輸油管牽引機(jī)主機(jī)部分設(shè)計(jì)說明

1、. . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子

2、版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件

3、和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日1 緒論機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著十分重要的作用。據(jù)相關(guān)資料介紹，機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有著相當(dāng)大的影響，其規(guī)模水平是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要尺度。因而，我國(guó)十分重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了更多的要求，使其能

4、夠更好地為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。我國(guó)十分重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。特別是改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)保持高速發(fā)展，各行各業(yè)都獲得了空前的大發(fā)展，產(chǎn)品的多樣化與對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置的必備能力，這就對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。使其能夠更好地為各行各業(yè)提供高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品。如何更好地提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性和效率，滿足產(chǎn)品的多樣化的需要，則是每個(gè)企業(yè)都要面臨著的一個(gè)重要問題。伴隨著中國(guó)加入WTO和經(jīng)濟(jì)全球化，中國(guó)正在成為世界制造業(yè)的中心。中國(guó)現(xiàn)在是在逐步地融入世界，成為世界經(jīng)濟(jì)大循環(huán)鏈條的一個(gè)

5、重要組成部分。這對(duì)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)來說，既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，現(xiàn)在，國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了這一問題，因此，發(fā)出了要建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的號(hào)召。并采取了一系列的政策、措施鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)國(guó)家的技術(shù)進(jìn)步，在機(jī)械制造業(yè)方面更是如此。1.1 課題背景與目的在牽引機(jī)行業(yè)，牽引機(jī)械是一種應(yīng)用十分廣泛的產(chǎn)品。為了不斷增大其應(yīng)用圍，常常需要將其基架系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙調(diào)整系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并改善其質(zhì)量與性能。考慮到現(xiàn)代動(dòng)力機(jī)械行業(yè)的機(jī)械化程度的進(jìn)一步加深，這類機(jī)械的需求量還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，如果能設(shè)計(jì)出一種功能更加完善的新型機(jī)械，并且各功能互不干涉，不僅能節(jié)省材料消耗，降低生產(chǎn)成本，還能方便加工操作

6、，提高工作效率，這不僅對(duì)許多中小企業(yè)單位有強(qiáng)大誘惑，而且對(duì)大型生產(chǎn)單位也有一定的吸引力。如何才能高質(zhì)量地設(shè)計(jì)出來，占領(lǐng)這個(gè)制高點(diǎn)，就要求我們能很快地理解掌握同類的產(chǎn)品，消化吸收，再加以綜合優(yōu)化，才能完成。我們要把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)成我們?cè)诠S的一次考核，努力地去完成它，并且盡可能的高質(zhì)量地完成。1.2 整體概述與任務(wù)書本設(shè)計(jì)研究的是在油田工地的輸油管牽引機(jī)，就是作用于油田作業(yè)時(shí)對(duì)輸油管的牽引，可以連續(xù)傳送油管時(shí)提供牽引力，它由主機(jī)部分、齒輪基座、減速機(jī)等主要部分組成。本課題設(shè)計(jì)牽引機(jī)的主機(jī)部分。需要對(duì)輸油管牽引機(jī)進(jìn)行了特性分析、整體方案的擬定、動(dòng)力機(jī)的選擇確定等工作；并對(duì)輸油管牽引機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的主要

7、零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，要包括輸油管牽引機(jī)減速裝置中主要零部件，如傳動(dòng)軸、齒輪等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核，鍵、軸承等的選擇設(shè)計(jì)和校核；也對(duì)開卷牽引機(jī)的機(jī)體、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸以與牽引滾輪等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和其中部分零部件強(qiáng)度校核。還要對(duì)部分零部件的選用和部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析說明。設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：1、管徑2英寸；2、傳輸速度60m/min；3、牽引力15KN；4、牽引機(jī)底座面到管中心高960mm；5、采用多滾筒對(duì)滾方式傳動(dòng)；設(shè)計(jì)要求：根據(jù)基本參數(shù)完成輸油管牽引機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算；在設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上完成主機(jī)部分的設(shè)計(jì)，包括總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)。做課題時(shí)，需要查閱機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)等資

8、料，綜合分析使用，進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 輸油管牽引機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案的確定機(jī)械傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間。一個(gè)合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。滿足同一工作機(jī)功能要求，往往可采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而可得出不同電傳動(dòng)方案1。2.1.1機(jī)械傳動(dòng)型式的選擇牽引機(jī)經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越多樣化，但其傳動(dòng)形式基本還是以下幾種：帶式傳動(dòng)，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，滾筒式傳動(dòng)。帶式傳動(dòng)由于帶具有良好的彈性，因此能緩和和沖擊、吸收震動(dòng)，沒有接頭，所以工作平穩(wěn)、噪音小。遇到過載時(shí)，帶在帶輪上打

9、滑，可防止其它零件的損壞，起到安全保護(hù)的作用。但是帶傳動(dòng)兩帶輪中心距較大，使得外廓尺寸較大，并且?guī)У膲勖^低，故本設(shè)計(jì)比采用這種傳動(dòng)方式。鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)這種牽引方式具有牽引力大，防滑性能好，安全性高，適用性好等優(yōu)點(diǎn)，但其瞬時(shí)傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，不能用于精密分度機(jī)構(gòu)，特別是在沖擊震動(dòng)負(fù)荷下，其極易損壞。在使用過程容易出現(xiàn)一樣的故障，造成故障率高，維修困難?？煽啃圆畹纫幌盗袉栴}。故此傳動(dòng)方式本設(shè)計(jì)也不予采用。 則根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，這里采用滾筒式傳動(dòng)，由于本次設(shè)計(jì)要求牽引力為15KN，單滾筒對(duì)滾方式所需正壓力過大，對(duì)輸油管損害比較嚴(yán)重，故采用多滾筒對(duì)滾方式，現(xiàn)在采用3滾筒對(duì)滾方式傳動(dòng)。2.1.2 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的擬定確

10、定傳動(dòng)方案以后，就可以確定運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，現(xiàn)在先擬定運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。由圖知傳動(dòng)過程由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器再帶動(dòng)減速器里的減速齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過離合器帶動(dòng)主傳動(dòng)中心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過過渡齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到使上下鏈輪傳動(dòng)的目的2。2.2 電機(jī)容量的選擇和確定2.2.1 電機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇通用的電動(dòng)機(jī)為Y(IP34)、Y(IP44)與J型等三相交流異步電動(dòng)機(jī)，各類電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造的特點(diǎn)、性能、外型尺寸與技術(shù)性能可參看電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類（直流或交流）、工作條件（環(huán)境、溫度等）、工作時(shí)間的長(zhǎng)短（連續(xù)或間歇）與連載的性質(zhì)、大小、起動(dòng)性能和過載情況等條件來選擇。則本

11、設(shè)計(jì)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。而且工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。小型異步電動(dòng)機(jī)主要有以下系列：Y(IP34)、Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的產(chǎn)品3。Y(IP34)型系列為一般用途的自行通用、防滴式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，能防止水滴或其他雜物在垂直方向落入電機(jī)部。防護(hù)式籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)容量圍7.5125kw；轉(zhuǎn)速圍5802960r/min；電壓380V，它適用于在起動(dòng)、調(diào)速等性能上無特殊要求的一般機(jī)械，如水泵、鼓風(fēng)機(jī)、金屬切削機(jī)床與運(yùn)輸機(jī)械等。Y(IP44)型系列為封閉自扇冷式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，能防止灰塵、鐵屑或

12、其他雜物侵入電機(jī)部。容量圍0.6100kw；轉(zhuǎn)速圍5802950r/min；電壓380V。它具有與Y(IP34)一樣的用途外，更適用于灰塵多、水土飛濺的地方，如碾米機(jī)、磨破機(jī)與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等。 JO3型系列為一般用途封閉自扇冷式鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)能防止機(jī)座外空氣自由交換，但不完全密封。可用于起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載比較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)，柱塞式水泵、傳送帶、磨床和錘擊機(jī)等。 JQO2型系列為高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、封閉自扇冷式雙鼠籠轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，容量圍4.5100kw，轉(zhuǎn)速圍7302960r/min，電壓380V?？捎糜谄饎?dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載比較大的機(jī)械，并用于灰塵較多、水土飛濺的地方。

13、JR型系列為防滴式繞線子異步電動(dòng)機(jī)，容量圍1.7100kw，轉(zhuǎn)速圍7101450r/min，電壓220/380v。它適用需要小圍調(diào)速的傳動(dòng)裝置上，當(dāng)配電容量不足，起動(dòng)鼠籠電動(dòng)機(jī)會(huì)引起過大的壓降，以致不能順利起動(dòng)或影響其他用電設(shè)備時(shí)，可用本系列電機(jī)，其中有JR2、JRO2、JR3等系列2.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定電動(dòng)機(jī)功率的確定與其發(fā)熱有關(guān)，而發(fā)熱又與工作情況有關(guān)，電動(dòng)機(jī)的工作情況一般可分為兩種5.1、對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的，且在常溫下工作的機(jī)器（如邊疆運(yùn)輸機(jī)，風(fēng)扇等）所用的電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或等于或略大于所需功率可在手冊(cè)中選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)既可，不必再作發(fā)熱計(jì)算

14、。1）作長(zhǎng)期機(jī)構(gòu)所需要的功率Po如果已知工作軸上的卷筒、鏈輪、齒輪或其它機(jī)器另件上園周力F(N)與園周速度V(m/s),則在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)下的輸出功率Po(kW)按下列公式確定Po=kW如果已知卷筒、鏈輪、齒輪等直徑d(mm)與轉(zhuǎn)速n（rpm）,則圓周轉(zhuǎn)速按下列公式確定： V=m/s如果已知工作軸上的扭矩T（Nm）與轉(zhuǎn)速n（rpm）則輸出功率按下列公式計(jì)算： Po=kW2）電動(dòng)機(jī)所需功率PP=KPo式中的K機(jī)器的過載系數(shù)，由所設(shè)計(jì)的機(jī)器可能的過載情況而定，若所設(shè)計(jì)的機(jī)器沒有過載時(shí)，可取K=1。3）按PmP條件確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，Pm為電動(dòng)機(jī)的額定功率。2、對(duì)于重復(fù)短時(shí)工作或載荷不穩(wěn)定的情況，電動(dòng)機(jī)的功率

15、應(yīng)根據(jù)等效功率的方法來計(jì)算，并作發(fā)熱等核算。 本次設(shè)計(jì)中的已知條件為：共用3對(duì)滾筒，每只m=7kgx8=56kg（總和）,轉(zhuǎn)速為750（rpm），旋轉(zhuǎn)直徑為580mm,啟動(dòng)時(shí)間15秒。P=T=J·a J=mR2A=P=P功率 kW T扭矩 N·mJ轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 a角加速度m質(zhì)量 單位kg R回轉(zhuǎn)半徑 單位米n轉(zhuǎn)速 （rpm） t啟動(dòng)時(shí)間 秒代入數(shù)據(jù)得：如圖2示，為使機(jī)器不易卡死，安全值為計(jì)算值的2倍，即k=2;則配套功率為3.62=7.2kW，選電機(jī)為7.5kW，根據(jù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為1450（rpm），查附表2，本次設(shè)計(jì)決定選用y132M4型號(hào)電動(dòng)機(jī)。 2.2.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同

16、一功率的電動(dòng)機(jī)有3000、1500、1000、750、500（r.pm）五種同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速愈高，則電動(dòng)機(jī)的外形尺寸愈小、重量愈輕、價(jià)格愈便宜、能量指標(biāo)（功率與功率與功率因數(shù)cos）也愈高，從這一觀點(diǎn)出發(fā)，宜于選擇較高的轉(zhuǎn)速。但如工作軸轉(zhuǎn)速很低時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速過高的電動(dòng)機(jī)，就會(huì)使總傳動(dòng)比過大，這樣增大了傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)級(jí)數(shù)和傳動(dòng)比，也增大了傳動(dòng)系統(tǒng)的外形尺寸、重量和制造成本，而且傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)的外形尺寸相差懸殊，安裝上也造成困難。因此，一般采用同步轉(zhuǎn)速1500或1000為宜，有時(shí)也采用3000或750的。本次設(shè)計(jì)采用了1500（rpm）電機(jī)。3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求軸是組成機(jī)器的主要零件

17、之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電傳動(dòng)零件（如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件與傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以與軸的軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)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(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要容6。 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故這次設(shè)計(jì)中軸的材料采用最為常見的45鋼，最后采用調(diào)質(zhì)處理并且去毛刺和銳邊倒鈍。3.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 根

18、據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，則其強(qiáng)度為B=600MPa (抗拉強(qiáng)度極限)，S =300MPa(屈服強(qiáng)度極限)， -1=260MPa(彎曲強(qiáng)度極限)，=140MPa（扭轉(zhuǎn)疲勞極限）。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度發(fā)進(jìn)行最小直徑估算，即:= （MPa）d=·=A(mm)T工作轉(zhuǎn)矩； N傳遞功率； n軸的轉(zhuǎn)速； Wt扭矩截面模量；扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力； 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力；A設(shè)計(jì)常數(shù)； P電機(jī)功率；查附表5知A應(yīng)為118107（45#鋼），取A=113；d=113P輸油管的功率； 0.96運(yùn)輸機(jī)滾筒傳遞效率；D=113=50.09（mm）考慮此處有鍵槽和其它應(yīng)力的影響，實(shí)際軸徑取危險(xiǎn)軸徑的1.07倍，其實(shí)際尺寸為50

19、.091.07=53.6（mm）,圓整到55mm。則最小軸徑處為60mm,為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸右端需制出一軸肩，故取段軸的直徑=65mm,左端用軸端擋圈定位，考慮到擋圈的定位，取擋圈直徑D=62mm,段軸承安裝處，因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承30313，其尺寸為d×D×T=65mm×140mm×36mm,故=65mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊(cè)上查得定位軸肩高度h=19mm。故=84mm。段滾筒安裝處的直徑=80mm，滾筒右端與右軸承之間采用套筒定位。左端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，則軸

20、環(huán)處的直徑=95。處為過渡軸段，因考慮到軸承處的定位，取=72mm，處安裝底座，采用螺帽安裝，可選用M8 =60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑。軸承的計(jì)算：由于最大牽引力為37KN,而由3對(duì)磙子牽引，則單輥牽引力Fd=F/6=37/6=6.17KN；現(xiàn)在取摩擦系數(shù) f=0.2：則正壓力 Fr = Fd/f = 6.17/0.2 = 30.85:周成當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算：1. 左軸承為1，右軸承為2（按照雙列軸承計(jì)算）2. 軸向力由右軸承承受。Fa=Fr*47/67=21.64KN3. 軸承1當(dāng)量動(dòng)載荷：P1=Fr/2=15.425KN；4. 軸承2當(dāng)量動(dòng)載荷：因?yàn)?7×2/67=1.

21、4>E，所以P2=Fr/2×0.57+Fa×0.93=8.792+20.13=28.83KN結(jié)論：P1<44；P2<48；可用。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖5示：圖53.3 求軸的支反力，作軸的彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖由靜力平衡條件知：Mo=0 R1l-R2b=0Mc=0 R2a(F1+F2)l=0設(shè)F1+F2=E 則由前面的計(jì)算可知E=9600N求得 R1=， R2=；解得R1=330N，R2=1290N；求彎矩以梁的c點(diǎn)為原點(diǎn)，在CD段，距原點(diǎn)距離為x的任意截面，其彎矩公式為：M（x）=R1x當(dāng)x=0時(shí)M（x）=0當(dāng)x=a=250時(shí)M（x）值最大。當(dāng)M（x）=R1x=33

22、0×250=82500（N·m）且方向?yàn)樨?fù)。同理在DB段計(jì)算彎矩 M（x）=R1xR2(xa)將R1=，R2=代入上式求得M（x）=R1xR2(xa)=E（lx） （axl）由上式知：當(dāng)x=l=333 時(shí) 彎矩為0當(dāng)x=a時(shí)，M（x）有最大值，即M（x）=960×（333250）=79680（N·m），且方向?yàn)檎?。依?jù)計(jì)算結(jié)果作彎矩圖M，如下作合成彎矩圖Mt：Mt=87365.6作合成彎矩圖Mt如下：3.4 校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖看出，軸的危險(xiǎn)截面在D面上，在此處校核軸的強(qiáng)度， 此處d=70mm=-1由于是實(shí)心軸W=代入上式有=-1=1.9（MPa）-1=

23、55（MPa）(查附表6得： -1 =55（MPa）)該軸是安全的。4 軸承的選擇與計(jì)算4.1 軸承的選擇軸承是用來支承軸的，軸與軸承直接接觸的部分稱為軸頸，軸承可以分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承可以根據(jù)其摩擦狀態(tài)分為非液體摩擦軸承和液體摩擦軸承l(wèi)兩類。當(dāng)軸頸與軸承滑動(dòng)表面間雖有液體油膜存在，但不能完全避免表面凸起部分直接接觸時(shí)，兩滑動(dòng)表面所形成的摩擦稱為非液體摩擦。若兩滑動(dòng)表面完全被潤(rùn)滑油隔開，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力主要是潤(rùn)滑油部的摩擦?xí)r，稱為液體摩擦。滑動(dòng)軸承按其工作時(shí)所承受載荷的方向，又分為向心滑動(dòng)軸承（載荷沿半徑方向，指向軸心）和推力滑動(dòng)軸承（載荷沿軸線方向）。由于滑動(dòng)軸承不適用于拉輥裝置

24、的設(shè)計(jì)，則本次設(shè)計(jì)采用了滾動(dòng)軸承。常用滾動(dòng)軸承的類型、性能特點(diǎn)與應(yīng)用圍：1、單列向心球軸承，類型代號(hào)為：0000；其性能特點(diǎn)為：當(dāng)量磨擦系數(shù)最小。高轉(zhuǎn)速時(shí)可用來承受不大的純軸向負(fù)荷。外圈軸線偏斜>816。適用于剛性圈套的軸上，常用于小功率電機(jī)、減速機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的托輥、滑輪等。2、雙列向心球面軸承，類型代號(hào)：1000；其性能特點(diǎn)為：不能承受純軸向負(fù)荷，能自動(dòng)調(diào)心、外圈偏斜>1.5030。適用于多支點(diǎn)軸，剛性小的軸以與難以對(duì)中的軸。3、單列向心短圓柱滾子軸承，類型代號(hào)50000；其性能特點(diǎn)為：外圈可以分離，滾子用圈允許少量的軸向移動(dòng)，外圈軸線偏斜>24。適用于剛性很大，對(duì)中良好的軸

25、，常用于大功率電機(jī)，機(jī)床主軸、車輛軸承箱、人字齒輪減速機(jī)等。4、雙列向心球面滾子軸承：類型代號(hào)：52000；其性能特點(diǎn)為：承載能力最大，不能承受純軸向負(fù)荷。能自動(dòng)調(diào)心，外圈軸線偏斜>102.50。常用于其它種類軸承不能勝任的重載情況，如軋鋼機(jī)，大功率減速機(jī)、吊車走輪等。5、滾針軸承類型代號(hào)：類型代號(hào)：74000；其性能特點(diǎn)為：徑向尺寸最小，徑向承載能力很大，磨擦系數(shù)較大。旋轉(zhuǎn)精度低。適用于徑向負(fù)荷很大而徑向尺寸受限制的地方，如：萬向聯(lián)軸節(jié)，活塞銷、連桿銷等。6、螺旋滾子軸承：類型代號(hào)：5000；其性能特點(diǎn)為：窄鋼帶卷成的空心滾子有彈性，可承受徑向沖擊。外圈軸線偏斜敏感性低，徑向尺寸較小。

26、適用于經(jīng)常受不大的徑向沖擊且轉(zhuǎn)達(dá)速不高的支承。如：運(yùn)輸輥道的輥?zhàn)?，長(zhǎng)傳動(dòng)軸的支承。7、單列向心推力球軸承：其性能特點(diǎn)為：可承受純軸向負(fù)荷，36000型用于RA，其它兩種用于AR，部游隙可調(diào)，支點(diǎn)距離不宜大；適用于剛性較大跨距不大的軸與須在工作中高速游隙時(shí)，常用于蝸桿減速機(jī)、離心機(jī)動(dòng)、電鉆、空孔機(jī)等。8、圓錐滾子軸承，類型代號(hào)：30000；其性能特點(diǎn)為：外圈可分離，游隙可調(diào)，7000型不宜承受純徑向負(fù)荷。磨擦系數(shù)大，外圈軸線偏斜2。適用于剛性較大的軸，應(yīng)用很廣，如：減速機(jī)、車輪軸、軋鋼機(jī)、起重機(jī)、破碎機(jī)、機(jī)床主軸等。9、推力球軸承，類型代號(hào)：?jiǎn)蜗?000、雙向38000；其性能特點(diǎn)為：軸線必須與

27、軸承底座底面垂直，不重點(diǎn)適用于高轉(zhuǎn)速。常用于起重機(jī)，吊鉤、蝸桿軸、錐齒輪軸、機(jī)床主軸等。軸承徑為65的圓錐滾子軸承（30313），一對(duì)反排列組合，不但能承受徑向力，還能承受軸向力，極限速度為2600轉(zhuǎn)，選一對(duì)30313圓錐滾子軸承最為安全。4.2 軸承的計(jì)算與校核 查表由圓錐滾子軸承得：第一次近似計(jì)算：先假定支點(diǎn)反力的作用于軸承支座的中點(diǎn)，按力矩平衡的條件得：計(jì)算值：查表根據(jù)圓錐滾子軸承查得Y=0.4計(jì)算由表查得，隔離環(huán)的寬度第二次近似計(jì)算的支點(diǎn)距離為：第二次近似計(jì)算的支點(diǎn)反力為：重新計(jì)算由圖查得第二次近似計(jì)算的故得第三次近似計(jì)算的支點(diǎn)距離為：第三次近似計(jì)算的支點(diǎn)反力為：再次計(jì)算：由圖查得上次

28、計(jì)算結(jié)果一樣，故已很精確。軸承壽命計(jì)算：查表圓錐滾子軸承X與Y值當(dāng) 取X=1,Y=當(dāng)量動(dòng)載荷：根據(jù)中等沖擊，由表5-1-19查得雙列軸承的額定動(dòng)載荷：圓錐滾子軸承軸承壽命：故 軸承合格。5 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。他們主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩；有時(shí)也可用作安全裝置。由于機(jī)器的工況各異，因而對(duì)聯(lián)軸器提出來各種不同的要求，如傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化情況、體積大小、緩沖吸振能力等，為了適應(yīng)這些不同的要求，聯(lián)軸器已出現(xiàn)了很多類型，同時(shí)新產(chǎn)品還在不斷涌現(xiàn)，由一個(gè)廣闊的開發(fā)領(lǐng)域。5.1 凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器（亦稱法蘭聯(lián)軸器）是利用螺栓聯(lián)

29、接兩凸緣（法蘭）盤式半聯(lián)軸器，兩個(gè)半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接，傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低，工作可靠，裝拆、維護(hù)均較簡(jiǎn)便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，能保證兩軸具有較高的對(duì)中精度，一般常用于載荷平穩(wěn)，高速或傳動(dòng)精度要求較高的軸系傳動(dòng)。凸緣聯(lián)軸器不具備徑向、軸向和角向補(bǔ)償性能，使用時(shí)如果不能保證被聯(lián)接兩軸對(duì)中精度，將會(huì)降低聯(lián)軸器的使用壽命、傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率，并引起振動(dòng)和噪聲。 凸緣上各螺栓根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，可全部采用。本次設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用YL6型凸緣聯(lián)軸器。下圖為該型號(hào)的示意圖，其主視圖與基本數(shù)據(jù)如下：公稱轉(zhuǎn)矩Tn=100 N·m 許用轉(zhuǎn)速 n =800

30、0r·min-1軸徑長(zhǎng)度 L=62mm: 質(zhì)量 m=3.99Kg；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=0.017kg·m25.2 十字軸式萬向聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩周的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。這類聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于汽車、多頭鉆床等機(jī)器的傳動(dòng)系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)選用。根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用的是SWP_B型(有伸縮短型)部分軸承座十字軸萬向聯(lián)軸器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：其基本數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)=摘自/T 3241-1991）：型號(hào)=SWP160B回轉(zhuǎn)直徑D=160mm, 額定轉(zhuǎn)矩Tn=16 kN.m疲勞轉(zhuǎn)矩Tt=

31、8 kN.m軸線折角=10° 伸縮量S=50尺寸L=585，尺寸D1(Js11)=140，尺寸D2(H7)=95，尺寸E=15，尺寸E1=4，尺寸b×h=20×12，尺寸h1=6，尺寸L1=85，尺寸n-d=6-13轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m2)=0.14，重量(kg)=44。6 鍵的選擇和計(jì)算6.1 鍵的選擇鍵作為一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，由的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的向?qū)АＦ渲墟I連接主要分為：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵13。平鍵工作時(shí)，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中間較好等

32、優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。但平鍵連接不能承受軸向力，因而不能對(duì)軸向零件起到固定作用。半圓鍵工作時(shí)，靠其側(cè)面來傳遞轉(zhuǎn)矩。這種鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接。缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載靜連接中。楔鍵工作時(shí)，靠鍵的楔緊做用來傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還可以承受單向的軸向載荷，對(duì)輪轂起到單向的軸向固定作用。楔鍵連接在傳遞有沖擊和振動(dòng)的較大轉(zhuǎn)矩時(shí)，仍能保證連接的可靠性。楔鍵連接的缺點(diǎn)是鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜。因此主要用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。由于設(shè)計(jì)的牽引機(jī)拉輥裝置無特別要求，綜合考慮，決定選擇A形普通平鍵。根據(jù)軸的

33、尺寸要求選擇如下：拉輥部分：鍵 22×14×140 GB/T 1096-2003聯(lián)軸部分：鍵C16×10×70 GB/T 1096-20036.2 鍵的強(qiáng)度校核由于上面鍵是處于同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩一樣，所以只需校核短的鍵即可。平鍵的校核公式：T轉(zhuǎn)矩 d軸的直徑 鍵的工作長(zhǎng)度 鍵的寬度 對(duì)于A型鍵由上面計(jì)算的軸的轉(zhuǎn)矩 ： T = 47915N 軸的直徑： d = 55mm鍵的工作長(zhǎng)度： 70mm 鍵的寬度： b = 16mm 鍵與輪轂的接觸高度： k = 0.5h = 5mm帶入公式：結(jié)論:鍵連接強(qiáng)度足夠。7 牽引機(jī)的潤(rùn)滑與密封7.1 傳動(dòng)件與軸承的

34、潤(rùn)滑 在各種機(jī)器和設(shè)備中所使用的潤(rùn)滑劑主要有潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、和固體潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。膏狀的潤(rùn)滑脂，既可以防止部的潤(rùn)滑劑外泄，又可以阻止外部雜質(zhì)入侵避免加劇零件的磨損，起到密封作用。因此正確使用潤(rùn)滑劑對(duì)從事機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械維護(hù)人員來講是十分重要的。選用潤(rùn)滑劑時(shí)要考慮的幾點(diǎn)因素： 1.運(yùn)動(dòng)速度 2.載荷大小 3.工作環(huán)境溫度 4.周圍環(huán)境 5.潤(rùn)滑裝置從運(yùn)動(dòng)速度，載荷大小等因素考慮應(yīng)優(yōu)先考慮粘度較大和錐入度較小的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。7.2 密封件的選擇由于輸油管牽引機(jī)是在常壓下工作的，對(duì)機(jī)器密封的要求主要是對(duì)軸承的密封，于

35、是選擇氈圈密封就能達(dá)到所規(guī)定的要求。因此選擇氈圈密封即可。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)電傳動(dòng)技術(shù)、金屬工藝學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等學(xué)科知識(shí)，因此說輸油管牽引機(jī)設(shè)計(jì)所涉與的容較為廣泛。本文對(duì)牽引機(jī)主機(jī)部分的設(shè)計(jì)分三大塊：第一、拉輥裝置部分的設(shè)計(jì)，它包括輥筒的具體設(shè)計(jì)、輥筒的材料選擇與尺寸確定。第二、機(jī)架部分的設(shè)計(jì)，它包括支承件、機(jī)座與機(jī)架的具體設(shè)計(jì)。第三、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它包括軸與滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑以與密封方法的選取。另外，為保證對(duì)拉輥裝置系統(tǒng)各部分的質(zhì)量、性能與穩(wěn)定性等達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這里也對(duì)框架系統(tǒng)中的一些重要零件諸如、軸承、輥筒軸與平鍵等進(jìn)行了必要的強(qiáng)度校核和壽命計(jì)算。畢業(yè)設(shè)計(jì)過后，我有以下幾點(diǎn)體會(huì)：首先