机械专业课程设计-60t钢包回转台传动装置设计.doc

重庆科技学院专科生课程设计 摘要 课程设计任务书设计题目： 60t钢包回转台传动装置设计学生姓名课程名称专业课程设计专业班级地 点起止时间设计内容及要求设计60t钢包回转台传动装置传动系统，包括传动方案制定、传动功率计算、传动件参数计算及结构设计。制定传动方案3种，选择其中一种进行具体设计，分工进行参数计算及结构设计，各自完成总装图的绘制（2#图幅），计算机绘制，提交设计说明书1份（字数不少于5000字）设计参数1、承载能力 60t 2；2、回转速度 3rpm；3、回转半径 4.5m ；进度要求第12天熟悉题目，提出设计基本方案第38天进行参数计算及基本结构设计第913天修正参数及绘图第1415天提交设计成果及回答提问参考资料冶炼机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面教材或参考文献其它计算机及绘图软件说明.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。目 录摘要1 绪 论 1.1盛钢桶的发展史 1.2传动装置的总体设计 1.2.1传动装置的组成方 1.2.2传动方案的确定2 直齿圆锥齿轮设计2.1 第一级传动齿轮的设计2.2 第二级传动齿轮的设计3 轴的设计3.1 传动第一级轴的设计3.2 传动第二级轴的设计3.3 传动第三级轴的设计4 轴上键的选取5 设备的安装与维护6 心得体会7 参考文献 摘 要炼钢炉练出的连铸用合格钢水装入盛钢桶，经吹气调温或真空脱气处理后，由盛钢桶运载设备送至连铸机浇铸平台。按工艺要求将钢水注入中间罐，以便使钢水铸入结晶器进行浇铸。回转台是在连铸的前一步骤，为连铸工序做准备。在连续浇铸时拥有了很多的时间，为连续浇铸提供结晶的时间，使连续生产成为可能。因此，对回转台的运动速度有一定的要求，对回转臂的强度有一定的要求，来保证回转台的承载能力。使其在运动过程中具有一定的安全性。对回转臂的要求很严格，必须加强对其机构的验算分析。 回转台是由盛钢桶支承台架、驱动装置和下部结构组成，盛钢桶支承台架是一个具有同一水平高度的两端悬臂梁，该台架通过带有滚动轴承的齿圈支承在下部结构上，而下部结构直接与钢筋混凝土基础连接。关键词：回转台转动装置 回转臂 螺栓连接1 绪论1.1盛钢桶的发展史 盛钢桶运载设备的任务是将盛钢桶运送到浇铸位置，供给中间罐所必须的钢水。目前，生产上使用的主要有以下四种形式的设备：专用起重机或借用铸锭起重机、固定式座驾、浇铸车和旋转台。早期，连铸机多设在模铸跨内，只进行单炉浇铸。如调度上没有困难，可借用铸锭起重机，一机多用，经济上合算，操作也方便。为解决连铸时占用铸锭起重机影响模铸或其他工艺操作的问题，而设置了固定式盛钢桶座架。近几年，随着车间内连铸机浇铸分成并列的两跨，以避免操作上的干扰。盛钢桶的运送多采用浇铸车或回转台。盛钢桶在实际生产中得到了广泛的应用。1.2传动装置的总体设计传动装置是用来传递运动和动力、变换运动形式，以实现工作机预定的工作要求的装置，是机器的重要组成部分。实践证明，机器的工作性能、质量及成本在很大程度上取决于传动装置设计的合理性，所以它的合理设计是一个十分重要的问题。分析60t钢包回转台传动装置系统的方案及特点如下：1.2.1传动装置的组成方案：钢包回转台主要由原动机（电动机）、传动装置（减速器）和工作机三部分组成，各部分通过联轴器连接起来。为实现工作机预定的功能要求，可以有不同的传动方案。合理的传动方案应除满足工作的功能要求，工作可靠性和适应外部条件外，还应为求结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维修方便等。因此在设计时优先满足重点要求。钢包回转台有如下的3种传动方案，下面分别对其进行简要分析和比较。 方案一，如图所示，一级为带传动，第二级为二级直齿轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时有安全保护作用，因此这种方案得到广泛的运用。但是带传动在结构宽度和尺寸都较大，而且带传动不适用于大功率的机械传动和高温、高压、高载荷的恶劣工作环境。方案二，如图所示，为电动机直接与圆柱齿轮减速器相连接，此减速器宽度尺寸较大，但是由于齿轮制造容易，传动准确，因此也运用较广。开式齿轮传动的工作条件差，润滑条件不好，磨损严重，应布置在低速级。 方案三，如图所示，为电机直接与圆柱直齿轮减速器相连接，但是在减速器中采用的是蜗杆涡轮，它的结构最紧凑，但是蜗杆涡轮传动效率低，功率损失大，且成本较高。1.2.2传动方案的确定分析三种传动方案，最终选择第二种传动方案来设计计算，它满足钢包回转台的工作环境，而且在运动上面保证了很好的传动比和传动的准确性。转矩 ：t1=fr=60（1+25%）9.84.5=3307500n.m摩擦阻力矩，估算放大40%f=2601000（1+40%）9.8 =1646400n查机械零件=637mpa由以下关系得到：安全系数k取35的值，取k=5f/(d/4)= kd=25.66 26mm结论：满足要求的滚动轴承型号为：6006 d=30mm d=55mm则有滚动轴承的半径为：r=d2+（d-d）2 =302+（55-30）2 =27.5mm有机械零件手册查的摩擦系数=0.100.16取=0.15则有： t2= fr =050.001 =6791.4n.m则总的转矩为t总=t1+t2 =3307500+6791.4 =3314291.4n.m工作机的有效功率为： pw=tn/9550 =3314291.40.05/9550 =17.35231099kw 17.35kw则电动机的额定功率为： pd=pw而有于以下的因素有关，及总=齿外齿内联联 =0.980.980.950.990.990.990.990.990.990.990.99 0.835 则pd=pw =17.350.835 =20.8kw则可根据机械设计手册查的相关的电机的型号有以下满足要求的：参数型号功率（kw）转速（r/min）y180m-222294042.289%0.89173y180l-422147042.591.5%0.86192y200l-22297044.690.2%0.83250y225m-82273047.690%0.78292分析上表得到以下的结论： 传动比的范围为：i总=（35）（46）（812） =（96360）则电机的转速范围：nd= i总3 =（2881080）rmin则进一步的推出合适的满载电机应该选择其型号： y200l-22297044.690.2%0.83250则选定电机后，应该以满载电机的转速来计算，及 i总=nmnw =9703=323.333323则按照相关的经验公式来分配传动比，初步选择了以下传动比分配，及 i 1=5 i2=6 i3=10.77则选定后的总的传动比为：i总=5610.77=323.1可以根据分配好的传动比，计算各轴的转速：n1=nmi 1=9705=194 rminn2= nm（i 1 i2）=97030=32.33 rminn3= nm（i 1 i2 i3）=970323.1 = 3.002166512 rmin 3 rmin根据所选定的传动比分析到的工作机的转速满足要求，可以继续向一步进行计算，设计出相关的机构等参数。计算各轴的功率为以下：一轴的功率=220.99=21.8kw二轴的功率=220.990.980.99=21.110956kw21.11kw三轴的功率=220.990.980.990.980.99=20.450125351kw21.45kw锥齿轮的计算功率=220.990.980.990.980.990.990.990.99=19.83234578kw19.8kw外齿合的功率=19.892345780.990.950.99=18.45016636kw18.45 减速箱的齿轮设计第一级齿轮1. 选择齿轮精度等级、材料及齿数。（1） 选择八级精度，闭式齿轮传动。（2） 采用软齿面齿轮。小齿轮选用45钢调质处理，大齿轮采用45钢正火处理。参考表7-1，取小齿轮硬度的217255hbs,大齿轮硬度为162217hbs.计算时取小齿轮硬度为240hbs，大齿轮硬度为190hbs。（3） 选小齿轮齿数z1=21,i=5,z2=105取z2=105,u=105/21=5对于齿面硬度小于350hbs的闭式齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。2. 按齿面接触疲劳强度设计设计公式 d1t(1) 试选载荷系数kt=1.5（下标t表示试选）。(2) 小齿轮传递的转矩。t1=9.5510=9.55=214432n(3) 据表7-8，因为单级传动，齿轮为对称布置，取齿宽系数.(4) 由表7-6，查得弹性系数ze=189.8mpa (5) 取节点区域系数zh=2.5.(6) 接触疲劳强度许用应力按图中mq线。1） 由图7-16a查得查图7-14a, .2） 计算应力循环次数。按二班制，每班8小时，每年工作300天计算。n1=60n1jlh=60n2= 3) 由图7-18,曲线2差得，z(不允许出现点蚀) 4）查表7-9，取s h=1. 许用接触应力 取小值 代入。（7）计算 (8) 圆周速度 （9）计算载荷系数。 1）按表7-3，取ka=1 2）根据v=32.6m/s和8级精度，按图7-8查得k 3）按表7-4，由软齿面，8级精度，不对称支承。 式中 4) 根据 式中 查表7-5得：ka=1.1. k= 与假设k不符， 对进行修正。（10）主要尺寸计算。 1）模数 m= 取m=6 2）分度圆直径 d1= 3)中心距 4）齿宽b取b 3. 齿根弯曲疲劳强度校核。 按式7-6a校核. (1) 齿形系数查表7-7. （2）应力修正系数查表7-7. （3）需用应力1）查图7-16b mq线， 查图7-14bmq线。2）查图7-19. 3)查表7-9 取 （4）校核计算。 弯曲强度足够。（以上图表系查课本机械零件） 第二级齿轮1、选择齿轮精度等级、材料及齿数1） 转炉转速不高，故选择8级精度2） 载荷平稳，传递功率较小，采用软齿面齿轮，小齿轮选用45钢调质处理，大齿轮选用45钢正火处理，参考表7-1，取小齿轮硬度为217-255hbs，取240hbs，大齿轮硬度为162-217hbs，取190hbs3)选小齿轮齿数=25，则=i=25*6=150，取=150，u=150/25=6对于齿面硬度小于350hbs的闭式齿轮传动，应按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度校核。2、 按齿面接触疲劳强度设计设计公式为 1） 试选载荷系数（下标t表示试选）2） 小齿轮传递的扭矩3） 据表7-8，齿轮非对称布置，取齿宽系数=1.24） 据表7-6，查得弹性系数5） 节点区域系数6） 接触疲劳应力（按图中mq线）由图7-16a，查得，查图7-14a，计算应力循环次数由图7-18，曲线2，得,(不允许出现点蚀）查表7-9取许用接触应力 取小值代入7） 计算mm8） 圆周速度9） 计算载荷系数按表7-3，取根据，和8级精度，按图7-8查得按表7-4，由软齿面、8级精度、不对称支承：式中根据式中查表7-5，,与假设（）不符，对进行修正10） 主要尺寸计算模数取标准值m=8分度圆直径 中心距齿宽 3、 齿根弯曲疲劳强度校核1） 齿形系数查表7-7，2） 应力修正系数查表7-7，3） 许用应力查图7-16bmq线，查图7-14bmq线，查图7-19，,查表7-9，取4） 校核计算弯曲强度足够，所选择齿轮符合要求。小齿轮可以做成实心结构的齿轮,大齿轮选用轮辐式结构的齿轮。 轴的选择及强度校核轴11. 轴i的设计:(1) 选择45号钢调质处理作为轴i的材料(2) 由于电机的d=55mm 为了联轴器左右受力平稳则选取轴端直径a=55mm(3) 选择电机与联轴器的键为a型键 b=18mm h=11mm l=60mm(4) 联轴器与轴的键为a型键b=18mm h=11mm l=60mm2. 轴i的强度校核 3.受力简图： ft fr fn 140 105 382 140 水平受力图: 水平弯矩图: a b c d 垂直面受力图: 垂直面弯矩图: a b c d合成扭矩图: a b c d扭矩图: a b c d轴的材料：该轴无特殊要求，因而选用45钢，调质处理。由于轴的尺寸较大，性能数据按毛坯直径的选用，由表9-1查得许用应力：由表9-5查得画出轴的结构简图（如上图所示），可确定出轴承的支点跨距（1） 对于此轴 cos=3621n(2) 水平面支反力 垂直面支反力 (3) 水平弯矩图 截面c 垂直面弯矩图 截面c左边 截面c右边 合成弯矩图 截面c 扭矩图 扭矩t=214432n (4) 按弯矩合成应力校核轴强度 从合成弯矩图可知截面c处弯矩最大，应校核该截面强度 式中 由式（9-5）可得 校核结果：截面c的强度足够4. 轴承工作寿命 （球轴承）6012滚动轴承具有的径向基本额定动载荷 (1) 由于结构设计的保证，使轴向外力作用在轴承1上轴承2不受轴向力。(2) 轴承2的工作寿命： (3) 计算轴承1的工作寿命查机械零件手册6012轴承的计算确定系数e =0.05根据=0.05用插入法查表11-6得e=0.25又根据表11-6 x=0.56据e查得y=1.71故(4) 轴承的工作寿命为： =8640h则轴承寿命合格轴承21、轴上的转矩 ,其中是由前一位同学计算所得，2、 求作用在齿轮上的力其中下标为1的都是由前一位同学所得。3、 初步估算轴的最小直径，选取联轴器初估直径：安装联轴器处轴的直径d为轴的最小直径。轴的材料由表9-1选用q235钢。根据表9-3，a=135-160，按公式考虑轴上键槽削弱，轴径需增大3%，则d=66.4-78.7mm，取d=70mm4、 选择轴的材料，确定许用应力轴的材料，选用q235钢，由于轴的尺寸较大，性能数据按毛坯直径200mm的选用，由表9-1查得,，许用应力由表9-5查得5、 画轴的计算简图，计算支反力由轴的结构简图,可确定出轴承支点跨距由此可以画出轴的受力简图 c d a b 6、 画轴水平面和垂直面受力图和画弯矩图、扭矩图水平面受力图 水平面弯矩图 861560 a b c d 807286 垂直面受力图 垂直面弯矩图 984340 473062 a b c d 122660 667553合成弯矩图 1308132 1047538 870242 935680 a b c d扭矩为t = 10401627、 按弯扭合成应力校核轴的强度从弯扭合成图知 截面b处弯矩最大，应该校核该截面的强度 截面b的当量弯矩 式中由公式式中d= 77mm由其他同学提供校核结果 ，截面b的强度足够所以所选轴符合要求。轴承31、轴上的转矩 2、 求作用在齿轮上的力3、 初步估算轴的最小直径，选取联轴器初估直径：安装联轴器处轴的直径d为轴的最小直径。轴的材料由表9-1选用45钢调质处理。根据表9-3，a=107-118，按公式考虑轴上键槽削弱，轴径需增大3%，则d=94.7-104.4mm，取d=100mm4、 选择轴的材料，确定许用应力轴的材料，选用45钢，由于轴的尺寸较大，性能数据按毛坯直径200mm的选用，由表9-1查得,，许用应力由表9-5查得，5、 画轴的计算简图，计算支反力由轴的结构简图,可确定出轴承支点跨距，由此可以画出轴的受力简图 a d c b a 6、 画轴水平面和垂直面受力图和画弯矩图、扭矩图水平面受力图 d c b a 水平面弯矩图 2603016 d c b a 5089392垂直面受力图 垂直面弯矩图 2953056 850927 d c b a 1870560 3490344合成弯矩图 5422260 4354100 3936525 850927 d c b a扭矩为t = 60555217、 按弯扭合成应力校核轴的强度从弯扭合成图知 截面c处弯矩最大，应该校核该截面的强度 截面c的当量弯矩 式中由公式式中d= 104mm由其他同学提供校核结果 ，截面c的强度足够所以所选轴符合要求。 键的选择及强度校核平键的主要尺寸为，键宽 b，键高 h，和键长 l设计时，根据轴的直径d从标准（表4-1）中选取平键的宽度b和高度h，键长l根据轮毂长度确定，（一般比轮毂长度短5-10mm），并符合标准中规定的长度系列1、 轴直径d=104mm，根据表4-1，查得 b = 28 mm，h = 16 mm， l = 140 mm，长度校核查表 4-2 查得 = 150mpa，式中 t = 6055521 d = 104 mm， k = = 8 mml = l - b = 140 - 28 = 112 mm所以所选择的键强度足够。2、 轴直径 d = 92 mm， 根据表4-1，查得 b = 25 mm， h = 14 mm， l = 200 mm长度校核查表4-2 ，查得 ，=150mpa式中 t = 6055521 ， d = 92 mm， k = = 7 mml = l - b = 200 - 25 = 175 mm 所以所选键的强度足够。安装要点与维护要点设备安装之前必须埋设中心标板和标高基准点。安装工程结束后，有些中心标板和基准点可能被其上设备部件隐盖或被二次灌浆层淹没，从生产考虑应有意识地设置和保留检修用中心标板和基准点。各中心标板上的中心刻点和基准点的标高都分别从基础建筑、厂房架设、设备安装等共同使用的中心线控制网和水准控制点引测。设备分布较广，密集程度又较高的轧钢厂，为便于测量管理，在设备安装之前应根据设备布置总图绘制中心线布置图，并给每一条中心线加上编号。连轧机机组的各机架之间，对机架轧辊中心线的平行度有较高要求，因此必须在中心标板上准确投设中心点。可在机组基础周围设置矩形水平框架，先在框架上投设中心点，再将框架上的中心点用挂线法引测到中心标板上，这样可以避免因基础面的高低不平，测量中引入过大的误差。轧钢设备在生产过程中承受着较大的冲击负荷，为保证安全，设备安装用垫铁长期使用平垫铁，并用研磨法定位。在进行设备安装施工中，设备制造厂货供货单位遵照订货要求和保证安装施工的连续性，将各种设备陆续发货至施工现场。安装部门必须以发货单和装箱单为依据，结合设备安装说明书，对运到安装现场的设备，打开包装箱，进行清点性和外观的检查。检查设备的外观时，主要是发现设备的有没有损伤缺陷以及运输中包装箱是否被打开过，如要做进一步品质检验，必须编制检验方案，并予以实施。设备开箱检查认可以后，应认真整理有关的各种资料，办理验收手续，参见验收的各方代表应签署验收记录。设备的开箱方法是，先拆去箱盖，待查明情况后再拆开四周的箱板，箱底一般暂不拆除。拆箱时要选用适当得工具，不应蛮干、用力过猛和碰撞设备，保证开箱的安全。需要仔细检查时，应清楚设备上得防锈油脂，注意不用硬度高于设备的刮具刮油脂（通常用薄铜片、铅片或竹片作刮具）。对设备上特别精密的轴颈等机件，要用煤油或汽油洗去防锈油，并以干净细布仔细擦干，应当注意，对已装备好的设备一般不进行拆检的，仅做外观和底座安装尺寸的检查，另外对有铅封的部件，更不能随意拆开，要由有关专业人员负责拆检和验收。 设备开箱后，如不能立即进行安装，则应对设备妥善保管，以防散失和损坏。为此要结合设备的类型和性质，进行分类存放和防护，其中不怕雨雪侵