螺旋输送机的传动装置设计n=120r.min，阻力矩T=75Nm说明书.doc
螺旋输送机的传动装置设计n=120r.min阻力矩T=75Nm含3张CAD图
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螺旋
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120
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目录1引言11.1 我国传动装置的发展状况及趋势11.1.1 工程机械传动装置的分类11.1.2 我国工程机械齿轮传动装置的发展趋势11.1.3 研究的主要内容22设计32.1根据设计条件计算传动装置的运动和动力参数计算32.1.1 设计条件32.1.2 传动比分配32.1.3 锥齿轮设计42.1.4. 斜齿轮设计73 系统总体设计103.1轴的设计(高速轴)103.1.1 I轴的设计(减速器高速轴)103.1.2 轴(减速器中间轴)133.1.3 轴 （减速器低速轴）143.2 轴承的选用203.3 键的选择203.4 箱体设计20参考文献231引言1.1 我国传动装置的发展状况及趋势1.1.1 工程机械传动装置的分类 工程机械传动行业属于工程机械的配套件行业，工程机械传动装置大致可以分为三类： 1）齿轮传动装置 主要应用于使用要求不高，主机成本较低的部分铲土运输机械，工程起重机械，压实机械和内燃叉车等产品的变速器，驱动桥主传动和轮边减速器，齿轮变速器按其结构形式可以分为定轴式和行星式两类。而驱动桥则可以按其功能分为刚性、转向和贯通式驱动桥。 2）液力传动装置 主要用于对使用和主机性能要求较高的铲土运输机械和内燃叉车等产品，其中液力变矩器和动力换挡变速器作为底盘动力传动中的无级变速元件，可以使主机具有良好的自动适应性和操作性能。 3）静液压传动装置 主要用于液压挖掘机以及对主机性能要求较高的推土机，装载机，路面机械，压路机和内燃叉车等产品和静液压变速、转向系统和工作装置上，使主机具有良好的无级变速和操作性能。1.1.2 我国工程机械齿轮传动装置的发展趋势 1）我国机械式齿轮传动装置技术水平较低，具有较大的发展空间。应该大力推广优化设计方法，改进齿轮，轴类，壳体等关键零件的材料与工艺，进一步提高使用寿命，减轻重量，缩小体积；采用先进的换挡元件和换挡方式，努力减轻司机的劳动强度，缩短动力中断时间，提高工程机械的作业效率。国内已经引进的变速器的先进设计和零部件，应该大力推广采用。 2）由于液力变矩器和动力换挡变速器使铲土运输机械具有一定的自动适应性能和换挡轻便平稳、加速性能好等优点，生产成本又比较适中，已为国内大多数厂家接受。但是，由于目前国内大中型轮胎式工程机械有许多还采用大扭矩比的液力变知器和两挡变速器，产采用手动换挡方式，因此作业效率和使用经济性明显较低。内已经引进的美国CAT公司D6D、D7G等产品的单级液力变矩器和德国ZF公司WG系列动务换挡变速器等先进技术，可以有效地提高工程机械作业的效率和使用经济性，减少系统发热量，应当在国内工程机械中推广应用，并进而采用电液控制和电子控制系统来取代手动控制系统，以便改善作业条件，提高作业效率。1.1.3 研究的主要内容设计任务：设计减速器及对锥齿及斜齿的主要尺寸参数进行设计并对结果进行分析。根据结果完成减速器总体设计。选题的目的：根据以前的所学过的专业知识，设计的减速器，并对减速器进行优化设计。培养综合运用机械设计及相关课程知识解决工程实际问题的能力。学习机械设计的一般设计方法及优化设计方法。学会使用一种优化设计软件。选题的意义：目前，我国的机械式齿轮传动装置技术水平较低，具有较大的发展空间应该大力推广优化设计方法，改进齿轮、轴类、壳体等关键零件的材料与工艺，进一步提高使用寿命，减轻重量，缩小体积。通过对减速器的优化设计，学习优化设计的一种方法方法，学会使用一种优化软件，为以后的工作打下良好。2设计2.1根据设计条件计算传动装置的运动和动力参数计算2.1.1 设计条件螺旋输送机的已知条件如表66所示。该输送机为两班制工作，连续单向运转，用于输送散粒物料，如谷物、型沙、煤等，工作载荷较平稳，使用寿命为8年，每年300个工作日。一般机械厂小批量制造。输送螺旋转速n=120(r/min)，输送螺旋所受阻力矩T=75（Nm）2.1.2 传动比分配1）各级传动比均应在合理的范围，符合各种传动形式的特点，使结构紧凑，工艺合理。2）传动专职中各级传动间应尺寸协调，结构均称，各传动件彼此不发生干涉碰撞。3）为了便于油池润滑，应使高级和低速级大齿轮的寖油度大致相近。当两级齿轮的对材料相同，尺宽系数相等时，令齿面接触强度大致相等，传动比分配 （2-1）I轴：减速器高速轴 （2-2） （2-3）II轴：减速器中间轴III轴减速器低速轴 2.1.3 锥齿轮设计1）选择齿轮材料调质 25Cr2MoV 调质HBS 269-321 40Cr 调质HBS 241-2862) 按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级 （2-4）估算齿宽中点分度圆上的圆周速度参考表8-14.表8-15，选取8级小齿轮大端分度圆 由1（8-85）计算 （2-5）尺宽系数小齿轮齿数大齿轮齿数齿数比: 传动比误差: 小齿轮转矩:载荷系数: 使用系数: 动载荷系数的初始值查1图8-57得: 齿向载荷分布系数:查1图8-60得载荷系数的初始值弹性系数 节点系数: 许用接触应力 接触寿命系数 应力循环次数由式1式（8-20） （2-6） 由1图8-70得 接触安全系数查表8-27 ，按一般可靠度查故的设计初始值 为齿轮模数 :按1表8-3圆整小轮大端分度圆直径的计算为小轮平均分度圆直径: （2-7）小轮平均分度圆直径速度动载荷系数 查1图8-57得小轮分度圆直径取大轮分度圆直径 锥距: （2-8）齿宽: 圆整取： 2.1.4. 斜齿轮设计1）选择材料25Cr2MoV 调质HBS 269-321 40Cr 调质HBS 241-2862）按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级采用斜齿圆柱齿轮传动，按 （2-9） 估取圆周速度 参考1表8-14，1表8-15选取小轮分度圆直径 ，有式1（8-77）得 （2-10）齿宽系数 查表8-23按齿轮相对轴承为非对称布置，取小轮齿数 在推荐值20-40中选大轮齿数 圆整取齿数比传动比误差 误差在 范围内小齿转矩载荷系数 有式（8-54）得 ( 2-11)使用系数 查表8-20 动载荷系数查图8-57得初始值齿向载荷分布系数 查1图8-60齿间载荷分配系数的初始值 在推荐值（）中初选由式（8-55），（8-56）得 为 (2-12) 查1表8-21，得 则载荷系数的初始值 弹性系数 节点影响系数查图8-64 重合度系数查1图8-65 螺旋角系数 （2-13）许用接触应力故设计初始值为法向模数 (2-14) 中心距 （2-15）分度圆螺旋角 小轮分度圆直径的计算 圆周速度齿间载荷分配系数 （2-16） (2-17) 查1表8-21得载荷系数 小圆分度圆直径 (2-18) 取 大圆分度直径 齿宽3 系统总体设计3.1轴的设计(高速轴)3.1.1 I轴的设计(减速器高速轴)1）求作用在齿轮上的力锥齿轮上的分度圆直径为圆周力，径向力和轴向力的大小如下，方向如图所示. (3-1) (3-2) (3-3)45钢 调制处理.按3式4-2初估轴的的最小直径，查1表4-2，取A=115，可得 (3-4) 2）轴的结构设计按照轴向定位要求确定个轴段的直径和长度。轴段根据型减速器外伸段轴颈设计要求选根据设计要求圆柱（GB/T-1990）选轴段起到轴向定位作用 轴肩高度通常取根据轴承透盖，轴承座孔处的 箱缘宽度，套杯尺寸取，轴段 根据选用圆锥滚子轴承30230E 同时为了使小齿轮轴具有较大的刚度，轴承支承点距离不宜过小，通常取,取式中为轴颈直径。取,轴段取轴肩高度通常取，取取， 轴段段取， 图3-1轴1 Fig3-1 axis1d.轴的强度校核 图3-2 力矩图 Fig3-2 Torque fig首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在无额定轴承的支点位置时，从手册查取a值。对于30型圆锥滚子轴承，查得a=38mm ，因此轴的支承跨距L=374mm. 图3-3 力矩图 Fig3-3 Torque fig 3)轴的校核根据轴的计算简图可以作出轴的的弯矩图扭矩图和当量弯矩图。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，式轴的危险界面。C截面处的 的数值如下。 支反力 水平面 垂直面 =247.78N （3-5） （3-6）合成支反力 （3-7） （3-8）合成弯矩M 扭矩T当量弯矩 （3-9）校核轴的强度轴的材料为45钢，调制处理。由表4-1查得 ，则，即 ，取，轴的计算应力为 （3-10）所以轴的强度满足要求。3.1.2 轴(减速器中间轴)45钢 调制处理.按2式4-2初估轴的的最小直径，查2表4-2，取A=115，可得 图3-3 轴2 Fig3-3 Axis2轴段根据最小直径及所选的轴承确定轴段的直径，综合考虑轴承的宽度，轴承距离箱体内壁的距离及就齿轮端面距箱体内壁的距离。，轴段根据轴上齿轮的尺宽确定轴段的直径长度，轴段根据轴肩定位的标准确定轴肩的尺寸。，轴段根据轴上齿轮的宽度确定轴的长度，直径.，轴段的尺寸确定同轴段，3.1.3 轴 （减速器低速轴） 图3-4 轴3Fig3-4 axis3轴段根据最小直径及所选的轴承确定轴段的直径，综合考虑轴承的宽度，轴承距离箱体内壁的距离及就齿轮端面距箱体内壁的距离。，轴段根据轴上齿轮的尺宽确定轴段的直径长度，轴段根据轴肩定位的标准确定轴肩的尺寸。，轴段根据轴上齿轮的宽度确定轴的长度，直径.，轴段的尺寸确定同轴段，轴段锥形轴的强度校核输出轴上的转矩T T=308080402求作用在大齿轮上的力输出轴上大齿轮的分度圆直径为圆周力 径向力和轴向力的大小如下，方向如图所示。3) 轴的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在无额定轴承的支点位置时，从手册查取a值。对于7234E型圆锥滚子轴承，查得a=52mm ，因此轴的支承跨距L=722mm.轴的计算简图可以作出轴的的弯矩图扭矩图和当量弯矩图。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，式轴的危险界面。C截面处的 的数值如下。 支反力 水平面 垂直面弯矩和 水平面 垂直面合成弯矩M扭矩TT=30808040当量弯矩校核轴的强度 图3-5 力矩图 Fig3-5 Torque fig轴的材料为45钢，调制处理。由3表4-1查得 ，则即 ，取， 轴的计算应力为 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。精确校核州的疲劳强度危险截面应该式应力较大，同时应力较集中角严重的截面。从受载情况观察，截面C上Mca最大，但应力集中不大，而且这里的轴径较大，估截面C不必校核。从应力集中对轴的疲劳强度的削弱程度观察，截面处过盈配合应力集中与相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大。分析可知，危险截面为截面（右侧）。计算危险截面应力截面右侧弯矩M为截面上的扭矩T为 T=30808040抗弯截面系数抗扭截面系数 截面上的弯曲应力界面上的扭转剪应力弯曲应力副弯曲平均应力扭曲剪应力的应力副与应力相等，即3）确定影响系数轴的材料为45钢，调制处理。由2表4-1查得，轴肩圆角处的有效应力集中系数 （3-11） （3-12）根据r/d=0.3/260=0.011.D/d=1.11，2表4-5经插值后可得,。尺寸系数根据轴截面查图4-18得,.表面质量系数根据和表面加工方法为精车，查图4-19，得材料弯曲，扭曲的特性系数取.由以上结果可得 （3-13） （3-14） （3-15）查2表4-4中的许用安全系数S 值，可知该轴安全。3.2 轴承的选用根据滚动轴承具有摩擦力小，启动灵敏，效率高润滑简便，易于互换等优点。选用滚动轴轴承。设计的减速器中的齿轮设计的齿轮中既有锥齿又有斜齿轮，所以减速器中的轴即受到径向力由受到轴向力。轴承用于支承轴及轴上零件实现正常工作，所以所选的轴承技能承受径向力由能承受轴向力。圆锥滚子轴承即能承受轴向力由能承受径向力，符合设计需要。根据轴的设计尺寸及轴承的尺寸第一对轴承选用GB/T297-1994 3000型150 2系列第二对轴承选用GB/T297-1994 3000型160 2系列第三对轴承选用GB/T297-1994 3000型170 2系列3.3 键的选择键是一种标准件，根据联接的具体结构，使用要求以及工作条件选择键的类型，按联接轴的直径从标准中查取相应的剖面尺寸。第一轴上的键 GB1096-1979普通平键A型；GB1096-1979普通平键A型第二轴上的键 GB1096-1979普通平键A型第三轴上的键 GB1096-1979普通平键 A型3.4 箱体设计减速器的箱体是支承和安装齿轮等传动零件的基座，因此它本身必须具备很好的刚性，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，在轴承凸缘的下部设有肋板。箱体采用铸铁铸成。由于箱体的结构形状比较复杂，对箱体的强度和刚度进行计算极为困难，故箱体的部分尺寸借助经验公式确定。按经验公式计算出的尺寸后应强其圆整，有些尺寸根据结构适当修改。有标准件有关的尺寸取标准值。尺寸按下表计算。 表3-1 减速器箱体的结构尺寸 Tab3-1 size of boxbody名称 代号 尺寸 mm减速器底座壁厚及肋厚 减速器箱盖壁厚及肋厚 底部上部凸缘厚度 箱盖凸缘厚度 底座上部凸缘厚度 底座下部凸缘厚度 取底座加强肋厚度 箱盖加强肋厚度 地脚螺栓直径 见4表2.1-7轴承旁联接螺栓直径 取地座与箱盖联接螺栓直径 轴承固定螺栓直径 见4表2.1.7视孔盖固定螺栓直径 取分箱面凸缘宽度 凸缘与凸起处圆角半径 轴承镗孔边至螺栓中心线距离 根据结构定轴承座凸出部分宽度 轴承盖螺钉分布圆直径 轴承座凸出部分团面直径 环首螺钉直径 取齿轮圆与箱壳内壁间最小间隙 齿轮圆端面与箱壳内壁间最小间隙 螺栓数目 参考文献1 唐大放冯晓宁，杨现卿主编. 徐州：中国矿业，机械设计工程学M .20012 王洪欣，李木，刘秉主编.徐州：中国矿业，机械设计工程学II.M2001
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