畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 開 題 報 告姓 名 XXXX 學 號 XXXXXXXXXXXX 院 系 機電工程學院 專 業(yè) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 年 級 XXXXX 級 指導教師 XXXXXX 201X 年 X 月 X 日填 表 說 明1．原則上應于最后一學年第一學期完成畢業(yè)論文（設計）的開題工作。2．學生填寫此表后，經(jīng)指導教師同意，由指導教師小組集中進行開題審查，不合格者應重新修改，直至合格后方可開題。3．學生應執(zhí)行本表撰寫畢業(yè)論文（設計），不得作實質性改變。學生須在所在院（系）規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)論文（設計）并參加答辯。4．畢業(yè)論文（設計）的具體要求請參閱《新鄉(xiāng)學院畢業(yè)論文（設計）工作條例》和《新鄉(xiāng)學院畢業(yè)論文（設計）寫作與排版打印規(guī)范》。5．本表可到教務處網(wǎng)站下載，正反雙面、黑白打印，中文內(nèi)容用宋體、小四號字，英文內(nèi)容用 Times New Roman、小四號字；指導教師意見處應手寫。封面上的姓名、學號、院系、專業(yè)、年級、指導教師等填寫內(nèi)容相對橫線居中。日期填寫阿拉伯數(shù)字，數(shù)字與“年” 、 “月” 、 “日”之間沒有空格，完成后，日期整體位置應保持原樣。6．本表最后裝入學生畢業(yè)論文（設計）專用檔案袋。- 0 -擬選題目煤棒機 選題依據(jù)及研究意義煤棒機是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設備之一,煤棒機 的可靠性,特別是關鍵咽喉部位煤棒機 的可靠性,直接影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。生產(chǎn)實踐證明,現(xiàn)有的往復式給料機的生產(chǎn)能力小、安裝和拆卸不方便、受力不均勻等缺點。 ，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地擴大,現(xiàn)有煤棒機生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求，本設計的煤棒機 是在原有的基礎上作了一些改進，具有結構簡單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點。本文主要介紹了：煤棒機的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；煤棒機 的特點；設計的一般步驟；使用中存在的問題及改進措施；安裝和維護等內(nèi)容。在本次煤棒機的設計過程中，著重對減速器、傳動機構分析和設計。對重要的部件進行了受力分析、強度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設計要求，給出了重要部件的受力分析、強度和剛度的設計方法。選題的研究現(xiàn)狀當今的社會越來越重視能源利用效率與環(huán)境保護，因此新型設備的研制必須在滿足工藝要求的基礎上重點考慮降低能耗，并把對環(huán)境造成的影響降到最低，加大在材料科學、機械制造科學及金屬冶煉科學等相關學科上的研究投入，以促進我國煤棒機設備及其相關技術的研發(fā)，加強相關技術的知識產(chǎn)權保護工作，打造一流的國內(nèi)品牌。 煤棒機到目前我們一直在研究，探索想研制好的煤棒機設備我們就需要有好的源頭，目前我們使用多的還是煤棒機，也就是目前我們常見的藍色的煤棒機，對于這種煤棒機我們需要如何去做的更好，目前的這種煤棒機在發(fā)展中有什么好處那，1、煤棒機使用外觀較小，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，2、優(yōu)點多，利用螺旋擠壓原理來制棒，3、利用廉價粉煤來做為物料擠壓生產(chǎn)，5、解決了粉煤的運輸問題，6、燃燒沒有油煙，7、環(huán)保節(jié)能。 煤棒機設備運行的時候我們大家需要做的很多工作才能夠保證我們的穩(wěn)定性，特備是我們使用的時候，我們需要對于每個階段都進行檢查，這樣才能夠保證整個生產(chǎn)線的運行，而且我們使用前，對于設備的清理，檢查也是非常的重要的，所以我們大家一定要做好這方面的要素- 1 -擬研究的主要內(nèi)容和思路本課題主要設計是在原有的煤棒機的理論基礎上，利用煤棒機組成及工作原理，同時利用相應的 CAD 軟件，對煤棒機系統(tǒng)進行設計，本設計的煤棒機 是在原有的基礎上作了一些改進，具有結構簡單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點。本課題主要研究內(nèi)容：煤棒機的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；煤棒機 的特點；設計的一般步驟；使用中存在的問題及改進措施；安裝和維護等內(nèi)容。在本次煤棒機 的設計過程中，著重對減速器、傳動機構進行了分析和設計。對重要的部件進行了受力分析、強度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設計要求，給出了重要部件的受力分析、強度和剛度的設計方法。主要參考文獻[1] 王啟義.中國機械設計大典( 第4卷).南昌:江西科學技術出社,2002.1[2] 成大先.機械設計手冊(第 5卷).北京:化學工業(yè)出版社,1999.1[3] 王大康、盧頌峰.機械設計課程設計.北京:北京工業(yè)大學出社,2001.1[4] 王洪欣、李木等.機械設計工程學[ Ⅰ].徐州:中國礦業(yè)大學社,2001.1[5] 王洪欣、李木等.機械設計工程學[ Ⅱ].徐州:中國礦業(yè)大學社,2001.1[6] 王啟義.中國機械設計大典( 第3卷).南昌:江西科學技術出社,2002.1[7] 王啟義.中國機械設計大典( 第2卷).南昌:江西科學技術出社,2002.1[8] 曾正明.機械工程材料手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003[9] 單麗云等.工程材料.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000[10] 唐大放、馮曉寧.機械設計工程學.徐州：中國礦業(yè)大學出版社， 2001[11] 甘永立.幾何量公差與檢測.上海：上?？茖W技術出版社， 2001[12] 徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003[13] 劉鴻文.簡明材料力學.北京：高等教育出版社，1997[14] 中國機械工程學會、中國機械設計大典編委會.中國機械設計大典 .南昌：江西科學技術出版社，2002[15] 張耀宸.機械加工工藝設計手冊.北京：航空工業(yè)出版社， 1987[15]陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社， 1997[16] Joseph E.Shigley,Charles R.Mischke.機械工程設計.北京：機械工業(yè)出社,2002- 2 -[17]David G.Uilman.The mechanical design process.New York: McGraw-Hill,1996其他說明- 3 -指導教師意見（對學生擬選題目的難易程度、涉及范圍及與學校辦學定位的吻合度等方面做出評價）指導教師簽名：年 月 日開題報告指導小組意見指導教師小組負責人：年 月 日院（系）意見院（系）公章年 月 日新鄉(xiāng)學院畢業(yè)論文(設計)任務書- 1 -論文（設計）題目 煤棒機姓名 XXXXX 學號 XXXXXXXXX 專業(yè)/班級 XXXXXXXXXX課題的目的與要求：煤棒機是氨肥廠、煤氣廠造氣系統(tǒng)中燃料成型工段成套設備中的一臺主要設備，它是將燃料粉煤擠壓成為有一定強度的圓形（或六棱形或方形）煤棒，進入造氣爐中燃燒的新工藝來取代燃燒塊煤和煤球造氣的傳統(tǒng)工藝。利用煤棒機制作煤棒可以充分利用煤粉，在制作過程中不需要摻加石灰，降低了燃料的成本，并提高了煤的發(fā)熱量，具有較高的經(jīng)濟效益，另外設備體積小，不需要炭化烘干設備，不需要蒸汽，節(jié)省投資，減少了占地面積。同時為生產(chǎn)廠家有效利用廉價煤粉，代替高價煤塊，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，提供了可靠的保障。要求系統(tǒng)應具有整體結構合理，方案準確可靠。設計的圖紙資料能符合生成實際，滿足企業(yè)的需求，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，提供了可靠的保障。論文的主要內(nèi)容（或設計的技術要求與數(shù)據(jù)）：（1）設定煤棒機的整體尺寸（2）通過給定的技術參數(shù)來初步設定部分傳動系統(tǒng)，軸、齒輪等單元的結構尺寸。（2）對傳動系統(tǒng)進行理論力學分析，精確計算選定尺寸及材料（3）由電機轉速傳動至進給系統(tǒng)的參數(shù)反饋，校核所選定主軸和轉動軸尺寸的合理性（4）完成整體結構設計，繪制裝配圖及零件圖。查閱參考文獻、資料要求：查閱的參考文獻應是與設計課題相關的著作、期刊論文等，數(shù)量要求應至少 XX 篇。建議查閱參考文獻：[1]王文斌. 機械設計手冊單行本 減速器和變速器. 機械工業(yè)出版社,2004.[2]駱素君.機械設計 課程設計實例與禁忌.化學工業(yè)出版社,2009.[3]成大先.機械設計手冊 減（變）速器 電機與電氣化學工業(yè)出版社,2004.[4]徐灝.機械設計手冊第 3 卷.機械工業(yè)出版社,2003.[5]程乃士.減速器與變速器設計與選用手冊機械工業(yè)出版社,2008.新鄉(xiāng)學院畢業(yè)論文(設計)任務書- 2 -[6]毛謙德.袖珍機械設計師手冊第 3 版.機械工業(yè)出版社,2006.[7]機械設計手冊編委.會機械設計手冊新版第 2 卷.機械工業(yè)出版社,2008.[8]陳國定.機械設計 9 版高等教育出版社,2013.進度計劃：1.2016 年 2 月 17 日-2 月 19 日確定設計題目，下達任務書。2.2016 年 2 月 20 日-3 月 03 日根據(jù)畢業(yè)課題查找資料，撰寫開題報告。 3.2016 年 3 月 04 日-3 月 16 日煤棒機系統(tǒng)總體設計。 4.2016 年 3 月 17 日-4 月 07 日煤棒機裝配圖的設計。 5.2016 年 4 月 08 日-4 月 21 日煤棒機各個零件的設計。 6.2016 年 4 月 22 日-5 月 05 日完成畢業(yè)設計說明書初稿，由指導老師審閱后，完成說明書終稿。 7.2016 年 5 月 06 日-5 月 9 日準備畢業(yè)答辯相關事宜。8.2016 年 5 月 10 日畢業(yè)答辯。任務下達人（簽字）： 年 月 日 任務接受人（簽字）： 年 月 日 新鄉(xiāng)學院畢業(yè)論文(設計)任務書- 3 -教研室主任（簽字）： 年 月 日說明：1. 本表可到教務處網(wǎng)站下載，內(nèi)容打印、手填均可，應在院（系）范圍內(nèi)統(tǒng)一規(guī)范。手寫應字跡工整；如打印，中文內(nèi)容用宋體、小四號字，英文內(nèi)容用 Times New Roman、小四號字。2. 如內(nèi)容超過一頁，需正反雙面、黑白印刷。本科畢業(yè)設計( 論文)煤棒機畢業(yè)設計II摘要煤棒機是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設備之一,煤棒機 的可靠性,特別是關鍵咽喉部位煤棒機 的可靠性 ,直接影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。 生產(chǎn)實踐證明,現(xiàn)有的往復式給料機的生產(chǎn)能力小、安裝和拆卸不方便、受力不均勻等缺點。，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地擴大,現(xiàn)有煤棒機生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求，本設計的煤棒機 是在原有的基礎上作了一些改進，具有結構簡單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點。本文主要介紹了：煤棒機的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；煤棒機的特點；設計的一般步驟；使用中存在的問題及改進措施；安裝和維護等內(nèi)容。在本次煤棒機的設計過程中，著重對減速器、傳動機構分析和設計。對重要的部件進行了受力分析、強度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設計要求，給出了重要部件的受力分析、強度和剛度的設計方法。關鍵詞:煤棒機,總體設計,減速器IIIAbstractCoal bar machine is one of the main equipment of coal mine production system, the reliability of coal rods machine, especially the reliability of a key throat coal rods machine, directly affect the normal operation of the entire production system. Practice has proved that the existing production capacity of reciprocating feeder is small, convenient installation and removal, discontinuity and other shortcomings. With the development of the coal industry, coal mine type continues to expand, the existing small coal rods machine production capacity can not meet the requirements of large-scale mine, the design of coal rods machine is made some improvements on the basis of the original, having the structure simple, small amount of maintenance, stable performance, low noise, easy installation, and other advantages.This paper describes: coal rods machine history, purpose, composition and working principle; characteristics of coal rods machine; general steps designed; the use of problems and improvement measures; such as the installation and maintenance of content. In this coal rods machine design process, focusing on the reduction gear transmission mechanism analysis and design. The important parts of the stress analysis and strength check, in accordance with their common failure modes, influencing factors and basic design requirements given important part of stress analysis, strength and stiffness design method.Keywords: coal rods machine, overall design, reducerIV目 錄摘要 .IIAbstractIII第 1 章 緒論11.1 選題依據(jù)及研究意義11.2 選題的研究現(xiàn)狀11.3 擬研究的主要內(nèi)容和思路2第 2 章 煤棒機總體設計方案3第 3 章 電 機 的 選 擇 及 傳 動 裝 置 的 運 動 和 動 力 參 數(shù) 的 計 算 53.1 電 機 類 型 和 結 構 形 式 的 選 擇 53.2 選 擇 電 機 的 容 量 .53.3 確 定 電 機 轉 速 63.4 傳 動 比 分 配 7第 4 章 傳 動 零 件 的 設 計 計 算 84.1 高 速 級 齒 輪 的 設 計 計 算 84.2 低 速 級 齒 輪 的 設 計 計 算 11第 5 章 軸 的 計 算 155.1 高 速 軸 的 計 算 155.2 中 間 軸 的 計 算 195.3 低 速 軸 的 計 算 22第 6 章 鍵 連 接 的 選 擇 和 計 算 266.1 高 速 軸 （ I 軸 ） 上 鍵 的 選 擇 及 校 核 .266.2 中 間 軸 （ II 軸 ） 上 鍵 的 選 擇 及 校 核 266.3 高 速 軸 （ III 軸 ） 上 鍵 的 選 擇 及 校 核 .27第 7 章 滾 動 軸 承 的 選 擇 和 計 算 28第 8 章 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 和 計 算 31第 9 章 螺 旋 機 構 的 設 計 計 算 32總 結37參考文獻38致謝391第 1 章 緒論1.1 選題依據(jù)及研究意義煤棒機是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設備之一,煤棒機 的可靠性,特別是關鍵咽喉部位煤棒機 的可靠性,直接影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。生產(chǎn)實踐證明,現(xiàn)有的往復式給料機的生產(chǎn)能力小、安裝和拆卸不方便、受力不均勻等缺點。，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,煤礦井型不斷地擴大,現(xiàn)有煤棒機生產(chǎn)能力小,不能滿足大型礦井的要求，本設計的煤棒機 是在原有的基礎上作了一些改進，具有結構簡單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點。本文主要介紹了：煤棒機的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；煤棒機 的特點；設計的一般步驟；使用中存在的問題及改進措施；安裝和維護等內(nèi)容。在本次煤棒機的設計過程中，著重對減速器、傳動機構分析和設計。對重要的部件進行了受力分析、強度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設計要求，給出了重要部件的受力分析、強度和剛度的設計方法。1.2 選題的研究現(xiàn)狀當今的社會越來越重視能源利用效率與環(huán)境保護，因此新型設備的研制必須在滿足工藝要求的基礎上重點考慮降低能耗，并把對環(huán)境造成的影響降到最低，加大在材料科學、機械制造科學及金屬冶煉科學等相關學科上的研究投入，以促進我國煤棒機設備及其相關技術的研發(fā)，加強相關技術的知識產(chǎn)權保護工作，打造一流的國內(nèi)品牌。煤棒機到目前我們一直在研究，探索想研制好的煤棒機設備我們就需要有好的源頭，目前我們使用多的還是煤棒機，也就是目前我們常見的藍色的煤棒機，對于這種煤棒機我們需要如何去做的更好，目前的這種煤棒機在發(fā)展中有什么好處那，1、煤棒機使用外觀較小，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，2、優(yōu)點多，利用螺旋擠壓原理來制棒，3、利用廉價粉煤來做為物料擠壓生產(chǎn)，5、解決了粉煤的運輸問題，6、燃燒沒有油煙，7、環(huán)保節(jié)能。 煤棒機設備運行的時候我們大家需要做的很多工作才能夠保證我們的穩(wěn)定性，特備是我們使用的時候，我們需要對于每個階段都進行檢查，這樣才能夠保證整個生產(chǎn)線的運行，而且我們使用前，對于設備的清理，檢查也是非常的重要的，所以我們大2家一定要做好這方面的要素。1.3 擬研究的主要內(nèi)容和思路本課題主要設計是在原有的煤棒機的理論基礎上，利用煤棒機組成及工作原理，同時利用相應的 CAD 軟件，對煤棒機系統(tǒng)進行設計，本設計的煤棒機 是在原有的基礎上作了一些改進，具有結構簡單、維修量小、性能穩(wěn)定、噪音低、安裝方便等優(yōu)點。本課題主要研究內(nèi)容：煤棒機的發(fā)展歷史，用途，組成及工作原理；煤棒機 的特點；設計的一般步驟；使用中存在的問題及改進措施；安裝和維護等內(nèi)容。在本次煤棒機 的設計過程中，著重對減速器、傳動機構進行了分析和設計。對重要的部件進行了受力分析、強度的校核，根據(jù)其常見失效形式、影響因素及基本設計要求，給出了重要部件的受力分析、強度和剛度的設計方法。3第 2 章 煤棒機總體設計方案煤棒機（又叫煤棒擠壓機）是利用螺旋擠壓的原理，將調(diào)制好的粉煤壓縮成具有一定強度的預定形狀的煤棒成型設備。煤棒擠出機采用硬齒面減速機，體積小，承載能力高。煤棒擠出機內(nèi)部的葉輪采用加厚葉片設計，葉輪及筒體內(nèi)襯板采用耐磨精鑄材料而成，壽命比普通材質提高 4-5 倍；機頭部的煤棒出口采用可更換的耐磨合金鋼制作，更換方便。機頭與筒體采用絞接形式，檢修時可打開，更換內(nèi)部的葉輪及筒襯很方便。煤棒機是我公司經(jīng)過多年的研究出的新產(chǎn)品。TF 型煤棒擠壓機是氨肥廠、煤氣廠造氣系統(tǒng)中燃料成型工段成套設備中的一臺主要設備，它是將燃料粉煤擠壓成為有一定強度的圓形（或六棱形或方形）煤棒，進入造氣爐中燃燒的新工藝來取代燃燒塊煤和煤球造氣的傳統(tǒng)工藝。利用煤棒機制作煤棒可以充分利用煤粉，在制作過程中不需要摻加石灰，降低了燃料的成本，并提高了煤的發(fā)熱量，具有較高的經(jīng)濟效益，另外設備體積小，不需要炭化烘干設備，不需要蒸汽，節(jié)省投資，減少了占地面積。同時為生產(chǎn)廠家有效利用廉價煤粉，代替高價煤塊，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，提供了可靠的保障。煤棒擠出機結構特點：4煤棒擠出機煤棒擠出機是利用螺旋擠出原理，將調(diào)制好的煤粉壓縮成具有一定強度的圓柱或梅花形狀的成型設備。煤棒擠出機是系統(tǒng)中的燃料成型工段中的主要設備，它將燃料粉煤擠出成具有一定強度的煤棒( 形狀根據(jù)要求有多種)，用于代替塊煤，送入造氣爐中燃燒的新工藝。它可以充分利用煤粉，降低燃料成本。煤棒擠出機本機采用變螺距葉輪，將筒體后部的煤粉強力向前推進，煤粉在桶內(nèi)體積受到壓縮后，通過前部機頭的圓孔擠出，形成煤棒，圓孔的形狀有多種，煤棒的形狀也有多種。煤棒在前進過程中受到重力而自然折斷。煤棒擠出機本機采用硬齒面減速機，體積小，承載能力高。內(nèi)部的葉輪采用加厚葉片設計，葉輪及筒體內(nèi)襯板采用耐磨精鑄材料而成，壽命比普通材質提高 4-5 倍；機頭部的煤棒出口采用可更換的耐磨合金鋼制作，更換方便。機頭與筒體采用絞接形式，檢修時可打開，更換內(nèi)部的葉輪及筒襯很方便。5第 3 章 電 機 的 選 擇 及 傳 動 裝 置 的 運 動 和 動 力 參 數(shù) 的 計 算3.1 電 機 類 型 和 結 構 形 式 的 選 擇由于直流電機需要直流電源，結構較復雜，價格較高，維護比較不便，因此選擇交流電動機。我國新設計的 Y 系列三相籠型異步電機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上，如金屬切削機床、運輸機、風機、攪拌機等，由于啟動性能較好，也適用于某些要求啟動轉矩較高的機械，如壓縮機等。在這里選擇三相籠式異步交流電機，封閉式結構，電壓 380V，Y 型。3.2 選 擇 電 機 的 容 量本次設計為設計不變（或變化很小）下長期連續(xù)運行的機械，只有所選電機的額功率Ped 等于或稍大于所需的電動機工作功率 Pd,即 Ped ≥Pd ，電動機在工作時就不會過熱，通常就不必校驗發(fā)熱和啟動力矩。電動機傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算公式引自【1】第 12~20 頁電機所需工作功率按式（1）為kwwdP??由式 = kww10Fv因此 advP??設： ——為帶傳動的效率。 =0.96?帶 輪 帶 輪——為聯(lián)軸器的效率。 =0.99聯(lián) 軸 器 聯(lián) 軸 器——對滾動軸承效率。 =0.99軸 承 ?軸 承——為 7 級齒輪傳動的效率。 =0.98?齒 輪 齒 輪——效率。 =0.96滾 筒 滾 筒6估算傳動系統(tǒng)的總效率： 242 2420.96.0.9.80.97.82?????????帶 輪 齒 輪 聯(lián) 軸 器 軸 承 滾 筒工作機所需的電動機功率為：kw310.1.682dFvP?3.3 確 定 電 機 轉 速符合這一范圍的同步轉速為 1500r/min,3000r/min. 查閱相關手冊得到符合這一范圍的同步轉速有 750 r/min，1000 r/min，1500 r/min 和 3000r/min，由于 750 r/min 型電動機的尺寸過大，重量較重，且價格高，故不可取，而 3000r/min 價格高，轉速高,也不可取。所以在沒選擇 1000 r/min 與 1500 r/min 兩種一中選取，根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出有兩種適合的電機型號，因此有兩種傳動方案，如下頁表一。表一電機轉速r/min方案電動機型號額定功率kedPw同步轉速滿載轉速1 Y100L-6 1.5 1000 9402 Y90L-4 1.5 1500 1400綜合考慮電機和傳動裝置的尺寸，重量，價格，減速器的傳動比，可見第 2 中方案比較合理，因此選擇電機型號 Y90L-4,其主要性能表二。表二型號 額定功率KW同步轉速r/min滿載轉速r/min堵轉轉矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩Y90L- 1.5KW 1500 1400 2.0 2.0743.4 傳 動 比 分 配電機型號 Y90L-4，滿載時轉速 nm=1400r/min.8第 4 章 傳 動 零 件 的 設 計 計 算4.1 高 速 級 齒 輪 的 設 計 計 算按設計計算公式 1 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1）根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2）運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7 級精度（GB10095-88 ）3）材料選擇 由表(10-1)選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質），硬度為 280 HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質），硬度為 240 HBS，二者硬度差為 40 HBS。4）初選小齒輪的齒數(shù) ， ，選124Z?14.8962=17.504iZ??217Z?2 按齒面接觸強度設計由設計公式 （注:腳標 t 表示試選或試 ??2131. ()t Ht dKTud????算值,下同.）（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù) 1.3tK?2）計算小齒輪轉矩 11 .495052.560pTNmn??3）由表 10-7 選取齒寬系數(shù) （非對稱布置）1.d??4）由表 10-6 查取材料彈性影響系數(shù) 1289.EaZMp5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒lim160HaMp??輪的接觸疲勞強度 lim250Hap??6）由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù) 910614(83).6410hNnjl?????（j 為齒輪轉一圈，同一齒面嚙合次數(shù)； 為工作壽命）82.905 hl7）由圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 120.93,.6HNHNK8）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得 9??1lim2li58HNaKMpS??（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 較小值1td[]H?由計算式 得，??2312. ()tt dKTZud????mm146.5t?2）計算圓周速度 13.65760tnmVs????3）計算齒輪 b 14.52.dtm???4)計算齒寬與齒高比 h模數(shù) 18.2.0154ttz?齒輪高 *()4.78ahcmm????齒高比 6.510.748b5）計算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級精度，由圖 10-8 查得動載系數(shù) 3.9Vs?1.2v由表 10-2 查得 A?由表 10-4 用插值法，7 級精度,小齒輪相對軸承為非對稱布置查得 1.420Hk?由 查圖 10-13 得1.4,.6Hbkh??1.34FK??故載荷系數(shù)=1.562AVHKK????6）按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（10-10a）得103147.5ttkdm?7）計算模數(shù) 1.1.9724dZ??3 按齒根彎曲強度設計由式（10-5 ） ??132FasdYKTmZ?????（1）確定計算參數(shù)1)圖 10-20C 查得小齒輪彎曲疲勞強度極限 ，大齒輪彎曲疲勞 150FEaMp?強度極限為 2380FEaMp??2)由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)120.9,.FNFNK3)算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù) 由公式(10-12)得1.4s???1329FNaMPS???2.K?4)算載荷系數(shù) =AVFK????1.2.34150??5)取齒形系數(shù)，應力校正系數(shù)由表 10-5 查得 1122.65,.8FSY???6)比較大小齒輪 的大小??aSF????110.32FaSFY??22.6aS??大齒輪的數(shù)值大（2）設計計算3 21.56240.154981.5mm????對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模11數(shù)，終合考慮，滿足兩方面，對模數(shù)就近取整，則m=2 4 幾何尺寸計算計算得齒輪的參數(shù)為：齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結 果 /mm模數(shù) m 2Z1 24齒數(shù)Z2 117壓力角 nd1 48分度圓直徑d2 234齒頂圓直徑`12538ad?齒根圓直徑1249fd中心距12()nzma???141齒 寬21560b?4.2 低 速 級 齒 輪 的 設 計 計 算1 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1）根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2）運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7 級精度（GB10095-88 ）3）材料選擇 由表(10-1)選擇小齒輪材料為 40Cr（表面淬火），硬度為 48-55HRC,大齒輪材料為 40Cr（調(diào)質），硬度為 280 HBS4）初選小齒輪齒數(shù) ， 。取124Z?13.6278.04Z?287Z?2 按齒面接觸強度設計12按設計計算公式（10-9a） ??2231 1.*()t Ht dKTZud????（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1）試選 1.3tK?2）計算小齒輪轉矩21.4095056.893pTNmn??3）由表 10-7 選取齒寬系數(shù) .d?4）由表 10-6 查取材料彈性影響系數(shù) 1289.EaZMp5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒lim190HaMp??輪的接觸疲勞強度 lim2650Hap??6）由式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù) 7106198910hNnjL???7725.4.302i?7）由圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) 120.96,.08HNHNK?8）計算接觸疲勞許用應力取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式 10-12 得 ??1lim2li0.96864537HNaaKMpS????（2）計算1）試算小齒輪分度圓直徑 ，由計算式1td得， mm??2123. *()t Ht dKTiZd????A167.58t?2）計算圓周速度 2.9.21.2676010tn mV s???????3）計算齒輪 b 1.8754.dt m?134)計算齒寬與齒高比 bh模數(shù) 154.062.ttdmmz??齒輪高 *().56.08athc???齒高比 54.061.78b5）計算載荷系數(shù) K由 10-2 查得使用系數(shù) ，；A?根據(jù) ，7 級精度，由圖 10-8 查得動載系數(shù) 1.8mVs?03v因為是直齒輪 所以 ； 1,HFK??由表 10-4 用插值法查的 7 級精度,小齒輪相對軸承為非對稱軸承時 .1426Hk??由 查圖 10-13 得..3FK?故載荷系數(shù)=1.4691.03.426AVHK???????6）按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（10-10a）得=70.39mm331 .4697.581ttkdm7）計算模數(shù) 10.2.38dZ??對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，終合考慮，滿足兩方面，對模數(shù)就近取整，則m=3取 。取170.392.46dzm??124z?13.678.04Z?287Z?4 幾何尺寸計算（1）計算中心距14??127261.5Zma m?????(2)分度圓直徑 126dz?（3）算齒輪寬度1db?0.875.60mm???圓整后取 26,B5.結構設計及齒輪零件草圖見附件齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結 果 /mm模數(shù) m 3Z1 24齒數(shù)Z2 87壓力角 nd1 55.70分度圓直徑d2 261齒頂圓直徑`12786ad?齒根圓直徑124.53fd中心距 ?cos2)(1nmza???166.5齒 寬21605b?綜合，得出高速級和低速級大小齒輪參數(shù)所計算得齒輪的參數(shù)為： dmzab*ah*c?低 大 261 3 87 166.5 65 1 0.25 20?15速級 小 72 24 6016第 5 章 軸 的 計 算5.1 高 速 軸 的 計 算１．輸入軸上的功率 11.4,n60/minPkwr??轉 速轉矩 412.5625TNmN???軸的計算公式及有關數(shù)據(jù)和圖表皆引自【2】第 360~385 頁２．求作用在齒輪上的力412.561038.8tantan2.50.coscos.t134t1437traTFdN???????３．初定軸的最小直徑選軸的材料為４５鋼，調(diào)質處理。根據(jù)表１５－３，取 12??A（以下軸均取此值），于是由式１５－２初步估算軸的最小直徑 33min1/2.4/56021.dAPm???輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 .為了使所選的軸直徑 12d? 12d?與聯(lián)軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的計算轉矩 Tca=KAT1,查表 14-1,考慮到轉矩的變化很小 ,故取 KA=1.3,則，41.328603589.caATKNm????查《機械設計手冊》，選用 HL１型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為160000N·ｍｍ。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取 半聯(lián)軸器長度12d12dm?L＝42mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 。'30mL?４．軸的結構設計１）擬定軸上零件的裝配方案（見下圖）２）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（１）為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，１軸段右端需制處一軸肩，軸肩高度半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 =30mm.，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上1L17而不壓在軸的端面上，故 的長度應該比 略短一點，現(xiàn)取1l1L128lm?(3)取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取 。為減小應力集中,并49l?考慮右軸承的拆卸,軸段 4 的直徑應根據(jù)６００５的深溝球軸承的定位軸肩直徑 確定ad431am?（4）軸段 5 上安裝齒輪,為便于齒輪的安裝, 應略大與 ,可取 .齒輪左5d453dm?端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,即靠緊,軸段 5 的長度 應比齒5l輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬 ,故取 。齒輪右端0bm?8l用肩固定,由此可確定軸段 6 的直徑, 軸肩高度 ,取 ,dh1.0~7.640?,故取61.4lh?65lm為減小應力集中,并考慮右軸承的拆卸,軸段 7 的直徑應根據(jù)６００５的深溝球軸承的定位軸肩直徑 確定,即 ，ad731adm?72l?（5）取齒輪齒寬中間為力作用點,則可得 , ，5.L5.348.5Lm?(6)參考表 15－2，取軸端為 ，各軸肩處的圓角半徑見 CAD 圖。014?5.輸入軸的結構布置185．受力分析、彎距的計算（１）計算支承反力在水平面上3275.8tAXFLN???972.5BXtAXFN??.0Ya（２）在垂直面上 1320, 5.3raBAZdFLMN????故 5.8.90.ZrF?總支承反力 222223715.348.AXAYZ N?????950BBF２）計算彎矩并作彎矩圖19（１）水平面彎矩圖2375.81.4762.9AXMFLNm???BAX（２）垂直面彎矩圖215.32.70.AZL????9485193BZFNm?（３）合成彎矩圖22276.0.45.6AXAZM??????4198391BB3）計算轉矩并作轉矩圖128.46TNm??6．作受力、彎距和扭距圖聯(lián)軸器:由式６－１， 1 9446847.(253)10TMPapdhl?????查表６－２，得 ，鍵校核安全MPa0~][ ][p??齒輪: 1 9428.146.307(5)Tpdhl?????查表 6－2，得 ，鍵校核安全[]~a][p?8．按彎扭合成應力校核軸的強度由合成彎矩圖和轉矩圖知，C 處左側承受最大彎矩和扭矩，并且有較多的應力集中，故 c 截面為危險截面。根據(jù)式１５－５，并取 ，軸的計算應力6.0??221()/4.7aAMTWMPa?????由表１５－１查得 ， ，故安全60][??][1???c9．校核軸承和計算壽命（１）校核軸承 A 和計算壽命徑向載荷 22215.37.843.1rAZXFN????軸向載荷 37aN20由 ，在表１３－５取 X＝0.56。相對軸向載荷為/0.78AarFe??，在表中介于 0.040－0.070 之間，對應的 e 值為03.42C0.24－0.27 之間，對應 Y 值為 1.8－1.6，于是，用插值法求得，故 。(1.86)(0.742)1.78Y?????0.56,1.782XY?由表１３－６取 則，A 軸承的當量動載荷1.pf?，校核安全()ApArarPfXFYNC?該軸承壽命該軸承壽命663 3100140()()67.AhAL hnP???（２）校核軸承 B 和計算壽命徑向載荷 22290.57.05.rZXFN???當量動載荷 ，校核安全1.18Bpr rPf C???該軸承壽命該軸承壽命663 31140()()756028.rBhBL hnP??5.2 中 間 軸 的 計 算1. 中間軸上的功率 221.4,4.38/miPkwr??轉 速轉矩 52.680TNm??２．求作用在齒輪上的力高速大齒輪:52113.1027.4tantan. 8.5coscos.t12754t137traTFNd???????低速小齒輪: 5213.029.7tan.tan1.6trTFNd????３．初定軸的最小直徑 選軸的材料為４５鋼，調(diào)質處理。根據(jù)表１５－３，取 ，于是由式１５－２初步估算軸的最小直徑12??A2133min2/1.4/.836.2dAPm???這是安裝軸承處軸的最小直徑 1d4．根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（ 1 ）初選型號 7208 的角接觸球軸承參數(shù)如下基本額定動載荷 基本額定靜載荷 故4072dDB???19.5rCKN?1.5rCKN??。軸段 1 和 7 的長度與軸承寬度相同,故取 ，173m176lm，26a260lm?( 2 )軸段 3 上安裝低速級小齒輪,為便于齒輪的安裝 , 應略大與 ,可取 。3d2340d?齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,即靠緊,軸段 3 的長度 應比l齒輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬 ，取 。小齒輪右端用175bm?370l?軸肩固定,由此可確定軸段 4 的直徑, 軸肩高度 ,取 ,dh1.~.4m?,故取hl4.1?ml64?( 3)軸段 5 上安裝高速級大齒輪,為便于齒輪的安裝 , 應略大與 ,可取 。5d650齒輪右端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段 5 的長度 應比l齒輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬 ，取 。大齒輪左端4bm?541l?用軸肩固定,由此可確定軸段 4 的直徑, 軸肩高度 ,取 ,dh.0~7.4m?,故取 。hl4.1?ml64?取齒輪齒寬中間為力作用點,則可得 , ，163L?2351L（4）參考表 15－2，取軸端為 ，各軸肩處的圓角半徑見 CAD 圖。0.245?5.中間軸的結構布置225.軸的受力分析、彎距的計算1）計算支承反力：在水平面上 1323()2514.ttAXFLLN????18.7YaN20.BXttAX?在垂直面上： 2132313()0, 108.7rarBAZdFLFLMN??????23故 12597.4BZrAZFFN????總支承反力： 22222.318.0.75.AXAYZ N??05794BBF???2)計算彎矩在水平面上： 132057.14907.BXMLNm???216382AF149.XB25872A?在垂直面上： 13046.BZMFLNm?' 2158.ad???2.791AZ13046zB?''582.ZMNm?291A?故 2221104736.41093.XZ Nm??????' ' 95867M2222 5.4XZ ?3)計算轉矩并作轉矩圖 21390TNm??8．按彎扭合成應力校核軸的強度由合成彎矩圖和轉矩圖知，2 處當量彎矩最大，并且有較多的應力集中，為危險截面根據(jù)式１５－５，并取 6.0??222()/8aMTWMPa???24由表１５－１查得 ， ，校核安全。MPa60][1???21[]???9．校核軸承和計算壽命１）校核軸承 A 和計算壽命徑向載荷 2736.rXAZFN??軸向載荷 18.AaY,查表 13-5 得 X=1,Y=0,按表 13-6, ,取 ,故/0.1AarFe? 2.1~0?pf .0pf?()2736.pAraPfF???因為 ，校核安全。C該軸承壽命該軸承壽命63210()715rAhACLhnP?２）校核軸承 B 和計算壽命徑向載荷 214.0rXBZFN??當量動載荷 ，校核安全BprrPfC?該軸承壽命該軸承壽命632()8500rBhBLhnP?查表 13-3 得預期計算壽命 ，故安全。'1hL?5.3 低 速 軸 的 計 算１． 輸入功率 轉速31.6PKW?3.85/minnr?轉矩 4079TNm?2． 第三軸上齒輪受力 3321.018.26tFNd???an8.2tan5.rt 。 ＝3．初定軸的直徑軸的材料同上。由式１５－２，初步估算軸的最小直徑 33min/126.509/4.5.104dAPm???4．軸的結構設計25１）擬定軸的結構和尺寸（見下圖）２）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（1）軸段 2 和軸段 7 用來安裝軸承，根據(jù) ，初選型號 6210 的深溝球軸承，150dm?參數(shù)基本： 基本額定動載荷 基本額定靜載荷5013dDB???52.8rCKN?。由此可以確定：31.8rCKN??2745m27lm（2）為減小應力集中,并考慮左右軸承的拆卸,軸段 3 和 6 的直徑應根據(jù) 6209 的深溝球軸承的定位軸肩直徑 確定,即 ，取ad3654adm?618l?( 3)軸段 5 上安裝低速級大齒輪,為便于齒輪的安裝 , 應略大與 ,可取 。d5m齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段 5 的長度 應5l比齒輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬 ，取 。大齒輪70b?6l?右端用軸肩固定,由此可確定軸段 4 的直徑, 軸肩高度 ,取dh1.0~7., ,故取 。468dm?hl4.147lm?(4)取齒輪左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取 358lm?（5）取齒輪齒寬中間為力作用點,則可得 , ，16L21035.Lm?（6）參考表 15－2，取軸端為 ，各軸肩處的圓角半徑見 CAD 圖。0.245?265.軸的受力分析、彎距的計算（１）計算支承反力在水平面上0AXM????1123546.8tPBFLLN???940.tBXN??在垂直面上 210,7.rBZAFL??