全套图纸加 扣扣 T 鱼雷罐耳轴车传動机构设计摘摘
要要鱼雷罐耳轴车是供钢铁企业运输高炉铁水至炼钢倒罐站进行倾翻铁水作业的专用运输车辆它取代了传统的铁水车，鈳在铁水运输过程中完成脱磷、脱硫等工序从而缩短冶炼时间，降低冶炼成本是一种高效、先进的冶炼工艺设备。为使鱼雷罐耳轴车囸常运行对它的传动系统要求很高，主传动系统采用了三环减速器文中对三环减速器工作原理进行了描述，推导出传动比的计算公式采用
ANSYS软件对鱼雷罐耳轴车倾动力矩进行计算，得到合成力矩在考虑重合度及齿廓重叠干涉等限制条件的基础上，采用微分逼近法利鼡 MathCAD 软件求解了内外齿轮的变位系数。对齿轮的弯曲强度进行校核结果表明内、外齿轮均满足齿根弯曲强度。提出三环减速器动力分析基夲方程对内齿环板、输出轴和输入轴进行受力分析。对三环减速器各零部件进行了结构设计都满足强度要求，应用 SolidWorks
软件画出三环减速器主要零部件考虑到三环减速器输出轴转速很低，对耳轴轴承和输出轴箱体轴承的静载荷进行了计算满足静载条件。对输入轴箱体轴承进行了轴承寿命的计算得出寿命很长，基本不用更换通过对三环传动的效率计算，得出三环传动效率高关键词：鱼雷罐耳轴车，彡环减速器结构设计，内齿环板 全套图纸加 扣扣 The design of transmission machinery 全套图纸加
扣扣 第 1 章 绪论1.1 选题背景及目的目前在国内 高炉出铁场上设有多达 5~6 个铁水罐位出铁场和铁水3m沟很长。随着高炉容积的增加铁水车的容量必须相应地扩大。但对现有的锥形和梨形铁水罐增加容量是很困难的。因為罐的高度受到高炉出铁场建筑物高度的限制罐的直径受到轨道间距的限制。因此增大铁水罐容积的方向只有沿着轨道纵向加长这就絀现了鱼雷罐耳轴车，也称混铁炉式铁水车1.2
铁水车的种类1.2.1
对铁水车的基本要求铁水车是专门运送铁水罐的车辆。铁水罐可在车架上倾翻洏卸载也可用起重机吊起卸载。对铁水车的基本要求：（1）单位长度上的有效容量（t/m）愈大愈好这样可以降低铁口标高和缩短出铁场嘚长度；（2）无论空罐或重罐均要求具有足够的稳定性，不得自动倾翻而倾翻时所需能量应尽量小；（3）具有良好的保温性能，铁水罐Φ形成的废铁和铁瘤要少；（4）具有足够的强度安全可靠，结构紧凑合理为了减轻重量，每吨载重量的金属制品的数量（t/t）越低越好1.2.2
铁水车的种类及特点按铁水罐的几何形状，铁水车可分为如下三种形式1.锥形罐式铁水车锥形罐式铁水车存在如下缺点：（1）铁水表面積大，热量损失多铁水罐在每次使用中由于铁瘤的逐渐增加而使 全套图纸加 扣扣 容积逐渐减少，一般运送 t
铁水后就需送去修理（2）不經济。这种铁水罐的容积较小采用小容积铁水罐也增加了运输工作量及费用。（3）铁水飞溅损失大铁水落到小铁水罐中的飞溅损失较夶，还增多了每次铁瘤的形成 我国采用的铁水车结构型式如图 1.1
所示。铁水罐上部为圆柱形罐底为半球形。铁水罐由两个铸钢吊架与钢板焊成罐内壁砌有耐火砖。车架为焊接双弯梁“”形C断面结构两端有支座支承罐体，通过心盘将负荷传给转向架这种型式的铁水罐清理废铁和铁瘤以及观察罐内损失情况比较方便，故这种型式的铁水车在我国得到广泛使用并确定为我国的系列化产品。图 1.1
锥形罐式铁沝车2.梨形罐式铁水车保温性能最好的铁水罐的几何形状应该是球形的但制造比较困难，因此做成和球形相似的梨形铁水罐结构型式如圖 1.2 所示。梨形罐式铁水车主要由铁水罐、车架和两台运行小车组成（1）铁水罐 梨形罐是由罐帽、圆柱形的中间部分和半球形的罐底三部汾组成。（2）车架
车架由两个用向下弯曲的梁连接起来的平台组成梁向下弯曲的目的是为了不妨碍铁水罐的倾翻。车架上装有自动挂钩（3）运行小车
车架支承在两台四轮双轴的小车上，采用这种运行小车来代替标准铁路小车可以缩短铁水车的长度用铰链轴把车架和运荇小车连在一起，这样可以灵活的在弯曲轨道上运行运行小车的轴装在滚动轴承上。与锥形铁水罐相比梨形铁水罐具有下列优点：保溫性能好；罐内残铁和铁瘤较少；内衬使用寿命长。 全套图纸加 扣扣
梨形铁水罐的缺点是它的容量比较小增大容量受到机车车辆界限的限制。由于罐口较小清理废铁和铁瘤以及观察罐内损失情况都较困难。1—铁水罐；2—枢轴；3—耳轴；4—支承凸爪；5—底盘；6—小轴图 1.2 梨形罐式铁水车3.鱼雷罐耳轴车铁水罐的外壳是焊接的旋转轴线高出几何轴线 110 mm，这样空铁水罐或装满铁水时铁水罐的重心均在旋转轴线以下结构型式如图 1.3
所示。铁水罐由一个圆柱体和两个圆锥体组成枢轴固定在圆锥体的端部。铁水罐靠本身两端的枢轴支承在两台单独的车架的轴承上罐的倾翻机构和电动机装在其中的一台车架上。每台车架支承在两台双轴小车上图 1.3 鱼雷罐耳轴车大容量的鱼雷罐耳轴车具囿下列优点：热量损失小，形成的残铁和铁瘤较少、罐中铁水成分在一定程度上能起混匀的作用砖衬的寿命较长等。高炉每次出铁只需 2~3
個罐位这就解决了大量铁水的运输问题，可缩短出铁场的长度减少铁沟的维修量和炉前废铁量[1]。1.3 鱼雷罐耳轴车的应用情况及发展状况魚雷罐耳轴车在国外应用已有六十年历史目前在国外大型高炉上采用容量为 200~600 全套图纸加 扣扣 t
的鱼雷罐耳轴车。鱼雷罐耳轴车是为高炉配套的一种专用车辆运行于高炉和转炉之间或高炉与铸铁机之间，因此铁水车的主要参数、容量的确定应与高炉容积和转炉容量的系列规格相适应我国设计与制造的鱼雷罐耳轴车其容量规格如表 1.1 所示。表表 1.11.1 鱼雷罐耳轴车容量规格鱼雷罐耳轴车容量规格铁水车容量 (t)20高炉容积 )(3m300~00~ 鉯上转炉容量 (t)3~
以上根据我国国情从节约能源、提高效率、保护环境、扩大规模等出发，我国各大型钢铁企业都在不断淘汰落后产能增加高炉容积，比如宝钢、沙钢等企业都已有5000 的高炉传统的小容量铁水车已无法满足要求，大型高炉需要更大容量的鱼雷3m罐车来与之配套现在，鱼雷罐耳轴车在各大型钢铁企业已经普及发展趋势是研发容量更大、性能更好的鱼雷罐耳轴车。可以说大容量的鱼雷罐耳轴車具有广阔的发展前景。1.4
本课题以鞍山钢铁集团炼铁厂为课题研究背景随着鱼雷罐耳轴车设计的容量越来越大，对传动系统的要求也越來越高采用三环减速器作为鱼雷罐耳轴车的传动系统是今后的发展趋势。三环式减速器是我国独创的一种新型齿轮传动装置三环减速器是为适应现代机械工程发展需要、在综合分析已有的平行轴少齿差减速器技术发展趋势的基础上开发的一种新型传动装置。其输入功率通过“功率分流”的方式用三相并列平行双曲柄机构作为输入机构，由三片相同的传动环板共同输出传动时形成多齿接触，具有优良嘚承载能力和过载能力同时也克服了国际上硬齿面制造困难和成本高的弱点。由于具有装配灵活和结构本身的独特特征因此在有些领域具有其它传动无法代替的优势，比如在机械、冶金、石油、起重运输、矿山、环保、建筑交通等工业领域大力推广应用。这种传动近姩来得到了很快的发展被列为国家重点推广项目，具有广阔
全套图纸加 扣扣 的应用前景[2] 虽然三环减速器有可能成为新一代通用型减速器，但是由于其问世时间不长，生产、设计经验尚不足产品中存在着振动、噪声较大等问题。对于以传递动力为主的三环减速器若偠分析它的传动性能，对其进行结构及受力分析是非常必要的本课题的提出，为指导生产实践提供了理论依据1.5 本文的研究方法及内容 （1）对鱼雷罐耳轴车传动系统进行整体分析，确定最佳传动方案；
（2）对三环减速器工作原理进行描述并且进行运动学分析；（3）采用 ANSYS 軟件对鱼雷罐耳轴车倾动力矩进行计算，确定计算载荷；（4）选择电机分配传动比；（5）应用 MathCAD 进行三环减速器啮合参数的计算，确定几哬参数；（6）提出三环减速器动力分析基本方程对内齿环板、输出轴和输入轴进行受力分析； （7）对三环减速器进行结构设计和强度校核，应用 SolidWorks
软件画出三环减速器主要零部件； （8）轴承载荷的计算计算耳轴轴承和输出轴轴承的静载荷，对输入轴轴承进行轴承寿命的计算； 全套图纸加 扣扣 第 2 章 鱼雷罐耳轴车传动机构整体方案确定鱼雷罐耳轴车传动机构的作用是转动罐体以使罐体完成兑铁水、取样、出渣、修理等操作。2.1 对传动机构的要求 （1）能使罐体连续正反转并能平稳而准确地停止在任意角度位置上，以满o360足工艺操作的要求
（2）┅般应具有两种以上的转速，罐体在出钢倒渣人工取样时，要平稳缓慢地倾动避免钢、渣猛烈摇晃甚至溅出罐口。罐体在空罐和刚从垂直位置摇下时要用高速倾动以减少辅助时间，在接近预定停止位置时采用低速，以便停准停稳 （3）应安全可靠，避免传动机构的任何环节发生故障即使某一部分环节发生故障，也要具有备用能力能继续进行工作。
（4）传动机构对裁荷的变化和结构的变形而引起聑轴轴线偏移时仍能保持各传动齿轮的正常啮合，同时还应具有减缓动载荷和冲击载荷的性能。（5）结构紧凑、占地面积小、效率高、投资少、维修方便2.2 传动机构的配置形式对于鱼雷罐耳轴车传动机构的配置形式，有落地式、半悬挂式、全悬挂式和液压式四种类型1.落地式 落地式传动机构指除三环减速器输出轴上齿轮装在耳轴上外，其余全部安装在行走机构上
全套图纸加 扣扣 这种传动机构的特点是結构简单，便于制造、安装和维修但是当耳轴轴线产生较大偏差时，影响三环减速器的内外齿轮的正常啮合另外，还没有满意地解决甴于启动、制动引起的动裁荷的缓冲问题2.半悬挂式
半悬挂式传动机构是在落地式基础上发展起来的，它的特点是把三环减速器箱体悬挂茬耳轴上其他传动部件仍安装在行走机构上，所以叫半悬挂式悬挂减速器的输入轴通过联轴器与一次减速装置连接。当耳轴偏移时鈈影响内外齿轮间正常啮合。其质量和占地面积比落地式有所减少但占地面积仍然比较大。3.全悬挂式全悬挂式传动机构是将整个传动机構全部悬挂在耳轴的外伸端上电动机、制动器、一次减速装置和三环减速器都悬挂在同一箱体上。整个悬挂减速器用两端铰接的两根立杆通过曲柄与水平扭力杆连接而支承在基础上水平扭力杆抗扭缓冲装置如图
2.1所示。图 2.1 水平扭力杆抗扭缓冲装置示意图全悬挂式传动机构嘚特点是：结构紧凑、质量轻、占地面积小、运转安全可靠、工作性能好由于整套传动装置都悬挂在耳袖上，耳轴偏移不会影响齿轮的囸常啮合柔性抗扭缓冲装置的采用，使传动平稳有效地降低机构的动载荷和冲击力。但是全悬挂机构进一步增加了耳轴轴承的负担4.液压传动机构
液压传动的突出特点为：适于低速、重载的场合，不怕过载和阻塞而且可以无级调速，结构简单、质量轻、体积小因此魚雷罐耳轴车倾动机构使用液压传动是大有前途的。液压传动的主要缺点是加工精度要求高加工不精确时容易引起漏油[3]。 全套图纸加 扣扣 根据具体情况综合考虑选择全悬挂式倾动机构。2.3
传动系统方案比较第一种方案：采用多点啮合柔性传动装置在末级传动中由四个各洎带有传动机构的小齿轮驱动同一末级大齿轮，整个悬挂减速器通过柔性抗扭缓冲装置而支承在基础上传动装置如图 2.2 所示。1——悬挂减速器；2——一次减速装置；3——紧急制动装置；4——扭力杆装置图 2.2
多点啮合柔性传动机构多点啮合由于采用两套以上传动装置当其中一戓两套损坏时仍可维持操作，即事故状态下处理能力强、安全性好第二种方案：罐体在倾翻过程中转速可调，要求选用两种转速不同的電机以满足不同的工况对应不同转速。罐体在倒铁水过程中转速很低所需电机转速也低，以满)120~0(oo足铁水车低速重载抬罐过程中转速增夶，所需电机转速也大当一个电)0~120(oo机工作时另一个电机不工作，三环减速器有一个输入轴和一个支承轴该方案的优点是：罐体在倾翻过程中变速，缩短了工作时间提高了效率。第三种方案：
全套图纸加 扣扣 罐体在倾翻过程中转速不变即罐体在倒铁水和抬罐过程中转速┅样。选择的两电机型号一样电机在工作过程中同时运转，两输入轴同时工作这时没有支承轴。传动装置如图 2.3
所示该方案的优点是：（1）在一个电机出故障的情况下另一电机正常运转，只是输出功率增加不影响鱼雷罐耳轴车的正常工作。（2）电机型号一样三环减速器两输入端传动比一样，和输入轴相联的两个一次减速装置设计的也一样使设计过程简单化，所需零部件的种类也少有利于备件和哽换。（3）罐体在倾翻过程中速度不变使控制系统简单化。通过方案比较选择第三种方案。图 2.3 鱼雷罐耳轴车的传动装置示意图
全套图紙加 扣扣 第 3 章 三环减速器简介及运动学分析3.1 三环减速器的结构组成及工作原理 三环减速器是由平行四边形机构与齿轮机构组合而成其中，有动力输入的高速轴称为输入轴无动力输入的高速轴称为支承轴，输入轴和支承轴上均安装相同的偏心套作为平行四边形机构的曲柄。平行四边形机构的连杆上带有内齿轮称为齿环板，低速轴上安装外齿轮通过内、外齿轮的啮合，由输出轴输出动力
根据输入轴、支承轴和输出轴之间不同的位置关系，三环传动有两种基本的形式：对称型和偏置型当输入轴和支承轴相对于输出轴对称布置时，称為对称型三环传动它的基本结构及传动简图如图 3.1 和 3.2 所示。当输出轴位于输入轴和支承轴的外侧时称为偏置型三环传动。它的基本结构忣传动简图如图 3.3 和 3.4
所示两种形式相比较而言，偏置型三环传动的受力状态比对称型恶劣振动、噪声也明显较大，现已较少采用本论攵主要研究对称式三环减速器，对对称式三环减速器的结构进行设计[4] 全套图纸加 扣扣 .内齿环板 2.输入轴 3.支承轴 4.输出轴5.输出轴外齿轮 6.输入轴偏心套 7.支承轴偏心套图 3.1 对称式三环减速器基本结构 图 3.2 对称式三环减速器传动简图1.内齿环板 2.输入轴
3.支承轴 4.输出轴5.输出轴外齿轮 6.输入轴偏心套 7.支承轴偏心套图 3.3 偏置式三环减速器基本结构 图 3.4 偏置式三环减速器传动简图3.2 三环减速器的特点 与普通齿轮减速器和行星减速器相比，三环减速器具有如下优点：
（1）加工方便、制造成本低维修性能好。三环减速器传动的特点是用普通的渐开线齿轮刀具和齿轮机床就可以加工齒轮不需要特殊的刀具与专用设备，材料也可采用普通齿轮材料和圆柱齿轮减速器一样用中分箱体，维修方便、易损件少、磨损小、鈳靠性高 （2）传动比大。单级传动 <99两组传动 <9801，级差约 1.1 倍在齿轮传动中ii优于各类减速器。 全套图纸加 扣扣
（3）运转平稳承载能力强。三环传动时不是一对轮齿啮合，而是几对轮齿同时接触受力故运转平稳、噪音低。三环传动的内、外齿轮的齿数差少(一般为
1~4)两啮匼轮齿一个为凹齿、另一个为凸齿，两者的曲率中心在同一方向曲率半径又接近相等，故接触面积大具有很高的接触强度，且与工作齒对相邻的齿侧间隙很小传动时，载荷产生的弹性变形将消除原有的齿侧间隙使一些原来没有接触的齿对也进入接触，达到多对轮齿哃时啮合使承载能力增强。（4）结构紧凑体积小。重量比普通圆柱齿轮减速器小三分之一左右三环减速器的三根轴可以平行布置于哃一平面内，其箱体结构与普通的齿轮减速器几乎无异与行星减速器相比，箱体结构则大大简化另外，与其他少齿差行星减速器相比三环减速器省略了复杂的输出机构。（5）效率高因为其传动路线短，基本型的传动基本上都是滚动摩擦满载荷条件下，单级效率为
90%~93%效率随着传动比的增加而降低。（6）结构形式多、适应性广由于其输入轴与输出轴即可以在同一轴线上，也可以在不同的轴线上所鉯能适应各种机械的需要。三环减速器可以制成卧式、立式、法兰联接及组合传动等结构具有多轴端，可供电动机同步传动或带动控制え件装配型式及派生系列繁多。由于三环减速器的如上这些独特的优点我国已经将其列为国家重点推广的新产品，冶金工业部已经制訂了部颁标准目前主要应用于水泥磨慢速传动装置、环型加热炉传动装置、钢包回转台回转装置、方坯连铸拉矫机传动、桥式起重机传動、摩托车装配生产线传动、建筑打桩机传动等。随着其它行业对三环减速器独特优点的进一步认识和三环减速器自身性能的进一步完善其应用领域也必将不断扩大。3.3
三环减速器存在的主要问题 从目前三环减速器的设计和应用情况来看主要存在以下几个问题： （1）承载能力高造成设计浪费。三环传动是少齿差内啮合其齿侧间隙小，啮合弹性变形会引起实际接触齿对数增多并承担载荷从而增加了承载能力。但目前设计阶段尚未考虑弹性多齿啮合效应使实际承载能力比设计承载能力要高，造成设计浪费 （2）振动、噪声比较大。和传統的普通齿轮减速器和行星齿轮减速器相比三环
全套图纸加 扣扣 减速器存在比较强烈的振动和噪声。尤其是偏置型三环减速器在高速、偅载工况下振动、噪声更大。在使用中曾出现过由于强烈的振动而导致内齿板断裂的情况其噪声水平也远远高于普通的齿轮减速器和荇星齿轮减速器。
（3）发热量较大三环减速器在实际使用过程中发热量较大，温升较快主要原因有：①死点冲击；②受载不均，油膜擠压三环减速器的传动机构实际上是过约束的，对于输出外齿轮来说每个时刻都有三个互相成的啮合点。一方面对提高?120减速器的承載能力是有好处的；另外一方面，对于减速器的设计提出了均载的问题即保持三个啮合点的载荷分配均匀。由于不可避免的制造误差使得在实际使用中，均载是比较难于实现的实验证明，在没有很好的均载条件下载荷往往集中在
1~2个啮合点处，这样会造成发热量大增磨损加剧。 （4）缺乏设计理论和制造经验三环减速器问世时间短，缺乏完整的设计理论和制造经验目前只能类比普通行星齿轮减速器的设计理论进行设计。3.4
三环传动克服死点的方法当平行四边形机构的连杆运动到与曲柄共线的两个位置(和)时机构的运动?0?180不确定，一般紦这种运动不确定位置称为死点位置为了克服机构在死点位置的运动不确定，最常用的方法是采用三相平行四边形机构并列布置各相機构之间互成的相位角。这样当某一相平行四边形机构运动到死点位置时由其它两相机构传?120递动力，从而克服死点这就是三环传动名稱的由来。采用这种并列方式不仅可以利用多相机构共同承担载荷，还可以使机构在运动平面内的摆动力相互平衡
全套图纸加 扣扣 三環减速器的传动比推导图 3.5 三环减速器的传动比计算三环减速器的传动比计算如图 3.5
所示。当输入轴旋转时内齿环板作圆周运动。不计运动副间的摩擦无论曲柄和转动到任何角度，和的连线总是与曲AO1BO20OO柄同相位则有，内齿圈与外齿轮的啮合点总在的延长线eAOBOOO???120C0OO上设内齿圈的齿數为，外齿轮的齿数为则内齿圈的分度圆半径，2z1z2221mzR ?外齿轮的分度圆半径（为常数） 曲柄长度为1121mzR
?m)(zzmRReOOAO??????设曲柄的转动角度为, 则，因为内齿环板为岼动构件在同一AO1??eVVBA??瞬时，平动构件上各点运动的轨迹形状和各点的速度均相等故内齿圈和外齿轮的啮合点的速度矢，即CACVV? ?)(2112zzmVC??（3.1）设外齿轮的角速度（即输出轴的角速度）为则?????)(zzmmzRVC?????? 全套图纸加 扣扣 2zzz
???由传动比的普遍公式： ?????i（3.2）得到三环减速器传动比的计算公式如下： 121zzzi???（3.3）式中 ——传動比；i ——外齿轮的齿数；1z ——内齿轮的齿数。2z负号表示输入轴与输出轴的转动方向相反当内、外齿轮的齿数相差很小（通常为 1、2、3 或 4）时，三环减速器的传动比大具有结构紧凑的优点。第 4 章
鱼雷罐耳轴车的倾动力矩计算鱼雷罐耳轴车的倾动力矩是其倾动机构设计的重偠参数本文采用 ANSYS 软件，对320 t 鱼雷罐耳轴车进行了倾动力矩仿真计算计算速度快，精度高克服了以往传统的手算的缺点[5]。 全套图纸加 扣扣 ANSYS 软件简介ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
由世界上最夶的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS
开发软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块前处理模块提供了一个强夶的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度汾析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明顯示（可看到结构内部）等图形方式显示出来也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。4.2
鱼雷罐耳轴车倾动力矩计算鱼雷罐耳轴车傾动力矩计算分为空罐力矩计算、罐液力矩计算、摩擦力矩计算及合成力矩计算等几个部分进行 zGM???（4.1）式中：——空罐或罐液的倾动力矩，；MmN ?- ——表示和倾动方向相反； ——空罐或罐液的重力N；G ——空罐或罐液的重心位置，mz4.2.1 空罐力矩计算 采用 ANSYS
软件，依照实际尺寸构建實际空罐模型，采用旋转命令旋转空罐，然后转换到全局坐标系通过体积重心查询，得到不同倾动角度下的空罐重心并整 全套图纸加 扣扣 理到表 4.1 中。由公式（4.1）计算空罐倾动力矩也整理到表 4.1 中。空罐几何模型如图 4.1空罐旋转模型如图 4.2 和 4.3。对于空罐罐壳密度为=7850 kg/,罐衬密度为=2500
不同倾动角度下空罐的重心坐标和空罐倾动力矩不同倾动角度下空罐的重心坐标和空罐倾动力矩倾动角度（ ）0X 坐标（mm）Y 坐标（mm）Z 罐液力矩计算罐液计算模型如图 4.4，罐液旋转模型如图 4.5~4.12采用的模型为带有罐口的罐腔体积，倾动时分两种情况：1）罐液未出罐口；2）液罐流絀罐口图 4.4 罐液计算模型 全套图纸加 扣扣
罐液未出罐口时有以下两个特点：1）受重力影响，罐液平行于地面；2）罐液体积不变 旋转过程Φ罐体出口处聚集的罐液越来越多，极限位置是 40.6 之后罐液开始溢0出。 图 4.5 罐液时罐液模型 图 4.6 罐液旋转至 10 时模型000 图 4.7 罐液旋转至 20 时模型 图 4.8 罐液體积不变极限位置（40.6 ）00罐液旋转至 40.6
以后溢出罐口罐液体积减小但罐液平面仍平行于地面。罐体出0口处聚集的罐液越来越少 图 4.9 旋转至 50 时罐液模型 图 4.10 旋转至 80 时罐液模型00 全套图纸加 扣扣 图 不同倾动角度下罐液的重心坐标和罐液倾动力矩不同倾动角度下罐液的重心坐标和罐液倾動力矩倾动角度（ ）0X 坐标（mm）Y 坐标（mm）Z 0??——滚动轴承内外圈平均直径，由文献[3,
56-58]可知0.87 m d?d为计算摩擦倾动力矩，把所需数据整理成表 4.3 表表 4.34.3 不哃倾动角度下的摩擦倾动力矩不同倾动角度下的摩擦倾动力矩倾动角度（ ）0空罐重力 合成倾动力矩的计算合成倾动力矩由以下公式（4.4）计算 （4.4mykMMMM???）式中： ——合成力矩，；MmkN? 全套图纸加 扣扣 ——空罐力矩；kMmkN? ——罐液力矩，；yMmkN?
——摩擦力矩。mMmkN?把不同倾动角度下罐壳力矩、罐液仂矩、摩擦力矩、合成力矩等绘制成表 4.4 及图4.13表表 4.44.4 不同倾动角度下的合成倾动力矩不同倾动角度下的合成倾动力矩倾动角度（ 全套图纸加 扣扣 图 4.13 不同倾动角度下鱼雷罐耳轴的倾动力矩曲线图由图 4.13
可知，空罐倾动力矩在倾动角度中随着倾动角度的增加而增大oo90~0在倾动角度中随著倾动角度的增加而减小。罐液倾动力矩在倾动角oo120~90oo50~0度中随着倾动角度的增加而增大在倾动角度中随着倾动角度的增加而减小。oo120~50摩擦力矩茬倾动角度中随着倾动角度的增加而增小合成倾动力矩在倾动角度oo52~0中随着倾动角度的增加而增大，在时达到最大值 346.4
在倾动角o52mkN?oo120~52度中随着傾动角度的增加而减小。合成倾动力矩力矩始终和倾动方向相反倾动过程中遵循全正力矩原则，保证了倾动的安全性4.3 计算载荷的计算甴文献[3, 59-60]可知考虑到计算和其它的误差，而把最大合成倾动力矩值乘上一附加系数作为倾动机构的计算载荷，即 maxmaxKMM?计 全套图纸加 扣扣 （4.5）式Φ K
——附加系数考虑到计算误差及工艺与结构上未考虑到的因素而附加的安全系数，一般取 K=1.1~1.3取 K=1.2； ——最大合成倾动力矩值，=346.4 maxMmaxMmkN? 由公式（4.5）计算得出计算载荷：=1.2 346.4=415.68 maxmaxKMM?计?mkN? 一般以作为确定电动机功率及机械零件强度设计的计算载荷。max计M第 5 章 总传动装置的设计5.1
电机的选择5.1.1 传递效率的計算一次减速装置和三环减速器中各轴用调心滚子轴承支撑在箱体上由文献[6]表4.2-9 可知=0.98。调?转臂轴承（三环减速器输入轴与三块环板相连所鼡圆柱滚子轴承）效率由文献[6]表 4.2-9 可知=0.98转?三环减速器中啮合齿轮副中的摩擦损失，由文献[6]表 4.2-9
可知相应的效率=0.98三啮?一次减速装置中啮合齿輪副中的摩擦损失，由文献[6]表 4.2-9 可知相应的效率 全套图纸加 扣扣 .97一啮?电机与一次减速装置输入轴之间及一次减速装置与三环减速装置之间選用齿式联轴器联结，因为这类联轴器能传递很大的转矩并容许有较大的偏移量，安装精度要求不高由文献[6]表 4.2-9 个，对于罐体所需功率2 个电机各分担一半，则所需电机功率为
=2.977kW 731. 02353. 42???总?wrPP（5.3） 全套图纸加 扣扣 考虑到电机在使用过程中可能会出现故障要保证在一个电机出现故障的凊况下另一电机仍能带动传动机构正常工作，则在选型时所考虑的电机功率为 kW 954. ?????rrPP（5.4）5.1.3 电机型号的选取 按工作要求及工作条件选用三相异步电機封闭式结构，电压 380VY 系列。
电机数据及总传动比电机数据及总传动比方案号电机型号额定功率/ kW同步转速/（r/min）满载转速/（r/min）总传动比1Y160M—67.2Y160L—87.比较两方案可见方案 1 总传动比大，为了使传动装置结构紧凑决定选用方案2。电机型号 一次减速装置内传动比的分配因为一次减速装置为三级减速器按等强度条件，并获得较小的外形尺寸和重量时传动比的分配： 43.
三环减速器齿轮的结构设计6.1 齿轮材料的选择、类型、精度等级齿轮材料及热处理是影响齿轮承载能力和使用寿命的关键因素，也是影响齿轮生产质量和加工成本的主要因素齿轮材料的选择應综合地考虑到齿轮传动的工作情况、加工工艺和材料来源及经济性等条件。 全套图纸加 扣扣 ) 按本课题的传动方案选用直齿圆柱齿轮传動；(2) 本设计的外齿轮和内齿圈的材料都采用 42CrMo
调质处理，外齿轮和内齿圈的精度等级（第三公差组的精度级）都为 7 级6.2 内外齿轮的齿数计算 甴于是少齿差传动的减速器，外齿轮和齿环板的齿数相差很少取齿数差为 2，则由公式（3.3）得=45121zzzi??=212zz ?解得=90=921z2z6.3
模数的选择确定三环减速器齿轮传动嘚主要参数时最常用的办法是按照齿面接触强度初算小齿轮的分度圆直径，或按照齿根弯曲强度初算齿轮模数m根据本课题给出的己知条件，按照齿根弯曲强度初算齿轮的模数为最佳方案由文献[8]式 7.3-6 可知 3lim2111FFaFPFAmzKKKKTKm????（6.1）式中：——算式系数，对于直齿轮传动：= 12.1；mKmK——综合系数由文献[8]表
——小齿轮齿形系数，由文献[8]表 2.5-47 可知= 2.2；1FaY1FaY——齿轮副中小齿轮的齿数即输出轴外齿轮的齿数，= 90；1z1z——试验齿轮弯曲疲劳极限文献[8]图 2.5-42 可知= 570；limF?limF?aMP——小齿轮齿宽系数，由文献[8]表 7.3-3 可知= 0.6；d?d?——啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩=
三环减速器齿轮副啮合参数的计算三环减速器齿轮副的齧合参数包括齿轮副啮合的变位系数和啮合角。要想设计出既经济又合理的三环减速器必须选择恰当的变位系数和啮合角。由于三环减速器采用的是少齿差内啮合传动容易产生各种干涉，因此在设计时要注意一些限制条件[7]6.4.1 三环减速器内啮合齿轮副的干涉1、三环减速器茬设计时避免产生干涉应该注意一些限制条件：
（1）不发生过渡曲线干涉；（2）不发生渐开线干涉；（3）保证足够的顶隙；（4）不发生节點对面的齿顶干涉；（5）必须保证不产生齿顶干涉和齿廓重迭干涉，应满足>0；SG（6）避免内、外齿轮沿径向移动发生的径向干涉等； 全套图紙加 扣扣 （7）保证重合度大于 1；（8）为了保证渐开线齿廓内齿轮的齿顶圆必须大于基圆；
（9）为了避免轮齿的磨损，内、外齿轮的齿顶鈈得变尖并且要有足够的厚度，齿顶厚度必须大于（0.25~0.4）cm2、变位系数选择时应该满足的主要限制条件：（1）由文献[8]式 7.7-7 可知保证不发生齿頂干涉，必须满足内啮合齿轮副的重合度即1??? ??1)tan(tan)tan(tan212211?????????????aazz（6.3） （2）由文献[8]式 7.7-8
——外齿轮齿顶圆压力角；1a?——内齿轮齿顶圆压力角；2a?——齿轮副实际啮匼中心距；a?——压力角，；?o20??——啮合角；??——外齿轮齿数=90；1z1z——内齿环板上的内齿轮齿数，=92；2z1z——外齿轮变位系数；1x——内齿轮变位系數；2x——齿顶高系数=0.65；*ah*ah——外齿轮的分度圆直径；1d——内齿轮的分度圆直径；2d
对于一对啮合齿轮，可把变位系数、视为自变量而把自巳确定的参数作为1x2x常量，即限制条件是变位系数的函数因此，满足两个主要限制条件的问题便可归结为求合适的变位系数的问题在确萣变位系数时，逐步逼近的迭代方法是比较常用的方法该方法是在首先确定啮合角的前提下，初选变位系数然后计算重合度，并且不斷向逼近最??1x1??后用不发生齿廓重叠干涉的条件来判断变位系数是否合理，最终求出两齿轮的0?SG变位系数、1x2x由于变位系数的实际计算比较繁瑣而且容易出错，本文在迭代计算中选用了功能强大的数学软件
MathCAD进行辅助计算。6.4.2 MathCAD 软件介绍MathCAD 是由 MathSoft 公司推出的一种交互式数值计算系统当輸入一个数 全套图纸加 扣扣 学公式、方程组、矩阵等，计算机将直接给出计算结果而无须去考虑中间计算过程。因而 MathCAD 在很多科技领域中承担着复杂的数学计算
,图形显示和文档处理是工程技术人员不可多得的有力工具。直观自然公式表达MathCAD 采用接近在黑板上写公式的方式让鼡户表述所要求解的问题通过底层计算引擎计算返回结果并显示在屏幕上。计算过程近似透明使用户专注于对问题的思考而不是繁琐嘚求解步骤。它的工作界面如图 6.1图 6.1 MathCAD 工作界面6.4.3 应用 MathCAD
进行啮合参数计算的具体演算过程1、主要参数由于 MathCAD 中下标为字母的符号无法表示，故进荇相应的替换符号替代如表6.1。初选=变位系数初始值，的预期值2?o5 .3811??x?? ?1 . 1?? 全套图纸加 扣扣 表表 6.16.1
在行星齿轮传动中齿轮的主要失效形式是齿面的點蚀、磨损和轮齿的折断。所以在设计中一般要进行齿面接触疲劳强度的校核计算和齿根弯曲强度校核计算但是对于三环减速器，由于昰少齿差传动少齿差传动轮齿工作面上的接触强度不是其在承载能力上的薄弱环节，尤其是轮齿工作表面上的疲劳点蚀破坏未发生过使齿面接 全套图纸加 扣扣
触强度安全裕度远高于齿根弯曲强度裕度。所以内、外齿轮的接触强度一般不进行验算，只进行齿根弯曲强度校核[8]6.5.1 齿根弯曲强度的条件由文献[8]式 7.3-11 可知齿根弯曲强度校核的条件为计算齿根应力不大于许用齿F?根应力，即FP? FPF???（6.8）6.5.2 计算齿根应力由文献[8]式 7.3-10 可知 ——法向模数= 10 mm；nmnm
——计算弯曲强度的齿间载荷分配系数，由文献[8]表 2.5-44 可知= ?FK?FK1.0； ——计算弯曲强度的齿向载荷分布系数由文献[8]图 2.5-22 可知= ?FK?FK1.10； ——计算弯曲强度的行星轮间载荷分配不均匀系数，由文献[8]式 7.3-17 可FPK知= 1.15；FPK ?Y?Y0.96； ——计算弯曲强度的螺旋角系数由文献[8]图 2.5-39 可知=
0.98；?Y?Y ——工作齿宽，若夶小齿轮宽度不同时宽轮的计算工作齿宽不应大于窄轮b齿宽加上一个模数，外齿轮=137 mm内齿圈=127 mm；1b2b ——许用齿根应力，；FP?2mm/N ——试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由文献[8]图 2.5-42 可知limF?= 570；limF?2mm/N 全套图纸加 扣扣 ——试验齿轮的应力修正系数，用所给的值计算时取=
三环减速器动力分析基本方程为叻便于分析，在建立机构动力分析模型时特做如下假定:（1）机构为匀速转动即只考虑法向惯性力；（2）忽略偏心套、轴、外齿轮等质量較小的构件的重力及惯性力；（3）多齿承载各齿对的接触力方向与啮合线平行，且认为其合力作用在中心啮合齿对上；（4）运动副间隙、淛造误差忽略不计7.1
内齿环板动力分析基本方程由于三块内齿环板的结构完全相同，相邻两块内齿环板之间相差相位差在o120一个周期范围內，各内齿环板的受力情况完全相同因此只需分析其中一块内齿环板即可。内齿环板的受力分析如图 7.1 所示[9] 全套图纸加 扣扣 图 7.1 内齿环板嘚受力分析由图 7.1 可得内齿环板的平衡方程： xyFF111tan??xyFF222tan??（7.4）式中：、——输入轴
A 行星轴承在、方向的载荷；xF1yF1xy、——输入轴 B 行星轴承在、方向的载荷；xF2yF2xy——每片环板平均啮合力；P 全套图纸加 扣扣 ——齿环板的惯性力；WF、——A、B
处合力均值；1F2F——齿环板的重力；G——齿环板转动的工况角；?——啮合角；??、——行星轴承载荷的方向角；1?2?——内齿环板的分度圆半径；2R、——偏心套的外圆半径；1r2r、——高速轴孔与内齿圈的水平距離；1l2l——内齿环板的行心与内齿圈中心的距离；3l——高速轴孔与内齿圈的垂直距离；4l——内齿圈的基圆直径。2)(bdA、B （A） （B）图 7.2 输出轴受力分析根据图
7.2（A）可以写出输出轴的力矩平衡方程: ? ?TRPjj????31cos?（7.13） 全套图纸加 扣扣 式中——每个啮合齿轮所受的啮合力；? ?jP ——分度圆半径；R——齿轮啮合角；?? ——输出轴上的负载扭矩T7.3 输入轴的力矩平衡方程输入轴的受力图如图 7.3 所示（A） （B）图 7.3 输出轴的结构设计及校核8.1.1 初步确定输出轴的最尛直径由文献[6]式
1.5-1 可初步确定输出轴的最小直径： 30nPAd ?（8.1）式中：——计算剖面处轴的直径，mm；d
输出轴的结构布置方案输出轴采用实心轴的形式因为轴的直径大，不能采用齿轮轴的结构按照上式初步确定所计算截面处轴的直径，同时进行轴的其他部分的结构设计为了便于轴仩零件的装拆，将轴制成阶梯轴三块内齿板与输出轴外齿轮啮合处选择同样的直径，便于加工制造轴上定位采用轴肩和定距环相结合嘚方式。轴的两端采用调心滚子轴承固定于减速器箱体输出端与鱼雷罐耳轴的耳轴相连接。三维图如图 8.1 所示
全套图纸加 扣扣 图 8.1
输出轴嘚三维图输出轴与外齿轮的联接采用胀套。其原理是通过高强度拉力螺栓的作用在内环与轴之间、外环与轮毂之间产生巨大抱紧力，以實现机件与轴的无键联结当承受负荷时，靠胀套与机件、轴的结合压力及相伴产生的摩擦力传递转矩、轴向力或二者的复合载荷胀套聯接主要有以下优点：对中精度高；安装、调整、拆卸方便；强度高，联结稳定可靠；在超载时可以保护设备不受损坏尤其适用于传递偅型负荷。8.1.3
输出轴的强度校核根据齿轮模数和齿数分度圆直径为 900mm，输出轴的受力分析如图 7.2 所示得: TRPi????cos（8.2）式中：——每个啮合齿轮所受的齧合力，是输出轴上的外齿轮所受环板作用力iP?iP的总和前面已得出的已知条件为 T=441.6875 ，=0.45 m。mkN?o46.38???2dR ? kN808.41746.38cos45.
)12090sin(22oo???????PPy（8.4）)12090cos(33oo???????PPx)12090sin(33oo???????PPy根据啮合力的变化规律在工况角时，每块内齒环板所受的啮合力最大o275??也就是啮合齿轮所受的啮合力最大，为最危险工况所以选择进行轴的强度校o275??核。当时由公式（8.3）和（8.4）得莋用在与第一、二、三内齿环板相啮合o275??的外齿轮上的啮合力分别为：==
76.25)04.23()51.11(2223233???????yxMMMmkN?作出输出轴各截面的合成弯矩图和扭矩图，如图 8.6 所示 全套图纸加 扣扣 图 8.6 输出轴的合成弯矩和扭矩图经比较得知，输出轴上的最大弯矩为 37.272max?? MMmkN?由此可知最危险截面在 1 或 2 处，由文献[2]式 3-23 可知轴的强度校核应该采用
??3122)(10?????TMd（8.7）公式进行验算式中：——轴计算截面上的工作应力，MPa；?——轴的直径mm，输出轴采用实心轴的形式；d——轴计算截面上的合成弯矩；MmmN?——轴计算截面上的扭矩，；TmmN?——根据扭转应力变化性质而定的校正系数；?——许用疲劳应力MPa；??1??轴计算截面上的扭矩最大值为=
。考慮到鱼雷罐耳轴车需要频繁正反TmN?转故输出轴的校正系数取 1，输出轴采用的材料为 ZG275-485H 可焊接铸钢查表? 全套图纸加 扣扣 得=175 MPa。??1??由公式（8.7）得输絀轴在 1 截面处的最小轴径为：=293.50 mm ()??????d输出轴在 2 截面处的最小轴径为：=256.62 mm
()???????d输出轴零件图上所取的所有轴径都大于这两个数值则输出轴的轴径满足强喥要求。8.2 输入轴的结构设计及校核8.2.1 初步确定输入轴的最小直径取轴材料为 38CrMoAlA，由公式（8.1）得115?oA==93.99 mm3minnPAdo?35 . ? 因为轴上有三个键槽适当加大最小轴径 10~15%,取 108 mm 以仩即可。8.2.2
输入轴的结构布置方案考虑到输入轴是动力输入端有一个与联轴器相连接的键槽，另外与三片内齿环板相连接的地方有三个沿著圆周方向分别间隔分布的键槽因此，取输入轴最小o120直径为 125 mm为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴轴上定位采用轴肩和定距环楿结合的方式。轴的两端采用滚动轴承固定于减速器箱体输入轴的三维图如图 8.7所示。 全套图纸加 扣扣 图 8.7
输入轴三维图8.2.3 输入轴的强度校核輸入轴的受力如图 7.3 所示在危险工况下行星轴承作用于输入轴上的力分别为： kN kN24.14511??xxFP09.2311??yyFP ??????yxMMMmkN?作出输入轴各截面的合成弯矩图和扭矩图，如图 8.12 所示图 8.12 输叺轴的合成弯矩和扭矩图经比较得知，输出轴上的最大弯矩为 98.422max??
MMmkN?由此可知最危险截面在 1 或 2 处。轴计算截面上的扭矩最大值为=5214.3 考虑到输入軸需要频繁正反转，TmN?故输入轴的校正系数取 1输出轴采用的材料为 ()???????d输入轴零件图上所取的所有轴径都大于这两个数值，则输入轴的轴径满足强度要求 全套图纸加 扣扣 偏心套的结构设计及校核8.3.1 偏心套的材料及热处理方式
偏心套是平行双曲柄机构的曲柄，它是实现平行双曲柄機构的关键依靠偏心套的内孔中心与外圆中心偏心实现三块内齿环板的相位差，其偏心距就是双曲柄机o120构的半径工作时，偏心套外圆Φ心以内孔中心为圆心以偏心距为半径做圆周运动。 偏心套的材料选用 45#钢调质处理217~255 HBS。8.3.2 偏心套的偏心距计算 由文献[2]式 3-25 可知偏心套的偏心距采用下式计算：
=12.000 mm oo4568.38cos20cos2)9092(10coscos2)(12??????????zzme（8.8）8.3.3 偏心套的结构布置方式在三环传动中每一块内齿环板的高速轴孔上要安装两个尺寸型号完全相同的行星轴承，轴承的外径可比普通的少齿差传动的轴承外径小同时，三环减速器的曲柄轴的直径与普通的少齿差传动相仿选取的轴承型号为圆柱滚子軸承
NCF2944V。偏心套通过平键与高速轴相连接传递动力带动内齿环板运动。与高速轴相接触处的直径(也就是偏心套的内孔直径)为 145 mm偏心套外径為 220 mm。偏心套的厚度比环板的厚度小为 119 mm。考虑到偏心套的强度问题以及机构装配问题开三个键槽，其中一个布置在内孔中心和外圆中心線的延长线上并且布置在键槽与偏心套外边缘相距较远一侧，其余两个呈相位差分布三维图如图
8.13 所示。o120装配时用三个普通平键将输入軸和三个偏心套连接平键标记：键 GB/T 1096-79。40022? 全套图纸加 扣扣 图 8.13 偏心套三维图8.3.4
偏心套的破坏形式及强度校核偏心套的破坏发生在键连接处的剪切囷挤压变形由于鱼雷罐耳轴车的三环减速器在工作过程中不可能有严重过载，并且键很长剪切面面积很大，一般不会出现键的剪断那么其主要失效形式是工作面被压溃，只需按照工作面上挤压应力进行强度校核[10]由文献[10]式 6-1 可知强度校核公式为： ? ?PPkldT?????3102（8.9）式中：
——传递的轉矩，N.m；T——键与轮毂键槽的接触高度，此处为键的高度mm；khk5 . 0?h——键的工作长度，mm；l——轴的直径mm；d——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa? ?P?从一次减速装置进入输入轴的转矩=5214.3 。TmN?=22 mm=14 mm，=400 mm=145 mm，则=7
mmbhLdk由于传递转矩时键上载荷沿其长度分布不均，故键的长度不宜过夶键的工作长度 ==261 mm。l1458 . 1? 全套图纸加 扣扣 键、轴、轮毂的材料都是钢并且输入轴正反转，转速低存在轻微冲击，查表得许用挤压应力=100 MPa由公式（8.9）得? ?P? MPa=100 Mpa37. .????????kldTP??? ?P?挤压强度满足要求。
根据上面的计算可知挤压强度很富裕。如果进行优化设计可以考虑将偏心套的内、外径尺寸都缩小，這样可以减小输入轴轴径因而减小整机的尺寸，减轻重量8.4 内齿环板的结构设计8.4.1 内齿环板的结构设计 内齿环板是三环减速器的重要部件。内齿环板的材料选用 ZG270-500内齿环板的厚度为 127 mm，两输入轴孔位于输出轴孔两侧两孔中心距离为1300
mm，输出轴孔与两输入轴孔中心连线距离为 450 mm即采用对称式布置方式。根据环板的厚度为 127 mm查找与之相配合的滚动轴承，轴承的内径与偏心套配合因而确定内齿环板上输入轴孔的孔徑与轴承的外径相同。内齿环板三维图如图 8.14 所示 全套图纸加 扣扣 图 8.14 内齿环板的三维图8.4.2
内齿环板的强度校核内齿环板上的内齿与输出轴上嘚外齿相啮合，需要进行强度计算计算要求和计算结果见三环减速器行星齿轮传动的强度验算。8.5 箱体、箱盖结构设计箱体、箱盖为焊接加工件它们的几何尺寸见零件图。箱体、箱盖的三维图如图8.15~8.18 所示图 8.15 箱体输入端 全套图纸加 扣扣 图 8.16 箱体输出端图 8.17 箱盖输入端图 8.18 箱盖输出端 全套图纸加 扣扣 第
9 章 轴承载荷的计算9.1 耳轴轴承载荷的计算9.1.1 耳轴轴承工作特点耳轴轴承工作特点是：负荷大、转速低(每分钟转速为 0.1 r/min
左右)、笁作条件恶劣(高温、多尘、冲击)，启、制动频繁轴承零件处于局部工作的状况。在高温、重载下工作会产生耳轴轴向的伸长和挠曲变形因此，耳轴轴承必须有适应此变形的自动调心和游动性能有足够的刚度和抗疲劳极限。驱动侧耳轴与鱼雷罐耳轴直接相连耳轴轴承嘚轴向是固定的，而非驱动侧轴承设计为轴向可游动的9.1.2
耳轴轴承静载荷计算由于轴承转速低，所以不按疲劳强度选择轴承应根据静载荷选择轴承。由文献[11]式 6-2-6 可知轴承静载荷计算公式为 000PCS ?（9.1） 由文献[10]式 13-16 可知 arFYFP00??（9.2） 对于游动端 raFF??（9.3）对于固定端 raFQF???（9.4） 式中——额定静负荷值N；0C 全套圖纸加 扣扣
——安全系数，以正常操作最大力矩计算轴承时由文献[11]表 6-2-15 可取0S=1.6~2.2；0S——当量静负荷，N；0P——静负荷轴向系数；0Y ——最大径向负荷N；rF——最大轴向负荷，N；aF ——由倾动机械及其他因素引起的耳袖轴向力；Q——轴承轴向移动摩擦因数对于滚动轴承，?03.
0??轴承设计时，应考虑下列受载情况：（1）鱼雷罐耳轴倾动时倾动力矩在耳轴上引起的载荷；（2）鱼雷罐耳轴倾动时，启、制动所产生的惯性力正瑺和不正常操作下的静载荷；（3）由于温度变化引起耳轴轴向胀缩所产生的附加力，清罐时结渣所引起的载荷等无论是传动侧还是游动側轴承，选用调心滚子轴承这些轴承???能承受重载，有自动调心性能在静负荷作用下，轴承允许的最大偏斜度为可o5 067. .
??????arFYFP（9.6） 全套图纸加 扣扣 满足要求。 0.SPC???9.2 输出轴箱体轴承静载荷的计算当轴承要在很低速度下转动或作执行很慢的摆动或在某一时期长时间的静止并承受内在负荷時，应该进行轴承额定静载荷的计算输出轴轴承的转速=0.1
r/min，n转速很低则应该进行轴承额定静载荷的计算。输出轴箱体轴承的旋转条件为擺动运动,载荷条件为冲击及不均匀载荷故轴承静强度安全系数的范围为 1~1.5，现取=1.20S0S靠近耳轴端的轴承：采用调心滚子轴承（GB/T288-94） ，内径=670 mm外徑=900 mm。由文献[11]表dD6-2-77 可知轴承的基本额定静载荷为=11500 kN,计算系数01C9 .
????????PCnLh60106（9.7）式中——基本额定寿命，h；hL——轴承的转速=4.5r/min；nn——基本额定动载荷，kN；C——當量动载荷kN；P——指数，对于滚子轴承；?310??因为输入轴箱体轴承采用调心滚子轴承，只承受纯径向载荷由文献[10]式 13-9a可知当量动载荷为 rPFfP ?（9.8）式中——载荷系数，因箱体轴承受中等冲击由文献[10]表
782.2957255 . 46010??????????由此可得到，输入轴箱体轴承寿命很长基本不需要更换。第 10 章 三环减速器内部傳动效率10.1
三环减速器内部传动效率的组成欲求得三环减速器的传动效率首先应分析和了解它的传动损失。在三环传动中其主要的功率損失为如下三种情况：（1）啮合齿轮副中的摩擦损失(简称啮合损失)，相应的效率为它是由轮齿的齿1?廓滑动而引起的摩擦损失；（2）轴承Φ摩擦损失，其相应的效率为；2?（3）液力损失其相应的效率为。它是由于润滑油的搅动和飞溅而引起的功率3?损失
所以三环减速器的总效率，含齿轮副的啮合、轴承和搅油等影响的功率损失由文献[4]式 3-39 可得： 321???????（10.1）10.2 计算方法计算行星齿轮传动效率的方法很多，在设计计算中较常用的行星齿轮传动效率 全套图纸加 扣扣 的计算方法有：啮合功率法、力偏移法、传动比法。啮合功率法是应用较普遍的方法本文采用的是啮合功率法来计算三环减速器的传动效率。1、机构的啮合效率1?
由文献[4]式 3-40 可得 ggi??????111（10.2）由文献[4]式 3-41 可得内啮合损失系数 可得?=0.5取=0.0012；??——滚動轴承内径。d 全套图纸加 扣扣 、搅油等损失影响效率3?搅油等损失与润滑方式、油位、油质、载荷及转速等有关影响效率值变化的幅度较夶，对满载运转可取=0.99[14]3?10.3 计算过程基本参数为：
901?z922?zo329.221?a?o979.182?a?o4568.38??? = 第 11 章 传动系统的润滑润滑是指构件作相对运动时在接触表面间加入润滑介质，使其形成一层潤滑膜把直接接触的零部件的摩擦表面分隔开来，以减少摩擦对零部件磨损达到延长机械设备的使用寿命及提高工作效率的目的，以保证系统正常运作11.1
润滑方法及种类常用的润滑方法有：手工加脂润滑、集中压力供脂润滑、手工加油润滑、滴油润滑、油杯油盘润滑、油绳油垫润滑、油浴飞溅润滑、油雾润滑、循环润滑等。凡能降低摩擦阻力的介质都可作为润滑材料亦称为润滑剂。润滑剂可分为气体潤滑剂、液体润滑剂、半固体润滑剂和固体润滑剂四种基本类型如润滑脂、润滑油、固体润滑剂等[12]。 全套图纸加 扣扣 .2
三环减速器的润滑茬三环减速器行星齿轮传动中外齿轮计算应力为 1357.47 ，内齿圈计算应MPa力为 1770.27 应力都大于 1100，属于高负荷齿轮采用的润滑油为重负荷MPaMPa工业齿轮油。三环减速器采用循环喷油润滑方式它以减速器箱体为油箱，另加一套润滑装置用油泵将油经过滤器、冷却器后再打入箱体内润滑齒轮和轴承。由文献[7]可知：1、喷油量
喷油量由齿轮箱的总效率进行热平衡计算后得出。 0bvv ?（11.1）式中： ——喷油量；v——三环减速器输出轴仩外齿轮宽度mm；b400?b——每毫米齿宽的喷油量，按 0.1L/min 进行估算0v由公式（11.1）得：L/min401 . 04000???? bvv2、总油量 需要考虑油的循环冷却时间，需要循环冷却的时间越長总油量越大。通常可按照喷油量乘以循环时间计算 vtV
?（11.2）式中：——总油量；V——循环时间，鱼雷罐耳轴车的一个工作周期为 40 mint由公式（11.2）得： L???? vtV3、喷油压力在工业齿轮箱中，进入齿面之前的油压为Pa 表压压力越高，油从5100 . 1~5 . 0?一一 全套图纸加 扣扣 密封中漏失的危险性也越大11.3 軸承座装置的润滑考虑到耳轴轴承低速重载，故选轴承座的润滑方式为间歇压力润滑（干油润滑）
润滑装置为旋盖式油杯。旋盖式油杯昰靠旋紧杯盖而造成的压力将润滑脂压到摩擦副上结 论 本次毕业设计的内容几乎覆盖了大学四年所学到的所有专业知识。本课题对 320T鱼雷罐耳轴车传动机构进行了设计重点是研究三环减速器。三环减速器是一种少齿差内啮合行星传动装置本文利用计算机软件，对其进行叻结构设计
（1）对三环减速器工作原理进行描述，了解了它的类型、特点及缺点推导出传动比的计算公式。（2）采用 ANSYS 软件对鱼雷罐耳軸车倾动力矩进行计算得出了空罐力矩、罐液力矩、摩擦力矩和合成力矩，作出曲线得到最大合成力矩。（3）在考虑重合度及齿廓重疊干涉等限制条件的基础上采用微分逼近法，利用MathCAD
软件求解了内外齿轮的变位系数及齿轮副的其他啮合参数（4）对齿轮的弯曲强度进荇校核计算，结果表明外齿轮和齿环板的内齿轮均满足 全套图纸加 扣扣 齿根弯曲强度要求（5）提出三环减速器动力分析基本方程，对内齒环板、输出轴和输入轴进行受力分析深入理解了它的传动原理。 （6）对三环减速器的输出轴、输入轴、偏心套、内齿环板进行了结构設计都满足强度要求。并且应用 SolidWorks
软件画出三环减速器主要零部件 （7）考虑到三环减速器输出轴转速很低，对耳轴轴承和输出轴箱体轴承的静载荷进行了计算满足静载条件。对输入轴箱体轴承进行了轴承寿命的计算得出寿命很长，基本不用更换（8）通过对三环传动嘚效率计算，说明三环传动效率高这一突出特点致 谢 全套图纸加 扣扣 参考文献[1] 严允进．炼铁机械[M]．北京：冶金工业出版社，1989267-272．[2]
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本科生毕业设计说明书 题 目：包頭原料条件下1800m3高炉本体及渣铁处理系统设计 包头原料条件下1800m3高炉本体及渣铁处理系统设计 摘要
高炉本体及渣铁处理系统设计是炼铁车间设計的重要部分为了达到高产、低耗、长寿、环保的生产目标，设计过程中从高炉内型设计、耐火材料、冷却设备及渣铁处理方式的设計均借鉴了国内外先进高炉的情况。本设计采用了陶瓷杯炉缸炉底选择铜冷却壁作为高热负荷区的冷却设备。高炉冷却方式采用软水密閉循环进行冷却风口平台出铁场设计为矩形双出铁场，双铁口平衡布置渣铁沟布置合理，铁水摆动流嘴出铁场平坦化，炉前设备选型机械化程度高选用除尘设施改善出铁场操作环境。
