遞的額定功率為 　　　　　　　　 　　由圖6-7選擇滾子鏈型號為10A，鏈節(jié)距p=15.875mm。 　　5、確定鏈長和中心距 　　鏈長L=Lp p/1000=136×15.875/1000=2.16m 　　中心距 　　　　　　 　　　　　　　 　　a>550mm，符合設計要求。 　　中心距的調整量一般應大于2p。 　　△a≥2p=2×15.875mm=31.75mm 　　實際安裝中心距 　　a'=a-△a=(643.3-31.75)mm=611.55mm 　　6、求作用在軸上的力 　　鏈速 　　　　　 　　工作拉力　　F=1000P/v=1000×7.5/6.416=1168.9N 　　工作平穩(wěn)，取壓軸力系數KQ=1.2 　　軸上的壓力　　FQ=KQ F=1.2×1168.9N=1402.7N 　　7、選擇潤滑方式 　　根據鏈速v=6.416m/s，鏈節(jié)距p=15.875，按圖6-8鏈傳動選擇油浴或飛濺潤滑方式。 　　設計結果：滾子鏈型號10A-1×136GB1243.1-83，鏈輪齒數z1=25，z2=81，中心a＇=611.55mm，壓軸力FQ=1402.7N。 第4章 螺旋輸送機零部件的校核和主要尺寸 高速軸軸承 FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N 軸承的型號為6008，Cr=16.2 kN FA/COr=0 計算當量動載荷 查表得fP=1.2徑向載荷系數X和軸向載荷系數Y為X=1，Y=0 =1.2×（1×352）=422.4 N 驗算6008的壽命 驗算右邊軸承 鍵的校核 鍵1 10×8 L=80 GB1096-79 則強度條件為 查表許用擠壓應力 所以鍵的強度足夠 鍵2 12×8 L=63 GB1096-79 則強度條件為 查表許用擠壓應力 所以鍵的強度足夠 聯軸器的選擇 聯軸器選擇為TL8型彈性聯軸器 GB4323-84 減速器的潤滑 1.齒輪的潤滑 因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。 高速齒輪浸入油里約0.7個齒高，但不小于10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小于10mm），1/6齒輪。 2．滾動軸承的潤滑 因潤滑油中的傳動零件（齒輪）的圓周速度V≥1.5～2m/s所以采用飛濺潤滑， 主要尺寸及數據 箱體尺寸: 箱體壁厚 箱蓋壁厚 箱座凸緣厚度b=15mm 箱蓋凸緣厚度b1=15mm 箱座底凸緣厚度b2=25mm 地腳螺栓直徑df=M16 地腳螺栓數目n=4 軸承旁聯接螺栓直徑d1=M12 聯接螺栓d2的間距l(xiāng)=150mm 軸承端蓋螺釘直徑d3=M8 定位銷直徑d=6mm df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=18mm、18 mm、13 mm df、d2至凸緣邊緣的距離C2=16mm、11 mm 軸承旁凸臺半徑R1=11mm 凸臺高度根據低速軸承座外半徑確定 外箱壁至軸承座端面距離L1=40mm 大齒輪頂圓與內箱壁距離△1=10mm 齒輪端面與內箱壁距離△2=10mm 箱蓋，箱座肋厚m1=m=7mm 軸承端蓋外徑D2 ：凸緣式端蓋：D+（5～5.5）d3 以上尺寸參考機械設計資料。 第5章 錐形離合器零部件設計 5.1錐形離合器彈簧的設計 在錐形離合器結構的轉矩限制器中,彈簧起的作用是依靠螺母的鎖緊,提供彈簧力壓緊齒輪或帶輪本體,進而改變齒輪或帶輪本體的錐面與圓錐軸的錐面之間的摩擦力,從而起到調整錐形離合器的扭矩的作用。如圖（5-1）。 1.圓錐軸 2.齒輪或帶輪本體 3.彈簧 4.鎖緊螺母 圖5-1錐型離合器結構的工作原理 5.1.1彈簧的設計選型計算 已知條件:設計一圓柱形螺旋壓縮彈簧，簧絲剖面為圓形。已知最小載荷Fmin=200N，最大載荷Fmax=5000N，工作行程h=20mm，彈簧Ⅱ類工作，要求彈簧外徑不超過12mm，端部并緊磨平。 　　　(1)選擇彈簧材料和許用應力。 選用C級碳素彈簧鋼絲。取較大的d值，選C=5.3。 　　仍由C=(D-d)/d，得d=4.4mm。 　　查表12-4得sb=1520MPa，由表12-3知[t]=0.41sb=644MPa。 　　(2) 計算彈簧絲直徑d 　 　由式 　　　　得K=1.29 　　 由式　　　　　 得d≥3.7mm。 　　可知：d=4mm滿足強度約束條件。 　　(3) 計算有效工作圈數n 　　由圖12-4確定變形量 λmax： λmax=16.7mm。 　　查表12-3，G=79000N/， 　　由式　 　　　得n=9.75 　　取n=10，考慮兩端各并緊一圈， 則總圈數n1=n+2=12。至此，得到了一個滿足強度與剛度約束條件的可行方案，但考慮進一步減少彈簧外形尺寸與重量，再次進行試算。 　　試算(三)： 　　(1)仍選以上彈簧材料，取C=6，求得K=1.253，d=4mm 　　　 查表12-4，得[t]=0.41sb=623MPa。ssb==1520MPa， 　　(2) 計算彈簧絲直徑。得d≥3.91mm。知d=4mm滿足強度條件。 　　(3)計算有效工作圈數n。由試算(二)知，λmax=16.7mm，G=79000N/， 　　　　由式　　　 得n=4.11 　　　　取n=6.5圈，仍參考兩端各并緊一圈，n1=n+2=6.5。 　　這一計算結果即滿足強度與剛度約束條件，從外形尺寸和重量來看，又是一個較優(yōu)的解，可將這個解初步確定下來，以下再計算其它尺寸并作穩(wěn)定性校核。 　　(4) 確定變形量 λmax、λmin、λlim和實際最小載荷Fmin 　　　　彈簧的極限載荷為：　 　　因為工作圈數由6.11改為6.5，故彈簧的變形量和最小載荷也相應有所變化。 　　由式 　　　　得： 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　λmin=λmax－h(huán)=(17.77-10)mm=7.77mm 　　　　　　　　　 　　 (5) 求彈簧的節(jié)距p、自由高度H0、螺旋升角γ和簧絲展開長度L 　　在Fmax作用下相鄰兩圈的間距δ≥0.1d=0.4mm，取δ=0.5mm，則無載荷作用下彈簧的節(jié)距為 　　　　　　p=d+λmax/n+δ1 =(4+17.77/6.5+0.5)mm=2.23mm 　　p基本符合在(1/2～1/3)D2的規(guī)定范圍。 　　端面并緊磨平的彈簧自由高度為 　　　　　　　　　　 　　取標準值H0=52mm。 　　無載荷作用下彈簧的螺旋升角為 　　　　　　　　　　 　　基本滿足γ=5°～9°的范圍。 　　彈簧簧絲的展開長度 　　　　　　　　　　 　　(6) 穩(wěn)定性計算 　　　　　　b=H0/D2=52/24=2.17 　　采用兩端固定支座，b=2.17<5.3，故不會失穩(wěn)。 　　(7) 繪制零件工作圖。 圖5-2 彈簧零件圖 5.2錐形離合器錐形軸的設計 由論文2.5節(jié) 初定摩擦面尺寸可知，錐面的摩擦角半錐角。根據錐形離合器選用的調整螺母為M6的螺母。所以軸的最前端做成M6的螺紋軸，軸全部攻絲是為了調整的行程更長。然后設計錐面，根據2.5節(jié) 初定摩擦面尺寸取得錐形面在水平方向上的寬度為33mm，半錐角為20°。錐面因為是配合面，所以要求比較高表面精度，所以其表面粗糙度為1.6。其余表面根據情況為3.2或者12.5.。 此錐形軸與電機軸自成一體，可采用焊接，或者非標設計方法，做成一體。避免了中間采用聯軸節(jié)，同時保證錐形離合器的錐形軸負載錐形孔齒輪或帶輪的重力和慣性力時的剛度。 基于以上設計，繪制了錐形離合器錐形軸的零件圖。如圖5-3.。 圖5-3 錐形離合器錐形軸零件圖 5.2錐形離合器錐形孔齒輪的設計 由錐形離合器錐形孔的設計屬于非標設計，在選好減速器后，拆卸下其小齒輪，使用普通車床再車一個安裝孔和一個錐面孔?；蛘咧匦录庸ひ徽麄€齒輪，再配合安裝。 其設計過程為:根據傳動比，負載，扭矩等選用模數，計算出齒數，中徑等信息?；蛘哒f，直接測繪原來的變速器的齒輪，得出以上信息，然后再加工，根據以上信息，設計出其齒寬為40mm，模數為2，齒數為12，中徑為71mm。然后根據錐形軸的尺寸，設計錐面與之配合，還有安裝孔，所以，齒輪左邊還要加一段圓凸臺，所以其總寬為60mm。錐面的設計是參考軸的，其錐面孔要與錐形軸的錐面相配合，所以，半錐角也為20°。表面粗糙度為1.6。其余表面根據情況為3.2或者12.5.。 基于以上設計，繪制了錐形離合器錐形軸的零件圖。如圖5-4。 圖5-4 錐形離合器錐形孔齒輪零件圖 半剖圖 第6章 錐形離合器零部件工藝設計 工藝是生產過程中的程序,方法和技巧,它體現了生產活動中的技術水平，我們所謂的工藝流程就是是在同時顧及安全和經濟兩種因素的同時，結合我們的設計思想，作出的一個更合理性的，更符合現狀和未來發(fā)展的生產方法的一系列順序操作。? 錐形離合器的零部件在設計出來之后，需要加工制造將這些零件制作出來，然后安裝在螺旋輸送器上面。要制造這些零件，就必然涉及到編制這些零件的工藝，并跟蹤零件的工藝制造出零件，裝配并試驗。工藝的編制方法是根據零件圖上的精度和表面粗糙度的要求編制的。 6.1錐形離合器彈簧的設計 彈簧生產工藝? 彈簧的生產工藝就是根據彈簧的使用要求制定的滿足產品所必需的特性的一系列生產方法。?一般的工藝流程為：? 繞制成型——熱處理——端面處理（可選）——強化處理（可選）－熱處理（可選）——表面處理（可選）。 ?一、成型? 普通壓縮彈簧的加工制造分冷成型和熱成型兩種加工工藝。?首先介紹彈簧冷卷工藝：一般彈簧鋼絲線徑小于16mm的時候，考慮成本及加工的批量性，采用冷成型工藝。加工設備有進口、國產各種繞簧機，像臺灣的自如行，洛陽的機床廠以及一些自制設備。?當材料大于一定的規(guī)格，冷成型加工設備無法滿足要求時，或者材料的加工特性要求，比如耐熱彈簧鋼，采用熱成型工藝，即將彈簧材料加熱到一定溫度后在進行成型加工。該設備一般采用進口設備，較好的是德國、英國企業(yè)制造的，造價很高。國內一些小規(guī)模的企業(yè)采用普通車床改制。? 二、熱處理? 彈簧的熱處理一種是去應力退火，對于冷拔碳素彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲，具備了彈簧加工所需要的強度，，但需要消除繞制產生的殘余應力，穩(wěn)定彈簧尺寸，提高鋼絲的抗拉強度和彈性極限。。?還有一種鋼絲強度很低，需要對繞制的彈簧進行淬火、回火處理。 ?三、端面處理? 為了保證壓縮彈簧的垂直度，使兩支承圈的端面與其他零件保持接觸，減少撓度，保障主機特性，一般壓縮彈簧的兩端面均要進行磨削加工。一般均采動磨削處理。 ?四、強化處理? 為了使彈簧表層產生與工作應力相反的殘余應力，提高彈簧的承載能力、使用壽命，在加工制造過程中采取的一些強化措施，比如強壓、立定處理、噴丸處理? 五、表面處理：電泳漆、噴塑、電鍍等? 為了提高彈簧的耐腐蝕能力，或者美觀性，對加工后的彈簧表面進行處理。常用的表面處理有電泳漆、噴塑、電鍍等 綜上所述，本文彈簧的工藝為：繞制成型（冷成型）——熱處理——端面處理——強化處理－熱處理——表面處理。 6.2錐形離合器錐形軸的工藝設計 6.1.1錐形離合器錐形軸毛坯的選擇 因為離合器的錐形軸是非標零件，而且又是單件小批量生產，所以毛坯的材料為45鋼的圓棒料，棒料直徑要比軸的最大直徑51mm要大，取直徑為55mm。? 6.1.2錐形離合器錐形軸粗精加工的劃分 由圖可知，其余表面粗糙度為12.5um，這些表面就是毛坯面，不需要加工。而表面粗糙度為6.3um的表面就需要粗加工，即粗車，而錐面的表面粗糙度為1.6um，配合精度比價高，所以，需要采用精車，或者是粗磨。 6.1.3錐形離合器錐形軸工藝方案的設計 根據以上所述，制定了加工方案如下： 1毛坯檢查→2 粗車直徑為51的外圓及端面→3粗車直徑為30的外圓及端面→4粗車圓錐面→5粗車直徑為6螺紋桿→6 攻絲M6的螺紋→7精車圓錐面→8倒角→9去毛刺→10檢查零件尺寸和精度是否合格 6.2錐形離合器錐形孔齒輪的工藝設計 齒輪的加工需要滾齒機或插齒機，加工比較復雜。 6.2.1錐形離合器錐形孔齒輪毛坯的選擇 因為離合器的錐形孔齒輪是非標零件，而且又是單件小批量生產，所以毛坯的材料為40Cr鋼的圓棒料，棒料直徑要比軸的最大直徑54mm要大，取直徑為75mm。? 6.2.2錐形離合器錐形孔齒輪粗精加工的劃分 由圖可知，其余表面粗糙度為12.5um，這些表面就是毛坯面，不需要加工。而表面粗糙度為6.3um的表面就需要粗加工，即粗車，而錐面的表面粗糙度為1.6um，配合精度比價高，所以，需要采用精車，或者是粗磨。 6.1.3錐形離合器錐形孔齒輪工藝方案的設計 根據以上所述，制定了加工方案如下： 1毛坯檢查→2 粗車直徑為74的外圓及端面→3粗車直徑為74的外圓及端面→4齒輪加工（插齒機）→5粗車直徑為50的外圓凸臺及端面→6 粗車錐面孔→7精車圓錐面孔→8鉆直徑為6的孔→9倒角→10去毛刺→11檢查零件尺寸和精度是否合格。 總 結 本文詳細設計保護輕載傳動的螺旋輸送器。其驅動裝置主要包括電動機、鏈輪傳動系統。驅動機構是是螺旋輸送器動力源，我們設計的電螺旋輸送器，具有以下特點： 1、 結構小負載大 2、 有輕載保護能力； 3、 結構是模塊化的，組裝非常方便； 更基于以上特點，本作品的應用前景非常廣闊，具有很大的市場開發(fā)價值。尤其適用于工業(yè)領域中的使用。 致 謝 本次畢業(yè)設計是在校內指導xx老師的悉心指導下完成，他們有著豐富的生產實踐經驗和理論教學知識，通過這次畢業(yè)設計我學到了很多機械設計方面的知識，也使我更加系統地認識了機械設計與制造方面的知識，更加強了我對CAD和SolidWorks制圖的學習與運用，重新學習了關于機械設計，機械工程材料，機械制造技術，機械制圖等相關知識，并鍛煉了把理論知識應用于解決實際問題的能力。 此次畢業(yè)設計的題目是來源于機械設計理論研究，在畢業(yè)設計過程中，老師不厭其煩地回答我們的提問，認真解答了我們的疑問，并給我們講解了相關技術知識，使我們對夾具有了直接的認識。 我所做的保護輕載傳動的轉矩限制器，是我也以前幾乎沒怎么接觸過的。剛拿到課題的時候，都不知道是什么意思，覺得特別難，真是萬事開頭難，不知道從哪開始下筆。我靜下心來，查閱大量的相關資料，開始了解保護輕載傳動的轉矩限制器的有關知識。 畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的提高。通過做畢業(yè)設計，我意識到自己所學的知識很少，而且也比較難將其應用到實際中。自己所要學習的知識太多了，學習也是一個長期積累的過程。 同時在做畢業(yè)設計期間，鍛煉自己查閱資料的能力，游覽和篩選有用資料的能力，也鍛煉自己自學的能力。在遇到不懂得問題，我主動向老師請教，自己在思考和融會貫通，把問題搞明白。在此期間，我培養(yǎng)了自己獨立思考問題和解決問題的能力，在遇到問題時，我會靜下心，仔細分析出問題的原因，找到合理的方法。 在畢業(yè)設計過程中指導老師對我繪制的二維工程圖進行了認真審核，指出了不少不合理的地方，并耐心講解了原因和解決的辦法。還對我的畢業(yè)論文和所有相關設計資料進行了認真的審核，讓我得以順利完成畢業(yè)設計任務。在此向xx老師表示衷心的感謝和誠摯的敬意！ 由于自己的水平有限，在保護輕載傳動的轉矩限制器設計方面，難免會出現問題，希望老師和同學們多提出寶貴的意見。 參考文獻 [1]張仁敬，王紅軍，鋼球式扭矩限制聯軸器的設計[J].科技信息，1994 [2]徐灝.機械設計手冊.第2版.第3卷.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [3]汪愷.機械設計標準應用手冊.第3卷.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [4] 鄭文緯，吳克堅.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1997 [5]劉鴻文.材料力學1（第四版）[M].高等教育出版社.2003 [6] 機械工程手冊編委會.機械工程手冊[S].北京：機械工業(yè)出版社，1982