电动滚筒设计_大学论文.doc

《电动滚筒设计_大学论文.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

南华大学机械工程学院毕业设计目录1绪论……………………………………………………………………………………41.1设计背景和意义……………………………………………………………41.2国内电动滚筒发展概述与现状……………………………………………41.3电动滚筒发展趋势和方向…………………………………………………71.4本设计特点…………………………………………………………………92机械传动方案…………………………………………………………………………103电动机的选择…………………………………………………………………………133.1确定电动机………………………………………………………………133.2确定电动机额定功率及型号……………………………………………144行星齿轮传动设计计算…………………………………………………………164.1齿轮传动的设计要求…………………………………………………164.2传动比及传动比分配………………………………………………164.3高速级计算……………………………………………………………174.4低速级计算……………………………………………………………224.5行星齿轮传动基本构件上的转矩计算…………………………………274.6效率及损失………………………………………………………………285轴和齿轮的设计及计算……………………………………………………………305.1轴的结构设计……………………………………………………………305.2轴的工作能力计算………………………………………………………315.3轴的刚度校核计算………………………………………………………326电动滚筒的机构方案设计………………………………………………………336.1机构概况…………………………………………………………………………33第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计6.2零件结构………………………………………………………………356.3均载机构…………………………………………………………………426.4零件材料选择……………………………………………………………447参考文献………………………………………………………………………………49第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计毕业设计是高等院校人才培养计划的重要组成部分，是教学过程中重要的实践教学环节，是人才培养质量的全方面的综合检验。通过做毕业设计，要求学生针对某一课题，综合运用本专业有关课程的理论和技术，做出解决实际问题的设计。同时可以培养学生科学的思维方法和正确的设计思想，综合运用和深化所学的理论知识和技能，增强分析和解决实际问题的能力，全面完成工程师的基本训练或从事科研工作的初步训练，是学生毕业前全面素质教育的重要实践训练。近几十年来，尤其是改革开放以来，随着我国科学技术的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量的先进的机械设备和技术，这其中就包括电动滚筒。电动滚筒作为驱动装置用在输送机上是从20世纪20年代开始的，它是一种将电动机和减速器共同置于滚筒体内的新型驱动装置。电动滚筒主要用于固定式和移动式带式输送机，替代传统的电动机、减速器在驱动滚筒之外的分离式装置。我国最早使用电动滚筒是在20世纪40年代，经我国机械科技人员不断积极吸收和消化，与时俱进、开拓创新地努力奋进，使得我国的电动滚筒技术有了迅速发展。近年来，电动滚筒在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、交通运输等工业部门和均获得了日益广泛的应用。在设计阶段，我参考了大量的相关资料，并在网上浏览了各种关于电动滚筒的网页，积累了各种资料，为下一步的设计奠定了必要的基础。同时，我在设计时参考了以往电动滚筒的图纸，扬长避短，有的放矢。当然，指导老师王湘江教授在设计的过程中对我悉心指导，给我指出设计中的错误和不足，这对我的设计完成起了非常大的帮助，在此本人谨表深深的感激和无尽的谢意！这本说明书记载了我这次毕业设计的主要内容和步骤，较详细的说明了电动滚筒的结构设计。此外在设计过程中，我们得到了王湘江教授的帮助和指导，在此表示衷心的感谢。由于本人初次涉及该设计，另外又由于水平有限，时间较仓促，错误疏漏之处在所难免，希望老师、同学指正，提出宝贵意见和建议，使之逐渐完善，本人不胜感激。敬呈2011.5.28第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计1绪论1.1设计背景和意义我国最早使用电动滚筒是20世纪40年代，至今发展有60多年，而大约20世纪20年代末期，德国已成功研制自然风冷式电动滚筒，比我国电动滚筒的发展早了近20多年。自20世纪90年代末起，我国电动滚筒产品和行业技术水平都有很大提高，产品品种和规格空前发展，质量也有显著提高，有些产品已超过国外。目前机械工业生产、销售呈现快速增长的趋势，经济效益提高，综合实力进一步加强。电动滚筒主要用途是作为带式输送机的动力源。电动滚筒的运用非常广泛，电动滚筒作为主动辊子广泛应用于各种生产线中的辊子输送机和辊道输送机，用来输送成件物品。当前我国生产的电动滚筒可分为两大类，一种为电机在滚筒体内的普通型电动滚筒；一种为外置电机的外装式电动滚筒。而在西欧、北美多为油浸式齿轮传动的电动滚筒。但是究竟选用哪种类型较好、较经济，要有合理的选择依据，并从可靠性理论上对电动滚筒进行扼要的分析。电动滚筒是集电动机、减速齿箱和轴承于一体的高效先进的新型输送动力驱动系统。它的工作原理是把电动机的动力通过减速齿轮机构传递到滚筒皮带输送机械。主要应用于固定式和移动式带式输送机。电动滚筒设计是否合理，直接影响电动滚筒的传输效果、生产率、电能消耗、滚筒皮带磨损等重要指标。总之，在当前生产不断发展更新的情况下，这种电动滚筒将产生一定的经济效果，是一种理想的文明生产的传动设备。1.2国内电动滚筒发展概述与现状第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计电动滚筒是带式输送机的一种闭式驱动装置。它将电机、减速器、连轴器等部件装在传动滚筒之内，因而具有结构紧凑、重量轻、占地少、密封性好、外形美观、安装方便等优点。1962年北京起重运输机械研究所和天津运输机械厂开始研制这个产品，1964年天津运输机械厂设计了YD64型系列。此后，上海起重机械运输机械厂、北京橡胶工业设计研究院、浙江机械科学研究所、鹤岗市机械研究所、集安通用机械厂等单位先后开展了研制工作。经过20多年的发展，目前我国已有八个专业生产厂，具有年产1.2万台的生产能力，可以生产油冷、风冷、定轴齿轮传动、行星齿轮传动、摆线针轮传动的多种系列产品。但是我国设计和生产的电动滚筒参数范围窄、规格少不能满足各部门、尤其是轻化、纺织、食品业的需要。为改变这一状况，天津市运输机械二厂于1984年从丹麦约基（JOKI）公司引进了油浸式电动滚筒的全部设计、制造技术，并于1986年起投入批量生产。这种滚筒命名为天津约基型（TJ）电动滚筒。约基公司是目前世界上最大的电动滚筒专业生产厂之一，年产电动滚筒可达四万台。目前国内生产电动滚筒的厂家，主要有以下几家：天津市电动滚筒厂，生产的TDY油冷式电动滚筒是带式输送机的一种新型驱动装置，与外部驱动装置相比有以下优点，机构简单紧凑，密封性好，占用空间位置少。可用于粉尘大潮湿泥泞的场所；重量轻，整体简单化，通用性强，使用维修方便，使用寿命长，工作可靠，价格便宜。其生产的滚筒规格型号和技术参数如下（表1.1）：山东淄博电动滚筒制造总公司山东淄博电动滚筒厂，生产TDY、YZ、YDB型电动滚筒，内部采用行星摆线减速机构，摆线轮、针齿等采用轴承钢制造，具有承载能力大、过载能力强、传动平稳、噪声低、寿命长等特点；YDB型滚筒可用于具有可燃性气体、瓦斯、粉尘等形成的爆炸性混合物场所。其生产的滚筒规格型号和技术参数如下（表1.2）：吉林省东丰机械厂生产的电动滚筒，生产的滚筒规格型号和技术参数如下第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计（表1.3）：其中JTB型摆线减速滚筒是将硬齿面的针齿壳输出的摆线针轮减速机构转入滚筒所组成，与电动机外联构成带式输送机的驱动装置，可以满足不同带式输送机使用性能的要求。还有湖州电动滚筒有限公司生产的滚筒，其规格型号和技术参数如下（表1.4）：而目前国内电动滚筒的设计大多都以进行的，从而使设计受到了一定的限制。因而本次设计将探讨。电动滚筒结构简单、占有空间小、动力转换率高、无需任何润滑保养的特点。实践证明，电动滚筒是一种免维护、低成本、高效率的皮带输送机械的理想动力装置。目前，企业界在研究的新产品主要有以下：（1）新型传动结构的滚筒产品，如谐波齿轮传动、变速轴承传动的电动滚筒，具有体积小、传动力矩大的优点。（2）新型动力源的滚筒，如液压马达驱动的液压滚筒。（3）取消减速器的滚筒。（4）智能型电动滚筒。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计（5）形状多异的滚筒，如板条状滚筒，线轴形滚筒，锥形滚筒，链轮滚筒等。今后电动滚筒及行业的发展，主要应着重于提高电动滚筒产品质量，不断开发研制新产品，加强售前、售后服务，开拓国内外市场，特别是国际市场。1.3电动滚筒发展趋势和方向自20世纪90年代末起，我国电动滚筒产品和行业技术水平都有很大提高，产品品种和规格空前发展，质量也有显著提高，有些产品已超过国外。我国目前电动滚筒产品到底达到什么水平，应采用多极指标综合评价法进行评价。这种方法的主要特点，就是根据广义的产品概念所含的三部分内容，提出多项一级指标及二级指标进行综合评价。广义的产品概念，不仅仅是电动滚筒产品实物本身，包括下列三个方面。核心部分。即生产厂提供用户的产品基本性能和利益，主要括功能参数、运行性能、经济性能、经济性。有形部分。即通常所讲的电动滚筒产品实物，还包括可靠性、寿命、外观、品牌、特征等。特征又包括结构性、工艺性、成套性、维修性等。附加部分。这是用户购买电动滚筒有形产品的同时所得到的附加利益的总和。包括送货、发运、安装、维修、失业保障、售后服务、延期付款等内容。从广义产品概念和营销角度来看，只要附加利益不同，均应以不同产品对待。按这样一些广义产品概念指标评价我国电动滚筒产品目前水平，显而易见，厂与厂之间的产品相比，国内与国外，都会有各自的优缺点。但就电动滚筒产品总体来看，我国电动滚筒与当前国外一般水平相比，还有一定差距的，我国电动滚筒行业技术也是有一定差距的。今后电动滚筒及行业的发展，主要应着手提高电动滚筒产品质量，不断开发研制新产品，加强售前、售后服务，开拓国内外市场，特别是国际市场四个方面。开发研制新产品是企业保持活力和获得成功的关键。但是开发新产品又是令企业左右为难的事，一方面开发新产品非常不易，构思、设计难，资金、人力更有限，企业还要担负随时都可能发生的开发失败的风险。另一方面它是企业获得经营成功的必备手段。企业应近、远期新产品开发框架，应有长期性、战略性、可行性的开发研制战略规划，使产品形成生产、设计、开发、研制周而复始的一个环，保持着产品的连续性、延伸性和质的递进行，只有这样，企业才能取得生存与发展。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计传统的观念认为新产品是指通过新的发明创造所形成的产品。1981年国家经委对新产品的观念和范围作出了如下规定：“新产品必须在结构、性能、原材料、工艺方法和技术特征等方面比老产品有显著改进或提高。在一个省、市、自治区范围内是第一次试制成功的产品，并经过有关部门的鉴定确认”。国家经委的一个规定，对当时一段时间内管理新产品提供统一的规定标准。但是由于现代市场学对产品概念提出了较广义的理解，因而对新产品也提出了一个内涵丰富的广义概念，不仅仅是从技术角度衡量，而是从市场需要的营销角度来理解。因此新产品就成了一个非常广义概念。目前企业界从营销角度所称的新产品，主要有以下几类：全新产品或新发明的产品对电动滚筒来说，主要是指采用新原理、新结构、新技术等制成的新产品，具有一定的新性能，能满足别的滚筒产品不能代替的某些特殊需要的滚筒产品，这种全新滚筒产品目前已知的有以下几种。新型传动结构的滚筒产品，如谐波齿轮传动、变速轴承传动的电动滚筒等，它们具有体积小，传动力矩大等优点。新型动力源的滚筒产品，如由液压马达驱动的液压滚筒等。取消减速器的滚筒产品，这种产品已在生产线上使用。这种电动滚筒是一种外转子电机转子套上筒皮的产品，电机可以使三相或单相电机。三相或单相电机的调速方法很多，可以是多速或无极变速。职能型电动滚筒。这是一项将机械、电子等技术有机结合综合使用运用于滚筒中的技术。主要是指能用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代产品。它使滚筒实现自动识别，如来件就转无件就停机；数字化-升温、速度等自动显示；职能化-自动停机、开机、报警等；使滚筒产品性能实现质的飞跃。利用机电一体技术，可以对传统的滚筒进行适当的改造、革新而提高滚筒产品的技术性能，可以通过大幅度改造和更新扩大滚筒产品的功能，可以完全超脱原有滚筒产品的形态特征发展创造独特的新产品，如用在办公设备、某些家用电器及仪表中的微型伺服传动滚筒等。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计革新与改进的滚筒产品革新与改进主要是对现有产品而言，其特点是它们不仅和现有同类产品一样能满足某种需要，但由于工艺、材料、设计甚至标准上的革新，产品在结构、功能或者外形上都有新特点和优越性。因此可以部分地乃至全部代替原有产品。实际上根据用户的需要，在原有基础上的革新与改进还可以产生出许多新的滚筒产品。性状改变的滚筒产品主要指改变外形或外型尺寸而适合于某一特定场合的新型滚筒产品，滚筒的主要性能没有多大变化。如双层筒体的电动滚筒，板条状滚筒，线轴形滚筒，锥形滚筒，锯齿形滚筒，等形状的滚筒。发展与滚筒相关的新产品因为产品和新产品的概念从市场营销角度来看，含义十分广泛，不仅是电动滚筒实体本身，只要给用户附近某种利益就可以算作一种新产品，如免费送货产品、包退包换产品、延期付款产品、提供特殊设备、附件产品等。对于一个企业来说，只能有选择地对某一种电动滚筒或几种电动滚筒给予用户某种特殊的附加利益，以促销本企业最拿手的产品。为用户提供价廉物美的电动滚筒零件、易损件、优质的售后服务等，从广义的营销角度来看，都是与滚筒有关的新产品。从以上分析来看，电动滚筒产品的不断开发与研制是大有可为的。1.4本设计特点本设计为Φ630电动滚筒，用于带式输送的驱动。电机和传动减速器均装于滚筒内。减速器分两级，第一级为行星传动，第二级为具有中间齿轮的一般内啮合传动，其中的行星架是固定的，动机锭子通过法兰与卷筒支承轴连接，法兰固定不动。减速器行星传动级的行星架与减速器第二级中心轮刚性相连接。减速器中没有浮动构件。卷筒运动通过减速器第二级齿圈传递。齿圈与滚筒采用螺栓和销子联接。卷筒内注有润滑油，润滑传动齿轮和轴承，并用以冷却电机锭子。电动滚筒以其结构紧凑、整机体积小且轻便等优点，被应用在胶带输送机的驱动装置上。而电动滚筒减速机构可以分为定轴轮系减速、周转轮系减速、混合轮系减速。由于行星轮系减速具有定轴轮系无法比拟的优点，所以，在国外已被广泛地应用在电动滚筒的减速机构上。如何减小电动滚筒减速机构体积，减小材料消耗，对于设计电动滚筒来说很有实际意义。影响电动滚筒减速机构体积的是各级太阳轮及行星轮体积之和。为了将电动滚筒内电动机及减速器产生的热量及时地散发出去，现多采用油冷的方法，同时，冷却油液还兼作齿轮及轴承的润滑剂，油的温度又影响油的黏度，进而影响齿面上油膜的产生，导致影响齿轮的寿命。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计2机械传动方案设计国内外生产的减速器类型不少，但目前用在电动滚筒上能批量生产的不外乎三种类型：1.定轴齿轮传动的电动滚筒，2.渐开线行星齿轮传动的电动滚筒，3.摆线针轮传动的电动滚筒。其中的渐开线行星齿轮传动的电动滚筒较定轴齿轮传动具有体积小、重量轻、承载能力大、工作平稳等优点。在电动滚筒中最常用的为NWC型的二级或三级传动机构。渐开线齿轮传动具有机械效率高、传动平稳、便于设计传动比、便于调整齿轮副中心距、承载能力高、传递转矩大、便于加式制造成本低等优点，所以在传动机构中应用得十分普遍。行星齿轮传动,或称为行星轮系,是指当齿轮系运转时,如果组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定,而绕着其他齿轮的几何轴线旋转,即在该齿轮系中,至少举有个一个作行星运动的齿轮.行星齿轮传动按其自由度的数目可分为两种:周转轮系和差动轮系.周转轮系是具有一个自由度的行星齿轮传动,只需知道其中一个构件的运动后,其余各构件的运动便可以确定.差动轮系是具有两个自由度的行星齿轮传动.无论是周转轮系,还是差动轮系,其中作行星运动的齿轮C,都被称为行星齿轮(简称行星轮).换言之,在齿轮系中,凡具有自转和公转的齿轮,则称为行星轮.平常所指的行星轮系一般是指周转轮系,这里论及的行星轮系亦如此.行星轮系由行星轮、太阳轮和行星架三大构件组成。在行星齿轮转动中,支承行星轮C并使它得到公转的构件,称为行星架,也称为转臂或系杆,用符号X表示,转臂X饶之旋转的几何轴线,称为主轴线.而与行星轮相啮合的,且其轴线又与主轴线重合的齿轮,称为中心轮;外齿中心轮用符号A表示,内齿中心轮用符号B表示.最小的外齿中心轮又可称为太阳轮.而固定不动的中心轮,称为支持轮.第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统中的减速成器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速成器的汽车和坦克等车辆齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。行星齿轮传动的主要特点如下。(1)体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2-1/5（即在承受相同的载荷条件下）。(2)传动效率高由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用天中心轮的转臂轴承中心的反作用能互想平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.97-0.99。(3)传动比较大，可以实现运动的合成与分解只要适当选择行星齿轮的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且，他还可以实现运动合成与分解以及实现保种变速的复杂运动。(4)运动平稳、搞冲击和振动的能力较强由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿轮增多，帮行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。总之,行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高等优点.行星齿轮传动的缺点：材料优质、结构复杂、制造和安装较困难。但随着人们对行星传动技术进一步深入了解和掌握以及对国外行星传动技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于它的制造安装问题，目前已不再视为一件什么困难的事情。实践表明，在具有中等技术水平的工厂里也是完全可以制造出较了的行星轮传动减速速器。在设计电动滚筒的行星齿轮传动中,不仅要了解其优点,也要了解其缺点,充分发挥其优点,且把其缺点降低到最低的限度.从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置.我设计的电动滚筒的传动机构将采用这种机构。其原理图（图1.1）如下：第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计（图1.1）是两级行星齿轮传动的结构原理图。从图中可见，按基本构件命名，这是典型的2K-H型周转轮系。按啮合形式分类，它属于NCW型传动机构。图中齿数为Z1的太阳轮与电动机的转子轴联结。第一级传动齿数为Z3的内齿圈固定，由行星架输出，同时作为第二级传动齿数为Z4的输入。第二级传动齿数为Z6的齿圈通过螺栓联接电动滚筒的卷筒,从而驱动电动滚筒的筒体旋转.在行星传动中，NGW型机构也是目前电动滚筒中应用最广泛的传动机构。在设计行星齿轮传动时，除了要考虑传动比条件外，还要考虑齿轮的同心条件、装配条件和邻接条件。有关这方面的资料和计算方法会在后面的部分说明。很明显,第一级传动的传动比i1=(1+z3/z1),第二级传动的传动比为i2=(1+z6/z4)。总传动比i为两极传动比之积。即：i=i1i2=(1+z3/z1)(1+z6/z4)这种传动机构的优点在于，各级行星齿轮的数目都在两个以上，负荷可以由多个行星轮分担。在电动滚筒长度足够长的情况下，可以通过增加传动机构的级数。获得更大的传动比。而总传动比为各级传动比之积。i=i1i2i3……in式中n为传动机构的级数；in为每级传动机构的传动比。而随着传动级数的增加，传动机构的总效率也随之降低。因此，设计中采用二级NGW型传动机构。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计设计齿轮传动需确定的内容是：齿轮材料和热处理方式，齿轮的齿数、模数、变位系数、齿宽、分度圆螺旋角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、结构尺寸等；对圆柱齿轮传动还有中心距；对锥齿轮传动，还有锥距、节锥角、顶锥角和根锥角等。齿轮材料及热处理方式的选择，应考虑齿轮的工作条件、传动尺寸的要求、制造设备条件等。若传递功率大，且要求尺寸紧凑，可选用合金钢或合金铸钢，并采用表面淬火或渗碳淬火等热处理方式；若一般要求，则可选用碳钢或铸钢或铸铁，采用正火或调质等热处理方式。当齿轮顶圆直径d<400-500mm时，可采用锻造或铸造毛坯；当d>400-500mm时，因受锻造是被能力的限制，应采用铸铁或铸钢铸造。当齿轮直径与轴径相差不大时，对于圆柱齿轮，若齿轮的齿根至键槽的距离x<2.5mn，对于锥齿轮，若x<1.6m，则齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。同一减速器中的各级小齿轮（或大齿轮）的材料尽可能相同，以减少材料牌号和简化工艺要求。齿轮传动的计算准则和方法，应根据齿轮工作条件和齿面硬度来确定。对于软齿面齿轮传动，应按齿面接触疲劳强度计算齿轮直径或中心距，验算齿根弯曲疲劳强度；对于硬齿面齿轮传动，应按齿根弯曲疲劳强度计算模数，演算齿面接触疲劳强度。对齿轮传动的参数和尺寸，有严格的要求。对于大批生产的减速器，其齿轮中距应参考标准减速器的中心距；对于中、小批生产或专用减速器，为了制造、安装方便，其中心距应圆整，最好使中心距的尾数为0或5mm。模数应取标准值，齿宽应圆整；而分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等不允许圆整，应精确计算到小数点后三位数；分度圆螺旋角、节锥角、顶锥角、根锥角应精确计算到“秒”；直齿锥齿轮的锥距R不必圆整，竟计算到小数点后三位数。齿轮的结构尺寸，可由经验公式计算确定，但尽量圆整，以便于制造和测量。3电动机的选择根据参考数据，查《机械设计手册单行本》——《减（变）速器、电机与电器》中《电动机的选择》。3.1确定电动机类型第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计选择电动机应综合考虑的问题3.1.1根据机械的负载性质和生产的工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8-0.9。过大的备用功率会使电机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。除此之外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维护费用、生产过程中；前后期电动机功率变化关系等各种因素。电动滚筒作为带式输送机的动力源，是它的主要用途。因此它具以下的工作特点：长时间连续工作，因此要求电动机为连续工作制（S1）；带式输送机一旦停机，要求滚筒能够在负荷情况下起动，因此要求电动机有较大的起动转矩，而且又要求电动机的起动电流不要太大。鉴于以上两点原因，选择笼型三相异步电动机作为电动滚筒的电动机最为合适。因此选用Y系列电动机，只是电动机壳体及固定形式与普通Y系列电动机有所不同。而对于起重机用的电动滚筒常用YZR系列电动机。3.2确定电动机额定功率及型号第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。决定电动机的功率时，要考虑电动机的发热日、允许过载能力和起动性能三个方面的因素。一般情况下，发热问题最重要。电动滚筒中电动机的使用场合很特殊，它安装在电动滚筒的筒体内部，所以电动滚筒电动机的散热条件优劣是极其重要的问题。电动滚筒作为带式输送机的动力源，是它的主要用途。电动滚筒的工作特点是：（1）长时间连续工作，因此要求电动机为连续工作制；（2）带式输送机一旦停机，要求电动机能在有负荷情况下启动，因此要求电动机有较大的起动转矩，而且又要求电动机的起动电流不要太大。鉴于两点原因，选用笼型三相异步电动机作为电动滚筒的电动机最合适。正确选择电动机额定功率的原则是:在电动机能够胜任机械负荷要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。电动滚筒的输出功率为P出=mgv=698*9.8*1.3=8.9kwY系列电动机为全封闭自冷式笼型三相异步电动机，是按照国际电工委员会标准设计的，具有国际互换性的特点。用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于电源电压为380V无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械等。冶金及起重用三相异步电动机是用于驱动各种形式的起重机械和冶金设备中的辅助机械的专用系列产品。它具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁起动和制动、有时过负荷及有显著的振动与冲击的设备。YZ系列为笼型转子电动机，YZR系列为绕线转子电动机。冶金及起重机用电动机大多采用绕线转子，但对于30kw以下的电动机以及在起动不是很频繁而电网容量又许可满压起动的场所，也可采用笼型转子。根据负荷的不同性质，电动机常用的工作制分为S2（短时工作制）、S3（断续周期工作制）、S4（包括启动的断续周期性工作制）、S5（包括电制动的断续周期工作制）四种。电动机的额定工作制为S3，每一工作周期为10min。电动机的基准负载持续率FC为40%。综合以上考虑决定采用Y180-4型电动机作为Ø630电动滚筒的电动机。Y180-4型电动机的主要技术参数如下：第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计额定功率：22kw额定转速：1470r/m4行星齿轮传动机构的设计计算4.1齿轮传动的设计要求（1）足够长的使用寿命应在连续满负荷运转工作制下进行设计，即假每天工作24h，每天工作300d，齿轮工作寿命要求不少于5年，或者不少于36000h，整体无故障工作时间应不少于15000h，为此应选用较优质的齿轮材料和合理的热处理工艺。（2）较小的噪声和合理的制造工艺电动滚筒在满负荷运转时产生的噪声，应尽可能小于或者等于JB/T7330—94中的规定值。齿轮精度6—8中等精度等级，使用在一般场合的电动滚筒应达到GB10095—88渐开线圆柱齿轮精度中规定的8-7-7级精度，室内使用或要求特别低噪声的场合，常要求达到7-6-6精度。（3）采用油池及飞溅润滑，润滑油常用N46、N68机械油或N150中负荷齿轮油。（4）优良的通用性实际上电动滚筒的规格很多，为便于生产过程管理，必须考虑其通用性，要求达到：1)滚筒直径D、模数m、电机机座号n0三者都相同时，其内啮合传动的齿轮是通用的，仅根据传递功率P的大小调节齿宽b2；2）滚筒直径D、带速v、模数m相同时，其外啮合传动的齿轮是通用的，也仅根据传递功率的大小调节齿宽b1；3）同一滚筒直径D、齿轮中心矩a是相同的；4）滚筒直径D、带速v、电机机座号n0相同时，相应齿轮模数m相同。4.2传动比及传动比分配（1）.计算传动比ii=πDn1/（60v）=π*0.63*1470/（60*1.3）≈37.3因为行星轮的数目为Cs=3时，传动比的范围只有在2.1-13.37之间，故可选用NGW型两级行星齿轮传动。（2）.传动比分配第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计分配原则是各级传动等强度和获得最小的外型尺寸，在NGW型两级行星齿轮传动中，用角标Ⅰ表示高速级参数，Ⅱ表示低速级参数。且高速级和低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则σHlimⅠ=σHlimⅡ取行星轮数目Cs=3；齿面工作硬化系数ZwⅠ=ZwⅡ；低速级内齿轮分度圆直径与高速级没齿轮分度圆直径之比值以B表示。按两级传动，i=i1i2，因此应进行传动比分配，分配的原则为：1）使各级传动的承载能力大致相等，即齿面接触强度大致相等；2）使减速机构获得最小的外形尺寸和重量；3）使各级传动的大齿轮侵油深度大致相等。为此，一般取i1=-0.01i一般总传动i较大时，系数取较小值，且1.5零件的轴向定位；2>零件的周向定位。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计（3）各轴段直径和长度的确定；（4）提高轴的强度的措施：1>合理布置轴上零件以减小轴的载荷；2>改进轴上零件的结构以减小轴的载荷；3>改进轴的结构以减小应力集中的影响；4>改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度；轴的结构工艺性。5.2轴的工作能力计算轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应进行计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应该进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。（一）轴的强度校核进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于仅仅受扭矩的轴，应按扭转强度条件计算；对于只受弯矩的轴，应按弯曲强度条件计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴，应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。下面是几种常用的计算方法。5.2.1按扭转强度条件计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。轴的扭转强度条件为==[]式中：——扭转切应力，单位为MPa；T——轴所受的扭矩，单位为Nmm;第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计——轴的抗扭截面系数，单位为;n——轴的转速，单位为r/min;P——轴传递的功率，单位为KW；d——计算截面处轴的直径，单位为mm;[]——许用扭转切应力，单位为MPa。5.2.2按弯扭强度条件计算通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯曲合成强度条件对轴进行校核计算。其轴的弯扭合成强度条件为=[]式中——轴的计算应力，单位为MPa；M——轴所受的弯矩，单位为Nmm；T——轴所受的扭矩，单位为NmmW——轴的抗弯截面系数，单位为；[]——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。5.3轴的刚度校核计算轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。因此，在设计有刚度要求的轴时必须进行刚度的校核计算。5.3.1轴的弯曲刚度校核计算用当量直径法校核，把不等直径的阶梯轴，连同安装的零件，当成直径为dv的等直径轴计算。其计算公式为=Z轴的弯曲刚度条件：第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计挠度y[y];偏转度[]。5.3.2轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角的计算公式为光轴=5.73阶梯轴=5.73式中T——轴所受的扭矩，单位为Nmm；G——轴的材料的剪切弹性模量，单位为MPa；——轴截面的极惯性矩；单位；L——阶梯轴受扭矩作用的长度，单位mm；、、——分别代表阶梯轴第i段上所受的扭矩、长度和极惯性矩。Z——阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为[]。6电动滚筒的结构方案分析6.1结构概述电动滚筒的卷筒缠绕单层钢绳，其传动系统如（图1.1）所示。卷筒11支承在滚动支承5上，用圆筒12联接。在圆筒内的滑座1上装有电磁带式制动器14的直流电机13.。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计卷扬机减速器由两级行星传动组成，第一级7安装在单独的箱体中，由电机通过花键轴6驱动，花键轴6穿过第二级太阳轮孔，花键轴与电机联轴器和第一级减速器太阳轮的联接为铰接，可确保各行星轮受载均衡。第一级减速器箱体悬挂在杠杆系统上，承受见速器的反力距，使减速器径向能自由移动。力传感器安装在杠杆系统的封闭构件中，由吨位限制器和吨位指示器组成。传感器只有在拉力作用时才工作，因此杠杆的安装取决于卷筒工作时的工作方向，可按简图或按简图对称方向进行安装。止动钢球8限制第一级减速器的轴向位移，钢球位置确定箱体的加工端面，弹簧9承受减速器的重量。在减速器的输出轴上装有第二级太阳轮。由于减速器是浮动悬挂，所以，太阳轮可沿第二级行星轮自行调整，使各行星轮所承受的载荷均匀。卷筒11上的扭矩通过减速器第二级内齿圈来传递。卷筒支承5和第二级减速器置于封闭腔内，腔的下部注有润滑油，润滑机构运动零件。为了检盘扣维护电机和制动器，可将滑座从卷筒处推出（电机和制动器均安装在滑座上）。滑座的移动可用手动螺旋机构进行。滑座有经机加工的两纵向滑道。滑座从滑道对中在两圆环上。圆环焊于圆筒内侧，并经镗孔加工。电机和制动器可固定在滑座上，相对滑道在卷筒外进行校正。这样做可确保电机和卷筒的正确定心，因为滑座在圆筒中通常是单向固定的。滑座固定在圆筒中用螺杆4拉紧，楔紧在斜面3上。楔紧力应能压紧沿座不致下滑，同时还能承受一定的扭矩。滑座固定在圆筒上无需任何附加构件。广告当滑座推出，重心超出支承面时，圆筒内焊接的凸缘2可防止滑座倾覆。此时用起重机吊起滑座并离开凸缘2时，则与螺杆机构的螺母脱离，滑座呈自由状态，卷扬机与滑座呈两体。这种结构的电动滚筒可使用任何型式的一般电机，且在使用中电机的更换是很容易的。电动滚筒是一种组合结构。可较容易地分离出去的部件是减速器第一级7和第二级10。组合结构便于机构的修理，同时在此基型的基础上为各种变型的生产开创了广阔的前途。减速器高速级的第一级7为人字齿轮。太阳轮做成浮动的。行星轮和行星架在球轴承上转动。传动在油池中运行，密封采用标准的带骨架的橡胶油封。减速器第二级10为直齿齿轮，其行星架带有制动器，减速器箱体为整体式，由钢板焊接而成。在行星轮之间，减速器箱体中开有穿孔。用型管联接箱体内外。箱体穿孔除能提高箱体刚度外，还能保证滚筒内腔的对流通风，因其内部装有电机。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计滚筒的滚动支承5是两个专用球轴承，每一只轴承均有两个座圈（外座圈和内座圈），外座圈通过端面侧壁与通穿圆筒12相连；内座圈固定在卷筒11，并与卷筒一起旋转。其中一只内座圈同时也是与第二级减速器的内齿圈相联接的花键。座圈的滚道面经热处理。由于球轴承的速度和相对载荷均较小，球间无需保持架，使结构大为简化。为防止地脚螺栓受力弯曲，应加设球面垫圈6.2零件结构中心轮的结构及其支承结构中心轮的结构在行星齿轮传动中，其中心轮的结构取决于行星传动类型、传动比的大小、传递转距的大小和支承方式以及所采用的均载机构。对于不浮动的中心轮a，当传递的转矩较小时，可以将齿轮和其支承轴做成一个整体，即采取齿轮轴的结构；当它传递的转矩较大时或中心轮a的的直径d较大时，也可以把齿轮与轴分开来制造，然后用平键或花键将具有内孔的的齿轮套装在轴上。中心轮a可以安装在其本身轴的两个支承位置的中间，也可以安装在轴的一端，形成悬臂安装。在行星轮数np=3的行星齿轮传动中，由于各齿轮副的啮合力呈轴线对称作用，而且无径向载荷；因此，对于悬臂布置的中心轮a也不会引起沿齿宽方向上的载荷其中现象。在3Z型行星齿轮传动中，当中心轮a的两支承之一安装在内齿轮e的输出轴上，另一支承安装在箱体上，而且其轴又是转臂x的支承时，中心轮可以制成为较细长的齿轮轴结构，在行星齿轮传动中，内齿中心轮的结构主要与其安装方式和过采用的均载机构的结构型式等有关。同时，还因考虑到内齿轮的加工工艺性和装配等问题。例如，插齿加工所需的退刀槽宽度和插齿刀的最小外径的空间位置。通常，内齿轮可以做成一个环形齿圈，故又将内齿中心齿轮称为内齿圈。在一些较重要的行星齿轮传动中，固定的内齿圈可以用凸缘和铰制制用紧定螺钉、销钉或键在其周缘方向上加以固定。在较特殊的情况下，为了减小行星齿轮传动的外廊尺寸和避免采用各种紧固件，内齿轮可以在上述圆柱环形槽上或者在可拆卸的箱体内壁上直接切制其齿轮。此时，圆柱环形槽上或者箱体本身的材料必须满足内齿轮轮齿的强度要求。对于旋转的和固定的内齿轮，还可以将其制成薄壁圆筒结构，以增加内齿轮本身的柔性，则可以得到缓和冲击和使行星轮间载荷分配均匀的良好效果。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计当内齿轮采用具有外齿轴的齿轮联轴器浮动时，与内齿轮相啮合的浮动轴套外齿轮的轮齿，其啮合参数（模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数等）应与内齿轮的轮齿相同，以便于齿轮的加工和测量。当采用具有没齿圈的齿轮联轴器浮动时，为了实现与该内齿圈的轮齿进行内啮合传动，则必须在内齿轮的外缘上切制浮动的外齿轮轮齿。6.2.1行星结构及其支承结构行星轮的结构应根据行星齿轮传动的类型、承载能力的大小、行星齿轮转速的高低和所选用的轴承类型及其安装形式而确定。在大多数行星传动中，行星轮应具有内孔，以便在该内孔中安装轴承或与心轴相配合。同时，这种带内孔的行星轮结构，可以保证在一个支承和支承组件上的安装方便和定位精确。为了减少3个行星轮间的尺寸=差异，可以将同一个行星齿轮传动中的行星轮组合起来一次进行加工，这样制造的行星轮可以安装在整体式转壁上。对于整体式的双联行星轮，若其轮齿为软齿面（HB<350），需经调质后，再精切轮齿。为了减少双联行星轮的轴向尺寸，较少齿数的行星轮需采用插齿刀加工，大齿轮采用滚刀加工。但在大齿轮和小齿轮之间必须留有退刀槽，该退刀槽的宽度可查表选取。]如双联行星轮的轮齿为硬齿面（HB>350），经表面淬火、渗碳或氮化后，再进行磨削加工。为了磨削轮齿和装配的方便起见，则应采用组合式的行星轮结构；即可将双联行星轮的两齿轮分开，分别进行磨削加工，然后再组装到行星轮轴上。根据受力分析可知，行星轮上的转矩是平衡的，当支承行星轮的轴承安装在行星架上时，行星轮与轴的联接不必一定是用键联接，采用圆柱定位销就行；这样既简化加工，又便于安装。为使行星轮间的载荷分配均匀，人字型行星轮在同一传动机构中，其3个行星轮之间的位置必须一致，以达到在相同的啮合齿轮副中个齿轮的运动情况相同；否则，不仅影响行星轮间载荷分布均衡性，而且有可能使行星齿轮机构不能运转。在高速行星齿轮传动中，作为一个完整部件的行星轮机构，不仅需要相对本身轴线的动平衡，而且要求3个行星轮的重量应相等，以保证行星轮部件安装在行星架上的动平衡。6.2.2行星轮的支承结构第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计由星星齿轮传动的原理可知，行星轮是支承在动轴上的齿轮，即通过各类轴承将行星轮安装在行星架的动轴上。而在行星齿轮传动中，行星轮的轴承是属于承受载荷最大的支承构件。在一般用途的机械传动中，如其重运输机械的主传动、军事装备、火炮和坦克以及航空飞行器的驱动装置中，大都采用滚动轴承作为行星轮的支承；对于长期运行的、大功率的重载装置的行星齿轮传动以及船舶动力装置中的行星齿轮传动，一般采用滑动轴承。此例中的行星轮支承采用滚动轴承，高速级采用双列向心圆锥滚子轴承，低速级采用深沟球轴承作为支承。平键联接键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔件键联接、切向键联接。肩的的两侧是工作面。工作时靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面和轮毂的键槽低面间则留有间隙。平键联接举有结构简单、装卸方便、对中性较好的优点，因而得到广泛的应用。但这种键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。根据用途的不同，平键可分为普通平键、导向平键、薄型平键和滑键四种。其中普通平键薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。普通平键按构造分，有圆头、平头和单圆头三种。圆头平键适宜放在轴上用键槽铣刀铣出的键槽中，键在键槽中轴向固定良好。缺点的键的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，因而键的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。平头平键是放在用盘铣刀铣出的键槽中，因而避免了上述缺点，但对于尺寸大的键，应用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。单圆头平键则常用于轴端与毂类零件的联接。薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度约为普通平键的60%-70%，也分为三种，如普通平键一样。但传递转矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。键的选择：第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来确定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b*键高h表示）与长度L。键的截面尺寸b*h按轴的直径d有标准中选定。键的长度及其滑动距离而定。一般轮毂的长度可取为L=（1.5-2）d，这里d为轴的直径。所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。普通平键和普通楔键的主要尺寸可查表得知。重要的键联接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度校核计算。在进行强度校核后，如果强度不够时，可采用双键。这时应考虑键的合理布置。在低速级的行星传动中，输入轴与低速级太阳轮的联接采用圆头普通平键联接。键联接的强度计算：键的的材料采用抗拉强度不小于600MPa的钢，通常为45钢。平键联接传递转矩时，联接中各零件的受力情况见图1-2。对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接（静联接），其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断（如图1.3中沿a-a面剪断）。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。对于导向平键联接和滑键联接（动联接），其主要失效形式是工作面的过度磨损。因此，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。（图1.3）假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为式中：T为传递的转矩，单位为；第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计k为键与轮毂键槽的接触高度，，此处h为键的高度；l为键的工作强度，单位为mm；d为轴的直径，单位为mm；为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为Mpa；计算花键联接：花键联接是由外花键和内花键组成的。而花键联接是平键联接在数目上的发展。但是，由于结构型式和制造工艺的不同，与平键联接相比较，花键联接强度、工艺和使用有下述一些优点：1.因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿和槽，故联接受力比较均匀；2.因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少；3.齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；4.轴上零件与轴的对中性好（这对高速及精密机器很重要）；5.导向性较好（这对动联接很重要）；6.可用磨削的方法提高加工精度及联接质量。其缺点是：1.齿根仍有应力集中；2.有时需用专门设备加工；3.成本较高。因此，花键联接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。花键联接的齿数、尺寸、配合等均应按标准选取。花键联接可用于静联接或动联接。按其齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，均已标准化。（1）矩形花键第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了两个系列，即轻系列和中系列。轻系列的承载能力较小，多用于静联接或轻载联接；中系列用于中等载荷的联接。矩形花键的定心方式为小定心，即外花键和没花键的小径为配合面。其特点是定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。矩形花键联接应用广泛。（2）.渐开线花键渐开线花键的齿廊为渐开线，分度圆压力角有30度和45度两种，齿顶高分别为0.5m和0.4m，与渐开线齿轮相比，渐开线花键齿较短，齿根较宽，不发生根切的最小齿树较少。渐开线花键可以制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，制造精度也较高，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于定心，当传递的转矩较大且轴径也大时，宜采用渐开线花键联接。压力角为45度的渐开线花键，由于齿形钝而短，与压力角为30度的渐开线相比，对连接件的削弱较少，但齿的工作面高度较小，故承载能力较低，多用语载荷较轻，直径较小的静联接，特别适用于薄壁零件的轴毂联接。渐开线花键的定心方式为齿形定心。当齿受载时，齿上的径向力能起到自动定心作用，有利于个齿均匀承载。在我的电动滚筒设计中，将把键速器的输入周与高速级的太阳轮做在一起，带动3个行星轮转动，将扭矩通过行星架传递给下一级齿轮机构。花键与输入轴做成一体，成为花键轴，其材料是40Cr。花键联接的强度计算与键联接相似，首先根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选定花键类型和尺寸，再进行必要的强度校核计算。花键联接的受力情况如（图1.4）所示。其主要失效形式是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨损（动联接）。因此，联接通常按工作面上的挤压应力进行强度计算，动联接则按工作面上的压力进行条件性的强度计算。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计（图1.4）计算时，假定载荷在键的工作面上均匀，每个齿工作面上压力的合力F作用在平均处（如图1.4），即传递的转矩，并引入系数来考虑实际载荷在各花键齿上分配不均匀的影响，则花键联接的强度条件为因花键轴与高速级行星轮为动联接代入数据花键符合强度条件销接联销主要用来固定零件之间的相对位置，称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；也可用于联接，称为联接销，可传递不大的载荷；还可作为安全装置中的过载剪断元件，称为安全销。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计销有多种类型，如圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些销均以标准化。圆锥销具有1：50的锥度，在受横向力时可以自锁。它安装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度。端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合。开尾圆锥销适用于有冲击、振动的场合。定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径可按结构确定，数目一般不少于两个。销装入每一被联接件内的长度，约为销直径的1-2倍。联接销的类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据联接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。在箱体和内齿轮间用销联接和定位，以确定内齿轮在减速器的位置。且将内齿轮固定在箱体壁上。而行星架与行星轴也是通过销联接在一起，同行星轮一起旋转，从而把转矩通过行星架输出给减速器第二级。销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用切应力为80MPa,许用挤应力可查表。6.3均载机构行星齿轮传动中行星轮可以分担负荷，传动结构更紧凑。一般行星轮的数目为两个、三个或四个，最多时甚至可以达到八个。但是，随着行星轮数目的增加，各行星轮所承受的负荷是否能均匀分配，是一个至关重要的问题。而为了充分发挥行星齿轮传动的优点，采用能够补偿不可避免的制造误差，以2各个行星轮均匀地分担负荷的均载机构是十分必要是。因此采用均载机构可以降低载荷的不均匀系数，从而提高承载能力，降低噪声，提高运转平稳性，降低齿轮制造精度等优点。均载机构是靠三个基本构件——太阳轮、内齿圈或行星架，没有固定的径向浮动，以使各行星轮均匀分担载荷。均载机构的种类很多，有使太阳轮浮动的，有使行星轮浮动的，有使行星架浮动的。大多适用于三个行星轮的行星齿轮传动。且各有特点，在选用行星齿轮传动中的均载机构时，根据该机构的功用和工作情况，应对其提出如下几点要求。均载机构在结构上应组成静定系统，能较好地补偿制造和装配误差及零件的变形，且使载荷分布不均匀系数Kp值最小。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计均载机构的补偿动作要可靠、均载效果要好。为此，应使均载构件所受力较大，因为，作用力大才能使其动作灵敏、准确。在均载过程中，均载构件应能以较小的自动调整位移量补偿行星齿轮传动存在的制造误差。均载机构应制造容易，结构简单、紧凑，布置方便，不得影响到行星齿轮的传动性能。均载机构本身的磨擦损失应尽量小，效率要高。均载机构应具有一定的缓冲和减振性能；至少不应增加行星齿轮传动的振动和噪声。在行星轮系中，各轮齿数的选配需满足下述四个条件。第一，尽可能近似地实现给定的传动比；第二保证满足同心条件，要行星轮系能正常运转，其三个基本构件的回转轴线必须在同一直线上，此即同心条件；第三，保证满足均布安装条件，为使各行星轮都能在圆周方向上均布地装入两太阳之间，行星轮的个数与各轮齿数之间必须满足一定的关系，否则将会因行星轮与太阳轮轮齿的干涉而不能装配，其应该满足均布安装条件是两个太阳轮的齿数和应能被行星轮个数整除；第四，保证满足邻接条件，为了保证相邻两行星轮不致互相碰撞，需使两行星轮之间的中心距大于两行星轮齿顶圆半径之和。为了使行星轮间载荷分布均匀，有多种多样的均载方法。对于主要靠机械的方法来实现均载的系统（简称为机械均载系统），其结构类型可分为如下两种。静定系统该机械系统的均载原理是通过系统中附加的自由度来实现均载的。采用基本构件自动调位的均载机构属于静定系统。当行星轮间的载荷不均衡时，构件按照所受到的作用力的不同情况，可在其自由度的范围内相应地进行自动调位，从而，使行星轮间载荷分布均匀。较常见的静定均载系统有如下两种组成方案。具有浮动基本构件的系统。所谓“浮动基本构件”，就是指某个基本构件没有径向的支承，则称它为浮动基本构件。全部构件都是刚性连接的，而行星轮在工作过程中可以进行自动调位的杠杆系统。静不定系统较常见的静不定系统有下列两种组成方案。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计完全刚性构件的均载系统。这种系统完全依靠构件的高精度，即使其零件的制造和装配误差很小来保证获得均载的效果。但采用这种均载方法使得行星齿轮传动的制造和装配变得非常困难和复杂，且成本较高。因此，很少采用它。采用弹性件均载系统。这种均载方法是采用具有弹性的齿轮和弹性支承，在不均衡载荷的作用下，使弹性件产生相应的弹性变形，以实现均载的机械系统。6.4零件材料选择6.4.1轴类材料在电动滚筒中，根据结构情况，轴可以分为实心轴和空心轴5两类。左右法兰轴常用的材料是优质中碳钢，其中尤以45号钢最常用。对于某些承受负荷较小的电动滚筒，也可使用20号或35号钢。对于承受负荷较大的电动滚筒，特别是大型外装式电动滚筒的右法兰轴，为了缩小轴径，应选择较小的滚动轴承，推荐使用35SiMn、40MmB、40Cr、40CrNi等合金结构钢。电动滚筒的龆轮轴及外装式电动滚筒的传动轴一般采用40Cr钢制造。特殊要求下建议使用20CrMnTi或40CrNi等钢材。作为电动滚筒焊接左轴用的轴管，一般用10、15或20号无缝钢管，特殊重负荷时采用16Mn无缝钢管。防腐型电动滚筒的轴类材料可采用3Cr13不锈钢。6.4.2滚筒体所用材料电动滚筒的滚筒体材料有钢板焊接和无缝钢管的两种。除了特殊的锥形滚筒外，基本上不用铸铁滚筒体。滚筒体用钢板。一般情况，电动滚筒直径等于或大于320mm时，都采用钢板焊接的滚筒体，而电动滚筒直径小于320mm时，则滚筒体采用无缝钢管制造。国外有些生产厂家，电动滚筒直径等于或大于630mm时，才使用钢板焊接的滚筒体，而滚筒直径小于630mm时，用无缝钢管制造。制造滚筒体常用的钢板，一般选用具有一定强度、韧性和良好的焊接性能的Q235或15号钢。有特殊要求时，选用16Mn钢板。防腐型电动滚筒的滚筒体采用1Cr13或1Cr18Ni9Ti不锈钢制造。上述这些材料的力学性能参阅表5-4和表5-5。按照JB/T7330-94标准的规定，电动滚筒使用的环境温度为-20～40℃第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计，因此要求滚筒体材料具有良好的低温力学性能。电动滚筒用无缝钢管。电动滚筒中用无缝钢管的零件主要是焊接左法兰轴及小直径滚筒体。直径小于90mm的滚筒体通常采用冷拔无缝钢管。直径界于110～215mm之间的滚筒体及各种直径的左法兰轴管则采用热轧无缝钢管。常用的无缝钢管材质为10号或15号钢，特殊情况采用16Mn，1Cr18Ni9Ti等钢材。这些钢材的力学性能参阅表5-4、表5-5和表5-6。表5-7是电动滚筒常用热轧无缝钢管的规格及理论质量。端盖、左右法兰轴、齿轮箱及支座材料。电动滚筒端盖、支座、左右法兰轴及齿轮箱大部分采用铸铁材料。表5-8和表5-9分别为灰铸铁和球墨铸铁的力学性能，表5-10是球墨铸铁的化学成分。加工或非加工铸件的尺寸偏差，工程机械取Ⅲ级精度，应符合表5-11的规定。电动滚筒常用密封材料。电动滚筒的密封可分为两大类：即结合面的静密封和旋转轴的动密封。所用的密封材料均为非金属，其密封零件和密封材料类型列于表5-18。国外电动滚筒的密封，除不使用耐油石棉橡胶板与O形密封圈以外，其余所用材料类型与国内基本一致。密封胶可分为厌氧胶和液态密封胶。前者除起密封作用外，还具有粘结作用。后者又可分为非干性、半干性和干性三种液态密封胶。电动滚筒中常用厌氧胶和半干性或干性液态密封胶。厌氧胶是由液态高分子物质构成的胶黏剂，与空气接触时不固化，当注入金属等结合而与空气隔离时，常温下即能固化。可以牢固地胶接，有良好的胶接强度和密封性，并有很好的耐水、耐机油、耐汽油、耐乙醇、耐甲苯等耐介质性能。工作温度范围广。在-55～150℃。目前常用的液态密封胶种类按照使用时胶层的最终形态可分为两大类：即非干性与半干性或干性，这两类娇在电动滚筒中都有应用。由于电动滚筒的滚筒体与端盖的结合面比普通管道法兰结合面受力情况复杂，故不推广使用耐油石棉橡胶垫密封。此种材料无论经济性、方便性，还是密封性，均不如液态密封胶。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计电动滚筒常用密封件主要是旋转州唇形密封圈（即骨架式橡胶油封），其次才是油冷式电动机用的O形密封圈。后者有被液态密封较取代的趋势。旋转轴唇形密封圈（骨架式橡胶油封）。电动滚筒使用这种密封圈主要是用来防止油的渗漏和灰尘的进入。通过计算和实测，电动滚筒内部工作压力小于0.05MPa，所以普通电动滚筒每个旋转轴的密封处只需用一只无副唇的B型有骨架唇形密封圈。在一些要求密封要求严格的电动滚筒中，如防腐型、隔爆型，以及其他特殊场合下的电动滚筒，将两只唇形密封圈并排使用。有时也用一只有副唇（双口型）FB型密封圈，或者用一只FB型密封圈代替两只并排使用的B型唇型密封圈。唇型密封圈的材质一般，最高工作温度为100摄氏度，最高工作压力为0.05MPa。当选用合成橡胶时，最高工作温度为150℃，最高工作压力可达0.1MPa。电动滚筒中其他主要零部件。尽管电动滚筒的结构形式多种多样，但是它们的主要零部件基本相同。大致可以归纳为：电动机、减速装置、滚筒体、右轴（或称前轴）、左轴（或称后轴）、端盖、支座等主要零件以及轴承、密封圈、紧固件等标准件。电动机及减速装置这两个主要的基本部件，在前面已经作了比较详细的叙述。下面将对其他主要零部件分别进行阐述。电动滚筒的滚筒体有两个作用。一是用来支撑并拖动输送带运动，或者直接支撑并输送成件物料。二是作为壳体保护内部的电动机和传动装置。这两个作用都要求滚筒体坚固。滚筒体的形状绝大多数为圆柱体。例如，用于滚子输送机上的微型电动滚筒和用于长距离带式输送机上的大功率电动滚筒体都是圆柱体。对于移动型带式输送机和短距离固定型带式输送机，电动滚筒的外形通常作成腰鼓形。由于滚筒体中部隆起，输送带内部便会产生横向附加张力，可以防止输送带跑偏。有实验资料表明，滚筒体的导向能力与滚筒体中部隆起高度有关。一般来说，隆起高度越大，导向能力越强。前提是，在工作过程中输送带应当紧贴在滚筒体上。另一方面，滚筒高度不宜过大。根据实践经验，滚筒体中部隆起处最大直径D与滚筒体两端边缘最小直径d的比值在1.009～1.015范围内比较合适。如果D/d小于这个数值，滚筒体的导向能力则不明显。如果D/d大于这个数值，则输送带的附加张力过大，输送带不能完全紧贴在滚筒体上，而且输送带的使用寿命也会降低。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计腰鼓形滚筒体一般需要在数控车床上加工，才能达到理想的圆弧表面。为了便于在普通车床上加工，可以将滚筒体设计成中间为圆柱体，两端为截锥体。这种滚筒体的外形近似于腰鼓形，也可以防止输送带跑偏，但加工却方便多了。有试验资料表明，当滚筒体中部圆柱部分的长度为滚筒体总长度的1/3～1/2时，输送带内部的应力分布最均匀，滚筒体的导向能力也最明显。电动滚筒的滚筒体不仅可以根据所输送物料的特点制造成不同的形状，而且还可以在滚筒体上加装附属零件。图2-25是装有链轮的电动滚筒。链轮可以装在滚筒体上，也可以装在电动滚筒的端盖上。链轮的齿形根据所选用的链条进行设计和加工。图2-26是装有链轮的电动滚筒的应用实例。用一台电动滚筒通过链轮及链条可以同时驱动两台输送机。如果需要用V带进行传动，在电动滚筒的滚筒两侧加工出V型槽即可。V型槽中装有V带便可以进行传动。制造滚筒体的材料一般为普通碳钢。直径较大的电动滚筒，其滚筒体通常采用Q235-A钢板卷制、焊接，然后进行加工。而直径较小的滚筒体则采用无缝钢管直接加工。这是因为小直径的滚筒体不容易卷制得很圆，而且小直径滚筒体的壁厚较薄，也不容易焊接。采用无缝钢管加工小直径滚筒体则十分方便，并且节省钢材。常用的热轧无缝钢管材料为10号钢或20号钢。具有某些特殊用途的滚筒体可以用铸铁、铝合金或不锈钢等材料制造。影响滚筒体强度的因素很多，诸如滚筒体直径、滚筒体长度、传递的功率等等。由于电动滚筒的用途不同，滚筒体强度的计算方法也不相同。用于提升重物的电动滚筒，其滚筒体强度可以按照起重机或卷扬机技术手册中规定的卷筒强度计算公式进行计算。卷筒强度计算公式比较成熟，在有关手册中很容易查阅到，这里不详细叙述了。作为带式输送机动力的电动滚筒，其滚筒体强度的计算方法尚未统一，有的计算公式非常繁杂，实用性不强。根据多年的实践经验，我们总结和推荐的计算公式列于第七章第7.1节。当电动滚筒直径等于或小于500mm时，滚筒体壁厚可按表2-3推荐值选用。大直径、大功率电动滚筒，其滚筒体壁厚推荐值列于表2-4。表中的推荐值系指电动滚筒最大功率时滚筒体的壁厚。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计为了提高滚筒体表面的摩擦系数，以降低输送带的拉力，可以在金属滚筒体外表面覆盖包层。目前最常用的包层材料为橡胶。对橡胶包层的物理性能要求为：邵尔A型硬度60～70度，阿克隆磨耗小于1cm3/1.61km。橡胶与金属粘附扯离强度应大于40N/cm。橡胶包层的制作方法有铸胶和冷粘胶板两种工艺。由于铸胶需要一套庞大的专用设备，在高温条件下进行硫化，工艺较复杂。而且所铸胶层厚度较厚，一般在20mm以上。铸胶胶层的耐磨性不如冷粘胶板的耐磨性，所以电动滚筒的橡胶包层采用铸胶工艺的越来越少。新兴起的冷粘胶板工艺是在20世纪80年代开始应用于电动滚筒上。由于方法简单，便于掌握和操作，各电动滚筒生产厂家可以自己粘贴，不需要专用设备。粘贴胶板前，首先将滚筒体和胶板进行去污处理，打磨干净。然后在滚筒体表面和胶板表面分别均匀涂敷粘接剂，一般涂敷三次，待第一次粘结剂晾干后，在涂敷第二次。常用的粘结剂有氯丁酚醛胶黏剂和聚异氰酸酯胶黏剂。粘贴胶板时要用力加压，在常温下加压6～7h即可。冷粘胶版的厚度一般为6～12mm，耐磨性好，扯离强度大。冷粘胶版的表面可以是平的，也可以在胶版表面压出花纹。常用的胶版花纹有菱形、人字形和板条形三种。此外，滚筒体表面还可以制做陶瓷包层。其工艺是将氧化铝粉末在高温高压下，通过专用喷涂枪喷射到滚筒体表面上。滚筒体内壁沿滚筒体轴向方向焊有刮油板，数量为2-6片不等，随滚筒体直径的增大而增加。在Φ1450电动滚筒的滚筒体中要用到6片刮油板。当电动滚筒旋转时，刮油板也随之转动，可将滚筒体内的润滑油滔起来，浇在电动机的上方，冷却电动机，同时冷却润滑油本身。这也是在滚筒体内壁上焊刮油板的目的。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计参考文献1、成大先主编机械设计图册上册(零部件的结构与组合).北京：化学工业出版社，20042、机械设计手册编委会主编机械设计手册第3卷.北京：机械工业出版社，20043、孙桓、陈作模、葛文杰主编机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064、成大先主编机械设计手册单行本(减变速器电机与电器).北京：化学工业出版社，20045、寇尊权、王多主编机械设计课程设计（第二版）.机械工业出版社，20066王志泉、董慧灵主编机械制图.长沙：中南大学出版社，20057、濮良贵、纪名刚主编机械设计（第八版）.北京：高等教育出版社，20068、刘建勋主编电动滚筒设计与选用手册.京化学工业出版社，20029.孙训方.方孝淑.关来泰主编《材料力学》全册第四版.高等教育出版社.200210.齿轮手册编委会.《齿轮手册》上册第二版.机械工业出版社.200011、东北工学院《机械零件设计手册》编写组.机械零件设计手册.第二版.中册。北京：冶金工业出版社，198212、于永泗齐民主编机械工程材料（第七版）.大连理工大学出版社，200713、叶伟昌主编机械工程及自动化简明设计手册（上册）.北京：业出版社，2001.1114，饶振纲编著行星齿轮传动设计.北京：化学工业出版社，2003.715、谢铁邦、李柱、席宏卓主编互换性与技术测量（第三版）.华中科技大学出版社，199816、《机械设计基础》西安电子科技大学出版黄诚驹王振华编199917、《机械设计制图简明手册》刘小军主编机械工业出版社2000 18、Storojev,V．M．,Teoriaobrabotkimetallovdavieniem,Moskva,1977 19、Iliescu,C．andI．Neagoe．“Upsettingofcutbarsinclosedtools”,WireWorld第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计International,1987 20、Goia,I.“Thetechnologyofbendingpipesandprofiles”,Ed,Tehnica,Bucharest,1977 21、Cristescu,N．dynamicproblemsofthetheoryofplasticity,Ed．Tehnica,Bucharest,1978 致谢四个月的毕业设计到今日已经基本完成，本次毕业设计是我大学四年所学知识做的一次总测验，是锻炼也是检验自己四年来所学和掌握运用所学知识的能力，是我们高等院校学生的最后的学习环节，通过这次设计，我学到了许多原来未能学到的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步巩固。在独立思考，综合运用所掌握理论知识的能力在这次毕业设计中得到很大的提高，学会了从生产实际出发，针对实际课题解决实际问题，掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法，提高了电脑绘图水平，也是为我即将参加工作所做的必要准备，同时也是对我四年机械设计制造及其自动化专业知识的一次综合。本次设计也暴露了我不少的缺点和问题：对于所学知识还没有做到认真消化，许多方面还只是漂浮在表面，没有深入探讨，对实际事物没有深刻的了解，没有做到理论联系实际，没有达到对所学的知识熟练运用的水平。这也从一个侧面反映出我设计经验的不足，思维不够开拓。从而我得出一个结论：无论是现在还是以后走上工作岗位，还是再深造，都应该虚心向老师和前辈们学习，从而不断完善自我，提高自我水平。在这里还要特别感谢我的指导老师王湘江教授，在此次毕业设计中认真细心地辅导我们，带领我们查质料，让我对实物有更深刻的了解，开拓我的思路，给我指明方向，给予我极大的帮助和支持。本次毕业设计毕竟是我做的第一次比较完整、系统的设计，因而难免会存在许多缺点和不足之处，有待于改进。因此，还希望各位老师多提宝贵意见。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计附录1TheIntroductionofthegearsIntheforceanalysisofspurgears,theforcesareassumedtoactinasingleplance.Weshallstudygearsinwhichtheforceshavethreedimensions.Thereasonforthis,inthecaseofhelicalgears,isthattheteetharenot[aralleltotheaxisofrotation.Andinthecaseofbevelgears.therotationalaxesarenotparalleltoeachother.Therearealsootherreasons,asweshalllearn.Helicalgearsareusedtotransmitmotionbetweenparallelshafts.Thehelixangleisthesameoneachgear,butonegearmusthavearight-handhelixandtheotheraleft-handhelix.Theshapeofthetoothisaninvolutehelicoid.Ifapieceofpapercutintheshapeofaparallelogramiswrappedaroundacylinder,theangularedgeofthepaperbecomesahelic.Ifweunwindthispaper,eachpointontheangularedgegeneratesanonvolutecurve.Thesurfaceobtainedwheneverupointontheedgegeneratesaninvoluteiscalledaninvolutehelicoid.Theinitialcontactofspur-gearteethisalineextendingallthewayacrossthefaceofthetooth.Theinitialcontactofhelicalgearteethisapoint,whichchangesintoalineastheteethcomeintomoreengagement.Inspurgearsthelineofcontactisparalleltojtheaxisoftherotation;inheliedgearstheabilitytotransmitheavyloadsathighloadsathighspeeds.Helicalgearssubjecttheshaftbearingstobothradialandthrustloads.Whenthethrustloadsbrcomehighorareobjectionableforotherreasons,itmaybedesirabletousedoublehelicalgrars.Adoublehelicalgear(herringbone)isequitcalenttotwohelicalgearsofoppositehand,mountedsidebysideonthesameshaft.Theydevelopoppositethrustreactionsandthuscanceloutthethrustload.Whentwoormoresinglehelicalgearsaremountedonthesameshaft,thehandofthegearsshouldbeselectedsoastoproducetheminimumthrustload.第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计Crossed-helical,orspiral,gearsarethoseinwhichtheshaftcenterlinesareneitherparallelnorintersecting.Theteethofcrossed-helicalfearshavepointcntactwitheachother,whichchangestolinecontactasthegearswearin.Forthisreasontheywillcarryoutverysmallloadsandaremainlyforinstrumentalapplications,andaredefinitelynotcrossedhelicalgearandahelicalgearuntiltheyaremountedinmeshwitheachother.Theyaremanufacturedinthesameway.Apairofmeshedcrossedhelicalgearsusuallyofcrossed-helicalgears,theminimumslidingvelocityisobtainedwhenthehelixangleareequal.However,whenthehelixanglearenotequal,thegearwiththelargerhelixangleshouldbeusedasthedriverifbothgearshavethesamehand.Wormgearsaresimilartocrossedhelicalgears.Thepinionorwormhasasmallnumberofteeth,ususllyonetofour,andsincetheycompletelywraparoundthepitchcylindertheyarecalledthteads.Ttsmatinggeariscalledawormgear,whichisnotatruehelicalgear.Awormandgearareuesdtoprovideahighangular-velocityreductionbetweennouintersectingshaftswhichareusuallyatrightangle.Thewormgearisnotahelicalgearbecauseitsfaceispointcontact.However,adisadvantageofwormgearingisthehighslidingvelocitiesacrosstheteech,thesameaswithcrossedhelicalgears.Wormgearingareeithersingleordoubleenveloping.Asingle-envelopinggearingisoneinwhichthegearwrapsaroundorpartiallyencolosesthenorm.Agearinginwhicheachelementpartiallyencolosestheotheris,ofcourse,adouble-envelopingwormgearing.Theimportantdifferencebetweenthetwoisthatareacontactexistsbetweentheteethofdouble-envelopinggearswhileonlylinecontactbetweenthoseofsingle-envelopinggears.Thewornandwormgearswhileonlylinecontactbetweenthoseofsingle-envelopinggears.Thewormandwormgearofasethavethesamehandofhelixasforcrossedhelicalgears,butthehelixanglesareusuallyquitedifferent.Thehelixangleonthewormisgenerallyquitelarge,andthatonthegearverysmall.Bwcauseofthewormhelicangle.andthehelixangleonthegear;thetwoanglesareequalfora90-deg.Shaftangle.Whengearsaretobeusedtotransmitmotionbetweenintersectingshaft,some第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计ofbevelgearisrequited.Althoughbevelgearareusuallymadeforashaftangleof90deg.Theymaybeproducedforalmostanyshaftangle.Theteethmaybeeast,milled,orgenerated.Onlythegeneratedteethmaybeclassedasaccurate.Inatypicalbevelgearmouning,oneofthegearisoftenmountedoutboardofthebearing.Thismeansthatshaftdetlectioncanbemorepronouncedandhaveagreatereffectonthecontactofteeth.Anotherdifficulty,whichoccursinpredictingthestressinbecel-gearteeth,isthefacttheteetharetapered.Straightbevelgearsareeasytodesignandsimpletomanufactureandgiveverugoodresultsinserviceiftheyaremountedandpositively.Asinthecaseofsqurgears,however,theybecomenoisyathighervaluesofthepitch-linevelocity.Inthesecasesitisofterngooddesignpracticetogotothespiralbevelgearsgiveamuchsmoothertoothactionthanstraightbevelgears,andhenceareusefulwherehighspeedareencountered.Itisfrequentlydesirable,asinthecaseofautomotivedifferentialappplicarions,tohavegearingsimilartobevelgearsbutwiththeshaftoffset.Suchgearsarecalledhypoidgearsbecausetheirpitchsurfacesarehyperboloidsofrevolution.Thetoothactionbetweensuchgearsisacombinationofrollingandslidingalongastraightlineandhasmuchincommonwiththatofwormgears.2齿轮简介在直齿园柱齿轮的受力分析中，是假定各力作用在单一平面的。我们将研究作用力具有三维坐标的齿轮。因在，在斜齿轮的情况下，其齿向是不平行于回转轴线的。而在锥齿轮的情况中各回转轴线互相不平行。像我们要讨论的那样，尚有其他道理需要学习，掌握。斜齿轮用于传递平行轴之间的运动。倾斜角度每个齿轮都一样，但一个必须右旋斜齿，而另一个必须是左旋斜齿。齿的形状是一渐开线螺旋面，如果一张被剪成平行四边形(矩形)的纸张包围在齿轮圆柱体上，纸上印出齿的角刃边就变成斜线。如果我展开这张纸，在血角刃边上的每一个点久发生一渐开线曲线。直齿圆柱齿轮轮齿的初始接触处是跨过整个齿面而伸展开来的线。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计斜齿轮轮齿的初始接触是一点，当齿进入更多的啮合时，它就变成线。在直齿圆柱齿轮中，接触是平行于回转轴线的。在斜齿轮中，该先是跨过齿面的对角线。它是齿轮逐渐进行啮合并平稳的从一个齿到另一个齿传递运动，那样就使斜齿轮具有高速重载下平稳传递运动的能力。斜齿轮使轴的轴承承受径向和轴向力。当轴向推力变的大了或由于别的原因而产生某些影响时，那就可以使用人字齿轮。双斜齿轮（人字齿轮）是与反向的并排地装在同一轴上的两个斜齿轮等效。他们产生相反的轴向推力作用，这样就消除了轴向推力。当两个或更多个单向齿斜齿轮被在同一轴上时，齿轮的齿向应作选择。以便产生最小的轴向推力。交错轴斜齿轮或螺旋齿轮，他们是轴中心线既不相交也不平行，交错轴斜齿轮的齿彼此之间发生点接触，它随着齿轮的磨合而变成线接触。因此他们只能传递小的载荷和主要用于仪器设备中，而且肯定不能推荐在动力传动中使用。交错轴斜齿轮之间在被安装后互相捏合之前是没有任何区别的。它们是以同样的方法制造。一对相啮合的交错轴斜齿轮通常具有同样的齿向，即左旋主动齿轮跟右旋从动齿轮相啮合。在交错轴斜齿轮设计中，当该齿的斜角相等时所产生滑移速度最小。但当该齿轮的斜角不相等时，如果两个齿轮具有相同齿向的话，大斜角齿轮应用作主动齿轮。涡轮与交错轴斜齿轮相似。小齿轮即蜗杆具有较小的齿数，通常是一到四齿，由于它们完全缠绕在节圆柱上，因此它们被称为螺纹齿。与其相配的齿轮叫做蜗杆齿轮不是真正的斜齿轮。蜗杆和涡轮通常是用于向垂直相交轴之间的传动提供大的角速度减速比。涡轮不是斜齿轮。因为其齿顶面做成中凹形状以适配蜗杆曲率，目的是要形成线接触而不是点接触。然而蜗杆涡轮传动机构中存在齿间有较大滑移速度的缺点，正像交错轴斜齿轮那样。蜗杆涡轮机构有单包围和双包围机构，单包围机构就是涡轮包裹着蜗杆的一种机构。当然，如果每个构件各自局部地包围着对方的涡轮机构就是双包围涡轮蜗杆机构。这两者之间的重要区别是，在双包围涡轮组的齿轮间有面接触，而是单包围的涡轮组的轮齿间有有线接触。一个装置中的蜗杆和涡轮正像交错轴斜齿轮那样具有相同的齿向，但是其斜齿轮角的角度是极不相同的。蜗杆上的齿斜角度通常很大，而蜗杆上的则极小，因此习惯常规定蜗杆的导角，那就是蜗杆齿斜角的余角；也规定了涡轮上的齿斜角，该两角之和就等于90度得轴线交角。第55页共55页 南华大学机械工程学院毕业设计当齿轮要用来传递相交轴之间的运动时，就需要某种形式的锥齿轮。虽然锥齿轮通常制造成能构成90度轴交角。但它们也可产生任何角度的轴交角。齿轮可以铸出，铣制或滚切加工，仅就滚齿而言就可达一级精度。在典型的锥齿轮安装中，其中一个锥齿轮常常装于支承的外侧。这意味着轴的挠曲情况更加明显而使在轮齿接触上具有更大的影响。另外一个难题，发生在难于预示锥齿轮轮齿上的应力，实际上是由于齿轮被加工成锥状造成的。直齿锥齿轮易于设计且制造简单，如果他们安装的精密而确定，在运转中会产生良好效果。然而在直齿圆柱齿轮情况下，在节线速度较高时，他们将发出噪音。在这些情况下，螺旋锥齿轮比直齿轮能产生平稳的多的啮合作用，因此碰到高速运转的场合那是很有用的。当在汽车的各种不同用途中，有一个带偏心轴的类似锥齿轮的机构，那是常常所希望的。这样的齿轮机构叫做准双曲面齿轮机构，因为它们的节面是双曲面回转面。这种齿轮之间的轮齿作用是沿着一根直线上产生滚动与滑动相结合的运动并和蜗杆涡轮作用有着更多的共同之处。第55页共55页