畢業(yè)設計（論文）-加熱爐裝料機設計(含全套CAD圖紙)

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763編號： 桂林電子科技大學信息科技學院畢業(yè)設計(論文)題 目： 加熱爐裝料機設計 院 （系）： 機電工程系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化學生姓名： 步奎伍 學 號： 1053100105 指導教師單位： 桂林電子科技大學信息科技學院姓 名： 史雙喜 職 稱： 講師 題 目 類 型 ： ?理 論 研 究 ?實 驗 研 究 ?工 程 設 計 ?工 程 技 術 研 究 ?軟 件 開 發(fā) ?應 用 研 究2014 年 04 月 20 日II摘 要本次畢業(yè)設計是關于加熱爐裝料機的設計。首先對裝料機作了簡單的概述；接著分析了裝料機的選型原則及計算方法；然后根據這些設計準則與計算選型方法按照給定參數要求進行選型設計；接著對所選擇的裝料機各主要零部件進行了校核。在加熱爐裝料機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內在設計制造加熱爐裝料機過程中存在著很多不足。整機結構主要由電動機產生動力將需要的動力傳遞到齒輪上，然后通過齒輪傳遞到齒輪，通過齒輪再過渡到另外一組齒輪上，然后再通過齒輪過渡到蝸輪蝸桿上。同時本文對該方案裝料機的關鍵零部件設計過程進行了詳細闡述，其主要內容包括系統(tǒng)總體方案的設計、電動機的選擇、執(zhí)行機構的設計、傳動零部件的設計、飛輪的設計、軸的設計與校核以及軸承的選擇、等。本文主要介紹裝料機的發(fā)展狀況，裝料機結構設計原理，裝料機總體方案分析及確定，裝料機結構設計內容所包含的機械圖紙的繪制，的計算，結構設計結論與建議。本論文研究內容：(1) 裝料機總體結構設計。(2) 裝料機工作性能分析。(3)電動機的選擇。(4) 裝料機的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件。(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。(6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關鍵詞：加熱爐裝料機，傳動裝置，連桿，減速器IIIAbstractThis graduation design is the design of a heating furnace charging machine. The loader is summarized; then analyzes the selection principle and the calculation method of the filling machine; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the requirements of the given parameters selection and design; then check on the major components of loader selected. In the design, heating furnace charging machine manufacturing and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, China in the design and manufacture of heating furnace charging machine process there are many shortcomings.The structure is mainly produced by the motor power will need to transfer the power to the gear, and then transferred to the gear through the gear, the gear and the transition to another set of gear, and then through the transition to the worm gear. Design of key parts and the scheme of charging machine were introduced in detail, the main contents include system overall plan design, the choice of motor, actuator design, transmission parts of the design, the flywheel design, shaft design and checking and bearing selection, etc..This paper introduces the development situation of the filling machine, filling machine structure design principle, analysis of loader and determine the overall scheme, drawing, mechanical drawings charging machine structure design content contained in the calculation, the conclusion and suggestion of structure design.The research of this thesis:(1) the overall structure design of loading machine.(2) analysis of loader working performance.(3) the choice of motor.(4) transmission system, executive component loading machine.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Key words heating furnace charging machine, transmission device, connecting rod, gear reducerIV目 錄摘 要 ........................................................................................................................................IIAbstract.....................................................................................................................................III1 緒論.......................................................................................................................................11.1 加熱爐裝料機的發(fā)展史..............................................................................................11.2 加熱爐裝料機的用途..................................................................................................11.3 加熱爐裝料機的優(yōu)越性..............................................................................................11.3.1 加熱爐裝料機的特點.......................................................................................11.3.2 加熱爐裝料機與其他工件裝料機的比較.......................................................21.4 加熱爐裝料機減速器...................................................................................................22 加熱爐裝料機總體方案.......................................................................................................62.1 加熱爐裝料機設計方案..............................................................................................62.1.1 加熱爐裝料機方案一........................................................................................62.1.2 加熱爐裝料機方案二.......................................................................................62.1.3 加熱爐裝料機方案三........................................................................................72.1.4 加熱爐裝料機方案四........................................................................................72.2 加熱爐裝料機執(zhí)行機構的選型與設計......................................................................82.3 加熱爐裝料機傳動裝置方案確定..............................................................................93 電動機選擇、傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算.................................................................113.1 電動機的選擇.............................................................................................................113.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配....................................................123.3 運動參數和動力參數計算........................................................................................134 圓柱齒輪傳動零件的設計計算.........................................................................................154.1 選擇齒輪材料及精度等級........................................................................................154.2 按齒面接觸疲勞強度設計.........................................................................................154.3 根據齒根彎曲疲勞強度設計....................................................................................175 蝸輪蝸桿傳動設計計算.....................................................................................................205.1 選擇蝸桿傳動類型....................................................................................................205.2 選擇材料....................................................................................................................20V5.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計................................................................................205.4 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸........................................................................225.5 校核齒根彎曲疲勞強度............................................................................................235.6 驗算效率 ................................................................................................................24?5.7 精度等級公差和表面粗糙度的確定........................................................................245.8 熱平衡核算................................................................................................................246 軸的設計計算.....................................................................................................................256.1 Ⅰ軸的結構設計.........................................................................................................256.2 Ⅱ軸的結構設計.........................................................................................................286.3 Ⅲ軸的結構設計.........................................................................................................296.4 校核Ⅱ軸的強度........................................................................................................327 軸承的選擇和校核.............................................................................................................367.1 高速軸軸承的校核....................................................................................................367.2 低速軸軸承的校核....................................................................................................377.3 計算輸入軸軸承........................................................................................................397.4 計算輸出軸軸承........................................................................................................428 鍵聯(lián)接的選擇和校核.........................................................................................................448.1 鍵的選擇....................................................................................................................448.2 鍵的校核....................................................................................................................448.3 聯(lián)軸器的選擇............................................................................................................459 減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇.........................................................................469.1 傳動零件的潤滑........................................................................................................469.1.1 齒輪傳動潤滑...............................................................................................469.1.2 滾動軸承的潤滑............................................................................................469.2 減速器密封................................................................................................................469.2.1 軸外伸端密封...............................................................................................469.2.2 軸承靠箱體內側的密封...............................................................................469.2.3 箱體結合面的密封.......................................................................................4610 減速器箱體設計及附件的選擇和說明...........................................................................4711 加熱爐裝料機其他零件設計...........................................................................................49VI結束語.......................................................................................................................................51參考文獻...................................................................................................................................52致謝...........................................................................................................................................5311 緒論進入 21 世紀，我國工件工業(yè)快速發(fā)展，深加工產業(yè)規(guī)模也在飛速擴大,現(xiàn)有工件機械設備生產能力小,不能滿足大型加工廠的生成要求。因此,改進和擴大現(xiàn)有工件機械設備是完全必要的。加熱爐裝料機作為工件加工的基礎設備， 在我國廣泛應用幾十年。生產實踐證明,該設備對品種、粒度、外在水份等適應性強,與其他給料設備相比,具有運行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護工作量少等優(yōu)點,仍不失推廣使用的價值。1.1 加熱爐裝料機的發(fā)展史運輸機設備是礦生產系統(tǒng)的主要設備之一,給設備的可靠性,特別是關鍵咽喉部位給設備的可靠性,直接影響整個生產系統(tǒng)的正常運行。目前,我國礦使用的給設備主要是加熱爐裝料機和電振工件裝料機。 加熱爐裝料機最早研制于 20 世紀 60 年代初,70年代,國外工件裝料機發(fā)展狀況也與國內大相徑庭,并沒有更高的技術含量,但價格卻是國內同類產品的 4～5 倍。1.2 加熱爐裝料機的用途最通用的加熱爐裝料機為 K 型，一般用于或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給料。加熱爐裝料機適用于礦井和選廠，將碳經倉均勻地裝載到裝料機或其它篩選、貯存裝置上。1.3 加熱爐裝料機的優(yōu)越性1.3.1 加熱爐裝料機的特點(1) 結構簡單,維修量小在加熱爐裝料機中,電動機和減速器均采用標準件,其余大部分是焊接件,易損部件少,用在礦惡劣條件下,其適用性深受使用單位的好評。(2) 性能穩(wěn)定加熱爐裝料機對的牌號,粒度組成,水分、物理性質等要求不嚴,當來料不均勻,水分不2穩(wěn)定且夾有大塊、橡膠帶、木頭及鋼絲等時,仍能正常工作。(3) 噪音低加熱爐裝料機是非振動式給料設備,其噪音發(fā)生源只有電動機和減速器,而這兩個的噪音都很低。尤其在井下或倉等封閉型場所,噪音無法擴散,這一點是電動給料機所無法達到的。(4) 安裝方便、高度小加熱爐裝料機一般安裝在倉倉口,不需另外配制倉口閘門溜槽及電動機支座,安裝可一步到位,調整工作量小,而電動工件裝料機由于不能直接承受倉壓,需要另外安放倉口過渡溜槽,相比之下,加熱爐裝料機占有高度小,節(jié)省了建筑面積和投資。1.3.2 加熱爐裝料機與其他工件裝料機的比較往復式與振動式工件裝料機兩種給料方式不同點是給料頻率和幅值以及運動軌跡不同。在使用過程中，由于振動式給料機給料頻率高，噪聲也大；由于它是靠高頻振動給料，其振動和頻率受物料密度及比重影響較大，所以，給料量不穩(wěn)定，給料量的調整也比較困難；由于是靠振動給料，給料機必須起振并穩(wěn)定在一定的頻率和振幅下，但振動參數對底板受力狀態(tài)很敏感，故底板不能承受較大的倉壓，需增加倉下給料槽的長度，結果是增加了料倉的整體高度，使工程投資加大；由于給料高度加大，無法用于替換目前大量使用的加熱爐裝料機。減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪—蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產，故在現(xiàn)代機械中應用很廣。1.4 加熱爐裝料機減速器減速器類型很多，按傳動級數主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。減速器系統(tǒng)框圖電動機 聯(lián)軸器 高速軸 中間軸 低速軸3以下對幾種減速器進行對比：1）圓柱齒輪減速器當傳動比在 8 以下時，可采用單級圓柱齒輪減速器。大于 8 時，最好選用二級(i=8—40)和二級以上(i>40)的減速器。單級減速器的傳動比如果過大，則其外廓尺寸將很大。二級和二級以上圓柱齒輪減速器的傳動布置形式有展開式、分流式和同軸式等數種。展開式最簡單，但由于齒輪兩側的軸承不是對稱布置，因而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設計這種減速器時應注意：1)軸的剛度宜取大些；2)轉矩應從離齒輪遠的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻；3)采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級又正好位于兩軸承中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級齒輪常采用斜齒，一側為左旋，另一側為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對斜齒輪能自動調整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應能作小量游動。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。圓柱齒輪減速器在所有減速器中應用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至 40 000kW，圓周速度也可從很低至 60m/s 一 70m／s，甚至高達 150m／s。傳動功率很大的減速器最好采用雙驅動式或中心驅動式。這兩種布置方式可由兩對齒輪副分擔載荷，有利于改善受力狀況和降低傳動尺寸。設計雙驅動式或中心驅動式齒輪傳動時，應設法采取自動平衡裝置使各對齒輪副的載荷能得到均勻分配，例如采用滑動軸承和彈性支承。 圓柱齒輪減速器有漸開線齒形和圓弧齒形兩大類。除齒形不同外，減速器結構基本相同。傳動功率和傳動比相同時，圓弧齒輪減速器在長度方向的尺寸要比漸開線齒輪減速器約 30％。2）圓錐齒輪減速器它用于輸入軸和輸出軸位置布置成相交的場合。二級和二級以上的圓錐齒輪減速器常由圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動組成，所以有時又稱圓錐—圓柱齒輪減速器。因為圓錐齒輪常常是懸臂裝在軸端的，為了使它受力小些，常將圓錐面崧，作為，高速極：山手面錐齒輪的精加工比較困難，允許圓周速度又較低，因此圓錐齒輪減速器的應用不如圓柱齒輪減速器廣。3）蝸桿減速器主要用于傳動比較大(j>10)的場合。通常說蝸桿傳動結構緊湊、輪廓尺寸小，這只是對傳減速器的傳動比較大的蝸桿減速器才是正確的，當傳動比并不很大時，此優(yōu)4點并不顯著。由于效率較低，蝸桿減速器不宜用在大功率傳動的場合。蝸桿減速器主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于 4m/s 時最好采用蝸桿在下式，這時，在嚙合處能得到良好的潤滑和冷卻條件。但蝸桿圓周速度大于 4m/s 時，為避免攪油太甚、發(fā)熱過多，最好采用蝸桿在上式。 4）齒輪-蝸桿減速器它有齒輪傳動在高速級和蝸桿傳動在高速級兩種布置形式。前者結構較緊湊，后者效率較高。通過比較，我們選定圓柱齒輪減速器。減速器結構近年來，減速器的結構有些新的變化。為了和沿用已久、國內目前還在普遍使用的減速器有所區(qū)別，這里分列了兩節(jié)，并稱之為傳統(tǒng)型減速器結構和新型減速器結構。1）傳統(tǒng)型減速器結構 絕大多數減速器的箱體是用中等強度的鑄鐵鑄成，重型減速器用高強度鑄鐵或鑄鋼。少量生產時也可以用焊接箱體。鑄造或焊接箱體都應進行時效或退火處理。大量生產小型減速器時有可能采用板材沖壓箱體。減速器箱體的外形目前比較傾向于形狀簡單和表面平整。箱體應具有足夠的剛度，以免受載后變形過大而影響傳動質量。箱體通常由箱座和箱蓋兩部分所組成，其剖分面則通過傳動的軸線。為了卸蓋容易，在剖分面處的一個凸緣上攻有螺紋孔，以便擰進螺釘時能將蓋頂起來。聯(lián)接箱座和箱蓋的螺栓應合理布置，并注意留出扳手空間。在軸承附近的螺栓宜稍大些并盡量靠近軸承。為保證箱座和箱蓋位置的準確性，在剖分面的凸緣上應設有 2—3 個圓錐定位銷。在箱蓋上備有為觀察傳動嚙合情況用的視孔、為排出箱內熱空氣用的通氣孔和為提取箱蓋用的起重吊鉤。在箱座上則常設有為提取整個減速器用的起重吊鉤和為觀察或測量油面高度用的油面指示器或測油孔。關于箱體的壁厚、肋厚、凸緣厚、螺栓尺寸等均可根據經驗公式計算，見有關圖冊。關于視孔、通氣孔和通氣器、起重吊鉤、油面指示 Oe 等均可從有關的設計手冊和圖冊中查出。在減速器中廣泛采用滾動軸承。只有在載荷很大、工作條件繁重和轉速很高的減速器才采用滑動軸承。2）新型減速器結構 下面列舉兩種聯(lián)體式減速器的新型結構，圖中未將電動機部分畫出。1）齒輪—蝸桿二級減速器；2）圓柱齒輪—圓錐齒輪—圓柱齒輪三級減速器。這些減速器都具有以下結構特點：5——在箱體上不沿齒輪或蝸輪軸線開設剖分面。為了便于傳動零件的安裝，在適當部位有較大的開孔?！谳斎胼S和輸出軸端不采用傳統(tǒng)的法蘭式端蓋，而改用機械密封圈；在盲孔端則裝有沖壓薄壁端蓋。 ——輸出軸的尺寸加大了，鍵槽的開法和傳統(tǒng)的規(guī)定不同，甚至跨越了軸肩，有利于充分發(fā)揮輪轂的作用。 和傳統(tǒng)的減速器相比，新型減速器結構上的改進，既可簡化結構，減少零件數目，同時又改善了制造工藝性。但設計時要注意裝配的工藝性，要提高某些裝配零件的制造精度。62 加熱爐裝料機總體方案2.1 加熱爐裝料機設計方案設計方案：1.采用分離氣缸和定位夾緊氣缸實現(xiàn)物料的運送和分離2.利用機械手進行送料3.采用伺服電機控制工作臺進行送料4、采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動2.1.1 加熱爐裝料機方案一方案一采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能氣動送料機由兩個基本應用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路4中的所有連接氣管應盡可能的短， 以減小空氣流通阻力，提高真空度。采用氣缸的優(yōu)點：減少了物料的運送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。缺點：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用2.1.2 加熱爐裝料機方案二 方案二利用機械手進行送料機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運動牽引小車作前進的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復位運動。由小車機械手將工件送至沖床下進行沖孔，提高了生產效率，保證了質量，改善了勞動強度，確保了人生安全。采用機械手送料的優(yōu)點：7送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產。缺點：首先由于整個過程均由機械手實現(xiàn)，所以對機械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經常更換。2.1.3 加熱爐裝料機方案三方案三采用伺服電機控制工作臺進行送料由單片機產生驅動脈沖信號，步進電機的驅動器收到驅動脈沖信號后，步進電機將會按照設定的方向轉動一個固定的角度，將電脈沖轉化成交位移。電機的轉速由脈沖信號頻率來控制決定，再由電機控制工作臺進行送料沖壓。優(yōu)點：1、可以連續(xù)生產，并且能實現(xiàn)一人控制幾臺機器2、可靠性高，由于送料機構外部由步進電機控制，所以每次的行程都是固定值。3、低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應的應用場合，較低的功耗和工作電壓是生產便捷化的必要條件。4、維護方便，經濟實用。加熱爐裝料機結構是由電動機、減速器、聯(lián)軸器、H 形架、連桿、底板(給料槽)、傳動平臺、漏斗閘門、托輥等組成。2.1.4 加熱爐裝料機方案四方案四采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動傳動原理：當電動機開動后，經彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機構拖動傾斜的底板在托輥上作直線往復運動，當底板正行時,將倉和槽形機體內的帶到機體前端;底板逆行時,槽形機體內的被機體后部的斜板擋住,底板與之間產生相對滑動,機體前端的自行落下。將均勻地卸到運輸機械或其它篩選設備上。該機設有帶漏斗、帶調節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調節(jié)閥門兩種形式。綜合以上的比較，選擇方案 4 來設計加熱爐裝料機機構。82.2 加熱爐裝料機執(zhí)行機構的選型與設計（1）機構分析① 執(zhí)行機構由電動機驅動，電動機功率 2kw，原動件輸出等速圓周運動。傳動機構應有運動轉換功能，將原動件的回轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動，因此應有急回運動特性。同時要保證機構具有良好的傳力特性，即壓力角較小。② 為合理匹配出力與速度的關系，電動機轉速快扭矩小，因此應設置蝸桿減速器，減速增扭。（2）機構選型方案一：用擺動導桿機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案二：用偏置曲柄滑塊機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案三：用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合，實現(xiàn)運動形式的轉換功能。（3）方案評價方案一：結構簡單，尺寸適中，最小傳動角適中，傳力性能良好，且慢速行程為工作行程，快速行程為返回行程，工作效率高。方案二：結構簡單，但是不夠緊湊，且最小傳動角偏小，傳力性能差。方案三：結構復雜，且滑塊會有一段時間作近似停歇，工作效率低，不能滿足工作周期 4.3 秒地要求。綜上所述，方案一作為裝料機執(zhí)行機構的實施方案較為合適。（4）機構設計急回系數 k 定為 2，則, , 得。簡圖如下：暫定機架長 100mm，則由可得曲柄長 50mm，導桿長 200mm。方案一 方案二 方案三9（5）性能評價圖示位置即為最小位置,經計算。性能良好。2.3 加熱爐裝料機傳動裝置方案確定（1）傳動方案設計由于輸入軸與輸出軸有相交，因此傳動機構應選擇錐齒輪或蝸輪蝸桿機構。方案一：二級圓錐——圓柱齒輪減速器。方案二：齒輪——蝸桿減速器。方案三：蝸桿——齒輪減速器。（2）方案評價由于工作周期為 4.3 秒，相當于 14r/min, 而電動機同步轉速為 1000r/min 或1500r/min,故總傳動比為 71 或 107 , 較大，因此傳動比較小的方案一不合適，應在方案二與方案三中選。而方案二與方案三相比，結構較緊湊，且蝸桿在低方案一 方案二 方案三10速級，因此方案二較為合適。113 電動機選擇、傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算3.1 電動機的選擇1.確定電動機類型按工作要求和條件,選用 y 系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量由于工作周期為 4.3 秒,電動機功率 2kw根據周期計算公式 2wT??213.95r/minw??3.選擇電動機轉速由 [2]表 13-2 推薦的傳動副傳動比合理范圍圓柱齒輪傳動 i 齒 小于 8蝸輪蝸桿傳動 i 齒 =8～40則傳動裝置總傳動比的合理范圍為i‘總 =（2～8）×（8～40）=（16～200）電動機轉速的可選范圍為故電動機轉速可選范圍為 。符合這一范圍的同步轉速23.790/mindaWnir??根據電動機所需功率和同步轉速，查[2]表 12-1，符合這一范圍的常用同步轉速有1500 、1000 。minrir4 確定電動機的型號選上述不同轉速的電動機進行比較，查《機械基礎》P 499附錄 50 及相關資料得電動機數據和計算出總的傳動比，列于下表：表 3-1 電機參數比較表電機轉速 r/min方案 電機型號額定功率kW同步轉速滿載轉速電機質量kg參考價格（元）總傳動比1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 38 760 13.27122 Y112M -6 2.2 1000 940 63 1022 8.973 Y132S-8 2.2 750 710 79 800 6.63選用同步轉速為:1500 r/min為降低電動機重量和價格，由表二選取同步轉速為 1500r/min 的 Y 系列電動機，型號為 Y100L1-4。查《機械基礎》P 500附錄 51，得到電動機的主要參數以及安裝的有關尺寸(mm)，見以下兩表：具體參數表如下：表 3-2 電動機的技術數據電動機型號額定功率（kw）同步轉速（r/min）滿載轉速（r/min）堵 轉 轉 矩額 定 轉 矩 最 大 轉 矩額 定 轉 矩Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2圖 3-1 電動機3.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比= =總iwmn1420.793.5?式中 nm----電動機滿載轉速:1420r/min;nw----工作機的轉速:13.95 r/min。132.分配傳動裝置各級傳動比齒輪傳動比為 2那么取蝸輪蝸桿減速比為 50.895其中 、 、 、 分別為1?34?、單級圓柱齒輪、滾動軸承、蝸桿傳動、聯(lián)軸器和效率，查取《機械基礎》P459的附錄 3 選取、 =0.98（8 級精度） 、 =0.99（球軸承） 、1?2?、 =0.99、30.8?4?3.3 運動參數和動力參數計算 1.各軸轉速計算r/min 14200?nr/in 710i/II ?齒 r/min 95.3/5.896 2II齒2.各軸輸入功率 KW.P0?d2.178K9.02η4I ??.0915W1783II 64..5P2II?3.各軸輸入轉矩 mN79.14/n950pTd??68II?32./?951n950pII ?14表 3-3 傳動裝置各軸運動參數和動力參數表項目軸號功率 ??kw轉速 ??minr轉矩 ??mNT?傳動比0 軸 2.2 1420 14.791Ⅰ 軸 2.178 1420 14.64782Ⅱ 軸 2.0915 710 28.132Ⅲ軸 1.6564 13.95 1133.95 50.總體設計方案簡圖 3-2 如下：圖 3-2 總體設計方案簡圖154 圓柱齒輪傳動零件的設計計算4.1 選擇齒輪材料及精度等級根據傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7 級精度，要求齒面粗糙度。1.6~32Ram??因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查《機械設計》P322 表 14－10，小齒輪選用 45號鋼，調質處理，硬度 236HBS；大齒輪選用 45 號鋼，正火處理，硬度為 190HBS。取小齒輪齒數 ，則大齒輪齒數 ，使兩齒輪的齒數互120Z?21204Zi????為質數，取值 ,選取螺旋角。初選螺旋角24??則實際傳動比： 2140Zi??傳動比誤差：，可用2102.5%i???齒數比： ui??由表 [1]取 （因非對稱布置及軟齒面） 。610?.9d??4.2 按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由課本公式得： 2131 )][(2HEdtt ZuTK???????確定有關參數如下：1）確定公式內的各計算數值1)試選 =1.2tK2）選取區(qū)域系數 Z =2.43 H163） 78.01???845.02???則 12.6713?4)計算小齒輪傳遞的轉矩 66 411 2.89.509.50.671014PT Nmn???????5)由表 10-7 選取齒寬系數 =0.9d?6）由表 10-6 查得材料的彈性影響系數 218.9MPaZE?（4） 、許用接觸應力 ??H???limHNTS?由圖 [1]查得 ，63C?lim170HPa?li250Pa?由式 [1]計算應力循環(huán)次數??52L??9160473.10283651.0LhNnrt?????2.LNi??由圖 [1]查得接觸疲勞的壽命系數 ，634?10.89TZ20.93NT通用齒輪和一般工業(yè)齒輪按一般可靠度要求選取安全系數 。所以計算兩輪1HS?的許用接觸應力： ??lim1170.8965.3HNTZMPaS????li225.41TH???故得： 2131 )][(HEdtt ZuK???????4 232.67801.389.()9.3465????4.0m17則模數： 1cos47.06cos12.6ttdmz?????由表 [1]取初步選擇標準模數：61?.5（5） 、校核齒根彎曲疲勞強度4.3 根據齒根彎曲疲勞強度設計由式（10-17） ][cos2123FSdn YZYKTm????????（1） 確定計算參數1）計算載荷系數 50.32.04.1??????FVAK2）根據縱向重合度 從圖 10-28 查得螺旋角影響系數9? 8.0??Y3）計算當量齒數 13321.89cosVzZ????23340.44）查齒形系數由表 10-5 查得 ,12.7FaY?2.45Fa5)查應力校正系數由表 10-3 查得， ,1.5Sa2.6Sa6)由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲疲MPaEN501??18勞強度極限 MPaEN3802??7）由圖 10-18 取彎曲疲勞系數 ,85.01?FNK90.2FN8）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數 S=1.4，由式（10-12）得 MPaSFENF 57.304.1850][11 ????K286..9229）計算大小齒輪的 ,并加以比較][FSaY?12.7150.46[]3aSF??2.4.7[]8aSY?大齒輪的數值較大（1） 設計計算 423221.50.687310.8cos10.641.759nm??????對比計算結果，由齒根接觸疲勞強度計算法面模數 大于齒面彎曲疲勞強度計算帶模nm數，去 ，以滿足彎曲強度。n5.2?確定有關參數和系數：1）計算中心距12()(04)2.57.319coscosnzma m?????????修正后的中心距為 80mm.2)按圓整后的中心距修整螺旋角 12()(204).5arcosarcos20.368nz????????因 改變不多，故參數 , 等不必修正。??KHZ3）計算大小齒輪分度圓直徑19120.53.cos6nzmdm?????24.1.n① 齒度： 10.95368dbm?????取 ， 1b其他幾何尺寸的計算（ ， ）*ah*0.25c齒頂高 由于正常齒輪 ，ah?1ah?所以 1..amm?齒根高 ，由于正常齒(*)fc?*025c所以 (.).3.1fah???全齒高 (2)1.625fc m??齒頂圓直徑 158.3aadm26h??齒根圓直徑 147.0ff?2138ffd表 4-1 齒輪參數表名 稱 計 算 公 式 結 果 /mm模數 m 2.5壓力角 nd1 53.33分度圓直徑 d2 106.66齒頂圓直徑`1258.3aadhm??16齒根圓直徑147.0ff?238dh?20中心距 ?cos2)(1nmza???80齒 寬2150b?5 蝸輪蝸桿傳動設計計算5.1 選擇蝸桿傳動類型根據 GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。5.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。5.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉矩 =1274.26 Nm2?(2)確定載荷系數 K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數 =1;由教材??P253 表 11—5 選取使用系數 由于轉速不高,沖擊不大,可取動載系數 ;1.0A?? 05.1?v則由教材 P252 1.0.5v?A????(3)確定彈性影響系數 ??21因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(4)確定接觸系數 ??先假設蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 =0.35 從教材 P253 圖 11—181dad1中可查得 =2.9。?(5)確定許用接觸應力 ????根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC,可從從教材【1】P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應力 =268 。由教材【1】?????a??P254 應力循環(huán)次數應力循環(huán)次數 N=60 =60 1 27.28 （2 8 10 365）=9.56hLjn2???710j 為蝸輪每轉一周每個輪齒嚙合的次數 j=1兩班制，每班按照 8 小時計算，壽命 10 年。壽命系數7HN10K.59.56???則 ????' 280.1Mpa?(6)計算中心距 2 2332 6.91.057421.7605ZEaKT mH???????????????????????22(6)取中心距 a=200mm,因 i=50,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數 m=6.3mm, 蝸輪分度圓直徑 =63mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—18 中可查得接觸系數1dad1=2.9 因為 = ,因此以上計算結果可用。??????5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向尺距 mm;直徑系數 ;3.1469.72am?????10?q齒頂圓直徑 ;1216.35.adhm??齒根圓直徑 ;??f c?蝸桿齒寬 B1>=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z蝸桿軸