外联式电动滚筒设计.doc

D600 外联式电动滚筒 学 生 学 号 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械设计 2006 8 指导教师 二 O 一 O 年六月 I 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 设计 论文 题目 D600 外联式电动滚筒 学院 机械工程 专业 机械设计与制造 班级 06 级 8 班 学号 学生 指导教师 接受任务时间 2010 3 4 教研室主任 签名 系主任 签名 1 毕业设计 论文 的主要内容及基本要求 主要内容 设计带宽 650mm 带速 2m s 驱动功率 5 5kw 滚筒直径 600mm 滚筒宽度 750mm 筒外一级起联接作用的齿轮传动 筒内三级或二级齿轮传动的电动滚筒 基本要求 确定电动滚筒总体设计方案 选择电动机 进行传动装置 传动零件 轴的结构 设计及相关运动和动力参数计算 选择轴承 联接件 润滑 密封并进行相应的选择 校核计算 绘制装配工作图及零件工作图 编写设计计算说明书 A 电动滚筒总装配图 1 张 AO 图纸 B 零件图 4 张 末级大齿轮 末级啮合小齿轴 联电机处轴承座 电机端滚筒端 盖 A3 号以上图纸 C 设计计算说明书 1 份 约 10000 字 2 指定查阅的主要参考文献及说明 机械设计手册 机械零件设计手册 机械工艺手册 3 进度安排 设计 论文 各阶段名称起 止 日 期 1 第一阶段 设计准备 构思及完成开题报告 1 3 周 2 第二阶段 完成结构设计和计算任务 4 7 周 3 第三阶段 完成所有毕业设计的图纸 8 11 周 4 第四阶段 完成所有设计说明书的撰写 12 13 周 5 第五阶段 毕业设计修改 答辩准备及毕业答辩 14 16 周 II 设计 论文 名称D600 外联式电动滚筒 设计 论文 类型 A 指导教师 学生 姓名 学号 院 专业 班 级 机械工程学院机自 06 级 8 班 一 选题依据 简述研究现状或生产需求情况 说明该设计 论文 目的意义 将普通电动滚筒中的电动机移出来 筒体内仍有减速机构的滚筒常称为减速滚筒 减速滚筒再与电动机外联 就构成了电机外装式电动滚筒 常简称外联式电动滚筒 外联式电动滚筒是介于传统的电机 减速机 传动滚筒的开式传动与普通 电动滚筒驱动之间的一种输送机驱动装置 它具有电机在外散热性能好 而且容易 对电机进行维修或更换等优点 在占有空间位置和制造材料方面 均比开式传动减 少三分之一左右 外联式电动滚筒是止前国内工业要求下的产物 因为从逻辑原理图上分析 主 要部件仍属串联联接 而且至少增加一件传动轴 从可靠性上分析 并没有增加可 靠性 可是由于它的电机散热性好 电机的安装 维修和检查方便 以及在占据空 间位置及制造材料上 比老式的开式传动优越 所以国内外装式电动滚筒多用在大 功率上 外装式电动滚筒 由于电机散热的优点 在某些大功率场合还是较合适的 驱动装置 二 设计 论文研究 思路及工作方法 1 写设计说明书 2 画零件图及装配图 3 交付老师检查 4 修改 5 验收以及答辩 三 设计 论文研究 任务完成的阶段内容及时间安排 1 2009 年 11 月 2009 年 12 月 31 日 确定题目 完成文献综述和开题报告 2 2010 年 1 月 4 日 4 月 11 日 进行实践材料搜集 3 2010 年 4 月 12 日 6 月 4 日 撰写论文并定稿 指导 教师 意见 指导教师签字 年 月 日 难度分量综合训练程度 教研 室毕 业设 计 论 文 工作 组审 教研室主任 年 月 日 III 核意 见 I 摘摘 要要 电动滚筒是一种将电机和减速器共同置于滚筒体内部的新型驱动装置 它主要 应用于固定式和移动式 带式输送机 替代传统的电动机 减速器在驱动滚筒之外的 分离式驱动装置 近年来 根据带式输送机的某些特殊场合需要 又出现了介于分离式驱动和电 动滚筒驱动形式之间的减速装置在滚筒体内部 电动机在滚筒体外面的外装式电动 滚筒 与分离式驱动装置相比 电动滚筒具有结构紧凑 传动效率高 噪声低 使用 寿命长 运转平稳 工作可靠 密封性好 占据空间小 安装方便等诸多优点 并 且适合在各种恶劣环境条件下工作 包括潮湿 泥泞 粉尘多的工作环境 电动滚筒作为皮带运输机和提升等设备的动力 广泛应用于矿山 冶金 化工 煤炭 建材 电力 粮食及交通运输等部门 我厂生产的电动滚筒有定轴齿轮 行 星齿轮 摆线针输三种传动形式 安装型式有电机内置 外置和移动式 电机内置 时有油冷和油浸两种型式 由于电动滚筒与一般减速机构相比 具有结构紧凑 重 量轻 密封性好 安装方便等优点 关键词 带式输送机 减速器 传动形式 冷却方式 2 ABSTRACT Electric drum is a motor and gearbox together into a new type of drum internal drive It is mainly used in fixed and mobile belt conveyor instead of a traditional Motor reducer in driving drum driven than separation In recent years according to the belt conveyor with some special occasion calls for appeared between separation driven and electric drum driven forms the deceleration device in between drum of internal motor in drum body outside the externally mounted electric drum And separation driven devices electric drum with compact structure drive high efficiency low noise long life stable reliable sealing occupies space is small easy to install and many other advantages and is suitable for harsh environmental conditions Includes wet muddy dust more working environment Electric drum as the belt conveyor and lifting equipment Widely used in mining metallurgical chemical coal building materials electricity food and transportation departments I plant the electric drum has a fixed axis gears Planetary gears cycloid needle lose three transmission mode installation of motor built in external and internal mobile motor with oil cooling and oil soaked two type because electric drum and a general reduction gear compact lightweight sealing good easy to install Keywords Belt reducer transmission type cooling method 3 第一章第一章 绪论绪论 电动滚筒是一种将电动机和减速器联接而成的新型驱动装置 它主要应用于固定 式和移动式带式输送机 替代传统的电动机 减速器 今年来 根据带式输送机的某些特殊场合需要 又出现了介于分离式驱动和电动 滚筒驱动形式之间的减速装置在滚筒体内部 电动机在滚筒体外部的外装式电动滚筒 外装式电动滚筒多用于固定式带式输送机上 国外称这种滚筒为齿轮滚筒 电动滚筒作为驱动装置用在输送机上是从上世纪 20 年代才开始 比带式输送机的 开始使用时间晚了 100 多年 电动滚筒首先应用是在德国 由于电动滚筒具有结构紧 凑 传动效率高 噪音小 使用寿命长 运转平稳 工作可靠 密封性好 占据空间 小 安装维修方便等特点 并且适合在各种恶劣的环境下工作 包括潮湿 泥泞 粉 尘多的工作环境 所以目前国内外已经将电动滚筒广泛应用于采矿 冶金 煤炭 交 通 能源 化工 邮电等各个生产建设领域 随着现代工业的发展 电动滚筒的作为主动辊子已广泛应用于各种生产线中的辊 子输送机和辊道输送机 用来输送成件物品 进入 20 世纪 70 年代以后 电动滚筒的 应用场所扩展的十分迅速 经过专门设计 可以制成卷绕钢丝绳 电缆等柔性绳索卷 绕滚筒 并且可以在滚筒的内部装上安全可靠的制动装置和防止逆转的装置 有的电 动滚筒可以在化纤加工中作为脱水轧辊使用 专门制作的防爆型电动滚筒可以用在易 燃易爆的环境中 今年来 还有人试图将微型电动滚筒用在旅游服务行业 如 宾馆 饭店中的擦鞋机 窗帘卷帘机等 总之 随着电动滚筒设计 制造技术的不断提高和 制造材料的不断改进以及高新技术的引入 电动滚筒的应用越来越广泛 电动滚筒在 国民经济中的作用越来越重要 目前电动滚筒的分类有四种基本方法 即依据电动机冷却方式 所采用减速器传 动结构类型 电动滚筒基本工作环境特征和电机置于滚筒内外这几种方法来将电动滚 筒分类 依据电机的冷却方式不同可将电动滚筒分为三类 风冷式电动滚筒 这种电 动滚筒的特点是电动机不用油液冷却 靠传导 辐射和风的对流 又可分为强制风冷 和自然风冷两种 油冷式电动滚筒 这种电动滚筒也称为间接油冷式电动滚筒 电动 滚筒内有一定的冷却油液 由于滚筒体不停地旋转 筒体上刮油板将油液不停地浇到 电动机和齿轮上 带走电动机和齿轮工作时产生的热量 把热量传递到滚筒体壁上 加速电机散热 并对齿轮产生润滑作用 油冷式电动滚筒的关键是电动机内部不允许 进入油液 油浸式电动滚筒 油浸式电动滚筒也叫直接油冷式电动滚筒 这类型的电 动滚筒允许油液进入电动机内部 直接与电动机转子和定子绕组接触 将它们工作时 4 产生的热量靠滚筒体不断地旋转而传递到滚筒体内壁 这种结构的散热效果较好 但 对润滑油和电动机的质量相对要求也较高 按减速器传动结构划分电动滚筒类型 国 内外生产的减速器类型不少 但目前用在电动滚筒上能批量生产的不外乎三种类型 定轴齿轮传动的电动滚筒 国内外电动滚筒最常用的减速器装置就是定轴齿轮传动 而齿轮传动中 95 以上是定轴渐开线圆柱齿轮传动结构 这种传动桔构简单 性能可 靠 制造容易 安装维修方便 同时又具有效率高 噪音低的优点 常用两级减速 少数为三级减速 行量齿轮传动的电动滚筒 这种传动形式与定轴齿轮传动比较 具 有体积小 重量轻 承载能力大 工作平稳等优点 但维修不方便 在国外的电动滚 筒中常见这种结构型式 摆线针轮传动的电动滚筒 这种结构型式可谓 中国特色 除日本外 其它国家很少使用这种传动结构 用摆线针轮这种传动结构的电动滚筒 可实现很小的线速度和很大功率 第二章第二章 电机的选择及传动系统设计电机的选择及传动系统设计 2 1 电机的选择 电动滚筒的工作特点如下 1 长时间的连续工作 因此 需要电动机为连续工作制 2 带式输送机一旦停机 要求滚筒能够在有负荷的情况下启动 因此选择笼型三相异步电动机为电动滚筒的电机 根据驱动功率为 5 5kw 查机械设计手册表 12 1 选择 Y132S 4 型电动机 额定功率为 5 5kw 满载转速为 1440r min 2 2 传动系统设计 输出轴转速 nd nd 63 7r min d v 14 3 6 0 60 2 min 64 600 60 10 2 3 r d v nd 总传动比 5 22 64 1440 d w n n i 确定结构 筒外一级起联接作用的齿轮传动 筒内二级齿轮传动的电动滚筒 取 i1 2 2 1 n n n2 720r min 2 1 n 2 1440 筒内传动分配原则 1 使各级传动的承载能力大致相等 5 2 使减速机构获得最小的外形尺寸和重量 3 使各级传动的大齿轮浸油深度大致相等 按两级传动 i i2i3 查电动滚筒设计与选用手册 取 i2 0 03ii i 11 3 4 2 n n 7 63 720 则 i2 3 02 取 i2 3 i3 3 77 2 i i 3 3 11 第三章第三章 电动滚筒齿轮传动计算电动滚筒齿轮传动计算 3 1 第一对齿轮设计 对 z1z2 选用斜齿轮 查机械设计表 12 6 选用 8 级精度 Z1选用 40Cr 调质处 理 硬度 241HB 286HB 平均取 260HB Z2选用 45 钢 调质处理 硬度 229HB 286HB 平均取 240HB 3 1 1 齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算 转矩 T1 36476N mm n p9550 1440 10 5 5 9550 3 齿宽系数 由机械设计表 12 13 取 d 1 0 估算 12 取 Ad 86 接触疲劳极限 hlim 由机械设计图 12 17c 取 hlim1 710Mpa hlim2 580Mpa 初步计算的许用接触应力 H1 0 9 hlim1 0 9 710 639Mpa H2 0 9 hlim2 0 9 580 522Mpa 初步设计小齿轮分度圆直径 d1 d1 Ad U UT Hd 1 2 1 86 2 12 522 1 36476 2 6 50 4mm 取 d1 51mm 初步齿宽 b dd1 1 51 51 mm 圆周速度 v1 1000 60 11n d 1000 60 1440 51 14 3 3 85m s 齿数 模数和螺旋角 取 z1 25 z2 i1 z1 2 25 50 mt 2 04 1 1 z d 25 51 查机械设计表 12 3 取 mn 2mm 11 36 t n m m arccos 04 2 2 使用系数 KA 由机械设计表 12 9 KA 1 5 动载系数 KV 由机械设计图 12 9 KA 1 17 齿间载荷分配系数 KH 先求 1 1 2 d T 51 36476 2 b FK tA 51 1430 5 1 1 88 3 2 1 1 Z 2 1 Z cos 1 88 3 2 cos11 36 1 65 25 1 50 1 tan n m b sin 1 z d 36 11tan 14 3 25 1 1 60 1 65 1 60 3 25 t cos tan arctan n 7 36 11cos 20tan arctan 20 37 b cos t n cos coscos 37 20cos 20cos 36 11cos 0 98 由此得 KH KF b 2 cos 2 98 0 65 1 1 72 齿向载荷分布系数 查机械设计表 12 11 KH A B C 10 3b 2 d b 1 17 0 16 12 0 61 10 3 1 36 载荷系数 K K KA KV KH KH 1 5 1 17 1 72 1 36 4 11 弹性系数 查机械设计表 12 12 ZE 189 8Mpa 节点区域系数 ZH 由机械设计图 12 16 ZH 2 45 重合度系数 Z 由机械设计式 12 31 因 1 取 1 故 Z 0 78 1 3 4 65 1 1 螺旋角系数 Z 由式 12 32 0 99 cos z36 11cos 最小安全系数 由表 12 14 1 05 limH S limH S 查电动滚筒设计与选用手册 取 ZN1 1 ZN2 1 许用接触应力 676Mpa 1H lim 11lim H NH S Z 05 1 1 710 8 522Mpa 2H lim 22lim H NH S Z 05 1 1 580 H U U bd KT ZZZZ HE 12 2 1 1 2 12 51 51 36476 11 4 2 99 0 78 0 45 2 8 189 2 661Mpa 2H 计算结果表明接触强度不够 应重新调整 d1 取 d1 60mm b dd1 60mm 按以上校核计算相同的步骤 再次求一下参数 V 4 25m s Z1 29 Z2 58 mt 2 07mm mn 2mm 14 18 KA 1 5 KV 1 2 1 5 2 45 3 95 KH KF 1 59 KH 1 34 K 3 84 ZE 189 8 ZH 2 42 Z 0 82 Z 0 98 676Mpa 1H 522Mpa 2H H 189 8 2 42 0 82 0 98 2 12 60 60 36476 84 3 2 2 9 515Mpa 2H 3 1 2 确定传动主要尺寸确定传动主要尺寸 中心距 2 1 1 id 2 12 60 分度圆直径 11d i 齿宽 d 3 1 3 齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 3 1 cos Z 84 14cos 29 2 3 2 cos Z 84 14cos 58 查机械设计图 应力修正系数 由机械设计图 重合度系数 1 88 3 2 1 1 v Z 2 1 v Z cos 1 88 3 2 cos14 84 29 1 58 1 10 0 25 v 0 75 67 1 75 0 螺旋角系数 当 时 取 120 120 84 14 1 Y7 0 5 1 95 3 前求的 故取 齿向载荷分布系数 由机械设计图 h b 2 25 2 60 取 最小安全系数 查机械设计表 取 查机械设计图 弯曲寿命系数查电动滚筒设计与使用手册 取 尺寸系数 由机械设计图 取 许用弯曲应力 11 lim 11lim F XNF S YY 25 1 1 1 600 lim 22lim F XNF S YY 25 1 1 1 450 YYYY mbd KT SaF n 11 1 1 2 88 0 7 0 62 1 5 2 2 60 60 36476 84 3 2 97Mpa 2 11 22 SAF SAF YY YY 62 1 5 2 72 1 33 2 97 96Mpa1 取 1 故 Z 0 76 1 3 4 71 1 1 螺旋角系数 Z 由式 12 32 0 99 cos z68 12cos 最小安全系数 由表 12 14 1 05 limH S limH S 查电动滚筒设计与选用手册 取 ZN5 1 ZN6 1 许用接触应力 676Mpa 5H lim 55lim H NH S Z 05 1 1 710 522Mpa 6H lim 66lim H NH S Z 05 1 1 580 H U U bd KT ZZZZ HE 12 2 5 3 75 3 175 3 82 82 197765 13 4 2 99 0 76 0 46 2 8 189 2 680Mpa 6H 计算结果表明接触强度不够 应重新调整 d5 取 d5 97mm b dd5 97mm 按以上校核计算相同的步骤 再次求一下参数 V 1 22m s Z5 38 Z6 143 mt 2 5526mm mn 2 5mm 11 66 KA 1 5 KV 1 16 15 1 74 2 5 4 24 KH KF 1 81 KH 1 39 K 4 38 ZE 189 8 Mpa ZH 2 46 Z 0 76 Z 0 99 676Mpa 5H 522Mpa 6H H 189 8 2 46 0 76 0 99 75 3 175 3 97 97 197765 38 4 2 2 544Mpa 6H 3 2 2 确定传动主要尺寸确定传动主要尺寸 中心距 2 1 36 id 2 175 3 97 230 375 分度圆直径 5 97 6 3 75 97 363 75 53d i 齿宽 d 5 97 97 3 2 3 齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 5 3 5 cos Z 66 11cos 38 40 16 6 3 6 cos Z 66 11cos 143 150 查机械设计图 4 16 应力修正系数 由机械设计图 5 83 重合度系数 1 88 3 2 5 1 v Z 6 1 v Z cos 1 88 3 2 cos11 66 40 1 150 1 74 0 25 v 0 75 74 1 75 0 68 螺旋角系数 当 时 取 120 120 66 11 1 9 58 Y68 0 74 1 24 4 前求的 83 Y 17 故取 83 齿向载荷分布系数 由机械设计图 7 h b 5 2 25 2 97 取 35 16 83 35 4 3 最小安全系数 查机械设计表 取 查机械设计图 弯曲寿命系数查电动滚筒设计与使用手册 取 5 6 尺寸系数 由机械设计图 取 许用弯曲应力 5 lim 55lim F XNF S YY 25 1 1 1 600 6 lim 66lim F XNF S YY 25 1 1 1 450 5 YYYY mbd KT SaF n 55 5 3 2 9 0 68 0 65 1 4 2 2 97 97 197765 3 4 2 219Mpa 5 6 5 55 66 SAF SAF YY YY 18 65 1 4 2 83 1 16 2 219 218Mpa1 取 1 故 Z 0 76 1 3 4 75 1 1 螺旋角系数 Z 由式 12 32 99 0 51 13coscos Z 最小安全系数 由表 12 14 1 05 limH S limH S 查电动滚筒设计与选用手册 取 ZN3 1 ZN4 1 许用接触应力 676Mpa 3H lim 33lim H NH S Z 05 1 1 710 522Mpa 4H lim 44lim H NH S Z 05 1 1 580 H U U bd KT ZZZZ HE 12 2 1 1 3 13 2 115 2 92 69348 08 6 2 99 0 76 0 45 2 8 189 2 335Mpa 4H 3 3 2 齿根弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 3 3 3 cos Z 51 13cos 56 61 4 3 4 cos Z 51 13cos 168 183 21 查机械设计图 3 29 4 14 应力修正系数 由机械设计图 3 75 4 84 重合度系数 1 88 3 2 3 1 v Z 4 1 v Z cos 1 88 3 2 cos13 51 61 1 183 1 76 0 25 v 0 75 76 1 75 0 68 螺旋角系数 当 时 取 120 120 51 13 1 0 89 4 34 Y68 0 75 1 17 5 前求的 1 82 4 34 故取 82 齿向载荷分布系数 由机械设计图 20 5 h b 2 25 2 2 92 取 46 19 82 46 4 74 22 最小安全系数 查机械设计表 取 查机械设计图 弯曲寿命系数查电动滚筒设计与使用手册 取 尺寸系数 由机械设计图 取 许用弯曲应力 3 lim 33lim F XNF S YY 25 1 1 1 600 4 lim 44lim F XNF S YY 25 1 1 1 450 3 YYYY mbd KT SaF n 33 3 2 2 89 0 68 0 75 1 29 2 2 2 115 2 92 69348 74 4 2 75Mpa 3 4 3 33 44 SAF SAF YY YY 75 1 29 2 84 1 14 2 75 94Mpa 4 该对齿轮满足要求 第四章电动滚筒主要零部件计算第四章电动滚筒主要零部件计算 4 1 滚筒体厚度计算 电动滚筒筒体的主要失效形式为磨损破坏 根据失效形式 滚筒多采用薄筒皮结构 23 必要时筒体表面再加所需要的各种覆盖包覆层 减少运输带的直接磨损 提高滚筒的 使用寿命 筒体选用钢 根据经验公式代值AQ235 22 2 1875 0 0388 0 1 867DL vR P t 求得 取mmt92 7 1875600 0 0388750 0 300 2 5 5 1 876 22 2 mmt8 4 2 滚筒体受力分析 滚筒体视为简支梁 两端支撑的端盖在水平面内及垂直面内均为绞支 作用在筒体上 的载荷有输送带对滚筒体的张力 F 圆周驱动力 Fu 以及输送带横向位移产生的轴向力 该力与前两项相比较小 忽略不计 电动滚筒受力分析如图 F1 滚筒上紧边张力 F2 滚筒上松边张力 F 滚筒上平均输送力 0 21 2 k FF F k0 允许的过载系数 取 1 5 Fu 圆周驱动力 N v P Fu2750 2 5 5 10001000 NFuF55002750 22 1 NFuF2750 2 NFuF43312750 575 1 575 1 则滚筒两端轴承受力为 N Fv FR1375 2 2750 2 N F FR 5 2165 2 4331 2 4 3 轴的设计 4 3 1 第一根齿轮轴第一根齿轮轴 由机械设计式 16 2选用 45 钢 c 112 轴上有键槽 应增大 3 则 3 n P cd 55 22 720 98 0 97 0 5 5 112 03 1 03 1 33 n P cd 24 取 d 25mm 将齿轮箱两轴承受力简化至齿轮 Z2处 受力如下 水平面受力图 水平弯矩图 MxymmN 25 铅垂面受力图 铅垂面弯矩 MxzmmN 合成弯矩 26 转矩图 mmN 当量弯矩图 27 轴的受力分析 齿轮 参数已求的 如下 计算支持反力 水平面 0 33212 RrRRr FFFFF 0 550 5 493485 39560 3322 RaRa FFFtFF 在 的作用下 处转角 绕度 EIl blabFr R 6 3 3 bf RRc33 在 单独作用下 处转角 绕度 EI lFR R 2 2 3 3 lf RRc33 式中 a 102 6 b 62 5 l 165 1 在 处绕度为 即 0 cc ff 代值 求的 铅垂面 0 33221 RtRtR FFFFF 0 550485 395 332 RtR FFF 协调方程 式中 a 83 b 62 l 1450 3 R f 0 2 6 2 33 l EI lF b EIl blabF Rt 代值 求的 FR1 1005N FR3 148N FR2 1267N 许用应力 查机械设计表 16 3 得 Mpa b 5 102 0 Mpa b 60 1 应力校正系数 59 0 5 102 60 0 1 b b 当量转矩mmNT 4091569348 59 0 在轴承 2 处当量弯矩 mmNTMM 112943 2 2 1 在齿轮 2 处当量弯矩 mmNTMM 42040 2 2 2 28 在齿轮 3 处当量弯矩 mmNTMM 46792 2 2 3 校核 轴承 2 处 满足要求 mm M d b 6 26 60 1 0 112943 1 0 3 3 1 mmd35 齿轮 2 处 满足要求 mm M d b 1 19 60 1 0 42040 1 0 3 3 1 mmd25 齿轮 3 处 满足要求 mm M d b 4 19 60 1 0 43939 1 0 3 3 1 mmd25 4 3 2 第二齿轮轴计算第二齿轮轴计算 选用 45 钢 根据机械设计公式 轴上有键槽 应加大 3 3 n P cd mm n P Cd67 31 240 98 0 97 0 5 5 112 03 1 03 1 3 22 3 取 结构初步设计如下 mmd35 轴受力如下 29 水平面受力 水平弯矩 铅垂面受力 30 铅垂面弯矩 合成弯矩 转矩图 31 当量转矩图 齿轮 Z3 与 Z4 受力大小相等 方向相反 则 Ft4 1204N Fr4 451N Fa4 289N N d T Ft4077 97 197765 22 5 3 5 N F F nt r 1515 66 11cos 20tan 4077 cos tan 5 5 NFF ta 841tan 计算支承反力 水平面 0 4455 RrRr FFFF 0 5 185 2 1 120 22 5 71 4 4 4 4 55 r r aar F F F d F d F 代值 求的 NFR901 4 NFR1065 5 铅垂面 0 4455 RtRt FFFF 32 0 5 256 2 71 44 4 5 RtR FF d F 代值 求的 NFR55 4 NFR5526 5 分别画出轴的水平弯矩图和铅垂弯矩图 计算出合成弯矩 如上图 轴的转矩以求得 则当量转矩mmNT 197765 mmNT 116681197765 59 0 当量转矩 在齿轮 Z5处 mmNTMM 12360411681 5 40788 22 2 2 1 在轴承 5 处 mmNTMM 31917011681297078 22 2 2 2 在齿轮 Z4 处 mmNTMM 1208381168131423 22 2 2 3 校核 mmd 4 27 60 1 0 123604 3 1 mmd40 1 mmd69 37 60 1 0 319170 3 2 mmd45 2 mmd 2 27 60 1 0 120838 3 3 mmd35 3 该轴满足要求 4 3 3 空心轴设计空心轴设计 初取轴尺寸如下图 选用 45 钢 Mpa40 对左端 188298 100 45 1 16 100 1 16 4 3 4 3 D Wt 33 次轴所收转矩为齿轮 Z6 传递过来的 mmN n P T 704984 64 98 0 97 0 10 5 5 95509550 333 Mpa Wt T 7 3 188298 704984 该轴满足要求 4 3 4 右端支撑轴设计右端支撑轴设计 右端支承轴与空心轴固连 则所收转矩相同 mmNT 704984 初步设计如下图 受力分析如下 水平面受力 34 水平面弯矩 铅垂面受力 铅垂面弯矩 合成弯矩 35 转矩图 当量弯矩 受力分析 端盖轴承受力已求出 FR 1375N FR 2165 5N 水平方向 0 31 FFF R 0265 150 3 FFR 代值求的 NF1226 3 NF 5 939 1 铅垂方向 0 1 R FF 代值求的 NF1375 1 应力校正系数 59 0 当量转矩 mmNT 415940704984 59 0 36 当量转矩 在左端 mmNTMM 451940 2 2 1 在轴承处 mmNTMM 485186451940249798 22 2 2 2 在键槽处 mmNTMM 451940 2 2 3 校核 mm M d b 41 60 1 0 415940 1 0 3 3 1 1 1 mmd60 1 mm M d b 43 60 1 0 485186 1 0 2 3 3 1 2 mmd50 2 mm M d b 39 60 1 0 415940 1 0 3 3 1 3 3 mmd40 3 该轴满足要求 4 4 轴承设计 4 4 1 齿轮箱处轴承计算齿轮箱处轴承计算 齿轮箱处轴承选用圆锥滚子轴承 查设计手册 选 30205 轴承受力如下 附加轴向力 N Y Fr Fs153 6 1 2 489 2 1 1 N Y Fr Fs153 6 1 2 489 2 2 2 因为则轴承 2 被压紧 24753221531FsNFFs A 故 NFsFa15311 NFFsFa A 47532215312 查表取e Fr Fa 312 0 489 153 1 1 01 11 YX 查表取e Fr Fa 97 0 489 475 2 2 5 12 4 02 YX 冲击载荷系数查表取5 1 d f 当量动载荷 NFaYFrXfP d 5 7330489 1 5 11111 1 NFaYFrXfP d 1362475 5 1489 4 0 5 12222 2 37 因 只计算轴承 2 寿命 21 PP hh P Cr n L h 24000878076 1362 10 2 32 720 16670 16670 3 10 3 2 10 设计寿命为十年 工作小时ht240008 300 10 该轴承满足要求 齿轮 Z3处右端轴承选用圆锥滚子轴承 查手册选用 30205 N Y Fr Fs17 6 1 2 55 2 3 中等冲击 取5 1 d f NFsFa17 取e Fr Fa 31 0 55 17 0 1 YX 5 82 055 1 5 1 1 YFaXFrfP d hh P Cr n L h 2400010 01 1 5 82 10 2 32 720 16770 16670 10 3 10 3 10 该轴承满足要求 4 4 2 齿轮齿轮 Z4右端轴承计算右端轴承计算 齿轮 Z4右端轴承选用圆锥滚子轴承 查手册 选用 30207 N Y Fr Fs17 6 1 2 55 2 3 中等冲击 取5 1 d f NFsFa17 38 取e Fr Fa 31 0 55 17 0 1 YX 5 82 055 1 5 1 1 YFaXFrfP d hh P Cr n L h 2400010 7 1 5 82 10 2 54 720 16770 16670 11 3 10 3 10 该轴承满足要求 齿轮 Z4处左端轴承选用圆锥滚子轴承 查手册选用 30209 N Y Fr Fs1727 6 1 2 5526 2 3 中等冲击 取5 1 d f NFsFa1727 取e Fr Fa 31 0 5526 1727 0 1 YX N YFaXFrfP d 8289 05526 1 5 1 1 hh P Cr n L h 2400076586 8289 10 8 67 720 16770 16670 3 10 3 10 该轴承满足要求 4 4 3 滚筒两端盖处轴承计算滚筒两端盖处轴承计算 滚筒两端盖处轴承选用圆锥滚子轴承 查手册选用 30210 两轴承受力相同 只校核 一个 N Y Fr Fs491 4 1 2 1375 2 中等冲击 取5 1 d f 39 NFsFa491 取e Fr Fa 31 0 55 17 0 1 YX N YFaXFrfP d 5 2062 01375 1 5 1 hh P Cr n L h 2400010204258 5 2062 10 2 73 720 16770 16670 3 10 3 10 该轴承满足要求 4 5 键设计 4 5 1 齿轮齿轮 Z2处键计算处键计算 齿轮 Z2处选用普通平键 公称尺寸 长度去 40mm 选用铸铁 许用挤压应7 8 hb 力 Mpa p 80 mmN dhlT p 268800 80 60 840 7 4 1 4 1 满足要求 mmNTT 69348 2 4 5 2 齿轮齿轮 Z3处键计算处键计算 齿轮 Z3处选用普通平键 公称尺寸 长度去 70mm 选用铸铁 许用挤压应7 8 hb 力 Mpa p 80 mmN dhlT p 800296 80 2 92 870 7 4 1 4 1 满足要求 mmNTT 69348 2 40 4 5 3 齿轮齿轮 Z4处键计算处键计算 齿轮 Z4处选用普通平键 公称尺寸 长度取 70mm 选用铸铁 许用挤压应8 10 hb 力 Mpa p 80 mmN dhlT p 885120 80 2 92 1070 8 4 1 4 1 满足要求 mmNTT 197765 3 满足要求 mmNTT 197765 3 4 6 螺栓设计 作用在联接结合面的载荷为转矩 所以要求联接应预紧 受转矩作用后 被联接件 4 T 不得有相对滑动 为防止螺栓松动 常用弹性垫圈增加摩擦力 电动滚筒端盖常用 4 8 6 8 级普通螺栓联接 设各螺栓的预紧力为 0 P frz TK P n4 0 N1527 122502 0 7049843 1 12 250 2 0 3 1 zz mmrr ff KK nn 螺栓数量 取 取联接螺栓所在圆半径 取结合面间的摩擦系数 可靠性系数