【文章內(nèi)容簡介】 電量也較多，不經(jīng)濟。在升降時芯棒所受的磨損比方案一還要大。方案三：冷卻方便，減少了很多工序，只需在芯棒推出工作的運輸過程當(dāng)中就可晚成冷卻。設(shè)備簡單，占地少，投資少；缺點：芯棒從一端開始冷卻，在長度方面溫度分布不均勻，不均勻的冷卻有時會使芯棒發(fā)生變形。綜合三種方案的優(yōu)缺點和實際的工作環(huán)境和場地，第一種方案比較好。首先保證了芯棒的冷卻技術(shù)條件。其次符合節(jié)能減排的倡導(dǎo)，還為工廠節(jié)約了大量的資本和場地，提高了工廠的市場競爭力。以下設(shè)計及參數(shù)的選用均圍繞著方案一的設(shè)計而展開。第三章 電動機的選擇確定 設(shè)計任務(wù)書的參數(shù)（1） 芯棒規(guī)格 直徑φ150mm,芯棒總長 ；芯棒材料 合金鋼（2） 回轉(zhuǎn)機構(gòu)移送芯棒根數(shù) 1根（3） 回轉(zhuǎn)機構(gòu)動作周期 （4） 方案一的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)：①圓盤的直徑 φ1000mm。②從動圓盤直徑 φ800 mm。③兩圓盤的水平中心距離 l= mm。④兩圓盤的水平中心距離h=100mm。（5） 設(shè)計的重點和難點：重點：主傳動系統(tǒng)設(shè)計；難點：回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于直流電動機需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，維護比較不方便，因此，如無特殊要求都應(yīng)選用交流電動機。交流電動機有一步電動機和 同步電動機兩類。一步電動機有鼠籠型和繞線型兩種，其中以普通鼠籠型異步電動機應(yīng)用最多。我國新設(shè)計的Y型系列三相鼠籠異步電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電機，其結(jié)構(gòu)簡單工作可靠、價格低廉、維護方便【8】。根據(jù)生產(chǎn)機械的工藝性要求及負(fù)載（靜負(fù)載活動負(fù)載）選擇電動機的容量。在選擇電動機容量時既要充分發(fā)揮額定容量，又要保證電動機溫升在允許范圍內(nèi)，還要考慮適當(dāng)?shù)脑６龋ㄒ话闳?0%左右，同步電動機不受此限制）電動機的容量選的合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。容量小與工作要求，就不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載而過早損壞；容量過大則電動幾價格高，能力有不能充分利用，由于經(jīng)常不滿載運行，效率和功率因數(shù)都較底，增加電能消耗，造成很大的浪費。電動機的容量主要根據(jù)電動機運行時的發(fā)熱條件來決定。電動機的發(fā)熱與其運行狀態(tài)有關(guān)。運行狀態(tài)有三種，即長期運行、短期運行和重復(fù)短時運行。本次的設(shè)計所用的電動機是長期運行運行的機械，只要所選電動機的額定功率等于或稍大于所需要的電動機工作功率,即≥，傳動電動機的最大轉(zhuǎn)矩大于生產(chǎn)機械的最大轉(zhuǎn)矩（即負(fù)載途中的尖峰負(fù)載轉(zhuǎn)矩），驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩大于生產(chǎn)機械的最大轉(zhuǎn)矩，生產(chǎn)機械才能運轉(zhuǎn)。只要所選電動機符合上述條件，在工作時就不會過熱，通?？梢圆槐匦ｒ灠l(fā)熱和啟動力矩。本系統(tǒng)的工作條件是長期變荷運行要求電動機轉(zhuǎn)動慣量小和過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用異步電動機YZ型（籠型）或YAR型（繞線型）。 工作機功率的計算 工件的重力計算根據(jù)重力公式： （3－1）其中： g=㎏芯棒的質(zhì)量：　 （3－2）其中： V－ 芯棒的體積 (m3)ρ－芯棒的密度 (g/ m3)D －芯棒的直徑 (m)－芯棒的長度 (m)查《機械設(shè)計手冊》上冊　表１－１０可知【9】:合金鋼的密度:　 ρ=所以芯棒的質(zhì)量為： kg （3－3）由此可知芯棒的重力：G=23930 N （3－4） 工作的受力分析芯棒在旋轉(zhuǎn)圓盤上旋轉(zhuǎn)主要是靠圓盤與芯棒之間的摩擦力工作的，姑且認(rèn)為芯棒的重力完全作用到圓盤上。要使芯棒旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)圓盤上的圓周力應(yīng)為: （3－5）其中： 芯棒與圓盤的摩擦系數(shù)查表１－１2可知【9】： ＝ 所以圓周力為： （3－6） 圓周速度的確定工作機按工作要求工作，可由公式（3－7）計算圓周速度【10】 （3－7）其中: —芯棒的角速度 （單位：rad/s）r— 芯棒的半徑由公式(413)確定芯棒的旋轉(zhuǎn)角速度為： （3－8）所以可知芯棒的圓周速度： （3－9）式中：T — 芯棒的旋轉(zhuǎn)周期 (單位：s) — 芯棒的半徑 （單位m ）由設(shè)計任務(wù)書可知：T = sr= m所以 （310） 電動機容量的計算與確定 電動機容量計算（1）按工作的要求和條件選用三相籠型異步電動機,封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。（２）選擇電動機的容量電動機所需要的功率按式（3－1）計算 (3－11)工作機所需要的功率按式（1）計算 （3－12）因此可根據(jù)公式（3－13）可計算需要電動機的功率為 ： （3－13）電動機到圓盤的總傳動效率為： 　 （3－14）式中： — 傳動的總效率 — 聯(lián)軸器 — 軸承減速器的效率本次設(shè)計的方案中：聯(lián)軸器共１３個，?。?；軸承６對,取＝；減速器１個，＝。由此得知　　 （3－15）因為芯棒的圓周速度與圓盤的圓周速度相同，所以電動機帶動工作機所需的最大功率是： （3－16） 電動機的選擇查表227 選擇電動機是Y 系列 160 M 12。如圖7所示【11】。圖7 電動機電動機參數(shù)如表2所示。 表2額定功率（kw）滿載時轉(zhuǎn)速(r/min)工作效率(%)質(zhì)量（kg）11 971 160電動機的安裝尺寸如表3所示 表3輸出軸直徑mm輸出軸長度mm鍵槽的寬度 mm 中心高mm3811014160第四章 減速器的選擇 減速器的分類減速器是應(yīng)用原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。減速器的種類很多，用以滿足機械傳動的不同要求。根據(jù)傳動類型，減速器可氛圍齒輪、蝸桿、齒輪－蝸桿和行星齒輪減速器；根據(jù)齒輪形狀不同，減速器可分為圓柱、圓錐、圓錐－圓柱齒輪減速器；根據(jù)傳動的級樹，減速器可分為單級、多級減速器；根據(jù)軸在空間的位置，減速器可分為臥式和立式減速器；根據(jù)傳動的布置形式，減速器可分為展開試、分流式和同軸式減速器。單級圓柱齒輪減速器的傳動比在１≤i≤8～１０。輪齒可做成直齒、斜齒和人字齒。直齒用于速度較低或負(fù)荷較輕的傳動；斜齒或人字齒用于速度較高或負(fù)荷較重的傳動。箱體通常用于鑄鐵做成，有時采用焊接結(jié)構(gòu)或鑄鋼件。軸承通常采用 滾動軸承，只在重型或特高速時，才采用滑動軸承。其他形式的減速器與此相同。兩級圓柱齒輪減速器的 傳動比范圍是8≤i≤60。兩級展開式圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)簡單，但是齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此軸應(yīng)設(shè)計得具有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩的輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減弱軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均的現(xiàn)象【12】。當(dāng)今硬齒面系列減速器已廣泛使用。硬齒面減速器由于表面積減小, 其熱功率已經(jīng)同機械功率一樣作為設(shè)計和選擇減速器的重要指標(biāo)。對于Y系列減速器如何準(zhǔn)確確定其熱功率和如何根據(jù)具體情況校核熱功率尤為重要,我們一般所說的減速器效率為其傳遞額定機械功率時的效率, 也可以定義為額定效率, 用η表示。當(dāng)減速器傳遞扭矩變化時,傳動效率隨之變化,變化曲線如圖所示。從圖中可以看出, 在扭矩很小時由于在其傳動扭矩中空載功率占的比例相對很大, 所以效率很低。而達到額定一定比例扭矩以后,基本上與額定效率相等。 減速器的選擇與計算 減速器傳動比的初步確定由式（4－1）計算減速器的傳動比 （4－1）其中： －為減速器的理論傳動比－ 為電機的額定轉(zhuǎn)速 (r/min)－ 為減速器的輸出轉(zhuǎn)速 (r/min)由式下可計算為減速器的輸出轉(zhuǎn)速 （4－2） （4－3）其中： —工作機的主軸旋轉(zhuǎn)周期（s） —芯棒的直徑 （mm） —主動圓盤的直徑 （mm）由此可知： s （4－4） （4－5）根據(jù)理論傳動比實際的工作條件選擇兩級圓柱齒輪減速器。 減速器承載能力的計算 【11】 （4－6）其中： － 減速器的計算功率 （kw） － 傳動功率 (kw)－ 工況系數(shù) 查表13－9 ＝所以 （4－7） 減速器的選擇查《機械設(shè)計簡明手冊》 表13－9 可選【11】ZSY18045Ⅰ－ZBJ19900488公稱傳動比 ＝45，公稱轉(zhuǎn)速＝1000 r/min =22r/min,許用輸出功率ZSY 型減速器外形尺寸裝配型式如圖8所示, 圖8 減速器結(jié)果簡圖查13－3可知減速器的基本參數(shù) 如表4所示。表4 減速器的尺寸參數(shù)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)3242187831 (mm)(mm)(mm)(mm)(mm)851302852290第五章 軸的設(shè)計計算與校核 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝，定位以及軸的制造工藝性方面的要求、合理的確定軸的機構(gòu)和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上