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徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 圖書分類號： 密 級： 摘要 當今社會，隨著科技的發(fā)展，礦山搖擺式輸送機的應(yīng)用越來越廣泛，人們對輸送機的研究從來沒有停止過,為了滿足不同的需求，出現(xiàn)了各式各樣的輸送機，有搖擺式輸送機和帶式輸送機，平板式輸送機等為了把自己所學的專業(yè)知識理論更好的應(yīng)用于實際，以搖擺式輸送機為目標，該輸送機主要有三部分組成：連桿機構(gòu)，電動機，還有個減速器，它的設(shè)計是在連桿機構(gòu)運動分析的基礎(chǔ)上，進行電動機的選擇，減速器零件的設(shè)計，其中包含有：軸，齒輪，軸承的設(shè)計和校核，材料的選擇和附件的設(shè)計，最后完成減速器裝配，從而構(gòu)建了礦山搖擺式輸送機，相比其他幾類傳輸機而言，該減速器結(jié)構(gòu)簡單，裝拆使用都很方便，適用范圍也比較廣，一般可應(yīng)用于煤礦運輸，也可用于礦山一類的材料運輸。 關(guān)鍵詞 減速器；傳輸機；搖擺 Abstract Today's society, along with the development of technology, mining sway conveyor application of more and more extensive. People on the conveyor of the study have never stopped. In order to meet different requirements for a wide range of conveyor. A swing-and conveyor belt, such as concrete mixers. With the progress of mankind, more and more and more good swing-conveyor will be manufactured to meet the needs of production development. Through this study and research the subject so that students learn knowledge on a systematic grasp and understanding. They found that training and problem-solving abilities. In order to study their expertise in theory better applied to practical, to sway for the transmission of goals. The design of transmission linkage is in motion analysis on the basis of the choice of motors, parts of the design reducer (shaft, gear, bearing the design and verification), the complete reducer assembly, which built a swing-transfer machine. Keywords Reduction gear Transmission machine Swing II 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 目 錄 1緒論……………………………………………………………………………………………. 1 1.1畢業(yè)設(shè)計的目的，內(nèi)容和進行形式………………………………………………………1 1.2機械設(shè)計的一般過程……………………………………………………………………. 1 1.2.1選定設(shè)計的課題……………………………………………………………………… 1 2機構(gòu)簡介和設(shè)計數(shù)據(jù)………………………………………………………………………… 2 2.1機構(gòu)簡介………………………………………………………………………………… 2 3連桿機構(gòu)與物料的運動分析………………………………………………………………… 3 3.1機構(gòu)進行速度分析………………………………………………………………………. 3 3.2對機構(gòu)進行速度加速度分析………………………………………………………………4 3.3連桿機構(gòu)與物料的動態(tài)靜力分析………………………………………………………. 5 4傳動裝置的總體設(shè)計………………………………………………………………………… 9 4.1動力機的機械特性………………………………………………………………………. 9 4.2電動機的選擇……………………………………………………………………………. 9 4.2.1 確定電動機的轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………. 9 4.3總傳動比的計算與分配………………………………………………………………… 11 4.3.1總傳動比的計算……………………………………………………………………. 11 4.3.2傳動比的分配………………………………………………………………………. 11 5傳動零件的設(shè)計計算………………………………………………………………………… 13 5.1帶傳動的設(shè)計…………………………………………………………………………… 13 5.2齒輪的設(shè)計……………………………………………………………………………… 15 5.2.1對高速級齒輪的參數(shù)計算…………………………………………………………. 15 5.2.2對低速級齒輪的參數(shù)計算…………………………………………………………. 18 6軸和軸承的設(shè)計……………………………………………………………………………. 22 6.1繪制裝配圖前的準備工作……………………………………………………………… 22 6.2對軸的設(shè)計……………………………………………………………………………… 22 6.2.1概述…………………………………………………………………………………. 23 6.2.2初步設(shè)計……………………………………………………………………………. 23 6.3軸的校核………………………………………………………………………………… 24 6.4軸承的設(shè)計……………………………………………………………………………… 26 7減速器的附件和機體………………………………………………………………………… 29 7.1附件概述………………………………………………………………………………… 29 7.1.1附件…………………………………………………………………………………. 29 7.1.2軸承端蓋設(shè)計………………………………………………………………………. 30 7.1.3軸承的潤滑與密封…………………………………………………………………. 30 7．2箱體的設(shè)計……………………………………………………………………………. 30 7.2.1箱體的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………. 30 7.2.2箱體的結(jié)構(gòu)尺寸……………………………………………………………………. 31 7.2.3箱體設(shè)計時應(yīng)滿足的要求…………………………………………………………. 32 7.3承蓋、套杯、調(diào)整墊片組設(shè)計與選擇………………………………………………… 32 7.3.1軸承蓋………………………………………………………………………………. 32 7.4速器的潤滑與密封……………………………………………………………………… 33 7.4.1齒輪油的選擇………………………………………………………………………. 33 7.4.2潤滑濟的選擇………………………………………………………………………. 33 7.4.3減速器的密封………………………………………………………………………. 34 8機架的設(shè)計………………………………………………………………………………….. 35 結(jié)論…………………………………………………………………………………………… 37 致謝……………………………………………………………………………………………. 38 附錄……………………………………………………………………………………………. 39 英文原文：……………………………………………………………………………………. 39 中文翻譯：……………………………………………………………………………………. 50 II 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 1緒論 1.1畢業(yè)設(shè)計的目的，內(nèi)容和進行形式 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想,訓練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固，加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識；通過制定設(shè)計方案合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力，確定尺寸和選擇材料，以及較全面的考慮加工制造工藝，使用和維護等要求，之后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和方法； 進行設(shè)計基本技能的訓練。例如計算，繪圖，熟悉和運用資料（手冊，圖冊，標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力。 1.2機械設(shè)計的一般過程 任何一部新機器都要經(jīng)過設(shè)計，研制，生產(chǎn)和使用等四個階段。其中設(shè)計階段通常沒有固定的程序，典型的順序： （1）明確設(shè)計任務(wù)，制定設(shè)計任務(wù)書 （2）提供方案并進行評價 （3）按照選頂?shù)姆桨高M行各零部件的總體布置，運動學，動力學和零件工作能力計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪制總體設(shè)計圖 （4）施工設(shè)計：根據(jù)總體設(shè)計的結(jié)果，考慮結(jié)構(gòu)工藝性等要求，繪出零件工作圖 （5）審核圖紙 （6）整理設(shè)計文件，包括：編寫計算書，使用說明書等。 1.2.1選定設(shè)計的課題 搖擺式傳輸機一般在礦山采煤，或者用于礦山運輸，整個機器的工作過程就包括了運動學，動力學和零件工作能力，通過對搖擺式傳輸機的設(shè)計可以讓我們了解整個機器的設(shè)計過程，也能夠加深和鞏固運動學，動力學，還有零件設(shè)計的能力，更加熟悉機械設(shè)計的計算機設(shè)計工具（auto-cad）和資料。 明確設(shè)計的目的和設(shè)計的一般過程。 2機構(gòu)簡介和設(shè)計數(shù)據(jù) 2.1機構(gòu)簡介 搖擺式輸送機一種是水平傳送材料用的礦山運輸機械（如圖2-1）。電動機通過齒輪Z5-Z6，Z3-Z4，與Z1-Z2 使曲柄 2在經(jīng)過六連桿機構(gòu)使輸料槽 6作往復移動，放置在槽上的物料 7 借助摩擦力隨輸料槽一起運動。無聊的輸料是利用機構(gòu)在某些位置輸料槽有相當大的加速度，使物料在慣性力的作用下克服摩擦力而發(fā)生滑動，滑動的方向恒自左往右，從而達到輸送的目的。在該位置時，物料正好和槽有相對滑動，也就是說，此時物料具有最大的速度，而槽此時有向左的加速度，使得物料能夠脫離小車達到輸送的目的。 2-1輸送機構(gòu)原理圖 設(shè)計的數(shù)據(jù)如下表2-1所示： 表2-1設(shè)計數(shù)據(jù) 設(shè)計 連桿機構(gòu)與物料的運動分析 符號 N2 L H H1 L01A LAB L02B L02C LAS3 L02S4 F0 f G7 單位 r/mm mm 數(shù)據(jù) 57.5 282 93 475 90 302 160 270 110 40 0.45 0.35 50000N 3連桿機構(gòu)與物料的運動分析 連桿機構(gòu)與物料的運動分析: 已知：各構(gòu)件的尺寸及重心S的位置（構(gòu)件2的重心與軸O1重合），曲柄2每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n2，物料對槽的靜、動摩擦系數(shù)f0、f，以及物料的重量G。 要求：分析機構(gòu)5`位置的運動簡圖、速度、加速度多邊形在該位置時，物料正好和槽有相對滑動，也就是說，此時物料具有最大的速度，而槽此時有向左的加速度，使得物料能夠脫離小車達到輸送的目的。 3.1機構(gòu)進行速度分析 圖3-1 A點的速度分析圖 由圖3-1可以知道: W01A=2n/60=57.56.28/60r/min 式（3.1） VA=W01AL01A=57.56.280.09/60=0.53m/s 式（3.2） VB = VA + VBA 式（3.3） 大小 ？ 0.53 ？ 方向 ⊥O O1A ⊥BA 由于這個速度矢量方程只含有二個未知量，因此可以用矢量圖解法求解。具體步驟如下：選定適當?shù)乃俣缺壤遀v ,Uv=速度大小/代表速度大小的線段（m/s）/mm 在圖紙上任選一點p作矢量VA的起點，畫線段pa=VA/uvmm方向⊥O1A，所得矢量表示VA的大小和方向，沿VA矢量端a作VBA的方向線(⊥AB)以表示VBA的方向，過矢量端p點作VB的方向線(O2C)則二線交點b就是矢量VB的端點所以其大小為VBA=0.55m/s,VB=0.69m/s因為VB和VC是同一桿O2上的兩點，所以其速度大小與VB成比例，其方向與VB相同,VC =(270/160)VB?1.16m/s由VC速度可以得到VD，VC是在D桿上的滑塊，速度沿兩個方向運動，水平方向和垂直方向，利用VC的正交分解可以得到VDX=VD=1.1m/s方向水平向右此前物料和槽沒有相對滑動,即槽的速度和加速度就是物料的速度和加速度在此時5`位置時，物料的慣性力uN=500000.45=22500N，當稍過5`后，物料的慣性力大于靜摩擦力，故物料開始滑動滑動以后其速度不在等于槽的速度加速度，此時物料在大小，方向都不變的動摩察力f=500000.35=17500N作用下做等速運動。 3.2對機構(gòu)進行速度加速度分析 B點的加速度aB W02B=VB/L02B=0.69/0.16=431r/min 式（3.4） aBn=W02B2L02B=4.314.310.16=2.98m/s2 式（3.5） aB = aBn + aBt 大小 ？ 2.98 ? 方向 ？ B?O ⊥O2B 因為該等式具有3個未知量，所以無法求解，但是以下等式可以等同上式： anA=wo1A2L01A=?3.26m/s2 因為 VBA =0.55m/s 所以 WBA=V BA/LBA =0.55/0.302?1.82r/min a nBA=WBA2LBA=1.821.820.302?1.0 m/s2 aB = anB + atB 式（3.6） aB = anBA + atBA + anA = anB + atB 大小 ？ 1 ？ 6 ? 2.98 方向 ？ B?A ⊥BA A?O1 ? B?O2 該等式只有兩個未知量，可求解，具體作圖如下： 選定適當?shù)募铀俣缺壤tua ua=加速度的大小/代表加速度大小的線段（m/s2）mm 圖3-2 AB桿和CD桿加速度分析圖 在圖紙上任選一點p,過p作矢量pn1代表anA，方向A?O1過 n1作矢量 n1n2，代表anBA，方向B?A，過n 2作直線⊥BA，在過p作矢量pn3代表anB方向，過O2作直線⊥O2B，兩直線交于B,所以由圖知道，pb代表aB, n2B代表atBAn3b代表atB，所以： a B=p`bua=3m/s2 式（3.7） a BA=n2bua=5.7 m/s2 atB=n3bua=0.4 m/s2 圖3-3 加速度分析圖 因為B和C是位于同一桿上的兩點，所以其加速度的大小成相應(yīng)的比例，如圖3-3所示，其方向應(yīng)相同： aC=aB270/260=5.2 m/s2，由此可以得出來連桿2在5`位置時，小車的速度為1.1m/s2方向向右的加速度大小為0.8 m/s2，方向和速度方向相反，所以該時候物料由于慣性力的作用繼續(xù)向右運動，使得物料達到輸送的目的。當剛過 5`位置時候，小車就具有向左的加速度，使得小車作減速運動，我們就把這個時候 5`位置當作是小車有最大的速度。 3.3連桿機構(gòu)與物料的動態(tài)靜力分析 在進行機構(gòu)的動態(tài)靜力分析時候，必須考慮如何先確定各構(gòu)件的慣性力。機構(gòu)的動態(tài)靜力分析的步驟如下： (1) 分析各構(gòu)件的慣性力，并把它們視為外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上. (2) 根據(jù)靜定條件將機構(gòu)分解為若干個構(gòu)件組和平衡力作用的構(gòu)件，進行力的分析其順序一般是由外力全部已知的構(gòu)件組開始，逐步推算到平衡力（為未知外力）作用的構(gòu)件。求構(gòu)件桿AB的質(zhì)心S3處的慣性力利用上面的已經(jīng)求出來的條件和加速度分析圖示，可以得出來，質(zhì)心S3處的加速度確定各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩作用在構(gòu)件AB上的慣性力Fi3和慣性力偶矩Mi3為 Fi3=G3/g=356/10?N 式（3.8） Mi3==0.556.92/0.32=12Nm 式（3.9） 由圖將通過質(zhì)心S3的G3和作用在構(gòu)件AB上的Mi3合成一個總慣性力Fi3`，其大小和方向仍為Fi3，但是作用線從質(zhì)心S3偏移一實際距離hi3，值 hi3=Mi3/Fi3=12/=0.21m=207mm 式（3.10） 同樣對于構(gòu)件O2C上質(zhì)心S4的偏移距離 hi4其大小為： Fi4=G4/g=136=136N 式（3.11） Mi4==116.2/0.16=100Nm 式（3.12） Mi4/ Fi4 =100/136=700mm 式（3.13） 對桿AB和O2C進受力分析： AB桿的力的圖示：以構(gòu)件AB和構(gòu)件O2C作為示力體，將其運動副中的反力分解為沿構(gòu)件和垂直構(gòu)件軸線的兩個分力，則考慮構(gòu)件AB平衡時，由?MB=0得: Fi3179+FAt 302G3167=0 式（3.14） 如要合適的分析該圖，能找到F6`6就可以求出來F01t的大小，所以對小車進行分析：小車上50000N的物料對小車具有向左的摩擦力f76`,以及小車下面的托滾對小車也有摩擦力 f``,而此時小車沒有加速度，所以小車沒有慣性力，及： F6`6=F66`=f76`+ f`` 式（3.15） 對小車下的托滾進行受力分析 N=G7+G6`=50000+2940=52940N 式（3.16） 由 N 和 F``所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩相等得到： F``252=N2 式（3.17） F``252=529402 F``?3180N 而 f76`=N7f=500000.35=17500N 式（3.18） 所以： F6`6= F66`=f76`+ f``ma=1750031792940?17170N 式（3.19） 由?MB=0得： 圖3-4 桿4的受力分析 F6`60.1+Fi40.011－F01t 0.16－G40.03=0 式（3.20） 17170 0.11360.011- F01t0.16-1360 0.03=0 F01t=1297N 以整個桿組 AB 和O2C作為示力體，可畫出下圖3-5是所示，最后由力得平衡條件?FB=0得： 圖3-5 桿3桿4的受力分析 FAn+ FAt+Fi3+G3+Fo1t+ Fo1n +G4+Fti4+F6`6=0 式（3.21） FAn=4626N 所以 My=4814Nm 此時已經(jīng)求出來O1A桿的最大力矩。通過對連桿機構(gòu)的速度分析，加速度分析和靜態(tài)動力分析，得到桿O1的最大力矩，為傳動裝置的設(shè)計做準備。 4傳動裝置的總體設(shè)計 傳動裝置總體設(shè)計的目的是確定傳動方案。選定電動機型號，合理分配傳動比及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準備條件。 機器一般由原動機，傳動裝置和工作機三部分組成， 常見機械傳動的主要性能，在布置傳動順序時，一般考慮以下幾點： (1) 帶傳動的承載能力小，傳遞相同轉(zhuǎn)距時結(jié)構(gòu)尺寸其他傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖減振，因此宜布置在高速區(qū)。 (2) 鏈傳動運轉(zhuǎn)不均勻時，有沖擊，不適合高速度傳動，應(yīng)布置在底速級 (3) 圓錐齒輪加工困難，特別是大直徑，大摸數(shù)的圓錐齒輪，所以只有在需改變軸的布置方向時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比，以減小圓錐齒輪的直徑和摸數(shù)。 (4) 開式齒輪傳動的工作環(huán)境差，潤滑條件不好，磨損嚴重，壽命短，應(yīng)布置在底速級 (5) 一般將改變運動形式的機構(gòu)（螺旋傳動，連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)）布置在傳動系統(tǒng)的最后一級，并常用于工作機的執(zhí)行機構(gòu)。 4.1動力機的機械特性 此機器設(shè)計可把電動機看作為二次動力機。二次動力機是用一次動力機驅(qū)動發(fā)電機等變能機產(chǎn)生的各種形態(tài)的能，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械的機械能機器。如發(fā)電機液壓馬達等。機械特性的一般都用轉(zhuǎn)矩T（或功率P）與轉(zhuǎn)速n 的關(guān)系曲線，即：T=f(n)或 P=f(n)曲線表示該輸送機采用電動機作為動力源，一下對電動機性能作介紹尺寸：大功率/重量：大調(diào)速方法和性能：交流電動機通常是不可調(diào)速的，需要時則可通過變頻、變級或變轉(zhuǎn)差率進行調(diào)速。運行溫度的控制：在正常環(huán)境下使用，電動機采用風冷，溫低于允許值。高溫使用性能：受緣的限制，采用耐熱的緣材料和特殊設(shè)計可提高使用溫度。防燃爆性能：需要采用防爆電動機。惡劣環(huán)境適應(yīng)性：采用封閉式電動機。故障反應(yīng)：運轉(zhuǎn)故障或嚴重過載可能燒壞電動機，加需有過載保護裝置。噪聲：噪聲小。初始成本：低。維護費用：少。 4.2電動機的選擇 電動機是最常用的原動機，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，控制簡便和維護容易等優(yōu)點。電動機的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，確定具體型號。 4.2.1 確定電動機的轉(zhuǎn)速 額定功率相同的電動機有四種同步的轉(zhuǎn)速可以選用，電動機的轉(zhuǎn)速越高，則磁極越少，尺寸及重量越輕，價格也就越低，但是電動機的轉(zhuǎn)速較高也引起傳動裝置的尺寸和重量的增大，使成本增加，因此該電動機選擇合理的轉(zhuǎn)速為1480r/min 電動的功率主要根據(jù)工作裝置的功率來確定，工作裝置的功率根據(jù)工作阻力的速度確定，即： PW=TWnW/9550=481857.5/9550=29kw 式（4.1） 其中：PW——表示工作機所需工作功率； TW——表示工作機的阻力矩，Nm； nW——工作機的轉(zhuǎn)速，r/min； 電動機的額定功率應(yīng)等于或略大于電動機所需的輸出功率，以便電動機工作時不會過在載過熱，所以取電動機的功率：P0= PW /0.885=33.84kw 查相關(guān)的手冊得： 電動機的型號： Y225S-4 額定功率： P0=37 kw 同步轉(zhuǎn)速： n=1500r/min 滿載轉(zhuǎn)速： nw=1480r/min 其具體實例見下圖: E=225mm L=820mm F=18X16mm G=53mm C=149mm 圖4-1電動機示意圖 4.3總傳動比的計算與分配 4.3.1總傳動比的計算 電動機確定以后，根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm=1480r/min，和工作機構(gòu)O1A的轉(zhuǎn)速 57.5r/min，可以計算傳動裝置的總傳動比: i=nm/nw=1480/57.5=25.7 式（4.2） 該傳動比較大，一級傳動無法實現(xiàn)，傳動裝置由多級串聯(lián)而成，則必須設(shè)計合理的各級傳動比的乘積和總傳動比相等 4.3.2傳動比的分配 總傳動比的分配是個比較重要的問題，它將影響到傳動裝置的外廓尺寸、重量、潤滑等許多的問題，具體分配時應(yīng)考慮以下的問題： 個級傳動比最好在其范圍內(nèi)選取，平帶 i=2~4,imax=6,圓柱齒輪i=3~5,imax=10應(yīng)使各級傳動結(jié)構(gòu)的尺寸協(xié)調(diào)，勻稱利于安裝，防止相干涉，在有帶傳動的傳動裝置中，為防止大帶輪和底盤相碰撞，通常使帶的傳動比小于齒輪的傳動比ib＜ig在臥式減器中，應(yīng)使各級大齒輪的直徑相近，便于齒輪浸油潤滑，由于低速級的圓周速度低，大齒輪直徑可稍大些，傳動級數(shù)較多時，按"前小后大"的原則，即從高速軸到低速軸的傳動比依次增加，這樣可使中間軸具有較高的轉(zhuǎn)速和較小的轉(zhuǎn)矩，從而減小其尺寸和重量 （1） 計算總傳動比 i=25.7 （2） 分配各級傳動比 為了使帶的尺寸不至過大，滿ib＜i.可取ib=2。則齒輪的傳動比 i=25.7/2=12.8 由于齒輪采用二級傳動分配12.8的傳動比 取第一級傳動比：i12=3.21 因為： i =i23i12 式（4.3） 所以：i23=4 （3） 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速 n1=nm/ib=1480/2=740r/min 式（4.3） n2=n1/i12=740/3.21=231r/min n3=n2/i23=231/4=57.75 r/min （4） 各軸的功率 P1=Pm=370.98=36.26kw 式（4.4） P2=P1=36.260.95=34.45kw P3=P2=34.450.95=32.73kw （5） 各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550Pm/nm=955037/1480=238.75Nm 式（4.5） T1=9550P1/n1=955036.26/740=467.95Nm T2=9550P2/n2=955034.45/231=1424.23Nm T3=5412 Nm 把上面計算的數(shù)據(jù)，綜合到下表4-1中： 表4-1 運動和動力參數(shù) 參數(shù) 電動機軸 1 級軸 2 級軸 3 級軸 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 1480 740 231 57.75 功率P/kw 37 36.26 34.45 32.73 轉(zhuǎn)矩T/Nm 238.75 467.95 1424.23 5412 傳動比i 2 3.21 4 效率 0.98 0.95 0.95 5傳動零件的設(shè)計計算 傳動裝置包括各種類型的零部件，其中決定其工作性能，結(jié)構(gòu)布置和尺寸大小的主要是傳動零件。支承零件和聯(lián)接零件都要根據(jù)傳動零件的要求來設(shè)計，因此一般先應(yīng)先設(shè)計計算傳動零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結(jié)構(gòu)。減速器是獨立，完整的傳動部件。為了使設(shè)計減速器時的原始條件比較準確，通常應(yīng)先設(shè)計減速器以外的傳動部件，例如 V 帶傳動，鏈傳動和開式齒輪傳動。 5.1帶傳動的設(shè)計 此處用 V 帶有一下的優(yōu)點： （1）電動機的主軸與一級軸的皮帶設(shè)計，該從動輪常用 V 帶，V 帶已經(jīng)標準化、系列化主要設(shè)計內(nèi)容是 V 帶型號和根數(shù)，帶輪的材料、直徑和輪緣寬度、中心距。 （2）注意帶輪的大小與其他機件的裝配或協(xié)調(diào)關(guān)系，如小帶輪直徑與電動機中心距高是否相稱，其軸孔直徑與電動機是否一致，大帶輪直徑是否過大導致與機架相碰，大小帶輪直徑及帶長均應(yīng)符合標準系列 （3）應(yīng)計算出 V 帶對軸的壓力，因為在分析軸的受力時還要使用 （4）能緩和載荷沖擊 （5）運行平穩(wěn)無噪聲 （6）制造和安裝精度不像嚙合傳動那樣嚴格 （7）過載時將引起帶在帶輪上的打滑，因而可防止其他的零件的損壞 （8）可增加帶長的以適應(yīng)中心距較大的工作條件 此處用 V 帶有一下的缺點： （1）有彈性滑動和打滑，使效率低和不能保持準確的傳動比傳遞 （2）傳遞同樣大的圓周力時，輪廓尺寸和軸上的壓力都比嚙合傳動大 （3）帶壽命短 由上面的計算可以知道，電動機為Y系列三相異步電動機，功率為37kw，轉(zhuǎn)速為 1480r/min，軸1上的轉(zhuǎn)速為 493r/min，因為礦山輸送機，所以每天工作不低于16h，載荷變動較大。 工作狀況系數(shù)： KA=1.5 計算功率： PC =KAP=1.537=55.5kw 式（5.1） 選帶的型號可以根據(jù)上面的數(shù)據(jù)查相關(guān)手冊，選C型帶 小帶輪的直徑： D1=250mm 大帶輪的直徑： D2=(1A) D1n1/n2=494mm 式（5.2） 設(shè) A=1% 選D2=500mm 大帶輪的轉(zhuǎn)速: n2=(1A) D1n1/ D2= (10.01) 2501480/500=732r/min 式（5.3） 計算帶長: Dm=(D1+D2)/2=(250+500)/2=375mm 式（5.4） ▽=( D2－D1)/2=250/2=125mm 初取中心距: 2(D1+D2)3a30.55(D1+D2)+h 1500mm3a3564mm 取: a=700mm 帶長: 基準長度: Ld=3150mm 求中心角和包角： 中心距： 式（5.5） =780mm<750mm 小輪的包角： a1=1800(D2D1)600/a=1800250600/700 =1586>1200 求帶的根數(shù)： 帶速： 式（5.6） =19.36m/s 傳動比： i=2 帶根數(shù)： =55.5/（9.1+1.3）0.90.97 =6.5 所以取帶的根數(shù)為7根 軸上的載荷： 式（5.7） = 帶的材料：以滌綸為帶的承載層V型帶。 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計（小帶輪）：帶輪采用的是HT200。 由選的電機型號可知：其軸伸直徑為140mm，長度為L=225mm,故小帶輪的軸孔直徑應(yīng)取140mm。 5.2齒輪的設(shè)計 （1）齒輪傳動的設(shè)計需要確定齒輪的材料，模數(shù)，齒數(shù)，分度圓螺旋角，轉(zhuǎn)向，變位系數(shù)，分度圓，頂圓，根圓齒寬和中心距等。 （2）材料選擇的時候應(yīng)注意毛坯的制造方法，當齒輪直徑d≤500mm時，多采用鍛造毛坯，當直徑d≥500mm時，多采用鑄造毛坯，小齒輪齒根圓直徑與軸勁接近時，多做成齒輪軸，材料應(yīng)兼顧軸的要求。 （3）齒輪設(shè)計時，應(yīng)注意在確定齒數(shù)，模數(shù)和分度圓螺旋角時，不能獨立的一個一個決定，而應(yīng)綜合考慮，當齒輪傳動中心距一定時，齒數(shù)多，模數(shù)小，既能增加重合度，又能降低齒高，減小滑動系數(shù)，減輕摩損膠合。 （4）要正確處理設(shè)計計算的尺寸數(shù)據(jù)，應(yīng)分別不同情況進行標準化，整圓或求出精確數(shù)值。 5.2.1對高速級齒輪的參數(shù)計算 由于傳動裝置帶有連桿機構(gòu)，則設(shè)計為閉試傳動，每天工作不低于16小時，兩班制，預(yù)期壽命10年，每年300個工作日，在使用期間內(nèi)工作時間占50%，動力為電動機，工作中有中等振動，傳動不逆轉(zhuǎn)，齒輪對稱布置，傳動尺寸無嚴格限制，齒面允許少量點噬，無嚴重過載。 故小齒輪采用40Cr，調(diào)治處理，硬度為240HB~286HB，平均取260HB，與軸1相嚙合的大齒輪用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB 齒面接觸疲勞強度計算 初步計算 轉(zhuǎn)矩： 式（5.8） 齒寬系數(shù): d=b/d1=0.8~1.4,選d=1.0 接觸疲勞極限: бmin1=710MPa бmin2=580MPa 初步計算的許用接觸應(yīng)力: [бH1]=0.9710=639MPa [бH2]=0.9580=522MPa Ad值查表得： Ad=85 初步計算小齒輪1的直徑: 式（5.9） ≥ ≥114.4mm d1取113mm 初步取齒寬： b=mm 式（5.10） 校核計算： 圓周速度 v= 式（5.11） 精度等級為：8級 初選齒數(shù): z1=20, z2=iz1=3.2120=64.2≈64 m=d1/z1=113/20=5.65 式（5.12） m取5.5 z1=113/5.5=21，z2=213.21=67 使用系數(shù)KA： 查表可得：KA=1.5 載荷系數(shù)Kv： 查表可得：Kv=1.2 Ft=2T1/d1=2467950/113=8282N 式（5.13） KAFt/b=1.59550/113=136.8N 式（5.14） =1.7 KH=A+B(b+d1)+Cb=1.4 式（5.15） 載荷系數(shù)： 式（5.14） 彈性系數(shù)： 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： ZH=2.5 接觸最小安全系數(shù): SHmin=1.05 總工作時間: th= 接觸壽命系數(shù)： 接觸許用應(yīng)力： 式（5.15） 驗算: 式（5.16） 〈 上述表明接觸疲勞強度適合，無需調(diào)整 確定傳動主要尺寸 實際分度圓直徑： mm 式（5.17） mm 中心距： 式（5.18） 齒寬： b=d 式（5.19） 取 b1=126mm，b2=116mm 齒根彎曲疲勞強度驗算： 重合度系數(shù)Y： Y=0.25+0.75/=0.7 齒間載荷分配系數(shù)： ， 彎曲疲勞極限： ， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL： ， 彎曲壽命系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力： 式（5.20） 驗算: 〈 式（5.21） 綜上，彎曲疲勞強度符合要求 所以可得參數(shù)數(shù)據(jù)如表5-1所示： 表5-1 圓柱齒輪高速軸傳動參數(shù)表 名稱 代號 小齒輪 大齒輪 中心距 a 242 傳動比 i 3.21 齒數(shù) Z 21 67 分度圓直徑 D 116 368.5 節(jié)圓直徑 d 116 368.5 齒頂圓直徑 da 126 379 齒根圓直徑 df 103 354 齒寬 B 126 116 5.2.2對低速級齒輪的參數(shù)計算 小齒輪采用40Cr，調(diào)治處理，硬度為240HB~286HB，平均取260HB，與軸1相嚙合的大齒輪用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB 轉(zhuǎn)矩： 齒寬系數(shù)： d=b/d1=0.8~1.4,選d=1.0 接觸疲勞極限： бmin1=710MPa бmin2=580MPa 初步計算的許用接觸應(yīng)力： [бH1]=0.9710=639MPa [бH2]=0.9580=522MPa Ad值查表得： Ad=85 初步計算小齒輪1的直徑： ≥ ≥158.9mm d1=160mm 初步取齒寬： b=mm 校核計算： 圓周速度： v= 精度等級為：9級 初選齒數(shù) z1=30, z2=iz1=430=120 m=d1/z1=160/30=5.33 m取5 z1=120/5=24，z2=244=96 使用系數(shù)KA: 查表可得：KA=1.5 載荷系數(shù)Kv: 查表可得：Kv=1.2 Ft=2T1/d1=21424.231000/160=N KAFt/b=1.5/160=166.9N =1.75 KH=A+B(b+d1)+Cb=1.32 載荷系數(shù)： 彈性系數(shù)： 節(jié)點區(qū)域系數(shù)： ZH=2.5 接觸最小安全系數(shù): SHmin=1.05 總工作時間: th= 接觸壽命系數(shù): 接觸許用應(yīng)力： 驗算 ： 〈 上述表明接觸疲勞強度適合，無需調(diào)整 確定傳動主要尺寸 實際分度圓直徑： mm mm 中心距： 齒寬: b=d b1=190mm，b2=180mm 齒根彎曲疲勞強度驗算： 重合度系數(shù)Y ： Y=0.25+0.75/=0.7 齒間載荷分配系數(shù)： 彎曲疲勞極限： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL : 彎曲壽命系數(shù): 許用彎曲應(yīng)力: 驗算: 〈 綜上，彎曲疲勞強度符合要求 所以可得參數(shù)數(shù)據(jù)如表5-1所示： 表5-2 圓柱齒輪低速軸傳動參數(shù)表 名稱 代號 小齒輪 大齒輪 中心距 a 450 傳動比 i 4  續(xù)表5-2 齒數(shù) Z 30 120 分度圓直徑 D 180 720 節(jié)圓直徑 d 180 720 齒頂圓直徑 da 192 732 齒根圓直徑 df 165 707 齒寬 B 180 170 6軸和軸承的設(shè)計 裝配圖是反映各個零件的相互關(guān)系，結(jié)構(gòu)形狀以及尺寸的圖紙，因此，設(shè)計通常是畫裝配圖著手，確定所有零件的位置，結(jié)構(gòu)和尺寸，并以此為依據(jù)繪制零件工作圖，裝配圖也是機器組裝，調(diào)試，維護等的技術(shù)依據(jù)，所以繪制裝配圖是設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，必須綜合考慮對零件的材料，強度，剛度，加工，裝拆，調(diào)整和潤滑等要求，用足夠的試圖和跑面圖表達清楚。 減速器主要由傳動零件，軸，軸承，箱體及其附件所組成，其基本結(jié)構(gòu)有三部分組成：(1) 齒輪，軸及抽承組合;(2) 箱體;(3) 減速器附件齒輪，軸及軸承組合。 小齒輪一軸制成一體，稱齒輪軸，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不的情況下，如果軸的直徑為d,齒輪齒根圓的直徑為df，則當df~d≤6~7mn時，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)，而當df-d〈6~7mn時，采用齒輪與軸分開為兩個餓零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與大齒輪，此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)結(jié)，軸上零件利用軸肩，軸套和軸承蓋作軸向固定，兩軸均采用了深溝球軸承，這種組合，用語承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況，當軸向載荷叫大時，應(yīng)采用角接觸球軸承，圓錐滾子軸承或深溝球軸承，軸承是利用齒輪選狀時濺起的稀油，進行潤滑，箱座中油池的潤滑油，被選狀的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過導油槽流入軸承，當浸油齒輪圓周速度v≤2m/s,時，應(yīng)采用潤滑脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開，為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁爻踢M入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。 6.1繪制裝配圖前的準備工作 在畫裝配圖前，應(yīng)看有關(guān)資料，裝拆實際減速器。弄懂各部分的功用，做到都設(shè)計內(nèi)容心中有數(shù)，選擇計算出有關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)和主要尺寸，具體內(nèi)容有： (1) 確定各類傳動零件的中心距，最大圓直徑和寬度，我們可以知道中心距離是260mm360mm (2) 選出電動機型號和類型并查出軸徑和伸出長度 (3) 按工作情況和轉(zhuǎn)矩選出聯(lián)軸器類型和型號 (4) 確定滾動軸承類型，我們用的是深溝球軸承 (5) 根據(jù)軸上零件的受力，固定和定位等要求，初步確定軸的階梯段 (6) 確定機體的結(jié)構(gòu)方案 (7) 計算有關(guān)機體的尺寸 6.2對軸的設(shè)計 這一階段的設(shè)計內(nèi)容是通過繪圖設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)尺寸及選出軸承型號，確定軸的支點距離和軸上零件力的作用點，計算軸的強度和軸承壽命 傳動零件軸和軸承是減速器的主要部件，其他零件的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)主要零件的位置和結(jié)構(gòu)而定的。 6.2.1概述 作回轉(zhuǎn)運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，此處的軸用語齒輪的傳動，所以只有轉(zhuǎn)矩不受彎矩或彎矩很小。 軸材料主要采用碳素鋼和合金鋼，碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中敏感性小，所以應(yīng)用較為廣泛，常用的碳素鋼有30~50鋼，最常用的是45號鋼，為了保證其力學性能，應(yīng)進行調(diào)質(zhì)處理，不重要的或較小的軸以及一般傳動軸可以使用Q235~Q275鋼，合金鋼具有較高的機械強度，可淬性好，可以在傳遞大功率并要求減少質(zhì)量和提高軸徑耐磨性時使用。 軸設(shè)計主要注意的問題有：在不一般情況下，軸的工作能力取決于它的強度和剛度，對機床主軸后者猶為重要，高速軸還決定于踏青的震動穩(wěn)定性。 多數(shù)軸上的零件不允許在軸上作軸向移動，需要用軸向固定的方法使彈壓們在軸上有確定的位置 (1) 為傳遞轉(zhuǎn)矩，軸上零件還應(yīng)該作軸向固定 (2) 對軸與其他零件間有華東的表面有耐磨性的要求 (3) 軸的加工，熱處理，裝配，檢驗，維修等都應(yīng)有良好的工藝性對重要的軸還必須考慮毛坯的制造，探傷，起重等問題 6.2.2初步設(shè)計 初步計算軸徑 當軸的支撐點沒有確定時，無法由強度確定軸徑，要用初步古段的辦法，即按純扭矩并降低敘用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計算公式為: d≥C 式（6.1） 式中: P——表示軸所傳遞的功率； n——表示轉(zhuǎn)速A為軸的許用應(yīng)力； 可以得到：d1≥43mm d2≥62mm d3≥86mm ——分別為大齒輪頂圓和 齒輪端面與機體內(nèi)壁間應(yīng)留有的空間，以避免鑄造機體時的誤差造成間隙過小甚至齒輪與機體相碰，， L——內(nèi)壁距離，其值應(yīng)圓整 l2——內(nèi)壁至軸承座端面的距離，與考慮扳手空間的c1,c2值有關(guān)， 取l2=25mm B——軸承座端面的距離，其值應(yīng)圓整 ——軸承內(nèi)壁至機體之間的距離 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計即要滿足強度的要求也要滿足軸上零件的定位，固定和裝配的要求，并有良好的加工工藝，所以在軸的結(jié)構(gòu)一般都做成階梯，并軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是以初步計算軸徑為基礎(chǔ)的，可分為軸的軸向設(shè)計和徑向設(shè)計。 6.3軸的校核 根據(jù)一直條件，設(shè)計各級軸的尺寸： 對于齒輪軸2 (1) 計算兩齒輪分度圓直徑及其受力