90t轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)設計

遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)第64頁PAGE90噸轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)設計摘要在冶金轉(zhuǎn)爐設備中。傾動機構(gòu)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設備之一，其配置形式可分為落地式、半懸掛式、和全懸掛式。此文的主要內(nèi)容是介紹帶有扭力桿緩沖止動裝置的90噸全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)系統(tǒng)的設計：首先對國內(nèi)外煉鋼生產(chǎn)設備及其發(fā)展情況進行簡介。確定柔性傳動系統(tǒng)的基本參數(shù)，對傳動所需要的傾動力矩進行計算，選出合適的電動機，再選擇相應的聯(lián)軸器和制動器，然后，進行軸的設計與校核，齒輪的設計與校核，扭力桿的設計與校核，鍵的選擇與校核。最后對該系統(tǒng)的潤滑和操作規(guī)程進行說明。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；工藝；全懸掛式；傾動機構(gòu)90tonsofconvertertitledholdingmechanismdesignAbstractConverterequipmentinmetallurgy.Tiltingconvertersteelproductionsectoristoachieveoneofthekeyequipment,itsconfigurationcanbedividedintofloor-standing,halfhanging,andallsuspended.Themaincontentofthisarticleistointroducebufferstopwithatorsionbar90tonsofequipmenthangingconvertertiltingthewholebodysystemdesign.Firstly,thesituationofsteel–makingproductionequipmentanddevelopmentisintroducedathomeandabroad.Secondly,thefoundationparametersisconfirmed,theneedtransmissionoftotalmomentofforceiscounted,andcorrespondingelectricmotorandrelevantischoose,shaftcouplingandbrake,thechoiceofjoinshaftmachine,choiceandadjustofshaft,choiceandadjustofwrestshaft,calculationandadjustofgearwheel,choiceandadjustbond,choiceandadjustofaxletree,Finally,thesituationoflubricateandsecuritymaintaincircumstanceofthetitlingmechanismareexplainedkeywords:Converter；Process；Allhanging；Titledholdingmechanism目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ1概述 11.1煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展概況 11.2轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的地位、作用及發(fā)展 11.3轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的地位及發(fā)展情況 22轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)初步設計 42.1方案設計 42.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)對傾動機構(gòu)的要求 42.1.2傾動機構(gòu)傳動方案的綜合比較 52.1.390噸轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)初步設計方案 62.2傾動機構(gòu)主要參數(shù)的確定 72.2.1轉(zhuǎn)爐傾動轉(zhuǎn)速及爐型尺寸的確定 73載荷參數(shù)確定 83.1概述 83.2空爐重量和重心位置的計算 83.3轉(zhuǎn)爐傾動力矩的計算 163.4確定最佳耳軸位置 224電動機、聯(lián)軸器和制動器的選擇 264.1技術(shù)參數(shù)設計 264.2電動機的選擇及驗算 264.2.1電動機的容量選擇 264.3聯(lián)軸器的選擇 294.4制動器的選擇及制動時間校核 305傳動部分的設計 335.1傳動方案的確定 335.2傳動比的分配 335.3齒輪傳動的數(shù)據(jù)計算 335.4各齒輪的傳動設計 366軸、軸承和鍵的設計及校核 466.1軸、軸承、和鍵的選擇 466.1.1軸的選擇 466.1.2軸承類型的選擇 476.1.3鍵的選擇 476.2軸、軸承、和鍵的校核 476.2.1軸的校核 476.2.2軸承的校核 526.2.3鍵的校核 547扭力桿的設計 567.1選材 567.2參數(shù)的確定 567.3設計計算 568稀油集中潤滑系統(tǒng)的設計 588.1耗油量計算 588.1.1齒輪嚙合處耗油量 588.1.2軸承耗油量 588.1.3油泵流量 599安裝操作規(guī)程 61結(jié)論 62致謝 63參考文獻 641概述1.1煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展概況近四十年來，鋼的生產(chǎn)迅速增加，世界上鋼的年產(chǎn)量已從一億噸增加到八億多噸。過去煉鋼行業(yè)在一個很長的時期內(nèi)，以平爐煉鋼為主，六十年代初期，平爐鋼在世界鋼產(chǎn)量中占72%。自1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐問世以后，使鋼鐵行業(yè)發(fā)生了變革。使得世界鋼產(chǎn)量得到了迅速的增長，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼占世界鋼產(chǎn)量的比例逐年增加，六十年代是一個轉(zhuǎn)折點，轉(zhuǎn)爐鋼又一次超過平爐鋼到1974年轉(zhuǎn)爐鋼占世界鋼產(chǎn)量的60%左右，1985年已達70%左右。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐繼續(xù)發(fā)展的同時，1967年第一座氧氣底吹轉(zhuǎn)爐在西德投產(chǎn)，并得到了很快的發(fā)展。氧氣復合吹煉轉(zhuǎn)爐也開始用于工業(yè)生產(chǎn)。我國鋼鐵工業(yè)在解放后有了很大的發(fā)展，1949年鋼產(chǎn)量為15.8萬噸，而1987年為5601萬噸，并建成了獨立的鋼鐵工業(yè)體系。目前，我國已具有較大規(guī)模的冶金設備制造能力，已能制造各種中型和大型的煉鋼設備，還建造了真空感應爐、真空自耗電極爐等真空煉鋼設備以及建成多臺弧形連續(xù)鑄鋼機和爐外精煉設備?？梢哉f，我國冶金設備已形成技術(shù)先進的產(chǎn)品系列。我國冶金設備將要步入世界先進水平行列。但是，我國目前工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國的國家相比還有不小的差距，我們還要作很大努力才能適應把我國建設成為社會主義四個現(xiàn)代化強國的需要。21世煉鋼廠的技術(shù)進步必須與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。就轉(zhuǎn)爐煉鋼來說，必須采用各種綜合節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)復能煉鋼。為了緩解對大氣環(huán)境的影響，必須進一步做好煙塵處理，積極采用干法除塵技術(shù)，節(jié)約水資源。必須采用各種環(huán)保技術(shù)與綜合利用措施。將鋼廠建設成無污染，零排放與生態(tài)平衡的綠色工廠。1.2轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的地位、作用及發(fā)展鋼鐵工業(yè)是整個工業(yè)發(fā)展的基礎，鋼鐵生產(chǎn)對于國民經(jīng)濟各部門都有重大意義。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，對高質(zhì)量鋼的需求量日益增長，煉鋼新技術(shù)和新工藝的不斷涌現(xiàn)，與此相適應的煉鋼設備也得到了很大的發(fā)展。大量生產(chǎn)鋼水的方法是由距今120年前的1856年，英國的貝氏麥發(fā)表了貝氏麥煉鋼法。雖說這種方法沒有得到飛速發(fā)展，但與坩堝法比較使設備能力和勞動生產(chǎn)率等顯著提高，然而這個煉鋼方法也遇到了很大的障礙，因為貝氏麥轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯是酸性耐火材料，不能脫磷、脫硫，于是1897年堿性耐火材料作為內(nèi)襯的托馬斯轉(zhuǎn)爐發(fā)明了，這種方法所煉的鋼在1910年大約達到占世界鋼產(chǎn)量1/4左右的水平。這兩種方法都以吹煉鐵水作為前提發(fā)展起來的，這些古典的轉(zhuǎn)爐煉鋼法，還不能消化自己生產(chǎn)的廢鋼，這時，平爐法引起了大家的注意，到1960年年產(chǎn)量3/4都是平爐法生產(chǎn)的，在一個很長的時間內(nèi)煉鋼工業(yè)都以平爐煉鋼為主。氧氣頂轉(zhuǎn)爐煉鋼又稱LD煉鋼法，1949年6月由奧地利的Voest-Alpine聯(lián)合公司試驗成功，并在1952年和1953年先后在其所屬的林茨（Linz）和道納維茨（Donawitz）兩鋼廠投入工業(yè)生產(chǎn)（故名LD法）。這種煉鋼法目前已在世界各國廣泛應用，在煉鋼生產(chǎn)中充分顯示了重要作用。據(jù)1977年統(tǒng)計，國外氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐有460多座，最多的是日本，有94座。最大的轉(zhuǎn)爐容量是西德奧古斯特蒂森鋼鐵公司的兩座350噸轉(zhuǎn)爐。據(jù)報道，俄羅斯已在捷爾仁斯基鋼廠建造兩座400噸轉(zhuǎn)爐。在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的工藝水平不斷提高和完善，并逐漸取代平爐煉鋼的時候，1967年西德Maximilianshutte(馬克西米利安)鋼鐵公司，用天然氣作氧槍的保護劑，從爐底埋入的氧槍供氧，在30噸吹煉高磷生鐵的托馬斯轉(zhuǎn)爐上進行底吹試驗成功。隨后，即將其六座托馬斯轉(zhuǎn)爐全部改為底吹氧氣轉(zhuǎn)爐。并命名這種底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼方法為“OBM”轉(zhuǎn)爐煉鋼法。接著法國采用柴油作氧槍保護劑進行底吹試驗獲得成功，又命名為“LWS”法。1971年這一技術(shù)輸入美國，美國鋼鐵公司在GARY（蓋利）廠又進行了吹煉低磷鐵水試驗獲得成功，并命名為Q－BOP（Q－平靜的，BOP－堿性氧氣轉(zhuǎn)爐）法。同時，將菲爾德鋼廠原有12座平爐拆除，改建成兩座180噸底吹氧氣轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)。同年，該公司還將GARY鋼廠擬建三座頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐改為三座180噸底吹氧氣轉(zhuǎn)爐投入生產(chǎn)。瑞典1974年在蘇魯哈瑪鋼廠新建一座35噸氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，用以代替原有電爐生產(chǎn)硅鋼。為了提高鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低成本，日本新日鐵1978年首先在八幡廠60噸轉(zhuǎn)爐上試驗成功頂吹和底吹復合吹煉的新技術(shù)，稱為“LD－OB法”。以后日本其它鋼廠和歐美一些國家的鋼廠也先后試驗獲得成功，著手投入工業(yè)生產(chǎn)。LD－OB法是當前氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的一項重要新技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煉鋼之所以能夠這樣迅速的發(fā)展，主要在于和其它煉鋼方法相比，它具有一系列的優(yōu)越性：產(chǎn)效率高，平均小時產(chǎn)量是平爐的十幾倍，冶煉時間短。投資少，成本低，轉(zhuǎn)爐廢氣余熱發(fā)電可以補償制氧車間電力消耗。原理適應性強，定量處理容易。冶煉的鋼質(zhì)量好，品種多，氧、氦、氫等含量低。適于高度機械化和自動化生產(chǎn)。1.3轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的地位及設計原則在轉(zhuǎn)爐設備中，傾動機構(gòu)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設備之一。轉(zhuǎn)爐傾動機械隨著氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的普及和發(fā)展也不斷地發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種形式的傾動機械。爐體的工作對象是高溫的液體金屬，傾動裝置能使爐體連續(xù)正反轉(zhuǎn)3600，并能平穩(wěn)而準確地停止在任何位置上，以用來滿足兌鐵水、裝料、取樣、測溫、出鋼、出渣以及返回工藝操作要求。此外還要與吹氧管、煙罩提升機構(gòu)等操作保持一定的聯(lián)鎖關(guān)系。以免誤操作。在五十年代，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼時期，轉(zhuǎn)爐傾動機械基本是采用空氣轉(zhuǎn)爐，即貝塞麥（Bessemer）轉(zhuǎn)爐的傾動機械結(jié)構(gòu)形式。隨著氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展爐容不斷擴大，空氣轉(zhuǎn)爐形式的傾動機械已不能適應托圈下凹變形引起耳軸翹曲和動負荷、扭振疲勞等等工作狀態(tài)的需要，且隨爐子容量的擴大這些矛盾愈加突出。為解決這些矛盾，國內(nèi)外煉鋼工作者和設計、研究人員做了大量研究和改進工作，使轉(zhuǎn)爐傾動機械出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)和配置形式。它們可歸結(jié)為落地式、半懸掛式和全懸掛式三種。不管哪一種，都要求它們的總體配置盡可能緊湊，避免使轉(zhuǎn)爐跨間距加大，增加土建費用；中、小型轉(zhuǎn)爐應盡可能把傳動裝置配置在操作平臺以下，以使轉(zhuǎn)爐操作具有寬敞空間。設計原則：轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)應滿足轉(zhuǎn)爐工藝操作的要求。機構(gòu)操作要靈活。傾動機構(gòu)必須安全可靠。傾動機構(gòu)能適應載荷的變化和結(jié)構(gòu)的變形。要求結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少、效率高、維修方便等。2轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)初步設計2.1方案設計2.1.1轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)對傾動機構(gòu)的要求1.傾動機構(gòu)作為實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設備之一，它的主要工作特點:(1).減速比大：爐體的工作對象是高溫的液體金屬，在兌鐵水、出鋼等項操作時，要求爐體能平穩(wěn)地傾動和準確的停位。因此，爐子采取很低的傾動速度，0.1～1.5轉(zhuǎn)∕分左右。為獲得如此低的轉(zhuǎn)速，需要很大的減速比。通常約為700～1000，甚至數(shù)千。(2).傾動力矩大：目前已投產(chǎn)的最大爐容量為350噸轉(zhuǎn)爐，其總重達到1450多噸。要使這樣大重量的轉(zhuǎn)爐傾轉(zhuǎn)，就必需在耳軸上施加幾百，以至幾千噸力·米的傾動力矩。如我國120噸轉(zhuǎn)爐被傾動部分的重量，包括：托圈重量180.7噸，爐體重量211噸，爐襯重量338.656噸，再加爐內(nèi)液體重量約140噸，總重達887.356噸，需要的傾動力矩為295噸力·米。(3)、起制動頻繁，承受較大的動載荷：轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的時間，通常只有四十分鐘左右。從我國S–7廠的120噸轉(zhuǎn)爐的操作看，在40分鐘左右的時間，需要啟、制動次數(shù)達24次之多，如果再加上慢速區(qū)的4～5次點動就要超過30多次。如果原料中磷高，吹煉過程中倒渣次數(shù)增加，則操作就更加頻繁。所以，轉(zhuǎn)爐傾動機械的工作屬于“啟動工作制”。機構(gòu)中除承受基本靜載荷作用外，還要承受由于啟動、制動等引起的動載荷。(4)、工作環(huán)境是高溫、多渣塵，表明轉(zhuǎn)爐傾動機械工作繁重和條件惡劣。2．根據(jù)轉(zhuǎn)爐傾動機械工作特點和操作工藝的需要，傾動機械具備的性能應滿足：(1)、傾動機械驅(qū)動轉(zhuǎn)爐，在整個生產(chǎn)過程中，必須滿足工藝的需要。如：以一定轉(zhuǎn)速連續(xù)回轉(zhuǎn)360°，可停傾角位置上，能與氧槍，煙罩，及鋼水罐車有一定連鎖要求，并能平穩(wěn)準確停止在任意角度位置上。(2)、在生產(chǎn)過程中必須能安全可靠的運轉(zhuǎn)。在電氣或機械中某一部分發(fā)生故障時，傾動機械應有能力繼續(xù)進行短時間運轉(zhuǎn)，維持到一爐鋼冶煉結(jié)束，即使傾動機械本身發(fā)生故障的爐子也不會自動傾翻。(3)、傾動機械應具有良好的柔性性能，以緩沖由沖擊產(chǎn)生的動載荷和由制動所產(chǎn)生的扭振，安全可靠。只有具備了上述性能，傾動機械才能安全高效地運轉(zhuǎn)，發(fā)揮它的關(guān)鍵作用。2.1.2傾動機構(gòu)傳動方案的綜合比較傾動機械隨著氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的普及和發(fā)展，也在不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種形式的傾動機械。傾動機械的配置型式有三種：落地式，半懸掛式和全懸掛式。1、落地式落地式（如圖2.1）就是將全部傳動機械均安裝在地基上，通過聯(lián)軸器或大齒輪與耳軸連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的傾動。這種配置型式結(jié)構(gòu)簡單，但隨著爐子容量增大，轉(zhuǎn)爐冶煉的強化，這種配置型式已逐漸不適應生產(chǎn)要求。存在的問題是，托圈產(chǎn)生下凹變形引起耳軸翹曲后，使大小齒輪之間嚙合不良，破壞了齒輪正常嚙合，降低了齒輪的承載能力，加速了齒輪的磨損和破壞。圖2.1落地式轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)2、半懸掛式（如圖2.2）其特點是將最末一級齒輪副的主動小齒輪副的主動小齒輪裝在該齒輪副的殼體上，與大齒輪一起懸掛在耳軸上。而其它轉(zhuǎn)動零件仍安置在基礎上。初級與末級減速機齒輪副之間，仍用萬向聯(lián)軸器或齒型聯(lián)軸器連接。為了防止懸掛減速機的殼體繞耳軸回轉(zhuǎn)，在懸掛減速機殼體下面設有專門的止動裝置。半懸掛式傾動機械能夠適應耳軸和托圈的下凹變形，克服了末級減速器齒輪嚙合不良的影響。但由于初級減速器和末級減速器之間仍有聯(lián)軸器，則不可避免地使傾動機械占地面積增大，布置不夠緊湊。另外，目前國內(nèi)投產(chǎn)的半懸掛傾動裝置多沒有緩沖及減振裝置，故不能緩沖和沖擊及減低扭振疲勞的影響。圖2.2半懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)3.全懸掛式（如圖2.3）從電動機到末級齒輪傳動副，全部傳動裝置都懸掛在耳軸上。它除了將傳動部分懸掛起來以外，還增設了緩沖止動裝置。目前，全懸掛式傾動機械根據(jù)緩沖止動裝置的結(jié)構(gòu)形式可分為三種：帶有彈簧緩沖止動裝置的全懸掛式傾動機械；帶橡膠塊緩沖止動裝置的全懸掛傾動機械；帶扭力桿緩沖止動裝置的全懸掛傾動機械。總之，全懸掛式傾動機械綜合了落地式和半懸掛式的優(yōu)點，克服了二者的缺點，是大型轉(zhuǎn)爐傾動機械的發(fā)展方向。目前，我國已經(jīng)具有了較大規(guī)模的冶金設備制造能力，已能制造各種中型和大型的煉鋼設備，冶金設備將要步入世界先進水平行列，但是我國目前工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國的國家相比還有不小的差距，我們今后更應該努力學習一切國家的先進技術(shù)取長補短，積極總結(jié)自己的經(jīng)驗，把我國鋼鐵工業(yè)推向新的高度。圖2.3全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)2.1.390噸轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)初步設計方案通過上述對傾動機械工作特點，性能要求和三種形式傾動機械的介紹與分析。對于90噸轉(zhuǎn)爐這類大型設備，應在確保安全的前提下，滿足各項要求。采用帶扭力桿緩沖止動裝置的全懸掛傾動機械。它首先可以保證轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的安全可靠。其次，扭力桿式全懸傾動機械便于加工、安裝和生產(chǎn)維護，并且可以減小設備的尺寸和重量。再次，從技術(shù)經(jīng)濟的觀點來看，采用扭力桿全懸掛機械可以節(jié)省大量基建投資。2.2傾動機構(gòu)主要參數(shù)的確定2.2.1轉(zhuǎn)爐傾動轉(zhuǎn)速及爐型尺寸的確定正確選定轉(zhuǎn)爐傾動轉(zhuǎn)速，直接關(guān)系到冶煉操作工序的順利進行、減輕傾動設備重量、節(jié)省投資以及降低電動機功率等等。爐子的容量不同，其轉(zhuǎn)速也相應有所不同，以便滿足出鋼、倒渣、取樣、測溫、兌鐵水等操作工藝和生產(chǎn)率的要求。小型轉(zhuǎn)爐一般只有一個速度，但對于我們要設計的90噸轉(zhuǎn)爐來說，它屬于大型轉(zhuǎn)爐，如果仍按照小轉(zhuǎn)爐的速度，則爐口和出鋼口的線速度隨爐體尺寸增大也必然加大，這樣便不能滿足出鋼、倒渣等工藝操作的要求；如只考慮出鋼倒渣等工藝操作，不考慮轉(zhuǎn)爐其它運轉(zhuǎn)情況選擇較低的轉(zhuǎn)速，則生產(chǎn)率將下降。所以，對大型轉(zhuǎn)爐都選用兩種速度。低速適應出鋼、取樣測溫、倒渣、扒渣、兌鐵水、加廢鋼等操作需要；高速滿足其它操作和運轉(zhuǎn)的需要。這樣，既滿足了工藝操作的需要；又保證了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率爐型圖見（圖2.4）：A—爐襯B—爐殼a—爐帽b—爐身c—爐底上部d—爐底下部圖2.490噸轉(zhuǎn)爐爐型圖3載荷參數(shù)確定3.1概述轉(zhuǎn)爐傾動力矩是轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)設計的重要參數(shù)，計算它的目的是：確定額定傾動力矩值，作為傾動機構(gòu)設計的依據(jù)，確定正確的耳軸位置；并為傾動機械設計提供基本載荷參數(shù)，以使傾動機械既能安全運轉(zhuǎn)，又經(jīng)濟合理。轉(zhuǎn)爐傾動力矩由三部分組成：—爐殼和爐襯重量引起的力矩，稱空爐力矩?！獱t內(nèi)鐵水和熔渣引起的力矩，稱爐液力矩。—轉(zhuǎn)爐耳軸上的摩擦力矩。轉(zhuǎn)爐傾動力矩的計算，是有轉(zhuǎn)爐爐體重量及重中心計算和力矩計算兩部分組成，計算內(nèi)包括：(1)空爐重量及重心計算；(2)力矩計算；(3)確定最佳耳軸位置。3.2空爐重量和重心位置的計算 1爐殼重量及重心的計算1)爐帽部分：爐帽部分（圖3.1）可分為高度為的大圓臺和小圓臺兩個簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.1（3.1）==15.301t2)爐身部分：爐身部分（圖3.2）可分為高度為的大圓柱和小圓柱體兩個簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.23）爐底上段：（圖3.3）圖3.3（3.2）4）爐底下段（圖3.4）圖3.4（3.3）（3.4）5）爐殼合成（3.5）（3.6）2襯重量及重心的計算1)、爐帽部分爐帽部分（圖3.5）可分為高度為的大截錐體和小截錐體兩個簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.5（3.7）=2)爐身部分爐身部分（圖3.6)可分為高度為的大圓柱和小圓柱體兩個簡單幾何體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.63）爐底上部（圖3.7）可認為是兩圓臺和一球缺組成的三個簡單組合體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.7（3.8）（3.9）（3.10）（3.11）式中:（3.12）4）爐底下部（圖3.8）可認為是兩球缺和一圓臺組成的三個簡單組合體，分別求其重量和重心然后再合成。圖3.8（3.13）5、爐襯合成3空爐總重量和重心的合成總重量：總重心：4重心及液面高度的計算爐內(nèi)液體包括鐵水和爐渣兩部分。鐵水重量按鋼水收得率為90%計算新爐出鋼量90噸老爐出鋼量120噸，爐子轉(zhuǎn)速n=0.1-1.2rpm爐襯比重取為2.8t/m3爐渣重量爐內(nèi)液體體積（3.14）（3.15）由所以液面初始高度為Z=1.029+0.324=1.3713.3轉(zhuǎn)爐傾動力矩的計算爐液重量和重心位置及力矩計算采用Basic語言編程，在QuickBasic環(huán)境下運行。以下附其計算程序（其中所輸如數(shù)據(jù)為預選耳軸位置相應得輸入數(shù)據(jù)）：傾動力矩計算程序（預選耳軸位置）REMgk-空爐重,gy-爐液重,gt-托圈重,ga-懸掛機構(gòu)重,ly-鋼液比重REMxk,zk-空爐重心，hk-傾動中心到原點距離REMep-精度,zh-液面初始高度,REMmu-耳軸軸承摩擦系數(shù),dk-軸承摩擦直徑REMr0(i),z0(i)-爐型尺寸數(shù)據(jù)REMk0(i),h0(i)-積分結(jié)點，求積系數(shù)REMbt(i)-爐型輪廓角度REMw1,w2-i3和03與水平夾角REMdz-每傾動一個角度液面增加的高度REMgk,gy,gt,ga,lyREMxk,zk,hkREMep,zh,mu,dkREMr0(i),z0(i)REMk0(i),h0(i)REMbt(i),w1,w2,dzREMMAINPROGRAMM（主程序）5DIMR0(3),z0(3),K0(5),H0(5)10CONSTPI=3.1415926#15gk=572.652:gy=189.2:gt=255:ga=137.1:LY=5.8120HK=4.09:EP=.01:Xk=0:Zk=3.98:ZH=3.022:mu=.04:dk=1.125R0(0)=2.285:R0(1)=2.5:R0(2)=2.5:R0(3)=1.1530z0(0)=.372:z0(1)=1.372:z0(2)=5.427:z0(3)=8.10235K0(1)=-.90617985#:K0(2)=-.53846931#:K0(3)=0!:K0(4)=.53846931#:K0(5)=.90617985#40H0(1)=.23692689#:H0(2)=.47862867#:H0(3)=.56888889#:H0(4)=.47862867#:H0(5)=.23692689#55PRINT"OUTPUTDATA":REM60PRINT"gk="；gk,"gy="；gy,"gt="；gt,"ga="；ga,"ly="；LY65PRINT"HK="；HK,"XK="；Xk,"ZK="；Zk,"ZH="；ZH,"EP="；EP70PRINT"MU="；mu,"DK="；dk73REMbt(i)75FORi=0TO3STEP180IFi=0THENbt(i)=0!:GOTO9585bt(i)=ATN((R0(i)-R0(i-1))/(z0(i)-z0(i-1)))90IFbt(i)<0THENbt(i)=PI+bt(i)95PRINT"r0(";I;")=";R0(i),"z0(";i;")=";z0(i),"bt(";i;")=";bt(i)100NEXTi102REMk0(i),h0(i)105FORi=1TO5STEP1110PRINT"k0(";i;")=";K0(i),"h0(";i;")=";H0(i)115NEXTi117REMw1,w2120W1=90*ATN((z0(3)-z0(1))/(R0(3)-R0(1)))/PI123IFW1<0THENW1=180+W1125IFABS(R0(3)-R0(0))<10^-5THENW2=90:GOTO130127W2=180*ATN((z0(3)-z0(0))/(R0(3)-R0(0)))/PI128IFW2<0THENW2=180+W2130PRINT"w1=";W1,"w2=";W2135MM=(gk+gy+ga+gt)*mu*dk/2:PRINT"mm=";MM140FA=ATN(Xk/(HK-Zk))145RK=SQR(Xk*Xk+(HK-Zk)^2)150RO=(R0(0)^2+z0(0)^2)/z0(0)/2155VY=gy/LY160DZ=z0(2)/10165AM=INT((3*PI/2-bt(3))*180/PI+2)170PRINT"RESUTEDATA"175PRINT"ZU=","ALPHA=","MK=","MY=","M="180FORJ=5TOAMSTEP5182IFJ=5THENZU=ZH+DZ:GOTO195186ZU=ZU+DZ190IFZU>=z0(3)THEN280195GOSUB505200IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290205V1=v:Z1=ZU210IFv>VYTHEN230215ZU=ZU+DZ220IFZU>=z0(3)THEN280225GOTO195230ZU=.7*Z1:GOSUB505235IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290240V2=v:Z2=ZU245IFv>VYTHEN275250ZU=Z2-(VY-V2)*(Z1-Z2)/(V2-V1)255GOSUB505260IFABS((v-VY)/VY)<=EPTHEN290265IFv>VYTHENV1=v:Z1=ZU:GOTO250268V2=v:Z2=ZU:GOTO250275V1=v:Z1=ZU:GOTO230280ZU=z0(3):GOSUB505285IFv>VYTHEN275288REM290A1=J*PI/180295MK=gk*RK*SIN(A1+FA)300MY=v*LY*((HK-Zy)*SIN(A1)-Xy*COS(A1))310M=MM+MY+MK312MA=(MK+MY-MM)/(gk+gy)/SIN(A1)315PRINTZU,J,MK,MY,M320NEXTJ325END505REMSVBVXZ510IFJ=90THENE0=100:GOTO515513E0=TAN(J*PI/180)514REMZD515IFZU=z0(3)THEN585520IFZU<=z0(1)THENL=1:GOTO535525IFZU>z0(1)ANDZU<=z0(2)THENL=2:GOTO535530L=3535XU=R0(L)+(ZU-z0(L))*TAN(bt(L))540Zk=ZU-XU*E0545IFZk>=0ANDZk<=z0(3)THENZD=0:GOTO625550e1=Zk+RO*E0*E0:d1=1+E0*E0555ZD=(e1-SQR(e1*e1-Zk*Zk*d1))/d1560IFZD<=z0(0)THEN625565ZD=(R0(1)+Zk/E0-z0(1)*TAN(bt(1)))/(1/E0-TAN(bt(1)))570IFZD<=z0(1)THEN625575ZD=(R0(2)+Zk/E0-z0(2)*TAN(bt(2)))/(1/E0-TAN(bt(2)))580GOTO625585IFJ>=W1THENL=2:GOTO600590IFJ<W1ANDJ>=W2THENL=1:GOTO600595IFJ<W2THEN610600ZD=(R0(L)-R0(3)+z0(3)/E0-z0(L)*TAN(bt(L)))/(1/E0-TAN(bt(L)))605GOTO625610A=1+1/E0^2:C=R0(3)*(R0(3)-2*z0(3)/E0)+(z0(3)/E0)^2615B=RO-R0(3)/E0+z0(3)/E0^2618IF(B^2-A*C)<0THENZD=0:GOTO625620ZD=(B-SQR(B^2-A*C))/A623REMGOS625v=0:Xy=0:Zy=0630EC=(ZU-ZD)/2:EE=(ZU+ZD)/2635FORK=1TO5STEP1640z=K0(K)*EC+EE642REMR645IFz<=z0(0)THEN670650IFz<=z0(1)THENL=1:GOTO665655IFz<=z0(2)THENL=2:GOTO665660L=3665R=R0(L-1)+(z-z0(L-1))*TAN(bt(1)):GOTO675670R=SQR(RO*RO-(RO-z)^2)675ED=(ZU-z)/E0:EF=ZU-z677REME680IFZU<=z0(1)ANDZU>z0(0)THEN705685IFZU<=z0(2)ANDZU>z0(1)THEN720690IFZU<=z0(3)ANDZU>z0(2)THEN740705IFz<=z0(0)THENE=ED-(ZU-z0(0))*TAN(bt(1))-R0(0)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2)710GOTO765715E=ED-EF*TAN(bt(1)):GOTO765720EG=(ZU-z0(1))*TAN(bt(2))725IFz<=z0(0)THENE=ED-EG-R0(1)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2):GOTO765730IFz<=z0(1)THENE=ED-EG-(z0(1)-z)*TAN(bt(1)):GOTO765735E=ED-EF*TAN(bt(2)):GOTO765740EG=(ZU-z0(2))*TAN(bt(3))745IFz<=z0(0)THENE=ED-EG-R0(2)+SQR(RO*RO-(RO-z)^2):GOTO765750IFz<=z0(1)THENE=ED-EG-R0(2)+R0(1)-(z0(1)-z)*TAN(bt(1)):GOTO765755IFz<=z0(2)THENE=ED-EG-(z0(2)-z)*TAN(bt(2)):GOTO765760E=ED-EF*TAN(bt(3))765IFE>=2*RTHENCT=PI*2:GOTO1000770IFE<=0THENCT=0:GOTO1000775Y=1-E/R780CT=PI-2*ATN(Y/SQR(1-Y^2))900REM1000S=R^2*(CT-SIN(CT))/21005SX=2*(R*SIN(CT/2))^3/31010v=v+H0(K)*S1029Xy=Xy+H0(K)*SX:Zy=Zy+H0(K)*S*z1040NEXTK1045v=v*EC1050Xy=Xy*EC/v:Zy=Zy*EC/v1055RETURN以下為程序輸入?yún)?shù)：空爐重量：GK爐液重量：托圈重量：GT＝285t懸掛裝置重量：GX＝157t爐液密度：LY＝空爐重心坐標：XK＝0ZK=預選耳軸位置坐標：HK＝3.9m耳軸軸承摩擦系數(shù)：摩擦力矩：=26.069KNm3.4確定最佳耳軸位置當轉(zhuǎn)爐的空爐和爐液重心及預選耳軸下的力矩計算完之后，即可以確定最佳耳軸位置。耳軸位置越高，傾動力矩越大，傳動設備尺寸加大，電機容量增加，很不經(jīng)濟。如果，耳軸位置太低，一旦傾動機械產(chǎn)生事故時，可能產(chǎn)生“翻爐跑鋼”事故。所以，合理選擇耳軸位置是十分重要的。 根據(jù)全正力矩原則，確定耳軸最佳位置的條件式為：則整理得：可由上式求得耳軸位置修正值△H后，根據(jù)預選耳軸位置得到最佳耳軸位置。如下式：用全正力矩原則進行修正由于最小力矩出現(xiàn)在85。時，故修正后代入程序得最佳耳軸位置時的傾動力矩傾動力矩計算結(jié)果Gk=453.033tgy=118gt=285ga=157ly=6.9HK=3.9XK=0ZK=4.787ZH=2.165EP=0.03MU=0.03DK=1.35r0(0)=2.4055z0(0)=.554bt(0)=0r0(1)=2.765z0(1)=1.616bt(1)=.3264045r0(2)=2.765z0(2)=6.08bt(2)=0r0(3)=1.425z0(3)=8.93bt(3)=2.702088k0(1)=-.9061798h0(1)=.2369269k0(2)=-.5384693h0(2)=.4786287k0(3)=0h0(3)=.5688889k0(4)=.5384693h0(4)=.4786287k0(5)=.9061798h0(5)=.2369269w1=100.382w2=96.67669RESUTEDATAZU=ALPHA=MK=MY=M=2.116589532.1134651.259945.78562.1150781063.98252102.0536100.87592.1454161595.36464153.566170.77032.30572220126.021143.2795180.14022.61863525155.718299.12191171.67982.93479930184.230375.62836165.69843.26619435211.340459.36109170.54113.60918140236.841945.98758172.66923.98134545260.54129.36703180.74784.39460950282.25737.810619200.90764.86417455301.8253-20.43474210.23035.38755160319.0963-54.8641220.07196.04335365333.9388-103.5366195.24196.61422470346.2398-103.2905180.7897.16844575355.9057-135.0443168.7017.77644580362.8629-168.8988181.80386.97862585367.0586-34.78857209.10977.12634390368.4607-22.68159238.0657.73434395367.0586-86.21112210.68718.555455100362.8629-229.9107125.79198.93105355.9057-325.857965.887488.93110346.2398-289.495982.583568.93115333.9388-235.4887140.2898最大傾動力矩，傾動力矩曲線圖如圖3.9所示：4.電動機、聯(lián)軸器和制動器的選擇4.1技術(shù)參數(shù)設計90噸轉(zhuǎn)爐傾動速度圖及操作時間表（表4.1）操作內(nèi)容區(qū)間傾角傾動時間(秒)操作時間(分)備注加廢鋼7.53繼續(xù)兌鐵水15.06繼續(xù)吹煉7.516取樣測溫28.342鎮(zhèn)靜154打出鋼口51出鋼46.845繼續(xù)出渣49.172繼續(xù)檢查爐況15.02堵出鋼口20.01耽誤2總計209.35444.2電動機的選擇及驗算4.2.1電動機的容量選擇轉(zhuǎn)爐電動機功率（4.1）式中：N—電動機需要的功率。Mmax—轉(zhuǎn)爐計算最大傾動力矩。ψ—正常操作時，運轉(zhuǎn)電動機臺數(shù)。ψ取4n—轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)數(shù)。取0.75r/min。—考慮到電壓降引起力矩誤差，以及傾動力矩計算誤差，常取1.1～1.3常用1.1?！紤]到多臺電動機傾動時，電動機不同步造成的力矩誤差，一般取1.1.—傾動機械的總機械效率。初步計算時，對與齒輪傳動=0.85～0.95。取0.9。具體計算如下：選擇電動機為直流電動機ZZJ-814，KW，負載持續(xù)率FC=20％GD2=45kg·m24.2.2JC值的校核選取轉(zhuǎn)爐工作過程中最繁忙的十分鐘：從90噸轉(zhuǎn)爐操作時間表看出，從打出鋼到檢查爐況之間，啟、制動頻繁，電機運轉(zhuǎn)時間長，其JC值為：（4.2）由于JC值校低，因此發(fā)熱不會有問題，不必再做發(fā)熱校核。4.2.3過載校核轉(zhuǎn)爐在轉(zhuǎn)速為0.5r/min正常工作時，電機過載系數(shù)取。(一)塌爐過載轉(zhuǎn)爐最大力矩是塌爐力矩，一般為正常工作最大傾動力矩三倍，因此要求電動機最大過載力矩比三倍最大傾動力矩還要大些。當轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速低于0.75r/min時，可能會出現(xiàn)此事故，取n=0.5r/min。（4.3）式中：β—電動機過載系數(shù)。則：（噸力·米）故，電動機過載能力足夠，塌爐時不會出現(xiàn)問題。(二)故障過載當兩臺以上電機同時工作時，一旦其中一臺出事故，其它電機還要繼續(xù)工作，直至本爐冶煉工作結(jié)束。此時，轉(zhuǎn)速一般高于正常轉(zhuǎn)速，取則：要求：式中：—電動機過載系數(shù).則:(噸力·米)當有一臺電機不能工作時，裝置仍能正常工作。(三)高速過載大型電機，一般以中速計算其電動機功率。而當轉(zhuǎn)速提高時，還要求電動機過載能滿足要求故?。?，則：式中：—當電動機轉(zhuǎn)速提高時的過載系數(shù)。則：（t·m）當轉(zhuǎn)速提高時，電動機過載能滿足要求。4.3聯(lián)軸器的選擇連軸器的選擇原則：(1)承載能力與緩沖、減振性能。(2)許用轉(zhuǎn)速。(3)補充兩軸相對位移的能力。(4)安裝、調(diào)整維修方便。(5)工作可靠、成本低。對于轉(zhuǎn)爐傾動機械，其為啟動工作制，啟，制動頻繁，因此聯(lián)軸器應結(jié)構(gòu)簡單，耐沖擊，傳遞轉(zhuǎn)矩大，便于安裝維修，另外，傾動機械要求在分減速機高速軸實現(xiàn)可靠制動，所以聯(lián)軸器要有制動輪。聯(lián)軸器可按下式計算：式中：—計算轉(zhuǎn)矩。（N·m）T—名義工作轉(zhuǎn)矩。（N·m）P—驅(qū)動功率。（KW）n—工作轉(zhuǎn)數(shù)。（r/min）K—工作情況系數(shù)?？捎蓹C械工業(yè)出版社《機械傳動裝置設計手冊》表16—3查得。由于轉(zhuǎn)爐屬于沖擊載荷大，轉(zhuǎn)矩變化大的設備，故本設計取K=3.0。選HL4型，允許最大轉(zhuǎn)矩為1250KG·m，允許最大轉(zhuǎn)速4000r/min主動端軸孔直徑d1=60mm，Y型軸孔L=160mm，D=600mm轉(zhuǎn)動慣量為3.4kg·m24.4制動器的選擇及制動時間校核對于90噸轉(zhuǎn)爐這種大型設備運轉(zhuǎn)必須安全可靠，因此要求制動器制動可靠，動作快，并能承受較大的沖擊。一、型號的選擇靜力矩：（4.4）式中：—轉(zhuǎn)爐傾動力矩反作用產(chǎn)生的靜力矩（t·m）—考慮到計算傾動力矩與實際傾動力矩間差值的系數(shù)。一般為1.1～1.3常用1.2—傾動機械采用多點嚙合時同時作用的力矩不均勻系數(shù)。一般為1.1～1.15常用1.1—考慮轉(zhuǎn)爐傾動機械啟，制動引起沖擊的動負荷系數(shù)。一般為1.4～1.6常用1.5—從爐體到計算零件間的速比。—從爐體到計算零件間的機械效率。取=0.9則：（kg·m）取制動時間為4秒，即（S）動力矩：式中：—由轉(zhuǎn)爐及傾動機械慣性力矩在制動軸上產(chǎn)生的動力矩。（t·m）—制動時間。（S）—電動機轉(zhuǎn)數(shù)。（r/min）—傾動機械換算到電機軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩。=—電動機的飛輪力矩?！糯笙禂?shù)。取1.25—制動器的轉(zhuǎn)動慣量。—電機和制動器的個數(shù)。（KN·m）（kg·m）由公式：式中：—制動器額定制動轉(zhuǎn)矩。（N·m）—計算制動轉(zhuǎn)矩。（N·m）—同時工作的制動器個數(shù)。（4.5）故滿足要求考慮到制動器要與聯(lián)軸器的制動輪相配合，故選取型號為ZWZ-500-1的制動器。5傳動部分的設計5.1傳動方案的確定本設計采用扭力桿式緩沖止動裝置的全懸掛傾動機械，四點嚙合，即由四臺電機分別帶動四點分減速機，分減速機最末級低速軸外伸小齒輪同主減速機懸掛大齒輪嚙合，驅(qū)動懸掛大齒輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐傾動。各分減速機為三級減速。采用標準斜齒圓柱齒輪傳動。5.2傳動比的分配多級傳動設計時，分配傳動比是一個重要步驟。分配不當容易造成尺寸不緊湊，結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，成本高，維修不便等問題，因此分配傳動比時應注意：1）各級傳動比應在薦用值范圍內(nèi)，以符合各種傳動型式的特點，使結(jié)構(gòu)緊湊，工藝合理。使各級傳動間尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱。使各級傳動件彼此不發(fā)生干涉碰撞現(xiàn)象。為了便于采用油池潤滑，應使高速級和低速級大齒輪的浸油深度大致相近，為此應使兩大齒輪直徑相近。傳動機械總傳動比：取主減速機傳動比這是因為四臺分減速機需布置在主減速機上。即要求能均勻分布，又不能使主減速機尺寸過大則分減速機各級傳動比為：5.3齒輪傳動的數(shù)據(jù)計算參考文獻《機械設計課程設計》表4.2－9?。郝?lián)軸器傳動效率。齒輪傳動效率。圓錐滾子軸承傳動效率0軸：即電動機軸。（圖4.1）（5.1）Ⅰ軸：（5.2）Ⅱ軸：（5.3）（5.4）Ⅲ軸：（5.5）Ⅳ軸：減速機示意圖電動機各傳動級間的數(shù)據(jù)如（表4.2）：軸號功率/KW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/N·m傳動形式傳動比效率063.55601083聯(lián)軸器1.0Ⅰ62.8655601072齒輪4.25Ⅱ59.76131.764331.42齒輪4.25Ⅲ56.8128.95817500齒輪4.15Ⅳ546.9469036.14齒輪7.5耳軸50.310.99485313.645.4各齒輪的傳動設計齒輪傳動的設計（以下公式及圖表均參考文獻《機械設計》）1.選擇材料小齒輪材料選用37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì),表面淬火處理，齒面硬度50-55HBS，大齒輪材料選用ZG40Mn2，處理調(diào)質(zhì)，齒面硬度300HBS2齒輪設計準則齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足夠的相應的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此，針對上述各種工作情況及失效形式，都應分別確立相應的設計準則。但是對于齒面磨損，塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實際使用而且行之有效的計算方法及設計數(shù)據(jù)，所以目前設計一般使用的齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強度計保證齒面接觸疲勞強度兩準則進行計算3按齒面接觸疲勞設計齒輪第Ⅰ級齒輪設計1)選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角(2)按齒面接觸疲勞強度設計（5.6）確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值初選K1=1.2T1=，由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)由表10—7查得齒寬系數(shù)由文獻[6]得：；；由設計計算公式（文獻[2]式10-9a）進行試算，得由文獻[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強度極限又，取==853.13Mpa2、計算（1）計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得（2）計算圓周速度（3）計算載荷系數(shù)：（4）按實際的載荷系數(shù)校正所計算得分度圓直徑：(5.7)（5）計算模數(shù)：(5.8)圓整得=8mm(5.9)3、幾何尺寸計算（1）中心距：(5.10)將中心距圓整為280。（2）圓整后中心距正螺旋角：(5.11)因改變不多，故等不用修正。（3）計算大小齒輪分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取第Ⅱ級齒輪設計1選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角2、按齒面接觸疲勞強度設計1、確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值（1）初選=1.2=，（2）由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)（3）由表10—7查得齒寬系數(shù)（4）由文獻[6]得：（5）由設計計算公式（文獻[2]式10-9a）進行試算，即得（6）由文獻[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強度極限2、計算（1）計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得（2）計算圓周速度（3）計算載荷系數(shù)：（4）按實際的載荷系數(shù)校正所計算得分度圓直徑：（5）計算模數(shù)：圓整得=12mm取3、幾何尺寸計算（1）中心距：將中心距圓整為430（2）圓整后中心距正螺旋角：因改變不多，故等不用修正。（3）計算大小齒輪分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取第Ⅲ級齒輪設計1選折齒數(shù)和螺旋角選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)，初選螺旋角2、按齒面接觸疲勞強度設計1、確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值（1）初選=1.2,，（2）由圖10—30選取區(qū)域系數(shù)=2.43，由表10—6查得彈性系數(shù)（3）由表10—7查得齒寬系數(shù)（4）由文獻[6]得：（5）由設計計算公式（文獻[2]式10-9a）進行試算，即得（6）由文獻[2]表10-21按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強度極限又，取==1067.96MPa2、計算（1）計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得（2）計算圓周速度（3）計算載荷系數(shù)：（4）按實際的載荷系數(shù)校正所計算得分度圓直徑：（5）計算模數(shù)：圓整得=18mm3、幾何尺寸計算（1）中心距：將中心距圓整為620（2）圓整后中心距正螺旋角：因改變不多，故等不用修正。（3）計算大小齒輪分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取第Ⅳ級齒輪設計計算得5齒輪的校核要驗算齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度對第三級齒輪傳動進行彎曲強度校核(5.12)式中：—材料的彎曲疲勞強度，單位Mpa；—圓周力，單位N其余符號意義及單位同前。由第三級齒輪傳動設計計算可知：=18mmK=2.8確定式中各參數(shù)1圓周力:(5.13)2由縱向重合度查表1210—28得：3計算當量齒數(shù)(5.14)(5.15)由12表10-5利用插值法查得:所以：4許用彎曲應力(5.16)式中各符號意義及單位同前。各已知數(shù)據(jù)同前計算得:因為,,所以該對齒輪傳動符合工作要求，能夠安全工作因此，齒根彎曲疲勞強度滿足要求。6軸、軸承和鍵的設計及校核6.1軸、軸承、和鍵的選擇6.1.11、材料的選擇,本部分所設計計算的就是分減速機各軸根據(jù)傳動的要求,結(jié)構(gòu)的限制來選擇的，各軸均為齒輪軸。材料選為40Cr:進行調(diào)質(zhì)處理,齒輪表面還要求表面淬火2、高速軸外伸端直徑(6.1)取，對于當軸的直徑d>50mm時，軸上有一個鍵槽其直徑增大3%，所以g3、第二軸(6.2)式中查表1215-3取50mm4、第三軸(6.3)5、第四軸(6.4)(6.5)6.1.21選擇滾動軸承類型時應考慮多種因素的影響。如軸承所受的負載的大小、方向及性質(zhì)；軸向固定型式；調(diào)心性能要求；剛度要求；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境；經(jīng)濟性和其他特殊要求。當徑向負載和軸向負載都比較大時，如轉(zhuǎn)速不高，宜用圓錐滾子軸承。2軸承的選擇=1\*ROMANI軸查機械設計手冊4選7211E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=80mm,D=100mm,b=21mm,C=18mm,T=22.75mm=2\*ROMANII軸選7209E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=130mm,D=280mm,b=19mm,C=16mm,T==3\*ROMANIII軸選7214E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=180mm,D=320mm,b=24mrn,C=21mm,T==4\*ROMANIV軸選7521E(GB297-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=200mm,D=280mm,C=43mm，b=50mm，T=選7538E(GB299-84)單列圓錐滾子軸承基本尺寸：d=340mm,D=460mm,C=75mm，b=920mm，T=6.1.3鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩方面。鍵的類型應該根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件來選擇，鍵的尺寸則按符合標準規(guī)格和強度要求來取定。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對中性較好等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。因此本方案選用普通平鍵。鍵的截面尺寸按軸的直徑由標準中選定。鍵的長度一般可按輪轂的長度宋而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。查機械零件設計手冊上冊第二版Ⅰ軸：鍵28×140=45GB1095-79Ⅱ軸：鍵36×220=36GB1095-79Ⅲ軸：鍵55×250=56GB1095-79Ⅳ軸：鍵90×355=80GB1095-796.2軸、軸承、和鍵的校核6.2.11.對Ⅲ軸求軸向載荷載荷受力分布如圖所示：(1)求出齒輪上個分力齒輪4：(6.6)(6.7)(6.8)齒輪5：方法和齒輪4同計算方法，=145469.66N=54439.73N(2)為了使各軸所受軸向力最小，則使各齒輪旋向及轉(zhuǎn)向設置如表6.1所示1軸小1軸大2軸小2軸大3軸小3軸大4軸小4軸大旋向右左左右右左左右轉(zhuǎn)向順逆逆順順逆逆順表6.1（3）計算支點處的反力式中表示在垂直面內(nèi)各力對D點去矩的代數(shù)和解得式中表示在垂直面內(nèi)各力對A點去矩的代數(shù)和解得式中表示在水平面內(nèi)各力對D點取矩的代數(shù)和解得式中表示在水平面內(nèi)各力對A點取矩的代數(shù)和解得彎矩：（6.9）（6.10）62193.75N（6.11）總彎矩：（6.12）（6.13）2按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即B截面)的強度。由[12]公式15-5（6.14）式中：—軸的計算應力MPaM—軸所受的彎矩，；T—軸所受的轉(zhuǎn)矩，；—對稱循環(huán)變應力時軸的許用應力；—當扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力時,=0.6軸的材料為37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì)處理，查<機械設計手冊>第四冊，=219—263MPa，因為，所以安全3、精確校核軸的疲勞強度(1)判斷危險截面(圖5.3)圖5．3軸斷面第Ⅲ軸如上圖所示，截面I、II、Ⅲ、Ⅵ值受彎矩作用，雖然軸肩及過渡配合所引起的應力集中均削弱軸的疲勞強度，但是由于軸的最小軸徑是按軸彎曲強度較為寬裕確定的，所以這些截面均無需校核從應力集中對軸的疲勞強度影響來看，截面Ⅳ，Ⅴ處應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面B上的應力最大。但是截面B上應力集中不大，且軸徑最大，因此該截面不必校核。截面Ⅳ的應力集中的影響和截面Ⅴ相近，但是截面Ⅴ不受扭矩，故只對Ⅳ截面進行校核。（2）校核Ⅳ截面的疲勞強度抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)Ⅳ截面的彎矩：（6.15）Ⅳ截面的扭矩截面上的彎曲應力：（6.16）截面上的扭轉(zhuǎn)應力：（6.17）軸的材料為37SiMnMoV，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強度=830MPa=650MPa，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞強度由公式（6.18）式中：—只考慮彎矩作用的安全系數(shù)；—對稱循環(huán)應力下的材料彎曲疲勞極限，Mpa；—彎曲時的有效應力集中系數(shù)；—表面質(zhì)量系數(shù)；—彎曲的尺寸系數(shù)；