船用柴油机挂机设计说明书概要

1、毕业设计（论文） 课题名称：船用柴油机挂机 系 部: 专 业：机电一体化 班 级： 姓 名： 学号：04101232 指导教师： 完成时间 07年_j4月16日 目录 目录 1 绪论 3 第1章7G-2.9型柴油挂机装置组成 4 1.1 主机 1.2 皮带传动装置或弹性块联轴器 1.3 上传动箱部件 1.4 传动筒部件 1.5 减速箱部件 1.6 操纵部件 第2章动力的传递统线路 4 2.1 前进档 2.2 倒档 2.3 空档 第3章挂机组件设计 4 3.1 挂机或挂桨的安装 3.2 螺旋桨的拆装 第4章 挂机下减速箱的设计 6 4.1 中间轴的设计 6 4.2 花键连接轴的设计 6 4.3

2、主，被直齿圆锥齿轮设计 7 4.3.1 选择齿数 4.3.2 计算节锥角 4.3.3 求当量齿数及齿形系数 4.3.4 选择齿宽系数 4.3.5 载荷系数 4.3.6 按齿面接触疲劳强度设计传动 4.3.7 按齿根弯曲强度设计传动 4.3.8 计算几何尺寸 4.3.9 选择精度等级 4.4 离合子的设计 9 4.5 螺旋桨轴的设计 10 4.5.1 选择轴的材料 4.5.2 按扭转强度估算轴径 4.5.3 设计轴的结构并绘制草图 4.5.4 按弯扭合成强度校核轴径 4.6 箱体的结构设计 13 4.6.1 放油螺塞 4.6.2 油标 4.6.3 启盖螺钉 4.6.4 挡圈 465密封装置 第5

3、章设计总结 14 5.1结论 5.2 结束语 5.3 参考文献 22 / 23 绪论 我国船型标准化工作经过了近3 0年的摸索和努力，积累了丰富的经验，也取得了一定 的成绩，但随着经济社会的快速发展以及外部环境的不断变化，我国目前的船型标准化现状 依然落后于时代发展的需要，与旺盛的内河航运需求不相适应。内河航运面临不少问题， 其 中与船型标准化有关的问题主要体现在以下几个方面： 一是船型多杂，影响航道船闸等基础设施利用率。现有内河船舶船型较多，机型复杂， 不利于提高航道、船闸等基础设施的利用率，从而影响内河航道效益的发挥，成为内河航运 竞争力提高的瓶颈之一。 二是部分船舶技术状况相对落后， 存

4、在安全隐患。内河船舶总体技术水平不高， 部分地 区还存在水泥质船、 木质船和挂桨机船等落后船型，船龄偏大，操作性能差，航运安全存在 隐患。内河船舶平均吨位较小，能耗高，营运效率低。 三是落后船型对环境存在污染。随着国家对水资源环境保护的重视，社会各界对船舶的 环保要求也越来越高， 尤其是在库区、湖泊等特殊水域。 虽然船舶不是我国水资源的主要污 染源，但现存的某些落后船型， 对油污水和生活污水没有专门的回收或储存装置，肆意排放， 也对水资源造成一定的污染。另外一些船舶，如挂桨机船，噪音污染严重， 仅占整个社会污 染的1 2%，极大影响沿岸居民和船民自身的日常生活和人身健康。 四是航运结构性矛盾突

5、出。在客运中，普通客船运力过剩， 而市场需求较大的中高档旅 游船运力不足；在货运中，船舶吨位小，性能落后、专业化、现代化的大型运输船不足，新 型的集装箱船、汽车滚装船运力有待发展。 标准船型的研究开发要以先进实用技术为基本手段，充分考虑船舶的安全性、节能性、 经济性和环保性。技术进步是提高标准船型先进性、经济性和竞争优势的主要保证。技术进 步对于提高船闸和航道等通航设施利用率、减少水上交通堵塞和交通事故具有重要作用；先 进技术是降低船舶噪音和水污染的需要，对保护内河水域及周边环境具有重要意义。 船型标准化促进了航运技术进步，降低了航运成本，提高了航运效率和航运企业效益。 标准船型的研发必须以先

6、进性与经济性作为基本原则，并把二者有机结合，标准船型的推进 应以技术进步为基础，不断对已颁布的标准船型进行优化和完善，才能成为先进生产力的代 表，为市场所接受。 各地区、各水系航道条件、 船舶技术状况以及船舶特点等之间的差异，包括标准化的目 标不同等，使得各水系标准船型关键与重点技术也有所不同。总体说来，主要有以下方面的 关键技术：提高船舶技术性能的重点技术，包括船舶尺度系列研究、船舶推进性能研究、船 体线型研究等；改进船舶技术装备的关键技术，包括节能设备、升降驾驶台、轻型舱口盖、 船队（组）的连接装置及助推装置等的研制与应用；船舶防污染、环保等方面有关的技术研 究，包括防油污装置的研制、水润

7、滑技术和生活污水处理等重点技术研究；船舶安全技术研 究，包括内河船用通讯、 导航设备、船用防火材料等；船用柴油机掺烧重质燃料油等船舶节 能技术的研究；改善船员居住条件的船舶布置等方面的研究等。 全国内河船型标准化总体目标：到2010年川江及三峡库区、京杭运河、长江、珠江三 角洲及其干流基本实现船型标准化、系列化，平均吨位较2004年提高1倍，通航设施利用 率较2004年提高15%船舶安全技术性能得到进一步提高，对水环境的污染得到基本改善； 到2020年，内河船舶实现标准化和系列化，平均吨位较2004年提高2倍，通航设施利用率 较2004年提高30%船舶安全技术性能向国际先进水平靠拢，对水环境的

8、污染得到根本改 善，运输成本明显降低。 课题：下减速箱传动系统的设计总路线 一：7G 2.9型柴油挂机装置组成。 二：动力的传递线路 三：挂机组件设计 （1）挂机的安装及要求 （2）螺旋浆的拆装 四：挂机下减速箱的设计 （1）花键连接轴，中间轴的设计 （2）螺旋桨轴的设计 （3）离合子的设计 （4）主、被锥齿轮的设计 五：减速箱体的设计 六：总结 一 ：7G-2.9型柴油挂机装置组成。（见图纸） 船用柴油机或挂机由主机（柴油机），皮带传动装置（或弹性块联轴器），上传动箱部 件，下减速箱部件，操作部件等六大部分组成的。 1 主机：分别选用国产的 ZF170型、R175型、R175N型R180型、

9、185N型柴油机，将 动力由曲轴飞轮端输出。 2皮带传动装置或弹性块联轴器： 皮带传动装置由主动皮带轮，从动皮带轮，A型或B型三角胶带等组成。 弹性块联轴器同联轴内节、联轴外节、橡胶块等组成。 它们的功用将柴油机输出的动力传入上传动箱部件。 3上传动箱部件： 挂机上传动箱由输入轴，上传动轴箱体，小伞齿轮、大伞齿轮，大伞齿轮，紧箍圈等 组成。 挂机上传动箱由伞齿轮轴，上传动箱体、小伞齿轮、大伞齿轮、内插节，转盘等组成。 在这部件中，通过大小伞齿轮实行减速；通过操向杆，实现机桨整体旋转或桨舵旋转。 4传动筒部件： 由传动筒、中间筒、支架、上拉杆、排档杠杆、倒车销轴等组成。用于连接上下箱体， 并将上

10、箱的动力传递至下箱，又将整机挂置船尾。 5减速箱部件： 由减速箱体，主动锥齿轮、被动锥齿轮、离合子，螺旋桨轴、螺旋桨、拔叉、下拉杆 等组成，其功用是通过拔动离合子，实现倒顺挡，将动力传给螺旋桨，实现再一次减速。 6操纵部件： 由操向杆、油门捏手、转轴园弹簧片、油门拉臂、油门拉丝、夹子或拉丝套管及换档 手柄，调节拉杆等组成，其功用是控制油门、换档、翘尾。 动力的传递统线路 1前进档（离合子左移和下箱左侧被动锥齿轮啮合）。主机曲轴一一皮带传动装置（或 弹性块联轴器）一一输入轴或伞轮轴一一小伞齿轮一一大齿轮一一中间轴一一主动锥齿轮一 左侧被动锥齿轮一一离合子一一螺旋桨轴一一螺旋桨（正转） 2倒档（离

11、合子右移和下箱右侧被动锥齿轮啮合）。主机曲轴一一皮带传动装置（或 弹性块联轴器）一一输入轴或伞轮轴一一小伞齿轮一一大齿轮一一中间轴一一主动锥齿轮一 左侧被动锥齿轮一一离合子一一螺旋桨轴一一螺旋桨（反转） 3空档（离合子位于中间位置）。主机曲轴一一皮带传动装置（或弹性块联轴器）一一 输入轴或伞轮轴小伞齿轮大齿轮 中间轴 主动锥齿轮 左右被动锥齿轮 （空转） 三：挂机组件设计 1挂机的安装； 挂机装于船尾，应保证适当的吃小深度。空船停放时，螺旋桨中心吃小深度不少于220 毫米（如图1）挂机（桨）吃小太浅将影响船舶航速和拖力、将挂机支架，跨插或平装在船 尾横梁上，旋紧锁紧手柄或旋紧两只固紧螺栓，并将

12、M12X200螺栓穿插船尾横梁， 紧固住支 架，即可保证整机牢靠地装置船尾。 2 螺旋桨的拆装； 1 将船尾部向河滩，螺旋桨翘出水平。 2 使换档手柄处于停档”位置。 3 撬平止推垫片。 4 旋下螺旋桨，即可取出螺旋桨。 四：挂机下减速箱的设计 因为本机是选用7G 2.9型柴油挂机 得：PW =2.94 KW 查文献得表3-1，设：c联轴器效率，c=0.99 n g圆锥直齿齿轮效率 ，g=0.97 b一对滚动轴承效率 ，b=0.99 d带传动效率 z中间传动轴效率 ，z=0.97 估算传动系统总传动效率： =c g g b b d z =0.85 1中间轴的设计 1.1因为中间轴是传动轴只传递

13、动力，只受扭矩作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很 小可以忽略。查文献得1 d 错误！未找到引用源。 A错误！未找到引用源。 式中：p轴传递的功率（Kvy； n 轴的转速（r/min ）; A 与许用扭转应力有关的系数，应接下面规定的原则进行选取。 条件 普通碳钢的轴 优质碳钢的轴 合金钢的轴 A 135180 110135 100110 条件 等直径的轴 短轴 长轴 A 135160 取值小些 取值大些 因传递的动力较小，要求不高，考虑经济问题，选用使用广泛经济的材料：45钢。 P=Pw 1=2.94x0.96x0.97x0.99=2.74kw 代入上式得：d错误！未找到引用源。 7.5mm

14、又因为要求选取的是钢管45: 则：取d=25mm 管壁厚为3.75mm 1 2因为中间轴要求与花键连接轴联接，所以联接处设计成正方形，为了防止径向滑动 和工作长度为47mm过渡为10mm同样花键连接轴一端也为正方形， 因工艺的要求，花键连 接轴的工作长度不可应超过中间轴的工作长度，并且花键连接轴正方形的连接处为锥形，这 样可以有防松和紧固的作用。 2花键连接轴的设计 1设计的花键连接轴一端用于与齿轮联接，要求精度比较高，但载荷轻。因此先用矩 形花键，查文献得1得：标准GB1144-74 错误！未找到引用源。 p=错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。P T轴所传递的转矩（N.m） Z 齿数

15、I键的工作长度（m） 错误！未找到引用源。P 花键联接的许用挤压应力（Pa）（表2-7） h ,Dm键的工作高度和平均直径（m） 设；p。，n0 功率，转速 p0=2.74kw n=错误！未找到引用源。=502.9r/mi n T= 9550 错误！未找到引用源。 =9550错误！未找到引用源。 =52.1N/m h=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。-=1.5mm（C为键倒角尺寸因为很 小因此取0） D=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 =18.5mm 错误！未找到引用源。 p =67.05MPa 花键连接轴是固定联接，使用和制造条件中等、工作表面经调质HRC24-28 错

16、误！未找到 引用源。P100-140MPa。 贝U错误！未找到引用源。p 错误！未找到引用源。P查文献得1（表2-7）, 即选用直径可以保证工作要求。 3 主，被直齿圆锥齿轮设计 挂机为一般工作机，选常用材料及热处理，小齿轮 45钢，调质,HB=213-255 大 齿轮20CrMTi,齿面和牙嵌面渗碳其深度0.8-1.0mm,齿面和牙嵌面淬火。本机齿轮传动主要 用于动力传动，而齿数比 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=1.412 2,所以 大小齿轮可均用同样的硬度。 由已知得：齿轮为闭式硬齿面传动。 查文献4: 1 ）选择齿数 乙=17 Z 2=24 2 ）计算节锥角 浒arc错误！

17、未找到引用源。 =arc错误！未找到引用源。=35。19， 轴段3是安装轴承和密封环的，选用 的轴承内径为 错误！未找到引用源。20,即轴段3为错误！未找到引用源。20 ;轴段4安 装齿轮，则轴段 4错误！未找到引用源。22;轴段5是花键轴则轴段5为错误！未找到引 用源。25；同样轴段6错误！未找到引用源。22,轴段7错误！未找到引用源。 20。 b确定轴段的长度 齿轮轮毂宽度为41mm为保证齿轮固定可靠，轴段 4攻度应短于齿轮轮毂宽度，取L4=36; 轴段3上安装轴承和密封环，L3=55mm轴段2安装螺旋桨，L2=50mm轴段7安装轴承和挡 圈L7=21 ;轴段5安装离合子要左右滑动选用的离

18、合子查手册得L离=32,为了离合子有足 够的工作长度取 L5=42。 c 选定轴的结构细节，如图角、倒角、退刀槽的尺寸。 按设计结果画出轴的结构草图。如图5-2（a） (a) Tl Ftl Frl (0 曲 (d) (f) (g)(h) 4) 按弯扭合成强度校核轴径。 a:画出轴受力图 5-2(b)所示，图中 LAB=153mm LAC=76.5mm Lbc=76.5mm b:计算齿轮的齿合力 Fti=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。4126.4N Fri= Ftitan错误！未找到引用源。=4126.4xtan错误！未找到引用源。=1340.75N c:求水平面支承反力，作水平面的

19、内的弯矩图。 轴在水平面内的受力简图5-2( c)。 Rax= Fti错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。x4126.4=2563.2N Fx= Fti - R ax=25632N MAx=MBx=O,Mcf Rax x LAC= R bx x LBC=196084.8Nmm 轴在水平面内的弯矩图如图5-2 （d）所示。 d:求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图。 轴在垂直面内的受力简图如图5-2 （e）。所示 FAy= Fri错误！未找到引用源。=1340.75x错误！未找到引用源。=670.375N Rby= F ri- R ay=670.375N May=MBy=0,Mcy=

20、Ray x LAC = R by x LBC =51283.6875Nmm 轴在垂直面内的弯矩图如图5-2 （f）所示。 e:求支承反力，作轴的合成弯矩图，转矩图。 A=错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 =2649.414Nmm =2649.414Nmm a=MB=0,Mc=错误！未找到引用源。 3 T1=50.54x10 Nmm =202680Nmm 轴的合成弯矩图，转矩图分别如图 5-2 （ g ）和（h）所示 f:求出当量弯矩MCe Mc尸错误！未找到引用源。=36563.8 Nmm g：校核轴强度，轴受载荷最大剖面在离合子中心处，此处剖面是花键，但可近似用W 错误！未找到引

21、用源。0.1d3。 错误!未找到引用源。ce=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 =23.4MPa 当错误！未找到引用源。b=650 MPa时， 错误！未找到引用源。 -1 b=60MPa 因此 错误！未找到引用源。ce 错误！未 找到引用源。-1 b 螺旋桨轴强度满足要求。 6箱体的结构设计 1）放油螺塞 下减速箱底部有放油孔，用于排出汗油，注油前塞堵注。 2）油标 油标用来检油面高度，以保证正常的油量，油标有各种结构类型，有的已定为国家标 准件。 3）启盖螺钉 端盖与箱体接合面上装有密封圈，为便于取下端盖，在端盖伸长处装有一至二个启盖 螺钉，在启盖时可选拧动此螺钉预起端盖；下减速箱

22、是上下结合的，在需作轴的调整和 固定时，箱体上装有 2个螺钉，便于调整和固定。 4）挡圈 挡圈选用的材料为 45，用于各工作部件易发生磨擦和部件之间需要定位段。如（齿轮 与轴承段） 5）密封装置 本机在是在水下作业，螺旋桨与伸出轴之间装上密封圈座和密封圈。 下减速箱体是上下两部分之间有间隙，必须安装密封件（纸垫）；传动筒与端盖也要安 装密封件（垫片）；以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相 差很大应根据情况选用。 五结论 本机结构简单、输送量中等，维修方便、通用性强、结构紧凑和使用可靠等。它适 用于省内江、河、湖泊等村际间货物运输和沿海短途交通或浏览观光及捕鱼、水产养殖等作

23、 业。多数挂机桨是轻型的，一个人能用肩膀扛着走，安装方便，船尾装（挂）上该种机，就 成为机动船舶，不用时可以卸下来，因而得到很快得到推广与发展。 结束语 通过本次毕业设计，总和复习大学大三年所学科知识。在以后工作中，能更快速地提 高专业技术；综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个个问题。使自己的实践动手、 动笔能力得到解决锻炼， 增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心；为工作时候的产品 开发、改进打下基础；掌握文献检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。毕业设 计院培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神面貌以及相对应的 工程意识，同学之间的友谊互助也充分的在毕

24、业设计当中体现出来了。 在这里，我要感谢我的导师老师，他给了我许多的帮助。我还要感谢毕业设计过程中 所有给我真诚帮助的老师和同学。 参考文献 1实用机械机构图册（黄继昌徐巧鱼张海贵范天保季炳文编） 2 机械原理（邹慧君李杞仪张春林主编） 3机械设计基础课程（陈立德主编） 4 机械基础 （审核：纪玉川责任编辑：高光亮） 5机械设计教程（濮良贵陈庚梅主编） 6机械设计课程设计（任金泉 主编） 7滚动轴承应用手册（刘泽九主编） 8联轴器、离合器与制动器设计选用手册（主编 张展副主编张国林李成宝李运秋贺永富） 毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 船用柴油机挂机 专 业：机电一体化 班 级：机电04（

25、2） 姓 名： 学 号：04101232 指导教师： 07年3 月8 日 毕业设计开题报告 1、课题研究的现状和意义 20世纪70年代中后期，福建省开始研制船用挂机挂桨。它适用于省内江、河、湖泊等村际间货物 运输和沿海短途交通或浏览观光及捕鱼、水产养殖等作业。多数挂机桨是轻型的，一个人能用肩膀扛 着走，安装方便，船尾装（挂）上该种机，就成为机动船舶，不用时可以卸下来。此类船舶一般吨位 都不大，最大的不超过 10吨。水上摩托艇均采用此类挂机。该挂机由于性能良好、结构紧凑、安装 方便、使用安全可靠，很快得到推广与发展。 各地区、各水系航道条件、船舶技术状况以及船舶特点等之间的差异，包括标准化的目标

26、不同等， 使得各水系标准船型关键与重点技术也有所不同。总体说来，主要有以下方面的关键技术：提高船舶 技术性能的重点技术，包括船舶尺度系列研究、船舶推进性能研究、船体线型研究等；改进船舶技术 装备的关键技术，包括节能设备、升降驾驶台、轻型舱口盖、船队（组）的连接装置及助推装置等的 研制与应用；船舶防污染、环保等方面有关的技术研究，包括防油污装置的研制、水润滑技术和生活 污水处理等重点技术研究；船舶安全技术研究，包括内河船用通讯、导航设备、船用防火材料等；船 用柴油机掺烧重质燃料油等船舶节能技术的研究；改善船员居住条件的船舶布置等方面的研究等。 2、课题要解决的问题或研究的基本内容 7G-2.9型柴油挂机装置组成。 动力的传递线路 挂机组件设计 (1) 挂机的安装及要求 (2) 换挡手柄的位置设计 (3) 油门拉臂的合理位置设计 (4) 挂机的三角皮带和油门调整 (2) 螺旋浆的拆装 挂机下减速箱的设计 (1) 花键连接轴，中间轴的设计 (2 )螺旋桨轴的设计 (3) 离合子的设计 (4) 主、被锥齿轮的设计 五：减速箱体的设计 六：编写毕业论文 3、课题研究拟采用