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中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)
本科生畢業(yè)論文
姓 名： 燕全超 學(xué) 號(hào)： 14030396
學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化
論文題目： 雙曲柄往復(fù)式給料機(jī)設(shè)計(jì)
專 題： 基于VB程序的曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)模擬
指導(dǎo)教師： 黃嘉興
職 稱： 副教授
2007年6月 徐州
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書
學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)械03-8 學(xué)生姓名 燕全超
任務(wù)下達(dá)日期： 2007年1月1 日
畢業(yè)論文日期： 2007年3月25日至2007年6月20日
畢業(yè)論文題目：雙曲柄往復(fù)式給料機(jī)設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文專題題目：基于VB程序的曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)模擬
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
主要內(nèi)容：
雙曲柄往復(fù)式給料機(jī)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：
1、給料量1200噸／時(shí)，
2、往復(fù)行程250－300mm，
3、電機(jī)總功率18-22kw。
基本要求：
1、設(shè)計(jì)完成總體裝配圖設(shè)計(jì)；
2、設(shè)計(jì)完成主減速器裝配圖；
3、完成主要傳動(dòng)組件、零件的工作圖設(shè)計(jì)，VB程序模擬；
4、編寫主要零件加工工藝和說(shuō)明書。
院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大?。虎萑〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑥寫作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑧存在問(wèn)題；⑨是否同意答辯等）：
成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：
年 月 日
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)
答 辯 情 況
提 出 問(wèn) 題
回 答 問(wèn) 題
正 確
基本
正確
有一般性錯(cuò)誤
有原則性錯(cuò)誤
沒(méi)有
回答
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽字：
年 月 日
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：
學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：
年 月 日
摘 要
本課題的研究?jī)?nèi)容是給煤機(jī)的總體設(shè)計(jì)。
本論文論述的給煤機(jī)是礦山機(jī)械的一個(gè)部分。給煤機(jī)工作的好壞，取決于給煤機(jī)的型號(hào)，結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)。首先，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件Visual Basic來(lái)進(jìn)行模擬曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)編程來(lái)確定的給煤最大速度和加速度；其次，以力學(xué)模型為依據(jù)，分析了減速器的軸、齒輪,托輥上載荷的作用機(jī)理，得到了較為合理的給煤機(jī)載荷的計(jì)算公式；再次，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的給煤機(jī)，從平面和空間兩方面對(duì)減速器的軸、齒輪；托輥等主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行受力分析；最后對(duì)減速器的軸、齒輪；托輥等主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度效核，并畫出它們的機(jī)械工程圖，
在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，利用理論分析的同時(shí)，也采用了許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。
關(guān)鍵詞：給料機(jī)；減速器；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；力學(xué)特征；強(qiáng)度
ABSTRACT
The paper mainly foused on the problem which is design out a type of solution.
The solution described is a part of the mining industry equipment in the mine, used for solution of working environment in the locale. It works well or bad at work basing on its solution mode, frame and some parameters. In the first step, the most pace value and acceleration value of some parameters of the Slider-crank Mechanism are determined by using Visual Basic; Secondly, Then on the base of d model of work-surrounding, the load in is decided. The clear in reason expressions of account of solution loading; The next work, with the condition of the design, it is analyzed and calculated by plane and spatial model to the main mechanics of the shaft and gear of the reducer, idler and so on. Finally, it is analyzed by calculation to the main mechanics of the shaft and gear of the reducer, idler and so on. And draw out all the process drawings.
During the course of doing the paper, author not only analyses something theoretical, but also adopted a lot of actual experiences. Combining theory and practice. Therefore, the paper possesses theory and practical value, so it measures up the requiring of the nation to the undergraduate.
Key words: solution; reducer; Slider-crank Mechanism; mechanics characteristics; strength
目 錄
1、往復(fù)式給料機(jī)的概述 1
1.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)的用途 1
1.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成 1
1.3 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)的技術(shù)參數(shù) 1
1.3.1 存在的問(wèn)題 4
1.3.2 改進(jìn)措施 4
1.3.3 經(jīng)濟(jì)效益 5
2、往復(fù)式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
2.1給煤機(jī)的外型尺寸 6
2.2能耗分析 7
2.2.1產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素 8
2.2.2運(yùn)行阻力的計(jì)算 9
3、減速器設(shè)計(jì) 11
3.1電動(dòng)機(jī)選型 11
3.2傳動(dòng)比分配 12
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 12
3.4齒輪的設(shè)計(jì) 13
3.4.1第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì) 13
3.4.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì) 19
3.4.3大齒輪的腹板設(shè)計(jì) 25
3.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 27
3.5.1Ⅱ軸的設(shè)計(jì) 27
3.5.2Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 32
3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì) 37
3.5.4鍵的強(qiáng)度校核 42
3.5.5 軸承的校核 43
3.6減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 47
3.7軸承蓋選用螺釘聯(lián)接式軸承蓋 49
3.8起吊裝置—吊耳和吊鉤的尺寸確定 52
3.9封油墊材料 54
4、給煤機(jī)的零件設(shè)計(jì) 55
4.1滾輪軸的設(shè)計(jì) 55
4.2曲柄的設(shè)計(jì) 58
4.3連桿的設(shè)計(jì) 58
4.4給煤槽的設(shè)計(jì) 59
4.5閘門的設(shè)計(jì) 60
5、主要零件的加工工藝 61
5.1齒輪的加工工藝 61
5.1.1 硬齒面齒輪的工藝特點(diǎn) 61
5.1.2滲碳齒輪的加工工藝 62
5.2軸的加工工藝 64
結(jié) 論 67
參考文獻(xiàn)： 68
附錄： 70
英文原文 76
中文譯文 87
致 謝 95
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第101頁(yè)
1、往復(fù)式給料機(jī)的概述
往復(fù)式給煤機(jī)在我國(guó)煤礦、選煤廠及其它行業(yè)應(yīng)用已有幾十年。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該設(shè)備對(duì)煤的品種、粒度、外在水份等適應(yīng)能力強(qiáng),與其他給料設(shè)備相比,具有運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、完全可靠、維護(hù)工作量小等
優(yōu)點(diǎn),仍有推廣使用價(jià)值。往復(fù)式給煤機(jī)的主要缺點(diǎn)是能耗較高。
1.1 K型往復(fù)式給煤機(jī)的用途
最通用的往復(fù)式給煤機(jī)為K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒狀物料的給料，將儲(chǔ)料倉(cāng)或料坑里的物料連續(xù)均勻地卸運(yùn)到運(yùn)輸設(shè)備或其他篩選設(shè)備中。
1.2 K型往復(fù)式給煤機(jī)的組成
K型給煤機(jī)由機(jī)架、底板（給煤槽）、傳動(dòng)平臺(tái)、、漏斗、閘門、托輥等組成。當(dāng)電動(dòng)機(jī)開動(dòng)后經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機(jī)構(gòu)拖動(dòng)傾斜的底板在輥上作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，煤均勻的卸到其他設(shè)備上。
本機(jī)可根據(jù)需要設(shè)有帶漏斗、不帶漏斗兩種形式。
給煤機(jī)設(shè)有兩種結(jié)構(gòu)形式：1、帶調(diào)節(jié)閘門 2、不帶調(diào)節(jié)閘門，其給料能力由底板行程來(lái)達(dá)到。
1.3 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)的技術(shù)參數(shù)
表1-1 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)技術(shù)參數(shù)
型號(hào)規(guī)格
K-4
給料能力/（t/h）
底板行程
曲柄位置
無(wú)煙煤
煙煤
200
4
590
530
150
3
440
395
100
2
295
268
50
1
148
132
曲柄轉(zhuǎn)速/（）
62
電動(dòng)機(jī)
型號(hào)
YB200L-8(Y200 L-6)
功率/
18.5
轉(zhuǎn)速/（）
970
減速器
型號(hào)
JZQ-500
速比
15.75
最大允許粒度
/
含量10 %以下
700
含量10 %以上
550
設(shè)備重量
/
帶料斗
2337
不帶料斗
2505
圖1-1 K型往復(fù)式給煤機(jī)外形尺寸和安裝尺寸
表1-2 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)外形尺寸和安裝尺寸
型號(hào)
A
B
C
K-4
1622
4740
1632
330
型號(hào)
K-4
762
345
1543
3835
型號(hào)
K-4
1700
1750
1550
1500
型號(hào)
K-4
1435
1500
1300
1250
型號(hào)
K-4
1250
1580
35
266
型號(hào)
K-4
3
96
220
型號(hào)
K-4
2400
1．4 K型往復(fù)式給煤機(jī)工作原理簡(jiǎn)述
往復(fù)式給煤機(jī)由槽形機(jī)體和帶有曲柄連桿裝置的活動(dòng)底板組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。底板是工作機(jī)構(gòu)。由于曲柄連桿裝置的作用,底板作有規(guī)律的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)装逭袝r(shí),將煤倉(cāng)和槽形機(jī)體內(nèi)的煤帶到機(jī)體前端;底板逆行時(shí),槽形機(jī)體內(nèi)的煤被機(jī)體后部的斜板擋住,底板與煤之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),機(jī)體前端的煤自行落下。由于底板往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,機(jī)體內(nèi)的煤連續(xù)地卸落到運(yùn)輸設(shè)備或篩選設(shè)備上。
1.5 K4型給煤機(jī)的技術(shù)改造
隨著礦井的延伸，井下使用K4型給煤機(jī)的數(shù)量不斷增加。由于在使用中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)在結(jié)構(gòu)上存在一些問(wèn)題，為此我們對(duì)其進(jìn)行了技術(shù)改造。
1.3.1 存在的問(wèn)題
該機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、曲拐、底托板、底托輪、后斜板、側(cè)板、弧形門、煤倉(cāng)縮口聯(lián)接盤等組成。主要技術(shù)參數(shù)為：電動(dòng)機(jī)功率：18．5；給煤量：132、268、395、530Ch。
該機(jī)使用中主要存在以下問(wèn)題：
(1)底托板易彎曲變形。原因是：支撐輪間跨度大，抗彎能力低；鋼板厚度較薄(10～12 )，隨著過(guò)煤量的增加，磨損嚴(yán)重；放煤時(shí)受煤塊頻繁沖擊砸壓，發(fā)生變形、彎曲。
(2)后斜板和側(cè)板易變形。原因是：受煤倉(cāng)煤流頻繁沖擊，從而發(fā)生變形。
(3)弧形門不能隨意調(diào)節(jié)，無(wú)法控制煤倉(cāng)跑水煤現(xiàn)象。原因是：在給煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，因經(jīng)常發(fā)生跑水煤現(xiàn)象，沖壞輸送機(jī)托輥、埋住機(jī)架、甚至發(fā)生傷人的安全事故。
1.3.2 改進(jìn)措施
(1)底托板，增設(shè)支撐輪裝置在底托板下面焊接2根軌距為600的礦用軌道，以底托板中心線對(duì)稱布置，支撐輪頂在軌道上。運(yùn)行時(shí)軌道與底托板一起運(yùn)動(dòng) 支撐輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。支撐輪采用普通礦車輪，礦車輪用支座安裝在承載梁上，承載梁用礦用l2 工字鋼，承載梁下為2根與底板固定的工字鋼立柱。支撐輪支座用8條MI6 X60螺栓與承載梁上焊接的鋼板連接，便于支撐輪因磨損或軸承故障時(shí)更換方便。這樣，底托板由4點(diǎn)支撐變?yōu)?點(diǎn)支撐，跨度縮小，抗彎曲能力大大提高。
(2)后斜板加焊礦用l2 工字鋼在后斜板加焊與給煤機(jī)給煤方向垂直的水平工字鋼，工字鋼采用礦用3根l2 工字鋼，長(zhǎng)度與給煤機(jī)后斜板寬度相同，這樣增強(qiáng)了后斜板的抗彎曲能力。
(3)底托板、后斜板和側(cè)板均增加襯板襯板均采用6～12的普通錳鋼。底托板的1塊襯板，四周用20條MI6 X60的沉頭螺栓與原底托板連接。后斜板襯板1塊，四周用l6條M16 X60的沉頭螺栓與原后斜板連接。側(cè)板襯板左右各1塊，每塊用22條M16 X60的沉頭螺栓與側(cè)板連接。
(4)弧形門增加電動(dòng)控制裝置裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪、固定平臺(tái)。電動(dòng)機(jī)和減速器采用SSJ一1000／110 X 2型可伸縮帶式輸送機(jī)的收帶裝置，卷筒和導(dǎo)向滑輪自制加工，鋼絲繩直徑 l5.5，固定平臺(tái)由6～12鋼板和礦用l2 工字鋼制作。改造后，給煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，可隨時(shí)控制給煤量的大小，當(dāng)有水煤時(shí)，司機(jī)可立即按下控制按鈕，將弧形門放下，減少給煤量。當(dāng)水煤放完后，可將弧形門重新開大，調(diào)大給煤量?；⌒伍T上設(shè)有過(guò)位保護(hù)裝置，使弧形門在最低位置時(shí)與底托間之間僅有20～50的間隙，這樣可防止弧形門擠壞底托板，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，效果良好。
(5)實(shí)施要點(diǎn)
1)在新安裝每臺(tái)給煤機(jī)時(shí)應(yīng)事先在下井前完成上述改造項(xiàng)目。如果使用后再進(jìn)行改造，由于底托板、后斜板與側(cè)板變形彎曲，實(shí)施難度加大。
2)所有襯板用沉頭螺栓與底托板、后斜板、側(cè)板連接后，再在各板四邊進(jìn)行點(diǎn)焊，使襯板與原板牢靠地成為一體，可大大延長(zhǎng)襯板的使用時(shí)間，同時(shí)便于更換襯板。
3)弧形門電動(dòng)控制裝置平臺(tái)與給煤機(jī)放煤口要保持一定的安全距離(一般為12～15)，當(dāng)煤倉(cāng)內(nèi)有大量水煤時(shí)，司機(jī)可站在給煤機(jī)前方安全地點(diǎn)操作，可確保人身安全，此點(diǎn)在斜巷運(yùn)輸中更為重要。
1.3.3 經(jīng)濟(jì)效益
(1)K4型給煤機(jī)改造前，一般只能用2 a，改造后可使用5—6 a，每臺(tái)改造費(fèi)用1萬(wàn)元，計(jì)入6a內(nèi)更換襯板2次、費(fèi)用2萬(wàn)元，共計(jì)3萬(wàn)元。而在改造前6a內(nèi)需更換2臺(tái)給煤機(jī)，需花費(fèi)30萬(wàn)元。
(2)對(duì)于運(yùn)煤系統(tǒng)而言，運(yùn)煤系統(tǒng)沿途布置多臺(tái)給煤機(jī)，每臺(tái)給煤機(jī)檢修時(shí)，為了確保安全，需停止下面的帶式輸送機(jī)，這樣將嚴(yán)重制約運(yùn)煤系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間；改造后，由于可避免運(yùn)煤系統(tǒng)輸送機(jī)頻繁停機(jī)，從而可提高主運(yùn)煤系統(tǒng)的有效運(yùn)行時(shí)間。
2、往復(fù)式給料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1給煤機(jī)的外型尺寸
參考表1-2 K-4型往復(fù)式給煤機(jī)取料倉(cāng)寬度為=1500，底托板材料選用Q235鋼長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2400 。
已知給煤機(jī)的行程取=300。給料量1200噸／時(shí)=20 ，曲柄轉(zhuǎn)速62 。
由此可推出每轉(zhuǎn)推出煤的容積為：
――曲柄每轉(zhuǎn)推出煤為噸=322.6
――查表得散煤的容重
由式得
推出煤的最低高度：
取
底托板焊接在熱扎等邊角鋼焊成的架子上。查手冊(cè)選用型號(hào)為10的角鋼，角鋼的基本參數(shù)為：
截面積
理論質(zhì)量
所需角鋼的長(zhǎng)度為：
角鋼的質(zhì)量為：
底托板尺寸為：
在底托板的兩側(cè)各加一塊鋼板用來(lái)?yè)趺海乐姑簽⒙?。鋼板選用與底托板相同的材料，鋼板的尺寸為：
在底托板的前后兩端各加一塊鋼板用來(lái)?yè)趺海乐姑簽⒙?。鋼板選用與底托板相同的材料，鋼板的尺寸為：
在底托板的下面四個(gè)滾輪滾動(dòng)的地方各焊接一塊鋼板，鋼板選用與底托板相同的材料，鋼板的尺寸為：
整個(gè)鋼板的質(zhì)量為：
2.2能耗分析
往復(fù)式給煤機(jī)的運(yùn)行阻力往復(fù)式給煤機(jī)運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)功率主要消耗在克服下列阻力上。
正行時(shí):底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力F1和煤與固定側(cè)板的摩擦阻力。
逆行時(shí):底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力F1和煤與底板的摩擦阻力。
此外,還有一些能量消耗在克服底板加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)阻力上。
往復(fù)式給煤機(jī)正行時(shí)的功耗是有效功耗,逆行時(shí)的功耗是無(wú)效功耗。
2.2.1產(chǎn)生運(yùn)行阻力的因素
采用傾斜式倉(cāng)口漏斗
由于煤倉(cāng)出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用傾斜的倉(cāng)口漏斗,使煤倉(cāng)出口壓力對(duì)底板作用減小或不作用在底板上,底板的運(yùn)行阻力就可以大大減小。
圖2-1往復(fù)式給料機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖
式中 —給煤機(jī)槽體內(nèi)煤的質(zhì)量, ;
—給煤機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量, ;
—重力加速度,g=9.81;
—給煤機(jī)底板水平投影長(zhǎng)度, ;
ω—底板在托滾輪上的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù),ω=0.08;
μ—煤與鋼的摩擦系數(shù),μ=0.5～0.7;
β—煤對(duì)側(cè)板的側(cè)壓系數(shù)β=0.995;
—煤的松散容重,ρ=950;
h—底板上煤的厚度,。
K型往復(fù)式給煤機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2-1。
正行阻力:
逆行阻力:
2.2.2運(yùn)行阻力的計(jì)算
運(yùn)行阻力按正行阻力和逆行阻力的均方值計(jì)算,即:
Q235的密度ρ=7.85
給煤槽的運(yùn)行速度和加速度用VB程序模擬曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，可得到最大速度和加速度
模擬程序見(jiàn)附錄
底托板運(yùn)行所需的功率為：
３、減速器設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)選型
減速器用三對(duì)軸承，選用深溝球軸承查得其效率為
齒輪選用直齒圓柱齒輪，其效率為
聯(lián)軸器選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為TL8，許用轉(zhuǎn)矩[T]=710000N.mm。
曲柄的效率：
連桿的效率
總效率為：
電動(dòng)機(jī)所需的功率為：
所以電機(jī)選：
型號(hào)為YB200L2-6
電機(jī)總功率22
同步速度1000
電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速為970
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的額定轉(zhuǎn)矩為1.8
最大轉(zhuǎn)矩的額定轉(zhuǎn)矩為2.0
查表可知電機(jī)軸直徑為55
3.2傳動(dòng)比分配
總傳動(dòng)比為15.75
i=1.4i
i===3.35
取i=3.5，i=4.5
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
電動(dòng)機(jī)功率
Ⅰ軸
Ⅱ軸
Ⅲ軸
3.4齒輪的設(shè)計(jì)
3.4.1第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
（1）選擇齒輪材料
查表2-17小齒輪選用20CMT滲碳淬火 HRC=56～62
大齒輪選用20CMT滲碳淬火 HRC=56～62
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度，參考表8-14，表8-15選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，由式（8-64）得
齒寬系數(shù)查表8～23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù)在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù)
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 誤差在5%范圍內(nèi)合適
小齒輪轉(zhuǎn)矩 由式（8-53）得
載荷系數(shù)K由式8-54得
使用系數(shù)查表8-20
動(dòng)載荷系數(shù)查圖8-57得初值
齒向載荷分布系數(shù)查圖8-60
齒間載荷分配系數(shù)由式（8-55）及得
查表8－21并插值
則載荷系數(shù)的初值
彈性系數(shù) 查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖8－64（β=0，）得
重合度系數(shù) 查圖8－65（β=0）得
許用接觸應(yīng)力 由式（8－69）得
接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期壽命為6年
則查圖8-70得，接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
硬化系數(shù)查圖8-71及說(shuō)明
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查圖8-27，按一般可靠度查
～1.1 取
＝1364
＝1364
故的設(shè)計(jì)初值為：
≥
齒輪模數(shù)：
查表8－3得
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值：
圓周速度V：
與估計(jì)取Vt=5m/s有差距，對(duì)Kv取值有影響，需修正Kv
查圖8-57 Kv=1.18
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬
大輪齒寬
小輪齒寬
（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由式（8～66）
齒形系數(shù)查圖8-67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 查圖8-68
小輪
大輪
重合度系數(shù) 由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力[] 由式（8-71）
彎曲疲勞極限 查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 查圖8-73
尺寸系數(shù) 查圖8-74 =1
安全系數(shù) 查表8-27
則
故：
齒根彎曲強(qiáng)度足夠
3.4.2 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)
（1）選擇齒輪材料
查表2-17小齒輪選用20CMT滲碳淬火 HRC=56～62
大齒輪選用20CMT滲碳淬火 HRC=56～62
（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按v=(0.013～0.022) 估取圓周速度，參考表8-14，表8-15選取 Ⅱ公差組8級(jí)
小輪分度圓直徑d，由式（8-64）得
d=
齒寬系數(shù)查表8～23按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取
小齒輪齒數(shù)在推薦值20-40中選
大齒輪齒數(shù)
齒數(shù)比
傳動(dòng)比誤差 ==0.00誤差在5%范圍內(nèi) 合適
小輪轉(zhuǎn)矩 由式（8-53）得
載荷系數(shù)K由式8-54得
使用系數(shù)查表8-20 K=1.75
動(dòng)載荷系數(shù)K查圖8-57得初值K K=1.12
齒向載荷分布系數(shù)查圖8-60
齒間載荷分配系數(shù)K由式（8-55）及β=0得
查表8－21并插值
則載荷系數(shù)K的初值壞而后人防b
彈性系數(shù) 查表8-22得
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查圖8－64（β=0，）得
重合度系數(shù) 查圖8－65（β=0）得
許用接觸應(yīng)力 由式（8－69）得
接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖8－69
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式(8－70)
預(yù)設(shè)給煤機(jī)每天工作20小時(shí)，每年工作300天，預(yù)期壽命為6年
則查圖8-70得，接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 、（不允許有點(diǎn)蝕）
硬化系數(shù)查圖8-71及說(shuō)明
接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查圖8-27，按一般可靠度查
～1.1 取
＝1364
＝1364
故的設(shè)計(jì)初值為
≥
齒輪模數(shù)m：
查表8－3得
小輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值
圓周速度V：
與估計(jì)取Vt=2m/s很相近，對(duì)Kv取值影響不大，不必修正Kv
Kv=
小輪分度圓直徑
大輪分度圓直徑
中心距
齒寬
大輪齒寬
小輪齒寬
（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由式（8～66）
齒形系數(shù)查圖8-67
小輪
大輪
應(yīng)力修正系數(shù) 查圖8-68
小輪
大輪
重合度系數(shù) 由式（8-67）
許用彎曲應(yīng)力[] 由式（8-71）
彎曲疲勞極限 查圖8-72
彎曲壽命系數(shù) 查圖8-73
尺寸系數(shù) 查圖8-74 =1
安全系數(shù) 查表8-27
則
故：
齒根彎曲強(qiáng)度足夠。
齒輪設(shè)計(jì)時(shí)所用的公式、表和圖參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[Ⅰ]》。
3.4.3大齒輪的腹板設(shè)計(jì)
查表4.10-1得
第一對(duì)齒輪中大齒輪的腹板設(shè)計(jì)
取
取
第二對(duì)齒輪中大齒輪的腹板設(shè)計(jì)
取
取
齒輪的腹板設(shè)計(jì)時(shí)，所查的表和圖全部參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》中10.1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)表4.10.1。
3.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
3.5.1Ⅱ軸的設(shè)計(jì)
（1）該軸上的轉(zhuǎn)矩 ：
（2）求出作用在齒輪上的力
輸入軸齒輪的分度圓直徑為：
，
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-2所示。
（3）確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按式4-2初估軸的最小直徑，查表4-2，取A=115，可得
(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-1所示
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該軸段安裝滾動(dòng)軸承。因軸承只承受徑向力，選擇深溝球軸承。選用6411型深溝球軸承。其基本尺寸，取軸段直徑 mm。取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，滾動(dòng)軸承應(yīng)距箱體有一段距離，取， 。
圖3-1 軸的結(jié)構(gòu)圖
軸段② 該軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位。取軸段直徑 ，已知齒輪的輪轂寬度為，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪轂孔寬度取
軸段③ 該軸段為軸環(huán)。取齒輪右端軸肩高度，則軸環(huán)直徑，軸段長(zhǎng)度
軸段④ 該軸段安裝齒輪，該軸段左端有一軸肩取，則軸段直徑。已知齒輪輪轂寬度為，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段應(yīng)略短于齒輪轂孔寬度取。
軸段⑤ 該軸段與軸段①相同，取，
3）軸上零件的周向固定
齒輪與軸的周向定位采用雙鍵B型普通平鍵，平鍵的尺寸分別為， 。為了保持齒輪與軸有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證，因此軸段直徑的尺寸公差取為。
4）確定軸上的圓角和倒角尺寸
各處軸肩的圓角半徑見(jiàn)圖，軸端倒角取。
（5）軸的強(qiáng)度校核
1）求軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-2）。在確定軸承的支點(diǎn)位時(shí)，手冊(cè)中查取a值（見(jiàn)表4-16（b））。對(duì)于6411型深溝球軸承，查得，因此軸的支撐跨距。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖3-2）。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。C截面處的
支反力：
水平面 垂直面
彎矩和：
水平面
垂直面
合成彎矩：
扭矩：
當(dāng)量彎矩：
2）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，軸的計(jì)算應(yīng)力為
圖3-2軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
3.5.2Ⅰ軸的設(shè)計(jì)
（1） 該軸上的轉(zhuǎn)矩
（2）求出作用在齒輪上的力
輸入軸齒輪的分度圓直徑為
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-4所示。
（3）確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按式4-2初估軸的最小直徑，查表4-2，取A=115，可得
軸段①（見(jiàn)圖3-3）用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)工作情況選取，則。聯(lián)軸器連接電機(jī)與減速器，電機(jī)軸的直徑為，根據(jù)工作要求選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為，許用轉(zhuǎn)矩。
與輸出軸連接的半聯(lián)軸器孔徑，因此軸段①的直徑。半聯(lián)軸器輪轂總寬度（J形軸孔），與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-3所示
圖3-3 軸的結(jié)構(gòu)圖
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位，按軸段①的直徑 ，取擋圈直徑。為保證軸端擋圈壓緊半聯(lián)軸器，軸段①的長(zhǎng)度應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段轂孔長(zhǎng)度略短2～3，取。
軸段② 為了半聯(lián)軸器的軸向定位，軸段①右端制出軸肩，取軸肩高度，所以軸段②的直徑
根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，確定端蓋的總寬度為。根據(jù)端蓋裝拆要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為，因此取。
軸段③ 該軸段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承只承受徑向力，選擇深溝球軸承。取軸段直徑為，選用6313型深溝球軸承。其基本尺寸，則 。
軸段④ 取軸肩高度，則軸環(huán)直徑，軸環(huán)長(zhǎng)度根據(jù)二軸取。
軸段⑤ 該軸段做成齒輪軸，取軸段直徑，已知齒輪的輪轂寬度為，取軸段長(zhǎng)度等于輪轂長(zhǎng)
軸段⑥ 該軸段同軸段④，取該段軸徑，軸環(huán)長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)取
軸段⑦ 該軸段直徑與軸段③相同，取，軸段長(zhǎng)度。
3）軸上零件的周向固定
滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證，因此軸段直徑的尺寸公差取為。軸與半聯(lián)軸器的周向定位采用A型普通平鍵，平鍵的尺寸為。為了保持齒輪與軸有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。
4）確定軸上的圓角和倒角尺寸
各處軸肩的圓角半徑見(jiàn)圖，軸端倒角取。
（5）軸的強(qiáng)度校核
1）求軸的載荷`
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-4）。在確定軸承的支點(diǎn)位時(shí)，手冊(cè)中查取a值（見(jiàn)表4-16（b））。對(duì)于6013型深溝球軸承，查得，因此軸的支撐跨距。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖3-4）。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。C截面處的
支反力：
水平面 垂直面
彎矩和 ：
水平面
垂直面
合成彎矩
扭矩
當(dāng)量彎矩
圖3-4軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
2）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，則
＝0.09～0.158～65
取
軸的計(jì)算應(yīng)力為
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
3.5.3 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)
（1） 該軸上的轉(zhuǎn)矩
（2）求出作用在齒輪上的力
輸入軸大齒輪的分度圓直徑為
圓周力、徑向力和軸向力的大小如下，方向如圖3-6所示。
（3）確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按式4-2初估軸的最小直徑，查表4-2，取A=115，可得
（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖3-5所示
圖3-5軸的結(jié)構(gòu)圖
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段①該軸段安裝曲柄，取軸段直徑。該軸段。
軸段② 為了曲柄的軸向定位，軸段①右端制出軸肩,取軸肩高度,所以軸段②的直徑取。
根據(jù)減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)，確定端蓋的總寬度為。根據(jù)端蓋裝拆要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為，因此取。
軸段③ 該軸段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承只承受徑向力，選擇深溝球軸承。取軸段直徑為，選用6317型深溝球軸承。其基本尺寸。根據(jù)與二軸的配合，則 。
軸段④ 該軸段安裝齒輪，齒輪左端采用套筒定位。取軸段直徑，已知齒輪的輪轂寬度為，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪轂孔寬度取
軸段⑤ 該軸段為軸環(huán)。取齒輪右端軸肩高度，則軸環(huán)直徑，軸段長(zhǎng)度 。
軸段⑥ 該軸段直徑與軸段③相同，取，軸段長(zhǎng)度。
軸段⑦ 該軸段與軸段②相同，軸段長(zhǎng)度。
軸段⑧ 該軸段與軸段①相同安裝曲柄，該軸段直徑，軸段長(zhǎng)度。
3）軸上零件的周向固定
齒輪與軸的周向定位采用雙鍵B型普通平鍵，平鍵的尺寸為 。曲柄與軸的周向定位采用B型普通平鍵,鍵的尺寸為。為了保持齒輪與軸有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為
滾動(dòng)軸承與軸的周向定位采用過(guò)渡配合保證，因此軸段直徑的尺寸公差取為。
4）確定軸上的圓角和倒角尺寸
各處軸肩的圓角半徑見(jiàn)圖，軸端倒角取。
（5）軸的強(qiáng)度校核
1）求軸的載荷`
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖3-6）。在確定軸承的支點(diǎn)位時(shí)，手冊(cè)中查取a值（見(jiàn)表4-16（b））。對(duì)于6013型深溝球軸承，查得，因此軸的支撐跨距。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖3-6）。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。C截面處的
支反力：
水平面
垂直面
彎矩和：
水平面
垂直面
合成彎矩
扭矩
圖3-6軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
當(dāng)量彎矩
2）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，，則
＝0.09～0.158～65
取
軸的計(jì)算應(yīng)力為
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
軸設(shè)計(jì)時(shí)所用到的表和圖，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[Ⅱ]》。
3.5.4鍵的強(qiáng)度校核
Ⅰ軸上鍵的強(qiáng)度校核
鍵的尺寸，材料45鋼。
式中——鍵與輪轂槽的接觸高度，為鍵高；
——鍵的工作長(zhǎng)度，為鍵寬；
——許用擠壓應(yīng)力，，查表2-21得。
鍵滿足強(qiáng)度要求。
Ⅱ軸上鍵的強(qiáng)度校核
鍵的尺寸分別為，
鍵滿足強(qiáng)度要求。
Ⅲ軸上鍵的強(qiáng)度校核
鍵的尺寸分別為，
鍵滿足強(qiáng)度要求。
3.5.5 軸承的校核
Ⅰ軸上的軸承為6313型深溝球軸承，查手冊(cè)，6313軸承的主要性能參數(shù)為：
1）計(jì)算軸承支反力
1、水平支反力：
2、垂直支反力：
3、合成支反力：
2）軸承的派生軸向力為零。
3）軸承所受的軸向載荷為零。
4）軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
（1），查表5-12
由式5-7
（2），查表5-12得
5）軸承壽命
因，故應(yīng)按計(jì)算，由表5-9、表5-10得。
按式5-5
Ⅱ軸上的軸承為6411型深溝球軸承，查手冊(cè)，6411軸承的主要性能參數(shù)為：
1）計(jì)算軸承支反力
1、水平支反力：
2、垂直支反力：
3、合成支反力：
2）軸承的派生軸向力為零。
3）軸承所受的軸向載荷為零。
4）軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
1、，查表5-12
由式5-7
2、，查表5-12得
5）軸承壽命
因，故應(yīng)按計(jì)算，由表5-9、表5-10得。
按式5-5
Ⅲ軸上的軸承為6317型深溝球軸承，查手冊(cè)，6317軸承的主要性能參數(shù)為：
1）計(jì)算軸承支反力
1、水平支反力：
2、垂直支反力：
3、合成支反力：
2）軸承的派生軸向力為零。
3）軸承所受的軸向載荷為零。
4）軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
1、，查表5-12
由式5-7
2、，查表5-12得
5）軸承壽命
因，故應(yīng)按計(jì)算，由表5-9、表5-10得。
按式5-5
通過(guò)以上計(jì)算可知軸承可滿足使用要求。
軸承校核時(shí)所用到的公式、表和圖，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)[Ⅱ]》。
3.6減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
減速器的箱體是支承和安裝齒輪等傳動(dòng)零件的基座，因此，它本身必軸上鍵的校核須具有很好的剛性，以免產(chǎn)生過(guò)大的變形而引起齒輪上載荷分布不均。為此目的，在軸承座凸緣的下部設(shè)有肋板。箱體多制成剖分式，剖分面一般設(shè)在水平位置并與齒輪軸面重合。箱體選用鑄鐵。
表3-1減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸
名 稱
代 號(hào)
薦用尺寸關(guān)系
下箱座壁厚
兩級(jí)齒輪減速器
上箱蓋壁厚
下箱座剖分面處凸緣厚度
上箱蓋剖分面處凸緣厚度
地腳螺栓底腳厚度
箱座上的肋厚
箱蓋上的肋厚
兩級(jí)圓柱齒輪減速器中心距之和
軸承旁聯(lián)接螺栓（螺釘）直徑
軸承旁聯(lián)接螺栓通孔直徑
軸承旁聯(lián)接螺栓沉頭座直徑
軸承旁凸臺(tái)的凸緣尺寸（扳手空間）
上下箱聯(lián)接螺栓（螺釘）直徑
上下箱聯(lián)接螺栓通孔直徑
上下箱聯(lián)接螺栓沉頭座直徑
箱緣尺寸（扳手空間）
地腳螺栓直徑
地腳螺栓孔直徑
地腳螺栓沉頭座直徑
底腳凸緣尺寸（扳手空間）
地腳螺栓數(shù)目
軸承蓋螺釘直徑
見(jiàn)表4.9-4
檢查孔蓋聯(lián)接螺釘直徑
圓錐定位銷直徑
減速器中心高
～
軸承旁凸臺(tái)高度
根據(jù)低速軸軸承座外徑和扳手空間的要求，由結(jié)構(gòu)確定
軸承旁凸臺(tái)半徑
軸承端蓋（即軸承座）外徑
見(jiàn)表4.9-4
軸承旁聯(lián)接螺栓距離
取
箱體外壁至軸承座端面的距離
～
軸承座孔長(zhǎng)度（即箱體內(nèi)壁
至軸承座端面的距離）
大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁間距離
齒輪端面與箱體內(nèi)壁間距離
3.7軸承蓋選用螺釘聯(lián)接式軸承蓋
-端蓋聯(lián)接螺釘直徑見(jiàn)表3-2
表3-2
軸承外徑D
螺釘直徑
端蓋上螺釘數(shù)目
45～65
70～100
110～140
150～230
6
8
10
12～16
6
圖3-7螺釘聯(lián)接式軸承蓋的尺寸圖
Ⅰ軸上軸承蓋的尺寸
該軸上軸承的大徑為140 ，故=10
m由結(jié)構(gòu)確定
～
～
由密封尺寸確定
～
～
Ⅱ軸上軸承蓋的尺寸
該軸上軸承的大徑為140，故=10
m由結(jié)構(gòu)確定
～
～
由密封尺寸確定
～
～
Ⅲ軸上軸承蓋的尺寸
該軸上軸承的大徑為180，故=12
m由結(jié)構(gòu)確定
～
～
由密封尺寸確定
～
～
3.8起吊裝置—吊耳和吊鉤的尺寸確定
～～～
取
～～
～～
圖3-8箱座上的吊耳
箱座上的吊耳
～～～
見(jiàn)表3-1
螺塞的選擇根據(jù)表4.9-6
3.9封油墊材料
封油墊材料：石棉橡膠板，工業(yè)用革；螺塞材料：Q235-A。
通氣塞的選擇根據(jù)表4.9-2
軸承蓋、起吊裝置——吊耳和吊鉤的尺寸確定及封油墊材料選用和設(shè)計(jì)時(shí)所用的表參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》。
4、給煤機(jī)的零件設(shè)計(jì)
4.1滾輪軸的設(shè)計(jì)
選擇軸的材料為45鋼，查表4-2得45鋼的許用剪切應(yīng)力為
滾輪處軸所受的力：
該處軸的截面積為
該處軸的剪切應(yīng)力為：
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案如圖4－1所示
2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
軸段① 該軸段直徑根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取，根據(jù)結(jié)構(gòu)取軸段長(zhǎng)度。
軸段② 該軸段帶有螺紋擰定位小圓螺母，選則型號(hào)為的小圓螺母則軸段直徑為。該軸段擰兩個(gè)小圓螺母，查手冊(cè)小圓螺母的寬度，則該軸段的長(zhǎng)度取 。
圖4－1托輥軸的結(jié)構(gòu)圖
軸段③ 該軸段安裝軸承，軸承選用型號(hào)為32214的圓錐滾子軸承，取軸段直徑為，軸承的基本尺寸為：。兩個(gè)軸承對(duì)裝，兩個(gè)軸承中間用一個(gè)套筒。套筒內(nèi)徑取70mm，外徑取79，套筒長(zhǎng)度取20 。該軸段的長(zhǎng)度。
軸段④ 為了軸承的軸向定位，軸段③右端制出軸肩，取軸肩高度，所以軸段④的直徑，軸段長(zhǎng)度。
軸段⑤ 該軸段的軸徑，軸段的長(zhǎng)度。
軸段⑥ 該軸段與軸段④相同，該軸段直徑。軸段長(zhǎng)度為。
軸段⑦ 該軸段與軸段③相同，該軸段直徑。軸段長(zhǎng)度為。
軸段⑧ 該軸段與軸段②相同， 該軸段直徑。軸段長(zhǎng)度為。
軸段⑨ 該軸段與軸段①相同， 該軸段直徑。軸段長(zhǎng)度為。
圖4－2 托輥軸受力分析圖
支反力：
垂直面
垂直面
2）校核軸的強(qiáng)度
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，，則
＝0.09～0.158～65
取
軸的計(jì)算應(yīng)力為
根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。
4.2曲柄的設(shè)計(jì)
給料機(jī)的往復(fù)行程為300mm，取曲柄的長(zhǎng)度為150mm。曲柄選用活動(dòng)曲柄，，曲柄與減速器的周向定位采用鍵連接，其結(jié)構(gòu)如圖4－3所示。
圖4－3曲柄的結(jié)構(gòu)圖
4.3連桿的設(shè)計(jì)
根據(jù)總體結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系，取連桿的長(zhǎng)度為，其結(jié)構(gòu)如圖4－4所示。
圖4－4連桿的結(jié)構(gòu)圖
4.4給煤槽的設(shè)計(jì)
參考K－4型給料機(jī)的給煤槽的的結(jié)構(gòu)尺寸，
取 長(zhǎng)度：
寬度：
其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4－5所示。
圖4－5 給煤槽的結(jié)構(gòu)圖
4.5閘門的設(shè)計(jì)
閘門的作用是控制煤流量，并在停機(jī)時(shí)將出口封死。即要求：當(dāng)門在最高位置時(shí)，到給煤槽的距離H＞800；當(dāng)門在最低位置時(shí)，到給煤槽的距離H＜25。取閘門半徑為：。
其結(jié)構(gòu)如圖4－6所示。
圖4－6 閘門的結(jié)構(gòu)圖
5、主要零件的加工工藝
5.1齒輪的加工工藝
該齒輪屬于重載齒輪，用于給煤機(jī)的減速器。重載齒輪主要指為礦山、冶金、建材、石油、化工、電站、鍛壓、起重運(yùn)輸機(jī)械等主機(jī)的配套的齒輪和通用減速器中的齒輪。其作為齒輪制造行業(yè)中的重要組成部分，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)已具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和實(shí)力。特別是從70年代后期至80年代，我國(guó)在引進(jìn)冶金、建材、石油、化工、電站等方面的大型成套設(shè)備中，同時(shí)引進(jìn)了與其配套的齒輪制造技術(shù)。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些重載齒輪生產(chǎn)廠家也進(jìn)口了一系列的大型高精度切齒設(shè)備、大型齒輪檢測(cè)設(shè)備以及熱處理設(shè)備。如3.5m磨齒機(jī)、2.5m齒輪檢測(cè)儀、大型高精度滾齒機(jī)、大型滾刀磨床、2m滲碳爐等。通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化吸收工作，以及圍繞提高齒面承載能力進(jìn)行的一系列科研攻關(guān)，加之先進(jìn)的齒輪制造設(shè)備幾檢測(cè)設(shè)備的引進(jìn)，大大促進(jìn)了我國(guó)重載齒輪行業(yè)制造技術(shù)的發(fā)展，逐步縮小了我國(guó)重載齒輪產(chǎn)品水平與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。這方面的標(biāo)志是國(guó)內(nèi)重載齒輪制造行業(yè)一發(fā)展到以滲碳淬火磨齒齒輪為主導(dǎo)地位的新階段，基本上可以滿足國(guó)內(nèi)大型成套設(shè)備的配套要求。
5.1.1 硬齒面齒輪的工藝特點(diǎn)
1、強(qiáng)調(diào)高精度 硬齒面齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根抗彎強(qiáng)度都很高，但是接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的大小和精度是密切相關(guān)的。齒輪和箱體等的制造和裝配誤差均會(huì)引起齒面和齒根的局部過(guò)載，從而影響齒輪實(shí)際承載能力。硬齒面齒輪只有在高精度的條件下，其承載能力高的特點(diǎn)才能充分發(fā)揮。由于硬齒面齒輪的跑合性能比軟齒面齒輪差的多，所以由于精度低造成硬齒面齒輪承載能力下降，其后果要比軟齒面嚴(yán)重的多?？梢哉f(shuō)今后硬齒面齒輪加工工藝的研究重點(diǎn)，旨在提高制造精度。
2、更有必要進(jìn)行齒廓和齒向修形 對(duì)于重載齒輪，特別是硬齒面齒輪，由于其彈性變形很大，跑合性能又極差為了減少由于齒輪受載變形所引起的嚙入嚙出沖擊，改善嚙合過(guò)程中齒面載荷分配特性，減少振動(dòng)噪聲和動(dòng)載荷，更有必要進(jìn)行齒廓修形；另一方面，為了使一同受載變形后，載荷沿齒寬均勻分布，亦更有必要進(jìn)行齒向修形。
3、降低齒面的表面粗糙度 軟齒面的表面粗糙度對(duì)齒面承載能力的影響微不足道的，而硬齒面的表面粗糙度對(duì)齒面承載能力的影響很大。因此要求硬齒面較軟齒面具有更低的表面粗糙度數(shù)值。硬質(zhì)合金滾刀精滾后采用蝸桿式珩磨輪珩齒，甚至磨齒后珩齒，進(jìn)一步降低表面粗糙度，其目的就在于此。
5.1.2滲碳齒輪的加工工藝
表5-1滲碳齒輪的加工工藝
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容及說(shuō)明
0
鍛造
1
粗車
各內(nèi)外圓及端面留量，總余量=正火后車削余量+滲碳后車去滲碳層余量+淬火后精車余量全部棱邊按留量倒角；圖樣臺(tái)肩圓角小于R5按R5加工，大于R5按圖加工，全部表面粗糙度不大于
2
探傷
超聲波探傷
3
正火
4
車
按外圓及端面找正
凹槽車成
齒頂圓直徑，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中掌握的熱處理變形規(guī)律，工藝要求車小于熱處理后漲大量相同的尺寸，以及熱處理后，齒頂圓直徑大致符合圖樣尺寸要求
若粗滾齒時(shí)測(cè)量齒厚，須由檢查員測(cè)量實(shí)際齒頂圓直徑，并在非基準(zhǔn)面上標(biāo)明，以備粗滾齒測(cè)量齒厚時(shí)進(jìn)行修正
內(nèi)徑及端面留量，總余量=滲碳后車去滲碳層余量+淬火后車削余量
全部棱邊倒角按余量倒角，全部表面粗糙度不大于
5
劃線
劃端面孔線
6
鉆
鉆端面孔
7
鏜
將端面孔鏜至圖樣要求尺寸
8
粗滾齒
采用磨前滾刀滾齒，要求精度達(dá)8-8-8（GB10095-88）測(cè)量公法線長(zhǎng)度或齒厚，留出半精滾齒及磨齒余量
9
鉗工
端面齒形及齒頂沿齒長(zhǎng)棱邊倒角
10
滲碳
11
車
按齒頂圓及端面找正
車去內(nèi)孔及端面滲碳層，內(nèi)孔及端面留量，余量為淬火后車削余量
12
鉗工
端面齒形倒角
13
淬火
14
噴丸
15
車
按齒圈找正；直齒輪在卡盤卡爪位置的四個(gè)齒槽兩端均布8個(gè)磁性找正棒。在相距0.8齒寬的兩個(gè)截面上，找正齒圈徑向跳動(dòng)。
按圖車成各部，在齒頂圓中部車寬10找正，見(jiàn)圖即可
調(diào)裝，端面靠平鐵（平鐵預(yù)先光一刀），用0.02塞尺檢查不入，按找正帶找正，按圖車成其余各部
16
探傷
17
劃線
劃鍵槽加工線
18
插
插鍵槽
19
鉗工
將此件與軸、鍵裝配
20
精車
按兩端基準(zhǔn)軸頸找正，徑向圓跳動(dòng)允差0.02
基準(zhǔn)端面輕光一刀，見(jiàn)平即可
在齒頂圓中部車寬 10找正，見(jiàn)圓即可
若半精滾齒及磨齒時(shí)是測(cè)量齒厚，應(yīng)在滾齒切入端，車寬度大于法向模數(shù)的測(cè)量帶，車圓即可。須由檢查員測(cè)量實(shí)際齒頂圓直徑，并在非基準(zhǔn)面上標(biāo)明，以備半精滾齒、磨齒測(cè)量齒厚時(shí)進(jìn)行修正
21
半精滾齒
按一端基準(zhǔn)軸頸及齒頂圓找?guī)д艺?；或按齒頂圓找正帶
采用硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒，留磨余量為粗滾齒留出余量的1/4，要求精度達(dá)到7-8-8（GB10095—88），精度7-8-8（GB10095—88）或以下可以精滾成
22
磨齒
按兩端基準(zhǔn)軸頸找正，徑向圓跳動(dòng)允差0.01
采用將軸裝入齒輪后，按兩端基準(zhǔn)軸徑找正，精車基準(zhǔn)端面和齒頂圓找正帶，半精滾齒和磨齒時(shí)，按基準(zhǔn)軸徑和精車后的基準(zhǔn)面找正的工藝方法，可以顯著的減少由于齒輪軸線傾斜引起的附加幾何偏心而造成的齒距累積誤差；以及齒輪軸線傾斜造成的齒向誤差這是提高齒輪精度行之有效的工藝方法
23
檢查
按圖樣要求檢查齒輪精度，在檢查齒形時(shí)同時(shí)檢查漸開線長(zhǎng)度是否足夠
檢查是否有磨齒燒傷、裂紋
檢查齒根部是否出現(xiàn)磨齒
24
鉗工
端面齒形及齒頂沿齒長(zhǎng)棱邊倒角
做靜平衡
5.2軸的加工工藝
表5-2滲碳軸齒輪的加工工藝
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容及說(shuō)明
0
鍛造
1
劃線
檢查毛坯余量
劃一端中心孔加工線
2
打中心孔
平一端面并打中心孔
3
粗車
各外圓及端面留量，總余量=正火后車削余量（齒頂圓僅此一項(xiàng)）+滲碳后車去滲碳層余量+淬火后車削余量+外圓及端面磨削余量。為了避免熱處理時(shí)由于應(yīng)力集中造成裂紋：全部棱邊按留量倒角；圖樣臺(tái)肩圓角小于R5按R5加工，大于R5按圖加工；全部表面粗糙度不大于（同時(shí)為了超聲波探傷要求）。根據(jù)工藝需要車出熱處理吊臺(tái)
4
探傷
超聲波探傷檢查齒坯是否有缺陷。若齒坯內(nèi)部質(zhì)量不合格就報(bào)廢
5
正火
預(yù)備熱處理。目的是使齒坯組織細(xì)化和均勻化，減少滲碳淬火時(shí)的變形
6
車
車兩軸端端面，修打兩端中心孔。齒頂圓按圖車成。齒寬按圖車成。其余外圓及端面留量，總余量=滲碳后車去滲碳層余量+淬火后車削余量+外圓及端面磨削余量倒角、臺(tái)肩圓角、其余表面粗糙度要求同工序3
7
粗滾齒
齒形預(yù)加工，要求精度達(dá)到8-8-8（GB10095—88）采用帶觸角的磨前滾刀，在齒形根部切出沉割。測(cè)量公法線長(zhǎng)度，并留出半精滾齒及磨齒余量
8
鉗工
端面齒形及齒頂沿齒長(zhǎng)棱邊倒角，避免熱處理時(shí)產(chǎn)生裂紋
9
滲碳
10
車
按齒頂圓兩端找正。車成軸端端面，修打兩端中心孔。車去各部滲碳層，外圓及端面留量，總余量=淬火后車削余量+外圓及端面磨削余量。倒角、臺(tái)階圓角、表面粗糙度要求同工序3
11
淬火
12
噴丸
目的是：清除熱處理氧化皮；使齒根部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，以提高齒根抗彎疲勞強(qiáng)度
13
半精車
切去熱處理吊臺(tái)，保持總長(zhǎng)
直齒輪在卡盤卡爪位置的四個(gè)齒槽兩端均布8個(gè)磁性找正棒。在相距0.8齒寬的兩個(gè)截面上，找正齒圈徑向跳動(dòng)。
調(diào)節(jié)卡盤卡爪和置于中心架上的固定于另一端的定位套，進(jìn)行找正。修打兩端中心孔
需磨削的外圓及端面要留量，其余車成。全部表面粗糙度不大于
14
探傷
超聲波探傷，此次探傷結(jié)果最終確定齒坯內(nèi)部質(zhì)量是否合格
15
磨
磨外圓及端面
16
半精滾齒
按兩端軸徑找正，采用硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒，留磨余量為粗滾齒留出余量的1/4。要求精度達(dá)到7-8-8（GB10095—88）。設(shè)計(jì)要求精度為7-8-8（GB10095—88）或更低可精滾成
17
磨齒
按兩端基準(zhǔn)軸徑找正，徑向圓跳動(dòng)允差0.01
齒廓根部切出沉割，意圖是避免齒槽根部磨削，其好處是：避免降低槽底硬度，及保持滲碳、淬火、噴丸后形成的壓力應(yīng)力層，以提高齒根抗彎疲勞強(qiáng)度；槽底狹小，散熱條件差，以及過(guò)渡曲線處余量大小變化大，易產(chǎn)生磨削燒傷和裂紋；槽底磨削條件差，砂輪外圓磨粒易脫落和磨損，從而影響磨齒質(zhì)量?？傊X槽根部不磨削可以提高齒輪承載能力，避免磨齒損傷，提高磨齒質(zhì)量，降低磨齒負(fù)荷，提高生產(chǎn)效率
調(diào)整好磨齒機(jī)后，每批首件試磨，然后對(duì)其進(jìn)行精度檢測(cè)，根據(jù)齒形和齒向的檢測(cè)結(jié)果，對(duì)磨齒機(jī)進(jìn)行小調(diào)整，直至磨出合格的產(chǎn)品
18
.
按圖樣要求檢查齒輪精度，在檢查齒形時(shí)，同時(shí)檢查漸開線長(zhǎng)度是否足夠，檢查是否有磨齒燒傷、裂紋；檢查齒根部是否出現(xiàn)磨齒凸臺(tái)
19
劃線
劃鍵槽加工線
20
銑
銑鍵槽
21
鉗工
端面齒形及齒頂沿齒長(zhǎng)棱邊倒角
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)論文介紹了往復(fù)式給煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了各結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件Visual Basic來(lái)進(jìn)行求解給煤槽速度加速度編程，同時(shí)建立了支架平面和空間力學(xué)模型，對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行了平面和空間力學(xué)受力分析和強(qiáng)度校核。因此，各構(gòu)件都滿足強(qiáng)度要求，使其工作安全可靠
本文設(shè)計(jì)的往復(fù)式給煤機(jī)是參考現(xiàn)有K4型給煤機(jī)，對(duì)現(xiàn)有K4型給煤機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。使其有運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、安全可靠、體積小、，重量輕、成本低、運(yùn)輸安裝拆卸方便、使用維護(hù)工作量小等特點(diǎn)。因此具有很高的性能價(jià)格比。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于煤倉(cāng)出口處壓力的作用,使底板產(chǎn)生了運(yùn)行阻力,如果采用傾斜的倉(cāng)口漏斗,使煤倉(cāng)出口壓力對(duì)底板作用減小或不作用在底板上,底板的運(yùn)行阻力就可以大大減小。從而減小能量的消耗，降低運(yùn)行成本，該往復(fù)式給煤機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
由于本人學(xué)識(shí)和時(shí)間有限，而且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)更是不足，因此，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)一些缺陷和不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。
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