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曲柄 往复 毕业设计

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双曲柄往复式给煤机毕业设计,曲柄,往复,毕业设计

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河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指 导 教 师： 王志阳 职 称： 副教授 所在院（系）：机械与动力工程学院 教研室： 机械设计教研室 题目名称双曲柄往复式给煤机姓名陈 阳 洋专业班级机设08-4学号0828120034一、选题质量（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）所选做的双曲柄往复式的总体设计符合本专业的的培养目标，基本能达到综合训练的要求。设计任务还是很有难度的，图纸复杂，设计量比较大，工作量完全达到了毕业设计的要求。设计题目与实际生产结合紧密，而且对我们以后继续从事科研设计有很大的帮助。二、开题报告完成情况 通过去工厂参加实习，对煤矿机械的整体概况有了初步的了解，在老师的指导下顺利完成了本次设计的开题报告，由于过去自己没接触过给煤机，所以现在感觉做给煤机的设计还是有难度的，不过通过查阅各方面资料，对给煤机及给煤机的现有方法有了清晰的了解和认识，为下一步的设计打下基础。毕业设计是很重要的一次设计，因此从开始我就很重视这次设计，开题报告对设计的顺利完成有着极为重要的作用，所以认真完成开题报告也是必须的。三、阶段性成果已初步对给煤机的发展以及目前国内外的给煤机的发展有了一定的了解，对给煤机结构和功能有了较为细致的认识，对它的各个组成部分进行了分析，完成了一部分零件图和说明书，对该课题也有了更进一步的认识；其工作原理和主要的部件已经比较熟悉。四、存在主要问题现在手头的资料还是非常少，急切需要寻找更多的资料以完成后面的设计，另外对个别零件还有待做更深层次的认识和把握。自己的设计总体思路是有的，但是具体细节问题比较繁琐，却有点感觉无从下手，自己会尽力去查阅更多资料解决问题。另外就是由于设计部分结构复杂，感觉画CAD图有难度，亟待解决的问题还有很多，自己会多多去努力的！五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语：指导教师： （签名） 年 月 日河南理工大学万方科技学院2012届本科生毕业设计 摘 要给煤设备在我国煤矿，选煤厂及其它行业应用已几十年。生产实践证明，给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。现有的往复式给煤机的具有生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点，因此,改进并扩大现有型往复式给煤机的产量是完全必要的。本说明书主要论述研究了：给煤设备的种类、发展概况；着重介绍了往复式给煤机工用、组成；工作原理、特点；使用中存在的问题及改进措施，安装和维护等内容。本说明书设计主要是：先通过设计计算给煤机的主要运动部件即给煤槽的运行速度和所受的运行阻力来求得电动机功率。用电动机功率来设计减速器。然后在设计出曲柄连杆机构，给煤槽，托辊组件等主要运行部件。最后设计给煤机箱体，传动平台等辅助部件。最后完成给煤机的总体装配。在本次往复式给煤机的设计过程中，着重对减速器、曲柄连杆机构、托辊进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。关键词：往复式给煤机； 减速器； 给煤槽； 托辊组件。ABSTRACTReciprocating feeder in Chinas coal mines, coal preparation plant and other industry application has been for several decades. Practice has proved that the reliability of equipment to the coal, a direct impact on the whole production system the normal operation. Reciprocating the existing feeder with small production capacity, installation and removal of inconvenient, Non-uniform force, and other shortcomings Therefore, the improvement and expansion of existing K-Reciprocating coal feeder is completely necessary. This manual focuses on the study: the types of equipment to the coal, the development of profiles; focused on reciprocating machinery to the coal, and composition; working principle, characteristics; the use of the existing problems and improvement measures, such as installation and maintenance.The design specification is: first through the design calculations for coal is the main moving parts to the coal shafts running speed and suffered the motor running resistance to achieve power. To the final design of coal chassis, transmission platforms, such as auxiliary components. Coal-to finalizes the overall assembly. Reciprocating in this coal to the design process, focusing on reducer, transmission platform, crank linkage, Idler for the analysis and design. Important components of the stress analysis, strength check, in accordance with its common failure mode, Factors and basic design requirements, is an important component of the stress analysis, strength and stiffness of the design method. Key words: Reciprocating to the coal; Reducer; supplying coal shaft. 目录1. 绪 论11.1给煤机常见的几种类型11.2 K型往复式给煤机的工作原理及组成41.3往复式给煤机满足大型矿井生产能力的要求51.4往复式给煤机其自身结构的优越性52. 往复式给煤机的总体设计72.1 K-4型往复式给煤机的技术参数72.2 往复式给煤机的参数72.3给煤机的总体外型设计72.4给煤机的受力分析112.4.1 往复式给煤机的运行阻力112.4.2 产生运行阻力的因素及力的计算113. 减速器设计143.1电动机选型143.2传动比分配143.3计算传动装置的运动和动力参数153.4齿轮的设计163.4.1第一对齿轮的设计163.4.2 第二对齿轮的设计213.4.3大齿轮的腹板设计273.5传动轴的设计293.5.1轴的设计293.5.2轴的设计353.5.3 轴的设计403.5.4键的强度校核453.5.5 轴承的校核453.6减速器箱体的结构设计483.7轴承盖选用螺钉联接式轴承盖503.8起吊装置吊耳和吊钩的尺寸确定533.9封油垫材料544. 给煤机的零件设计554.1托辊轴的设计计算554.1.1整体布局554.1.2托辊轴的设计与校验554.2曲柄的设计594.3连杆的设计604.3.1 曲柄轮毂键的设计及校核604.3.2 曲柄连杆其余零件的选取614.4给煤槽的设计614.5闸门的设计63结论65致 谢66参考文献671.66河南理工大学万方科技学院2012届本科生毕业设计 1. 绪 论给煤设备在我国煤矿、选煤厂及其它行业应用已有几十年。给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。给煤设备的主要用途是将煤从煤仓或卸煤坑中均匀地装载于运输机上或其它筛选、储存装置中。1.1给煤机常见的几种类型给煤机一般可分为往复式给煤机、链式给煤机、振动式给煤机、连续式给煤机等。往复式给煤机（如图1-1所示）采用悬挂式安装方式，在地坑基础完工后，往复式给煤机可以直接通过料斗固定在地坑基础上。往复式给煤机一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给煤，将储料仓或料坑里的物料连续均匀地卸运到运输设备或其他筛选设备中。往复式给煤机具有对煤的品种、粒度、外在水分适应性强，以及具有较高的可靠性，噪音低、维护工作量小等优点。给煤机底板在往复运行过程中需承受物料很大的摩擦力，所以需要较大的驱动功率，能耗大。图1-1 K型往复式给煤机示意图链式给煤机（如图1-2所示）多用于地面选煤厂，适用于选煤厂生产工艺过程的配料作业。给料连续均衡、稳定;操作简单，运行均衡，无振动，无噪声，维护量小，耗电量少;给料量的大小可以随欲调节;便于实现给料自动控制。在运行过程中,给煤机的四条刮煤链在从动轴处,因无链轮定位,易游移发生咬链而断链,影响生产。 图1-2 链式给煤机简易工作原理图1.主动轴 2.链轮 3.料斗 4.衬板 5.刮煤链 6.从动轴 电磁振动式给煤机（如图1-3所示）具有结构简单、体积小、重量轻、无转动件,无电机等优点,目前已在国内广泛使用。在使用过程中，由于振动式给煤机给煤频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给煤，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给煤量不稳定，给煤量的调整也比较困难；由于是靠振动给煤，给煤机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给煤槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给煤高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复煤机。图1-3振动式给煤机示意图连续式给煤机（如图1-4所示）在运行过程中，系统主要负荷均由滚动轴承支撑，因此运行阻力小，性能稳定，运行可靠性高，磨损小，维修量小；它一改间断式给料方式为连续式给料方式，大大的提高了工作效率；给料量可自由调节，最大流量可达到2 500 t/h；应用广泛，尤其在矿山这种恶劣的环境下优势更加明显，例如它非常适合湿煤的运输；运行平稳，噪音小，保护环境；节约能源省电，流量为1 500 t/h运行功率仅在6.5 kW左右；采用根据专利研制的高分子复合整芯输送皮带，使用寿命长；运用新型结构设计，确保皮带无跑偏打滑现没有煤渣洒落情况。图1-4 连续式给煤机示意图 对往复式给煤机、链式给煤机、振动式给煤机、连续式给煤机进行比较，我认为,在煤矿井下和地面生产系统的咽喉环节,及在其他需要控制噪音的环节,应首选往复式给煤机。1.2 K型往复式给煤机的工作原理及组成往复式给煤机由槽形机体和带有曲柄连杆装置的活动地板组成的曲柄滑块机构，地板是工作机构。传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。图1-5 往复式给煤机原理图1.曲柄 2.减速器 3.电动机 4.连杆 5.斜板 6.托辊 7.底板K型给煤机由机架、 底拖板（给煤槽）、电动机、减速器、联轴器、传动平台、漏斗、闸门、托辊等组成。本机可根据需要设有带漏斗、不带漏斗两种形式。给煤机设有两种结构形式：1、带调节闸门 2、不带调节闸门，其给煤能力由底板行程来达到。采用双曲柄驱动方式给煤机的驱动装置采用硬齿面减速器, 普通柱销联轴器(而非液力偶合器),双输出轴形式,这样,不但降低了成本而且使单边轴伸的径向载荷仅为底面推力的一半,受载条件大大改善,而且,进一步地提高了导板运行的稳定性，因此在本设计中采用双曲柄驱动方式。1.3往复式给煤机满足大型矿井生产能力的要求随着我国煤矿井型的不断扩大,小时生产能力也在增加,例如:井型为240万t/a,300万t/a,400万t/a的矿井,小时生产能力分别为742t/h, 928t/h,1238t/h。矿井小时生产能力的增加,要求提高给煤机的生产能力。目前,矿井井下原煤运输越来越多地采用胶带输送机,也就是说,井下使用给煤机的环节增加了。虽然可以采用多台小型号给煤机联合布置来满足大生产能力的要求,但布置多台给煤机需要扩大硐室,增加工程投资。况且多台布置,系统可靠性降低,噪音增大,出问题的机率也相对增多,给维修带来一定的麻烦。在使用胶带输送机的装车系统,是地面生产系统中使用给煤机最多的地方,而且要求给煤能力比较大。装车系统若采用电振给料机,不但增加了装车的高度而且噪音很大。安装大型往复式给煤机,不仅使小时生产能力增大,而且也为装车系统设备的选型提供了更大的可选范围。主井井底装载带式(板式)定量输送机式井底装载设备的发展趋势,被列为煤炭重点科研项目,定量输送机慢速装载时要求给煤设备的能力在800t/h以上,现有的K系列给煤机达不到这一要求。虽然也可采用给料闸门入料,但给料闸门的给料量易受原煤的水分、粒度影响,使给料不均匀。而大型往复式给煤机可满足这一要求。1.4往复式给煤机其自身结构的优越性结构简单,维修量小。在往复式给煤机中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,损部件少,用在煤矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。性能稳定。往复式给煤机对煤的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水分不稳定且夹有大块煤、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。噪音低。往复式给煤机是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或煤仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无法达到的。安装方便、高度小。往复式给煤机一般安装在煤仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座,安装可一步到位,调整工作量小,而电动给煤机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口过渡溜槽,相比之下,往复式给煤机占有高度小,节省了建筑面积和投资。综上所述，随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有型往复式给煤机生产能力小,不能满足大型矿井的要求。因此,改进和扩大现有型往复给煤机是完全有必要的。2. 往复式给煤机的总体设计2.1 K-4型往复式给煤机的技术参数表2-1 K-4型往复式给煤机技术参数型号规格K-4给煤能力/（t/h）底板行程曲柄位置无烟煤烟煤200459053015034403951002295268501148132曲柄转速/（）62电动机型号YB200L-8(Y200 L-6)功率/18.5转速/（）970减速器型号JZQ-500速比15.75最大允许粒度/含量10 %以下700含量10 %以上550设备重量/ 带料斗2337不带料斗25052.2 往复式给煤机的参数已知给煤机的行程取=300 。给料量1500t/h=25 ，曲柄转速62 。2.3给煤机的总体外型设计1）参考 K-4型往复式给煤机取料仓宽度为=1500 ，底托板材料选用Q235钢长度为L=2700 。由此可推出每转推出煤的容积为：曲柄每转推出煤为吨=403.2 查表得散煤的容重由式得推出煤的最低高度： 因此取底托板焊接在热扎等边角钢焊成的架子上。查手册选用型号为10的角钢，角钢的基本参数为：截面积 理论质量 所需角钢的长度为：角钢的质量为：底托板尺寸为：在底托板的两侧各加一块钢板用来挡煤，防止煤洒落。钢板选用与底托板相同的材料，钢板的尺寸为：在底托板的前后两端各加一块钢板用来挡煤，防止煤洒落。钢板选用与底托板相同的材料，钢板的尺寸为：在底托板的下面四个滚轮滚动的地方各焊接一块钢板，钢板选用与底托板相同的材料，钢板的尺寸为：整个钢板的质量为： 2) 曲柄连杆尺寸及底板速度的确定 求各构件之间的速度瞬心利用三心定理找出该机构的各个瞬心的位置，如图2-1所示。中瞬心为构件1与构件3的等速重合点，即：式中：机构的尺寸比例尺；变量。 分析与机构尺寸和曲柄角速度的关系作当ABBC时该机构的位置图，如图2-1所示，以及机构在该位置时的速度多边形，如图2-2所示。 图2-2连杆的速度多边形由图2-1和图2-2可见，CBD (1)式中：= 连杆与曲柄的杆长比。取 又因式中 (2)将式（2）代入式（1）并整理得：由于 rad/s所以 m/s即：底板的速度为0.98 m/s2.4给煤机的受力分析2.4.1 往复式给煤机的运行阻力往复式给煤机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。正行时：底板在托滚上的运动阻力和煤与固定侧板的摩擦阻力。逆行时：底板在托滚上的运动阻力和煤与底板的摩擦阻力。此外，还有消耗在克服煤与侧板之间黏着力和在克服底板加速运动时的运行阻力上。2.4.2 产生运行阻力的因素及力的计算采用倾斜式仓口漏斗。由于煤仓出口处压力的作用,使底板产生了运行阻力,如果采用倾斜的仓口漏斗,使煤仓出口压力对底板作用减小或不作用在底板上,底板的运行阻力就可以大大减小。往复式给煤机的运行阻力由以下简化公式计算： （2-1） （2-2） （2-3）图2-3往复式给料机计算简图式中 给煤机槽体内煤的质量, ;给煤机运动部件的质量, ;重力加速度,g=9.81 ;给煤机底板水平投影长度, ;底板在托滚轮上的运动阻力系数,=0.08;煤与钢的摩擦系数,=0.50.7;煤对侧板的侧压系数=0.995;煤的松散容重,=950 ;h底板上煤的厚度,。给煤机槽体内煤的质量：=2.71.50.943950=617.952+117.936=735.888正行阻力： =3109+20861=23970逆行阻力： =3109+22146=25255运行阻力：3. 减速器设计3.1电动机选型因设备是在井下工作，电机选为隔爆异步电动机。1. 给煤机所需功率： 24.6200.98 24.132. 给煤机的传动效率减速器用三对轴承，选用深沟球轴承查得其效率为齿轮选用直齿圆柱齿轮，其效率为联轴器选用弹性套柱销联轴器，型号为，许用转矩曲柄的效率：连杆的效率总效率为： 3. 电动机的功率确定一般来说，选择电动机容量时应保证电动机的额定功率等于或稍大于工作机所需的电动机功率，即，所以，选择电机额定功率为45，选择电机型号如表3-1所示表3-1往复式给煤机电机选型型号额定功率额定转速同步转速功率因数YB280S-64598010000.873.2传动比分配1计算速比 减速器速比为2分配传动装置各级传动比对于展开式二级圆柱齿轮减速器，在两极齿轮配对材料、性能及齿宽系数大致相同的情况下，即齿面接触强度大致相等时，两极齿轮的传动比可按下式分配： 即 （3-1）代入式（3-1）得 0 3.3计算传动装置的运动和动力参数 电动机功率 轴 轴 轴 3.4齿轮的设计3.4.1第一对齿轮的设计1选择齿轮材料查表2-17小齿轮选用20CMT渗碳淬火 HRC=5662 大齿轮选用20CMT渗碳淬火 HRC=56622. 按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考表机械设计学表选取 公差组8级小轮分度圆直径d，则齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 小齿轮齿数 在推荐值20-40中选大齿轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在5%范围内合适小齿轮转矩 则得 =载荷系数K 使用系数 得动载荷系数 得齿向载荷分布系数 得齿间载荷分配系数及得 并查值=则载荷系数的初值弹性系数 则节点区域系数（=，）得重合度系数（=）得许用接触应力得接触疲劳极限应力、应力循环次数预设给煤机每天工作20小时，每年工作300天，预期寿命为6年 则得，接触强度的寿命系数 、（不允许有点蚀）硬化系数接触强度安全系数，按一般可靠度查1.1取 13641364故的设计初值为：齿轮模数：得小轮分度圆直径的参数圆整值： 圆周速度V： 与估计取=6m/s有差距，对取值有影响，需修正查图8-57 =1.18小轮分度圆直径 大轮分度圆直径中心距齿宽 大轮齿宽小轮齿宽3齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数 小轮 大轮 应力修正系数 小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限 弯曲寿命系数尺寸系数 =1安全系数 则 故：齿根弯曲强度足够。3.4.2 第二对齿轮的设计 1选择齿轮材料小齿轮选用20CMT渗碳淬火 HRC=5662大齿轮选用20CMT渗碳淬火 HRC=56622按齿面接触疲劳强度计算确定齿轮传动精度等级，按v=(0.0130.022) 估取圆周速度，选取 公差组8级小轮分度圆直径d，由得齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置，取 小齿轮齿数 在推荐值20-40中选大齿轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在5%范围内 合适小轮转矩 得载荷系数K得 使用系数 动载荷系数K得初值K K=1.12齿向载荷分布系数 齿间载荷分配系数及 =弹性系数 节点影响系数（=0，）得重合度系数（=0）得许用接触应力得接触疲劳极限应力、应力循环次数预设给煤机每天工作20小时，每年工作300天，预期寿命为6年则查图8-70得，接触强度的寿命系数 、（不允许有点蚀）硬化系数接触强度安全系数，按一般可靠度1.1取 1364 1364故的设计初值为齿轮模数m： 得小轮分度圆直径的参数圆整值 圆周速度V： 与估计取=2m/s很相近，对取值影响不大，不必修正=小轮分度圆直径 大轮分度圆直径 中心距 齿宽 大轮齿宽小轮齿宽 3齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数 小轮 大轮 应力修正系数 小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限 弯曲寿命系数 尺寸系数 =1安全系数 则 故：齿根弯曲强度足够。齿轮设计时所用的公式、3.4.3大齿轮的腹板设计第一对齿轮其他尺寸计算与结构设计1) 小齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 根圆直径基圆直径 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 法向齿距 顶隙 2) 大齿轮的相关尺寸分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 根圆直径基圆直径 齿距 齿厚 齿槽宽 基圆齿距 法向齿距 顶隙 当 ，选用腹板式的结构第一对齿轮中大齿轮的腹板设计 取第二对齿轮中大齿轮的腹板设计取取3.5传动轴的设计3.5.1轴的设计1该轴上的转矩 ： 2求出作用在齿轮上的力输入轴齿轮的分度圆直径为：， 圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-2所示。 3确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。按式4-2初估轴的最小直径，查表4-2，取A=115，可得 4 轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-1所示2）按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段该轴段安装滚动轴承。因轴承只承受径向力，选择深沟球轴承。选用6315型深沟球轴承。其基本尺寸，取轴段直径 mm。取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，滚动轴承应距箱体有一段距离，取， 。图3-1 轴的结构图轴段该轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位。取轴段直径 ，已知齿轮的轮毂宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于齿轮毂孔宽度取轴段取齿轮右端轴肩高度，则轴段直径，轴段长度轴段该轴段安装齿轮，该轴段左端有一轴肩取，则轴段直径。已知齿轮轮毂宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段应略短于齿轮毂孔宽度取。轴段该轴段与轴段相同，取， 3）轴上零件的周向固定齿轮与轴的周向定位采用B型普通平键，平键的尺寸分别为二段， 四段。为了保持齿轮与轴有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证，因此轴段直径的尺寸公差取为。4）确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径见图，轴端倒角取。5）轴的强度校核（1）求轴的载荷首先根据轴的结构做出轴的计算简图（见图3-2）。在确定轴承的支点位时，手册中查取a值（对于6315型深沟球轴承，查得，因此轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图（见图3-2）。C截面处的求轴承支反力： 水平面 垂直面求齿宽中点处的弯矩和： 水平面 垂直面 合成弯矩扭矩：当量弯矩：（2）校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得轴的计算应力为根据计算结果可知，该轴满足强度要求图3-2轴的计算简图3.5.2轴的设计1）该轴上的转矩 2）求出作用在齿轮上的力输入轴齿轮的分度圆直径为 圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-4所示。 3）确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。按式初估轴的最小直径，取A=115，可得 轴段（见图3-3）用于安装联轴器，其直径应该与联轴器的孔径相配合，因此要选用联轴器。联轴器的计算转矩，根据工作情况选取，则。联轴器连接电机与减速器，电机轴的直径为，根据工作要求选用弹性套柱销联轴器，型号为，许用转矩。与电机输出轴连接的半联轴器孔径，因此轴段的直径。半联轴器轮毂总宽度（J形轴孔），与轴配合的毂孔长度。4)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-3所示图3-3 轴的结构图按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段半联轴器左端用轴端挡圈定位，按轴段的直径。为保证轴端挡圈压紧半联轴器，轴段的长度应比半联轴器配合段毂孔长度略短23，取。轴段为了半联轴器的轴向定位，轴段右端制出轴肩，取轴肩高度，所以轴段的直径。根据减速器与轴承端盖的结构，确定端盖的总宽度为。根据端盖装拆要求，取端盖外端面与半联轴器右端面之间的距离为，因此取。轴段该轴段安装滚动轴承。考虑轴承只承受径向力，选择深沟球轴承。取轴段直径为，选用6218型深沟球轴承。其基本尺寸，则 。轴段取轴肩高度，则轴段的直径，轴段长度根据二轴取。轴段该轴段做成齿轮轴，则。已知齿轮的轮毂宽度为，取轴段长度等于轮毂宽度 轴段该轴段同轴段，取该段轴径，轴段长度根据结构取轴段该轴段直径与轴段相同，取，轴段长度。5）轴上零件的周向固定滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证，因此轴段直径的尺寸公差取为。轴与半联轴器的周向定位采用A型普通平键，平键的尺寸为。为了保持齿轮与轴有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为。6）确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径见图，轴端倒角取。7）轴的强度校核（1）求轴的载荷首先根据轴的结构做出轴的计算简图（见图3-4）。在确定轴承的支点位时，手册中查取a值对于6218，查得，因此轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图（见图3-4）。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，C截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。C截面处的支反力： 水平面 垂直面求齿宽中点处的弯矩和： 水平面 垂直面 合成弯矩扭矩：当量弯矩：图3-4轴的计算简图（2）校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得，则0.090.15865 取轴的计算应力为根据计算结果可知，该轴满足强度要求。3.5.3 轴的设计输入轴大齿轮的分度圆直径为 1）该轴上的转矩 2）求出作用在齿轮上的力圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图3-6所示。 3）确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。按式4-2初估轴的最小直径，查表4-2，取A=115，可得 4）轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案装配方案如图3-5所示图3-5轴的结构图按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段该轴段安装曲柄，取轴段直径。该轴段。轴段为了曲柄的轴向定位，轴段右端制出轴肩,取轴肩高度,所以轴段的直径取。根据减速器与轴承端盖的结构，确定端盖的总宽度为。根据端盖装拆要求，取端盖外端面与半联轴器右端面之间的距离为，因此取。轴段该轴段安装滚动轴承。考虑轴承只承受径向力，选择深沟球轴承。取轴段直径为，选用6224型深沟球轴承。其基本尺寸。根据与二轴的配合，则 。轴段该轴段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位。取轴段直径，已知齿轮的轮毂宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于齿轮毂孔宽度取。轴段 齿轮右端轴肩高度，则轴环直径，轴段长度 。轴段该轴段直径与轴段相同，取，轴段长度。轴段该轴段与轴段相同，轴段长度。轴段该轴段与轴段相同安装曲柄，该轴段直径，轴段长度。5）轴上零件的周向固定曲柄与轴的周向定位采用C型普通平键，平键的尺寸为 。齿轮与轴的周向定位采用双键B型普通平键,键的尺寸为。为了保持齿轮与轴有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证，因此轴段直径的尺寸公差取为。6）确定轴上的圆角和倒角尺寸各处轴肩的圆角半径见图，轴端倒角取。7）轴的强度校核（1）求轴的载荷首先根据轴的结构做出轴的计算简图（见图3-6）。在确定轴承的支点位时，手册中查取a值（见表4-16（b）。对于6224型深沟球轴承，查得，因此轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图（见图3-6）。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，C截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。C截面处的支反力： 水平面 垂直面求齿宽中点处的弯矩和： 水平面垂直面合成弯矩扭矩：当量弯矩：图3-6轴的计算简图（2）校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理得，则0.090.15865 取轴的计算应力为根据计算结果可知，该轴满足强度要求。3.5.4键的强度校核轴上键的强度校核键的尺寸，材料45钢。式中键与轮毂槽的接触高度，为键高；键的工作长度，为键宽；许用挤压应力，得。键满足强度要求。轴上键的强度校核键的尺寸分别为， 键满足强度要求。轴上键的强度校核键的尺寸分别为， 键满足强度要求。3.5.5 轴承的校核轴上的轴承为6412型深沟球轴承，查手册，6412型轴承的主要性能参数为：1）计算轴承支反力水平面 垂直面 合成支反力2）轴承的派生轴向力为零。3）轴承所受的轴向载荷为零。4）轴承的当量动载荷，5）轴承寿命因，故应按计算，得。按式5-5轴上的轴承为6315型深沟球轴承，查手册，6313型轴承的主要性能参数为：1）计算轴承支反力水平面 垂直面 合成支反力2）轴承的派生轴向力为零。3）轴承所受的轴向载荷为零。4）轴承的当量动载荷，查表5-12，查表5-12得5）轴承寿命因，故应按计算，0得。按式5-5 轴上的轴承为6224型深沟球轴承，查手册，6313型轴承的主要性能参数为：1）计算轴承支反力水平面 垂直面 合成支反力2）轴承的派生轴向力为零。3）轴承所受的轴向载荷为零。4）轴承的当量动载荷，查表5-12，查表5-12得5）轴承寿命因，故应按计算，由表5-9、表5-10得。按式5-5 3.6减速器箱体的结构设计减速器的箱体是支承和安装齿轮等传动零件的基座，因此，它本身必轴上键的校核须具有很好的刚性，以免产生过大的变形而引起齿轮上载荷分布不均。为此目的，在轴承座凸缘的下部设有肋板。箱体多制成剖分式，剖分面一般设在水平位置并与齿轮轴面重合。箱体选用铸铁。表3-2减速器铸造箱体的结构尺寸名 称代 号荐用尺寸关系下箱座壁厚两级齿轮减速器上箱盖壁厚下箱座剖分面处凸缘厚度上箱盖剖分面处凸缘厚度地脚螺栓底脚厚度箱座上的肋厚箱盖上的肋厚两级圆柱齿轮减速器中心距之和轴承旁联接螺栓（螺钉）直径轴承旁联接螺栓通孔直径轴承旁联接螺栓沉头座直径轴承旁凸台的凸缘尺寸（扳手空间）上下箱联接螺栓（螺钉）直径上下箱联接螺栓通孔直径上下箱联接螺栓沉头座直径箱缘尺寸（扳手空间）地脚螺栓直径地脚螺栓孔直径地脚螺栓沉头座直径底脚凸缘尺寸（扳手空间）地脚螺栓数目轴承盖螺钉直径见表4.9-4检查孔盖联接螺钉直径圆锥定位销直径减速器中心高轴承旁凸台高度根据低速轴轴承座外径和扳手空间的要求，由结构确定轴承旁凸台半径轴承端盖（即轴承座）外径见表4.9-4轴承旁联接螺栓距离取箱体外壁至轴承座端面的距离轴承座孔长度（即箱体内壁至轴承座端面的距离）大齿轮顶圆与箱体内壁间距离齿轮端面与箱体内壁间距离3.7轴承盖选用螺钉联接式轴承盖-端盖联接螺钉直径见表3-3表3-3轴承外径D螺钉直径端盖上螺钉数目456570100110140150230681012166图3-7螺钉联接式轴承盖的尺寸图轴上轴承盖的尺寸该轴上轴承的大径为160 ，故=12 m由结构确定由密封尺寸确定轴上轴承盖的尺寸该轴上轴承的大径为160，故=12m由结构确定由密封尺寸确定轴上轴承盖的尺寸该轴上轴承的大径为215，故=12m由结构确定由密封尺寸确定3.8起吊装置吊耳和吊钩的尺寸确定取图3-8箱座上的吊耳箱座上的吊耳见表3-1螺塞的选择根据表4.9-63.9封油垫材料封油垫材料：石棉橡胶板，工业用革；螺塞材料：Q235-A。通气塞的选择根据表4.9-24. 给煤机的零件设计4.1托辊轴的设计计算4.1.1整体布局根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布局和装配方案，如图(4-1)所示。图4-1托辊轴的整体布局4.1.2托辊轴的设计与校验1. 选择轴的材料该轴是心轴，转速较低，选用45号钢，调质处理，其力学性能参考资料查得抗拉强度 屈服点 弯曲疲劳极限 剪切疲劳极限许用弯曲应力 2. 初步估算轴的直径3. 轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案装配方案如图4-4所示图4-2 轴的结构图2) 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段1该轴段用与安装固定板，为了把该轴固定在箱体上，使轴在轴向定位，取该轴段直径，长度。轴段2 该轴段安装螺母，为了固定旁边的套筒，取该轴段直径，长度。轴段3 该段安装套筒，用于固定轴承内圈。取轴段直径，取。轴段4 初步选择滚动轴承根据轴的受力，选取30000型圆锥滚子轴承，为了便于轴承的装配，取装轴承处的直径。初选滚动轴承为32918型，其尺寸为，定位轴肩高度该轴段安装轴承和套筒，装在轴承中间的套筒为了固定轴承内圈，取该轴段直径，长度。轴段5该轴段安装唇形密封圈，取该轴段直径，长度。轴段6该轴段，长度。3) 确定轴端倒角取。 4. 轴的强度校核1)滚轮处轴所受的力：图43托辊轴受力分析图支反力： 垂直面垂直面2）校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理。由表4-1查得，则0.090.15865 取轴的计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。5.验算轴承寿命一般工作条件下的滚动轴承往往因疲劳点蚀而失效，滚动轴承尺寸主要取决于疲劳寿命。计算滚动轴承基本额定寿命的公式是； 式中：失效率10%的基本额定寿命； 基本额定动载荷，； 当量动载荷，； 寿命指数，对于滚子轴承。若轴承工作转速为n(r/min)，以小时数为单位基本额定寿命公式为： 1)算轴承支反力合成支反力 2)轴承的派生轴向力 3)轴承所受的轴向载荷 因 4)轴承的当量动载荷 ， 所以： =14255 ， 所以： =14255 所以： =117445)轴承寿命 因，故按计算 查得， 式中：基本额定动载荷，。满足使用要求。4.2曲柄的设计给料机的往复行程为300mm，取曲柄的长度为150mm。曲柄选用活动曲柄，曲柄与减速器的周向定位采用键连接，其结构如图44所示。图44曲柄的结构图4.3连杆的设计根据总体结构之间的位置关系，取连杆的长度为，其结构如图45所示。图45连杆的结构图4.3.1 曲柄轮毂键的设计及校核曲柄与输出轴的周向定位采用C型普通平键联接，按，查得平键截面尺寸，根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长。取齿轮与轴的配合为。曲柄与输出轴的轴向定位采用螺钉连接M2059。连杆与底拖板的连接与曲柄与连杆的一样。因其所受轴向力很小，所以经推算该螺钉强度合格。键的校核：其挤压强度计算公式为：式中：键与毂槽（或轴槽）的接触强度，为键高键的工作长度，C型：许用挤压应力，可查表2-3键的材料一般采用抗拉强度极限的精拔钢制造，常用材料为号钢，轴的材料一般为钢；而轮毂材料可能是钢或铸铁。该键满足强度要求。4.3.2 曲柄连杆其余零件的选取曲柄与连杆连接采用阶梯轴和调心滚子轴承53609连接配合，因其主要受力零件是上边的键，所以阶梯轴和轴承只承受很小的径向力。连杆用45钢调制，因工字钢结构有等方面更适于承受拉力，所以连杆制成工字型。又考虑到连杆会与联轴器相碰，所以将连杆制成弯曲的，其详情结构见曲柄连杆图。4.4给煤槽的设计参考K4型给料机的给煤槽的结构尺寸，取长度： 宽度：其结构及尺寸如图46所示。图46给煤槽的结构图底托板是给煤机的承压部件，它长期处于高压受力状态，所以，应具有足够的强度和刚度。由第二章可知,给煤机槽体内煤的重力。根据计算简图做出剪力图、弯矩图，B截面的弯矩最大，是底托板的危险截面。图4-7 底托板的结构受力分析图1) 惯性矩：2) 支反力 垂直力 ，水平力 3) 弯矩：4) 弯曲应力： 选取底托板的材料为，查得，所以底托板的弯曲强度校核满足设计要求。4.5闸门的设计闸门的作用是控制煤流量，并在停机时将出口封死。即要求：当门在最高位置时，到给煤槽的距离H950；当门在最低位置时，到给煤槽的距离H25。取闸门半径为：。其结构如图48所示。图48闸门的结构图结 论经过一个月的实习和三个多月的专心设计，我的毕业设计已接近尾声。在此非常感谢王志阳老师对我的帮助。毕业设计是个繁杂又烦杂的过程。从选定题目到收集资料，再进入设计计算过程，先通过设计计算给煤机的主要运动部件即给煤槽的运行速度和所受的运行阻力来求得电动机功率。用电动机功率来设计减速器。然后在设计出曲柄连杆机构，给煤槽，拖滚组件等主要