机械毕业设计（论文）-2500圆盘给料机设计（全套图纸） .pdf

辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 2500 圆盘给料机 摘 要 圆盘给料机是一种使用广泛的连续式容积加料设备，能均匀连续地将物料喂送到下 一设备中。其工作原理为圆盘中部有一位于接料仓下口而高度可调的下料套筒，物料从 下料套筒和圆盘的间隙中漏散出来，并被刮板从圆盘上刮落下来。它在整个烧结生产工 艺流程中是必不可少的，它使混合料具有足够的透气性，以获得较高的生产率。圆盘给 料机有不同类型与规格，我设计的题目是“2500 圆盘给料机” ，采用双电动机传动方 式。具有承载量大；运转平稳可靠；结构简单；容易维修；管理方便；检修周期长等特 点。 在这次设计中，我完成了以下工作：设计方案选择与确定；电动机的选择；主要零 部件的设计与校核；确定了圆盘给料机维修维护方案。 关键词：烧结；圆盘给料机；电动机选择；维修维护。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 2500 disk feeder engine abstract the disk feeder machine is one kind of use widespread continuous type volume feeding equipment, it can the uniform and continuity feed the material delivers in the next equipment. its principle of work has for the disc middle one is located at meets the bunker end opening, and the highly adjustable yummy treats sleeve, the material leaks from the yummy treats sleeve and in discs gap disperses, and blows by the scraper the material from the disc falls down.in the entire agglutination technique of production flow on is essential, it enables the blend to have the enough permeability, obtains the high productivity. the disc feeding engine has different type and the specification, the topic i design is “2500 disc feeding engine”, adopt the list electrically operated engine drive method. it has characteristics such as the big load- berring capacity; revolution steady reliable; simple structure,easy to service, manages conveniently, overhaul long period and so on. in this design, i have completed the following work: choing and determined the design proposal; chooses the appropriate electric motor; designed and examined the main spare part; determined the appropriate service maintenance plan. key words: sintering；disk feeder；motor drive；two class reducer。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页第 页 目目 录录 摘 要 1 abstract 2 1 绪论 . 1 1.1 给料机的分类 1 1.1.1 带式给料机 . 1 1.1.2 板式给料机 . 1 1.1.3 刮板给料机 . 1 1.1.4 链式给料机 . 1 1.1.5 圆盘给料机 . 2 1.2 我国圆盘给料设备的发展与现状 . 2 1.2.1 国产圆盘给料机的发展趋势 . 3 1.2.2 圆盘给料机的工作原理和分类 . 4 1.3 特点 . 5 2 分析计算 5 2.1 确定传动方案 5 2.1.1 敞开式圆盘给料机 . 5 2.1.2 封闭式圆盘给料机 . 6 2.1.3 方案的确定 . 7 2.2 电机选择 8 2.2.1 选择电机的类型 . 8 2.2.2 选择电动机容量 . 8 2.2.3 电动机转速的选择 10 2.2.4 电动机型号的确定 11 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 2.3 传动比的分配 . 11 2.3.1 总传动比是 11 2.3.2 分配传动装置各级传动比 11 2.4 传动装置的总体布置 12 2.5 计算传动装置的运动和动力参数 12 2.5.1 0 轴的计算（电机轴）： 12 2.5.2 轴的计算（高速轴）： 13 2.5.3 轴的计算（中间轴）： 13 2.5.4 轴的计算（低速轴）： 13 2.5.5 轴的计算（蜗杆轴）： 13 3 传动零部件的设计计算 15 3.1 齿轮的设计计算与校核 . 15 3.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计 15 3.1.2 大斜齿圆柱齿轮设计 19 3.2 轴的设计计算与校核 23 3.3 键的校核 . 27 3.3.1 连接小斜齿轮的键 27 3.3.2 连接大斜齿轮上的键 27 3.4 轴承的校核 . 28 3.4.1 校核三轴轴承寿命 28 4 链传动的设计与计算 30 4.1 选择链轮齿数 . 30 4.2 确定计算功率 . 30 4.3 选择链条型号和节距 30 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 4.4 计算链节数和中心距 30 4.5 计算链速 v，确定润滑方式 30 4.6 计算链传动作用在轴上的压轴力 p f . 31 4.7 链轮材料的选择及处理 . 31 5 蜗轮蜗杆传动设计 32 5.1 选择蜗杆的传动类型 32 5.2 选择材料 . 32 5.3 蜗轮蜗杆的设计 32 6 圆盘给料机的安装润滑与维修 36 6.1 安装 36 6.1.1 对装配前零件的要求 36 6.1.2 安装和调整的要求 36 6.1.3 密封要求 36 6.1.4 试验要求 36 6.2 润滑 37 6.3 维护 38 7 设备的可靠性与经济性评价 . 39 7.1 设备完好率与利用率 39 7.2 设备的可靠性 . 39 7.2.1 设备可靠度的计算 39 7.2.2 设备平均寿命 40 7.3 设备的经济性评价 40 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 参考文献 . 42 辽宁科技大学毕业设计论文 第 页 致 谢 . 43 辽宁科技大学毕业设计论文 第 1 页 1 绪论 1.1 给料机的分类 给料机是物料搬运机械化和自动化系统中的辅助设备。按工作构件的运动方 式，给料机可分为 3 种： 1.直线式，如带式给料机、板式给料机、刮板给料机； 2.回转式，如链式给料机、圆盘给料机、螺旋给料机和叶轮给料机； 3.往复式，如振动给料机、往复给料机。 选用给料机时必须考虑下列因素：给料量及其调节范围、给料量精确度、物 料的特性、安装方式、外形尺寸、可靠性、环境保护条件和自重等。 1.1.1 带式给料机 其结构组成与带式输送机基本相同。但带式给料机的上托辊间距较小，以承 受料仓内物料的压力。输送带两边装有导料档板，以防止撒料。带速一般小于 0.5m/min。改变带速或出料口挡板的高度可调节给料量。带式给料机给料量大， 结构简单，适用于多种物料；但外形尺寸较大，给料的封闭性差，给料量精确度 不高，输送带易磨损，不宜用于粒度大、粉尘大、灼热的物料。 1.1.2 板式给料机 结构组成与板式输送机基本相同。板速一般小于 0.1m/s。改变板速或出料 口挡板的高度可调节给料量。这种给料机能承受物料的冲击，适用于磨琢性大， 堆积密度大的大块物料和高温物料；但结构复杂，自重大，给料量精确度不高， 不宜用于粉状物料。 1.1.3 刮板给料机 工作原理和牵引件都与刮板给料机相同。 刮板给料机可实现封闭、 多点给料， 适用于粉状或粒状、磨琢性和粘性较小的物料。 1.1.4 链式给料机 闭合环链套挂在同一驱动轴的各链轮上，与料仓出口宽度相适应，多条并排 布置，形成一道链幕(图 1.1)， 靠链条的重量阻止物料流出。当链轮带动链条 时，物料以近于链条速度沿斜槽卸出。改变链轮转速可调节给料量。链式给料机 适用于大、 中粒度的物料。 它的结构简单、 耗能少， 但料粒相差悬殊时容易漏料。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 2 页 1.1.5 圆盘给料机 由可回转的圆盘、导料套筒和刮板等部分组成(图 1.2)。料仓内的物料通过 导料套筒堆积在镶有耐磨衬板的圆盘上，圆盘转动，物料被刮板刮出给料。调节 刮板位置或导料套筒的高低可改变给料量。圆盘直径一般在 3m 以下，转速不超 过 10r/min。圆盘给料机运转平稳可靠，调节给料量较方便，耗能少，但结构比 较笨重，适用于粘性较小的粉粒状物料。 1.2 我国给料机设备的发展与现状 2o 世纪 50 年代初， 矿井用给料设备主要依赖机械式往复给料机。 该机型结 构简单，动力消耗较大，设备笨重。其原理是， 由连杆及偏心轴传动，往复作 业，处理量小且成间接成堆式不均匀给料。但该机型维修量小、耐用，布置所需 高度低，且对物料的粒度组成、外在水分等物理性质要求不严。已广泛用在各矿 井生产中。 特别是煤矿井下， 直到目前， 对其在恶劣条件下的适用性仍给予好评。 随着矿井机械化程度的提高，对 k 型往复式给料机已作了大量改进，由单屈臂 改为双屈臂，给料量已增加到 1000- 2000th。6o 年代，随着生产技术的发展， 相继出现了电磁振动给料机， 并迅速得到广泛应用。 原机械工业部相继在东北的 辽阳、 河南鹤壁和江苏海安设立定点 3 家生产厂。 该机型属于双质体共振钢型弹 力振动，相对于 k 型往复给料机，其适应性更加广泛。由于结构紧凑、质量轻、 可无级调速以及适用 220380v 不同等级电压与电耗少等特点，在国内得到推 广。然而， 由于该机型存在电磁铁振动时噪声大、振频高(3 000 次min)、振 幅小(115 mm)和调整运量的振幅大小取决于 e 型电磁铁静块与动块间隙、 板弹簧片数以及联接杆螺母紧程度等原因， 如果调节不当， 间隙太大则电流增大 (长时间线圈铁芯会发热损坏)，间隙过小造成振幅减少，致使用户深感生产管理 不便。特别是在增加调速时，因噪声过大影响职工身心健康。为减少料仓直接作 用在给料机上物料的垂直压力， 配置料斗及导料仓时要有一定的角度和高度； 对 辽宁科技大学毕业设计论文 第 3 页 水分大、沾结湿滞性物料， 因其频率高、振幅小出现板结和不下料现象，使其 局限于非防爆场合使用；因电磁铁怕水、怕潮、振动时会产生火花而导致瓦斯爆 炸，对密度较大矿石的给料也不太适合；因振幅小对物料抛浮力小，其给料量也 受到限制。由鞍钢生产的 dk,db 系列吊式圆盘给料机均采用敞开式给料方式， 给料套筒却有敞开和封闭两种。pdx 型新型圆盘给料机采用立式减速机传动， 可独立使用， 该产品是在消化， 吸收国外实际开发设计的一种高可靠性， 高效率， 节能型新型圆盘给料机，其结构比国外圆盘给料机更先进，合理，并拥有多项专 利。 目前，已在国内重大项目工程中广泛采用，上海宝钢、三峡工程等。它采用 吊挂、座式等配置，便于工艺布置及空间利用。在十多年的推广应用中，得到广 大用户的一致好评，正在日益发挥作用。被公认为是目前最先进的产品之一。 1.2.1 国产圆盘给料机的发展趋势 1996 年以前的圆盘给料机： （1）物料仓和传动机构无密封罩， （2）多数采 用伞齿轮传动， （3）物料的轴向重力载荷由推力轴承承担。 1996 年以后改型的圆盘给料机： （1）物料仓有密封罩， （2）改为大齿圈和 小齿轮内啮合传动， （3）由以回转支承代替推力轴承承担物料的轴向重力载荷。 改进型的圆盘给料机取得了较好的使用效果，但存在一些缺陷的弊端： 内啮合形式导致小齿轮承受圆周力相当大， 因为要求匹配大尺回转支撑， 增 加制造成本；而且要求与回转支撑连接的各部件提高精度、密封性;小齿轮出故 障,不便维修;一旦出现故障,势必影响整条生产线的连续运行。 物料仓内套筒结构中采用了耐磨衬板,但其使用寿命较短,增加了制造和运行 成本.转动圆盘衬板与套筒接触部位磨损快,导致衬板使用寿命低,家大了运行成 本;而且耐磨衬板制造.维修成本高,更换不方便. 内套筒底部与转动圆盘间间隙大(30100mm),出料量不准确. 从以上各类给料机的发展历程可以看出， 我国圆盘给料机顺应国外给料机发 辽宁科技大学毕业设计论文 第 4 页 展模式： 圆盘给料机可靠耐用，维护量少，生产效率高，便于自动化管理； 大型化可提高处理能力，适应高产高效集约化生产需要，实现微机自动化控 制、动态分析与监控技术相结合； 拓展各机型的适用范围，以满足不同物料 运输的需要，降低动力消耗和噪声，更加环保和人性化设计。 1.2.2 圆盘给料机的工作原理和分类 圆盘式给料机由驱动装置、 给料机本体、 计量用带式输送机和计量装置组成。 给料机和带式输送机由一套驱动装置驱动， 该驱动装置的电磁离合器具有实现给 料机的开、停和兼有功能转换的作用。计量带式输送机的带速小于 1m/s,为了测 定带速设有速度检测装置，为了防止称量辊偏斜设有检测杆进行调整。 圆盘给料机的工作原理就是利用料仓中的物料在重力作用下落到圆盘的盘 面上，盘面回转在刮板作用下将物料均匀连续的输出到称量装置上,套筒与盘面 一般间隙在 25- 30mm 之间。 圆盘给料机分座式和吊式两种安装方式；根据物料的粒度来定有多种型号 如： 等等 1） dk 型为吊开式，db 型为吊闭式。型型圆盘给料机能均匀， 连续地将粉状， 颗粒状或小块状的物料喂送到下一道设备中 给料能力可通过改 变下料套筒的高度和卸料刮板的位置来调整当采用调速电动机或直流电动机 时，还可通过改变电动机的转速来调整给料量。 2）pdx 型新型圆盘给料机采用立式减速机传动，可独立使用，该产品具有 高可靠性，高效率，节能型新型圆盘给料机，其结构比国外圆盘给料机更先进， 合理，并拥有多项专利。 3）pz 系列圆盘给料机皆为座式，有重型、轻型、热料型三种十五个规格， 适用于中、细粒物料的给料，广泛应用在矿山、冶金、煤炭、建材、化工、电力 等部门的生产中。 该系列圆盘给料机是在认真总结国内外圆盘给料机技术水平基 础上， 采用了渐开线包络蜗杆蜗轮副传动新技术设计而成的渐开线包络蜗杆蜗轮 辽宁科技大学毕业设计论文 第 5 页 副传动，通过一次包络获得了二次包络的效果，使给料机具有承载能力大、运行 平稳、工作可靠、给料均匀、结构简单紧凑、维护方便、使用寿命长等特点，因 为给料精度高，所以适合自动计量和自动给料。 4）zmbr、 mbr 重型圆盘给料机是一种容积计量的给料(配料)设备,广泛 应用于冶金、化工、煤炭、建材及电力等工业部门，它的优点是结构简单，给料 均匀、准确，运行平稳可靠，承载量大，调节方便，调节范围较宽，维护管理筒 便，与料仓连接的出料口尺寸较大，便于安装和物料的排料。 zmbr、mbr 重型圆盘给料机系座式安装，传动结构封闭，能在料尘较多 的工作环境下工作，具承载力大、检修周期长的优点。由于能承受较大的料柱压 力，故通常将其直接安装在料仓下部，向其他设备给料 1.3 特点 圆盘给料机是一种比较成熟的给料设备，它具有以下优点： (1)承载量大； (2)运转平稳可靠； (3)结构简单，容易维修，管理方便,检修周期长； (4)给料均匀稳定、容易调节，调节范围较宽； (5)与料仓连接的卸料口尺寸较大，便于安装和排料； (6)传动结构封闭，能在灰尘较多的工作环境下工作。 它的缺点主要是安装空间尺寸较大，结构比较笨重，制造费用高。 2 分析计算 2.1 确定传动方案 2.1.1 敞开式圆盘给料机 在圆盘上部安装有与圆盘同心的其直径小于圆盘的套筒， 距离套筒下端面有 辽宁科技大学毕业设计论文 第 6 页 一定的高度，套筒内装有物料，圆盘工作转动时，散落在套筒与圆盘所构成的同 心圆之间盘上的物料在刮板的挡刮作用下，被送进受料装置中或运输带上，这种 给料方式的圆盘给料机，叫敞开式圆盘给料机。敞开式圆盘给料机，没有良好的 润滑条件，易落入灰尘、矿料和杂物，齿轮、轴及转动摩擦部位会迅速磨损。但 其设备轻，结构简单，便于制造，多为中小烧结厂采用。其结构示意图如图 2.1 所示。 图 2.1 敞开式圆盘给料机示意图 2.1.2 封闭式圆盘给料机 在盘面工作转动时，容器内物料在刮板作用下，从排料口排向受料装置中或 运输带上，这种给料方式的圆盘给料机，叫封闭式圆盘给料机。封闭式圆盘给料 机传动的齿轮及轴承等部件装在刚度较大的密封壳里，因而有着良好的润滑条 件，检修周期长，但设备重、造价高、制造困难，大型烧结厂采用较多。其结构 辽宁科技大学毕业设计论文 第 7 页 示意图如图 2.2 所示。 图 2.2 封闭式圆盘给料机示意图 2.1.3 方案的确定 此设备工作在大型钢铁厂， 其设备工作时间长。 在烧结车间中工作环境恶劣， 灰尘多。 因为封闭式圆盘给料机传动机构实现全密封， 有益于提高传动机构寿命、 效率；降低了零部件的制造精度和成本；能在灰尘较多的工作环境下工作，具有 承载力大、检修周期长的优点。所以选用封闭式圆盘给料机。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 8 页 2.2 电机选择 2.2.1 选择电机的类型 由于圆盘给料机工作在灰尘多的环境下，故可以选用能防止灰尘、铁屑或 其他杂物侵入电机内部的电机。所以选用适用于灰尘多、水土飞溅场所的 y-180l 型系列封闭式异步电动机。 2.2.2 选择电动机容量 电动机工作功率为： w d p p =； (2-1) 工作机所需功率： kw nt p w w 9550 =； (2-2) 其中t 阻力矩； w n 圆盘转速。 21 ttt+= ， （其中 1 t 轴承摩擦阻力矩； 2 t 物料摩擦阻力矩） 1 t = 承承轴 ）（rggr+= 21 f 轴 止推轴承摩擦系数(003 . 0 = 承 )； 轴 r 轴承滚珠到中心轴的半径（m435 . 0 r= 承 ） 1 g 蜗轮装置与圆盘总重力(kng656 . 6 1= )； 2 g 物料的总重力。 由设计参数可知， 圆盘半径m25 . 1 2 r= d ，m4 . 3h =， 物料的密度 3 /2mt= 所以=vh 2 r 所以=v 32 69.164 . 325. 1m=， 又因为ggm 2 =vg,kngmt794.3331010269.16,/2 33 = 1 t =）（）（ 轴轴轴 m28.444435 . 0 )6656333794(003 . 0 f 211 =+=+=nrggr 辽宁科技大学毕业设计论文 第 9 页 由主要设计参数可知圆盘给料能力：hm /100 3 则单位时间内给料能力为：kg33.3333 60 10200 m 3 = = 物料摩擦因数215 . 0 =，摩擦力为f , kngf1667. 71033.3333215. 0gm= 所以m)(33.895825. 167.7166f2 2 =nrt 所以工作阻力矩）（mntt=+=+= 3 21 10402. 928.44433.8958t 将求得的数据代入(2-2)得工作机功率为： ）（kwkwkw nt p w w 9 . 4 98. 09550 9 . 410402. 9 9550 3 = = = 其中圆盘转动效率（98 . 0 =） 传动装置的总效率： 蜗链承齿联总 = 422 ； (2-3) 按机械设计手册取： 齿轮啮合效率97. 0= 齿 （齿轮精度为 8 级） ； 滚动轴承效率98. 0= 承 ； 联轴器效率99. 0= 联 ； 链轮传动效率95 . 0 = 链 ； 蜗杆传动效率85 . 0 = 蜗 ； 将以上数值代人（2-3）则传动装置的总效率： 673. 085. 095. 098. 097. 098. 0 422422 = 蜗链承齿联总 ； 所以电动机所需功率为： ）（kwkw p p w d 3 . 7 673. 0 9 . 4 = ； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 10 页 （1）皮带传动装置的总效率： 链减承齿联总 = 422 按机械设计手册取： 齿轮啮合效率97. 0= 齿 （齿轮精度为 8 级） ； 滚动轴承效率98. 0= 承 ； 联轴器效率99. 0= 联 ； 链轮传动效率95 . 0 = 链 ； 蜗杆传动效率85 . 0 = 蜗 ； 将以上数值代人（2-6）则传动装置的总效率： 776 . 0 95 . 0 98 . 0 98 . 0 97 . 0 98 . 0 = 422422 = 链减承齿联总 由设计参数要求可知：f=20000n，v=0.2（m/s） （2） 电机所需的工作功率： 5.2(kw)= 0.7761000 0.220000 = 1000 vf =p w 总 因载荷平稳，电动机额定功率 ed p 略大于 d p 即可 所以选取电动机的额定功率为 13kw。 2.2.3 电动机转速的选择 选用满载转速为）（min970 r和）（min1470 r两种作对比。 已知要求圆盘转度为）（min9 . 4r，总传动比 w m n n i =，其中 m n 为电机的满载 转速。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 11 页 现将两种电动机的有关数据列于表 2.1 比较。 表 2.1 两种电动机的数据比较 方案 电动机型号 额定功率/kw 满载转速(minr) 总传动比 i 4180ly 22 1470 300 6180ly 15 970 197 上表可知方案总传动比过大，为了能合理的分配传动比，使传动装置结构 紧凑决定选用方案。 2.2.4 电动机型号的确定 根据电动机功率和转速，确定电动机型号为6180ly。 2.3 传动比的分配 2.3.1 总传动比是 197 9 . 4 970 = w m n n i； 2.3.2 分配传动装置各级传动比 减速器传动比分配： 高速级的传动比5 . 2 1 =i； 低速级的传动比7 2 =i； 链传动比分配：2 3 =i 蜗杆传动比分配：45 4 =i 辽宁科技大学毕业设计论文 第 12 页 2.4 传动方案设计和确定 根据以上参数确定传动装置的布置，具体布置如图 2.3 所示。 图 2.3 圆盘给料机传动方案图 2.5 计算传动装置的运动和动力参数 2.5.1 0 轴的计算（电机轴） ： ）（kwpp d 5 .12 0 =； ）（min970 0 rnn m =； ）（mnmn n p t=6 .114 970 5 .12 95509550 0 0 0 ； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 13 页 2.5.2轴的计算（高速轴） ： ）（ 联 kwkwppp375.1299. 05 .12 00101 =； ）（min970min 1 970 1 1 01 0 1 rr n i n n=； ）（mnmn n p t=8 .121 970 375.12 95509550 1 1 1 ； 2.5.3 轴的计算（中间轴） ： ）（ 承齿 kwkwppp763.1198. 097. 0375.12 11212 =； ）（min388min 5 . 2 970 12 1 2 rr i n n=； ）（mnmn n p t=5 .289 388 763.11 95509550 2 2 2 ； 2.5.4 轴的计算（低速轴） ： ）（ 承齿 kwkwppp182.1198. 097. 0763.11 22323 =； ）（min55min 7 388 23 2 3 rr i n n=； ）（mnmn n p t=1910 55 182.11 95509550 3 3 3 ； 2.5.5 轴的计算（蜗杆轴） ： ）（ 蜗链 kwkwppp029. 985. 095. 0182.11 33434 =； ）（min28 2 55 34 3 4 r i n n=； ）（mn n p t=3079 28 029. 9 95509550 4 4 4 ； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 14 页 将各轴的运动和动力参数列于表 2-2 表 2- 2 各轴的运动和动力参数 轴 号 功率kwp 转矩)(mnt 转速)min( 1 rn 传动比i 0 12.5 114.6 970 1 1 2.5 7 12.375 121.8 970 11.763 289.5 388 11.182 1910 55 9.029 3029 28 2 辽宁科技大学毕业设计论文 第 15 页 3 传动零部件的设计计算 3.1 齿轮的设计计算与校核 3.1.1 斜齿圆柱齿轮的设计 已知输入功率为kwp375.12 1= ，小齿轮轴的转矩mnt=8 .121 1 ，传动比 5 . 2 1= i。 1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角取为 o 20 （2）圆盘给料机为一般工作机器，速度不高。故选用 7 级精度。 （3）材料选择 ：大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240hbs。小齿轮即齿 轮轴的材料为r40c，硬度为 280hbs。二者材料硬度差为 40hbs。 （4）选小齿轮的齿数50 1 =z，大齿轮的齿数1255 . 250 2 =z，取125 2 =z。 （5）初选螺旋角 o 14= 2）按齿面接触强度设计 （1）由文献2式（10-24）试计算小齿轮分度圆直径,即： 3 2 1 1 12 + h eh d t t zzz u utk d (3- 1) （2）确定公式内的各计算数值 试选载荷系 th k= 1.4，mnt. 8 . 121 1= 由文献2图 10- 20 选取区域系数 zh = 2.48。 由文献2式（10-23）可得螺旋角系数 z。 985 . 0 14coscos 0 = z 由文献2表 10- 7 选取齿宽系数 1= d 。 由文献2表 10- 5 查得材料的弹性影响系数 ze = 189.8 mpa1/2。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 16 页 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600 1lim = h mpa；大 齿轮的接触疲劳强度极限550 2lim = h mpa。 计算应力循环次数 () 9 11 1019 . 4 153008219706060=jlhnn 89 12 10676. 15 . 2/1008. 1/=unn 由文献2图 10- 19 取接触疲劳寿命系数87. 0 1 = hn k，93 . 0 2 = hn k； 取失效概率为 1%，安全系数 s=1,由式（1014）得。 许用接触应力为： mpa s k hhn h 522 1 60087. 0 1lim1 1 = = ； mpa s k hhn h 512 1 55093. 0 2lim2 2 = = 。 取其中1 h 和2 h 中较小的值为齿轮副的接触疲劳许用应力， 即 h =2 h =512mpa 2） 试算小齿轮分度圆直径 156.73 512 985 . 0 8 . 18948 . 2 5 . 2 15 . 2 1 10 8 . 1214 . 12 3 2 3 1 = + t dmm 3) 计算圆周速度 smsm nd v t 7 . 3 100060 970156.73 100060 11 = = = (3- 2) 4)计算齿宽 b 及模数 nt m 156.73156.731 1 = tdd bmm (3- 3) 420 . 1 50 14cos156.73cos 1 1 = = z d m t nt mm 195 . 3 42 . 1 25 . 2 25 . 2 = nt mhmm 897.22 195. 3 156.73 =hb 辽宁科技大学毕业设计论文 第 17 页 5）计算纵向重合度 964. 314tan501318. 0tan318. 0 1 =z d (3- 7) 6） 计算载荷系数 k 已知使用系数 a k=1，根据 v = 3.7m/s，8 级精度，由文献2图 10-8 查 得动载系数12. 1= v k；由表 10- 4 查得 h k=1.342；由897.22=hb则查图 10- 13 得351. 1= f k，由表 10- 3 查得4 . 1= fh kk。故载荷系数： 104. 2342. 14 . 112. 11= hhva kkkkk (3- 8) 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 得： 796.83 4 . 1 104 . 2 156.73 3 3 11 = ht h t k k ddmm (3- 9) 7）计算模数 mn 63 . 1 50 14cos796.83cos 1 1 = = z d mn mm (3- 10) 取mm n 2m =；653.40 2 14cos796.83cos 1 1 = = o n m d z ，取40 1= z,则大 齿轮齿数100405 . 2 12 = izz,取101 2 =z， 1 z 与 2 z 互为质数。 （2）计算几何尺寸 1）计算中心距 ()() 316.145 14cos2 210140 14cos2 m 21 = + = + = oo n zz amm， 圆整后为mm145=a； 2)按圆整后中心距修正螺旋角 ： 21 212913 1452 2)10140( cos 2 )( cosar o = + = + =ar a mzz n 2）计算分度圆直径mm zm d n 269.82 212913cos 402 cos 1 1 = = o ； mmmmdd731.207269.821452a2 12 =； 3 ） 齿 宽mmb a 269.82269.821d1=； 圆 整 后 取mm82 2 =b， 辽宁科技大学毕业设计论文 第 18 页 mmbb87)105( 21 =+=； 3.按齿根弯曲强度校核 cos2 2 1 3 2 1 f nd safaf f zm yyyytk =； （3- 11） 式中： 载荷系数 ffvaf kkkkk= （3- 12） 由文献2表 10- 2 使用系数：1= a k；由文献2图 10- 8 动载系数： 12. 1= v k；齿间载荷分配系数：直齿轮1= h k；由文献2表 10- 4 齿向载荷分 配系数：342 . 1 = h k，由897.22=hb则查图 10- 13 得351. 1= f k，由表 10- 3 查 得4 . 1= f k。 上述各值代入（3- 17）得118. 2351. 14 . 112. 11= ffvaf kkkkk 查文献2表 10- 17 得齿形系数：42. 2 1=fa y；40. 2 2 = fa y 查文献2表 10- 18 应力校正系数：81. 1 1=sa y；88. 1 2 = sa y 弯曲疲劳重合度系数71 . 0 64 . 1 75 . 0 25 . 0 75 . 0 25 . 0 av =+=+= y 弯曲疲劳螺旋角系数554 . 0 120 498.13 964 . 3 1 120 1= oo y 将以上数值代入（3- 16）得： mpa f 53.67 4021 498.13cos554. 071. 081. 142. 2108 .121118. 22 23 3 1 = = mpa f 56.69 4021 498.13cos554. 071. 088. 140. 2108 .121118. 22 23 3 2 = = o 查 得小齿轮的弯曲疲劳强度极限mpa fe 625 1= ； 大齿轮的弯曲疲劳强度极限mpa fe 425 2 =； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 19 页 取弯曲疲劳寿命系数85. 0 1 = fn k，88 . 0 2 = fn k； 取弯曲疲劳安全系数4 . 1=s； 所以有： mpa s k fen f 46.379 4 . 1 62585. 0 11 1 = = ； mpa s k fen f 14.267 4 . 1 42588 . 0 22 2 = = ； 应为 ff =e f f r a ， 所以由 机械设计手册 6 4 . 0=x，4 . 1=y。 所以nnyfxffp arpa 7067)27044 . 141274 . 0(3 . 1)( =+=+=。 由以上各数据可得： hh p c n l r h 86400108 . 1) 7067 10188 ( 5560 10 )( 60 10 16 3 10 366 = = ； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 29 页 所以轴承寿命足够。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 30 页 4 链传动的设计与计算 输送带链轮传动设计，总传动比：197 9 . 4 970 a = w m n n i； 主动轮转速为min/ r55 3 =n减速器的传动比为7= 减 i，45= 蜗 i,链传动的传动 比推荐6，选 链 i=2， 4.1 选择链轮齿数 取小齿轮齿数 1 z=21，大链轮的齿数 2 z= 3 i 1 z=221=45 。 4.2 确定计算功率 查文献【7】表 9-6 得主动链轮 a k=1.0，图 9-13 得 z k=1.28，单排链，功 率为： ca p = a k z k 3 p =1.01.284.9kw=6.272kw 4.3 选择链条型号和节距 根据6.272kw= ca =p和主动链轮转速55=n3（r/min） ， 由图 9-11 得链条号为 20a,查表 9-1 得节距 p=31.75mm。 4.4 计算链节数和中心距 初选中心距 0 a =(3050)p=(3050)31.75=9531588mm。取 0 a =1300mm， 按下式计算链节数 0p l: 故取链长节数 p l =115 节 由 （ p l - 1 z） /( 2 z- 1 z） = （115-21） / （45-21） =3.916， 查表 9-7 得 1 f=0.24883， 所以得链传动的最大中心距为： 0 a = 1 fp2 p l -( 1 z+ 2 z) =0.2488331.752115-(21+45)1296mm 4.5 计算链速 v，确定润滑方式 v= 1 z 3 n p/（601000）=（215531.75）/（601000）0.6111m/s 由图 9-14 查得润滑方式为：滴油润滑。 0 21210 0 22 a 2 a pzzzz p lp + + + += 115 1300 75.31 2 4521 2 4521 75.31 1300 2= + + + += 辽宁科技大学毕业设计论文 第 31 页 4.6 计算链传动作用在轴上的压轴力 p f 有效圆周力： e f =1000p/v =10004.9/0.6111=8018n 链轮水平布置时的压轴力系数 fp k=1.15 则 p f fp k e f =1.158018 9221n 计算链轮主要几何尺寸 4.7 链轮材料的选择及处理 根据系统的工作情况来看，链轮的工作状况是，采取两班制，工作时由轻 微振动。每年三百个工作日，齿数不多，材料为 40 号钢，淬火 、回火，处理 后的硬度为 4050hrc 。 mm z p d027.213 21 180 sin 75.31 180 sin 0 1 0 1 = = = mm z p d155.455 45 180 sin 75.31 180 sin 0 2 0 2 = = = 辽宁科技大学毕业设计论文 第 32 页 5 蜗轮蜗杆传动设计 5.1 选择蜗杆的传动类型 根据 gbt 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（zk） 5.2 选择材料 根据蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用 45 钢,表面淬 火，硬度在 4555hrc 5.3 蜗轮蜗杆的设计 1.按齿面疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校 核齿根弯曲疲劳强度。其公式为： 2 h2 21 2 z 480 ktdm （5- 1） （1）确定作用在蜗轮上的转矩 2 t 按 1 z =2，估取效率 =0.8，则 2 2 6 2 n p 1055 . 9 t= 76 104 . 2 45/69 8 . 09 . 4 1055. 9= nmm （5- 2） （2）确定载荷系数 k 应为工作载荷较稳定，所以取 k =1；使用系数 a k =1.15；动载系数 v k =1.05；所以 ： 21 . 1 05 . 1 115 . 1 kkkk va = （5- 3） （3）确定弹性影响系数 2 1 e mpa160z =。 （4） 确定蜗轮齿数 021062izz 12 = （5- 4） （5）确定许用接触应力 h 根据蜗轮材料为 zcual10fe3，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45hrc 可从参考文献2表 11- 7 中查的蜗轮的基本许用应力 h =268mpa。 辽宁科技大学毕业设计论文 第 33 页 应力循环次数 ： 7 h2 10328 . 2 24000 60 970 160ljn60n= （5- 5） 主要寿命系数： 899. 0 10328. 2 10 k 8 7 7 hn = = （5- 6） 则 h = hn k h =0.899268=238mpa （5- 7） （6） 计算 1 2d m值 2 7 1 2 23890 480 104 . 221 . 1 dm mm=13498mm 因为2 1= z，所以从参考文献2表 11- 2 中取模数 m=10mm；蜗杆分度圆 直径mm112d1=。 4.蜗轮与蜗杆的主要参数与几何尺寸 （1）中心距 mm506 2 9010112 2 dd a 21 = + = + = (5- 8) （2）蜗杆 轴向齿距： mm 4 . 311014 . 3 mpa=； 直径系数： 11 10 112 m d q 1 =； 齿顶圆直径： mm1321012112h2dd 1a11a =+=+=； 齿根圆直径： ()mm 6 . 892 . 11012112h2dd 1f11f =+=； 分度圆导程角： 11 2 arctan q z arctan 1 =101817； 辽宁科技大学毕业设计论文 第 34 页 蜗杆轴向齿厚： mm 7 . 151014 . 3 5 . 0m5 . 0sa=。 （3）蜗轮 蜗轮分度圆直径： mm9001090mzd 22 =； 蜗轮喉圆直径： ()mm 6 . 909mm8 . 42900h2dd 2a22a =+=+=； 蜗轮齿根圆直径： ()86.4mm8mm6.82900h2dd 2f22f =； 蜗轮咽喉母圆半径： ()51.2mmmm 6 . 9095 . 0506d5 . 0ar 2a2g =。 5 .校核齿根弯曲疲劳强度 f2 21 2 f y mdd kt53 . 1 = fa y （5- 9） 当量齿数： () 50.94 178cos10 90 cos z z 33 2 2v = o （5- 10） 根据当量齿数从参考文献2中查的齿形系数20. 2y 2fa = 螺旋角系数 926 . 0 140 304.10 1 140 1y= = = （5- 11） 许用弯曲应力 fnf k= f （5- 12） 从参考文献2中查的 zcual10fe3 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 mpa90 f =。 寿命系数： 70 . 0 10328 . 2 10 k 9 7 6 fn = = （5- 13） 辽宁科技大学毕业设计论文 第 35 页 mpa63mpa70 . 0 90 f = 926 . 0 20 . 2 01900112 104 . 221 . 1 53 . 1 7 f = =44mpa 所以，弯曲强度满足要求。 6 验算效率