柴油机起动机的设计

济 南 大 学 泉 城 学 院毕 业 设 计题 目 柴油机起动机的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级学 生学 号指导教师二一 年 月 日(宋体三号，居中)- I -摘 要现在许多农用三轮车、手扶拖拉机等农业机械依旧采用手摇式启动，它们都是用柴油机作为动力来源。柴油机在出厂之前必须在试车车间进行各项性能测试，每一台柴油机都要在启动之后才能够进行测试，因此在试车车间的测试线上就会有许多等待启动的柴油机。原来这些柴油机的启动都要靠人力来完成，这样做不仅使试车车间的工作量大、劳动强度高、效率低，而且还有一定的危险性。为了改善现阶段的落后生产状况，需要设计一台可以方便快捷的、自由移动的柴油机启动设备。本次设计的启动机可以满足工厂的需求。本说明书从功能原理、设计方案、组成结构、工作方式等方面对柴油机起动机进行了分析探讨,并对一些地方进行了改进。柴油机起动机的组成结构部分是设计的核心，主要完成工作原理、传动方案、起动装置、起动机安全保护装置的设计。本次设计的柴油机起动机适合在各种大、中、小拖拉机生产厂家的柴油机试车车间内使用，应用它可以方便快捷的启动柴油机，对其进行全方位的性能测试。也可以用于柴油机修理站等需要频繁启动柴油机的场合。此设备大大降低了工人的劳动强度，提高了工厂的生产效率。关键词：柴油机；起动机；原理；结构；计算 - II -ABSTRACTNow many agricultural tricycle, tractors, etc are still using hang starting. They are all powered by diesel engine .Every diesel engine must be test on its performance in commissioning workshop before they leave factory. Each a diesel engine will be started before the test. So in commissioning workshop test online will have many diesel engine waiting for start-up. The start of these diesel engine all must depend on the human to complete originally. It not only make the workload big, high labor intensity, low efficiency, but also have certain danger in test workshop. In order to improve the low efficiency of production condition in current. A diesel engine start-up equipment which can fast and convenient, free mobile in test workshop is needed. This design start-up machine can meet the factory needs.This instruction analyzed and discussed from the aspects of function principle, design, structure, working way of diesel engine starter, and have improved in some place. The structure of diesel engine starter part is the core of design. The design of starter main finished several jobs such as the work principle, transmission scheme, starting device, safe protection devices. The design of the diesel engine starter is sui-table for large, medium and small tractor manufacturers diesel engine test in the workshop. Applications it can be convenient and quick start-up diesel engine then c-arrieson the comprehensive performance testing. It also can be used in the occasio-n where need for startup diesel engine frequent such as diesel engines repair station-s.This equipment greatly reduces the labor intensity and improve the factorys produ-ction efficiency.Key words：diesel engine; electric power system；theory; structure; compute.- III -目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 前言 .11.1 柴油机起动机的简介与应用 .11.2 柴油机起动机的组成及结构特点 .11.3 柴油机起动机的优越性 .21.4 国内外柴油机起动机的发展现状及前景 .32 柴油机起动机原理分析与方案确定 .52.1 柴油机起动机的功能原理分析 .52.1.1 柴油机起动机的工作原理 .62.2 柴油机起动机的设计方案的确定 .62.2.1 柴油机起动机的技术要求与技术参数 .62.2.2 柴油机起动机的设计内容 .62.2.3 柴油机起动机总体设计方案的确定 .63 柴油机起动机的结构设计 .73.1 柴油机起动机动传动系统的结构设计 .73.1.1 柴油机起动机工作过程中出现的问题 .73.1.2 传动系统原理及结构形式 .83.1.3 传动轴的设置 .83.1.4 轴承固定装置的设计 .113.1.5 皮带轮装置的设计 .123.2 动力单元的结构设计 .223.2.1 电动机的选择 .223.2.2 电动机支架的设计 .223.2.2 移动板的设计 .233.3 起动装置系统的设计 .243.3.1 起动接头的设计 .243.3.2 手柄的设计 .253.3.3 起动杆的设计 .253.4 调整装置的设计 .273.4.1 调整器的设计 .273.4.2 调整座的设计 .283.4.3 调整筒的设计 .303.5 安全保护装置的设计 .313.6 机架的设计 .343.6.1 下滚轮的设计 .353.7 柴油机起动机的安装和使用 .363.7.1 柴油机起动机工作时注意事项 .363.7.2 柴油机起动机的维护 .364 结 论 .36参 考 文 献 .37致 谢 .38- IV - 1 -1 前言1.1 柴油机起动机的简介与应用柴油机在出厂之前必须在试车车间进行各项性能测试，每一台柴油机都要在启动之后才能够进行测试，因此在试车车间的测试线上就会有许多等待启动的柴油机。原来这些柴油机的启动都要靠人力来完成，这样做不仅使试车车间的工作量大、劳动强度高、效率低，而且还有一定的危险性。为了改善现阶段的落后生产状况，需要设计一台可以方便快捷的、自由移动的柴油机启动设备。本次设计的启动机可以满足工厂的需求。1.主要用途：本次设计的柴油机起动机适合在各种大、中、小拖拉机生产厂家的柴油机试车车间内使用，应用它可以方便快捷的启动柴油机，对其进行全方位的性能测试。也可以用于柴油机修理站等需要频繁启动柴油机的场合。此设备大大降低了工人的劳动强度，提高了工厂的生产效率。2.结构特征：整台设备包括启动电机，皮带、皮带轮、轴承、传动轴、联轴器、启动杆、机架等。本机结构紧凑，操作方便，传动系统简单稳定。启动设备安装在可以自由移动的机架上，提高整机的工作效率和灵活性。3.柴油机启动机的工作原理：这台柴油机启动机采用电动机带动启动轴转动，电动机动力通过皮带和联轴器传递给启动轴，启动杆就相当于原来的启动手柄，启动设备安装在可以自由移动的机架上。这样在启动柴油机时，只需按下电动机启动按钮就可以开动柴油机进行其性能测试。整台设备包括启动电机，皮带、皮带轮、轴承、传动轴、联轴器、启动杆、机架等。4.参数要求：设计参数： 启动杆转速为 303r/min；电动机转速为 910r/min,功率为 1kw；重量为 50kg。1.2 柴油机起动机的组成及结构特点组成：主体：整台设备包括启动电机，皮带、皮带轮、轴承、传动轴、联轴器、调整器、导向器、启动杆、移动支架、机架等。辅助设备：挡板、罩壳、外盖、内盖、手柄、导套、罩壳支撑等。结构特点：本机结构简单紧凑，易于维护和拆装，操作方便，传动系统安全稳定。启动设备安装在可以自由移动的机架上，提高整机的工作效率和灵活性。这台柴油机启动- 2 -机采用电动机带动启动轴转动，电动机动力通过皮带和联轴器传递给启动轴，启动杆就相当于原来的启动手柄，启动设备安装在可以自由移动的机架上。这样在启动柴油机时，只需按下电动机启动按钮就可以开动柴油机进行其性能测试。传动方案采用带传动，优点是传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。起动装置采用销子，销子作为起动装置，可以很好的起动机的工作特点和工作要求，而且使起动装置结构简单，成本低廉。1.3 柴油机起动机的优越性现在各种各样的机动车辆上都有起动机，但是这些种类繁多的起动机都是和车辆的发动机固连在一起的。但是现在许多农用三轮车、手扶拖拉机等农业机械依旧采用手摇式启动，没有和发动机固连在一起的起动机，它们都是用柴油机作为动力来源。因为它们价格低廉，又是应用在农业上，所以大多数的工厂都没有安装起动机。但是柴油机在出厂之前必须在试车车间进行各项性能测试，每一台柴油机都要在启动之后才能够进行测试，因此在试车车间的测试线上就会有许多等待启动的柴油机。原来这些柴油机的启动都要靠人力来完成，这样做不仅使试车车间的工作量大、劳动强度高、效率低，而且还有一定的危险性。为了改善现阶段的落后生产状况，需要设计一台可以方便快捷的、自由移动的柴油机启动设备。本次设计的起动机可以满足工厂的需求，适合在各种大、中、小拖拉机生产厂家以及其他应用柴油机却没有固连的起动机的厂家在柴油机试车车间内使用，应用它可以方便快捷的启动柴油机，对其进行全方位的性能测试。也可以用于柴油机修理站等需要频繁启动柴油机的场合。整机配备可以移动的支架，小巧灵活，可以适合各种工作条件。此设备大大降低了工人的劳动强度，提高了工厂的生产效率。优点：（1）设计思想创新，设计方案新颖，是在生产过程中的一种突破性的创造。在市场上还没有同类产品，所以市场前景非常广阔。（2）产品结构简单，操作方便，易于维护和保养。车间工人可以很快学会操作方法，在生产实践中应用。（3）此设备的应用大大的提高了试车车间的生产效率，降低了车间工人的劳动强度，提高劳动积极性。（4）此设备装有可移动支架，可以灵活移动。由于它还比较小巧，所以一个人就可以方便的操作。（5）此设备的适合性很强，不仅可以在各生产厂家的车间内使用，亦可以在柴油机维修站等频繁起动柴油机的场合。- 3 -（6）此设备价格低廉，通用件使用较多。自主设计的零件也比较简单，易于加工生产，可以大中小批量生产，易于控制成本，适应市场。1.4 国内外柴油机起动机的发展现状及前景（1）起动机用来起动发动机，是汽车的关键部件。现代汽车对起动机的要求是：体积小、重量轻性能可靠、功率大、寿命长。因此起动机在结构设计方面进行了一次又一次突破传统的全新设计，从而导致了新工艺的产生，新材料、新技术的应用；使起动机的体积、重量、电机性能和使用寿命都达到了越来越满意的程度。改善起动机性能的关键在于提高起动电机的输出功率和扭矩，传统的起动机要达到这一目的，必须增加体积和重量，而采用减速机构既是提高输出功率和扭矩的有效方法。减速电机有电激磁减速和永磁减速两种，而采用永磁减速更能减小体积、减轻重量、提高比功率；降低成本、提高工效、增加收益；增加功率和扭矩的输出，改善起动性能，延长寿命等的优越性。 起动机的设计和制造不断地向前发展，特别是轿车起动机出现了多次划时代的变革。20 世纪七十年代出现在日本的两轴式电激磁减速起动机，使得起动机的重量大大减少，一台 12V、2KW 的电激磁减速起动机重量为 5.4kg，而同等功率的传统型起动机重量却为 11.2kg。 八十年代产生了同轴式永磁减速起动机，它具有两轴式减速起动机的优点，而且在外形上酷似传统型起动机，以体积小、重量轻、功率大、小巧美观而在轿车上广泛采用。 九十年代的永磁减速起动机更轻、比功率更大。主要措施是减轻了电枢的重量，在电机轭部冲有较大的孔。因为永磁电机的磁场强度低于电激磁电机，冲孔后的电枢轭对永磁电机的磁性能影响不大。但优点却是多方面的：a. 减轻了重量；b.电枢的动不平衡量大大减小，因为电枢的动不平衡与电枢的重量成正比；c.由于动不平衡的减小，而使电机的性能可靠、噪音小、寿命延长。（2）减速型起动机通过在电枢轴与传动轴之间增设一级减速机构，使得电机在同等输出功率的情况下可以将电枢转速提高，将转矩减小。这样，电机的尺寸、材料消耗就可以大大减小。起动机可以被设计得精致而紧凑，同时还能使蓄电池的负担减轻。一般减速型起动机的传动比在 34 左右，总质量比同等功率非减速型起动机减少约 35%，总长度能减少约 29%左右。目前我国减速型起动机的发展非常迅速，其产量已经达到汽车起动机年总产量的 60%以上，并且还在逐年递增。但其质量水平难以显著提高，因为这与起动机相关技术的发展息息相关。国内许多汽车电器生产厂都能生产这种先进水平的永磁减速起动机。现在各汽车制造厂的轻轿车都采减速起动机。例如上海桑塔纳、上海大众 B5、一汽大众 C5车、A4 车、捷达 5V、2V、神龙富康、北京古普车都采用永磁减速起动机。大功率- 4 -起动机将以电励磁式减速为主。象中汽民电股份有限公司从 20 世纪 80 年代后期开始生产减速起动机，已经有75 年以上的设计和生产经验，并且从国外(如德国、韩国、日本)引进了从加工、焊接、转子生产线，总装配线，到测试技术等大批具有 90 年代国际先进水平的轿车电器生产的成套设备。生产了 1.1 kW 1.4 kW 的十几种型号的减速起动机，并且大部分为永磁减速起动机。今后将逐步以永磁减速起动机取代中、小型传统型起动机。电激式的 5KW 左右的大型起动机也已生产了多种型号，并已批量向各主机厂供货。我国轿车用的减速起动机的制造技术已达到世界先进水平，重型起动机的制造技术也正在缩小与世界先进水平的差距。（3）起动机发展趋势起动机今后的发展必须满足层出不穷的新型汽车品种，随着汽车整车的优化设计水平不断提高，对起动机的设计制造提出了更高要求。今后汽车工业将以节能环保为主题。同时也将不断地朝着可靠、安全、舒适等方面发展。作为汽车的关键部件的起动机将随着科技技术的高速发展、新的加工技术、自动控制技术、自动检测技术及计算机技术的广泛应用，依然朝着小型、轻量、大功率输出、长寿命方向发展。起动机将卞要朝以卜几个方面发展:随着微、重型车比重的扩大，起动机也会在 1 9KW 的功率等级上有新发展，中、小型功率起动机将以永磁式行星齿轮减速为主，大功率起动机将向电励磁式行星齿轮减速型方向发展。随着工业技术水平的不断进步，起动机正朝着小型轻量化和装配自动化方向发展。现在广泛采用体积小、转速高, .转矩大的起动机，这类起动机包括刚性啮合式起动机、永磁起动机和减速型起动机等。其中，前两者主要用在安装空间较小的车辆上，用量不大，而减速型起动机应用最广、发展最快，代表着现在汽车起动机发展的主流。轿车用的起动机要在现有基础上进一步优化电磁设计和结构设计，加大减速比，将减速比提高到 5 以上。应用新材料、新结构，在原有体积和基础上减轻重量，提高输出功率和力矩，增加比功率(kw/kg)，使比功率在现有基础再提高 75%以上。加强对高磁性能材料的研究。如果永磁减速起动机的永磁材料能采用稀土永磁，体积会更小，重量更轻，比功率更大，要达到提高比功率 75%以上根本不存在问题，但现在稀土水磁材料价格昂贵，居里温度偏低，有待进一步研究。稀土研究的成功，将为起动机新技术革新创造美好的前景。实现起动机一发电机一体化的构思，是满足汽车对起动机和发电机愈来愈高输出要求的有效途径。这种一体化系统中有一关键的可转换装置，该装置具有起动和停比转换功能，其交流端接异步电机，直流端接蓄电池和汽车用电系统。其工作原- 5 -理是:在起动状态时，异步电机的轴通过减速机构与发动机连接，带动发动机旋转，并达到起动发动机的目的;当发动机发动以后，发动机反带异步电机旋转，通过超越离合器装置自动降低传速，异步电机变为发电机的正常发电状态。同时可转换装置还能将异步电机输出的三相交流电变为直流电。给蓄电池充电，给汽车用电系统供电和电机本身励磁。与这种一体化系统装置同时开发的将是一种 42V 车用供电系统，将很好地满足汽车用电负荷增加的需要。这种 42V 供电系统是通过一个 14V/42V 的转换装置来实现的。2 柴油机起动机原理分析与方案确定2.1 柴油机起动机的功能原理分析图 2.1 功能原理图功能原理分析：（1）采用电动机作为动力来源，操作方便。（2）传动机构采用带传动，简单可靠。（3）带轮和起动轴之间用十字联轴器，安全可靠。（4）通过简单的开关控制电动机启动和关闭，简单可靠，易于操作。（5）用安装在起动轴上的起动销来启动柴油机。- 6 -（6）把整个起动装置安放在可移动支架上，使起动机可以方便灵活的移动到各个工作位置。（7）整机用安全罩包裹，保证造作人员安全。2.1.1 柴油机起动机的工作原理这台柴油机启动机采用电动机带动启动轴转动，电动机动力通过皮带和联轴器传递给启动轴，启动杆就相当于原来的启动手柄，启动设备安装在可以自由移动的机架上。这样在启动柴油机时，只需按下电动机启动按钮就可以开动柴油机进行其性能测试。整台设备包括启动电机，皮带、皮带轮、轴承、传动轴、联轴器、启动杆、机架等。2.2 柴油机起动机的设计方案的确定柴油机起动机方案的确定是整个设计过程中最重要的环节，设计方案确定之后就可以进行具体的参数计算，进而绘制零件图、装配图。通过仔细的查阅材料以及相关文献，现场调研，不断向车间内的老师傅请教，还有公司动四车间王广江主任的耐心指导，此次柴油机起动机的设计方案基本确定。2.2.1 柴油机起动机的技术要求与技术参数（1）本次设计内容新颖，旨在方便试车车间对柴油机性能的测试。把传统的手动起动柴油机改进为由专用设备起动，提高工作效率，降低劳动强度，使工作过程简单快捷。进而降低加工成本，获得更大的利润，争取更为广阔的市场空间。（2）参数要求： 启动杆转速为 303r/min；电动机转速为 910r/min,功率为1kw；重量为 50kg。2.2.2 柴油机起动机的设计内容本设计的主要设计内容包括：（1）柴油机起动机总体方案与装备结构设计；（2）运动部件的运动分析和结构优化；（3）传动系统的动力计算与运动分析计算，关键件的选型与强度计算；（4）基本零部件的设计。- 7 -2.2.3 柴油机起动机总体设计方案的确定（1）设计的目的 通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握柴油机起动机的基本内容和基本知识，初步掌握机械设备的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。（2）设计的方法参考国内外其他相似设备的设计经验和现有设备，根据柴油机起动机的设计要求及性能参数，在原有设备上进行一些改进，试着设计一台柴油机起动机。从传动方面看，是带传动与联轴器使用一个典型范例。整个总体结构分为主体部分和辅助部分，本设计重点介绍主体传动单元部分。机械设计时，通过对柴油机起动机工作原理的分析，侧重对机器的动力单元、起动装置、传动装置等主要部分进行系统分析，对其结构进行优化设计，实现所需的功能。3 柴油机起动机的结构设计任何一台机器都是有许多结构组成的，为了使所设计的柴油机起动机满足各项技术要求，同时又满足结构紧凑，操作简单，性能可靠，且要易于维护和保养，起动柴油机速度快，生产率高，劳动强度低等要求，本文详细介绍了柴油机起动机机械结构的设计过程。通过相关参数，查阅相应的机械设计手册和进行相应计算，确定设备的基本尺寸、基本结构，完成传动系统、动力单元、起动装置系统、调整装置系统的设计、安全保护装置系统等的设计。整个机械设计部分采用 CAXA 电子图板绘图。一些零部件采用手工绘图的方法完成。3.1 柴油机起动机动传动系统的结构设计3.1.1 柴油机起动机工作过程中出现的问题由以上的分析可见，柴油机的起动需要外力的支持，柴油机起动机就是在扮演着这个角色。起动机可以将蓄电池的电能转化为机械能，驱动柴油机飞轮旋转实现发动机的起动。大体上说，起动机用三个部件来实现整个起动过程。电动机引入来自蓄电池的电流并且使起动机的驱动皮带轮产生机械运动；传动机构将驱动皮带轮- 8 -带动的传动轴啮合入飞轮起动圈，同时能够在发动机起动后脱离开；起动机电路的通断则由一个电磁开关来控制。其中，电动机是起动机内部的主要部件，它的工作原理就是我们在初中物理中所接触到的以安培定律为基础的能量的转化过程，即通电导体在磁场中受力的作用。电动机包括必要的电枢、换向器、磁极、电刷、轴承和外壳等部件。整台设备包括启动电机，皮带、皮带轮、轴承、传动轴、联轴器、调整器、导向器、启动杆、移动支架、机架等。辅助设备：挡板、罩壳、外盖、内盖、手柄、导套、罩壳支撑等。常见故障：（1）接通起动开关后，起动机高速旋转而柴油机没能启动。这种现象表明故障发生在起动机的传动机构上，这有可能是传动带或联轴器损坏造成的。（2）起动机无法正常工作，驱动皮带轮轮不转。引发这种现象的原因很多，例如电源线出现问题、起动开关接触盘烧蚀以及发动机阻力过大等等。（3）起动机动力输出不足，无法带动起动轴。励磁线圈短路和电源接触不良均可引发起动机动力不足。（4）起动机运转声音刺耳。这有可能是联轴器卡死，轴承润滑不良或起动机安装不当造成的。维修保养建议：此次设计的起动机结构简单，工作情况稳定，轻易不会损坏，但是为了延长起动机的使用寿命，恰当的使用方法也是必需的。起动机在起动柴油机的过程中，为了使起动过程快捷、安全、牢靠，电动机应与电源接触良好，皮带应与皮带轮连接紧密，联轴器应该结构坚固，起动销应该安装正确、牢固，轴承要保证定期润滑，安全保护装置必须保证安装位置正确，固定好挡板和罩壳，起动时间不应过长。3.1.2 传动系统原理及结构形式此次设计的传动系统原理比较简单，电动机通电后通过皮带把动力传递给皮带轮，皮带轮和起动轴之间用联轴器连接，起动轴上安装起动销，起动杆就相当于原来的起动手柄，起动设备安装在可以自由移动的机架上。这样在起动柴油机时，只需按下电动机起动按钮就可以开动柴油机进行其性能测试。3.1.3 传动轴的设置- 9 -图 3.1 传动轴传动轴是整个起动机设计中重要的零件，也是此设计的关键。起动杆的转速为 v=303r/min；电动机的转速为 910r/min,功率为 1kw,重量为 25kg有本次设计的参数可知：（1）计算传动轴传递的功率皮带的计算功率 Pca有公式 Pca=KAP 式中 kwkkwAca 名 义 的 负 载 功 率 ，如 电 动 机 的 额 定 功 率 或所 需 传 递 的 额 定 功 率 ，工 作 情 况 系 数 ， 见 表计 算 功 率 ，p 2-3p由表 8-7 得：当载荷变动微小时，空、轻载起动，每天工作小时数小于 10，此时kA=1.0，所以此时 Pca=1.0 X 1.1KW=1.1KW皮带的计算功率即可看成是轴传递的功率 P。（2）传动轴的强度校核计算本次设计的传动轴仅承受扭矩以及极小的弯矩，故应按扭转强度计算轴的扭转强度条件为： .2095WT3NPTd式中： 。， 见 表许 用 扭 转 切 应 力 ，；计 算 截 面 处 轴 的 直 径 ，；轴 传 递 的 功 率 ， ；轴 的 转 速 ，；轴 的 抗 扭 截 面 系 数 ，轴 所 受 的 扭 矩 ， ；扭 转 切 应 力 ， 1-3Mpa mdKWPinrnpaT 3T表 3-1 轴常见的几种材料 及 A0值T轴的材料 Q235-A、20 Q275、35（1C r18Ni9Ti）45 40Cr、35S iMn、38SiMnMn、3C r13MpaT15 25 20 35 25 45 35 55A0 149 126 135 112 126 103 112 97- 10 -注：1） 表中 值是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。T2） 在下述情况时， 取较大值，A 0取较小值；弯矩较小或只收扭矩作用、T载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只做单向旋转；反之， 取较小值，A 0取较大值。T本次传动轴选用的材料为 45#钢， 为 30Mpa，A 0取 126103T由上式可得轴的直径 30333 np2.095n.20p95dTT式中 A 0= 查表 15-33T.60.35.1.295d33（3）轴的刚度校核计算由于轴只承受扭转力，所以只进行轴的扭转刚度校核计算。阶梯轴 z1i4TLG03.75piIl式中：T轴所承受的扭矩，Nmm；G轴的材料的剪切弹性模量，Mpa，对于钢材 G=8.1 Mpa；410IP轴截面的极惯性矩， ，对于圆轴， ；4m32dIpL阶梯轴受扭矩作用的长度，mm；Ti、L i、I pi分别代表阶梯轴低 i 段上所受的扭矩、长度、和极惯性矩，单位同前；Z阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为- 11 -式中， 为轴每米长的允许转角，与轴的适用场合有关。对于一般的传动轴，可取=0.51（）/m；对于精密传动轴，可取 =0.250.5（）/m；对于精度要求不高的轴， 可大于 1（）/m。=5.7340z1ipi4ILT0.831其中：轴所承受的扭矩：T=9550000 mN67.934mN30.195pn 251327.412 402577.918 613592.315 1272345.025 613592.315 402577.918 305490.04 =79.1156.681 =0.5294-10这个数值在 范围之内，符合要求。3.1.4 轴承固定装置的设计轴承的固定固定装置是指传动部分的的轴承座，此外还有上滚轮以及下滚轮上的轴承固定零件，有挡圈和挡盖。示意图如下：- 12 -图 3.2 轴承支座图 3.3 轴承端盖（剖面线）3.1.5 皮带轮装置的设计带传动在受到拉力的作用时会发生弹性变形。在在小带轮上带的拉力从紧边拉力 F1逐渐降低到松边拉力 F2，带的弹性变形量逐渐减少，因此带相对于小带轮向后- 13 -退缩，使得带的速度小于小带轮的线速度 ；在大带轮上，带的拉力从松边拉力1F2逐渐上升为紧边拉力 F1，带的弹性变形量逐渐增加，带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮的线速度 。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间2的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。因为带传动总有松边和紧边，所以弹性滑动也总是存在的，是无法避免的。（1）确定计算功率皮带的计算功率 Pca有公式 Pca=KAP 式中 kwkkwAca 名 义 的 负 载 功 率 ，如 电 动 机 的 额 定 功 率 或所 需 传 递 的 额 定 功 率 ，工 作 情 况 系 数 ， 见 表计 算 功 率 ，p 7-8p由表 8-7 得：当载荷变动微小时，空、轻载起动，每天工作小时数小于 10，此时kA=1.0，所以此时Pca=1.0 X 1.1KW=1.1KW表 3-2 工况情况系数 KAKA空轻载启动 重载启动每天工作小时数/h工 况10 10161610101616载荷变动微小液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5KW） 、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机10 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变动小带式输送机（不不均匀负荷） 、通风机（7.5KW） 、旋转式水泵和压缩机（非离心式） 、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6载荷变动很大破碎机（旋转式、鄂式等） 、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8注：1）空轻载起动电动机（交流起动、三角起动、直流并励） 、4 缸以上的内燃机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机；- 14 -2）电动机（联机交流起动、直流复励或串励） 、4 缸一下的内燃机；3）反复启动、正反转频繁、工作条件恶劣等场合，K A应乘以 1.2；4）在增速传动场合，K A应乘以以下系数：增速比 i：1.251.74 1.752.49 2.503.49 3.5系 数：1.05 1.11 1.18 1.25 （2）选择 V 带的带型根据计算功率 Pca和小带轮转速 n1，根据图表选择普通 V 带的带型。计算功率 Pca为 1.1KW，小带轮的转速为 910r/min，由参考文献2查得，应选择 Z 型带。（3）确定带轮的基准直径 dd并验算带速 1）初选小带轮的基准直径 dd1根据 V 带的带型，由表 3-3 和表 3-4 查得小带轮的基准直径 dd1为 77mm表 3-3 V 带轮的最小基准直径槽型 Y Z A B C D E(dd)min/mm20 50 75 125 200 355 500表 3-4 普通 V 带轮的基准直径系列带型基准直径 ddY 20，22.4，25,28,31.5,35.5,40，45,50,56,63,71,80,90,100,112,125,Z 50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560，630,A 75,80,85,90,95,100,106,112,125,118,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560，630,710,800B 125,132，140,150,160,170，180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560，630,710,750，800900,1000,1120C 200,212，224,236，250,265，280,300,315,335，355,400,450,500,560，630,710,750，800，900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D 355,375，400,450,475，500,560，630,710,750，800，900,1000,1060，1120,1250,1400,1500，1600,1800，2000E 500,530，560,600，630,670，710,800，900,1000,1120,1250,1400,1500，1600,1800，2000，2240,2500- 15 -2）验算带速 根据式 106d2211n式中，n 1、n 2分别为主动轮和从动轮的转速，r/min。=sm/69.310673）计算大带轮的基准直径 2d由公式 12dimd54.37092根据表 3-4 圆整得：=217mm2d（4）确定中心距 ，并选择 V 带的基准长度 Lda1）根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合式:0.7( + ) 2( + )1d20a1d20.7(77+217) 2(77+217)205.8 5880由以上数据初定中心距 =380mm0a2）计算相应的带长 Ld0。根据公式：Ld02 + ( + )+0a21d20214ad）（ Ld02400+ （77+217）+ 461.902 7-所以带的基准长度查表 3-5 得：Ld=500mm- 16 -表 3-5 V 带基准长度系列及长度系数 KL带长修正系数 KL基准长度Ld/mm Y Z A B C D E400 0.96 0.87450 1.00 0.89500 1.02 0.91560 0.94630 0.96 0.81710 0.99 0.83800 1.00 0.85900 1.03 0.87 0.821000 1.06 0.89 0.841120 1.08 0.91 0.861250 1.11 0.93 0.881400 1.14 0.96 0.901600 1.16 0.99 0.92 0.831800 1.18 1.01 0.95 0.862000 1.03 0.98 0.882240 1.06 1.00 0.912500 1.09 1.03 0.932800 1.11 1.05 0.95 0.833150 1.13 1.07 0.97 0.863550 1.17 1.09 0.99 0.894000 1.19 1.13 1.02 0.914500 1.15 1.04 0.93 0.905000 1.18 1.07 0.96 0.923)计算中心距 及其变动范围。a传动的实际中心距近似为 +a02L-0d380+ =399.049mm.94615考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的要，常给出中心距的变动范围- 17 -dLa03.15mxin（5）验算小带轮上的包角 1由式 ad5.7180-122）（ ）（ 知小带轮上的包角 小于大带轮上的包角 。小带轮上的总摩擦力相应的小于大带1轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，应使90ad3.57-18012）（ 180-（217-77）57.3399.049=159.8971（6）确定带的根数 Z LArcaKPpz)(0单根 V 带的额定功率 rp=r L)(0式中：当传动比不等以 1 时，单根 V 带额定功率的增量;0p当包角不等于 180时的修正系数，参见表 3-6;K当带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数，参见表 3-5。L表 3-6 包角修正系数小带轮包角（）180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120- 18 -K1.00 0.99 0.98 0.96 0.95 0.93 0.92 0.91 0.89 0.88 0.86 0.84 0.82=（1.1+0.02）0.950.91=0.96824KWrp=1.10.96824=1.136rcaz有计算结果可知，为了使传动受力均匀，达到传递电机功率的要求，应选的皮带的数量为 2 根。（7）确定带的初拉力 F0由式： ffmin0fcee1-F2）（并计入离心力和包角的影响，可得单根 V 带所需要的最小初拉力为：=min0F）（ 2caqvzKP5.2）（=500in0）（ N91.6.39.）（对于新安装的 V 带，初拉力应为 1.5 ；对于运转后的 V 带，初拉力应为min0F）（1.3 。min0F）（安装时应保证初拉力 F0大于上述数值，但也不应过大。为了控制实际 F0大小，可以采用如下方法，即在 V 带与两轮切点的跨度中点，施加一定的、与带边垂直的力 G（参见表 3-7） ，使带在每 100mm 上产生 1.6mm 的挠度即可。表 3-7 测定初拉力所需的垂直力 G带速 /(m/s)带型 小带轮直径dd1/mm 010 1020 2030Z 50100100577104.2668.53.55.55.57A 751401409.514142181212186.5101015B 12520020018.52828421522223312.5181827C 200400 3654 3045 2538- 19 -400 5485 4570 3856D 35560060074108108162629494140507575108E 500800800145217217325124186186280100150150225注：表中高值用于新安装的 V 带或必须保持较高张紧的传动（如高带速、小包角、超载起动、频繁的高转矩起动等） 。图 3.4 电机皮带轮主视图3.1.6 联轴器的设计联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求我们设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。根据联轴器对各种相对位移有无补偿能力（即能否在发生相对位移条件下保持连接的功能） ，联轴器可分为刚性联轴器（无补偿能力）和挠性联轴器（有补偿能力）两大类。挠性联轴器有可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性原件的挠性联轴器两个类别。联轴器的选择主要有以下依据：1）所需传递的扭矩大小和性质以及对缓冲减震功能的要求。2）联轴器的工作转速高低和引起离心力大小。3）两轴相对位移的大小和方向。4）联轴器的可靠性和工作环境。5）联轴器的制造、安装、维护和成本。本次设计选用的是十字轴式万向联轴器。它由两个叉形接头，一个中间连接件- 20 -和轴销所组成。轴销互相垂直配置并分别把两个叉形接头与中间连接件连接起来，这样就构成了一