螺旋式矿车清车机传动部分设计

河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 i 摘摘 要要 矿车在煤矿井下运输中占有十分重要的地位 煤矸粘结矿车车底是 煤矿生产运输过程中存在的一个普遍问题 由于煤矿生产环境的恶劣 加之在运输的过程中的振动等原因 卸车之后总会有少量的煤炭 煤矸 等易粘结的物料粘结在矿车车箱底部及邻帮若不将这些残留煤 岩粉及 时清除干净 则会越积越厚 越积越结实 增加了矿车自重 使矿车的 有效容积减少 它不仅直接影响着矿车的运输能力 造成了运输系统的 紧张状况 而且增加了电力资源的浪费 所以清理车底的问题 在煤矿 就显得尤为重要 本设计通过对传统矿车的分析和研究 结合国内外的矿车清洗情 况 旨在能够最大程度 最小消耗的基础上完成对矿车结底的清洗 在本次设计中不再采用传统的罐笼 大大降低了设计罐笼的成本 加入了液压系统 安装了多路电磁换向阀 分别控制旋耕部分纵向 横 向的移动 可以实现平稳的移动和较为有效地位置控制 另外也克服了 摩擦离合控制因打滑无法清理矿车车底粘结物的弊端 螺旋式矿车清车机不需要清车专线和清车场地 也不需要挖掘地基 不需要专门的清车路线 可以安装在主运输干线上 且清车比较彻底 清车效率高 预计清车效率将到达 85 左右 关键词 清车机 液压 矿车 螺旋式 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 ii ABSTRACTABSTRACT Transport in the coal mine tub occupies a very important position coal gangue tub bonded production vehicle is the transportation of coal that exist in a widespread problem Coal production environment as a result of the poor coupled with the process of transport vibration and other reasons after the truck there will always be a small amount of coal coal gangue materials such as adhesive bonding prone in the tub at the bottom and adjacent car does not help these residues of coal rock powder cleared away in time will be the accumulation of thick strong cumulative increase of self tub so that the effective volume reduction of the tub it is not only a direct impact on the transport capacity tub resulting in a transport system tension and increased the power of a waste of resources so the issue of cleaning up the bottom of the vehicle in the coal mines it is particularly important The tub design of the traditional analysis and research combined with the tub to clean the situation at home and abroad to be able to maximize the basis of minimum consumption to complete the knot at the end of the wash tub 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 iii This design is no longer using the traditional cage greatly reduces the cost of cage design by adding a hydraulic system the installation of a multi way electromagnetic valve rotary control part respectively vertical horizontal mobile you can smooth the mobile and more effective position control but also overcome the friction clutch slip control of vehicles to clear the tub at the end of the drawbacks of bonding material Screw machine tub clean car do not need clearance vehicles and customs clearance cars green car space do not need to dig the foundation does not require specialized route clearance vehicles can be installed in the main transport artery the more thorough and clear cars money efficient cars expected the efficiency of clearance vehicles will arrive in about 85 Keyword Pure car machine Hydraulic pattern Mineral car Screw 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 iv 目录目录 前前 言言 0 0 1 1 概述概述 1 1 1 11 1 矿车清理机的目的和意义矿车清理机的目的和意义 1 1 1 21 2 国内外清车机的发展概况国内外清车机的发展概况 1 1 1 31 3 螺旋式矿车清车机与其它清车机的比较及螺旋式矿车清车机的优点螺旋式矿车清车机与其它清车机的比较及螺旋式矿车清车机的优点 2 2 2 2 设计方案的确定设计方案的确定 4 4 2 12 1 方案的选定原则方案的选定原则 4 4 2 22 2 结构设计的总体方案 结构分析及工作原理 结构设计的总体方案 结构分析及工作原理 4 4 2 2 1 总体结构分析 4 2 2 2 工作原理 5 3 3 传动方案简述传动方案简述 6 6 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 v 3 13 1 传动方案简述传动方案简述 6 6 3 23 2 选择电机选择电机 6 6 3 2 1 计算电机所需功率 6dP 3 2 2 确定电机转速 7 3 2 3 分配传动装置传动比 8 3 2 4 计算传动装置的运动和动力参数 8 3 33 3 齿轮的设计齿轮的设计 1010 3 3 1 高速级大小齿轮的设计 10 3 3 2 低速级大小齿轮的设计 14 3 43 4 轴承的设计轴承的设计 1717 3 4 1 传动轴承的设计 输出轴 17 3 4 2 传动轴承的设计 输入轴 19 3 53 5 轴的设计轴的设计 2020 3 5 1 选材 20 3 5 2 轴最小直径的确定原则 20 3 5 3 各轴段直径确定 21 3 5 4 轴的尺寸确定 22 3 63 6 键的设计和计算键的设计和计算 2323 3 73 7 箱体结构的设计箱体结构的设计 2424 3 83 8 润滑密封设计润滑密封设计 2727 3 93 9 联轴器设计联轴器设计 2727 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 vi 3 9 1 选择联轴器的类型 27 3 9 2 计算联轴器的计算转矩 28 3 9 3 确定联轴器的型号 29 3 9 4 校核最大转速 30 3 103 10 链传动设计链传动设计 3030 3 10 1 选择链轮齿数 30 3 10 2 确定计算功率 30 3 10 3 初选中心距 取定链节数 30 3 10 4 确定链节距P 31 3 10 5 确定链长和中心距 31 3 10 6 求作用在轴上的力 31 4 4 液压系统的设计液压系统的设计 3232 4 14 1 液压系统的基本知识液压系统的基本知识 3232 4 1 1 液压系统的基本理论 32 4 1 2 液压系统需完成的工作 34 4 24 2 系统的设计系统的设计 3535 4 2 1 明确设计要求和依据 满足主机所需要的运动和性能 35 4 2 2 分析系统工况 确定主要参数 36 4 2 3 初步确定液压缸 40 4 2 4 拟定液压系统图 43 4 2 5 计算和选择液压元件 48 4 2 6 系统性能的估算 50 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 vii 4 2 7 液压系统的安装 调试和维护 53 4 34 3 液压系统的基本参数液压系统的基本参数 5555 5 5 螺旋切削机构螺旋切削机构 5656 5 15 1 螺旋切削机构部件螺旋切削机构部件 5656 5 25 2 主要参数的设计主要参数的设计 5656 5 2 1 螺旋切削机构回转直径的确定 56 5 2 2 合理确定螺旋切削机构的转速和进给速度 56 5 2 3 截割厚度H计算 57 5 35 3 螺旋切削机构驱动功率估算螺旋切削机构驱动功率估算 5757 5 45 4 技术特征技术特征 5858 6 6 结束语结束语 5959 致致 谢谢 6060 参考文献参考文献 6161 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 0 前前 言言 毕业设计是培养学生综合运用本专业所学的基础理论知识和专业 知识来分析 解决实际问题的能力的重要教学环节 是对三年所学知识 的复习与巩固 通过毕业设计不仅可以巩固专业知识使我们对以前所学的专业知识 进行一次全面系统的复习 培养我们运用机械制造及相关课程的知识 结合实际 独立分析和解决问题的能力 为以后的工作打下坚实的基础 而且还可以培养和熟练使用资料 运用工具书的能力和熟悉和运用相关 设计手册 图表等技术资料以及编写技术文件等基本技能 在毕业设计过程中 我们较系统地了解了液压缸的工作原理及基础 知识 努力做到理论联系实际 使所学知识系统化 条理化 使我们很 好地完成了设计任务 在设计过程中 得到了指导老师的精心指点 由于时间较紧 任务 重 经验不足 缺点和错误在所难免 希望老师们能给以批评指正 为 我们以后在工作岗位上完成工作任务 打下良好的基础 由于水平有限 缺乏经验 书中一定有不少错误和不当之处 恳请 导师不吝赐教 诚挚希望能得到老师的批评指正 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 1 1 概述概述 1 11 1 矿车清理机的目的和意义矿车清理机的目的和意义 矿车结底是各类矿山运输中普遍存在的问题 危害很大 特别是冬 季问题尤为突出 据统计结底量一般为 10 15 严重时可达 40 这 不但不能充分发挥矿车的装载效能 而且还造成人力 电力 设备的严 重浪费 降低了矿井的运输能力及矿车的使用效率 影响矿井生产水平 的提高 增加了运输成本 成为煤矿挖潜增产中带有普遍性和急需解决 的问题 为了解决以前没有任何清车设备 仅依靠人力用敲刨 锤砸 风镐打粘结在矿车上的物料 不仅劳动强度大 需设置几十人甚至上百 人的清车队伍 效率极低 清车不彻底 而且对矿车损坏严重 经常造 成矿车变形 开焊 因此 本设计的目的就在于此 能够最大程度最小 消耗的基础上完成对矿车结底的清除 1 21 2 国内外清车机的发展概况国内外清车机的发展概况 目前所出现的矿车清理技术可以归为两大类 一类是研究矿车结底 的机理 探讨防止和减少矿车结底的方法措施 另一类是不研究矿车结 底的机理 仅从力学的角度研究如何破坏矿车结底 多用机械的方法实 现矿车结底的清除 对于第一类 目前出现的方法有 电渗法 化学法 加热法等 这些方法都取得较好的清车效果 但效率低 耗能大 所以 应用较少 对于第二类 目前出现的方法有高压射流法 机械振动法 机械切削法 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 2 高压射流法 美国 NBL 公司生产有 NC60000 型高压水射流清车设 备 80 年代淮南谢家集一矿也曾采用了这种装置 该方法虽然有诸多优 点 但对于缺水和寒冷地区井上不能使用 污染环境 清理后的水煤需 要处理 如果采用气射流清车设备 压气能耗大 噪音大 灰尘大 所 以这种方法目前应用很少 机械振动法 通过振动使粘结物料产生惯性力 同时使车底产生弹 性变形 当达到粘结物与车底粘结的极限强度时 粘结物将逐渐剥落 达到清车目的 目前国内外常用的振动清理装置从传动形式上看 有电 力机械振动 电磁振动 风力机械振动等 低频振动清车效果差于高频 振动 而且噪音大 对矿车损害程度也较大 高频振动清车具有较好的 综合使用性能指标 国内外在这方面也做了大量的研究工作 但无论从 理论研究方面还是从试验研究方面 都不够完善 使用上还需要探索 机械切削法 该方法是利用金属钳 铲 滚筒对已结底物料强行清 除 德国矿山采用了一种杜斯特罗公司制造的 Tellus 全自动清车机 采 用刮刀进行刮削清理 其缺点是不能清理变形矿车 也不能清除边帮硬 结层 俄罗斯爆矿机械化科研生产联合公司研制的联合清车装置 其工 作机构由弹压刮刀 平面刮刀 钢刷组合而成 这种清车装置应用效果 尚可以 上述清车方法有些还正在为煤矿所用 但由于设备本身的局限性和 一些客观因素的影响 这些方法均未得到更广泛的推广应用 另外 目前国内外很多矿山都采用了不同的清车机构来实现矿车的 清理 例如 山西潞安矿务局五阳煤矿所采用的哭定时高频振动清车机 窑街矿务局一矿使用的电动低频震动清车机等 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 3 1 31 3 螺旋式矿车清车机与其它清车机的比较及螺旋式矿车螺旋式矿车清车机与其它清车机的比较及螺旋式矿车 清车机的优点清车机的优点 煤粉和矿车车底和车壁粘结这一问题几乎每一个使用矿车的地方都 存在 目前国内外普遍采用的是被动清理的 主要有机械振动法 抓挖 机 电磁振动法 高压水射流冲击等手段 这些方法使用起来都不够十 分理想 大部分生产单位的清理方法是定期用人工镐抛 劳动强度大 占用工时多 而且由于矿车的有效容积变小 列车的运输能力降低 为 此我们专门设计了螺旋式矿车清车机 螺旋式矿车清车机与其它的矿车清洗机相比较 不采用罐笼式的设 计 不再专门设计罐笼 另外 其它的矿车清洗机都需要有专门的设备 才行 这就大大增加了清洗机的成本 比如 电力自动高频清车机 固 定式高频振动清车机 电动低频振动清车机 风力自动高频清车机等都 需要有振动发生装置 在煤矿下环境比较恶劣 必须的考虑安全问题 另外靠振动的话 矿车有可能会发生焊缝有疲劳裂痕和铆接损害的现象 若机架的焊接强度不高的话 受强烈振动易出现开焊现象 需要经常进 行维修 工作时噪音大 构架大 电渗法清理矿车的话 主要是电渗作 用在矿车车壁上形成一层液膜 这层液膜在存积物和车壁之间起一种润 滑和隔离的作用 从而使残存物从车壁上脱落 但是有可能会损耗矿车 且需要较大的电能损耗 而且清理时间较长 比较复杂等 其它的清车 机都是采用传统的清车方法 从清车效率上考虑 上述清车方法有些还 正在为煤矿所用 但由于设备本身的局限性和一些客观因素的影响 这 些方法均未得到更广泛的推广应用 螺旋式矿车清车机在这个时候就显 示出自己独特的的优势来 螺旋式矿车清车机不需要清车专线和清车场 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 4 地 也不需要挖掘地基 不需要专门的清车路线 可以安装在主运输干 线上 且清车比较彻底 清车效率高 预计清车效率将到达 85 左右 通过分析上述各种矿车清理设备的优缺点 结合煤矿中的矿车使用 具体情况 我们提出研制 螺旋式矿车清车机 力求设计一种清车效率 高 清除率高 适合煤矿具体情况 方便实用的矿车清理设备 2 2 设计方案的确定设计方案的确定 2 12 1 方案的选定原则方案的选定原则 本次设计主要应用在煤矿上的清车任务上 因此所用的数据选择及方 案设定都将考虑到设计的合理性 另外就是在充分参考其他清车机的前 提下 尽量的改进自己所设计的螺旋式矿车清车机 使得此次设计能够 到达预期的清车效果 当然 清车效率也是一项重要的参考对象 在此 次设计中我们也将充分考虑煤矿的复杂和比较恶劣的环境 尽量避免任 何危险的发生 在能充分挖成清车任务的前提下 尽可能的改进清车设 备 使之成本最低 性能最好 2 22 2 结构设计的总体方案 结构分析及工作原理 结构设计的总体方案 结构分析及工作原理 2 2 12 2 1 总体结构分析总体结构分析 在此次设计中将会有以下结构 1 液压系统 液压系统将会安装在巷道内比较安全和不影响其它操 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 5 作的巷道地面上 主要实现升降台的快速 慢速进给 在行程开关的作 用下 能够停在预定的位置 2 电动机及减速装置 主要是控制刀具的旋转 3 刀具 4 固定装置 将直接选用在煤矿上用于减速 制动的装置 2 2 22 2 2 工作原理工作原理 1 由操作人员将待清矿车固定在与固定位置 2 按下工作启动按钮 3 升降台将在液压系统的控制下 以快进的方式下降到矿车煤结 上部 此时刀具在电机的驱动下开始运动 在液压系统的驱动下 刀具 先进行快进 当到达指定位置时刀具将进行进给切削 进行清洗步骤 下 降到预定位置时 此时 清车步骤已经结束 此后 清车刀将会快退退 出 至此 整个清车过程完毕 4 进行下一个清车步骤 5 若所用矿车清理完毕或将长时间不再进行清车 可以把刀具卸 下 存放在其它地方 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 6 3 传动方案简述传动方案简述 3 13 1 传动方案简述传动方案简述 拟定传动关系 由电动机 联轴器 减速器 链 工作机 已知条件 滚筒转速 40r min 减速箱输出轴功率马力4 25P 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 7 3 23 2 选择电机选择电机 3 2 13 2 1 计算电机所需功率计算电机所需功率dP 联轴器的传动效率 0 99 1 每对轴承传动效率 0 98 2 圆柱齿轮的传动效率 0 95 3 链传动效率 0 97 4 电机至工作机之间的传动装置的总效率 86 0 2 4 2 3 3 21 3 2 23 2 2 确定电机转速确定电机转速 二级圆柱齿轮减速器传动比 i 8 40 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 8 链传动传动比 i链 2 3 5 所以电动机转速的可选范围是 n电机 n滚筒 i总 40 8 40 2 3 5 640 5600 符合这一范围的转速有 750 1000 1500 3000 根据电动机所需功率和转速查手册有 4 种适用的电动机型号 因此有 4 种传动比方案如下 方案电动机型号 额定功率同步转速 r min 额定转速 r min 重量总传动比 1Y112M 24KW3000289045Kg152 11 2Y112M 44KW1500144043Kg75 79 3Y132M1 64KW100096073Kg50 53 4Y160M1 84KW750720118Kg37 89 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 重量 价格和带传动 减速器的传 动比 选定型号为 Y132M1 6 的三相异步电动机 其主要参数如下 额定 功率 kW 满 载 转 同步 转速 质 量 ADEFGHLAB 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 9 速 496010007321638801033132515280 3 2 33 2 3 分配传动装置传动比分配传动装置传动比 总传动比 24 40 960 滚筒 总 n n i 分配传动比 取则 i1 i2 24 3 83i 链 i1 1 3 1 5 i2 取 经计算 121 3ii 22 3 i1 48 2 2 i 注 i链 为链传动比 为高速级传动比 为低速级传动比 1i2i 3 2 43 2 4 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴 2 轴 3 轴 依次为电机与轴 1 轴 1 与轴 2 轴 2 与轴 3 轴 01122334 3 与滚筒之间的传动效率 1 各轴转速 min 960n1r min 1 298 1 1 2 r i n n min 2 120 2 2 3 r i n n min 40 3 4 r i n n 链 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 10 2 各轴输入功率 kw p p w d 65 4 86 0 4 kwppw00 4 97 0 25 4 22 4 kwpp d 62 4 993 0 65 4 011 kwpp39 4 96 0 99 0 62 4 1212 kwpp17 4 96 0 99 0 39 4 2323 kwpp89 3 97 0 99 0 17 4 2 3434 3 各轴输入转矩 mN n p T d d 3 46 960 65 4 95509550 mNTT d 9 45993 0 3 46 011 mNiTT 1 19996 0 99 0 56 4 9 45 12112 mNiTT 6 66496 0 99 0 51 3 1 199 23223 m 3 185797 0 99 0 3 6 664 2 3434 NiTT 链 表 3 1 运动和动力参数结果 功率 P KW转矩 T Nm轴名 输入输出输入输出 转速 r min 电动机轴 4 6546 3960 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 11 1 轴 4 624 5745 945 4960 2 轴 4 394 35199 1197 1298 1 3 轴 4 174 13664 6658 0120 2 4 轴 3 893 8571857 31838 740 3 33 3 齿轮的设计齿轮的设计 3 3 13 3 1 高速级大小齿轮的设计高速级大小齿轮的设计 1 材料 高速级小齿轮选用钢调质 齿面硬度为 250HBS 高速级大齿轮45 选用钢正火 齿面硬度为 220HBS 45 查表得 lim 1550HMpa lim 2540HMpa 1 1HS 1 3FS lim 1 1 550 500 1 1 H H H Mpa Mpa S lim 2 2 540 490 1 1 H H H Mpa Mpa S 查表得 lim 1200FMpa lim 2150FMpa lim 1 1 200 154 1 3 F F F Mpa Mpa S lim 2 2 150 115 1 3 F F F Mpa Mpa S 2 按齿面接触强度设计 9 级精度制造 查表得 载荷系数 取齿宽系数 1 2K 0 4a 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 12 3 计算中心距 1 1 1 2 2 5 33 3353351 2 1 069 10 14 63 1279 4 4900 4 4 63Ha KT au u 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 280a 4m 则取 12 2 140 a ZZ m 133Z 2107Z 实际传动比 107 3 24 33 传动比误差 5 6 0 100 22 3 22 3 24 3 齿宽 取0 4 280112aba 2112b 1114b 高速级大齿轮 高速级小齿轮 2112b 2107Z 1114b 133Z 4 计算载荷系数 K 齿轮的圆周速度 11132 960 6 63 60 100060 1000 d n Vm s 使用系数 1 A K 根据 7 级精度 查机械设计手册由表 10 8 得 vm s 6 63 192 P 动载系数 KV 1 07 查机械设计手册由表 10 4 得 K的计算公式 194 P H K 0 23 10 b H 6 01 18 0 12 1 2 d 2 d 3 1 12 0 18 1 0 6 1 1 0 23 10 180 5 16 3 查机械设计手册由表 10 13 得 K 4 195 P F 查机械设计手册由表 10 3 得 K 1 2 193 P H F K 故载荷系数 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 13 K K K K K 1 1 07 1 2 5 16 5 16 H H 5 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 n m cos2 1 2 2 1 3 F SF ad YY Z YKT 查取齿形系数 Y和应力校正系数 Y 查机械设计手册由表 10 5 得 197 P 齿形系数 Y 2 592 Y 2 211 应力校正系数 Y 1 596 Y 1 774 Y 1 0 78 6 计算大小齿轮的 F SF FY 安全系数由表查得 S 1 25 工作寿命两班制 7 年 每年工作 300 天 小齿轮应力循环次数 N1 60nkt 60 271 47 1 7 300 2 8 6 255 10 大齿轮应力循环次数 N2 N1 u 6 255 10 4 1 1 9305 10 查机械设计手册由表 10 20c 得到弯曲疲劳强度极限 204 P 小齿轮 大齿轮 aFF MP500 1 aFF MP380 2 查机械设计手册由表 10 18 得弯曲疲劳寿命系数 197 P K 0 86 K 0 93 1FN2FN 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 14 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 lim 1 1 200 154 1 3 F F F Mpa Mpa S lim 2 2 150 115 1 3 F F F Mpa Mpa S 01347 0 14 307 596 1 592 2 1 1 1 F SF FY 01554 0 43 252 774 1 211 2 2 2 2 F SF FY 表 4 1 高速级大小圆柱齿轮的的主要参数 项目小齿轮大齿轮 模数 m 4 分度圆直径 132 11 mzd428 22 mzd 压力角 20 齿数 33 1 z 107 2 z 齿顶高 m 1 4 4 a h a h 齿根高 5 mchh af 全齿高 9 fa hhh 齿顶圆直径 1402 11 aa hdd4362 21 aa hdd 齿根圆直径 1222 11 ff hdd4182 22 ff hdd 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 15 基圆直径 124cos 11 ddb402cos 22 ddb 齿距 56 12414 3 mp 齿厚 28 6 2 m s 槽宽 28 6 2 m e 中心距 280 2 1 12 dda 齿宽 112 B 3 3 23 3 2 低速级大小齿轮的设计低速级大小齿轮的设计 1 材料 低速级小齿轮选用钢调质 齿面硬度为 250HBS 45 低速级大齿轮选用钢正火 齿面硬度为 220HBS 45 查表得 lim 3550HMpa lim 4540HMpa 1 1HS 1 3FS lim 3 3 550 500 1 1 H H H Mpa Mpa S lim 4 4 540 490 1 1 H H H Mpa Mpa S 查表得 lim 3200FMpa lim 4150FMpa lim 3 3 200 154 1 3 F F F Mpa Mpa S lim 4 4 150 115 1 3 F F F Mpa Mpa S 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 16 2 按齿面接触强度设计 9 级精度制造 查表得 载荷系数 取齿宽系数1 2K 0 5 3 计算中心距 2 2 2 2 2 3 33 3353351 2 470 3 10 13 56 1392 4900 4 3 56H KT au u 取 则 取400a 4m 34 2 200 a ZZ m 357Z 4143Z 计算传动比误差 合适 5 2 1 100 48 2 48 2 57 143 齿宽 则取 0 5 400200ba 4200b 345 10210bb 低速级大齿轮 4200b 4143Z 低速级小齿轮 3210b 357Z 4 齿轮的圆周速度 32228 120 2 1 434 60 100060 1000 d n Vm s 计算载荷系数 K K 1 12 0 18 1 0 6 0 23 10 b H 22 dd 3 1 12 0 18 1 0 6 0 23 10 238 5 12 3 使用系数 K 1 A 同高速齿轮的设计 查表选取各数值 1 04 K 1 35 K K 1 2 v K F H F 故载荷系数 K 1 1 04 1 2 1 4231 1 776 HHvA KKKK 5 计算大小齿轮的 F SF FY 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 17 查机械设计手册由图 10 20c 得齿轮弯曲疲劳强度极限 204 P aFE MP500 1 aFE MP380 2 查机械设计手册由图 10 18 得弯曲疲劳寿命系数 202 P K 0 90 K 0 93 S 1 4 1FN2FN lim 3 3 200 154 1 3 F F F Mpa Mpa S lim 4 4 150 115 1 3 F F F Mpa Mpa S 计算大小齿轮的 并加以比较 F SaFaF Y 01268 0 43 321 636 1 491 2 3 33 F SaFa FY 01548 0 43 252 751 1 232 2 4 44 F SaFa FY 表 4 2 低速级大小圆柱齿轮的的主要参数 项目小齿轮大齿轮 模数 m 4 分度圆直径 228 11 mzd572 22 mzd 压力角 20 齿数 57 1 z 143 2 z 齿顶高 m 1 2 5 4 a h a h 齿根高 5 mchh af 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 18 全齿高 9 fa hhh 齿顶圆直径 2362 11 aa hdd5802 21 aa hdd 齿根圆直径 2182 11 ff hdd5622 22 ff hdd 基圆直径 214cos 11 ddb 5 537cos 22 ddb 齿距 56 12414 3 mp 齿厚 28 6 2 m s 槽宽 28 6 2 m e 中心距 400 2 1 12 dda 齿宽则200 B 3 43 4 轴承的设计轴承的设计 3 4 13 4 1 传动轴承的设计传动轴承的设计 输出轴 输出轴 求输出轴上的功率 P 转速 转矩 33 n 3 T P 4 17KW 120 2r min 33 n 664 6N m 3 T 求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 572 2 dmm 而 F t 2 3 2 d T N 8 2323 10572 6 6642 3 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 19 F F rt N 8 84520tan 8 2323tan 初步确定轴的最小直径 先按机械设计手册 15 2 初步估算轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢 调质处理 根据机械设计手册取315 361 表P112 o A mm n P Ad o 84 353 3 3 min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 为了使所选的轴与联 d 轴器吻合 故需同时选取联轴器的型号 查机械设计手册 选取5 1 a K mNTKT aca 9 996 6 6645 1 3 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 所以 查 机械设计手册 选取 LT9 基本型联轴器其公称转矩为 1000Nm 半联轴器的孔径 mmdmmd50 50 1 故取 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求 轴段右端需要制 出一轴肩 故取 的直径 左端用轴端挡圈定位 按轴端mmd55 直径取挡圈直径半联轴器与 为了保证mmD60 轴配合的轮毂孔长度 轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上 故 的长度应比 略短 一些 现取mml40 初步选择滚动轴承 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 故选 用单列角接触球轴承 参照工作要求并根据 mmd55 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 20 由轴承产品目选择滚动轴承的类型为 6207 GB T276 1994 此型号滚动轴承的主要参数 查 机械设计手册 得 内径 外径 mmd35 mmD72 径向当量动载荷 NCr25500 径向当量静载荷 NC15200 r0 3 4 23 4 2 传动轴承的设计 输入轴 传动轴承的设计 输入轴 1 主要参数 已选滚动轴承的类型为 6207 GB T276 1994 此型号滚动轴承的主要参数 查 机械设计师手册 表 22 36 得 内径 外径 mmd35 mmD72 径向当量动载荷 NCr25500 径向当量静载荷 NC15200 r0 计算系数 e 0 37 Y 1 6 9 0 0 Y 当 X 1 Y 0 时e F F r a 当 X 0 4 Y 1 6 时 e F F r a 2 计算轴承的受力 径向力 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 21 NRRR NRRR BZBYB AZAYA 76 159276 544 7 1496 53 47396 16197 444 2222 2222 轴向外载荷 A K NPKA 2 247 0 附加轴向力 S N Y K S N Y K S B B A A 73 497 6 12 76 1592 2 98 147 6 12 53 473 2 实际轴向力 a F 因为 NSNSS AAB 1 7071 64598 14773 497 所以 各轴承的实际轴向力为 NKSF AAAa 18 395 NSF BBa 73 497 3 5 轴的设计轴的设计 3 5 13 5 1 选材选材 碳素钢 价廉时应力集中不敏感 常用 45 可通过热处理改善 机械性能 一般为正火调质 3 5 23 5 2 轴最小直径的确定原则轴最小直径的确定原则 各轴段直径的确定 4 19 960 62 4 5 114 3 3 1 1 01 n P Ad 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 22 4 31 1 298 39 4 5 114 3 3 2 2 02 n P Ad 9 46 2 120 17 4 5 114 3 3 3 3 03 n P Ad A0 轴的材料系数 与轴的材料和载荷情况有关 根据表 15 3 可 知 材料 45 号钢的 A0值为 107 126 取平均值 A0 114 5 如是输出轴或者输入轴 则要考虑联轴器的型号 而选择联轴器的 型号时需要考虑电动机或者输出工作机构的轴径 在本设计中 由于选择的电动机的输出轴直径为 38mm 与之相配的 弹性连轴器为 TL6 型号 其从动轴直径为 35mm 所以确定轴 I 的最小直 径为 35mm 通常低速轴不小于高速轴 故确定轴 II 最小直径为 35mm 3 5 33 5 3 各轴段直径确定各轴段直径确定 1 按扭矩估算所需的轴段直径 d min 2 按轴上零件安装 定位要求确定各段轴径 注意 与标准零件相配合轴径应取标准植 同一轴径轴段上不 能安装三个以上零件 综上所述 可得各轴的有关参数如下 表 3 1 轴的有关参数 名称代号轴 I轴 II轴 III 功能输入轴中间轴输出轴 转速N r min 960298 1120 功率P kW 4 624 394 17 扭矩 T Nm 45 9199 1664 6 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 23 材料45 号钢 初算最 小直径 D19 4mm31 4mm46 9mm 联轴器 TL9 无无 修正最 小直径 35mm35 mm50 mm 小圆柱齿轮大圆柱齿 轮 小圆柱齿 轮 大圆柱齿轮 左圆螺母 止动垫圈轴肩轴肩 主要零 件 定 位右套筒套筒套筒 圆锥滚 子轴承 302093020930209 定位轴承盖 套筒轴承盖 轴肩 套 筒 轴承盖 轴肩 套筒 轴承 周向过盈配合过盈配合过盈配合 轴承盖内径 35mm35mm50mm 3 5 43 5 4 轴的尺寸确定轴的尺寸确定 各轴的主要尺寸 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 24 图 3 1 高速轴各主要尺寸 图 3 2 中间轴各主要尺寸 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 25 图 3 3 低速轴各主要尺寸 3 63 6 键的设计和计算键的设计和计算 输入 输出轴的轴端由于直接与联轴器联接 所以选用普通平键 C 型 齿轮与轴的联接同样选用普通平键 输入端键的尺寸 轴颈 d 38mm 键 b 14mm h 8mm l 30mm 输出端键的尺寸 轴颈 d 110mm 键 b 25mm h 14mm l 75mm 中间轴键的尺寸 大齿轮联接键的尺寸 轴颈 d 75mm 键 b 18mm h 10mm l 75mm 大齿轮联接键的尺寸 轴颈 d 75mm 键 b 18mm h 10mm l 75mm 输出轴齿轮键 轴颈 d 115mm 键 b 25mm h 14mm l 75mm 3 7 箱体结构的设计箱体结构的设计 减速器的箱体采用铸造 HT200 制成 采用剖分式结构为了保证齿 轮佳合质量 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 26 大端盖分机体采用配合 6 7 is H 1 机体有足够的刚度 在机体为加肋 外轮廓为长方形 增强了轴承座刚度 2 考虑到机体内零件的润滑 密封散热 因其传动件速度小于 12m s 故采用侵油润油 同时为了避免油搅得沉 渣溅起 齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm 为保证机盖与机座连接处密封 联接凸缘应有足够的宽度 联接表面应 精创 其表面粗糙度为 3 6 3 机体结构有良好的工艺性 铸件壁厚为 6 圆角半径为 R 10 机体外型简单 拔模方便 4 对附件设计 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔 能看到 传动零件齿合区的位置 并有足够的空 间 以便于能伸入进行操作 窥视孔有盖板 机体上开窥视孔与凸缘一 块 有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封 盖板用铸铁 制成 用 M6 紧固 油螺塞 放油孔位于油池最底处 并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧 以 便放油 放油孔用螺塞堵住 因此油孔处的机体外壁应凸起一块 由机 械加工成螺塞头部的支承面 并加封油圈加以密封 油标 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处 油尺安置的部位不能太低 以防油进入油尺座孔而溢出 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 27 通气孔 由于减速器运转时 机体内温度升高 气压增大 为便于排气 在机盖 顶部的窥视孔改上安装通气器 以便达到体内为压力平衡 盖螺钉 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度 钉杆端部要做成圆柱形 以免破坏螺纹 位销 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度 在机体联结凸缘的长 度方向各安装一圆锥定位销 以提高定位精度 吊钩 在机盖上直接铸出吊钩和吊环 用以起吊或搬运较重的物体 减速器机体结构尺寸如下 名称符号计算公式结果 机座壁厚 83025 0 a 15 机盖壁厚 1 8302 0 1 a 14 机盖凸缘厚度 1 b 11 5 1 b 16 机座凸缘厚度b 5 1 b 25 机座底凸缘厚度 2 b 5 2 2 b 24 地脚螺栓直径 f d12036 0 ad f M32 地脚螺栓数目n查手册 6 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 28 轴承旁联接螺栓 直径 1 d f dd72 0 1 M18 机盖与机座联接 螺栓直径 2 d 0 5 0 6 2 d f d M15 机盖与机座联结 螺栓的间距 l 100 150mm 轴承端盖螺钉直 径 3 d 0 4 0 5 3 d f d 12 窥视孔盖螺栓直 径 4 d 0 3 0 4 4 d f d 10 定位销直径d 0 7 0 8 d 2 d 10 至 f d 1 d 2 d 外机壁距离 1 C 查机械课程设计指导 书表 4 34 22 18 至凸缘 f d 2 d 边缘距离 2 C 查机械课程设计指导 书表 4 28 16 外机壁至轴承座 端面距离 1 l 8 12 1 l 1 C 2 C 50 大齿轮顶圆与内 机壁距离 1 1 2 1 30 齿轮端面与内机 壁距离 2 2 20 河南理工大学河南理工大学 万方科技学院本科毕业论文万方科技学院本科毕业论文 29 机盖 机座肋厚 mm 1 85 0 85 0 11 mm11 10 1 m m 轴承端盖外径 2 D 5 5 5 DD 23 d 120 1 轴 125 2 轴 150 3 轴 轴承旁联结螺栓 距离 S 2 DS 120 1 轴 125 2 轴 150 3 轴 3 83 8 润滑密封设计润滑密封设计 对于二级圆柱齿轮减速器 因为传动装置属于轻型的 且传速较低 所以其速度远远小于 所以采用脂润滑 箱体内 5 1 5 2 10 minmmr 选用 SH0357 92 中的 50 号润滑 装至规定高度 油的深度为 H 1 h H 20 22 1 h 所以 H 20 22 42 1 h 其中油的粘度大 化学合成油 润滑效果好 密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封 联接 凸缘应有足够的宽度 联接表面应精创 其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研 而且 凸缘联接螺柱之间的距离不宜太 大 国 150mm 并匀均布置 保证部分面处的密封性 3 93 9 联轴器设计联轴器设计 3 9 13 9 1