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21点TDY 型油冷式电动滚筒说明书

发布时间:2020-10-15 10:57

  TDY 型油冷式电动滚筒说明书_理学_高等教育_教育专区。TDY 型油冷式电动滚筒说明书 设计

  阳泉职业技术学院 毕业设计评阅书 题目: TDY 型油冷式电动滚筒 机电 系 机电一体化 专业 姓名 李晶晶 设计时间:2008 年 3 月 17 日~ 2008 年 5 月 25 日 评阅意见: 成绩: 指导教师: 职 务: 200 年 I (签字) 月 日 阳泉职业技术学院 毕业设计答辩记录卡 机电 系 机电一体化 答 辩 内 专业 容 姓名 李晶晶 问 题 摘 要 评 议 情 况 记录员: 成 指导教师评定成绩 绩 评 定 (签名) 答辩组评定成绩 综合成绩 注:评定成绩为 100 分制,指导教师为 30%,答辩组为 70%。 专业答辩组组长: 200 年 月 (签名) 日 II 摘 要 本次设计题目是 TDY 型油冷式电动滚筒,电动滚筒是将电动机和减速齿轮装在滚 筒内的一种驱动型式。内齿轮固装在滚筒端盖上,电动机经两级减速齿轮带动滚筒旋 转。油冷式电动滚筒,在滚筒空腔内装有润滑油,滚筒旋转时,油液冲刷电机外壳进 行冷却,并润滑齿轮传动系统。电动滚筒结构紧凑,带式输送机采用这种形式,能使 整机体小轻便。说明书对运输设备电动滚筒设计作了系统的论述,任务书已给定了合 适的电动机。我主要对齿轮和轴等传动部件进行设计。首先,画出了电动滚筒的传动 简图,其次,对其高速级齿轮和低速级齿轮进行设计,再次是轴的设计,最后总结这 次设计。 关键词:轴齿轮、内啮合、法兰轴。 i Abstract The design is entitled TDY-oil-cool electric drum, the electric motor and the drum is the slowdown in the drum gear mounted on a drive type. Gear Solid, installed in the roller cover, reduce speed gear motor driven by two rotating drum. Oil-cool electric drum, drum cavity contents are lubricants, rotating drum, motor oil washed shell for cooling and lubricating gear transmission system. Compact electric drum, belt conveyors use this form to enable small Can cause the complete machine body small facile. Manual for transportation equipment, electrical systems design of the drum on, the task has been given the appropriate motor. My main axis of gear and transmission components, such as the design. First, draw a diagram of transmission of electric drum, and secondly, its high-level and low-speed gear-gear design, once again is the axis of design, summed up the final design. Key words: Axis Gear, Internal, flange axis. ii 目 录 第一篇 概述 ············································· 1 第一章 冷式电动滚筒介绍 ·································· 1 第二章 使用范围及焦点 ··································· 1 第三章 工作条件 ········································ 1 第四章 吊用安装 ········································ 1 第五章 使用、维修及故障排除 ······························ 2 第一节 用前准备 ······································ 2 第二节 生产使用 ······································ 2 第三节 维护与保养 ···································· 3 第二篇 机械传动的选择和设计原则 ····························· 5 第一章 机械传动类型的选择原则 ····························· 5 第二章 机械传动系统的选择原则 ····························· 5 第三章 机械传动设计原则 ·································· 6 第三篇 油冷式电动滚筒传动部分设计 ···························· 7 第一章 传动简图 ········································ 7 第二章 齿轮的设计 ······································ 8 第一节 高速级齿轮的设计 ······························· 8 第二节 高速级齿轮的变位 ······························ 14 第三节 低速级齿轮的设计与校核 ························· 18 第四篇 减速系统轴的设计与校核 ······························ 26 第一章 轴的特点及设计步骤 ······························· 26 第二章 轴的设计 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27 第五篇 轴承的寿命计算 ····································· 34 第一章 计算轴承 4230P 的使用寿命 ·························· 34 第二章 计算 42311 轴承的使用寿命 ·························· 34 结束语 ················································· 35 参考资料················································ 36 致谢 ··················································· 37 iii 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第一篇 概述 第一章 冷式电动滚筒介绍 油冷式电动滚筒是以电动机为动力,靠胶带的连续运动传送各种物料的一种新型 内部驱动装置。 第二章 使用范围及焦点 1、可以代替目前广泛使用着的电机—减速器型式的外驱动装置,用来构成胶带输 送机,可输送煤炭、矿石、沙子、面粉等散装物料,也可以输送麻包、设备等成件物 品。 2、结构简单紧凑,占用空间面积小。 3、密封良好,适用于粉尘浓度大、潮湿泥泞的工作场所。 4、使用维修方便,操作安全可靠,寿命长。 5、能源消耗少,且容易实现集中控制。 6、可满足各种逆止、制动、包胶等需求。 第三章 工作条件 1、使用环境温度为-15℃、+40℃; 2、海拔不超过 1000 米; 3、输送物料的温度不超过 60℃; 4、电压 380V,频率 50Hz。 第四章 吊用安装 1、通过两个支座上的吊环即可用起重机械将电动滚筒韵致安装现场。 2、将两支座用螺栓固定在运输机机架上。个螺栓均必须加垫圈并拧紧,母机架 1 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 必须牢固的安装在基础上。 3、安装时应使支座底平面处于水平位量,需要倾斜时倾斜角不得超过 5 度。 4、通过电动滚筒左端盖上的注油孔向滚筒内注 XN46 号机油,并使其液面达到滚 筒直径的 1/3 高度。 5、完成以上步骤后,用手旋转滚筒,应转动灵活,无卡滞现象。 6、旋开接线盒,使电机引线与电器控制柜中的旋转方向是否正确,反转时应予 以调整。 7、接通电源,启动滚筒。检查滚筒的旋转方向是否正确,反转时应予以调整。 8、单向旋转滚筒装有逆止装置。电机接线时应根据滚筒的旋转方向查出电机的 旋转方向,电机的旋转方向与滚筒的转向相反,不能查出电机的转向时,可带电点动 查出。逆止装置在外部的,可将逆止装置紧固螺栓拆下,使止口与滚筒端盖脱开即可 点动查出。 第五章 使用、维修及故障排除 第一节 用前准备 1、电动滚筒应在不高于 40℃的环境温度下工作。 2、电器控制线路中应安装与所选用的电动滚筒相配套的过载、单相运行及紧急 制动等保护装置,并使机体外壳有良好的接地。 3、输送机的所有零部件均应按照有关规定准确无误地进行安装,然后即可进车。 4、分为空载和负载两各阶段进行。空载时,整机应运转平稳,无冲击及较大的 周期性噪音。负载试车应在空载试车一切正常后进行。 5、试车时,应先开车后投料、并使物料均匀、连续和缓慢地投入,停车前应先 停止加料,待物料排空后再停车。 第二节 生产使用 1、送机输料前,应先空转片刻,带运转正常后方可投料。 2、物料的投放应均匀、连续,并避免超载。 2 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 3、生产过程中应尽量避免输送机的频繁启动和制动。 4、生产人员应严格遵守操作规程,以免发生安全事故。 5、使用过程中,一旦发生故障,应立即停车检查,予以排除。 第三节 维护与保养 (一)维护 1、生产过程中应根据被输送物料的性质,适时进行清除,保持输送机的各部位 的清整洁。 2、电动滚筒每一年更换一次润滑油,发现有渗漏现象,应检查密封部位,并更 换一摩损的密封件。 3、检查、调整、清扫等工作不允许在运转情况下进行。 (二)保养 1、通过滚筒左端盖上的放油孔将滚筒内的润滑油排放干净。 2、将滚筒拆开,其步骤是:将左法兰轴端接线盒极左支座和左端盖螺栓拆下, 再将右端盖螺栓机油支座拆下用吊环吊起,右法兰轴就可吊出。 3、将滚筒内的各部件及其内壁清洗干净。 4、重新为各轴承(包括电机轴承在内共六只) ,注入足够量的钙钠基润滑脂。 5、更换电机及滚筒体上的各密封圈和油封,所更换的密封圈及油封必须完整无 损,光滑整圆,没有微小的凸起和凹陷,也不能有褶皱,其材质必须用耐油橡胶。 6、电机绕组对机壳及相互间的绝缘电阻应不小于 5 兆欧,否则应进行浸漆及烘 干处理。 7、检查各轴承、逆止器及齿轮的磨损情况,不能用的予以更换。 8、滚筒的组装应按拆开时的相反步骤进行,并由专门人员负责,以保证质量。 9、湘滚筒内注入新的 N46 号机油,并使液面高度达到滚筒直径的 1/3。 10、照 5.1 条进行试车,一切正常后可投入生产。 故障排除(见表) 3 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 故障情况 检查部位 1.电路 2.电机 滚筒渗油 1.两端纸垫或油封 2.两端各紧固螺栓 1.电机轴伸端油封 2.润滑油液面高度 原因分析 应超载导致断电或 电路故障 电机损坏 纸垫或油封损坏 紧固螺栓松动 油封磨损 注入润滑油过多 维修方法 减少输送量和检修电路 检修电机 更换纸垫或油封 紧固各螺栓 更换油封 使液面保持滚筒直径的 1/3 高度 1. 旋紧各部位螺栓 滚筒噪声异 个紧固螺栓、 轴承、 紧固螺栓松动,轴 常 齿轮 承、齿轮损坏 2. 不能使故障排除 时,则应检查各轴 承及齿轮,若损坏 则更换之。21点 1.安装不良 2.投料不对中 3.张紧装置调节不 均匀 4.胶带过松 5.滚筒外壳粘料 反向不逆止 逆止器 逆止器损坏 检查安装质量,重新调整 之 调节投料装置,使之对中 调整张紧装置 张紧胶带 清除粘料 检修,若不能检修可更换 之 滚筒停转 机油渗入电 机 胶带跑偏或 胶带、滚筒或张紧 大滑 装置 4 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第二篇 机械传动的选择和设计原则 第一章 机械传动类型的选择原则 机械传动类型的选择关系到整个机器的运动方案设计和工作性能参数,只有经过 多种方案的分析与比较,才能较合理的选用机械传动的类型。 机械传动类型的选择依据: 1、工作机构的性能参数; 2、动力机的机械特性; 3、机械传动系统在性能、尺寸、重量和布置上的要求; 4、工作环境,如高温、低温、潮湿、多尘、易燃及防爆等; 5、制造工艺性和经济要求,如制造和维修费用,生产批量,使用寿命和传动效 率等。 第二章 机械传动系统的选择原则 1、当动力机的功率,转速或运动形式完全符合工作机构的工矿要求时,可将动 力机的输出轴与工作机构的输入轴用联轴器直接连接。 这种直接连接方式不仅结构简 单,而且传动效率也高。但是,当动力机输出轴和工作机构的输入轴不在同一轴线上 时,如两轴平行,相互或交错,也需要采用一定的机械传动装置。 2、在一般情况下,尽管动力机的输出功率满足工作机构的要求,但输出的转速、 扭矩和运动形式很难符合工作机构的多种需求。这时就需要采用某种机械传动装置。 这是绝大多数机器设计的共同特点。 3、在固定传动比传动系统,当输入轴的转速保持不变时,其输出轴的转速也是 不变的,即在这种情况下,如动力机可调速而工作机构的载荷变化不大,或者工作机 构有调速要求并与动力机的调速范围相适宜,可采用固定传动比传动装置。 4、当工作机构要求的调速范围较大,或用动力机调速的机械特性不能满足要求 时,可采用可调传动比传动,无级变速传动结构复杂,造价较高,因而,在满足工作 要求的前提下应尽量采用有级变速传动。 5 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第三章 机械传动设计原则 1、机械传动应满足机器生产过程和工艺动作的要求。 2、机械传动系统应力求简单,并尽可能采用最适合的传动级数,以减小传动装 置的外轮廓尺寸和提高传动系统的运动精度及效率。设计时,既要考虑各种传动的特 点和使用场合,又要注意各类传动在传动比、圆周速度、功率和效率等方面允许的最 大值和常用范围。这时确定传动级数的主要依据。 3、当机械需要长期连续运转或功率较大时,应选用高效率的机械传动系统。 4、在机械系统中,确定各种传动的先后次序应充分考虑各自的传动特点和使用 条件,如圆柱齿轮传动,为缩小传动装置的尺寸,闭式传动应放在高速级,而开式传 动可放在低速级。 5、当机械传动系统只进行减速、增速或变速,而对其尺寸、结构没有特殊要求 时,可将机械传动装置作成独立部件,如减速器、增速器或变速器等。设计时应力求 采用各种型号的标准系列部件。对于矿山机械,如刮板输送机、胶带输送机提升机、 和各种小型绞车等,一般采用专门设计的矿用非标准减速器。 6、当工作机构对机械系统有特殊要求时,如结构应特别紧凑或运动方式需要特 殊变换时,通常机械传动系统与工作机构做成一个整体部件,或者将整体传动系统组 装于机体之内成为机器不可分割的一部分。 我们设计的油冷式电动滚筒,传动简图见图 2-1,其中电机已经给定,只设计齿 轮减速部分,其包括齿轮和轴,考虑到滚筒结构我们需把第一级齿轮传动设计成外啮 合齿轮传动,第二级传动设计成内啮合齿轮传动。 图 2-1 油冷式电动滚筒结构简图 1、电动机 2、高速级齿轮传动 3、低速级齿轮传动 4、运输机主动滚筒 6 5、支座 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第三篇 油冷式电动滚筒传动部分设计 第一章 传动简图 功率 18kw 两轴中心距 A 带宽 800mm 带速 2.5m/s 滚径 630mm 电机 YG180L 140mm 转速 980r/m 传动简图如下: 图 3-1 齿轮机构一般用于传递任意两轴之间的运动和动力,是应用最广,同时也是最古 老的传动机构之一,它是通过齿轮的啮合来实现传动要求的。因此同摩擦轮、带轮等 机械传动相比较,其显著特点是:传动比稳定,工作可靠,效率高(一般可达 94%~ 96%以上) ,寿命较长,使用的模数范围、直径范围、圆周速度和功率范围广(模数 0.05mm~75mm,直径从 1mm~10mm,圆周速度从 0.1m/s~300m/s,从微型齿轮的百分 之几千瓦到大型动力机械的百万千瓦) 。 齿轮传动的特点: 1、瞬间传动比恒定。非圆齿轮传动的瞬间传动比又能按需要的变化规律来设计; 2、传动比范围大,可由于减速或增速; 7 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 3、速度(直节圆圆周速度)和传递功率的范围大,可用于高速(V40m/s),中 速和低速(V25m/s)的传动; 4、传动效率高,一对高精度的渐开线、结构紧凑,使用用于近距离传动; 6、执照成本较高,某些具有特殊齿形或精度很高的齿轮,因需要专用或高精度 的机床,刀具和仪量等,故执照工艺复杂,成本高; 7、精度不高的齿轮,传动时噪声、震动和冲击大,污染环境; 8、无过载保护作用。 按齿轮的工作条件,可分为闭式传动和开式传动两种。必使传动是将齿轮安装在 密闭良好的刚性齿轮箱内;并得到良好润滑的齿轮转动,如汽车、机床的变速箱及常 用的齿轮减速器等;开始齿轮没有箱体齿轮外露,且不能保证良好的润滑,齿面易磨 损,这种窗洞多用于某些农业机械,建筑以及其它简单的机械。 按齿轮的硬度可分为软齿面(≤350HBS)齿面和硬齿面(>350HBS)齿轮。 第二章 齿轮的设计 第一节 高速级齿轮的设计 (一)分配传动比 1、计算转速 n=60×800v/π D =60×800×2.5/3.14×630 =60.66r/min 2、确定总传动比 i=980/60.66=16.16 注: n1 :电动机转速 n2 :电动滚筒的转速 3、各级传动比的分配 电动滚筒的运转电动机经过第一级外啮合减速,第二级内啮合减速(内齿圈与滚 8 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 筒连接为一体)从而实现的,这就要求内啮合的结构尺寸很大,而内齿圈的中心距又 是确定的 (A=135mm) 因此, , 第二级的传动比很大, 而第一级传动为啮合中心距 140mm, 所以第一级传动比不宜过小,根据上述原因,认为选取 i1 =2.3, i2 =5.8,较为合理并 能满足传动要求 。 (二)齿轮传动的计算 齿轮传动设计时的参数较多,但不是所有参数都需要进行选择,如压力角α 、 (α * * * n)和齿制参数 ha , c* ,(han , cn ) 等,是由标准决定的,而模数 m、分度圆直径 d 或中心距 a 等,则是由强度计算决定的,齿数 z、尺宽系列 ?a 和螺旋角β 等式设计中的自选参 数,在自选参数的选取上,应从承载能力,传动的平稳性和结构尺寸的要求方面来考 虑。 1、齿数比μ 齿数比μ = z2 ,对于一般减速传动,取μ ≤6~8;开式传动和手动 z1 传动,有时μ 可达μ ≤ 6~8;8~12。 2、齿数 z 当中心距一定时,齿数取多,则重合度ε a 增大,改善了传动的平 稳性,同时,齿数多则模数小,齿顶圆直径小,可使滑动比减小,因此磨损小,胶合 的危险性也小,并且又能减少金属切削量,节省材料,降低加工成本。但是齿数增多 则模数变小,轮齿的抗弯强度降低,因此,在满足抗弯强度的条件下,易取较多的齿 数。 通常取 z1 ≥18~30,闭式传动,硬度小于 350HBS,过载不大,易取较大值;对负 荷平稳,不重要的手动机构甚至可取到 z1 =11~12,而对高速胶合危险性大的传动, 推荐用 z1 ≥25~27。一般减速器中常取 z1 + z2 =100~200。 当齿轮的齿数 Z>100 时,为了便于加工,尽量不使齿数 z 为质数,在满足传动 要求的前提下,尽量使 z1 、 z2 互为质数,以便分散和齿轮制造误差对传动的影响。 3、模数 m 模数有强度计算或结构设计决定,要求圆整为标准值,传递动力的 齿轮传动 m≥2mm。 初步确定模数时,一般对于软齿面齿轮(齿面硬度≤ 350HBS )外啮合传动 m=(0.007 ~ 0.002)a; 对 于 硬 齿 面 齿 轮 齿 面 ( 齿 面 硬 度 > 350HBS ) 外 啮 合 传 动 m=(0.016~0.0315)a;载荷平稳,中心距大时取小值,反之取大值,开式齿轮传动 m=0.02a 左右。 9 4、螺旋角β 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 β 角太小,将失去斜面齿轮的优点;但太大将会引起很大的轴向 力。一般取β =8°~15°,常取 8°~12°;人字齿轮一般取β =25°~40°常取稍 大于 30°。 5、齿宽系数 齿宽系数取大些,可是中心距及直径 d 减小,但齿宽系数越大, 载荷沿齿宽分布不均匀得现象越严重。 齿宽系数常表示为: ?a ? b b b , ?d ? , ?m ? a d m 一般 ?a =0. 1~1.2,闭式传动常用 ?a =0.3~0.6,通用减速器常取 ?a =0.4.变速 箱中换档齿轮常用 ?a =0.12~0.15,开式传动常用 ?a =0.1~0.3,在设计标准减速器 时, ?a 要符合标准中规定的数值,其值为:0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、 1.0、1.2。 一般 ?d =0.5(i ? 1)?a , 一般 ?d =0.4~2.4。对闭式传动:当齿面硬度小于 350HBS 时,齿轮对称轴承布置并靠近轴承时, ?d =0.8~1.4;齿轮不对称轴承或悬臂布置, 结构钢度较大时,取 ?d =0.6~1.2,结构钢度较小时,取 ?d =0.4~0.9,当齿面硬度 大于 350HBS 时, ?d 的数值应降低一倍,对开式齿轮传动 ?d =0.3~0.5。 ?m =0.5(i ? 1) ?a z1 = ?d z1 一般 ?m =8~25。当加工和安装精度高时,可取大些; 对开式齿轮传动可取 ?m =8~15;对重载低速齿轮传动,可取 ?m =20~25。 (一)齿轮精度等级,材料及齿数 1、电动滚筒属于一级机械,且转速不是很高,故选择 8 级精度。 2、应载荷平稳,传递功率小,可采用软齿面齿轮,小齿轮运用 40Cr 调制处理, 大齿轮运用 45 钢调制处理,参考机械零件表 T-1取小齿轮硬度为 241~286HBS,计 算时取小齿轮硬度为 260HBS。 a 大齿轮硬度为 230HBS b 小齿轮数 z1 =24,则 z2 =i z1 =2.3×24=55.2,取 z2 =60,μ =60/24=2.5,闭式传 动 对于齿面硬度小于 350HBS 的闭式齿轮传动,应按齿面接触强度设计,再按赤根 弯曲强度校核。 (二)按齿面接触强度设计 设计公式: 10 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 d1t ? 3 2kt1 ?d ? v ?1 ? ZH ZE ? ?? ? mm v ? ?H ? 注: Z E :弹性制数 Z H :节点区域系数 标准直齿 a=20°并确定安装时, Z H =2.5 QH :齿面接触应力 相啮合的两个齿轮的接触应力是相等的,即 QH 1 = QH 2 ,由于两个齿轮的材料与热 处理一般是不同的,即 QH 1 ? QH 2 ,故只需对许用接触应力降低的齿轮进行设计计算 或校核。 1、试选载荷系数 Kt =1.3(下标 t 表示试选) 2、小齿轮传递的转矩: T1 ? 9.55 ? 106 ? 22 980 ? 214387.76N *mm 3、据表 7-8,齿轮对称布置,取齿宽系数 ?d =0.4; 4、由表 7-6 查得弹性系数 Z E =189.8MPa; 5、节点区域系数 Z H =2.5; 6、接触疲劳许用应力(按图中 MQ 线b,查得: ? HLim1 ? 710MPa ? HLim 2 ? 570MPa b)计算应力循环次数 按每日工作两班,每班 8 小时,工作寿命为十年,每年 300 工作日计算 N1 ? 60nljLh ? 60 ? 980 ?1? (2 ? 8 ? 300 ?10) ? 2.82 ?109 注:nl:齿轮的转速; J: 齿轮每转一周时,同一侧齿面啮合齿数; Lh:齿轮的工作寿命; N2 ? N1 / i1 ? 2.8 ?109 / 2.3 ? 1.23?109 11 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 c)由表 7-18 曲线 (不许出现点蚀) d)查表 7-9,取 SH ? 1.1 许用接触应力 ?? H 1 ? ? ? HLim1Z N 1 SH ? 570 ?1/1.1 ? 519MPa 取最小值 ?? H 2 ? 带入 e)初步计算小轮轴的直径 Ad ? 83 d1t ? Ad ?d ?? H ? T1 2 ? v1 ? 1 v1 ? 83 3 214387.76 0.4 ?519? 2 ? 2.08 ? 1 ? 119 2.08 f)初步齿宽 b ? ?d d1 ? 0.4 ?119 ? 47.6mm g)圆周速度 V ? ? d1n1 / 60 ? 800 ? 3.14 ?119 ? 980 / 60 ? 800 ? 7.63m / s h)计算载荷系数 1 ○按表 7-3,取 K a =1; =1.2; 2 ○根据 6.11m/s 和 8 级精度,按图 7-8 查得 K v 3 ○按表 7-4,有软齿面,8 级精度,对称支承; kβ =1.15+0.184 d 2 +0.13× 10?3 b =1.15+0.1152+0.0236382 =1.298 4 ○根据 KAF / b ? 3603 ? 30.3N / mm ? 100 N / mm 119 12 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 式中 Ft ? 2T1 2 ? 214387.76 ? ? 3603 d1 119 e、计算主要尺寸 1 ○模数 m= d1 / z1 =119/24=4.96 取标准值 m=4mm 2 ○分度圆直径 d1 ? mz1 ? 4 ? 24 ? 96mm d2 ? mz2 ? 4 ? 60 ? 240mm 3 ○ 中心距 a? d1 ? d 2 96 ? 240 ? ? 168mm 2 2 4 ○ 齿宽 b ? ?d d1 ? 0.4 ? 96 ? 38.4mm 取 (三)齿根弯曲强度校核 按式(7-6a)校核 b1 ? 44mm, b2 ? 34mm ?F ? 1、齿形系数查表 7-7 2kT1YFaYsa ? ?? F ? bd1m YFa1 ? 2.65Ysa 2 ? 2.32 YFa 2 ? 1.58Ysa 2 ? 1.70 2、应力修正系数查表 7-7 3、许用应力 1 ○查表 7-16MQ 线MPa ? F lim2 ? 410MPa 2 ○查图 7-19 得 YN 1 ? 1 YN 2 ? 1 13 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 3 ○查表得 S H ? 1.25 ?? F1 ? ? ?? F1 ? ? 4 ○校核计算 ? F lim1YN 1 SH ? ? 600 ?1 ? 480MPa 1.25 400 ?1 ? 329MPa 1.25 ? F lim 2YN 2 SH ? F1 ? ? 2 KT1 YFa1YSa1 Bmd1 2 ?1.856 ? 214387.76 ? 2.56 ?1.58 77 ? 4 ? 96 ? 112.69MPa ? ?? F 1 ? ? F 2 ? ? F1 ? YFa 2YSa 2 YFa1YSa1 2.32 ?1.70 ?112.69 2.05 ?1.58 ? 106.15MPa ? ?? F 2 ? ?弯曲强度足够 (四)结构计算 通过齿轮传动的强度计算,只能确定齿轮的主要尺寸和参数如齿数、齿宽分度圆 直径、齿顶圆直径等,而轮圈、轮毂、轮辐等的结构形式和尺寸大小,通常由结构设 计决定,齿轮的结构形式主要由毛坯材料、几何尺寸、生产批量、经济等四个元素确 定,各部分尺寸则有经验公式求得。 直径较小的刚制圆柱齿轮,齿根圆至键槽底部的距离 e 或圆锥称为齿轮轴。 若 e 超过上述尺寸,则无论从制造还是从节约材料来看,都应把齿轮和轴分开, 齿顶圆直径 da ≤500mm 时齿轮通常经锻造或铸造而成,可作为腹板式结构,腹板式圆 孔是为了减轻重量和加工运输上的需要。 小齿轮:因此可做成实心结构齿轮,或根据轴径尺寸考虑做成齿轮轴; 大齿轮:选用腹板式齿轮结构 第二节 高速级齿轮的变位 14 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 一、变位齿轮的概念 (一)标准齿轮的局限性 1、标准齿轮受最小根切齿数限制,不能过少。 2、标准齿轮中中心距不能按实际中心距要求调整。 3、配对的标准齿轮中,大小齿轮的齿根弯曲强度相差较大,无法进行均衡和调 整。 上述这些局限可以采用变位齿轮来弥补。 (二)变为齿轮的切制 当被加工齿轮齿数小于 Zmin 时,为避免根切,可采用刀具移离齿坯,使刀具顶线 的办法开切齿。这种采用改变刀具与齿坯位置的办法称为变位。 刀具中线相对齿坯移动的距离称为变位量,常用 xm 表示,x 称为变位系数。刀具移离 齿坯称正变位,x0;刀具移向齿坯称负变位,x0。变位切制所得的齿轮称为变位齿 轮。 二、变位齿轮的特点 与标准齿轮相比,变位齿轮有以下特点: 1,变为齿轮的主要参数不改变,即分度圆、模数以及压力角、基圆和齿数都与 标准齿轮相同。 2,正变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均增大,齿根高和齿顶厚 度则减小;齿根厚度增加,可使齿轮强度增大。 负变位齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿顶高和齿根厚度均减小,齿根高和齿顶厚度则 增加;齿根厚度减小使齿轮强度削弱。 对配对齿轮分别采用不同的变位方法, 可调整两轮的齿厚, 使大小齿轮强度均衡。 3,采用使得变位系数,不仅可以避免根切,还可采用更少的齿数,从而使机构 更紧凑。适当选择变位系数,也可调整中心距。变位系数选择与齿数有关,最小变位 系数可用下式计算: xmin ? 17 ? z 17 三、计算 (一)计算变位参数 15 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 a ? a y? m 145 ? 148 ? ? ?0.75 4 Vy ? X ? ? ?0.6884 ? (?0.75) ? 0.1616 有计算结果知:该中心距大于所求的中心距,故齿轮需要变位,才能满足中心距 的要求。 (二)对齿轮进行变位计算 1、计算齿宽系数 因为 a=148145 所以采用负变位 2、计算啮合角 根据中心距方程 3、变为系数 变位系数的分配要考虑的因素 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 ○ 标准刀具切制齿数较少的齿轮避免切根; 在中心距 a ? a ? z? m 的情况下实现正确啮合; z 提高齿轮传动的承载能力, 减少或均衡齿面的磨损以提高传动使用寿命; 满足某些特殊要求和增大重合度等。 根据以上条件及查表得: x1 ? ?0.1, x2 ? ?0.5884 分度圆直径 d1 ? 96mm, d2 ? 200mm 正常齿制 * ha ? 1, c* ? 0.25 齿顶高 16 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 * ha1 ? ? ha ? x1 ? v y ? m ? ?1 ? ? ?0.1? ? 0.0616 ? ? 4 ? ? ? 3.35mm * ha 2 ? ? ha ? x2 ? v y ? m ? ?1 ? ? ?0.5884 ? ? 0.0616 ? ? 4 ? ? ? 1.4mm 齿根高 * h f 1 ? ? ha ? c* ? x1 ? m ? ?1 ? 0.25 ? ? ?0.1? ? ? 4 ? ? ? 5.4mm * h f 2 ? ? ha ? c* ? x2 ? m ? ?1 ? 0.25 ? ? ?0.5884 ? ? ? 4 ? ? ? 7.35mm 齿高 h1 ? ha1 ? h f 1 ? 3.35 ? 5.4 ? 8.75mm h2 ? ha 2 ? h f 2 ? 1.4 ? 7.35 ? 8.75mm 齿顶圆直径 ha1 ? d1 ? 2ha1 ? 96 ? 2 ? 3.35 ? 102.7 mm ha 2 ? d 2 ? 2ha 2 ? 240 ? 2 ? 1.4 ? 242.8mm 齿根圆直径 d f 1 ? d1 ? 2h f 1 ? 96 ? 2 ? 5.4 ? 85.2mm d f 2 ? d 2 ? 2h f 2 ? 240 ? 2 ? 7.35 ? 225.3mm 17 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 公法线 公法线 z1 ? 0.0684 x1 ? ? ? ? 4 ? ? 2.9521? ? 2 ? 0.5 ? ? 0.014 ? 24 ? 0.0684 ? ? ?0.1? ? ? ? ? 18.784mm w2 ? m ? 2.9521? k2 ? 0.5 ? ? 0.014 z2 ? 0.0684 x2 ? ? ? ? 54.328mm 第三节 低速级齿轮的设计与校核 一、选择齿轮精度等级,材料及齿数 1、选择 8 级精度; 2、应载荷平稳,传递功率小,可采用软齿面齿轮。小齿轮选用 30CrMnSi 调制处 理,大齿轮选用 45Cr 调制处理,参考机械零件表 7-1,取小齿轮硬度为 320HBS,大 齿轮硬度为 270HBS。 3、选小齿轮齿数 滚筒直径 630mm, 除去固定左端盖及内齿圈的径向长度, 估算齿圈的外径为 530mm 左右,因此,齿圈的直径为 480mm 左右。 小齿轮分度圆(480/2-145)/2=47.5 左右,另外还有两个限制条件。 a: z4 / z3 ? 5.1 b: z4m / 2 ? z3m / 2 ? 145 通过初步估算: z3 ? 14 z4 ? i2 z3 ? 5.1?14 ? 71.4 取:齿数为 72 对于齿面硬度小于 350HBS 的闭式齿轮传动,应按齿面接触强度设计,再按齿根 弯曲强度校核。 二、按齿面接触强度设计 设计公式为: 18 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 d1t ? 3 注 2k1T1 ?d ? v ?1 ZE ZH 2 ( ) mm v ?H Z E :弹性系数 Z H :节点区域系数 ?d :齿宽系数 1,试选载荷系数 k t =1.3 2,小齿轮传递的转矩: (下标 t 表示试选) T ? 9.55 ?106 ? 438546.5N p n 3,根据表 7-8,齿轮对称布置,去齿宽系数 ?d ? 0.8 4,由表 7-6,查得弹性系数 Z E ? 189.8MPa 2 5 节点区域系数 Z H ? 2.5 6,接触疲劳许用应力(按图中 MQ 线MPa ? H lim2 ? 570MPa 2 ○计算应力循环次数 N1 ? 60n1 jLh ? 60 ? 466.7 ? 1? (2 ? 8 ? 300 ? 10) ? 1.34 ?109 N 2 ? N1 / i ? 2.63 ?108 3 ○由表 7-18 曲线,取 S 许用接触应力 H N1 ? 1, Z N 2 ? 1(不允许出现点蚀) ? 1.1 19 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 ? Z ?? H 1 ? ? Hlim1 N 1 SH 790 ? 1 1.1 ? 718.18MPa ? 取小值 ?? H 2 ? 代入 7、计算 2 ?1.3 ? 438546.51 6.1 189.8 ? 2.5 ? ( ) 0.8 5.1 663.63 ? 83.63mm d1t ? 3 8、圆周速度 V? ? d1n1 60 ? 800 3.14 ? 83.63 ? 466.67 ? 60 ? 800 ? 2.55m / s 9、计算载荷系数 1 ○按表 7-3,取 k A ?1 ? 1.12 2 ○根据 V ? 489m / s 和 8 级精度,按图 7-8 查得 k 3 ○按表 7-4,有软齿面、8 级精度、对称支承; r 2 k? ? 1.15 ? 0.18? d ? 0.13 ?10?3 b ? 1.15 ? 0.1152 ? 0.0207 ? 1.286 4 ○根据 k A Ft 1? 438546.51 ? b 83.63 ? 59.04 ? 100 N / m 其中 b ? ?d d1 ? 83.63mm ka ? 1.2 k ? k A kr k ? ka ? 1?1.12 ?1.286 ? 1.2 ? 1.73 20 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 与假设不符,对 d1t 进行修正 d1 ? d1t 3 5 ○计算主要尺寸 A、模数 k ? 89.4mm k1 m ? d1 / z1 ? 89.4 /14 ? 6.3 取值标准 m=5mm B、 分度圆直径 d1 ? 14 ? 5 ? 70mm d2 ? 71? 5 ? 355mm YFa1 ? YFa 2 ? 2.25 C、 中心距 a? d1 ? d 2 355 ? 70 ? ? 142.5mm 2 2 D、齿宽 b ? ?1d1 ? 0.8 ? 70 ? 56mm 取 b1 ? 61mm, b2 ? 56mm 三、齿根弯曲强度效核 按式(7-6a)效核 ?F ? 齿形系数查表 7-7 应力修正系数查表 7-7 许用应力 查表 7-16MQ 线YFaYsa ? ?? F ? bd1m YFa1 ? 2.97Ysa1 ? 2.24 YFa 2 ? 2.97Ysa 2 ? 1.75 ? F lim1 ? 800MPa ? F lim2 ? 720MPa 1、查图 7-19 得 YN 1 ? 1 YN 2 ? 1 2、查表 7-9,取 21 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 S H ? 1.25 ??F1 ? ? ??F 2 ? ? 3、效核计算 ? F lim1YN 1 SH ? 800 ?1 ? 640MPa 1.25 720 ?1 ? 576MPa 1.25 ? F lim 2YN 2 SH ? ? F1 ? ? 2 KT1 YFa1YSa1 bmd1 2 ? 1.73 ? 438546.5 ? 2.97 ? 1.52 56 ? 5 ? 89.4 ? 292.5MPa ? ?? F 1 ? ? F 2 ? ? F1 ? YFa 2YSa 2 YFa1YSa1 2.24 ? 1.25 ? 292.5 2.97 ? 1.52 ? 253.9 MPa ? ?? F 2 ? ?弯曲强度足够 四、结构计算 通过齿轮传动的强度计算,只能确定齿轮的主要尺寸和参数如齿数、齿宽分度圆 直径、齿顶圆直径等,而轮圈、轮毂、轮辐等的结构形式和尺寸大小,通常由结构设 计决定,齿轮的结构形式主要由毛坯材料、几何尺寸、生产批量、经济等四个元素确 定,各部分尺寸则有经验公式求得。 直径较小的刚制圆柱齿轮,齿根圆至键槽底部的距离 e 或圆锥称为齿轮轴。 若 e 超过上述尺寸,则无论从制造还是从节约材料来看,都应把齿轮和轴分开, 齿顶圆直径 da ≤500mm 时齿轮通常经锻造或铸造而成,可作为腹板式结构,腹板式圆 孔是为了减轻重量和加工运输上的需要。 小齿轮:因此可做成实心结构齿轮,或根据轴径尺寸考虑做成齿轮轴; 大齿轮:选用腹板式齿轮结构 四、低速级齿轮变位 该中心距小于所求中心距,且 Z3 ? 14 ? 17 ? Zmin 要发生根切,故齿轮需要变位, 方能满足要求。 对齿轮采取正变位,可以提高齿轮的弯曲强度。 但由于《机械设计手册》可知,内啮合齿轮推荐采用高度位齿轮,高变位齿轮传 22 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 动具有以下几方面特点: 1、轮的结构尺寸,采用高变位传动,使小齿轮正变位,其齿轮 Z1 可以小于标准 齿轮时最小齿数 Zmin 。 2、提高齿轮传动的承载能力只要选择适当的变位系数,就可以使两齿轮的轮齿 弯曲强度接近相等,这样便提高了齿轮的抗强度的承载能力。 3、修复大齿轮:如果在一队齿轮中,小齿轮的尺寸较小,而大齿轮的尺寸很大 时,则大齿轮的轮坯成本较贵,为了使齿轮在磨损后仍能利用,可采用高变位齿轮切 削加工,同时,对新配置的小齿轮进行变位切削加工,两齿轮的变位系数大小相等, 这样修配后两齿轮的中心距仍保持原来的中心距。 4、两齿轮磨损情况,齿面磨损与两啮合齿面的相对滑动有关,高变位齿轮传动, 可以调整两齿轮在啮合过程中的相对滑动,从而该善两齿轮齿面磨损情况,也提高了 抗磨损的能力。 因为 a=142.5145 所以采用正变位 根据中心距方程 ? cos ? ? ? cos ? ? ? arccos( 142.5 cos 20°) 145 ? ? arccos(0.9235) ? ? 22.5581° ? ? 22°33′29″ 变位系数的选择: 变位系数的分配要考虑的因素 1、标准刀具切制齿数较少的齿轮而避免根切; 2、中心距 a ? a ? z? m 的情况下实现正确的啮合; z 3、提高齿轮传动的承载能力,减少或均衡齿面的磨损以提高传动使用寿命; 4、满足某些特殊要求和增大重合度等。 根据以上条件及查表得: x1 ? 0.176, x2 ? ?0.613 分度圆直径 23 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 d1 ? 70mm, d2 ? 355mm 正常齿制 * ha ? 1, c* ? 0.25 齿顶高 * ha1 ? ? ha ? x1 ? v y ? m ? ?1 ? 0.176 ? 0.2894? ? 5 ? 4.43mm * ha 2 ? ? ha ? x2 ? v y ? m ? ?1 ? 0.6134 ? 0.2894? ? 5 ? 6.62mm 齿根高 * h f 1 ? ? ha ? c* ? x1 ? m ? ?1 ? 0.25 ? 0.176? ? 5 ? 5.37mm * h f 2 ? ? ha ? c* ? x2 ? m ? ?1 ? 0.25 ? 0.613? ? 5 ? 3.18mm 齿高 h1 ? ha1 ? h f 1 ? 4.43 ? 5.37 ? 9.8mm h2 ? ha 2 ? h f 2 ? 6.62 ? 3.18 ? 9.8mm 齿顶圆直径 ha1 ? d1 ? 2ha1 ? 70 ? 2 ? 4.43 ? 78.86mm ha 2 ? d 2 ? 2ha 2 ? 355 ? 2 ? 6.62 ? 341.76 mm 齿根圆直径 24 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 d f 1 ? d1 ? 2h f 1 ? 355 ? 2 ? 3.183 ? 361.366mm d f 2 ? d 2 ? 2h f 2 ? 200 ? 2 ? 7.35 ? 59.26mm 公法线 公法线 z1 ? 0.0684 x1 ? ? ? ? 5 ? ? 2.9521? ? 2 ? 0.5 ? ? 0.014 ?14 ? 0.0684 ? 0.716 ? ? ? ? 23.72mm w2 ? m ? 2.9521? k2 ? 0.5 ? ? 0.014 z2 ? 0.0684 x2 ? ? ? ? 132.53mm 25 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第四篇 减速系统轴的设计与校核 第一章 轴的特点及设计步骤 轴是组成机械的一个重要零件。它支撑着其他传动件回转并传递转矩,同时他又 通过轴承和机架联结。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动,形成了一个以轴为基 准的组合体—轴系部件。所以在轴的设计中,不能只考虑轴本身,还必须和轴类零部 件的整个结构密切联系起来。 轴按承载情况分:转轴、心轴、传动轴; 按结构形状分:光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等; 按几何轴线分:直轴、曲轴、钢丝软轴。 轴设计的特点是:在轴系零部件的具体结构没确定之前,轴上力的作用点和支点 之间的跨距无法精确确定,故弯矩大小和分布情况不能求出。因此在轴的设计中,必 须把轴的强度计算和轴系零部件结构设计交错进行,边画图,边计算,边修改。 通常轴设计的程序是: 1 ○根据机械传动方案的整体布局,拟定轴上零件的布置和装配方案; 2 ○选择轴的合适材料; 3 ○初步估算轴的直径; 4 ○进行轴系零部件的结构设计; 5 ○进行强度计算; 6 ○进行刚度计算; 7 ○校核键的连接强度; 8 ○验算轴承; 9 ○根据计算结果修改数据; 26 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 10 ○绘制轴的零件工作图。 对于一些不太重要的轴,上述程序中的某些内容可以省略。 第二章 轴的设计 一、轴的实际装配方案 图 4-1 求轴上的输入功率和输出功率,转矩和转速,取齿轮传递效率,n=0.97, 则: p1 ? 22kw p2 ? p1? ? 22 ? 0.97 ? 21.43kw n1 ? 980r / min n2 ? n1 / 2.1 ? 466.67r / min p T1 ? 9.55 ?106 1 n1 ? 214387.76mm p T2 ? 9.55 ?106 2 n2 ? 438546.5mm 二、求作用在齿轮上的力 27 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 d1 ? mZ1 ? 4 ? 24 ? 96mm Ft1 ? 2T1 / d1 ? 4466.41N d3 ? mZ 3 ? 5 ? 14 ? 70mm Ft 3 ? 2T3 / d3 ? 12529.9 N Ft1 ? Ft 3tg 20? ? 4560.5 N 三、初步估算轴的最小直径 d?A D2 21.43 =(107~118) 3 n2 466.63 =31.7~42.25mm 由于轴上开有键槽,为增加其强度,要相应地增加轴径,取 400mm 四、轴的设计 轴端位置 装大齿轮段 中间轴承 齿轮段 右轴承段 1~2 2~3 3~4 4~5 轴的直径和长度 说明 d1?2 ? 40 d??? ? 50 d??? ? 71 d??? ? 55 l1?2 ? 84 l??? ? 26 l3?4 ? 63 l??? ? 27 五、轴上零件的轴向固定 按轴径尺寸由手册查得,大齿轮处键的尺寸为 b×h×1=20×16×10 同时为了保 证齿轮与轴有良好的对中性故采用 H7/r6 的配合;小齿轮除选用平键 22×14×56, 半联轴器的配合为 H7/r6。滚动轴承与轴的轴向固定是采用过盈连接来保证的,此采 用 H7/m6。 定出轴肩处的圆角半径 r 的值,见下图,轴端倒角取 2×45 六、选择轴的材料,确定需要应力 轴的材料,该轴应选用 40Cr 钢,调制处理后淬火。由于轴尺寸较大,性能数据 按毛坯直径≤200mm 的选用,有表查得: 抗拉强度极限: ? B ? 750mPa 屈服极限: ? s ? 550mPa 弯曲疲劳强度: ?1 ? 350mPa 28 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 剪切疲劳强度: ?1 ? 200mPa 七、画轴的计算简图,计算反力 由轴的结构简图,可确定这个支点距离 l1 ? 55mm l2 ? 44.5mm l3 ? 47mm 由此可画轴的受力简图,如图所示: 1、受力简图 图 4-2 2、水平面受力图 图 4-3 3、水平弯矩图 图 4-4 4、直面受力图 29 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 图 4-5 5、垂直面弯矩图 图 4-6 6、会成弯矩图 图 4-7 7、扭矩图 图 4-8 30 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 1 ○水平面支撑反力 FRBH ? Ft 3 ? Ft1 (l1 ? l2 ? l3 ) 1259.5 ? 47 ? 4466.67 ? (55 ? 44.5 ? 47) ? l2 ? l3 44.5 ? 47 ? 13587.26 N FRDH ? Ft1 ? Ft 3 ? FRBH ? 4466.41 ? 12529.9 ? 13587.26 ? 3409.05 N 2 ○垂直面反支撑力 RBV ? ? FH (l1 ? l2 ? l3 ) ? Fr 3 ? l3 l2 ? l3 1625.24(55 ? 44.5 ? 47) ? 4560.5 ? 47 91.5 ? 259.6 N RDV ? Fr 3 ? Fr1 ? FBV ? 4560.5 ? 1625.24 ? 259.6 ? 2675.26 N 3 ○水平面弯矩 C: 截面 B 处: M BH ? Fl1 ? 4466.41? 55 ? 245652.55kN ? m t 截面 C 处: MCH ? RDH l3 ? 3049.05 ? 47 ? 160225.35kN ? m 4 ○垂直弯矩图 E: 截面 B 处: M BV ? Rr1l1 ? 1625.24 ? 55 ? 89410.2kN ? m 截面 C 处: MC ? Fr1 (l1 ? l2 ) ? RBV l2 ? 625.64 ? 99.5 ? 2596 ? 44.5 ? 173303.38kN ? m 5 ○合成弯矩图 F: 截面 B 处: 2 2 M B ? M BH ? M BV ? 89410.22 ? 245652.552 ? 261427.98kN ? m 截面 C 处: 2 2 M C ? M CH ? M CV ? 160225.352 ? 173303.382 ? 236021.67 kN ? m 八、按弯曲扭和成应力校核轴的强度 由图可知截面 B 处,弯曲最大,应校核该截面的强度,对于脉动循环扭矩: 31 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 ?? 截面 B 处的当量弯矩: ?? ?1 ? ? 75 ? 0.57 ?? 0 ? 130 2 2 M e ? M B ? ? M BV ? 261417.982 ? 0.57 ? 438546.512 ? 361695.38kN ? m ?? Me 361695.38 ? ? 28.9MPa ? ?? ?1 ? b ? 75MPa 3 0.1d 0.1? 503 因此,截面 B 的强度足够。 九、按疲劳强度精确校核轴的安全系数 1、判断危险剖面,截面 A、C、D 主要受扭矩作用,虽然键槽轴肩及过盈配合所 引起的应力集中均消弱轴的疲劳强度, 但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽的确 定的,所以,这些截面均无校核; 2、从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面 B 处过盈配合引起的应力集中 现象是最严重,从受载的情况来看,B 处的弯曲最大,因此,只需校核 B 处即可。 校核采用列表如下 计算公式及内容 扭矩 S ? ? S ? T2 ( N * mm) 合成弯矩 M C 轴的直径(mm) 抗弯截面系数 WZV ? 0.1d 3 bt (d ? t )2 WC ? ? d / 3? ? (mm) 2 2d 3 计算结果 438546.5 261427 71 47455.2 抗扭截面系数 WTC ? ? d 3 /16 ? 0.2d 3 弯曲应力 ? a ? m ( N / mm) n 94910.4 6.79 0 2.78 2.78 δ =350 弯曲平均应力 ? m 扭转剪应力 ia ? T2 / 2WTC 扭转剪平均应力 im ? ia ( N / mm) 弯曲扭转的疲劳极限 N/mm i?1 ? 200 32 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 ?0 尺寸系数 0.75 0.73 ?2 表面应力集中系数β 有效应力集中系数 0.9 k? ? 2.2 k2 ? 1 弯应力的等效系数 ?0 ? 0.25 ?2 ? 0.1 只考虑弯矩作用的安全系数 S? ? ? ?1 ??0 k? / ? ? ?? ? m 17.42 只考虑扭矩作用的安全系数 Si ? i?1 * i2 ? ?2 2m ks / ? ? 2 46.64 安全系数 s ? s? si s? ? si 12.68 1.3-1.5 许用安全系数 ? S ? 结果是 S ? ? S ? 满足要求 十、绘制轴的工作图 图 4-9 33 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 第五篇 轴承的寿命计算 轴及轴上零部件,并承受其载荷,保证轴的旋转精度,减少转轴与支撑之间的摩 擦和磨损。根据轴承工作时的摩擦性质不同,轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。 其中滑动轴承根据润滑状态又分为非液体摩擦滑动轴承和液体摩擦滑动轴承。 液体摩 擦滑动轴承又分为液体动压轴承和液体静压轴承。 轴承中任一滚动体内、外圈滚道上出现疲劳点蚀前所经历的总转速,或在一定转 速下的工作小时数称为轴承寿命。 第一章 计算轴承 4230P 的使用寿命 2 轴承所受的径向力 PrB ? X B ? YB2 4230P 轴承的径向基本额定动载荷 Cr 轴承的寿命为: Cr ? 64900 N 16667 Cr ? 16667 64900 10 Lh ? *( ) ? *( ) 3 ? 357567 小时 n Pn 490 4030 Lh ? Lh /16*300 ? 25 式中ε —指数对滚子轴承 第二章 计算 42311 轴承的使用寿命 2 轴承所受的径向力 PrB ? X B ? YB2 42311 轴承的径向基本额定动载荷 Cr Cr ? 9500 N 轴承的寿命为: Lh ? 16667 Cr ? 16667 95000 10 *( ) ? *( ) 3 ? 71038 小时=14.8 年 n Pn 490 9589 通过计算选用的轴承有一定的富裕度,故符合要求。 34 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 结束语 经过为期两个月的努力,我们的设计已接近尾声。通过这次毕业设计,使我们对 三年所学的课程得到了全面的复习和巩固,初步学会了矿井运输设备的设计——TDY 型油冷式电动滚筒,巩固了以往的专业知识,学会选用各种资料查找数据及为以后的 工作奠定了坚实的基础。 在这次设计过程中,我得到了安道星老师的大力支持,使我的所学得到了一次较 全面地复习和提高,增强了解决实际问题的能力,对我今后走向工作有很大帮助。 这次毕业设计由于时间仓促,我对部分知识还了解得不够透彻,又缺乏实践经验 和现场数据, 对装配工艺、 加工工艺了解肤浅, 所以在设计中难免有不少缺点、 错误, 敬请各位老师和读者谅解并给予批评和指导, 以便进一步改进, 以充实提高我的能力, 使我在以后的学习和工作中勇往直前。 最后,祝各位老师工作顺利,祝各位同学前程似锦,愿阳泉职业技术学院的明天 更加灿烂辉煌。 35 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 参考资料 [1] 郑志祥,机械零件, 北京,高等教育出版社, 1991 [2] 东北学院机械零件设计手册编写组 ,机械零件设计手册, (上) 北京,冶金工 , 业出版社,1974 [3] 孙恒,机械原理, 北京,高等教育出版社,1998.6 [4] 江耕华,机械传动设计手册(上) ,北京:煤炭工业出版社,2001 [5] 东北学院机械零件设计手册编写组 ,机械零件设计手册(中) 北京,冶金工 , 业出版社,1979 [6] 周乃荣、严万生等主编,矿山固定机械手册, 煤炭工业出版社,1986 [7] 于学谦主编,矿山运输机械,中国矿业大学出版社,2003 [8] 李海萍主编,机械设计基础, 机械工业出版社,2005 [9] 陈立德主编,机械设计基础-课程设计, 高等教育出版社,2006 36 阳泉职业技术学院————毕业设计说明书 致谢 为期两个月的毕业设计即将结束,在这里,首先感谢安道星老师在毕业设计期间 给予我的帮助和鼓励!一遍遍的修改,一次次的教诲都让我受益匪浅。 我圆满地完成了任务,巩固了以往的专业知识,掌握了电动滚筒设计的一般原则 和步骤,学会了运用资料书查数据,为以后的工作奠定了良好的基础。 在设计中,由于时间仓促,又缺乏实际经验和现场数据,所以难免存在一些问题, 望各位老师及读者精心指教。 最后再次感谢帮助过我的所有老师和同学,谢谢! 37