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教研室 教研室主任 华东交通大学批准日期 毕业设计( 论文)任务书机电工程 学院 机电一体化 专业 01-5 班 学生 田进军 一、毕业设计(论文)题目 螺旋输送机 二、毕业设计(论文)工作自 2005 年 3 月 3 日起至 2005 年 6 月 10 日止。三、毕业设计(论文)进行地点： 教 11#507 室 四、毕业设计(论文)的内容要求：完成螺旋输送机的设计；功能实现合理，结构简单实用，工作可靠；图纸整洁、清晰、正确，符合有关设计标准；说明书要逻辑性强，表达清楚，字迹工整；图纸数量、说明书字数、说明书排版格式及装订顺序符合机电工程学院有关要求。绪论；螺旋输送机工作原理及一般构造；螺旋输送机方案对比与确定；螺旋输送机设计计算；螺旋输送机的润滑与密封问题。参数：物料输送长度：12m输送能力：10t/h指 导 教 师 接受设计(论文)任务日期 2005.3.3 学生签名 湖北工业大学毕业设计（论文）题目： 螺 旋 输 送 机 设 计 Design of Flexible Screw Conveyor 学 院： 机 电 工 程 学 院 专 业: 机 电 一 体 化 班 级： 机 电 01-5 班学生姓名： 田进军 学 号： 20010310011004 指导教师： 范 士 娟 完成日期： 2005.6.10 毕业设计（论文）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。如在文中涉及抄袭或剽窃行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。本人签名_ 田进军_导师签名_年 月 日华东交通大学学生开题报告书课题名称 螺旋输送机设计课题来源 课题类型 AX 导 师 范 士 娟学生姓名 田进军 学 号 20010310011004 专 业 机电一体化开题报告内容：完成螺旋输送机的设计；功能实现合理，结构简单实用，工作可靠；图纸整洁、清晰、正确，符合有关设计标准；说明书要逻辑性强，表达清楚，字迹工整；图纸数量、说明书字数、说明书排版格式及装订顺序符合机电工程学院有关要求。绪论；螺旋输送机工作原理及一般构造；螺旋输送机方案对比与确定；螺旋输送机设计计算；螺旋输送机的润滑与密封问题。参数：物料输送长度：12m输送能力：10t/h方法及预期目的：螺旋输送机功能实现的方法：启动电机，电机再带动减速器的高速轴旋转，通过一级标准的直齿圆柱齿轮传动后带动螺旋轴转动，螺旋轴再推动物料向前运移。目的：完成螺旋输送机的设计；功能实现合理，结构简单实用，工作可靠，工作寿命长，工作效率高。指导教师签名： 日 期：课题类型：（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究；（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题；（1） （2）均要填，如 AY、BX 等。华东交通大学毕业设计（论文）任务书姓 名 田 进 军 学 号 20010310011004 毕业届别 2005 专业 机电一体化毕业设计（论文）题目 螺 旋 输 送 机 设 计指导教师 范士娟 学 历 硕 士 职 称 讲师具体要求：完成螺旋输送机的设计；功能实现合理，结构简单实用，工作可靠；图纸整洁、清晰、正确，符合有关设计标准；说明书要逻辑性强，表达清楚，字迹工整；图纸数量、说明书字数、说明书排版格式及装订顺序符合机电工程学院有关要求。绪论；螺旋输送机工作原理及一般构造；螺旋输送机方案对比与确定；螺旋输送机设计计算；螺旋输送机的润滑与密封问题。参数：物料输送长度：12m输送能力：10t/h进度安排：第 26 周：文献、资料查阅，初步确定方案。第 78 周：调研并完成方案设计。第 912 周：完成图纸设计任务和计算任务。第 1316 周：完成毕业设计，准备答辩。指导教师签字：年 月 日教研室意见：教研室主任签字：年 月 日题目发出日期 设计（论文）起止时 间附注：华东交通大学毕业设计(论文)评阅书( 1)姓 名 田 进 军 学 号 20010310011004 专 业 机 电 一 体 化毕 业 设 计 (论 文 )题 目 螺 旋 输 送 机 设 计指导教师评语：指导教师签字：年 月 日评阅人评语：评阅人签字：年 月 日得 分得 分等级华东交通大学毕业设计(论文)评阅书( 2)姓 名 田 进 军 学 号 20010310011004 专 业 机 电 一 体 化毕 业 设 计 (论 文 )题 目 螺 旋 输 送 机 设 计答辩小组评语：等 级组长签字：年 月 日答辩委员会综合评语： 等 级答辩委员会主任签字：年 月 日（学院公章）注：答辩小组根据评阅人的评阅签署意见、初步评定成绩，交答辩委员会审定，盖学院公章。“等级”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制定的毕业设计(论文) 成绩评定办法评定最后成绩） 。华东交通大学毕业设计（论文）答辩记录姓 名 田进军 学 号 20010310011004 毕业届别 2005 专 业 机电一体化题 目 螺旋输送机设计 答辩时间 答辩组成员（签字）：答辩记录：记录人（签字）：年 月 日答辩小组组长（签字）：年 月 日附注：绪 言随着工业生产的进步，不同的生产部门、行业对各自所需要的生产设备的要求也有了很大的变化。就其中的连续输送机机械而言也是如此。工业上常用连续输送机械有：带式输送机、板式输送机、刮板式输送机、振动输送机、悬挂式输送机、自动扶梯和螺旋输送机。由于它们工作原理及机构的不同，故所适用的工作环境和条件范围也不一样。水泥是一种粉末状物质，其磨琢性也较大，故不宜用一般的输送设备对其进行输送，它需要用一种比较特殊的输送设备对其进行输送，这种设备需要密封较好，防止水泥在输送过程中由于飞扬而造成损失和对工作人员身体的危害，这种输送设备就是螺旋输送机。它不紧能够满足密封性较好的要求，同时还能在水泥的输送的过程种对水泥进行搅拌，防止水泥因遇水或受潮而凝结成块而不便于输送。螺旋输送机的机构较简单，横向尺寸紧凑，便于维护，可密封输送，对环境的污染小，装料点位置可灵活变动，在输送过程中还能进行混合、搅拌等作业。因此对水泥的输送而言，螺旋输送机是一中比较理想的输送设备。尽管如此，在设计螺旋输送机时需要对其的一些重要参数作合适的选取，这样不仅可以提高输送机的性能，同时还能使整个输送机的设计最优化。下面就一些典型参数对螺旋输送机的性能的影响及其选取时注意的问题说明如下：(1)螺旋角。通过对物料进行受力分析可知当物料所受的合力一定时，增大螺旋角，物料所受的轴向推力将会减小，而周向力将会增大，这样不利于物料的输送及降低能量消耗，同时也增大了轴的挠曲变形；当减小螺旋角时，物料所受的轴向力增大，周向力减小，有利与物料的输送及降低能量的消耗，因此在选择螺旋角时不应取得过大，应尽量取得小些，这样有利于提高物料的输送速度，从而提高工作效率。(2)螺距。由分析可知当螺旋的螺距一定时半径超过一定值时，物料的圆周速度随半径的变化而变化，因此在输送过程中，物料之间将产生相对滑动，在靠近螺旋轴的物料的圆周速度要比外层要大一些但该处的轴向输送速度会显著下降，所以内层的物料较快的绕轴进行运动，较早到达表面，这样就会产生一个附加的物料流。为了避免附加的物料流，同时又能获得较大的轴向输送速度，可采用弯曲母线的螺旋面。(3)充填系数。当充填系数较小时，物料堆积的高度底矮，而且大部分物料处于靠近槽壁而具有较底的圆周速度，运动的滑移方向几乎水平，这时输送方向的附加物料流不严重，单位消耗的能量也小。当充填系数增大时，周向速度大于轴向速度，这时运输速度降低，工作效率降低，同时会产生附加的能量消耗。因此在选择充填系数时应取小一些。螺旋输送机设计摘 要随着工业生产的发展，螺旋输送机的应用越来越广泛，但由于具体工作环境的不同，对螺旋输送机的密封性要求也不一样。本文通过对不同方案的对比，从经济性、结构紧凑性和实用性的角度出发选择了一种最佳方案。然后就对螺旋输送机性能影响较大的两个部分，即减速器和螺旋轴作了详细的设计说明，并对螺旋输送机的密封和润滑作了简要的说明。最终设计出了一种主要用于输送水泥、密封性好、工作安全、效率高、工作寿命长，且能在输送过程种对水泥进行搅拌的优质螺旋输送机。关键词：螺旋输送机；螺旋轴；水泥；减速器；密封；润滑Design of screw conveyorABSTRACTWith the development of the industry, the flexible screw conveyors are used more and more widespread, but because the concrete working conditions are different, so the leak-proof requests of spiral conveyer are different too. Through different plan contrast, This article has chosen one kind of perfect plan considering the efficiency, structure compact and the usable angle embarked. Then explaned two major parts- the reducting gear and the screw shaft detailedly that have large affects on the flexible screw conveyer performance,and has given the brief explanation to the flexible screw conveyers seal and lubrication. At last ,a high quality flexible screw conveyor was desiganed out,which is primarily used to transport the cement, seal completely , work safely, have high efficiency and long work life, and can proceeds the cement during the course of transporting.Key words: Cement; flexible screw conveyor; Reducting gear; Screw shaft; Seal; Lubrication目 录第一章 螺旋输送机的工作原理及一般构造11.1 螺旋输送机的工作原理11.2 螺旋输送机的一般构造3第二章 螺旋输送机的几种方案对比42.1 两种方案提出42.2 方案对比42.3 螺旋输送机支撑设计52.4 螺旋输送机驱动装置的设计52.5 螺旋输送机料槽设计6第三章 螺旋输送机减速器设计73.1 减速器运动参数和动力参数计算73.2 齿轮的设计计算83.3 减速器轴的设计计算13第四章 螺旋轴的设计计算214.1 螺旋轴的结构设计214.2 螺旋轴的尺寸设计-234.3 螺旋轴尾节强度校核-26 4.4 螺旋轴首节强度校核-304.5 螺旋输送机中间节强度校核-32第五章 螺旋输送机的润滑与密封-345.1 螺旋输送机的润滑-345.2 螺旋输送机的密封- 34总 结 - 36参考文献 -38附录 A 外文翻译原文部分- 39附录 B 外文翻译译文部分-44谢 辞 -37毕业设计说明书1第一章 螺旋输送机的工作原理及其一般构造1.1 螺旋输送机的工作原理螺旋输送机与一般的输送机械不同，它是属于不具有挠性牵引构件的输送设备。在工作时，启动电机，电机带动减速机低速轴转动，通过一级减速之后带动螺旋轴转动，带有螺旋叶片的转动轴在封闭的槽内旋转，使装入料槽的物料在自身重力及其对料槽的摩擦力的作用而不和螺旋轴一起转动，只沿料槽向前运移。其情况好象不能旋转的螺母沿着螺杆作直线运动一样。在垂直的螺旋输送机中，物料是靠离心力可对槽壁所产生的摩擦力而向上运动。不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。输送过程中还可以对物料进行搅拌混合、加热和冷却。2.2 螺旋输送机的一般结构螺旋输送机一般由螺旋轴、进料口、出料口，料槽、驱动装置等五个部分组成，其中螺旋轴是螺旋输送机的基本构件，它由轴和叶片组成，螺旋叶片多由钢板冲压而成，然后将它相互焊接在一起。螺旋的形状按输送物料的性质不同而有以下几种形式：1.实体螺旋（见图 1.1a） ，是最常用的一种，适用于输送流动性好的，干燥的、小颗粒的或粉状的物料。考虑到水泥是一种粉末状，干燥小颗粒物质，故本设计的螺旋本体采用该种制法。2.带式螺旋（见图 1.1b）适用于输送块状的或粘滞性的物料。3.叶片螺旋（1.1c ）和齿形螺旋 (见图 1-1d),适用于输送容易被挤紧的物料和在输送过程中需要同时进行搅拌、混合的物料。图 1.1 螺旋形状螺旋输送机的本体部分除了螺旋轴外还包括：料槽、底座、轴承，槽盖、端盖等部2分。两端的轴承主要用于承受物料在输送过程对轴产生的附加轴向力。螺旋轴一般做成空心的，这样既可以减轻重量，又便于联接。但是做成空心的又会使轴的强度和刚度下降，要提高轴的强度和刚度要么选用较好的材料，而这样势必增加制造成本，要么通过增大轴的结构尺寸来达到提高强度和刚度的目的，这样不仅使得轴的结构显得臃肿影响输送效率，还会使制造材料增加，从而使制造成本增加，因此从经济性和工艺性的角度出发本设计选用实体螺旋轴。由于本螺旋输送机输送的距离较长，故将螺旋轴分三段制造，中间用吊环轴承支撑以改善其工艺结构和提高其刚度以减小轴因挠曲变形而带来能量消耗。吊环轴承装在沿轴向安装的支架上。由于中间安装的吊环轴承，使得螺旋轴在中间间断不联续，从而使得物料容易在中间轴承处堵塞，螺旋输送机不能正常工作，效率下降，所以吊环轴承沿轴向的尺寸应尽量做得小一些。为了减小阻力，中间轴承选用双列调心球轴承。为了防止物料进入轴承中，在吊环承体的两端加上挡盖，并同时给轴承装上润滑装置，本设计的中间轴承通过螺栓杆中间的孔向轴承家润滑油。为了减小制造成本，输送机的料槽采用铸铁制造。料槽的下半部分做成半圆形，上半部分做成直板式。料槽盖用螺栓跟料槽的凸沿联接。底座跟料槽分开制造，在安装时通过焊接将其与料槽焊在一起，用于支撑料槽。螺旋输送机的驱动装置由电机、减速器，联轴器三部分组成。根据本螺旋输送机的输送能力及输送长度要求，从机械设计指导中选择全封闭自冷式笼型三相异步电动机，其型号为 Y160M1-8，额定功率为 4W，额定转速为 750r/min。减速器的设计将在后面进行，这里就不多说。至于驱动装置中的联轴器，由于联接和传动的需要本设计中有两个联轴器，在这里由于减速机高速轴与电机之间传动的扭矩和动力较大，故由机械设计手册选用弹性联轴器 Q/2B121.2.00联轴器。减速机低速轴与螺旋轴之间采用刚性连接，由机械设计手册选用 HL3 型联轴器。螺旋输送机的进出料口也是本机械的一个重要组成部分，其安装布置比较灵活，可以根据现场需要灵活布置，进料口可以布置在机体的两端，由一端向另一端输送物料，也可以布置在机体的中间，由中间向两端输送物料。由于水泥从加工到包装一般是流水作业，故本机械将进料口和出料口分别布置在机体的两端。进出料口的结构如图 1-2a、b所示。图 1-2 进出料口第二章 螺旋输送机的几种方案对比()a毕业设计说明书32.1 两种方案的提出在生活中，常根据使用要求，经济条件，生产条件的不同将螺旋输送机设计成两种常用的结构，其中一种是不带减速机的螺旋输送机，另一种带有减速机的螺旋输送机，它们的传动方案如图 2-1、2-2 所示：图 2-1 传动方案一图 2-2 传动方案二2.2 两种方案的对比方案二从结构上讲很简单，也很经济，但是它存在很多技术上的问题，比如说功耗大。由于螺旋轴与电机直接相连,转速高，承受的扭矩大，如果材料不够好或结构尺寸达不到要求很可能使机械在经历较短的工作时间后便失效，因此这种方案对轴的材料要求较高和尺寸要求较大，然而选用好的材料、增大轴的结构尺寸将使以经济为目的的设计陷入一个不能自拔的旋涡中。除此之外，由于本方案没有减速器，而螺旋轴实际工作需要的转速远低于电机转速，这样一方面会造成功率的大量损耗，另一方面选择高速电机势必增加设计成本。本方案在经济条件不太好的情况下比较适用。因此当我们选用这样一种设计方案时，要综合考虑各个方面的因素，使设计在整体上达到最优，这样才能实联 轴 器 输 送 机 主 体 部 分电 动 机电 动 机 输 送 机 主 体 部 分联 轴 器 电 动 机 输 送 机 主 体 部 分联 轴 器 减 速 器联 轴 器 4现经济的目的。方案一在结构上由于多了一个减速器显得比方案二复杂一些，但正是由于它的加盟使得螺旋输送机在性能上较方案一有了很大的改善：1）减速机的引入使螺旋轴直接承受的扭矩减小了，这样有利于减小轴的结构尺寸，使输送机的结构更加紧凑，也有利于提高输送机的工作寿命。2）机械的传动更加平稳了，这样不仅有利于物料的连续输送，保证输送机的工作效率，还有利于减小输送机在输送物料过程中的阻力，减小输送机的功耗，使输送机更加经济。3）使电机的选择更加合理、经济。由于引入减速器之后，使得的我们对于需要的电机的选择更加科学，更加合理。通过以上比较及调研可见方案一比方案二要好，因此从经济性和适用性的角度出发本设计选用方案一作为设计方案。2.3 螺旋输送机支撑设计从螺旋输送机的工作原理可知，由于物料在输送过程中要对轴产生附加的轴向力，而该轴向力通过轴作用在轴承上，因此在选用轴承时要考虑轴承既能承受径向力又要能承受轴向力，因此本设计选用角接触球轴承做为端面轴承。选择好了轴承又会遇到了一个安装的问题，如果轴承安装布置不好，它将直接影响螺旋轴的刚度，进而影响轴的寿命。轴承的布置有多种方式，而每种方式在特殊场合下对提高轴的刚度都是有利的。考虑到本设计中传动轴跟螺旋轴作成一体，为了提高螺旋轴的刚度将轴承布置成背对背的形式（见图 2-3） ，因为这样布置使得轴的悬伸量减小了，从而提高了轴的刚度。由于螺旋输送机输送的距离较长，为了便于制造和安装而将轴分三段制造，中间用吊环轴承支撑对于吊环轴承的情况在前面也有叙述，故此不再馁述。图 2-3 轴承安装方式2.4 螺旋输送机的驱动装置设计本螺旋输送机的驱动装置包括三个部分：电机、减速器，联轴器。其中减速器采用标准直齿圆柱齿轮传动。由于直齿圆柱齿轮传动不会产生附加的轴向力，因此减小了螺旋轴的轴向串动，提高了轴的工作稳定性 。另外由于直齿圆柱齿轮的设计简单易行，设计周期短，设计成本低，制造也很方便，因此在本设计中选用直齿圆柱齿轮传动是可取的。联轴器用来连接电机与减速机及减速机与螺旋轴。减速机高速轴与电机之间用弹性较好，能缓冲减振，不要润滑的弹性圈柱销联轴器连接构造简单，减速机低速轴与螺旋轴之间用可移动的，成本低，能够传递大扭矩的刚性凸缘联轴器连接。毕业设计说明书52.5 料槽的固定设计为了降低制造成本，料槽盖选用铸铁制造，料槽盖与料槽之间用螺钉固定，以便于及时打开对螺旋输送机进行清理。其固定如图 2-4 所示：这种设计结构简单，密封性也较好，只需要在料槽盖和料槽的凸沿上钻出一定数量的螺钉孔即可图 4-2 料槽的密封第三章 减速器的设计计算3.1 减速装置运动参数和动力参数的计算63.1.1 传动装置的总传动比及效率分配(1) 传动装置的总传动比的选定通常情况下电动机的转速是比较高的，而螺旋轴实际需要的转速只有 60r/min，故减速器的传动比应该取的大一些，但同时又考虑到结构的紧凑性，故传动比不能选得太大，在这里我们取 I=8(2) 各部分传动效率的由于联轴器上损失的能量并不多，故取两个联轴器的传递效率 1=0.98；滚动轴承的传递效率 2=0.99（一对） ；齿轮传动由摩擦带来的能量损失相对较一些，故取 3=0.95；安装螺旋轴的角接触球轴承的传动效率 4=0.98；3.1.2 减速器运动参数及动力参数的计算0 轴电机轴： r/min013608niAkWpNm0095/953/48059.7TPn轴高速轴： r/min148nkW013.92.4pANm195/50./85.4TPn轴低速轴： r/min236nkW212.9405.9.8pANm25/./645.7TPn轴螺旋轴： r/min360nkW223.89.7pANm3950/50./643.8TPn传动机构的运动参数与动力参数列表：轴名参数 0 轴 轴 轴 轴毕业设计说明书7r/min 480 480 60 60P（kW） 3 2.94 2.8 2.7T (N.m) 59.7 58.4 445.7 436.8传动比 i 8效率 1=0.98 2=0.99 3=0.95 4=0.983.2 齿轮的设计计算3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）齿轮类型：根据所设计的螺旋输送机的传动方案，选用闭式直齿圆柱齿轮传动，这样一方面是因为直齿圆柱齿轮传动效率高，可高达 99%以上，另一 方面是因为直齿轮传动不会产生附加轴向力。（2）精度等级：由于螺旋输送机为一般机械，转速不高，故根据机械设计表10-8 选取 7 级精度。（3）材料：由机械设计表 10-1 选取小齿轮的材料为 40Cr（调质） ，硬度为280HBS，大齿轮材料为 45 号钢（调质）硬度为 240HBS，两者的硬度差为 40HBS。（4）齿数：由于才用的是闭式齿轮传动，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，小齿轮的齿数应取的大一些，故取 Z1=20，Z2=Z1*8=160。3.2.2 按齿面接触强度计算（1） 根据前面所选取的材料及齿轮的传动方式可知，该齿轮传动为软齿面闭式齿轮传动，故根据机械设计准则应先按齿面接触强度计算，然后再按齿根弯曲强度进行校核。由机械设计式 10-9a 有： （3-1）2t1E31tdHkTZud2.式中： 分度圆直径试算值，单位为 mm;td1载荷系数;tk轴一上的扭矩,单位为 N.mm；1Tu 传动比；齿宽系数；d弹性影响系数；Ez许用的接触应力，单位为 MPa;H1） 确定公式内各参数的值 ：由于事先不知道使用系数、动载系数、齿间载荷分配系数和齿向载荷分配系数，tk8故试选 K=1.4。 ：由前面的计算可知 Nmm1T3158.40T ：根据 齿轮在轴上的布置形式由机械设计表 10-7 选取齿宽系数 =1；d d ：根据齿轮材料及配对齿轮的材料由机械设计表 10-6 查得材料的弹性影响系Ez数 =189.8 MPa1/2； ：由 机械设计 图 10-21 按齿面硬度查得 =600MPa； =550MPa；limH 1limH2limH N：由 机械设计式 10-3 有 N=60nj hL式中：N应力循环次数；j齿轮每转动一圈时，同一齿面啮合的次数；Lk齿轮的工作寿命（单位为 h） ；假定螺旋输送机的寿命为 20 年，每年工作 300 天，每天两班制，则有：9912 9107.8/053./ 53.)22(460iN 接触疲劳寿命系数 ：根据应力循环次数及齿轮材料查 机械设计图 10-19 得HNK=0.94， =0.97。1HNK2HN 计算接触疲劳许用能力：取安全系数 S=1MPa 1lim0.94651HNsMPa2li2.732.KS2） 计算： 小齿轮分度圆直径 ：td1将 中较小的值及上面各参数的值代入式 3-1:H2 241331 1.580189.2. 14.53tEtdHkTZud m A 圆周速度 ：毕业设计说明书9= m/s14.301.8606tdnA 齿宽 b:mm1dtb 齿宽与齿高之比（ b/h）：模数： mm1/4./205.7ttmz齿高：h= mm2.5.1.9tb/h=114.4/12.9=8.89 确定载荷系数 K:根据 =1.8m/s及 7 级精度由机械设计图 10-8 查得动载系数 。假定1.08vkN/mm，由机械设计表 10-3 查得 。由机械设计表 10-/10AtkFb .2HFk2 查得使用系数 。由机械设计表 10-4 查的精度等级，小齿轮相对于支撑对称.Ak布置时：321.08.104.Hdb由 b/h=8.89 及 查机械设计图 10-13 得 .3k1.28Fk载荷系数 K=1.0821.37AVHK 按实际载荷系数校正所得分度圆直径：由机械设计式 10-10a 有： mm 。331.4.12tkd 模数 m:mm ,根据机械原理教程表 4-3 取标准模数 m=6mm。1/2/06.1mdz3) 按齿根弯曲强度校核 计算 F由机械设计式 10-5a 有： （3-2）132FaSFdYKTmz式中： 齿根弯曲应力；F10齿形系数；FaY应力校正系数；S式中其它参数同前。根据齿轮的材料由机械设计表 10-5 查得：齿形系数=2.80 ，应力校正系数 =1.55，将上面各参数代入公式 3-2：FaYSaYMPa 3221.75840.1506根据齿轮的材料由机械设计图 10-20c 查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳极限 =380MPa。由机械设计图 10-18 查得弯曲1FE 2FE疲劳寿命系数 =0.88， =0.89。同时取弯曲疲劳安全系数 S=1.5。由机械设计1FNK2FN式 10-12 有：符合强度要求12250.8293.3.5.FNEMPaSKF3.2.3 齿轮几何尺寸计算取 =2010.6dzm1z21086ziA分度圆直 d:mm12zmm2609d中心距:mm。1216054a齿轮宽度：mm,取 mm， mm。1db12B21032B3.2.4 验算N31258.40957.4tTFdN/mm N/mm，故符合要求。AtKb10毕业设计说明书113.2.5 结构设计及绘制齿轮零件图1) 结构设计 齿轮结构设计：由于小齿轮直径 mm160mm，故1221634aadhm将小齿轮作成实心式。其结构如图 3-1 所示：图 3-1 小齿轮由于大齿轮的尺寸较大为节省材料将其做成腹板式，其结构如图 3-2 所示：图 3-2 大齿轮 齿轮的几何尺寸计算小齿轮的几何尺寸： mm1221634aadhmmm0.25617f c12mm ,取 D=60mm12dmm B=122mm( 为倒角尺寸)0.5.63nm1n大齿轮几何尺寸：齿顶圆直径： mm292197aadh齿根圆直径： mm60.25694f c分度圆直径： mm2960dmm 取 01690aDm 470Dmm34.6.mm203906241mm1/2/8Dmm0.5.63nmmm1cBB=132mm3.3 减速器轴的设计3.3.1 轴的材料选择考虑到经济性、耐磨性、抗疲劳、对应力集中敏感性较低等因素从机械设计表15-1 中选取 45 号钢( 调质 )。3.3.2 轴的结构及装配根据轴在减速器中的安装位置及形式、轴上零件的类型及尺寸、轴的连接方式、轴的加工工艺及轴上载荷性质、方向、分布情况将低速轴和高速轴的结构设计如图 3-3，3-4所示的形式： 毕业设计说明书13图 3-3 高速轴装配 图 3-4 低速轴装配3.3.3 各轴段直径和长度的确定1） 高速轴：段：尺寸：取 mm 定位 该段用于安装联轴器，其右端用轴肩定位，1240d左端用螺钉锁定,取 mm。键的选择：根据轴的直径由机械设计指导表 9-512查得键的尺寸为： mm mm mm。 长度：根据所选择的键的长度结合bhl8联轴器的安装情况取 mm。1240段:由于轴肩高度 mm 故取 h=3mm12.70.42.8dmm ,取 mm。23124036dh3l段：该段用于安装轴承。轴承的轴向定位方法：左端用端盖，右端用套筒对14其进行定位。取 mm ， mm。3450d340l段：定位：该段用于安装齿轮，齿轮的右端用轴肩定位，左端用套筒定位。直径：对于该轴段左端的轴肩,由于其高度 mm,故取 h=5mm34.70.53.hdmm长度：根据 =60mm 由机械设计指导表 9-45342506dh525 查得键的尺寸为： mm mm mm，故取 mm。18bl1045137l段：直径：对 段而言，段左端轴肩的高度mm，h=6mm mm。长度：450.7.604.2hd56452602dh由于轴环的宽度 b mm,故取 mm。18.h1l段：该段为过渡轴段，取 mm， mm。670d675段：该段用于安装轴承，轴承的左端用轴肩进行定位，右端用端盖固定。取mm， mm。7850d781l2） 低速轴：段：定位：该段用安装轴承，轴承的右端用套筒进行定位，左用端盖固定。直径与长度：取 mm，根据这个尺寸由 机械设计指导表 10-1 查得轴承宽度1250dB=16mm,结合轴承的定位方式取 mm。1230l段：定位：该段用于安装大齿轮，齿轮的两端均用套筒定位，齿轮的周向用平键定位。 直径与长度：取 mm，根据此值查机械设计指导表 9-25 得键236d的尺寸为： mm mm mm，结合齿轮的宽度及键的长度取18bhl15mm。23147l段：该段为过渡轴段，取 mm， mm。346d3467l段：定位：该段用于安装轴承，轴承的左端用轴肩定位，右端用端盖定位。直径与长度：取 mm，根据这个尺寸由 机械设计指导表 10-1 查得轴承宽度450dB=16mm，故取 mm。16l段：该段为过渡轴段，取 mm， mm。5-64d5630l毕业设计说明书15段：定位：该轴段用来安装联轴器，联轴器的左端用轴肩定位，右端用螺钉紧固。直径与长度：取 mm，根据此尺寸查机械设计指导表 9-25 得键674d的尺寸： mm mm mm，故取 mm。14bhl90675l3.3.4 轴上载荷的计算1） 高速轴 绘制高速轴：为了便于计算，根据轴的结构图作出轴的计算简图如图 3-5 所示：3-5 高速轴计算简图 在小齿轮上的力N331258.401.956tTFdN332.0.71cosrtgtg 轴上载荷计算力： N3 3312 4.51.95.20NHtlFN31.0.21.7tNHN3312 45.78NVrlN10829rNVF弯矩 M： Nmm35210HlFnh2vFrtFnh1v16Nmm4124810.52VNMFlNmm239.910总弯矩： Nmm222545111.80HVNmm22.10.9.扭矩 T： Nmm3158.40现将危险截面 C 处的 、 及 M 的值列于下表：HV载荷水平面 H垂直面 V支反力 F N N31.20NH32.7510FN N148VF29弯矩 Nmm5.1M Nmm .0MNmm42.19V总弯矩 M Nmm512.80扭矩 TT= Nmm4.810 按弯扭合成应力校核轴的强度在进行轴的强度校核时，由于危险截面处的弯曲应力和扭转应力都是最大的，如果危险截面处满足强度要求，则其它地方也是满足的，因此只需要校核轴的危险截面 C 处强度即可。根据机械设计式 15-5 有轴的弯曲合成强度条件：（3-3）221caMTW式中: 轴的计算应力，单位为 MPa；caM 轴所受的弯矩，单位为 Nmm；T 轴所受的扭矩，单位为 Nmm；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，单位为 MPa；1取 并将上面表中数据 M 中较大的值代入公式 3-3 中有：0.6毕业设计说明书17MPa225431.80.68106ca根据前面选定的轴的材料 45 号钢（调质处理）从机械设计表 15-1 中查得=60MPa,因此有 ，由此可知所设计的轴结构和选用的尺寸都是合理的。11ca 绘制弯矩、扭矩图为了读图的方便，将弯矩图、扭矩图和轴的计算简图绘制在一起如图 3-6 所示。低速轴：根据轴的结构图作出其计算简图如图 3-7 所示：3-6 高速轴弯矩2） 低速轴绘制低速轴的计算简图为了便于计算，根据轴的结构图作出轴的计算简图如图 3-7 所示：FNH2tVrFNH1VFtrNV1H1 FNV2H2F1t 2MFrFNV1 FNV2V121T18图 3-7 低速轴计算简图 作用在大齿轮上的力N， N321.950ttF3210.7rF 轴上危险截面载荷的计算力： N3321346.95.2108NHtlN21.2.7tNHFN3123460.142598NVrlN2175rNV弯矩 M： Nmm35.01.20HFlNmm11425986VNNmm2210l总弯矩: Nmm225 511.461.70HVNmm22 .0.M扭矩 T： Nmm54.710现将危险截面 B 处的 、 及 M 的值列于下表：HV毕业设计说明书19载荷 水平面 H垂直面 V支反力 FN N31.20NH32.7510FN N1425F285弯矩 MNmm5. Nmm Nmm160VM24160V总弯矩 Nmm512.710扭矩T Nmm524.T 按弯扭合成应力校核轴的强度由于低速轴 B 处的应力最复杂，是该轴上的危险截面，在进行强度校核时只需要校核该处即可。根据机械设计式 15-5 有轴的弯曲合成强度条件：。取 并将上表中总弯矩值代入该公式中有：221caMTW0.6。根据前面选取的轴的材料 45 号钢（调质225531.70.647ca MPa处理）由机械设计表 15-1 查得 =60MPa 于是有 ，由此可见所设计的轴11ca在结构上和尺寸上均是可取的。 绘制弯矩图根据前面的算的数据绘制低速轴的弯矩图如图 3-8 所示： TFFt FNH2FtrFNH1FrTMHMV1V21=2V1 NH2V2FNV1 FNV220图 3-7 低速轴弯矩毕业设计说明书21第四章 螺旋轴的设计计算4.1 螺旋轴的结构设计4.1.1 螺旋轴的材料由于螺旋输送机工作的环境恶劣，要求轴要有较高的耐磨性和强度、刚度，因此从机械设计表 15-1 中选用 38CrMoAl(调质)。轴的结构设计由于本螺旋输送机输送的距离较长，轴采用整体制造困难，也不经济，为了制造和装配的方便，先将轴分三段制造，然后再它们连接起来。为了提高轴的刚度及消除因为连接带来的不便，将动力轴跟螺旋轴做成一体，这样不仅减少了中间连接，提高了轴的刚度，也可以减轻由于连接过多而使的物料输送不连续的情 经济性、工艺性、适用性的角度出发，将轴的具体结构设计如图 4-1 所示：(a) 螺旋轴首节（b）螺旋轴尾节22（c）螺旋轴中间节图 4-1 螺旋轴轴的结构4.2 螺旋轴尺寸设计4.2.1 螺旋轴主要参数计算已知：螺旋输送机输送能力为 10t/h，输送长度为 12m,主要用于输送水泥。1） 螺旋叶片直径 D由输送机设备维修问答式 7-1 有： （4-1）2.5ZdQDKk式中：Q螺旋输送机输送能力，单位为 t/h；物料综合特性系数；ZK充填系数；dk倾角系数；物料的堆积重度，单位为 t/m3；根据螺旋输送机输送的物料查输送机设备维修问答式 7-1、7-2、1-5 得：=0.3， =0.0565， =1.2 t/m3。由于选用的是卧式螺旋输送机，故取 =1。将dkZK kQ=10t/h 及以上各参数的值代入式 4-1 得： m，通过圆整取2.51006.243DD=250mm。2) 螺旋节矩 S由于采用的是实体螺旋，根据实体螺旋的经验公式有：。0.8.250SDm3) 螺旋轴的转速 n 毕业设计说明书23由输送机设备维修问答式 7-2 有： （4-2）/lnkD式中： 经验系数，查输送机设备维修问答表 7-1 得 =35；lk lkD 螺旋直径，单位为 mm；将上面两参数的值代入公式 4-2 得： r/min，故取标准值 n=60r/min。35/207n4） 验证 dk由输送设备维修问答式 7-3 有： （4-3）2047dQkDnS式中： 充填系数；dk倾角系数（由于本螺旋输送机采用水平布置，故 =1） kQ 螺旋输送机输送能力，单位为 t/h；物料的堆积重度，单位为 t/m3；D 螺旋叶片直径，单位 mm；S 螺距，单位 mm；上述各参数的值代入式 4-3 得： mm0.3mm，故2100.2447.56.dk符合要求。5) 驱动功率 P由输送设备维修问答式 7-4 有： （4-4）367hQPWLH式中: 机械效率：W 阻力系数；输送机水平投影长度，单位 m；hLH 出料口与进料口高度差，向上输为正，向下输为负，单位 m；由输送设备维修问答表 7-3 查得 =3.2，将上面各参数的值代入式 4-4 得：221340.98.0.958.kW，取 P=3kW.1.67P6） 根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度由前面计算可知螺旋叶片直径 D=250mm,根据经验公式有：D=4d （d 为光轴的直径）则 mm，取 d=62mm。12506.4dD24螺旋轴首节：12 段：定位：为了满足半联轴器的轴向定位要求，在该轴段的右端制出一轴肩，联轴器的左端用螺钉锁紧；联轴器的周向用平键进行定位。直径和长度：取 124dmm，根据这个尺寸查机械设计指导表 9-25 得键的尺寸为： mm mmbhl9mm，故取 mm。401256l23 段：定位：该段用于安装轴承，轴承的右端用轴肩定位，左端用端盖定位。直径和长度：取 mm。由于该段上的轴承主要承受径向力和轴向力，故选用角230d接触球轴承。根据 mm 从机械设计指导表 10-2 中选用 0 组游隙,标准精度等5级的角接触球轴承7010C，其尺寸为： mm mm mm，结合轴承的宽50dDB816度和端盖的厚度取 mm。2340l34 段：该段为过渡轴段，用于将螺旋实体与机器内壁隔开，以免直接接触发生摩擦而降低螺旋输送机的寿命。取 mm， mm。3456d340l45 段：该段为实体螺旋部分，螺旋叶片焊接在光轴上，用于输送物料，取其厚度mm。另外取 m mm， mm。6456245l56 段：为了满足右端吊环轴承的定位在该段制出一个轴肩，取 mm，5672dmm。5630l67 段：为了便于安装吊环轴承，提高连接的刚度，在该处制造一附加轴段，取mm， mm。672d679l78 段：该段用于轴与轴之间的连接，它是将直径为 62mm 光轴沿着轴线方向切出一个厚度为 30mm，长度为 23mm 的薄板，在板上钻出一孔，用于螺栓连接。在连接时，将该段插入另一段轴的槽中，冉后用螺栓锁紧。螺旋轴中间节：该轴段作为中间轴，为了便于连接要在轴的两段制出连接轴肩，轴肩的两端面制出深度为 23mm 的连接槽，轴肩上还要制出螺栓孔。左右两段轴肩的宽度均为 30mm,轴肩高度为 5mm,故有 mm， mm。对于螺旋实体部分取12347d12347dmm， mm。236d380l螺旋轴尾节：12 段：该段用于轴与轴之间的连接，它是用直径为 62mm 的轴切除材料后得的一毕业设计说明书25个长度为 23mm,厚度为 30mm 的薄板，并在薄板上钻出一个直径为 13mm 的孔，孔用于螺栓连接。连接时，将该段插入另一段轴的槽中，再用螺栓锁定。23 段：该段用于安装吊环轴承，其结构与首节中的该部分结构相同，取mm， mm, mm。2396L2396L23d34 段：该段为螺旋实体部分，螺旋叶片焊接在光轴上，用来输送物料。由前面计算可知螺旋叶片的直径 D=250mm,现取光轴的直径 mm，长度 mm，取3462d340l螺旋叶片的厚度 mm。645 段：为了避免螺旋与机壳因直接接触而发生摩擦，在安装轴承的轴段与螺旋实体之间制出一段过渡轴段，取 mm， mm。450l456d56 段：该段用来安装轴承，由于尾部轴承要承受较大的轴向力，故选用角接触球轴承，轴承的左端用轴肩定位，右端用端盖固定。取 mm 根据这个值查机械设560计指
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