1摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的題目為無軸攪拌機(jī)傳動部件的設(shè)計。首先對傳統(tǒng)的幾種常見的攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、總結(jié)其工作原理及其存在的常見問題。了解目前對其存在的問題的常用解決方案。熟悉“無軸”攪拌理念，掌握無軸攪拌機(jī)的工作原理，然后將其與傳統(tǒng)的攪拌機(jī)進(jìn)行比較，分析其主要優(yōu)點(diǎn)及可能存在的問題以及解決方案。其次，這次設(shè)計的重點(diǎn)是對其傳動部件的設(shè)計計算，我采用的是帶輪加錐齒輪的減速機(jī)構(gòu)，即利用了帶輪的傳動遠(yuǎn)距離傳動、大傳動比，又利用了錐齒輪傳動可改變傳動方向的優(yōu)點(diǎn)。通過設(shè)計計算達(dá)到了即提高工作效率又能有效地節(jié)約能源的目的。關(guān)鍵詞： 無軸攪拌機(jī) ；傳動部件 ；攪拌機(jī)構(gòu)2AbstractThe graduation project is the subject of non-transmission parts mixer shaft design. First of all, the traditional institutions in several common mixing analysis, concluding its work principle and the existence of the frequently asked questions. Understand the current problems of its common solutions. Familiar with the “non-axis“ mixing the concept of master-axis mixer without the working principle, and the mixer with the traditional comparison, analysis of their main advantages and potential problems and solutions.Secondly, this is designed to focus on the design of its drive components, I used the bevel gear pulley increases the speed, namely the use of long-distance transmission of drive pulley, the transmission ratio and the use of a bevel gear transmission can change the direction of the advantages of transmission. Achieved through the design of computing that can effectively improve the efficiency and energy savings.Key words: No shaft mixer;Transmission parts ;Stir agencies3目 錄摘 要 .IIIAbstract.IV目 錄 V1 緒論.11.1 無軸式攪拌機(jī)研究發(fā)展現(xiàn)狀11.2 攪拌機(jī)的各種類型及特點(diǎn)21.3 無軸式攪拌機(jī)特點(diǎn)31.4 攪拌機(jī)的分析及設(shè)計任務(wù)31.4.1 攪拌機(jī)常見問題的原因分析.31.4.2 無軸攪拌的理念.41.4.3 基本設(shè)計任務(wù).51.4.4 畢業(yè)設(shè)計的目的.51.5 課題研究背景及意義51.5.1 課題研究背景.51.5.2 課題研究意義.52 傳動方案及電動機(jī)的選擇.72.1 傳動方案的選擇72.2 電動機(jī)選擇83 傳動比的計算與分配.93.1 計算總傳動比93.2 傳動比的分配.94 傳動運(yùn)動參數(shù)的計算.114.1 各級轉(zhuǎn)速114.2 各級的輸入功率114.3 各級轉(zhuǎn)矩115 V 帶輪傳動的設(shè)計計算 135.1 設(shè)計準(zhǔn)則135.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容135.2.1 原始數(shù)據(jù)：.135.2.2 設(shè)計內(nèi)容：.135.3 設(shè)計步驟和方法135.3.1 確定計算功率 .13caP5.3.2 選擇帶型.135.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和 131d25.3.4 確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長度 14dL45.3.5 驗(yàn)算主動輪上的包角 .141?5.3.6 單根 V 帶傳遞的額定功率 155.3.7 確定帶的根數(shù) Z .155.3.8 確定帶的預(yù)緊力 150F6 V 帶輪設(shè)計 176.1 V 帶輪的設(shè)計內(nèi)容 .176.2 設(shè)計要求176.3 帶輪材料的選擇及結(jié)構(gòu)形式176.3.1 材料的選擇.176.3.2 結(jié)構(gòu)形式.176.4 V 帶輪的輪槽 .176.5 V 帶輪傳動的張緊 .187 錐齒輪傳動的設(shè)計計算.197.1. 選定精度等級，材料及齒數(shù) .197.1.1 齒輪精度等級的選擇197.1.2 材料選擇.197.1.3 齒數(shù)選擇.197.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計197.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值.207.2.2 計算.207.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計217.3.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值.217.4 幾何尺寸計算227.4.1 計算分度圓直徑.227.4.2 錐距.227.4.3 計算齒輪寬度.227.4.4 錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計.228 軸的設(shè)計計算.258.1 I 軸的設(shè)計計算（錐齒輪軸） 258.1.1 材料.258.1.2 初定軸的最小直徑.258.1.3 根據(jù)軸定位的要求確定軸的各段直徑和長度.258.1.4 小錐齒輪的受力分析.268.1.5 鍵的校核.268.1.6 I 軸軸承的校核 .268.1.7 軸上載荷的計算.288.1.8 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.2958.2 II 軸的設(shè)計計算 .298.2.1 材料.298.2.2 初定最小直徑.298.2.3 聯(lián)軸器的選擇.298.2.4 根據(jù)軸的定位要求，確定各段直徑和長度.308.2.5 大錐齒輪軸的受力分析.308.2.6 鍵的校核.308.2.7 軸承的校核.308.2.8 軸上載荷的計算.328.2.9 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.339 結(jié)論與展望35致謝.37參考文獻(xiàn).3961 緒論1.1 無 軸 式 攪 拌 機(jī) 研 究 發(fā) 展 現(xiàn) 狀改革開放 35 年以來，中國混凝土攪拌機(jī)市場從無到有、從小到大。目前，我國年產(chǎn)水泥混凝土約為 15 億 ，攪拌機(jī)的年產(chǎn)量也居世界前列。相比較而言，我國具有的自主3m知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)也很少。但隨著商品混凝土的大力推廣、工程建設(shè)施工的高效率化、高質(zhì)量化和高效益化，推動了混凝土攪拌設(shè)備向高效率、高質(zhì)量的方向不斷發(fā)展，一些傳統(tǒng)設(shè)備己經(jīng)無法滿足施工要求。在現(xiàn)有的攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上，對新型攪拌設(shè)備的研究和開發(fā)，提高混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計水平，同時帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造一個良好的生產(chǎn)空間；對高效混凝土攪拌機(jī)的開發(fā)，推動攪拌及機(jī)事業(yè)性能的快速發(fā)展，生產(chǎn)出適應(yīng)市場要求、具有高可靠性和較強(qiáng)競爭力的攪拌機(jī)。依據(jù)新的攪拌原理，采用理論探討和試驗(yàn)分析相結(jié)合的辦法，能方便解決大型雙臥軸攪拌機(jī)存在的低效率問題，如果生產(chǎn)工業(yè)化成功應(yīng)用，一定為研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效攪拌機(jī)做出重大貢獻(xiàn)。長期以來，國內(nèi)外攪拌設(shè)備雖然種類很多，但他們的共同特點(diǎn)：有一根軸貫穿整個攪拌空間?！半p螺旋軸攪拌機(jī)”是一種新型的“無軸”攪拌機(jī)，它具有雙倍的徑向進(jìn)給料流，雙倍的軸向進(jìn)給料流，雙倍的剪切力，使攪拌效率達(dá)到普通攪拌機(jī)的兩倍，能耗更小。“雙螺旋軸攪拌機(jī)”無水平的主軸，不會產(chǎn)生混凝土黏合中心軸并產(chǎn)生結(jié)塊形成抱軸的現(xiàn)象，更適合于加工粘性強(qiáng)和添加有纖維的混凝土材料。20 世紀(jì) 70 年代未至 80 年代初，我國為了適應(yīng)建筑業(yè)有關(guān)方面混凝土發(fā)展的需要，在引進(jìn)國外攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上，研制出了 10 多種混凝土攪拌樓（站）。經(jīng)過引進(jìn)研究、自主開發(fā)生產(chǎn)等幾個階段，到本世紀(jì)初，我國攪拌機(jī)技術(shù)得到更大的發(fā)展，在產(chǎn)品型號和生產(chǎn)數(shù)量上，都達(dá)到了一定規(guī)模，出現(xiàn)了一批更具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品，并開始形成了一個具有一定規(guī)模和競爭能力的產(chǎn)業(yè)。2006 年，我國生產(chǎn)裝機(jī)容量 0.5～6 的攪拌3m站 2100 多臺，已成為攪拌設(shè)備的研究和生產(chǎn)大國。自上世紀(jì)八十年代初已經(jīng)開始研制 JS 系列雙臥軸混凝土攪拌機(jī)，一直到現(xiàn)在，已研制出從 JS35～JS6000 系列攪拌機(jī)，一直處于國際領(lǐng)先水平，尤其從 2000 年開始采用 UG等三維軟件，對攪拌機(jī)研究進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對攪拌設(shè)備進(jìn)行了動力分析和受力分析，大大提高產(chǎn)品的可靠性，達(dá)到國際先進(jìn)水平。這些攪拌機(jī)的研制，基本滿足了我國混凝土發(fā)展的需求，但隨著主機(jī)市場的不斷發(fā)展，新型主機(jī)的需求越來越多。無軸式攪拌機(jī)在國外也處在研究發(fā)展階段。71.2 攪 拌 機(jī) 的 各 種 類 型 及 特 點(diǎn)目前使用的攪拌機(jī)就其原理而言，其基本上可分為自落式和強(qiáng)制式兩大類。自落式攪拌機(jī)有較長的歷史，早在 20 世紀(jì)初，混凝土攪拌設(shè)備開始不斷出現(xiàn)。50 年代后，人們研發(fā)出反轉(zhuǎn)出料式和傾翻出料式的雙錐形攪拌機(jī)，同時，其他一些攪拌機(jī)，如裂筒式攪拌機(jī)等相繼問世。運(yùn)作時，拌筒繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)，加入攪拌筒內(nèi)的物料，葉片將物料提升至一定高度，然后借助自重下落，這樣不斷的循環(huán)運(yùn)動，達(dá)到攪拌的理想效果。自落式混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，一般以攪拌塑性混凝土為主。但自落式攪拌機(jī)已不符合國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，屬于淘汰產(chǎn)品，所以本文不作研究。強(qiáng)制式攪拌機(jī)從 20 世紀(jì) 50 年代初興起后，得到了迅速的發(fā)展和生產(chǎn)推廣。最先出現(xiàn)的是圓盤立軸式強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī)。這種攪拌機(jī)分為渦槳式和行星式兩種。19 世紀(jì) 70年代后，隨著輕骨料的出現(xiàn)，研制出了圓槽臥軸式強(qiáng)制攪拌機(jī)。 實(shí)踐證明，在上述混凝土攪拌設(shè)備的攪拌主機(jī)在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土 “抱軸”現(xiàn)象。如果不及時停機(jī)清除，“抱軸”的混凝土?xí)絹碓蕉啵瑢l(fā)攪拌機(jī)電機(jī)因過載而堵轉(zhuǎn)，造成電機(jī)燒毀。1.3 無 軸 式 攪 拌 機(jī) 特 點(diǎn)無軸式攪拌機(jī)與以上所述的各種臥軸式攪拌機(jī)相比有以下一些優(yōu)點(diǎn)：（1）解決了攪拌機(jī)運(yùn)作中普遍存在的抱軸現(xiàn)象；（2）減小了因攪拌臂的重量產(chǎn)生的大量彎矩；（3）解決了因攪拌臂的安裝而產(chǎn)生的偏心力，緩解了對軸端的沖擊；（4）攪拌機(jī)上安裝攪的拌臂和連接套數(shù)量大，占用攪拌筒的空間大，減少了筒內(nèi)的有效容積，無軸攪拌機(jī)攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思靈活，有效提高了攪拌筒的攪拌容積；（5）無軸式攪拌機(jī)不需攪拌臂的更換，維修也方便，大大降低了工人的工作量；（6）減少了由于抱軸引起的沖洗次數(shù)，節(jié)約用水量，同時也減少了對環(huán)境的污染，成本得到降低；1.4 攪 拌 機(jī) 的 分 析 及 設(shè) 計 任 務(wù) 1.4.1 攪拌機(jī)常見問題的原因分析實(shí)際工作中，攪拌機(jī)的攪拌主體在工作中經(jīng)常出現(xiàn)混凝土“抱軸”現(xiàn)象。如果不及時停機(jī)清除，“抱軸”的混凝土?xí)絹碓蕉?，將會引起電機(jī)過載而發(fā)生堵轉(zhuǎn)，造成電機(jī)燒毀或產(chǎn)生破壞。經(jīng)過調(diào)查和研究，普遍贊同攪拌機(jī) “抱軸”產(chǎn)生的原因是可以避免的，原因可以分為兩大類：設(shè)計不當(dāng)和使用不規(guī)范。表現(xiàn)形式如下：(1) 投料設(shè)備設(shè)計的不合理。比如物料和進(jìn)水口位置及方向設(shè)計不合理，導(dǎo)致軸上堆積大量物料，粘結(jié)在軸上的物料卡住轉(zhuǎn)軸；8(2)進(jìn)水口方向和沖洗方向不得當(dāng)，另外沖水壓力過低也是原因之一。沖洗攪拌筒時，攪拌器上粘著的大量物料清理不掉；(3) 攪拌筒的容積存在不合理利用率，容積利用率太小，攪拌時，攪拌軸在混凝土上面，粘附在上面的物料得不到攪拌，從而慢慢凝固，阻礙軸的轉(zhuǎn)動；（4）操作人員在設(shè)備攪拌卸料后，沒有及時清理攪拌罐，同時攪拌軸上殘留的混凝土發(fā)生凝固，攪拌軸的表面上殘留粗糙不平的物料，干燥后凝固在軸上，以后就會越聚越多影響攪拌軸轉(zhuǎn)動。1.4.2 無軸攪拌的理念長期以來，國內(nèi)外攪拌機(jī)雖難種類繁多，但他們的共同特點(diǎn)就是有一跟軸貫穿整個攪拌空間?！半p螺旋軸攪拌機(jī)”是一種新型的“無軸”攪拌機(jī)，其葉片形狀如圖 1.1 所示。它具有雙倍的徑向物料流，雙倍的軸向物料流，雙倍的剪切力，使攪拌效率是普通攪拌機(jī)兩倍多，能耗更小?！半p螺旋軸攪拌機(jī)”無水平的主軸，不會產(chǎn)生混凝土骨料黏合中心軸上結(jié)塊形成抱軸現(xiàn)象，利于加工粘性較強(qiáng)和添加有纖維的特種混凝土材料。無攪拌臂的阻礙，使其空間更大。但是僅對其攪拌部分進(jìn)行的改進(jìn)還是不能達(dá)到真正的提高效率、節(jié)約能源的效果，所以這次我們在對一些公司、工廠進(jìn)行調(diào)研后，對其傳動部件進(jìn)行深入研究確定了最初方案，對機(jī)器進(jìn)行改良，并達(dá)到理想效果。1.4.3 基本設(shè)計任務(wù)畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)主要有：1、擬定傳動方案；2、對減速器進(jìn)行設(shè)計計算；3、繪制攪拌機(jī)裝配部件裝配總圖一份和組要零件圖六份；圖 1.1“無軸”攪拌機(jī)葉片形式94、按指定格式和要求撰寫畢業(yè)設(shè)計計算說明書。1.4.4 畢業(yè)設(shè)計的目的畢業(yè)設(shè)計是對學(xué)生進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計能達(dá)到以下目的：（1）鞏固、熟悉并綜合運(yùn)用所學(xué)的知識；（2）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)；（3）熟悉進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的一般步驟和常見問題，掌握機(jī)械設(shè)計的一般技巧；（4）學(xué)會查閱運(yùn)用技術(shù)資料；初步掌握對專業(yè)范圍內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)問題進(jìn)行研究的能力。1.5 課 題 研 究 背 景 及 意 義1.5.1 課 題 研 究 背 景隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，同時國家加快城市建設(shè)、場所設(shè)施建設(shè)、高鐵事業(yè)等全面展開，并伴隨著一大批國家建設(shè)項目的啟動，國內(nèi)對無軸攪拌機(jī)的需求量越來越多。這為無軸攪拌行業(yè)提高了發(fā)展的進(jìn)程。商品混凝土的大力推廣和工程建設(shè)施工的高效益化、高質(zhì)量化、高效率化，從實(shí)際上推動了無軸攪質(zhì)量，此外，攪拌設(shè)備的使用性能和研發(fā)方面得到迅速提高和發(fā)展。同時，從市場需求看，隨著高速公路建設(shè)的普及和高速鐵路建設(shè)的啟動，施工質(zhì)量被用戶要求的越來越高，一些傳統(tǒng)攪拌設(shè)備已無法滿足越來越高的施工要求。1.5.2 課 題 研 究 意 義本課題通過理論分析，針對無軸攪拌機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行理論分析；確定攪拌機(jī)主要參數(shù)，完成課題研究內(nèi)容，為無軸攪拌機(jī)的設(shè)計提供參考。重點(diǎn)需要解決的問題是攪拌機(jī)中螺旋葉片的設(shè)計。利用 SOLIDWORK 完成各部分設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上完成二維工程圖的設(shè)計。要求圖樣繪制及標(biāo)識符合國家標(biāo)準(zhǔn)。圖面布局和比例合理、圖線清晰、表達(dá)正確。通過這次畢業(yè)設(shè)計，希望對自己未來的事業(yè)和工作有所幫助，并提高自己各方面的能力，為以后的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。由于本人水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計過程當(dāng)中存在許多不足之處，希望各位老師給予指教，一定虛心改正以期有更大的提高，在此致謝！102 傳動方案及電動機(jī)的選擇2.1 傳動方案的選擇機(jī)器通常是由原電機(jī)，傳動系統(tǒng)和工作機(jī)三部分所組成。傳動系統(tǒng)是將原動機(jī)的運(yùn)動和 動力進(jìn)行傳遞與分配的作用，可見，傳動系統(tǒng)是機(jī)器的重要組成部分。傳動系統(tǒng)的質(zhì)量與成本在整臺機(jī)器中占有很大比重。因此，在機(jī)器中傳動系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對整部機(jī)器的性能、成本以及整體尺寸的影響都是很大的。所以合理地設(shè)計傳動系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計工作地一重要組成部分。合理的傳動方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，其次是滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、使用維護(hù)方便、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好等要求。很顯然，要同時滿足這些要求肯定比較困難的，因此，要通過分析和比較多種傳動方案，選擇其中最能滿足眾多要求的合理傳動方案，作為最終確定的傳動方案。圖 2.1 傳動方案圖方案（b） 方案（ c）方案（a）11為此，我們設(shè)計了如下三種傳動方案，分別如圖 2.1 所示。下面進(jìn)行分析和比較：在圖 2.1 方案（a ）中采用兩級圓錐 —圓柱齒輪減速器，這種方案結(jié)構(gòu)尺寸小、傳動效率高，適合于較差環(huán)境下長期工作；方案（b）采用 V 帶輪傳動和一級閉式齒輪傳動，這種方案外廓尺寸較大，有減震和過載保護(hù)作用，V 帶傳動部適合惡劣的工作環(huán)境；方案（c）采用一級閉式齒輪傳動和一級開式齒輪傳動，成本較低，但使用壽命較短，也不適合于較差的工作環(huán)境。以上三種方案雖然都能滿足攪拌機(jī)傳動系統(tǒng)的要求，但結(jié)構(gòu)尺寸，性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)性能等方面均有較大差異。結(jié)合攪拌機(jī)的各種性能要求及工作環(huán)境，最后確認(rèn)（b）方案為最終方案。2.2 電動機(jī)選擇Y 系列三相交流異步電動機(jī)由于其有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用最廣，本傳動方案的點(diǎn)擊也選用 Y 系列電動機(jī)。電動機(jī)的功率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響，電動機(jī)功率的確定組要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)，對于長期連續(xù)工作，載荷較穩(wěn)定的機(jī)械，根據(jù)電動機(jī)所需的功率 Pd 來選擇，而不必校驗(yàn)電動機(jī)的發(fā)熱和啟動力矩。選擇時應(yīng)使電動機(jī)的額定功率稍大于電動機(jī)所需功率。由廠方提供的數(shù)據(jù)和查閱相關(guān)手冊，選擇電動機(jī)為 Y200L-8 攪拌軸轉(zhuǎn)速 50r/minY200L-8 型電動機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)總傳動比如下表 2.1：表 2.1 電機(jī)技術(shù)參數(shù)電動機(jī)型號 額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動比Y200L-8 15 750 730 14.6Y200L-8 型電動機(jī)：中心高：H=200mm軸伸出部分用于裝帶輪軸段的直徑和長度為：D=55mm E=110mm鍵槽尺寸: 寬度 F=16mm：深度 l=6mm123 傳動比的計算與分配3.1 計算總傳動比根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 和工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速 ，按下式計算機(jī)械傳動系統(tǒng)的總傳動mnwn比 ：i6.145073?wmi（3.1）另一方面：由機(jī)械設(shè)計課程可知，機(jī)械傳動系統(tǒng)的總傳動系統(tǒng)的總傳動比 應(yīng)等于各i級傳動比的連乘積 即：ni???21（3.2）3.2 傳動比的分配在設(shè)計多級傳動的傳動系統(tǒng)時，分配傳動比是設(shè)計中的一個重要問題。傳動比分配得不合理，會造成結(jié)構(gòu)尺寸大，相互不協(xié)調(diào)，成本高，制造和安裝不方便等。為此，根據(jù)機(jī)械手冊中的推薦值，選取帶傳動的傳動比 ， 故錐齒輪傳動的傳動比： 14.5i?213.i?（3.3）13144 傳動運(yùn)動參數(shù)的計算從電機(jī)到工作軸間共有一幅帶輪，兩根軸，分別為軸 ，軸 。II4.1 各級轉(zhuǎn)速令小帶輪的轉(zhuǎn)速為 ，軸 的轉(zhuǎn)速為 ，軸 的轉(zhuǎn)速為 。InInIn0mIi?（4.1） 式中： ——電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速（r /min）mn——電機(jī)軸至小帶輪的傳動比 =10i 0i?in/73I?min/2.165.41rinI i/9.0.32iII ?4.2 各級的輸入功率令小帶輪的輸入功率為 ，軸 的輸入功率為 ，軸 的輸入功率為IPIPIP01Id???（4.2） 式中： ——電動機(jī)實(shí)際輸出功率dP——電動機(jī)軸與小帶輪間的傳動效率。 =101?01?kwpdI5??——V 帶傳動效率 =0.9502?I 02=15 0.95=14.25kwIP03???IIp（4.3）其中： 2103???式中： ——滾動軸承傳遞效率 =0.981?——錐齒輪傳動的效率 =0.97 （7 級精度）2 2155.1397.0825.14??????IIp4.3 各級轉(zhuǎn)矩01IdTi?（4.4）式中： ——電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：dT 595096.237ddmPTn???23.1623.16I同理可得： mNiI ?8.40?iTII ???.5032165 V 帶輪傳動的設(shè)計計算5.1 設(shè)計準(zhǔn)則帶傳動的主要失效形式為打滑和疲勞破壞。因此，帶輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則為：在保證帶輪傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。5.2 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計內(nèi)容5.2.1 原始數(shù)據(jù)：傳遞的功率 P=15kw，轉(zhuǎn)速： 1730/minnr?216./minr?5.2.2 設(shè)計內(nèi)容：確定帶的截型、長度、根數(shù)、傳動中心距、帶輪基準(zhǔn)直徑及結(jié)構(gòu)尺寸等。5.3 設(shè)計步驟和方法5.3.1 確定計算功率 caP計算功率 是根據(jù)傳遞的功率 P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間長短等因素的ca影響而確定的，即：（5.1）KAca??式中： ——計算功率，單位為 kwcaPP——傳遞的額定功率，單位為 kw——工作情況系數(shù)AK由《新編機(jī)械設(shè)計手冊》（以下簡稱《手冊》）表 7-30 查得 =1.1AK5.16????PKAca5.3.2 選擇帶型根據(jù) 和小帶輪轉(zhuǎn)速 ，由《手冊》圖 7-4，選擇帶型為：普通 V 帶 B 型。caP1n5.3.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和d2171）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d根據(jù) V 帶截型，參考《手冊》表 7-28，表 7-22 選取 。為了提高 V 帶的壽1mind?命，宜選取較大的直徑，取： d401?2）驗(yàn)算帶輪的速度根據(jù)公式： 來計算帶的速度，并應(yīng)使 ，對于普?????????1060212211ndvp? maxv?通 V 帶輪 sm/3~5max經(jīng)計算得， ，故 選取合適。v/2a?1d3）計算從動輪的基準(zhǔn)直徑 27.6235.4)0.(4)(112 ??????nd? ）（ 01.??（5.2）并按 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表 7-22，取 md6325.3.4 確定中心距和帶輪的基準(zhǔn)長度 L由于中心距未給出，所以根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要初定中心距 ，?。?a)(27.02121 dd?????）（（5.3）計算得： ma545390?根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取 ma60?根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系，按下式計算所需要的帶輪的基準(zhǔn)長度 maddaLd 94.2508647021.3604)()(2` 020 1221 ??????????（5.4） 18根據(jù) ，由 《手冊》表 7-18，查取dL， mLd250?由于 V 帶傳動的中心距一般式可以調(diào)整的，故可采用下式作近似計算，取實(shí)際中心距a:mLad53.92`0????（5.5）考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力（如帶的伸長而松弛后的張緊）的需要，中心距的變動范圍為：Lad03.5801.min????（5.6）md.63.ax?（5.7）5.3.5 驗(yàn)算主動輪上的包角 1?根據(jù)對包角的要求，應(yīng)保證：???127.35.7a-80121 ?????d（5.8）所以： 符合要求。1?5.3.6 單根 V 帶傳遞的額定功率根據(jù)帶型、 和 ，查《手冊》表 7-38 得：1dn?????62.013Pkw5.3.7 確定帶的根數(shù) Z11)(KPZac???（5.9）式中：——考慮包角不同德影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查表 7—27 得：aK 87.0?a——考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查表 7—31 得：l 1l——單根 V 帶的基本額定功率。1P——計入傳動比的影響時，單根 V 帶額定功率的增量。? 6.41.870)62.13(5????Z查表圓整取 Z=5。195.3.8 確定帶的預(yù)緊力 0F根據(jù)公式： 2)15.(0mvKvzPac????（5.10）其中：m——V 帶單位長度質(zhì)量，查表 7-33 得：m=0.17?NF69.5820p 5.37sin1????P.max206 V 帶輪設(shè)計6.1 V 帶輪的設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)形式、輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。6.2 設(shè)計要求設(shè)計 V 帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面邀精細(xì)加工，以減少帶的摩損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，一使載荷分布較為均勻等。6.3 帶輪材料的選擇及結(jié)構(gòu)形式6.3.1 材料的選擇選取大小帶輪的材料都為為 HT200。6.3.2 結(jié)構(gòu)形式21V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為 （d 為安裝帶輪的軸a5.2?的直徑）時，可采用實(shí)心式；當(dāng) 時，可采用腹板式；當(dāng) ，同時mda30?ma30時，可采用孔板式；當(dāng) 時，可采用輪輻式。mdD10??所以，本傳動方案中的大帶輪選用輪輻式，小帶輪采用實(shí)心式進(jìn)行制造。具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見零件圖。6.4 V 帶輪的輪槽根據(jù)所選的帶型為普通 V 帶 B 型槽，輪槽的結(jié)構(gòu)圖如圖 6.1 所示。其具體的參數(shù)如表 6.1 所示：表 6.1 V 帶輪的各種參數(shù)基準(zhǔn)寬度（節(jié)寬） db14基準(zhǔn)線上槽深 minah3.5基準(zhǔn)線下槽深 if 10.8槽間距 e 4.019?第一槽對稱面至端面的距離 f 2-5?帶輪寬 B B=（z-1 ）e+2f=101mm帶輪外徑 admhdaa14721??小 mhdaa6372??大圖 6.1 輪槽結(jié)構(gòu)尺寸圖22帶輪節(jié)圓直徑 d140 630中心距 a859.9mm帶的根數(shù) z 5角度 ??386.5 V 帶輪傳動的張緊V 帶傳動運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間以后，會因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證帶傳動正常工作，應(yīng)定期檢查帶的松弛程度，采用相應(yīng)的補(bǔ)救措施。本帶輪的張緊裝置采用定期張緊，即：采用定期改變中心距地方法來調(diào)節(jié)帶的初拉力，使帶重新張緊。7 錐齒輪傳動的設(shè)計計算7.1 選定精度等級，材料及齒數(shù)7.1.1 齒輪精度等級的選擇由于其負(fù)責(zé)將動力輸入，并采用封閉式潤滑，故可選用 7 級精度。7.1.2 材料選擇選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動平穩(wěn)、低噪音或無噪聲，以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程朔料作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時首先應(yīng)考慮的因素。另外也應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛胚成形方法及熱處理和制造工藝等其他常用原則。 經(jīng)分析對比，最終選小齒輪材料為 20 Cr，小齒輪調(diào)質(zhì)后表面淬火處理 55HRC，大齒輪選用 45 剛，表面淬火處理 45HRC。7.1.3 齒數(shù)選擇23選用小錐齒輪齒數(shù)為 ，故大錐齒輪齒數(shù)201?Z 6420.312????Zi7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行計算，即：??3 2121 )5.0()(9. ???????RHEt KTzd（7.1）7.2.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù) 3.1?K2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： mNTI??8.33）選齒寬系數(shù) ：R?3.04）《機(jī)械設(shè)計》書表 10-6 查取材料的彈性影響系數(shù)： 218.9MPZE?5）由《機(jī)械設(shè)計》書中圖 10-21 按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 aH150lim?大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 2li?6）由書《機(jī)械設(shè)計》中式 hnjN6（7.2）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，其中，使用壽命為 10Y，一天工作 12 小時，一年按工作 300 天，檢修期為 3 年。81105.360??hIjln2N7)由書《機(jī)械設(shè)計》中圖 10-19 查得：21HNK8）計算許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，有公式??SKNlim???（7.3）??MPaSKHN150lim1H???2li2??247.2.2 計算1）計算小齒輪 代入 中較小的值td1??H?mKTzRREt 14.2)5.01()(92.3 22???????2）計算 ：圓 周VsndVIt /95.016??（7.4）3）計算齒寬：b64.31.2.01????tRdb?（7.5）4）計算 b/h模數(shù)： 67.524./1??zdmtt（7.6）齒高： .25.th（7.7）67./?b（7.8）5）計算 K：根據(jù) V=0.95m/s、七級精度，查《機(jī)械設(shè)計 》書中圖 10-8 得，動載荷系數(shù) ；9.0?vK同樣在表 10-3 查得： ；由表 10-2 查得 。齒向載荷分布系數(shù)：1??FH 25.1?AK由表 10-9 查得： beHF????5.1.beH?故得： 87.K故得出： 109.2????VAK（7.9）6)校正分度圓直徑，公式 ： mKdtt 7.1331??（7.10）7）計算模數(shù)： 59.620/7.3/1?zdm（7.11）257.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計設(shè)計公式為：??3 212)5.0(4FsaRYzKTm????????（7.12）7.3.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（以下圖表均由《機(jī)械設(shè)計》書中查得）1）由圖 10-20 查得：小齒輪 MPa7201FE??大齒輪 62）由圖 10-18 查得： 9.21FNK3）計算許用應(yīng)力：??64870.11 ???SE?59.22FN4）計算 K：10.????HVAK5）查取 ：FaY由表 10-5 查得： 8.21Fa28.FaY6）查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表 10-5 查得： 5.1?Sa73.12?Sa7）計算大小齒輪的 ??F????MPa0698.1?FSaY734.2????75.31)5.01(3 212??????FsaRYzKTm???（7.12）顯然大齒輪數(shù)值大。小齒輪齒數(shù)計算：262975.3/1/1 ??mdz（7.13）大齒輪齒數(shù)： 92.312???z?經(jīng)上述設(shè)計，即滿足了接觸疲勞強(qiáng)度，同時也符合齒根疲勞強(qiáng)度并做到結(jié)構(gòu)經(jīng)湊，避免浪費(fèi)。7.4 幾何尺寸計算7.4.1 計算分度圓直徑10975.8.3291????mzd（7.14） 457.2?z7.4.2 錐距m72.182.31091 ???????dR（7.15）7.4.3 計算齒輪寬度Rb572.183.0?（7.15）7.4.4 錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)計算、分析對比，小錐齒輪設(shè)計為齒輪軸形式，大錐齒輪設(shè)計為腹板式。參數(shù)： m=3.75 i=3.2129z?z278 軸的設(shè)計計算軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的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。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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度。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。下面根據(jù)上述原則對軸進(jìn)行設(shè)計計算。8.1 I 軸的設(shè)計計算（錐齒輪軸）8.1.1 材料由《機(jī)械零件設(shè)計手冊》中的圖表查得，選用 40 ，調(diào)質(zhì)處理，HBS=241~286 。rC， ，MPab70??Pas50??MPat5~3??8.1.2 初定軸的最小直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》書中表 15-3，取 =110 于是得：0AmnPdI 9.482.1650332mi ??（9.1）I 軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪的直徑 。ABI?現(xiàn)取 。md80in?8.1.3 根據(jù)軸定位的要求確定軸的各段直徑和長度現(xiàn)根據(jù)具體要求確定軸的各段直徑和長度如下圖 9.1 所示：28圖 9.1 小錐齒輪圖8.1.4 小錐齒輪的受力分析圓周力： NdTFmIt 431 108.65.928????（9.2）徑向力： tr 311.cosan???（9.3）軸向力： NFta 311098.i????（9.4）法向載荷： 4.costN?（9.5）8.1.5 鍵的校核選用 A 型普通鍵，軸鍵、輪轂的材料都用 20 剛。取 L=80mm 142??hb（9.6）??MPaKldTbIb1003????（9.7）式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩；K——鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度 K=0.5h=7l——鍵的工作長度： l=L-b=58mm；d——軸的直徑；??MPaPabb 4106.51807.323???????298.1.6 I 軸軸承的校核（30212）查手冊有：C=102000N； ； Y=1.5； e=0.4；013C?圖 9.2 軸的受力圖（1）求軸承的載荷（如上圖 9.2）已知： NFae31098.??NFre310.6??故得徑向載荷： 15r324.9軸向力： Yd10??NFr325.與 同向且2dFae2 1.13dae d??所以指向軸承 1.即軸承 1 為緊端，軸承 2 為松端。故有： aeda 310.5???NF2（2）求軸承當(dāng)量動載荷era?63.101X5.1YFr??.02?由《機(jī)械設(shè)計手冊》中表 13-6 查得： 1.2pfNYXfParp 311 10746)(??222 .??（3）求軸承的壽命hhPcnL 10823105.)(603102 ????（9.8）故所選軸承可用。308.1.7 軸上載荷的計算圖 9.3 軸的受力及彎扭圖