電動滾筒設計

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1、目 錄 1 緒論……………………………………………………………………………………4 1.1 設計背景和意義……………………………………………………………4 1.2 國電動滾筒發(fā)展概述與現(xiàn)狀……………………………………………4 1.3 電動滾筒發(fā)展趨勢和方向…………………………………………………7 1.4 本設計特點…………………………………………………………………9 2 機械傳動方案…………………………………………………………………………10 3 電動機的選擇…………………………………………………………………………13 3.1 確定電動機 ……………………………………………

2、…………………13 3.2 確定電動機額定功率及型號 ……………………………………………14 4行星齒輪傳動設計計算 …………………………………………………………16 4.1 齒輪傳動的設計要求…………………………………………………16 4.2 傳動比及傳動比分配 ………………………………………………16 4.3 高速級計算 ……………………………………………………………17 4.4 低速級計算……………………………………………………………22 4.5 行星齒輪傳動基本構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩計算 …………………………………27 4.6 效率及損失 ……………………………………

3、…………………………28 5 軸和齒輪的設計及計算……………………………………………………………30 5.1 軸的結(jié)構(gòu)設計 ……………………………………………………………30 5.2 軸的工作能力計算 ………………………………………………………31 5.3 軸的剛度校核計算 ………………………………………………………32 6 電動滾筒的機構(gòu)方案設計………………………………………………………33 6.1 機構(gòu)概況 …………………………………………………………………………33 6.2 零件結(jié)構(gòu) ………………………………………………………………35 6.3 均載機構(gòu)

4、 …………………………………………………………………42 6.4 零件材料選擇 ……………………………………………………………44 7 參考文獻………………………………………………………………………………49 畢業(yè)設計是高等院校人才培養(yǎng)計劃的重要組成部分,是教學過程中重要的實踐教學環(huán)節(jié),是人才培養(yǎng)質(zhì)量的全方面的綜合檢驗。通過做畢業(yè)設計,要求學生針對某一課題,綜合運用本專業(yè)有關課程的理論和技術,做出解決實際問題的設計。同時可以培養(yǎng)學生科學的思維方法和正確的設計思想,綜合運用和深化所學的理論知識和技能,增強分析和解決實際問題的能力,全面完成工程師的基本訓練或從事科研工作的初步訓練,是學生畢業(yè)

5、前全面素質(zhì)教育的重要實踐訓練。 近幾十年來,尤其是改革開放以來,隨著我國科學技術的進步和發(fā)展,我國 已從世界上許多工業(yè)發(fā)達國家引進了大量的先進的機械設備和技術,這其中就包括電動滾筒。電動滾筒作為驅(qū)動裝置用在輸送機上是從20世紀20年代開始的,它是一種將電動機和減速器共同置于滾筒體的新型驅(qū)動裝置。電動滾筒主要用于固定式和移動式帶式輸送機,替代傳統(tǒng)的電動機、減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式裝置。我國最早使用電動滾筒是在20世紀40年代,經(jīng)我國機械科技人員不斷積極吸收和消化,與時俱進、開拓創(chuàng)新地努力奮進,使得我國的電動滾筒技術有了迅速發(fā)展。近年來,電動滾筒在起重運輸、工程機械、冶金礦山、石油化工、建

6、筑機械、交通運輸?shù)裙I(yè)部門和均獲得了日益廣泛的應用。 在設計階段,我參考了大量的相關資料,并在網(wǎng)上瀏覽了各種關于電動滾筒的網(wǎng)頁,積累了各種資料,為下一步的設計奠定了必要的基礎。同時,我在設計時參考了以往電動滾筒的圖紙,揚長避短,有的放矢。當然,指導老師江教授在設計的過程中對我悉心指導,給我指出設計中的錯誤和不足,這對我的設計完成起了非常大的幫助,在此本人謹表深深的感激和無盡的意！這本說明書記載了我這次畢業(yè)設計的主要容和步驟,較詳細的說明了電動滾筒的結(jié)構(gòu)設計。 此外在設計過程中,我們得到了王湘江教授的幫助和指導,在此表示衷心的感。由于本人初次涉及該設計,另外又由于水平有限,時間較倉促,錯誤疏

7、漏之處在所難免,希望老師、同學指正,提出寶貴意見和建議,使之逐漸完善,本人不勝感激。 54 / 54 1 緒論 1.1 設計背景和意義 我國最早使用電動滾筒是20世紀40年代,至今發(fā)展有60多年,而大約20 世紀20年代末期,德國已成功研制自然風冷式電動滾筒,比我國電動滾筒的發(fā)展早了近20多年。自20世紀90年代末起,我國電動滾筒產(chǎn)品和行業(yè)技術水平都有很大提高,產(chǎn)品品種和規(guī)格空前發(fā)展,質(zhì)量也有顯著提高,有些產(chǎn)品已超過國外。 目前機械工業(yè)生產(chǎn)、銷售呈現(xiàn)快速增長的趨勢,經(jīng)濟效益提高,綜合實力進一步加強。電動滾筒主要用途是作為帶式輸送機的動力源。電動滾筒的運用非常廣泛,電動滾筒作

8、為主動輥子廣泛應用于各種生產(chǎn)線中的輥子輸送機和輥道輸送機,用來輸送成件物品。 當前我國生產(chǎn)的電動滾筒可分為兩大類,一種為電機在滾筒體的普通型電動滾筒；一種為外置電機的外裝式電動滾筒。而在西歐、北美多為油浸式齒輪傳動的電動滾筒。但是究竟選用哪種類型較好、較經(jīng)濟,要有合理的選擇依據(jù),并從可靠性理論上對電動滾筒進行扼要的分析。 電動滾筒是集電動機、減速齒箱和軸承于一體的高效先進的新型輸送動力驅(qū)動系統(tǒng)。它的工作原理是把電動機的動力通過減速齒輪機構(gòu)傳遞到滾筒皮帶輸送機械。主要應用于固定式和移動式帶式輸送機。電動滾筒設計是否合理,直接影響電動滾筒的傳輸效果、生產(chǎn)率、電能消耗、滾筒皮帶磨損等重要指標?？傊?/p>

9、,在當前生產(chǎn)不斷發(fā)展更新的情況下,這種電動滾筒將產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效果,是一種理想的文明生產(chǎn)的傳動設備。 1.2 國電動滾筒發(fā)展概述與現(xiàn)狀 電動滾筒是帶式輸送機的一種閉式驅(qū)動裝置。它將電機、減速器、連軸器等部件裝在傳動滾筒之,因而具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、占地少、密封性好、外形美觀、安裝方便等優(yōu)點。1962年起重運輸機械研究所和XX運輸機械廠開始研制這個產(chǎn)品,1964年XX運輸機械廠設計了YD64型系列。此后,起重機械運輸機械廠、橡膠工業(yè)設計研究院、機械科學研究所、鶴崗市機械研究所、集安通用機械廠等單位先后開展了研制工作。經(jīng)過20多年的發(fā)展,目前我國已有八個專業(yè)生產(chǎn)廠,具有年產(chǎn)1.2萬臺的生產(chǎn)能力

10、,可以生產(chǎn)油冷、風冷、定軸齒輪傳動、行星齒輪傳動、擺線針輪傳動的多種系列產(chǎn)品。但是我國設計和生產(chǎn)的電動滾筒參數(shù)圍窄、規(guī)格少不能滿足各部門、尤其是輕化、紡織、食品業(yè)的需要。 為改變這一狀況,XX市運輸機械二廠于1984年從丹麥約基〔JOKI〕公司引進了油浸式電動滾筒的全部設計、制造技術,并于1986年起投入批量生產(chǎn)。這種滾筒命名為XX約基型〔TJ〕電動滾筒。約基公司是目前世界上最大的電動滾筒專業(yè)生產(chǎn)廠之一,年產(chǎn)電動滾筒可達四萬臺。 目前國生產(chǎn)電動滾筒的廠家,主要有以下幾家：XX市電動滾筒廠,生產(chǎn)的TDY油冷式電動滾筒是帶式輸送機的一種新型驅(qū)動裝置,與外部驅(qū)動裝置相比有以下優(yōu)點,機構(gòu)簡單緊湊,

11、密封性好,占用空間位置少?？捎糜诜蹓m大潮濕泥濘的場所；重量輕,整體簡單化,通用性強,使用維修方便,使用壽命長,工作可靠,價格便宜。其生產(chǎn)的滾筒規(guī)格型號和技術參數(shù)如下〔表1.1〕： 電動滾筒制造總公司電動滾筒廠,生產(chǎn)TDY、YZ、YDB型電動滾筒,部采用行星擺線減速機構(gòu),擺線輪、針齒等采用軸承鋼制造,具有承載能力大、過載能力強、傳動平穩(wěn)、噪聲低、壽命長等特點；YDB型滾筒可用于具有可燃性氣體、瓦斯、粉塵等形成的爆炸性混合物場所。其生產(chǎn)的滾筒規(guī)格型號和技術參數(shù)如下〔表1.2〕： 省東豐機械廠生產(chǎn)的電動滾筒,生產(chǎn)的滾筒規(guī)格型號和技術參數(shù)如下〔表1.3〕： 其中JTB型擺線減速滾

12、筒是將硬齒面的針齒殼輸出的擺線針輪減速機構(gòu)轉(zhuǎn)入滾筒所組成,與電動機外聯(lián)構(gòu)成帶式輸送機的驅(qū)動裝置,可以滿足不同帶式輸送機使用性能的要求。還有電動滾筒生產(chǎn)的滾筒,其規(guī)格型號和技術參數(shù)如下〔表1.4〕： 而目前國電動滾筒的設計大多都以 進行的,從而使設計受到了一定的限制。因而本次設計將探討。電動滾筒結(jié)構(gòu)簡單、占有空間小、動力轉(zhuǎn)換率高、無需任何潤滑保養(yǎng)的特點。實踐證明,電動滾筒是一種免維護、低成本、高效率的皮帶輸送機械的理想動力裝置。 目前,企業(yè)界在研究的新產(chǎn)品主要有以下： 〔1〕新型傳動結(jié)構(gòu)的滾筒產(chǎn)品,如諧波齒輪傳動、變速軸承傳動的電動滾筒,具有體積小、傳動力矩大的優(yōu)點。 〔2〕新型動

13、力源的滾筒,如液壓馬達驅(qū)動的液壓滾筒。 〔3〕取消減速器的滾筒。 〔4〕智能型電動滾筒。 〔5〕形狀多異的滾筒,如板條狀滾筒,線軸形滾筒,錐形滾筒,鏈輪滾筒等。今后電動滾筒及行業(yè)的發(fā)展,主要應著重于提高電動滾筒產(chǎn)品質(zhì)量,不斷開發(fā)研制新產(chǎn)品,加強售前、售后服務,開拓國外市場,特別是國際市場。 1.3 電動滾筒發(fā)展趨勢和方向 自20世紀90年代末起,我國電動滾筒產(chǎn)品和行業(yè)技術水平都有很大提高,產(chǎn)品品種和規(guī)格空前發(fā)展,質(zhì)量也有顯著提高,有些產(chǎn)品已超過國外。 我國目前電動滾筒產(chǎn)品到底達到什么水平,應采用多極指標綜合評價法進行評價。這種方法的主要特點,就是根據(jù)廣義的產(chǎn)品概念所含的三部分容,提

14、出多項一級指標及二級指標進行綜合評價。 廣義的產(chǎn)品概念,不僅僅是電動滾筒產(chǎn)品實物本身,包括下列三個方面。 核心部分。即生產(chǎn)廠提供用戶的產(chǎn)品基本性能和利益,主要括功能參數(shù)、運行性能、經(jīng)濟性能、經(jīng)濟性。 有形部分。即通常所講的電動滾筒產(chǎn)品實物,還包括可靠性、壽命、外觀、品牌、特征等。特征又包括結(jié)構(gòu)性、工藝性、成套性、維修性等。 附加部分。這是用戶購買電動滾筒有形產(chǎn)品的同時所得到的附加利益的總和。包括送貨、發(fā)運、安裝、維修、失業(yè)保障、售后服務、延期付款等容。 從廣義產(chǎn)品概念和營銷角度來看,只要附加利益不同,均應以不同產(chǎn)品對待。 按這樣一些廣義產(chǎn)品概念指標評價我國電動滾筒產(chǎn)品目前水平,顯而

15、易見,廠與廠之間的產(chǎn)品相比,國與國外,都會有各自的優(yōu)缺點。但就電動滾筒產(chǎn)品總體來看,我國電動滾筒與當前國外一般水平相比,還有一定差距的,我國電動滾筒行業(yè)技術也是有一定差距的。 今后電動滾筒及行業(yè)的發(fā)展,主要應著手提高電動滾筒產(chǎn)品質(zhì)量,不斷開發(fā)研制新產(chǎn)品,加強售前、售后服務,開拓國外市場,特別是國際市場四個方面。 開發(fā)研制新產(chǎn)品是企業(yè)保持活力和獲得成功的關鍵。但是開發(fā)新產(chǎn)品又是令企業(yè)左右為難的事,一方面開發(fā)新產(chǎn)品非常不易,構(gòu)思、設計難,資金、人力更有限,企業(yè)還要擔負隨時都可能發(fā)生的開發(fā)失敗的風險。另一方面它是企業(yè)獲得經(jīng)營成功的必備手段。 企業(yè)應近、遠期新產(chǎn)品開發(fā)框架,應有長期性、戰(zhàn)略性、

16、可行性的開發(fā)研制戰(zhàn)略規(guī)劃,使產(chǎn)品形成生產(chǎn)、設計、開發(fā)、研制周而復始的一個環(huán),保持著產(chǎn)品的連續(xù)性、延伸性和質(zhì)的遞進行,只有這樣,企業(yè)才能取得生存與發(fā)展。 傳統(tǒng)的觀念認為新產(chǎn)品是指通過新的發(fā)明創(chuàng)造所形成的產(chǎn)品。1981年國家經(jīng)委對新產(chǎn)品的觀念和圍作出了如下規(guī)定："新產(chǎn)品必須在結(jié)構(gòu)、性能、原材料、工藝方法和技術特征等方面比老產(chǎn)品有顯著改進或提高。在一個省、市、自治區(qū)圍是第一次試制成功的產(chǎn)品,并經(jīng)過有關部門的鑒定確認"。國家經(jīng)委的一個規(guī)定,對當時一段時間管理新產(chǎn)品提供統(tǒng)一的規(guī)定標準。 但是由于現(xiàn)代市場學對產(chǎn)品概念提出了較廣義的理解,因而對新產(chǎn)品也提出了一個涵豐富的廣義概念,不僅僅是從技術角度衡量,

17、而是從市場需要的營銷角度來理解。因此新產(chǎn)品就成了一個非常廣義概念。目前企業(yè)界從營銷角度所稱的新產(chǎn)品,主要有以下幾類： 全新產(chǎn)品或新發(fā)明的產(chǎn)品對電動滾筒來說,主要是指采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新技術等制成的新產(chǎn)品,具有一定的新性能,能滿足別的滾筒產(chǎn)品不能代替的某些特殊需要的滾筒產(chǎn)品,這種全新滾筒產(chǎn)品目前已知的有以下幾種。 新型傳動結(jié)構(gòu)的滾筒產(chǎn)品,如諧波齒輪傳動、變速軸承傳動的電動滾筒等,它們具有體積小,傳動力矩大等優(yōu)點。 新型動力源的滾筒產(chǎn)品,如由液壓馬達驅(qū)動的液壓滾筒等。 取消減速器的滾筒產(chǎn)品,這種產(chǎn)品已在生產(chǎn)線上使用。這種電動滾筒是一種外轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子套上筒皮的產(chǎn)品,電機可以使三相或

18、單相電機。三相或單相電機的調(diào)速方法很多,可以是多速或無極變速。 職能型電動滾筒。這是一項將機械、電子等技術有機結(jié)合綜合使用運用于滾筒中的技術。主要是指能用微電子技術和計算機技術產(chǎn)生出來的新一代產(chǎn)品。它使?jié)L筒實現(xiàn)自動識別,如來件就轉(zhuǎn)無件就停機；數(shù)字化-升溫、速度等自動顯示；職能化-自動停機、開機、報警等；使?jié)L筒產(chǎn)品性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 利用機電一體技術,可以對傳統(tǒng)的滾筒進行適當?shù)母脑?、革新而提高滾筒產(chǎn)品的技術性能,可以通過大幅度改造和更新擴大滾筒產(chǎn)品的功能,可以完全超脫原有滾筒產(chǎn)品的形態(tài)特征發(fā)展創(chuàng)造獨特的新產(chǎn)品,如用在辦公設備、某些家用電器及儀表中的微型伺服傳動滾筒等。 革新與改進的滾筒產(chǎn)品

19、革新與改進主要是對現(xiàn)有產(chǎn)品而言,其特點是它們不僅和現(xiàn)有同類產(chǎn)品一樣能滿足某種需要,但由于工藝、材料、設計甚至標準上的革新,產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、功能或者外形上都有新特點和優(yōu)越性。因此可以部分地乃至全部代替原有產(chǎn)品。實際上根據(jù)用戶的需要,在原有基礎上的革新與改進還可以產(chǎn)生出許多新的滾筒產(chǎn)品。 性狀改變的滾筒產(chǎn)品主要指改變外形或外型尺寸而適合于某一特定場合的新型滾筒產(chǎn)品,滾筒的主要性能沒有多大變化。如雙層筒體的電動滾筒,板條狀滾筒,線軸形滾筒,錐形滾筒,鋸齒形滾筒,等形狀的滾筒。 發(fā)展與滾筒相關的新產(chǎn)品因為產(chǎn)品和新產(chǎn)品的概念從市場營銷角度來看,含義十分廣泛,不僅是電動滾筒實體本身,只要給用戶附近某種利益

20、就可以算作一種新產(chǎn)品,如免費送貨產(chǎn)品、包退包換產(chǎn)品、延期付款產(chǎn)品、提供特殊設備、附件產(chǎn)品等。對于一個企業(yè)來說,只能有選擇地對某一種電動滾筒或幾種電動滾筒給予用戶某種特殊的附加利益,以促銷本企業(yè)最拿手的產(chǎn)品。 為用戶提供價廉物美的電動滾筒零件、易損件、優(yōu)質(zhì)的售后服務等,從廣義的營銷角度來看,都是與滾筒有關的新產(chǎn)品。 從以上分析來看,電動滾筒產(chǎn)品的不斷開發(fā)與研制是大有可為的。 1.4 本設計特點 本設計為Φ630 電動滾筒,用于帶式輸送的驅(qū)動。電機和傳動減速器均裝于滾筒。減速器分兩級,第一級為行星傳動,第二級為具有中間齒輪的一般嚙合傳動,其中的行星架是固定的,動機錠子通過法蘭與卷筒支承軸連

21、接,法蘭固定不動。減速器行星傳動級的行星架與減速器第二級中心輪剛性相連接。減速器中沒有浮動構(gòu)件。卷筒運動通過減速器第二級齒圈傳遞。齒圈與滾筒采用螺栓和銷子聯(lián)接。卷筒注有潤滑油,潤滑傳動齒輪和軸承,并用以冷卻電機錠子。電動滾筒以其結(jié)構(gòu)緊湊、整機體積小且輕便等優(yōu)點,被應用在膠帶輸送機的驅(qū)動裝置上。而電動滾筒減速機構(gòu)可以分為定軸輪系減速、周轉(zhuǎn)輪系減速、混合輪系減速。由于行星輪系減速具有定軸輪系無法比擬的優(yōu)點,所以,在國外已被廣泛地應用在電動滾筒的減速機構(gòu)上。如何減小電動滾筒減速機構(gòu)體積,減小材料消耗,對于設計電動滾筒來說很有實際意義。影響電動滾筒減速機構(gòu)體積的是各級太陽輪及行星輪體積之和。為了將電動

22、滾筒電動機及減速器產(chǎn)生的熱量及時地散發(fā)出去,現(xiàn)多采用油冷的方法,同時,冷卻油液還兼作齒輪及軸承的潤滑劑,油的溫度又影響油的黏度,進而影響齒面上油膜的產(chǎn)生,導致影響齒輪的壽命。 2 機械傳動方案設計 國外生產(chǎn)的減速器類型不少,但目前用在電動滾筒上能批量生產(chǎn)的不外乎三種類型：1.定軸齒輪傳動的電動滾筒,2.漸開線行星齒輪傳動的電動滾筒,3.擺線針輪傳動的電動滾筒。其中的漸開線行星齒輪傳動的電動滾筒較定軸齒輪傳動具有體積小、重量輕、承載能力大、工作平穩(wěn)等優(yōu)點。在電動滾筒中最常用的為NWC型的二級或三級傳動機構(gòu)。 漸開線齒輪傳動具有機械效率高、傳動平穩(wěn)、便于設計傳動比、便于調(diào)整齒輪副中心距、

23、承載能力高、傳遞轉(zhuǎn)矩大、便于加式制造成本低等優(yōu)點,所以在傳動機構(gòu)中應用得十分普遍。 行星齒輪傳動,或稱為行星輪系,是指當齒輪系運轉(zhuǎn)時,如果組成該齒輪系的齒輪中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定,而繞著其他齒輪的幾何軸線旋轉(zhuǎn),即在該齒輪系中,至少舉有個一個作行星運動的齒輪. 行星齒輪傳動按其自由度的數(shù)目可分為兩種:周轉(zhuǎn)輪系和差動輪系. 周轉(zhuǎn)輪系是具有一個自由度的行星齒輪傳動,只需知道其中一個構(gòu)件的運動后,其余各構(gòu)件的運動便可以確定.差動輪系是具有兩個自由度的行星齒輪傳動.無論是周轉(zhuǎn)輪系,還是差動輪系,其中作行星運動的齒輪C,都被稱為行星齒輪<簡稱行星輪>.換言之,在齒輪系中,凡具有自轉(zhuǎn)和公

24、轉(zhuǎn)的齒輪,則稱為行星輪.平常所指的行星輪系一般是指周轉(zhuǎn)輪系,這里論及的行星輪系亦如此.行星輪系由行星輪、太陽輪和行星架三大構(gòu)件組成。在行星齒輪轉(zhuǎn)動中,支承行星輪C并使它得到公轉(zhuǎn)的構(gòu)件,稱為行星架,也稱為轉(zhuǎn)臂或系桿,用符號X表示,轉(zhuǎn)臂X饒之旋轉(zhuǎn)的幾何軸線,稱為主軸線.而與行星輪相嚙合的,且其軸線又與主軸線重合的齒輪,稱為中心輪;外齒中心輪用符號A表示,齒中心輪用符號B表示.最小的外齒中心輪又可稱為太陽輪.而固定不動的中心輪,稱為支持輪. 行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較,它具有許多獨特的優(yōu)點。它的最顯著的特點是：在傳遞動力時它可以進行功率分流；同時,其輸入軸與輸出軸具有同軸性,即輸出軸與輸入軸

25、均設置在同一主軸線上。所以行星齒輪傳動現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動,而作為各種機械傳動系統(tǒng)中的減速成器、增速器和變速裝置。尤其是對于那些要求體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機、起重運輸、石油化工和兵器等的齒輪傳動裝置以及需要差速成器的汽車和坦克等車輛齒輪傳動裝置,行星齒輪傳動已得到了越來越廣泛的應用。 行星齒輪傳動的主要特點如下。 <1>體積小,質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力大 一般,行星齒輪傳動的外廓尺寸和質(zhì)量約為普通齒輪傳動的1/2-1/5〔即在承受相同的載荷條件下〕。 <2>傳動效率高 由于行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)的對稱性,即它具有數(shù)個勻稱分布的行星輪,使得作用天中心輪的

26、轉(zhuǎn)臂軸承中心的反作用能互想平衡,從而有利于達到提高傳動效率的作用。在傳動類型選擇恰當、結(jié)構(gòu)布置合理的情況下,其效率值可達0.97-0.99。 <3>傳動比較大,可以實現(xiàn)運動的合成與分解 只要適當選擇行星齒輪的類型及配齒方案,便可以用少數(shù)幾個齒輪而獲得很大的傳動比。在僅作為傳遞運動的行星齒輪傳動中,其傳動比可達到幾千。應該指出,行星齒輪傳動在其傳動比很大時,仍然可保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等許多優(yōu)點。而且,他還可以實現(xiàn)運動合成與分解以及實現(xiàn)保種變速的復雜運動。 <4>運動平穩(wěn)、搞沖擊和振動的能力較強 由于采用了數(shù)個結(jié)構(gòu)相同的行星輪,均勻分布于中心輪的周圍,從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性

27、力相互平衡。同時,也使參與嚙合的齒輪增多,幫行星齒輪傳動的運動平穩(wěn),抵抗沖擊和振動的能力較強,工作較可靠。 總之,行星齒輪傳動具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大及效率高等優(yōu)點. 行星齒輪傳動的缺點：材料優(yōu)質(zhì)、結(jié)構(gòu)復雜、制造和安裝較困難。但隨著人們對行星傳動技術進一步深入了解和掌握以及對國外行星傳動技術的引進和消化吸收,從而使其傳動結(jié)構(gòu)和均載方式都不斷完善,同時生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。因此,對于它的制造安裝問題,目前已不再視為一件什么困難的事情。實踐表明,在具有中等技術水平的工廠里也是完全可以制造出較了的行星輪傳動減速速器。 在設計電動滾筒的行星齒輪傳動中,不僅要了解其優(yōu)點,也要了解其缺點,充分

28、發(fā)揮其優(yōu)點,且把其缺點降低到最低的限度.從而設計出性能優(yōu)良的行星齒輪傳動裝置. 我設計的電動滾筒的傳動機構(gòu)將采用這種機構(gòu)。其原理圖〔圖1.1〕如下： 〔圖1.1〕是兩級行星齒輪傳動的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可見,按基本構(gòu)件命名,這是典型的2K-H型周轉(zhuǎn)輪系。按嚙合形式分類,它屬于NCW型傳動機構(gòu)。圖中齒數(shù)為Z1的太陽輪與電動機的轉(zhuǎn)子軸聯(lián)結(jié)。第一級傳動齒數(shù)為Z3的齒圈固定,由行星架輸出,同時作為第二級傳動齒數(shù)為Z4的輸入。第二級傳動齒數(shù)為Z6的齒圈通過螺栓聯(lián)接電動滾筒的卷筒,從而驅(qū)動電動滾筒的筒體旋轉(zhuǎn). 在行星傳動中,NGW型機構(gòu)也是目前電動滾筒中應用最廣泛的傳動機構(gòu)。 在設計行

29、星齒輪傳動時,除了要考慮傳動比條件外,還要考慮齒輪的同心條件、裝配條件和鄰接條件。有關這方面的資料和計算方法會在后面的部分說明。 很明顯,第一級傳動的傳動比i1=<1+z3/z1>, 第二級傳動的傳動比為 i2=<1+z6/z4>?？倐鲃颖萯為兩極傳動比之積。即： i=i1i2=<1+z3/z1> <1+z6/z4> 這種傳動機構(gòu)的優(yōu)點在于,各級行星齒輪的數(shù)目都在兩個以上,負荷可以由多個行星輪分擔。在電動滾筒長度足夠長的情況下,可以通過增加傳動機構(gòu)的級數(shù)。獲得更大的傳動比。而總傳動比為各級傳動比之積。 i=i1i2i3……in 式中 n為傳動機構(gòu)的級數(shù)； in為每級傳動機構(gòu)

30、的傳動比。 而隨著傳動級數(shù)的增加,傳動機構(gòu)的總效率也隨之降低。因此,設計中采用二級NGW型傳動機構(gòu)。 設計齒輪傳動需確定的容是：齒輪材料和熱處理方式,齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)、齒寬、分度圓螺旋角、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、結(jié)構(gòu)尺寸等；對圓柱齒輪傳動還有中心距；對錐齒輪傳動,還有錐距、節(jié)錐角、頂錐角和根錐角等。 齒輪材料及熱處理方式的選擇,應考慮齒輪的工作條件、傳動尺寸的要求、制造設備條件等。若傳遞功率大,且要求尺寸緊湊,可選用合金鋼或合金鑄鋼,并采用表面淬火或滲碳淬火等熱處理方式；若一般要求,則可選用碳鋼或鑄鋼或鑄鐵,采用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理方式。當齒輪頂圓直徑d<400-5

31、00mm時,可采用鍛造或鑄造毛坯；當d>400-500mm時,因受鍛造是被能力的限制,應采用鑄鐵或鑄鋼鑄造。當齒輪直徑與軸徑相差不大時,對于圓柱齒輪,若齒輪的齒根至鍵槽的距離x<2.5mn,對于錐齒輪,若x<1.6m,則齒輪和軸做成一體,稱為齒輪軸。同一減速器中的各級小齒輪〔或大齒輪〕的材料盡可能相同,以減少材料牌號和簡化工藝要求。齒輪傳動的計算準則和方法,應根據(jù)齒輪工作條件和齒面硬度來確定。對于軟齒面齒輪傳動,應按齒面接觸疲勞強度計算齒輪直徑或中心距,驗算齒根彎曲疲勞強度；對于硬齒面齒輪傳動,應按齒根彎曲疲勞強度計算模數(shù),演算齒面接觸疲勞強度。 對齒輪傳動的參數(shù)和尺寸,有嚴格的要求。對于大

32、批生產(chǎn)的減速器,其齒輪中距應參考標準減速器的中心距；對于中、小批生產(chǎn)或?qū)Ｓ脺p速器,為了制造、安裝方便,其中心距應圓整,最好使中心距的尾數(shù)為0或5mm。模數(shù)應取標準值,齒寬應圓整；而分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑等不允許圓整,應精確計算到小數(shù)點后三位數(shù)；分度圓螺旋角、節(jié)錐角、頂錐角、根錐角應精確計算到"秒" ；直齒錐齒輪的錐距R不必圓整,竟計算到小數(shù)點后三位數(shù)。齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸,可由經(jīng)驗公式計算確定,但盡量圓整,以便于制造和測量。 3 電動機的選擇 根據(jù)參考數(shù)據(jù),查《機械設計手冊 單行本》——《減〔變〕速器、電機與電器》中《電動機的選擇》。 3.1確定電動機類型 選擇電動機應綜

33、合考慮的問題 3.1.1 根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)的工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求,選擇電動機類型。 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、速度變化圍和啟動頻繁程度等要求,考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩,選擇電動機功率,并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量,負荷率一般取0.8-0.9。過大的備用功率會使電機效率降低,對于感應電動機,其功率因數(shù)將變壞,并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件,如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式,選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求,確定電動機的電壓等級

34、和類型。 根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能 的要求,以及機械減速機構(gòu)的復雜程度,選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 除此之外,選擇電動機還必須符合節(jié)能要求,考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易,以及產(chǎn)品價格、建設費用、運行和維護費用、生產(chǎn)過程中；前后期電動機功率變化關系等各種因素。 電動滾筒作為帶式輸送機的動力源,是它的主要用途。因此它具以下的工作特點： 長時間連續(xù)工作,因此要求電動機為連續(xù)工作制〔S1〕；帶式輸送機一旦停機,要求滾筒能夠在負荷情況下起動,因此要求電動機有較大的起動轉(zhuǎn)矩,而且又要求電動機的起動電流不要太大。 鑒于以上

35、兩點原因,選擇籠型三相異步電動機作為電動滾筒的電動機最為合適。因此選用Y系列電動機,只是電動機殼體及固定形式與普通Y系列電動機有所不同 。而對于起重機用的電動滾筒常用YZR系列電動機。 3.2 確定電動機額定功率及型號 正確選擇電動機額定功率的原則是：在電動機能夠勝任機械負荷要求的前提下,最經(jīng)濟、最合理地決定電動機的功率。決定電動機的功率時,要考慮電動機的發(fā)熱日、允許過載能力和起動性能三個方面的因素。一般情況下,發(fā)熱問題最重要。電動滾筒中電動機的使用場合很特殊,它安裝在電動滾筒的筒體部,所以電動滾筒電動機的散熱條件優(yōu)劣是極其重要的問題。電動滾筒作為帶式輸送機的動力源,是它的主要用途。電動滾

36、筒的工作特點是：〔1〕長時間連續(xù)工作,因此要求電動機為連續(xù)工作制；〔2〕帶式輸送機一旦停機,要求電動機能在有負荷情況下啟動,因此要求電動機有較大的起動轉(zhuǎn)矩,而且又要求電動機的起動電流不要太大。鑒于兩點原因,選用籠型三相異步電動機作為電動滾筒的電動機最合適。正確選擇電動機額定功率的原則是:在電動機能夠勝任機械負荷要求的前提下,最經(jīng)濟、最合理地決定電動機的功率。 電動滾筒的輸出功率為 P出=mgv=698*9.8*1.3 =8.9kw Y系列電動機為全封閉自冷式籠型三相異步電動機,是按照國際電工委員會標準設計的,具有國際互換性的特點。用于空氣中不含易燃、易炸或

37、腐蝕性氣體的場所。適用于電源電壓為380V無特殊要求的機械上,如機床、泵、風機、運輸機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械等。 冶金及起重用三相異步電動機是用于驅(qū)動各種形式的起重機械和冶金設備中的輔助機械的專用系列產(chǎn)品。它具有較大 的過載能力和較高的機械強度,特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁起動和制動、有時過負荷及有顯著的振動與沖擊的設備。 YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動機,YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機。冶金及起重機用電動機大多采用繞線轉(zhuǎn)子,但對于30kw以下的電動機以及在起動不是很頻繁而電網(wǎng)容量又許可滿壓起動的場所,也可采用籠型轉(zhuǎn)子。 根據(jù)負荷的不同性質(zhì),電動機常用的工作制分為S2〔短時工作制〕、S3〔斷續(xù)周期

38、工作制〕、S4〔包括啟動的斷續(xù)周期性工作制〕、S5〔包括電制動的斷續(xù)周期工作制〕四種。電動機的額定工作制為S3,每一工作周期為10min。電動機的基準負載持續(xù)率FC為40%。 綜合以上考慮決定采用Y180-4型電動機作為?630電動滾筒的電動機。Y180-4型電動機的主要技術參數(shù)如下： 額定功率：22kw 額定轉(zhuǎn)速：1470r/m 4 行星齒輪傳動機構(gòu)的設計計算 4.1 齒輪傳動的設計要求 〔1〕足夠長的使用壽命 應在連續(xù)滿負荷運轉(zhuǎn)工作制下進行設計,即假 每天工作24 h,每天工作300 d,齒輪工作壽命要求不少于5年,或者不少于36000 h,整體無故障工作時間應不少于1

39、5000 h,為此應選用較優(yōu)質(zhì)的齒輪材料和合理的熱處理工藝。 〔2〕較小的噪聲和合理的制造工藝 電動滾筒在滿負荷運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪聲,應盡可能小 于或者等于/T7330—94 中的規(guī)定值。齒輪精度6—8中等精度等級,使用在一般場合的電動滾筒應達到GB 10095—88漸開線圓柱齒輪精度中規(guī)定的 8-7-7 級精度,室使用或要求特別低噪聲的場合,常要求達到7-6-6 精度。 〔3〕采用油池及飛濺潤滑,潤滑油常用N46、N68 機械油或N150 中負荷齒輪油。 〔4〕優(yōu)良的通用性 實際上電動滾筒的規(guī)格很多,為便于生產(chǎn)過程管理,必須考慮其通用性,要求達到： 1> 滾筒直徑D、模數(shù)

40、m、電機機座號n0 三者都相同時,其嚙合傳動的齒輪是通用的,僅根據(jù)傳遞功率P的大小調(diào)節(jié)齒寬b2； 2〕滾筒直徑D、帶速v、模數(shù)m相同時,其外嚙合傳動的齒輪是通用的,也僅根據(jù)傳遞功率的大小調(diào)節(jié)齒寬b1； 3〕同一滾筒直徑D、齒輪中心矩a是相同的； 4〕滾筒直徑D、帶速v、電機機座號n0相同時,相應齒輪模數(shù)m相同。 4.2 傳動比及傳動比分配 〔1〕.計算傳動比i i=πDn1/〔60v〕=π*0.63*1470/〔60*1.3〕 ≈37.3 因為行星輪的數(shù)目為Cs=3時,傳動比的圍只有在2.1-13.37之間,故可選用NGW型兩級行星齒輪傳動。 〔2〕.傳動比

41、分配 分配原則是各級傳動等強度和獲得最小的外型尺寸,在NGW型兩級行星齒輪傳動中,用角標Ⅰ表示高速級參數(shù),Ⅱ表示低速級參數(shù)。且高速級和低速級外嚙合齒輪材料、齒面硬度相同,則σHlimⅠ=σHlimⅡ取行星輪數(shù)目Cs=3；齒面工作硬化系數(shù)ZwⅠ=ZwⅡ；低速級齒輪分度圓直徑與高速級沒齒輪分度圓直徑之比值以B表示。按兩級傳動,i=i1i2,因此應進行傳動比分配,分配的原則為： 1〕使各級傳動的承載能力大致相等,即齒面接觸強度大致相等； 2〕使減速機構(gòu)獲得最小的外形尺寸和重量； 3〕使各級傳動的大齒輪侵油深度大致相等。 為此,一般取 i1=-0.01i 一般總傳動i較大時,系數(shù)取較

42、小值,且1.5

43、按公式 iAX*ZA/Cs=c 進行配齒計算,計算中根據(jù)iAX并適當調(diào)整,使C等于整數(shù),再求出ZA,ZA應盡可能取質(zhì)數(shù),并使ZA/Cs≠整數(shù)。 則 *ZA/Cs=5.58*ZA/3=38 所以 ZA=22 ZB= cCs+ZA 取ZB=140 Zc=〔ZB-ZA〕/2=〔140-22〕/2=59 這些符合ZA取質(zhì)數(shù),ZA/Cs≠整數(shù)、ZB/Cs≠整數(shù),且ZB/ZC及ZA/ZC無公約數(shù)、c/Cs不為整數(shù)的NGW型配齒要求。 因為是人字型齒輪傳動,不需要進行變位計算。 〔2〕.按接觸強度初算高速級傳動

44、的中心距a和模數(shù)m 輸入轉(zhuǎn)矩 T1=9550P/n1=9550*22/1470=142.9〔N.m〕 因為傳動中有一個或二個基本構(gòu)件浮動作為均載機構(gòu),且齒輪精度低于6級,所以取載荷不均勻系數(shù)。 在一對A-C傳動中,小齒輪傳遞的扭矩 全為硬齒面的外嚙合,在對稱、中等沖擊載荷：7級精度,使用的綜合系數(shù)K=2.0-2.8；8級精度,K=3.0-4.0。 考慮到電動滾筒加工和使用的實際條件,取K=2.4。 齒數(shù)比 ｕ=Zc/ZA=59/22=2.6 太陽輪和行星輪的材料用40Cr鋼表面淬火,齒面硬度HBC230-2

45、60,取 σHlim=1100N/mm.mm。 齒寬系數(shù)φa=b/a〔GB 10090-88〕規(guī)定為：0.22、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.50、0.6。在此取φa=0.3。 按接觸強度初算中心距a公式： a=484〔u+1〕 =484<2.6+1> =124.3mm 模數(shù) m===3.073 <3>.計算A-C傳動的實際中心距和嚙合角取模數(shù)=5mm,則實際中心距 mm 因為用到的是人字形齒輪,故不需要進行變位計算。 嚙合角、 〔4〕.計算C-B傳動的中心距和

46、嚙合角 實際中心距： 同樣因為中心距變位系數(shù)為0,所以嚙合角。 〔5〕.幾何尺寸計算 1〕.分度圓直徑 2〕.齒頂高 3〕.齒根高 4〕.齒高 5〕.齒頂圓直徑 6〕.齒根圓直徑 〔6〕.驗算A-C傳動的接觸強度 根據(jù)公式 確定計算公式中的系數(shù)： 確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度 則動載系數(shù) 查表6-11〔見書《電動滾筒設計與選用手冊》〕得速度系數(shù) 使用系數(shù)： 齒間載荷分布系數(shù) 端面重合度, 節(jié)點區(qū)域系數(shù), 彈性系數(shù) 螺旋角系數(shù), 壽命系數(shù),

47、 最小安全系數(shù), 重合度系數(shù), 粗糙度系數(shù), 齒面工作硬化系數(shù), 尺寸系數(shù), 計算接觸應力： 計算許用接觸強度,按式 及強度條件： 則 計算結(jié)果,接觸強度通過。用40Cr鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火,安全可靠。除采用40Cr鋼外,還可使用40MbB、50SiMn等代用,如使用20CrMnTi滲碳淬火鋼制造,安全裕度更好。 彎曲強度計算略。 4.4 低速級計算 〔1〕.配齒計算 由高速級計算得,且低速級改為行星架固定,齒輪輸出,依按行星輪計算。 , 各齒輪齒數(shù)按公式 iAX*ZA/Cs=c 進行配齒計算,計算中根據(jù)iAX并

48、適當調(diào)整,使C等于整數(shù),再求出ZA,ZA應盡可能取質(zhì)數(shù),并使ZA/Cs≠整數(shù)。 則 所以 ZA=24 ZB= cCs-ZA=48*3-24=120 Zc=〔ZB-ZA〕/2=〔120-24〕/2=48 這些符合ZA取質(zhì)數(shù),ZA/Cs≠整數(shù)、ZB/Cs≠整數(shù),且ZB/ZC及ZA/ZC無公約數(shù)、c/Cs不為整數(shù)的NGW型配齒要求。 因為是人字型齒輪傳動,不需要進行變位計算。 〔2〕.按接觸強度初算高速級傳動的中心距a和模數(shù)m 輸入轉(zhuǎn)矩 取載荷不均勻系數(shù)。 在一對A-C傳動中,小齒輪傳

49、遞的扭矩 全為硬齒面的外嚙合,在對稱、中等沖擊載荷：7級精度,使用的綜合系數(shù)K=2.0-2.8；8級精度,K=3.0-4.0。 考慮到電動滾筒加工和使用的實際條件,取K=4.0。 齒數(shù)比 ｕ=Zc/ZA=48/24=2.7 太陽輪和行星輪的材料同高速級的一樣,用40Cr鋼表面淬火,齒面硬度HBC230-260,取 σHlim=1100N/mm.mm。如果采用鋼調(diào)質(zhì)表面淬火代替,其性能也不變,齒寬系數(shù)在低速級取。 按接觸強度初算中心距a公式： a=484〔u+1〕 =484<2+1>

50、 =145.2mm 模數(shù) m===4.034 <3>.計算A-C傳動的實際中心距和嚙合角取模數(shù)=4mm,則實際中心距 mm 因為用到的是斜齒輪,故不需要進行變位計算。 嚙合角 〔4〕.計算C-B傳動的中心距和嚙合角 實際中心距： 同樣因為中心距變位系數(shù)為0,所以嚙合角。 〔5〕.幾何尺寸計算 1〕.分度圓直徑 2〕.齒頂高 3〕.齒根高 4〕.齒高 5〕.齒頂圓直徑 6〕.齒根圓直徑 6〕.驗算A-C傳動的接觸強度 根據(jù)公式 確定計算公式中

51、的系數(shù)： 確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度 則動載系數(shù) 查表6-11〔見書《電動滾筒設計與選用手冊》〕得速度系數(shù) 使用系數(shù)： 齒間載荷分布系數(shù) 端面重合度, 節(jié)點區(qū)域系數(shù), 彈性系數(shù) 螺旋角系數(shù), 壽命系數(shù), 最小安全系數(shù), 重合度系數(shù), 粗糙度系數(shù), 齒面工作硬化系數(shù), 尺寸系數(shù), 計算接觸應力： 計算許用接觸強度,按式 及強度條件： 則 計算結(jié)果,接觸強度通過。用40Cr鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火,安全可靠。 彎曲強度計算略。 4.5 行星齒輪

52、傳動基本構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩計算 見〔圖1.2〕,行星齒輪轉(zhuǎn)矩分布情況。 計算如下： 〔1〕 〔2〕 〔3〕 式中：, , , , , 綜合計算上述三式有： 4.6 效率及損失 由行星齒輪傳動的設計計算步驟我們可以知道行星齒輪傳動的效率和強度驗算是一個重要的部分。 行星齒輪傳動中,其主要的功率損失為如下三種： 嚙合齒輪副中的磨擦損失〔簡稱嚙合損失〕,其相應的效率ηm。它是由于輪齒的齒廓滑動而引起的磨擦損失；ηm值可以用計算方法求得。 軸承中磨擦損失,其相應的效率為ηn

53、。由于各齒輪大都是安裝在轉(zhuǎn)軸上的,而這些轉(zhuǎn)軸通常是借助于軸承支承的。軸承損失盡管也可以用計算的方法求得,但計算誤差較大；特別是借助軸承的磨擦損失的計算誤差更大。 液力損失,其相應效率為ηs。它是由于潤滑油的攪動和飛濺而引起的功率損失。至今還沒有針對行得齒輪傳動可使用的計算公式。通常,在低速簡單齒輪傳動〔即定軸齒輪傳動〕中,其液力損失與嚙合損失相比較要小得多。但是,對于行星齒輪傳動,如果各齒輪均在油池中工作,其液力損失與嚙合損失相比簡單齒輪傳動中的液力損失大得多。尤其是當轉(zhuǎn)臂x的轉(zhuǎn)速nx較大時,行星輪要在很短的時間把潤滑油從齒輪的齒根擠出,需要克服的液體阻力很大。因此,在高速行星齒輪傳動中應力

54、求避免采用油池潤滑。 所以,行星齒輪傳動的總效率η可表示為 η=ηmηnηs 在此應該指出的是：由于行星齒輪傳動中存在著行星運動,故行星齒輪傳動的效率與定軸齒輪傳動的效率是不相同的,但在它們的效率計算方法上又有相同之處。一般,行星齒輪傳動的效率可由其轉(zhuǎn)化機構(gòu)〔即其轉(zhuǎn)臂固定〕所得到的效率表示。在設計計算中,較常用的行星齒輪傳動效率的計算方法有下列三種：嚙合功率法、力偏移法、傳動比法。其中嚙合功率法應用較普遍的方法。 不同類型的差動行星傳動我們還可以查相應的傳動效率計算公式,現(xiàn)在的的行星傳動都有效率計算公式。 在行星齒輪傳動中,由于其行星輪的數(shù)目通常大于1,且均勻地分布于中心輪之間；所以

55、,在NGW型行星傳動中,各基本構(gòu)件對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此,為了簡便起見,在行星齒輪傳動的受力析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力。為了分析各構(gòu)件所受切向力F,現(xiàn)在提示如下三點。 在轉(zhuǎn)矩的作用下,行星齒輪傳動中各構(gòu)件均處于平衡狀態(tài),因此,構(gòu)件間的作用力應等于反作用力。 如果在某一構(gòu)件上作用有三個平行力,則中間的力與兩邊的力方向相反。 為了求得構(gòu)件上兩個平行力的比值,則應研究它們對第三個力的作用點的力矩。 輪齒的失效形式 在行星齒輪傳動中,各齒輪輪齒較常見的失效形式有齒面點蝕、齒面磨損和輪齒折斷。 在行星齒輪傳動中,各齒輪的輪齒工作時,其齒面接觸應力上按脈動循環(huán)變化的。

56、若齒輪接觸應力超出材料的接觸持久極限,剛輪齒在載荷多次重復作用下,齒面表層產(chǎn)生細小的疲勞裂紋,裂紋的蔓延擴展,使表層金屬微粒剝落而形成疲勞點蝕后,嚴重影響傳動的穩(wěn)定性,且致使產(chǎn)生振動和噪聲,影響傳動的正常工作,甚至引起行星傳動的破壞。 提高齒面硬度、減小齒面粗糙度,提高潤滑油黏度和接觸精度,以及進行合理變化均能提高齒面抗點蝕能力。 軟齒面〔HB≤350〕的閉式齒輪傳動常用因點蝕而失效。在開式齒輪傳動中,由于齒面磨損嚴重,點蝕還不及出現(xiàn),其表面層就被磨損。故開式齒輪傳動的失效開幕詞齒面磨損和輪齒折斷。 在行星齒傳動中,輪齒在載荷的多次重復作用下,齒根彎曲應力超過材料的彎曲持久極限時,齒根部

57、分將產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴展,最終致使輪齒產(chǎn)生疲勞折斷。另外,還有過載折斷,輪齒因短時過載或沖擊過載而引起突然折斷,稱之為過載折斷。用淬火鋼或鑄鐵制造成齒輪,容易產(chǎn)生過載折斷。 齒面磨損是由于齒廓間相對滑動的存在,如果有硬的屑粒進入輪齒工作面間,剛將會產(chǎn)生磨料磨損。閉式齒輪傳動中,應經(jīng)常注意潤滑油的清潔和及時更換。而開式齒輪傳動的工作條件極差,其主要的失效形式就是磨料磨損。 在行星齒輪傳動中,外齒合的中心輪,通常是行星傳動中的薄弱環(huán)節(jié)。由于它處于輸入軸上,且同時與幾個行星輪嚙合,應力循環(huán)次數(shù)最多,承受載荷較大,工作條件較差。因此,該中心輪首先產(chǎn)生齒面點蝕,磨損和輪齒折斷的可能性較大。嚙合

58、齒輪副的接觸應力一般比外嚙合齒輪副要小得多。但經(jīng)過試驗和實際使用發(fā)現(xiàn),在低速重載的行星傳動中,齒輪的輪齒的齒面接觸強度可能低于計算值,即使得其齒面接觸應力σH大于許用的接觸應力σHp,即σH＞σHp；從而出現(xiàn)齒面的點蝕現(xiàn)象。所以,在設計低速重載的行星齒輪傳動中,確定該嚙合齒輪副的許用接觸應力σH時,必須考慮到上述問題。 在行星傳動中的輪齒折斷具有很大的破壞性。如果行星輪中的某個輪齒折斷,其碎塊掉落在齒輪的輪齒上,當行星輪與齒輪相嚙合時,使得嚙合傳動卡死,從而產(chǎn)產(chǎn)過載現(xiàn)象而燒毀電機,或使整個行星減速器全部損壞。所以,在設計行星齒輪傳動時,合理地提高輪齒的彎曲強度,增加其工作時的可靠性是非常重要

59、的。 5 軸的設計及計算 5.1 軸的結(jié)構(gòu)設計 軸的結(jié)構(gòu)設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及制造工藝等方面的要求,合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設計不合理,會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性,還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸聯(lián)結(jié)的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多,且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異,所以軸沒有標準的結(jié)構(gòu)形式。設計時必須針對不同情況進行具體的分析。但是,不論何種具體

60、條件,軸的結(jié)構(gòu)都應該滿足：軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸上的零件應便于裝拆和調(diào)整；軸應具有良好的制造工藝性等。下面是軸的結(jié)構(gòu)設計中解決的幾個主要問題。 擬訂軸上零件的裝配方案； 軸上零件的定位： 1>零件的軸向定位； 2>零件的周向定位。 〔3〕各軸段直徑和長度的確定； 〔4〕提高軸的強度的措施： 1>合理布置軸上零件以減小軸的載荷； 2>改進軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷； 3>改進軸的結(jié)構(gòu)以減小應力集中的影響； 4>改進軸的表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強度； 軸的結(jié)構(gòu)工藝性。 5.2 軸的工作能力計算 軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方

61、面的計算。多數(shù)情況下,軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需對軸進行強度計算,以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸,還應進行計算,以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運轉(zhuǎn)的軸,還應該進行振動穩(wěn)定性計算,以防止發(fā)生共振而破壞。 〔一〕軸的強度校核 進行軸的強度校核計算時,應根據(jù)軸的具體受載及應力情況,采取相應的計算方法,并恰當?shù)剡x取其許用應力。對于僅僅受扭矩的軸,應按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只受彎矩的軸,應按彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸,應按彎扭合成強度條件進行計算,需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。此外,對于瞬時過載很大或應力循環(huán)不對稱性較嚴重的

62、軸,還應按峰尖載荷校核其靜強度,以免產(chǎn)生過量的塑性變形。下面是幾種常用的計算方法。 5.2.1 按扭轉(zhuǎn)強度條件計算 這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受不大的彎矩時,則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設計時,通常用這種方法初步估算軸徑。軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為 ==[] 式中：——扭轉(zhuǎn)切應力,單位為MPa； T ——軸所受的扭矩,單位為Nmm; ——軸的抗扭截面系數(shù),單位為; n ——軸的轉(zhuǎn)速,單位為r/min; P ——軸傳遞的功率,單位為KW； d——計算截面處軸的直徑,單位為mm;

63、[]——許用扭轉(zhuǎn)切應力,單位為MPa。 5.2.2 按彎扭強度條件計算 通過軸的結(jié)構(gòu)設計,軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸,軸上零件的位置,以及外載荷和支反力的作用位置均已確定,軸上的載荷已可以求得,因而可按彎曲合成強度條件對軸進行校核計算。其軸的彎扭合成強度條件為 =[] 式中——軸的計算應力,單位為MPa； M——軸所受的彎矩,單位為Nmm； T——軸所受的扭矩,單位為Nmm W——軸的抗彎截面系數(shù),單位為； []——對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力。 5.3 軸的剛度校核計算 軸在載荷作用下,將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度,就會影響軸上零

64、件的正常工作,甚至會喪失機器應有的工作性能。因此,在設計有剛度要求的軸時必須進行剛度的校核計算。 5.3.1 軸的彎曲剛度校核計算 用當量直徑法校核,把不等直徑的階梯軸,連同安裝的零件,當成直徑為dv的等直徑軸計算。其計算公式為 = Z軸的彎曲剛度條件： 撓度 y[y]; 偏轉(zhuǎn)度 []。 5.3.2 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角的計算公式為 光軸 =5.73 階梯軸 =5.73 式中T——軸所受的扭矩,單位為Nmm； G——軸的材料的剪切彈性模量,單位為MPa； ——軸截面的極慣性矩；單位

65、； L——階梯軸受扭矩作用的長度,單位mm； 、、——分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長度和極慣性矩。 Z——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 []。 6 電動滾筒的結(jié)構(gòu)方案分析 6.1 結(jié)構(gòu)概述 電動滾筒的卷筒纏繞單層鋼繩,其傳動系統(tǒng)如〔圖1.1〕所示。 卷筒11支承在滾動支承5上,用圓筒12聯(lián)接。在圓筒的滑座1上裝有電磁帶式制動器14的直流電機13.。 卷揚機減速器由兩級行星傳動組成,第一級7安裝在單獨的箱體中,由電機通過花鍵軸6驅(qū)動,花鍵軸6穿過第二級太陽輪孔,花鍵軸與電機聯(lián)軸器和第一級減速器太陽輪的聯(lián)接為鉸接,可確保各行星輪受載

66、均衡。第一級減速器箱體懸掛在杠桿系統(tǒng)上,承受見速器的反力距,使減速器徑向能自由移動。力傳感器安裝在杠桿系統(tǒng)的封閉構(gòu)件中,由噸位限制器和噸位指示器組成。傳感器只有在拉力作用時才工作,因此杠桿的安裝取決于卷筒工作時的工作方向,可按簡圖或按簡圖對稱方向進行安裝。 止動鋼球8限制第一級減速器的軸向位移,鋼球位置確定箱體的加工端面,彈簧9承受減速器的重量。 在減速器的輸出軸上裝有第二級太陽輪。由于減速器是浮動懸掛,所以,太陽輪可沿第二級行星輪自行調(diào)整,使各行星輪所承受的載荷均勻。 卷筒11上的扭矩通過減速器第二級齒圈來傳遞。卷筒支承5和第二級減速器置于封閉腔,腔的下部注有潤滑油,潤滑機構(gòu)運動零件。為了檢盤扣維護電機和制動器,可將滑座從卷筒處推出〔電機和制動器均安裝在滑座上〕?；囊苿涌捎檬謩勇菪龣C構(gòu)進行?；薪?jīng)機加工的兩縱向滑道?；鶑幕缹χ性趦蓤A環(huán)上。圓環(huán)焊于圓筒側(cè),并經(jīng)鏜孔加工。 電機和制動器可固定在滑座上,相對滑道在卷筒外進行校正。這樣做可確保電機和卷筒的正確定心,因為滑座在圓筒常是單向固定的?；潭ㄔ趫A筒中用螺桿4拉緊,楔緊在斜面3上。楔緊力應能壓緊沿座不致下滑,