差動變速器的設計【含圖紙】

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無錫太湖學院學士學位論文 編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 差動變速器的設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923186 學生姓名： 戴其貴 指導教師： 唐正寧（職稱： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院學士學位論文 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 差動變速器的設計 是 本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設 計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論 文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 94 學 號： 0923186 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院學士學位論文 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 差動變速器的設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 差動變速器是由基本型變速器對差動輪系進行封閉而成的一種組合式變 速傳動裝置.基本型變速器一般分為磨擦式、鏈式、帶式和脈動式.通過選取 裝置內各不同傳動參數(shù),可實現(xiàn)精密調速并擴大基本型變速器承載能力,或者 擴大基本型變速器的調速范圍,甚至實現(xiàn)過零調速.將基本型變速器和差動輪 系組合,有利于提高變速器變速范圍,因此差動變速器具有很好的開發(fā)空間和 市場前景。 針對差動變速器的分析和設計較為復雜的問題,提出了一種對差動變速 器進行差動輪系的配齒計算方法,以及與變速器的組合裝配設計的方法,給出 了差動變速器的詳細設計過程,并根據(jù)參數(shù)畫出其裝配圖,為同類型傳動設計 提供了理論基礎和方法。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 了解 變速器的發(fā)展歷程及其工作特點； 熟 練使用 CAD，UG 等制圖軟件； I 熟 練掌握差動變速器的變速原理； 辨 別差動變速器與其他變速器的共同點與不同點； 能 夠具備一定的三維空間想象能力。 四、接受任務學生： 機械 94 班 姓名 戴其貴 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2013 年 5 月 25 日 II 摘 要 差動變速器是由基本型變速器對差動輪系進行封閉而成的一種組合式變速傳動裝置.基 本型變速器一般分為磨擦式、鏈式、帶式和脈動式.通過選取裝置內各不同傳動參數(shù),可實 現(xiàn)精密調速并擴大基本型變速器承載能力,或者擴大基本型變速器的調速范圍,甚至實現(xiàn)過 零調速.將基本型變速器和差動輪系組合,有利于提高變速器變速范圍,因此差動變速器具有 很好的開發(fā)空間和市場前景。 針對差動變速器的分析和設計較為復雜的問題,提出了一種對差動變速器進行差動輪系 的配齒計算方法,以及與變速器的組合裝配設計的方法,給出了差動變速器的詳細設計過程, 并根據(jù)參數(shù)畫出其裝配圖,為同類型傳動設計提供了理論基礎和方法。 通過分析差動無級變速器中帶式無級變速工作原理，對差動無級變速器中的帶輪傳動 和差動輪系及定軸齒輪副進行計算設計，得到了帶輪急齒輪傳動的重要參數(shù)，最后對其組 合裝配設計，實現(xiàn)了提高無級變速器的變速范圍。 關鍵詞：差動變速器；傳動裝置；配齒計算；組合設計 Abstract III Abstract Differential transmission is composed of basic transmission to closed differential gear train a combination of variable speed drive. Generally divided into basic transmission friction type, chain and belt type and pulsating flow. By selecting device inside the different parameters, which can realize precise control of motor speed and expand the basic transmission capacity, and expand the basic transmission speed range, and even realize zero speed. The basic transmission and the differential gear train, to improve the transmission speed range, as a result, the differential transmission has the very good development space and market prospects. According to the analysis of the differential transmission and design of more complex problems, put forward a kind of differential gear train was carried out on the differential transmission of gear calculation method, and combined with the transmission assembly design method, gives the detailed design process of a differential transmission, and draw the assembly drawing, according to the parameters of the same type transmission design provides a theoretical basis and methods. By analyzing the differential stepless transmission belt type CVT working principle, the differential stepless transmission pulley transmission and the differential gear train and in the calculation and design of fixed axis gear pair, the pulley gear transmission of the important parameters, finally the combination assembly design, realized the stepless transmission speed range. Key words: differential transmission; Transmission device; For computing tooth; Composite design IV 目 錄 摘要 ..........................................................................................................................................III ABSTRACT ................................................................................................................................IV 目 錄 .......................................................................................................................................V 1 緒論 ........................................................................................................................................1 1.1 設計目的和意義 ..............................................................................................................1 1.2 設計任務 ..........................................................................................................................1 2 總體方案設計 ........................................................................................................................1 2.1 主要組成結構 ..................................................................................................................2 2.2 主要技術參數(shù) ..................................................................................................................2 2.3 工作原理與工作過程概述 ..............................................................................................3 2.3.1 環(huán)模制粒機的工作原理 ..........................................................................................3 2.3.2 環(huán)模制粒機的主要工作過程 ..................................................................................4 3 喂料機構設計 ........................................................................................................................4 3.1 喂料輸送結構設計 ..........................................................................................................5 3.2 喂料器參數(shù)計算 ..............................................................................................................5 3.2.1 螺旋直徑 D 與螺旋軸轉速 n 的計算 .....................................................................5 3.2.2 物料軸向推進速度計算 ..........................................................................................6 3.2.3 電機的選擇 ..............................................................................................................6 3.3 機槽的設計 ......................................................................................................................6 4 調制器結構設計 ....................................................................................................................7 4.1 調質的作用 ......................................................................................................................7 4.2 調質過程的控制 ..............................................................................................................7 4.3 調制器總體方案設計及計算 ..........................................................................................7 5 主傳動系統(tǒng)的設計 ................................................................................................................9 5.1 主電機的選擇 ..................................................................................................................9 5.2 主傳動計算 ......................................................................................................................9 5.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ..............................................................9 5.2.2 按齒面接觸強度設計 ..............................................................................................9 5.2.3 按齒根彎曲強度設計 ............................................................................................11 5.2.4 幾何尺寸計算 ........................................................................................................12 5.2.5 結構設計及繪制齒輪零件圖 ................................................................................12 5.3 空心軸的有限元分析 ....................................................................................................12 6 制粒系統(tǒng)的設計與計算 ......................................................................................................19 6.1 環(huán)模的加工工藝綜述及結構設計 .................................................................................19 6.1.1 環(huán)模的熱處理工藝 ................................................................................................19 6.1.2 環(huán)模?？椎募庸すに?............................................................................................20 6.1.3 環(huán)模的結構 ............................................................................................................20 V 6.1.4 方案設計 ................................................................................................................20 6.2 環(huán)模的參數(shù)計算 ............................................................................................................20 6.2.1 環(huán)模厚度計算 ........................................................................................................20 6.2.2 環(huán)模單位功率面積 ................................................................................................20 6.3 壓輥的設計計算 ............................................................................................................21 6.4 環(huán)模和壓輥工作間隙的調整 ........................................................................................21 7 設備拆裝及維護 ..................................................................................................................23 7.1 制粒機的使用和維護 ....................................................................................................23 7.2 制粒機的檢修 ................................................................................................................23 7.2.1 喂料系統(tǒng)拆裝 ........................................................................................................23 7.2.2 主傳動系統(tǒng)拆裝 ....................................................................................................24 7.2.3 易損件的拆裝 ........................................................................................................26 8 結論與展望 ..........................................................................................................................29 8.1 結論 ...............................................................................................................................29 8.2 存在的不足及對未來的展望 ........................................................................................29 致 謝 ........................................................................................................................................30 參考文獻 ..................................................................................................................................31 無錫太湖學院學士學位論文 0 1 緒論 差動變速器是由基本型變速器對差動輪系進行封閉而成的一種組合式變速傳動裝置.基 本型變速器一般分為磨擦式、鏈式、帶式和脈動式.通過選取裝置內各不同傳動參數(shù),可實 現(xiàn)精密調速并擴大基本型變速器承載能力,或者擴大基本型變速器的調速范圍,甚至實現(xiàn)過 零調速.將基本型變速器和差動輪系組合,有利于提高變速器變速范圍,因此差動變速器具有 很好的開發(fā)空間和市場前景。 針對差動變速器的分析和設計較為復雜的問題,提出了一種對差動變速器進行差動輪系 的配齒計算方法,以及與變速器的組合裝配設計的方法,給出了差動變速器的詳細設計過程, 并根據(jù)參數(shù)畫出其裝配圖,為同類型傳動設計提供了理論基礎和方法。 通過分析差動無級變速器中帶式無級變速工作原理，對差動無級變速器中的帶輪傳動 和差動輪系及定軸齒輪副進行計算設計，得到了帶輪急齒輪傳動的重要參數(shù)，最后對其組 合裝配設計，實現(xiàn)了提高無級變速器的變速范圍。 1.1 設計目的和意義 差動變數(shù)器是行星齒輪的特殊情況。差動輪系還可以將一個原動構件的轉動分解為另 外兩個從動基本構件的不同轉動。差動輪系可進行運動合成的這種特性被廣泛應用于機床、 計算機構及補償調整裝置中。 行星齒輪傳動的主要特點是體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)。但大功率高速行星齒輪 傳動結構較復雜，要求制造精度高。行星齒輪傳動中有些類型效率高，但傳動比不大。另 一些類型則傳動比可以很大，但效率較低。用它們作減速器時，其效率隨傳動比的增大而 減?。蛔髟鏊倨鲿r則有可能產生自鎖。輪系在各種機械中得到了廣泛的應用。 1.2 設計任務 確定設計方案；喂料器技術參數(shù)的確定；電機參數(shù)的確定；調制器技術參數(shù)的確定； 主傳動系統(tǒng)技術參數(shù)的確定；主軸剛度的校核計算；環(huán)模和壓輥配合使用的技術參數(shù)的確 定，壓輥得制作工藝過程；其他相關說明。完成整機的三維設計、主要部件的組裝圖、重 要零件的工程圖、相關參數(shù)的優(yōu)化。 差動變速器設計 1 2 總體方案設計 2.1 主要組成結構 圖 2.1 差動變速器結構圖 AHHC520 型制粒機主要用于中大型配合飼料廠壓制顆粒飼料，也可用于機械化養(yǎng)養(yǎng) 殖場。該產品可以根據(jù)用戶的需求，配備不同模孔孔徑的壓模，生產各種規(guī)格的顆粒飼料， 從而用于不同的養(yǎng)殖對象。該機喂料、調質、制粒分別采用獨立傳動，工作可靠。該設備 主要組成部分有：喂料系統(tǒng)，調質系統(tǒng)，制粒系統(tǒng)，主傳動系統(tǒng)，過載保護系統(tǒng)和潤滑系 統(tǒng)等。 2.2 主要技術參數(shù) 表 2-1 主要技術參數(shù)表 項目 參數(shù) 生產率（t/h） 420 壓模內徑（mm） 520 壓輥直徑（mm） 240 ?？字睆剑╩m） 8 壓模轉速(r/min) 382 螺距（mm） 300 調質器轉速（r/min） 380 槳葉直徑（mm） 560 螺距（mm） 480 偏心軸偏心距(mm) 15 主電機 200KW 調質電機 5.5KW配套動力 喂料電機 2.2KW 無錫太湖學院學士學位論文 2 2.3 工作原理與工作過程概述 2.3.1 環(huán)模制粒機的工作原理 粉狀飼料的制粒過程是一個連續(xù)壓制過程。它建立在粉狀顆粒間有空隙存在的基礎上。 粉狀物料是一種由具有一定流動性的分散顆粒組成的不連續(xù)松散體，在擠壓力的作用下粉 粒相互移近和重新排列，粉粒間所含氣體不斷逸出,從而使得粉粒間的間隙減小，聯(lián)接力增 大，最后被壓制成具有一定密度、一定硬度的顆粒飼料。 在壓粒過程中，飼料的蛋白質和糖分受熱產生可塑性，淀粉部分糊化。 “壓?！?，簡單 地說就是一個擠壓式的熱塑過程。環(huán)模和壓輥是制粒機的主要工作部件，配合飼料從供料 機構較均勻地供給調質機構，飼料在調質機構中與水(或其他添加物)混合后，投入制粒機 構中。飼料在環(huán)模與壓輥的擠壓下，從壓模的模孔中擠出來成為顆粒。從工作過程分析， 環(huán)模是主動回轉零件，而壓輥是靠摩擦而轉動的。 圖 2.2 壓制區(qū)內分區(qū)圖 在環(huán)模制粒過程中，粉料在壓制區(qū)內所在的位置不同，其受壓輥的壓緊 力亦是不同的。 它可劃分為 4 個區(qū)，即供料區(qū)、壓緊區(qū)、擠壓區(qū)和成形區(qū)，見上圖。 在供料區(qū)，物料基本不受機械外力，它處于自然松散狀態(tài)，但它受環(huán)模圈回轉而產 生 離心力影響，使粉料緊貼在環(huán)模內圈上。隨著模輥的旋轉，物料進入壓緊區(qū)，在此區(qū)域內， 受模輥的擠壓作用，粉粒之間產生相對移動，孔隙逐漸減小。隨著物料向前移動速度的加 快，擠壓力逐漸增加，孔隙更小，但粉粒基本上還未變形。在擠壓區(qū)內，模輥間隙變小， 擠壓力急劇增大，粉粒進一步靠緊和鑲嵌，粉粒間的接觸面增大和聯(lián)結增強，粉粒產生變 形，并產生了較好的聯(lián)結，同時將壓緊粉體向?？讛D去。經(jīng)過?？滓欢伍L度的飽壓形成顆 粒飼料。這一區(qū)段物料將產生彈性、塑性組合變形。在壓模孔內已充滿了已被壓實成形的 飼料柱體，在?？變葌扔植粩嘟邮苄聰D入的粉料，使飼料柱體向外側推移，排出?？住＿@ 時擠壓力必須克服?？變攘现Σ亮Φ目偤?。物料在模輥轉動作用下壓制成顆粒有兩個條 差動變速器設計 3 件：一是模輥要把物料攫入變形口，二是壓輥對物料擠壓力要大于模孔內料柱的摩擦阻力。 2.3.2 環(huán)模制粒機的主要工作過程 當水分含量為 1214的配合飼料進入混合喂料器后，飼料經(jīng)加入一定量的水蒸汽 后，被螺旋漿葉混合攪拌均勻后送進調質器內，進行糊化。如果需要，也可以將糖蜜、脂 等液體均勻噴灑到物料中去，脂的添加量不得超過 3，以利于成形。調質后的物料水分 達到 1517，然后經(jīng)分配器分配到轉動的環(huán)式壓模和壓輥的工作面上。旋轉的壓輥通 過與物料的磨擦帶動壓輥旋轉，物料在強烈的擠壓下，克服孔壁的阻力，并不斷從壓?？?中成條的擠出。擠出時被裝置在壓模外的切刀切成長度適宜的顆粒。切刀的位置可以調節(jié)， 以控制顆粒的長短。剛壓制出的顆粒溫度一般在 7590之間，水分在 1516左右， 必須在經(jīng)過冷卻降溫，揮發(fā)水分使其溫度接近室溫，以便保管儲藏。 3 喂料機構設計 喂料機構的作用是將待制粒倉中的粉狀物料均勻地輸送到調質部分，其關鍵是保證輸 送速度的穩(wěn)定。傳統(tǒng)的機構通常是依靠螺旋輸送機來實現(xiàn)這種功能。螺旋輸送機又稱“絞 龍” ，是一種無撓性牽引構件的連續(xù)輸送設備。其結構主要包括料槽、螺旋葉片和轉動軸組 成的螺旋體、兩端軸承和驅動裝置幾部分。工作時，物料由進料口進入料槽，并在螺旋葉 片的推動下沿螺旋槽作軸向移動，直至卸料口被排出。螺旋輸送機的類型有水平、垂直和 傾斜三種形式，本設計中選用水平螺旋輸送機。與其它輸送設備相比，螺旋輸送機具有結 構簡單、橫截面積小、密封性好、操作維修安全、方便、制造成本低等優(yōu)點，這也正是它 被廣泛應用的原因之一。 無錫太湖學院學士學位論文 4 圖 3.1 喂料機構簡圖 3.1 喂料輸送結構設計 該設備的螺旋輸送機葉片采用單頭滿面式螺旋葉片，螺旋葉片的一邊緊貼在軸上，形 成完整的螺旋面。這種葉片構造簡單，輸送能力強，便于均勻地輸送粉類物料。 螺旋面采用右旋設計方案。由于輸送物料中含有一定水分，為了防止葉片生銹，影響 物料輸送和產品質量，選用不銹鋼作為葉片材料。同時，由于在工作過程中，葉片磨損比 較嚴重，為了增加其耐磨性，要對葉片進行調質處理，以提高其表面硬度。 螺旋葉片厚度為 5mm，螺距為（0.8-1）D，D 為螺旋直徑，由于本設計采用水平結構 設計，取 S=D，機殼厚度為 5mm。 3.2 喂料器參數(shù)計算 3.2.1 螺旋直徑 D 與螺旋軸轉速 n 的計算 根據(jù)運輸機械設計選用手冊的公式 15-1： ）（ m5.2CQK （3.1） 其中，Q:輸送能力，按設計要求，取 20t/h； K：物料特性系數(shù)，常用物料的 k 值見運輸機械設計選用手冊 表 15-1，這里取 0.0415； :填充系數(shù)，見運輸機械設計選用手冊表 15-1，這里取 0.35； C：傾角系數(shù)，見運輸機械設計選用手冊表 15-1，這里取 1； 差動變速器設計 5 :物料松散密度，見運輸機械設計選用手冊 表 15-6，這里取 0.52t/m3， 將數(shù)據(jù)帶入上式，可得 mD27.0 圓整后，取 D=0.3m。 根據(jù)運輸機械設計選用手冊的公式 15-2： in)/(rAn （3.2） 其中，A：物料綜合系數(shù)，見運輸機械設計選用手冊 表 15-6，這里取 75， 代入上式，得 min/9.136rn 又由公式運輸機械設計選用手冊的公式 15-3 CsDQ247 （3.3） 計算得 in/059.rn 圓整后，取 n=90r/min。 對 D 和 n 圓整后，應該對填充系數(shù)進行驗算： 37.0472CsnDQ （3.4） 未超過上限，故圓整后的 D 和 n 值適合。 3.2.2 物料軸向推進速度計算 根據(jù)公式： 60SV （3.5） 式中，V：物料的軸向推進速度（m/s） ； S：螺旋葉片的螺距（ m） ； n：螺旋軸轉速（r/min）; 則物料沿軸向推進速度 。V45.0 3.2.3 電機的選擇 由于 N=1.33 kw,所以驅動軸轉動的電機選用 YTC 型電磁調速異步電動機，該電機有三 相異步交流電機、渦流離合器與測速發(fā)電機組成，并與控制器配合使用，工作時，此電機 能根據(jù)軸上承受載荷的不同自動地、無級地調整其輸出轉速，達到無級變速喂料，控制不 同喂料量的目的。 3.3 機槽的設計 本設計中的機槽采用法蘭和截面為 U 字型的鋼制機槽。 U 型機槽的厚度為 5mm 薄鋼 無錫太湖學院學士學位論文 6 板，其兩側臂垂直，底部成半圓形，在 U 型機槽的端面焊接有法蘭，用以固定蓋板和端蓋。 機槽半圓的內徑大于螺旋葉片半徑，允許少量的物料滯留于槽底，以防葉片與槽底摩擦。 為了對機槽進行密封，機槽上部裝有用薄鋼板制成的蓋板，蓋板用螺栓固定在槽體上 端的鋼制法蘭上。蓋板可以開啟，以便對槽體進行必要的檢查。蓋板上開有進料口，機槽 底部開有卸料口，均做成方形，以便安裝料管。 4 調制器結構設計 調質就是使粉料在高溫、高壓下通入過熱蒸汽,使其熟化的過程。它是顆粒飼料生產中 的必然環(huán)節(jié),在這一過程中可使飼料中很多成分發(fā)生變化,其中有些是人們所需要的,而有些 則是人們所不希望的。 4.1 調質的作用 在調質過程中最主要的變化就是使飼料中含量較高的淀粉部分發(fā)生糊化,而使淀粉更易 被動物所消化吸收。這可明顯地提高飼料的利用率; 同時產生的糊精具有較好的適口性,可大 大提高飼料的適口性;另外,糊化淀粉可使飼料的黏稠性提高 ,可起到黏結劑的作用,這也是在 制粒過程中必須進行調質的一個主要原因。 調質中的高溫、高壓可使飼料中大量病原微生物滅活,如常見的沙門氏桿菌及大腸桿菌 等。特別是最近一些飼料廠為了生產出高衛(wèi)生標準、無病原菌尤其是無沙門氏菌的產品,在 飼料生產時,出現(xiàn)了提高制粒溫度的發(fā)展趨勢。這些飼料廠家規(guī)定制粒溫度在 85 以上,它 是有效地殺死沙門氏菌的示值溫度。在國外更是如此,早在 20 世紀 80 年代末西歐在打“沙 門氏菌恐慌”戰(zhàn)時,在調質中首要考慮的就是殺菌的問題,目前西歐已開始采用的擠壓調質二 次制粒工藝通常達到的制粒溫度為 90 。 差動變速器設計 7 4.2 調質過程的控制 為減少營養(yǎng)成分的損失,在制粒過程中要根據(jù)不同的原料組分、含水量及對產品熟化程 度的不同要求來調整調質時間。一般來說,調質時間越長,原料的熟化度越好。淀粉糊化度越 高,黏性越好,生產出的顆粒料物理性能就越好,但同時營養(yǎng)物質損失也較多。一般飼料原料 的調質時間為 1030 s 為宜。但對各種飼料都合適的一個調質時間是不存在的。因此,最重 要的創(chuàng)新應該是把飼料原料在調質器中滯留時間設為一個可變參數(shù)。 4.3 調制器總體方案設計及計算 本設計方案采用單級槳葉式調質器，該型調制器通過改變槳葉的傾斜角度來控制物料 的推進速度，針對不同的物料，分別設定調質器槳葉的傾斜角度，控制物料的調質時間， 實現(xiàn)調質器的最優(yōu)功能。 調質時間： )(36041 21 sQkvlDVt （4.1） 式中，V：調質筒體積（ ）；3m D：調質筒直徑（m）； ：調質筒長度，取 =7D；ll ：飼料容重( ),取 v=0.5；v3/t ；飼料充滿系數(shù)，取 k=0.3。k 調質軸輸送量 Q1，取壓粒設計產量 Q 的 1.52.0 倍，可初定 Q1=1.8Q。 將上述有關參數(shù)代入調質時間 t 計算式： 3608.1.5742Dt圖 4.1 調制器軸 無錫太湖學院學士學位論文 8 （4.2） 33 078.36.057481QtQtD （4.3） 對于一臺選定產量 Q 的制粒機來說，調質時間 t 對 D 影響很大，為了便于設計，一般 取 t=15 秒。代入上式，計算得 D=0.5592m。參照市場上同類產品的技術參數(shù)，取調質桶直 徑為 560mm，長度 3200mm。調質電機選用 Y100L，功率 2.2kW，同步轉速 1500r/min。 5 主傳動系統(tǒng)的設計 5.1 主電機的選擇 根據(jù)吳克疇教授摘譯的混合飼料生產工藝一書介紹，一臺飼料壓粒機的生產率 Q 可以近似的由下式來計算： )/(2.7htpKNQ （5.1） 式中，N：壓粒電動機的驅動功率（KW） ； ：要壓粒的散料密度（t/ ） ；3m ：壓粒電動機的效率取 0.80.9； p：需要壓粒壓力（MPa） ； ：決定于壓縮率 K（未壓粒的散裝物和壓粒后的顆粒密度的比率） ；K K：壓縮率，可取 0.50.7； 公式換算得到驅動功率的算法： 差動變速器設計 9 2.7 QpKN （5.2） 已知：Q=10, =0.9，查表得到 P=56； =0.5；=0.5； 帶入計算得到 N=166.2kW，經(jīng)查表，選取主電機型號為 Y280L-2 ，額定功率為 200KW，同步轉速 1500r/min。 5.2 主傳動計算 該設計方案主傳動系統(tǒng)采用直齒齒輪傳動，主要優(yōu)點是工作可靠，使用壽命長，傳動 較平穩(wěn)，傳遞功率高，結構緊湊，功率和速度適用范圍很廣等。工作時,由電動機帶動小、 大齒輪，并經(jīng)傳動空軸帶動環(huán)模轉動，環(huán)模與壓輥擠壓物料成形。 5.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）選定齒形為直齒圓柱齒輪傳動。 2）作為機床主軸傳動，選用 7 級精度（GB 10095-88） 3）材料選擇。由機械設計表 10-1 選擇小齒輪材料為們 40Cr（調質） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質） ，硬度為 240HBS，二者硬度差為 40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù)為 z1=24，大齒輪齒數(shù)為 z2=3.7424=92.976，取 z2=93。 5.2.2 按齒面接觸強度設計 由機械設計公式 10-9a 進行試算，即 3 2112. HEdt ZuKTd （5.3） （1）確定公式內的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) Kt=1.3. 2）計算小齒輪傳遞的轉矩。 mNmNnPT 65151 1029.14802.90.9 （5.4） 3）由機械設計表 10-7 選取齒寬系數(shù) d=1. 4）由機械設計表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE=189.8 MPa1/2. 5）由機械設計圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim1=600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限 Hlim2=550MPa。 6）由機械設計式 10-13 計算應力循環(huán)次數(shù)。 992 911065.87.34 1034.6)582(0NjLnh （5.5） 7）由機械設計圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.95，K HN2=0.98. 無錫太湖學院學士學位論文 10 8）計算接觸疲勞許用應力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由機械設計得 MPaSKHN570695.01lim1 398.2li2 （2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t，代入 H中較小的值。 m m ZuKTdEdt417.8 5398.17.831029.3.3 262 （5.6） 2）計算圓周速度 v。 smsndt /50.1/106487.106 （5.7） 3）計算齒寬。 mdbt 47.847.81 （5.8） 4）計算齒寬與齒高之比 。hb 模數(shù) mzdmtt 184.6247.18 （5.9） 齒高 ht 914.318.65. （5.10） 67.0.hb 5）計算載荷系數(shù)。 根據(jù) v=11.50m/s，7 級精度，由 機械設計圖 10-8 查得動載荷系數(shù) Kv=1.18,； 直齒輪， ；1FHK 由機械設計表 10-2 查得使用系數(shù) KA=1.25； 由機械設計表 10-4 用插值法查得 7 級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時， 。42.1HK 由 ， 查圖 10-13 得 ；故載荷系數(shù)670hb42.1H32.1F 差動變速器設計 11 127.4.18.25HvAK 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由機械設計得 mdtt .73.417.831 （5.11） 7）計算模數(shù)。 zdm287.248.17 （5.12） 5.2.3 按齒根彎曲強度設計 由機械設計公式 10-5 得彎曲強度計算公式為 (5.13)321FSAdYzKTm （1）確定公式內的各計算數(shù)值。 1）由機械設計圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪MPaFE501 的彎曲疲勞強度極限 ；MPaFE3802 2）由圖 10-18 取得彎曲疲勞壽命系數(shù) ； ；90.1FNK9.2FN 3）計算彎曲疲勞需用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=1.4，由機械設計式 10-12 得 MPaaSFENF 49.314.151K857.2.80922 4）計算載荷系數(shù) K。 94.131.5FvA 5）查取齒形系數(shù)。 由機械設計表 10-5 查得， ； 。6.21aY2.Fa 6）查取應力校正系數(shù)。 由機械設計表 10-5 查得， ； 。58.1Sa7.12Sa 7）計算大、小齒輪的 并加以比較。FSa0157.8.25736.49.3621FSaY 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設計計算 無錫太湖學院學士學位論文 12 mm0954.17.24109.7.36 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算得模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算得模 數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所 決定的承載能力，僅于齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模 數(shù) 5.0954mm，就近圓整到標準值 m=6mm，按接觸強度算得的分度圓直徑 d1=174.887，算 出小齒輪齒數(shù) 30148.2967.11 mdz 大齒輪齒數(shù) ，取 。25.3075.2zz 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲強度，并做 到結構緊湊，避免浪費。 5.2.4 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 mmzd7026183021 （2）計算中心距 a4121 （3）計算齒輪寬度 mdb801 取 B2=180mm，B1=190mm。 5.2.5 結構設計及繪制齒輪零件圖 見零件圖 AHHC520-ZL-01 和 AHHC520-ZL-02。 5.3 空心軸的有限元分析 電機的轉矩通過一對齒輪傳動傳遞給空心軸，空心軸帶動固定其上的環(huán)模一起旋轉。 因此，空心軸是主要的傳動和連接部件?？招妮S的主要制造工藝和計算如下： 1、 空心軸材料為 45 鋼； 2、 該軸采用鍛造方式加工，然后再進行車削和銑削加工； 3、 空心軸內壁設有軸承支座，為了將環(huán)模和主軸定位，保證兩零件的同軸度，環(huán) 模和空心軸用鍵連接，即傳動鍵，并用螺栓定位?？招闹鬏S結構請參見制粒部分部 裝圖 AHHC520-ZL-00。 差動變速器設計 13 (1)進入 UG NX6.0 的高級仿真模塊，并新建 FEM 和仿真。 無錫太湖學院學士學位論文 14 （2）新建解算方案 Solution1。 （3）對模型施加載荷和約束。 差動變速器設計 15 （4）指派模型材料。 無錫太湖學院學士學位論文 16 （5）對模型進行網(wǎng)格劃分。用 10mm 的 CTETRA（4）單元。 差動變速器設計 17 （6）定義了相關參數(shù)后，即可開始解算。 （7）解算完成后，查看節(jié)點位移和應力云圖，如下： 無錫太湖學院學士學位論文 18 通過有限元分析，我們可以從云圖上看到，空心軸上變形最大處的位移量在 0.0028mm 左右，而最大應力為 4.388MPa，均滿足要求。 差動變速器設計 19 6 制粒系統(tǒng)的設計與計算 6.1 環(huán)模的加工工藝綜述及結構設計 圖 6.1 環(huán)模 環(huán)模是顆粒飼料壓制機的關鍵零件之一；又是易損件；價格不菲；其質量的好壞和質 量是否穩(wěn)定,直接影響環(huán)模的使用壽命和顆粒飼料壓制機的產量、飼料的質量，從而影響飼 料加工的生產成本。 環(huán)模失效的主要形式是模孔及環(huán)模內環(huán)表已磨損報廢，也有少量環(huán)模開裂和?？锥氯?（即壓不出料）的情況。環(huán)模的使用壽命主要與環(huán)模材料、環(huán)模的加工工藝有關，對同一 環(huán)模材料和同一加工工藝，環(huán)模的使用壽命還與飼料配方、飼料生產工藝參數(shù)、工藝操作 等有關。環(huán)模初試壓是否順利出料主要與環(huán)模?？妆砻婀鉂嵍扔嘘P。目前，國產顆粒飼料 壓制機的環(huán)模材料常見的有 20 號鋼、35 號鋼、45 號鋼、 20Cr、40Cr、20CrMnTi、40CrMnMo 等中、低碳優(yōu)質碳素結構和合金結構鋼，也有少量采用 不銹鋼制造。 6.1.1 環(huán)模的熱處理工藝 在常用環(huán)模材料加工工藝中,常見的熱處理方法有正火、調質、淬火、滲碳、滲氮。要 針對不同的環(huán)模材料,綜合考慮這些熱處理方法的特點,而安排于機加工工序之間。正火處理 消除內應力,為下一道工序作準備。在環(huán)模加工工藝中,正火處理一般安排在鍛造之后或粗加 工之前,也有安排在精車之前。經(jīng)正火處理后的環(huán)模,切削性能有所改善,并能適當?shù)馗纳萍?工后表面光潔度。 環(huán)模調質的目的能獲得較高的強度和韌性性能,特別是保持環(huán)模心部的綜合機械性能。 在環(huán)模加工工藝中,一般安排在精車,擴孔之前或粗加工之后;也可以安排在滲氮之前。對于 中碳優(yōu)質結構鋼和合金結構鋼,要注意淬火與高溫回火的時間間隔不宜過長,否則,因環(huán)模的 無錫太湖學院學士學位論文 20 復雜結構而可能造成環(huán)模的熱處理裂紋。 環(huán)模的淬火處理常用的冷卻介質為水和油。在水中的冷卻速度比在油中快些。如在水 中加入 0.15%0.30% 的聚乙烯醇,其冷卻介于水和油之間,可得到較好的熱處理組織。淬火 一般安排在擴孔后或磨削加工之前,可作最終熱處理工藝。 滲碳處理能提高?？缀蛢拳h(huán)表面的硬度,提高其耐磨性,從而提高環(huán)模的使用壽命。滲碳 主要針對含碳量 0.15%0.25%的優(yōu)質結構鋼和低合金鋼如 20 號鋼、20Cr、20CrMnTi 等。 6.1.2 環(huán)模模