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中间罐运输过跨车设计图,中间,运输,设计图
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II辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）100T连铸机中间罐车传动系统设计 摘要 中间罐小车的功能是在放置、运送中间罐，完成在浇铸平台上的一系列操作确保连铸的顺利。浇铸还没有进行时，小车带着烘烤好的中间罐，把它运送到结晶器上方，经过一系列操作使它与结晶器对称位置对准开始进行钢水倾注（需要结晶器存在两个及以上水口一起工作时）。当小车进行完工作或者有不可控的事故意外出现时以至于不能举行接下来的操作，小车可以载着中间罐迅速脱离事发区域以免不必要二次事故发生。这次中间罐车的设计主要在网上查阅资料了解了鞍钢集团的连铸装置设备，主要进行了几个完成主要功能机构的简单设计和校核。主要包括了：机架、走行、提升和微调装置和一些辅助设备。依据中间罐车的最大负载能力和工作特点设计走行机构，主要有车轮、电机和轴及轴承还有齿轮等一些重要零部件。设计提升机构则主要在滚珠丝杠和蜗轮蜗杆方面。对中机构只重点考虑支撑方式丝杠的设计。对于整体的设计还考虑了环保和经济可行性方面的一些要求力争做到生产的节能减排。关键词：门型，两侧驱动，电机驱动，对中机构，经济环保AbstractThe function of the tundish trolley is to place and transport the tundish and complete a series of operations on the casting platform to ensure the smooth continuous casting. While the casting is still in progress, the trolley with the baked intermediate pot is carried to the top of the crystallizer, and after a series of operations it is aligned symmetrically with the crystallizer to begin the pouring of molten steel （where two or more water outlets in the crystallizer are required to work together）. When the car has finished the work or an uncontrollable accident occurs so that the following operation cannot be carried out, the car can carry the intermediate tank away from the accident area quickly so as to avoid unnecessary secondary accident.The design of the intermediate tank car mainly looked up the information on the Internet to understand the continuous casting equipment of anshan group, mainly carried out a few complete the simple design and check of the main functional mechanism. It mainly includes: rack, running, lifting and fine-tuning device and some auxiliary equipment. The running mechanism is designed according to the maximum load capacity and working characteristics of the intermediate tank car, mainly including wheels, motors, shafts, bearings, gears and other important parts. The design of lifting mechanism is mainly in the ball screw and worm gear and worm. Only the design of the supporting screw is considered for the middle mechanism. The overall design also considers the environmental protection and economic feasibility of some requirements to achieve production of energy conservation and emission reduction.Key words:Door type, two side drive, motor drive, to the middle of the mechanism, economic and environmental protectionV辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII目录III1.绪论11.1 概要11.2 中间罐车的结构及特征31.3 中间罐车的问题和改进62.中间罐车的基本设计参数及方案72.1 中间罐车的基本设计参数72.2 设计方案及其选择73.走行机构的设计83.1传动方案的确定83.2载荷参数和运动参数的确定83.3电动机的选择验算以及车轮打滑验算93.3.1电机选择93.3.2电机的验算103.3.3驱动轮打滑验算123.4传动系统设计133.4.1传动比的分配133.4.2锥齿轮设计153.4.3圆柱齿轮设计193.4.4末级齿轮的设计233.4.5轴的设计计算283.4.6联轴器的选择313.4.7车轮设计323.4.8轴的校核333.4.9轴承校核374.升降机构的设计394.1确定传动方案394.2选择电机394.3 传动系统的设计404.3.1滚珠丝杠设计404.3.2传动比分配434.3.3齿轮的设计434.3.4蜗轮蜗杆的设计474.3.5轴的设计505.对中机构设计515.1方案设计515.2电机选择515.3传动系统设计515.3.1丝杠设计515.3.2蜗轮蜗杆设计516.机构的润滑设计556.1走行机构润滑油选择556.2提升机构的润滑设计556.3对中机构的润滑设计567.环保经济分析577.1环保分析577.2经济分析57结束语58致谢59参考文献60第 76 页辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）1.绪论1.1 概要中间罐车作为起到运输和承载设备功能的设备，是连铸工艺当中的一个不可或缺的装置。在其工作时浇铸平台需要把烘烤好中间罐的从初始的准备地运送到预定的浇铸地点，根据行走机构，提升机构，对中装置完成一系列功能使中间罐口和结晶器水口对齐，再完成浇铸。车架、行走机构、提升机构、对中机构、称量装备，电缆卷筒，保护装置和操作平台是其主要的八个组成部分。1.1.1 中间罐车设计要求根据中间罐车的操作其设计要求有以下六点：1. 生产运行状态下能时刻保持稳定，运输中能停在准确位置以及由较高的安全性。2. 在中间罐水口和结晶器水口对中的过程中，应具有灵活快捷，更换水口方便的特点。3. 罐车的结构设计应该简单，为了方便操作人员观察结晶器内液位，在结晶器上操作时空间和视野范围应较大，中间罐设计上还应该加以考虑吊装和方便的问题。4.车架应该充分考虑热辐射和钢夜喷溅对材料的影响，确保在热负荷下工作的小车有良好的性能，车架的选取应该是是在结构上有足够的强度以及刚度。而且还可以设计保护罩，其目的是防止设备因为热辐射和钢水的飞溅造成损伤。5.中间罐车进行的是无氧化浇铸和自动控制的时候，为了能根据现场的铸造情况及时对出钢量进行调整，应配备提升、称量等装置，6.发生事故时中间罐车能及时开到事故位进行放渣处理。1.1.2 中间罐车型式近些年连铸生产工艺技术的不断发展使得中间罐车衍生出了许多不同的形式，由升降位置上的区别划为升降式和普通式两种；按照行走机构传动方式的不同点又可区分为集中驱动和单独驱动；依据中间罐车布置的运行轨道不同，主梁相对小车的位置不同而进行的分类形式有门型，半门型，悬臂型和悬挂型，门型和悬臂型在生产中最为常见。1. 门型中间罐车它的主要特点是中间罐水口被设计安装在了小车的主梁内部，换句话说小车运行轨道之间安装有结晶器。这种类型的罐车的重心在车框中稳定性好，容易完成中间罐的升降功能，其缺点是操作不便、不利于观测结晶器内钢液面的情况。门型罐车在大型连铸机中较为普遍存在。2. 半门型中间罐车半门型的中间罐车出现是因为这种设计可以极大的便于操作人员观察结晶器内的情况。它和门型中间罐车存在不同的主要一点是浇铸平台上并没有靠近结晶器内弧轨道，而是将它设计安排在了其上方的轨道梁上，目的是为改善操作条件使操作平台的部分地方留有空间，。在半门型的基础上，一些设计呈架空布置，把两条轨道均架设在钢结构梁上，其位于在浇铸平台操作区上方，目的是浇铸平台被得到更有效使用，它的缺点是需要专用的轨道梁，徒增造价，目前已没有使用。3. 悬臂型中间罐车与其他几种类型的设计不同是小车主梁的外一侧安装有罐水口，结晶器的外弧侧被安装了小车用于运行的两条轨道。由于布置的关系一般轨矩较其他类型更窄。中间罐在小车的上安装中间罐有几种不同:其中一种是罐长度方向和小车运行轨道成九十度设计；另一种是整个中间罐和车体呈现出一种悬置的状态，罐体的长度方向与小车运行轨道方向相同，两条轨道一条布置在浇铸平台上，另一条的位置则在它上方的轨道。这种类型的罐车车体外有部分甚至罐体悬挂在其上，造成了车轮受力十分复杂以及不均匀性影响小车的运行稳定状态，其原因是因为悬挂造成偏心载荷影响小车产生可倾翻力矩。为了解决这个问题可以在车体上安装一下辅助装置使其得到平衡，也可以安装护轨在外侧的车轮上来达到平衡的目的。采用这种形式的中间罐在浇铸时也有很多优势，比如小车处于结晶器的一侧更好观察结晶器内钢液面情况和浇铸操作，结构简单，但稳定性差。4. 悬挂型中间罐车 悬挂型中间罐车和悬臂型有相同点即中间罐水口也被设计在了车体外，在高架梁上选择设计安装运行所需轨道。优点是产生最小的影响在浇注平台上而且操作简洁，缺点是具有较差的稳定性。悬臂型和悬挂型都只能在生产小断面钢坯的连铸机上使用。除此之外还有环行式和龙门型的等一系列的中间罐车。选取什么罐车形式需要根据实际设计中所遇到的不同工程情况来考虑。最近的发展中在中间罐车上为了提升铸坯质量和产量的附加辅助设备以及车间布置的差异化，生产能力、操作方式的不同化，在生产中选择的形式也就不相同，其表现在各种形式的综合。1.2 中间罐车的结构及特征中间罐车的组成一般包括车架，行走机构，提升机构，对中机构，称量装置和辅助装置。对于浇铸钢种和提高铸坯质量等其他生产上的要求, 有的工厂还设计增加了等离子加热导电装置，为结晶器不受损安装保护渣装置。1.2.1 车架车架采用门型结构的优点是便于操作，需要浇铸工人操作的一面即为它的开口侧。采取箱型结构设计车架梁，以及为了增强刚性加设加强板，板位于横梁、立柱及主梁的连接处。因为门型的车架左视图导致了车架产生异型结构和受力情况的相对复杂性。车架的作用是对中间罐支撑, 行走机构、升降机构、对中机构、称量装置及辅助设备的安装和固定等。早期用于小方坯生产的车架大部分是门型结构, 浇铸工人操作的一面即为它的开口侧。现在随着技术发展车架类型大致分为三种：半高架式、高架式和全悬挂式，为了弥补了操作上存在的困难在车架上架起轨道 , 其车架设计为箱型结构, 为加强车体刚性在主梁和横梁连接处采用用钢板或型钢。车架采用焊接结构较为普遍。此外机架上还有一个平台，平台给操作人员观察液面位置和其他设备的安装操作提供了一定的方便，同时也设计预防热辐射，保护不被钢水喷溅造成伤害的装置。同时，在结构设计中，应充分注意供电回路和液压回路的布线，便于布线，保证管道得到充分保护。1.2.2 行走机构一般用电动机驱动走行装置。根据车架结构，主梁的一侧同时安装主动轮及传动装置，其目的是行让走机构有个平稳传动的条件，主动轮采用起导向作用的双缘轮。中间罐车运行时的不同要求来变换速度，有快也有慢。中间罐由初始位置传输到浇铸位置，或发生事故必须立即离开作业区域时选择快速；启动、制动中间罐车，中间罐水口与结晶器进行对中时采用慢速。快速一般范围在15-20m/min之间, 慢速的范围则为1-2m/min。1.行走机构的变速方式行走机构实现两种速度的转变有以下三种方式。（1）双交流电动机组变速方式通过减速装置串联两个带制动器的快、慢电机。快运转时，快电机与慢电机一个打开一个断开;而需要慢速运转时，快速电机的电枢悬挂减速器以及制动器被控制来达到降速目的，然后再进行驱动使车轮运行。这种方式增加了设备的复杂性。（2）双输入轴行星减速方式行星减速的工作原理是两台装备制动器的电机与减速器上的两根主动轴连接起来，并由电机驱动其工作。快速驱动的工作方式为快速电机接电并打开制动器，此时慢速电机处于关闭状态制动器不工作，快速电机进行工作让行星轮能够围绕中心旋转从而实现快转。慢速电机工作原理与快速相反，快速电机不工作制动器停用，而它的制动器参与工作。由于结构复杂维修不是很方便。（3）变频调速方式变频调速能在简化机构的同时常规减速器被改变频率从而带来速度的调整，有时为了方便也会采取手动的措施来进行，比如传动机构上安装手摇轮，同理也可在结晶器进行微调对齐的场合适用。这种方法是最近几年在引进设备时最为常见的变速方式。2.行走机构驱动方式中间罐车行走机构的驱动方式有三种:（1）单侧驱动单独的主动车轮由一套完整的传动机构来进行驱动。为了操作人员操作时没有任何影响, 结晶器内弧侧常常被用来安装传动机构。这种方式安装可以减少两个车轮之间的连接轴, 使车架底部在跨过结晶器时还留有一定空间能够通过。即便是选取容量大的罐车因为车架是箱体结构也能保证其有平稳可靠的运行条件，在门型中间罐车上被广泛使用。（2）双侧集中驱动两侧车轮是通过一个电机来进来驱动，使用双侧集中驱动的方法时, 在链轮、链条或齿轮的带动下，通过两个主动车轮的横轴驱动来实现带动车轮, 而且横轴必须被倒换至较高位置, 使车架下部能跨过结晶器而留有一定空间。（3）两侧单独驱动两侧车轮分别被两台电动机驱动，缺点是使横向宽度变宽，一定程度上也会间接影响操作人员。防止保护行走机构因为要预防溢钢或钢水飞溅等导致传动装置受到损害, 采取何种方式驱动都必须安装保护罩以便保护传动装置。1.2.3 提升机构为了确保水口可以插入结晶器并能顺利完成浇铸这一过程，一般中间罐设置提升机构来完成这一功能，能够提升的范围一般是几百毫米，速度也很慢。常用的方法是电机驱动或者建立液压系统。1.电动提升较为常见的驱动方式是采用丝杠螺母、蜗轮蜗杆的方法来提升中间罐。丝杠的方案有普通梯形螺纹和滚珠丝杠。每套提升机构由两根丝杠配备，同侧的两个丝杠被两套驱动机构单独驱动, 两套传动机构由同步轴连接。采用电机提升在设计上结构比较复杂，但相比而言加工精度和安装精度也随之更高。2.液压提升提升框架的四个支点安装四个液压缸，四个液压缸因为液压同步马达能达到同步升降。采用液压设计的话设计上就比电机简单了许多，同时日常管理维修也更加方便，但缺点是精确程度相比稍微差点，以及一旦需要调整会很麻烦。1.2.4 对中机构常见的微调方式有手动、机械和液压三种，适用场合为出水口和结晶器需要对齐时。对中的原理是通过机构运动使得支撑座也跟着运动来达到和结晶器对齐。液压缸一般用来驱动承载压力比较大的中间罐车。横向微调的范围一般都在几百毫米。1.3 中间罐车的问题和改进因为中间罐的工作特点为长期处于高温和恶劣的运行环境，从而影响性能，而连铸机的正常运转及其寿命和产量又直接受到罐车性能的影响。1.3.1 中间罐车常见的问题经过了解一些连铸机中间罐车在实际使用中的情况，无论是国内还是国外的连铸机在设计时都存在或多或少的缺陷，给其使用和维修保养增加了许多不必要的困难，主要问题如下：1.升降机构为电机驱动升降时选择同步轴保证四个立柱能够保持相同运动，采用液压系统来控制罐车升降时主要是通过对分流阀的控制。由于生产工作的环境温度一直很高，车架受热产生变形时有发生，导致了4块衬板与立柱之间的缝隙大小出现差别，因此卡阻现象经常出现从而导致升降同步有很大误差的问题。2长时间在高温下工作耳轴的基本形状也发生了改变，加之设计时车轮中心的轴线上也设计了整车的载荷中心，从而罐产生了侧向分力进而产生扭矩导致了车架形状改变。 3.设计时所有载荷支撑均在车架上，造成前后车架严重损坏，在横走状况下横梁单薄，容易出现扭车的现象造成危害。1.3.2 中间罐车设计的改进1.经过大量计算和实际测量选择力矩平衡法，通过更加合理的设计整车的载荷中心和车轮中心之间的长度，有效降低侧向分力产生的力矩大小进一步减小变形程度。因为更合理的设计计算使各个设备的位置出现了变换，产生了一个反向支撑力矩使得其平衡。这种方法高效的减小了罐车的形变降低了危害。2.将原来罐车的导向装置删除进行重新设计安装，设置导向立柱在车架的每个角落共计四个，这样一来在架子的同一高度增加导向轮与之相协调工作，阻力由以前的滑动变为滚动大大降低摩擦力对车架运行的影响。2.中间罐车的基本设计参数及方案2.1 中间罐车的基本设计参数中间罐车的基本设计参数如下表2.1所示。名称数值单位升降机构最大承载能力100t车体自重48t升降行程600mm速度1500mm/min走行速度3-30mm/min对中机构调整范围70mm对中机构调整速度3mm/sec2.2 设计方案及其选择根据查阅资料，选择设计的载荷不同导致了车架设计的不同，由于所选罐车需要承载的重量较大选择门型车架。由绪论资料可知走行机构的不同传动方式。本次设计的走行机构设计为两侧单独驱动，操作侧的两套传动装置被两台电机分别驱动，用以驱动中间罐行走。提升机构大致分为电机和液压两种类型，在本文中为了追求提升精度的最大化选择用电机驱动。同样根据相同目的，对中机构采用电机来调节横向相对位置。因此本设计方案为：车架采用门型，行走机构采用电机双侧单独驱动，提升机构、对中机构采用电机控制。3.走行机构的设计3.1传动方案的确定运行机构在工作中对中间包进行更换，保证其能一直顺利浇铸，因为罐车的走行距离较短和载荷质量过大，为了机构能顺利运行，选择双电机异侧进行驱动以及锥齿轮减速器进行链接，这样设计的方案能够确保传动精确无误，并且机构简单紧凑，具有较高安全性，现场作业能顺利完成。3.2载荷参数和运动参数的确定运行阻力是在正常工作生产中运动时受的一个力，其中包含空气阻力、坡道阻力、摩擦阻力三个组成部分也通常叫做静阻力。静阻力公式为。（1） 摩擦阻力车轮在轨道上运转转动时与之接触产生摩擦阻力，摩擦阻力由车轮滚动、车轮轴承转动、轨道与车轮边界产生的阻力三部分构成，附加摩擦阻力系数可以用来判断它。摩擦阻力如下所示。当车轮在轨道上转动时承受自身和钢水的力，此时轨道的接触点处与轨道会发生弹性变形，轨道对车轮的支持反力大小等于承受载荷向前偏移了一段距离（力臂）滚动摩擦系数，这产生摩擦阻力矩为，车轮轴承摩擦力矩，出于安全考虑乘以系数幂1。车轮轴心的平衡方程式如下：（3.1）其中车体本身重量，；能够承载的最大重量，；轨道和车轮之间相对运动产生的系数（摩擦），；车轮和轴承之间相对运动产生的系数（摩擦），；直径（车轮），；车轮直径（轴承处），；代入数值计算的。（2）风阻力工作环境在室内风力几乎为零。（3）坡道阻力（3.2）式中轨道坡度值，大小为，计算的。（4）惯性阻力（3.3）其中罐车开始运动时需要的准备时间，；运行速度。机构传动系统惯性阻力增大系数取，计算得。综上所述（3.4）3.3电动机的选择验算以及车轮打滑验算3.3.1电机选择电机正常运转时静功率为（3.5）公式中电机运行速度，；工作电机的数量，；电机传动效率，。计算可知。电机的起动功率的计算公式如下:（3.6）。电动机功率计算得公式中电机起动时平衡过载系数，取。根据计算得到的静功率来选取电机的额定功率，且所选电动机才满足要求。初步筛选出以下几种结果：方案电机型号满载转速（r/min）额定功率（KW）电机效率1Y132S-414405.585.5%2Y132M2-69605.585.2%3Y160M2-87205.585.1%在方案2中传动装置整体结构紧凑合理，高效且转速适宜。故选取方案2。3.3.2电机的验算（1） 验算启动时间在满负荷运动时上坡逆风的情况下对电机的启动能力进行校核验算。惯性力是由其机构起动时根据转动质量引起的一种力。（3.7）满负荷工作时直线运动质量引起的惯性力矩转化到了电动轴上：（3.8）式中运行速度，根据公式（3.9）即（3.10）电机轴启动时力矩平衡方程：（3.11）式中罐车本身重量；提升的最大重量；电机转速；电机工作数量；电机轴上转动零件的飞轮矩，据文献9取；车轮直径；计算可得到的电机飞轮矩；电机传动效率；电机启动时的平均力矩（3.12）电机在上坡的工作情况下出现静力矩（3.13）所以符合要求。（2） 对电机某一时刻的情况进行校核（超过额定负载）（3.14）符合要求。3.3.3驱动轮打滑验算驱动轮打滑验算可以显示是那一部分驱动轮打滑，既能在集中驱动验算，也能分别驱动验算。如果驱动轮不打滑则：则（3.15）粘着安全系数K根据文献7,7-10（3.16）式中，车轮轨道粘着系数，；粘着安全系数，工作环境在封闭场合或室外作业忽略风的影响下；主动轮最小轮压，。（3.17）则（3.18）所以根据上述结果计算得到,满足要求。3.4传动系统设计3.4.1传动比的分配车轮转速由运行速度确定：（3.19）传动比：令第四级传动比，则第三级加速器传动比为，查机械设计手册可知传动比分配为。0轴电机轴：1轴锥齿轮轴：2轴高速轴：3轴二级传动轴：4轴低速轴：5轴：6轴：3.4.2锥齿轮设计1.参数选择1）齿轮精度为。2）小齿轮材料经过调质处理的,经查机械书知其硬度，取硬度为。大齿轮材料号钢（调质），硬度为，硬度为,二者硬度差为。3）选小齿轮齿数。2.按齿面接触强度计算据文献9,8-25：（3.20）（1）式中各数据的确定：1）试选载荷系数;2）;3）选取齿轮系数;4）由表查弹性影响系数;5）由图选取区域系数6）循环次数7） 由图选取接触疲劳寿命系数：;8） 由机械设计手册知道齿面硬度可以查得齿轮的疲劳强度极限小齿轮的疲劳强度极限：大齿轮的疲劳强度极限：9） 接触疲劳许用应力的计算，取失效概率为 1.0%，安全系数为 1.0。（3.21）在此计算取最小值。（2）计算1）依据接触强度计算小齿轮分度圆直径（3.22）2）3） 圆周速度（3.23）4）载荷系数以平稳均匀为目的，查设计手册得，因为，八级精度由图得，由表10-2知。根据小齿轮做悬臂和大齿轮两端起支承作用，查表得轴承系数，查得.接触强度载荷系数5）载荷系数校正分度圆直径（3.24）取，3.齿轮弯曲强度计算（3.25）确定公式中的各数值：据图得到小齿轮弯曲疲劳极限： ；大齿轮弯曲极限:；据图得弯曲疲劳寿命系数：；弯曲疲劳许应力计算选取弯曲安全疲劳系数： ,据文献2,8-10（3.26）载荷系数：;齿形系数，查表知;应力校核正数，;计算大小齿轮比较设计计算：（3.27）分析上述计算过程可得知，查阅资料了解直径的主要影响因素为齿轮的接触疲劳强度，齿轮能抗弯曲的能力决定于模数，上述计算中疲劳强度又大于了弯曲强度。所以可以设计：，根据上述结果得，计算小齿轮齿数，大齿轮齿数。计算得到的齿轮结构紧凑合理，满足齿面接触疲劳度和齿根弯曲疲劳强度的要求。4.齿轮主要尺寸分锥角齿顶高齿根高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽取整得：3.4.3圆柱齿轮设计1.齿轮材料选取，精度等级确定。1）齿轮精度选用级。2）小齿轮材料经过调质处理的,经查机械书知其硬度，取硬度为。大齿轮材料号钢（调质），硬度为，硬度为,二者硬度差为。3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数。4）初选螺旋角。2.齿面强度的计算根据文献2,9-20（3.28）1）公式各数据的确定试选。小齿轮传递转矩：。据表得齿宽系数为：。据表得弹性影响系数：。由图选取区域系数。由图得：。循环次数选择接触疲劳寿命系数：。由齿轮硬度可得知齿轮的疲劳强度极限：小齿轮的疲劳强度极限：大齿轮的疲劳强度极限：接触疲劳许用应力的计算，取失效概率为1.0%，安全系数为1.0。（3.29）2）计算依据接触强度计算小齿轮分度圆直径：（3.30）圆周速度：（3.31）计算载荷系数齿轮载荷系数的选取要以平稳均匀为主，通过查阅资料得,由，级精度，据图得,据表10-2得，。由图得，由表得。则接触强度载荷系数为：由实际载荷系数矫正计算的分度圆直径（3.32），计算模数3.根据齿根弯曲强度计算根据文献8,4-16（3.33）确定公式中的各数值：载荷系数计算：当量齿数齿形系数应力校正正数查取计算大小齿轮比较查表得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮弯曲疲劳极限，据图得弯曲寿命。弯曲疲劳许应力计算：选取弯曲安全疲劳系数：,据文献2,8-10根据要求选择最大的。设计计算：（3.34）分析上述计算过程可得知，查阅资料了解直径的主要影响因素为齿轮的接触疲劳强度，齿轮能抗弯曲的能力决定于模数，上述计算中疲劳强度又大于了弯曲强度。所以即可同时保证两种强度的校核。由接触强度，计算齿轮齿数：计算出的齿轮结构紧凑合理，满足强度校核。4.尺寸计算中心距（3.35）圆整得因为变化较小，其余参数不必修正。分度圆直径齿顶圆直径齿宽取整。3.4.4末级齿轮的设计1.齿轮材各项参数确定1）齿轮精度选用级。2）小齿轮材料经过调质处理的,经查机械书知其硬度，取硬度为。大齿轮材料号钢（调质），硬度为，硬度为,二者硬度差为。3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数。4）初选螺旋角。2.齿面强度的计算根据文献2,9-20（3.36）1）公式各数据的确定试选。小齿轮传递转矩：。据表得齿宽系数为：。据表得弹性影响系数：。由图选取区域系数。由图得：。循环次数选择接触疲劳寿命系数：由齿轮硬度可得知齿轮的疲劳强度极限：小齿轮的疲劳强度极限：大齿轮的疲劳强度极限：接触疲劳许用应力的计算，取失效概率为1.0%，安全系数为1.0。2）计算依据接触强度计算小齿轮分度圆直径：圆周速度：计算载荷系数齿轮载荷系数的选取要以平稳均匀为主，通过查阅资料得,由，级精度，据图得,据表10-2得，。由图得，由表得。则接触强度载荷系数为：由实际载荷系数矫正计算的分度圆直径（3.37）模数3.根据齿轮弯曲强度计算根据文献2,4-16：（3.38）确定公式中的各数值：载荷系数计算：当量齿数齿形系数应力校正正数查取计算大小齿轮比较查表得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮弯曲疲劳极限，据图得弯曲寿命。弯曲疲劳许应力计算：选取弯曲安全疲劳系数：,据文献2,9-10根据要求选择最大的。设计计算：分析上述计算过程可得知，查阅资料了解直径的主要影响因素为齿轮的接触疲劳强度，齿轮能抗弯曲的能力决定于模数，上述计算中疲劳强度又大于了弯曲强度。所以即可同时保证两种强度的校核。由接触强度，计算齿轮齿数：计算出的齿轮结构紧凑合理，满足强度校核。4.尺寸计算中心距圆整得因为变化较小，其余参数不必修正。分度圆直径齿宽取整。3.4.5轴的设计计算1轴的设计：功率：。计算轴的最小直径，轴的材料采用钢（调质），由文献9，选（3.39）输出轴的最小直径选择装在联轴器处且直径为：，让选取的轴与联轴器的孔相适应选择联轴器的型号。根据文献3计算联轴器的转矩，因为转矩变化和冲击载荷较大故。因为联轴器的公称转矩大于计算转矩，采用型弹性柱销联轴器，查表知中称转矩是；半联轴器孔径，则取得：；半联轴器长度，它与轴搭配的孔长度。结构设计1）根据联轴器的尺寸大小可知和轴配合的轴段长。2）安装轴承轴段直径大于最小直径，方便拆装，选轴承的尺寸。3）零件在轴上定位和固定联轴器的轴肩定位直径为,外轴承轴套和轴承盖定位和固定；内轴承轴承和轴肩定位。轴的结构如下：2轴的设计计算：功率：。齿轮上的力因为最小直径先按2,14-3初步估算轴的最小直径。选钢（调质），据文献9：（3.40）选轴承，尺寸。直径段选择键的尺寸为：，直径段选择键的尺寸为：。3轴的设计计算：功率：。（3.41）选30210轴承尺寸：，轴的结构图如下：直径段选择键的尺寸为：，直径段选择键的尺寸为：。4轴的设计计算：功率：。轴的两端有键槽且轴径增大了，取整，由工作情况选轴承，其尺寸：，轴的结构图如下：直径段选择键的尺寸为：.，直径段选择键的尺寸为：。3.4.6联轴器的选择1.计算制动力矩依照文献9,3-4（3.42）单独驱动时制动力矩：查询文献8,6-16选择型制动器，制动轮的直径为,制动力矩,电磁铁。进行校核：（3.43）（3.44）验算制动时期打滑：（3.45）（3.46）（3.47）3.4.7车轮设计1.轮压等效起升载荷的计算根据资料得：（3.48）2.计算最大轮压（3.49）据表8得大车轮直径为选轨道，车轮组最大许用轮压为符合要求。3.4.8轴的校核已知：。 计算支反力，弯矩，扭矩，轴的载荷分析如图：据轴的结构、弯矩、扭矩图，截面C是危险面，截面C 处的值分别如下：总弯矩：（3.50）扭矩弯扭合成应力校核轴的强度：通常校核轴上的最大弯矩和扭矩的截面强度，据文献8,14-4及上表的数据和轴单向旋转扭转切应力转化为脉动循环变应力，选，计算应力：（3.51）根据已选定的轴材料为号钢，查表得，故符合条件安全。疲劳强度校核（1）判断危险截面键槽，轴肩及过渡配合所引起的应力集中会对轴的疲劳强度造成影响，但轴的最小直径是通过扭转强度设计确定值较大，所以不用校核截面A、B。根据应力集中影响轴的疲劳强度，过盈配合引起的集中应力在C处最大，从受载情况分析C处应力最大，所以校核截面C左右。（2） c左侧校核计算抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩、扭矩、弯矩应力、扭转切应力如下：材料为调质号钢，由表知。截面上由轴肩形成的应力集中系数，由表知插值可得；材料敏感系数有效应力集中系数：根据图得尺寸系数，扭转尺寸系数根据图得加工完的轴表面质量系数轴未强化处理表面，由文献3,2-10得：碳钢特性系数。根据文献8,14至8,15,安全系数：类似右侧也有相同结果，强度满足。3.4.9轴承校核滚动轴承的,计算径向载荷：计算轴向力查表知大于可知满足要求。4.升降机构的设计4.1确定传动方案提升机构是完成中间罐车升降的装置，工作时同步升降平稳运行且精确传递运动。为符合上述要求采用滚动螺栓传动，将采用两各单独电机驱动四个滚动丝杠以完成同步升降并且传动中能实现自锁，具有摩擦阻力小能高效传动和使用寿命长安全可靠的优点。4.2选择电机静功率的计算：（4.1）式中，罐车的最大负载重量；起升装置本身重量；起升速度；机械总效率；：所以选择的电机型号规格为：依照文献8,6-12,校核起动电动机：（4.2）（4.3）（4.4）满足要求。4.3 传动系统的设计4.3.1滚珠丝杠设计1） 基本额定载荷直径,导程,钢球直径。轴向载荷:计算平均载荷：（4.5）平均转速：2） 计算寿命额定动载荷：（4.6）螺纹每圈滚动体数量（4.7）（4.8）额定动载荷：（4.9）寿命系数和转速系数根据文献8,7-7寿命条件：轴向载荷，变荷时用带入。载荷系数,硬度影响系数，短行程系数。所以寿命满足条件。另有文献8,7-16得：（4.10）（4.11）（4.12）根据静载荷条件，所以设计合理。4.3.2传动比分配1） 总传动比分配涡轮转速总传动比确定蜗杆头数，涡轮齿数。2） 分配传动比轴：轴:4.3.3齿轮的设计1.齿轮材各项参数确定。1）齿轮精度选用级。2）小齿轮材料经过调质处理的,经查机械书知其硬度，取硬度为。大齿轮材料号钢（调质），硬度为，硬度为,二者硬度差为。3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数。4）初选螺旋角。2.齿面强度的计算根据文献2,9-20（4.13）1）公式各数据的确定试选。小齿轮传递转矩：。据表得齿宽系数为：。据表得弹性影响系数：。由图选取区域系数。由图得：。循环次数选择接触疲劳寿命系数：由齿轮硬度可得知齿轮的疲劳强度极限：小齿轮的疲劳强度极限：大齿轮的疲劳强度极限：接触疲劳许用应力的计算，取失效概率为1.0%，安全系数为：1.0。（4.14）2）计算依据接触强度计算小齿轮分度圆直径：圆周速度：（4.15）计算载荷系数K齿轮载荷系数的选取要以平稳均匀为主，通过查阅资料得,由，级精度，据图得,据表10-2得，。由图得，由表得。则接触强度载荷系数为：由实际载荷系数矫正计算的分度圆直径（4.16）模数齿宽及模数3.根据齿轮弯曲强度计算根据文献2,4-16（4.17）确定公式中的各数值：载荷系数计算：当量齿数齿形系数应力校正正数查取计算大小齿轮比较查表得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮弯曲疲劳极限，据图得弯曲寿命。弯曲疲劳许应力计算：选取弯曲安全疲劳系数：,据文献2,8-10根据要求选择最大的。设计计算：分析上述计算过程可得知，查阅资料了解直径的主要影响因素为齿轮的接触疲劳强度，齿轮能抗弯曲的能力决定于模数，上述计算中疲劳强度又大于了弯曲强度。所以即可同时保证两种强度的校核。由接触强度，计算齿轮齿数：计算出的齿轮结构紧凑合理，满足强度校核。4.尺寸计算中心距（4.18）圆整得因为变化较小，其余参数不必修正。分度圆直径齿宽取整。4.3.4蜗轮蜗杆的设计1.传动类型以及精度和材料的选取：由GB/T10086-1997的资料选取的类型为渐开线蜗杆。蜗杆材料选择经淬火后的号钢，硬度，蜗轮材料为，采用金属模铸造。齿圈选用青铜制造，为节约贵重金属轮锌用灰铸铁制造。2.齿面接触疲劳强度计算依照闭式蜗轮蜗杆的设计原则，先进行对齿面疲劳强度然后在进行齿根弯曲疲劳强的计算。据文献2,10-11：（4.19）蜗轮上的转力矩。载荷系数：因为稳定的工作载荷选载荷分布不均匀系数,动载系数，使用系数，磷青铜蜗轮和蜗杆相配合所以.。接触系数设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值：，查表可知。许用接触应力蜗轮材料为,金属模铸造,蜗杆齿面硬度,查表。应力循环次数和寿命系数：中心距（4.20）所以中心距，根据蜗轮蜗杆分度圆直径。根据表得接触系数小于额定值，所以上述设计满足要求。齿根弯曲疲劳强度（4.21）当量齿数：,因为，查表可知齿形系数，螺旋角系数，许用弯曲应力,查表知，寿命系数为：符合要求。验算效率已知，先计算,查表确定。根据插值法查询，。因为大于原始估算值可以不必在此验算。4.3.5轴的设计1.材料确定轴传递功率大采用（调质）。2.轴的计算根据扭转强度：（4.22）轴的两端有键槽且轴径增大，取整，由工作情况选轴承3，其尺寸：轴的设计：取整为。5.对中机构设计5.1方案设计中间罐车传动系统的对中装置是为了浇铸不同板坯厚度，分为人工驱动涡轮减速机，手摇蜗杆机构，电机驱动涡轮减速机等三种形式。为了获得高的精度采用双电机驱动的蜗轮蜗杆，当电机启动时蜗轮带动轴孔上装载的梯形螺母和丝杠做直线运动，只需横向移动时将安在滑板上耳轴运动。优点是运行平稳容易自锁。5.2电机选择（5.1）选择电机参数为：调整范围和电机功率小可以忽略电机校核。5.3传动系统设计5.3.1丝杠设计根据文献8,11.5（5.2）公式中，。选取螺距：5.3.2蜗轮蜗杆设计（1）运动以及材料选取：蜗杆材料选择经淬火后的号钢，硬度，蜗轮材料为，采用金属模铸造。基本参数计算：传动比，（2）齿面接触疲劳强度计算依照闭式蜗轮蜗杆的设计原则，先进行对齿面疲劳强度然后在进行齿根弯曲疲劳强的计算。据文献2,10-11：（5.3）蜗轮上的转力矩。载荷系数：因为稳定的工作载荷选择载荷分布不均匀系数,动载系数，使用系数。查取弹性系数.。接触系数设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值：，查表可知。许用接触应力蜗轮材料为金属模铸造,蜗杆齿面硬度,查表。应力循环次数和寿命系数：中心距所以中心距，根据,蜗轮蜗杆分度圆直径。根据表得接触系数小于额定值，所以上述设计满足要求。（3） 涡轮计算涡轮齿数：实际中心距：取，变位系数对传动比进行验算，误差为，符合要求。齿根弯曲疲劳强度：（5.4）当量齿数：,因为，查表可知齿形系数，螺旋角系数，许用弯曲应力,查表知，寿命系数为：符合要求。验算效率已知，先计算,查表确定。根据插值法查询，。因为大于原始估算值可以不必在此验算。6.机构的润滑设计6.1走行机构润滑油选择（1）依据齿面接触应力，据文献9选择的润滑油为工业齿轮油（中负荷）。（2）选择润滑粘度（）根据文献9,6-7力速度因子：6.2提升机构的润滑设计（1）依据齿面接触应力，据文献9选择的润滑油为工业齿轮油（中负荷）。（2）选择润滑粘度力速度因子6.3对中机构的润滑设计（1）润滑方式选择为浸入油池，由润滑速度和承载类型选择得来。（2）速度因子7.环保经济分析7.1环保分析自从工业革命以来科技取得了长足的进步，但同时随着工业的不断普及开始大量消耗自然资源，其中必可少的对自然环境产生了破坏。空气中各种有害气体比例逐渐上升，常常弥漫着一股恶心的味道影响人们的呼吸；不断需求的资源加大了对地球的开采导致环境破话，满目疮痍。如果任由其发展下去，最终被毁灭的只能是我们自己。随着科技的进步，我们的生产工艺也必须加快改进一减少
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