【導(dǎo)讀】空泵廠家赫拉烏斯公司共同設(shè)計(jì)的。頂槍機(jī)構(gòu)是其中非常重要的一部分。通過(guò)頂槍除碳、除磷、脫氧、脫硫、去除夾雜物。可使鋼水質(zhì)量得到有效。頂槍在工作中需要完成升降和旋轉(zhuǎn)兩個(gè)動(dòng)作，升降運(yùn)動(dòng)的目的是使插入。修、檢查煉鋼設(shè)備。在本次設(shè)計(jì)中頂槍升降動(dòng)作是通過(guò)齒輪蝸桿減速器減。速加鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,旋轉(zhuǎn)動(dòng)作通過(guò)液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的，為將來(lái)走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　

【正文】 度圓直徑 d3=140 (mm) d3/a2=140/315= 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1118 得 ZP′= 因?yàn)?ZP′ZP 因此，以上計(jì)算結(jié)果可用。 （ 4） 蝸桿與蝸輪的 主要參數(shù)與幾何尺寸 ① 蝸桿 軸向齒距 Pa=πm=8= (mm) 直徑系數(shù) q=d3/m=140/8= (mm) 齒頂圓直徑 da3=d3+2ha*m =156 (mm) 齒根圓直徑 df3=d32(ha*m+C)= (mm) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 112 得蝸桿分度圓導(dǎo)程角 r=5176。42’38” 蝸桿軸向齒厚 Sa=πm/2= (mm) ② 蝸輪 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表 得 z4=61；變位系數(shù) X4=+ 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i2=z4/z3=61/1=61 這時(shí)傳動(dòng)比誤差為（ ） /61≈=% 5%是允許的。 蝸輪分度圓直徑 d4=mz4=861=488 (mm) 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 表 蝸桿 幾何尺寸參數(shù) 單位（ mm） 蝸桿 蝸輪 蝸桿 蝸桿 中 蝸桿 模 分度 分度 直徑 軸向 心 軸向 圓 直 圓直 系數(shù) 齒距 距 齒厚 數(shù) 徑 徑 d3 d4 q pa a2 sa mn 140 488 315 8 （ 5） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 ： ? ?22341 .5 3F F a FKT YYdd ?????? () 式中： σ F—— 齒根彎曲疲勞 應(yīng)力； YFa2—— 齒形系數(shù) ； Yβ—— 螺旋角系數(shù) ； [σ F]—— 齒根彎曲疲勞 許用應(yīng)力； 當(dāng)量齒數(shù) zV4=z4/cos3γ=61/ cos3 5176。42’38”= 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1119 得 ： 齒形系數(shù) YFa2= 螺旋角系數(shù) Yβ=1(5176。42’38”/140176。)= 許用彎曲應(yīng)力 [σF]=[σF]′KFN 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 118 得 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng) 力 [σF]′=56 （ MPa） 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 壽命系數(shù) ： 108 87 ???FNK （ ） [σF]=56=（ MPa） 51 .5 3 1 .2 1 2 .1 1 02 .2 5 0 .9 5 9 2 1 2 .2 81 4 0 4 8 8F? ? ? ?? ? ? ?? （ MPa） （ ） σF [σF] 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。 （ 6） 確定精度等級(jí)公差 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器從 GB/T100891988 圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇 8 級(jí)，側(cè)隙種類為 f 標(biāo)注為 8f GB/T100891988 選擇聯(lián)軸器 輸入軸聯(lián)軸器選擇 類型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 33 159 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 4 8 . 8 92930pT N m N mn? ? ? ? ? ? ? 由 [機(jī)械設(shè)計(jì) ]表 141 查得 ? ，故由式 maxca AT K T T? ? ? 得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 a AT K T N m N m? ? ? ? ? ? ? （ ） 型號(hào)選擇 從 GB432385 中查得 TL8 型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為 710Nm? ，許用最大轉(zhuǎn)速為3000 minr ，軸徑為 45~63mm 之間，故合用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 輸出軸聯(lián)軸器選擇 類型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器 載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 33 8 . 1 6 49 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 7 7 9 6 . 4 2 110pT N m m N mn? ? ? ? ? ? ? 由 [機(jī)械設(shè)計(jì) ]表 141 查得 ? ，故由式 maxca AT K T T? ? ? 得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 1 .9 779 148 13 .20c a AT K T N m N m? ? ? ? ? ? ? 型號(hào)選擇 從 GB432385 中查得 TL13 型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為 16000Nm? ，許用 最大轉(zhuǎn)速為 1150 minr ，軸徑為 120~170mm 之間，故合用。 選擇液壓缸 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1》表 得：鋼的摩擦系數(shù) μ= 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總質(zhì)量 m 總 =m 頂槍 +m 小車 +m 機(jī)架 （ ） =1200+2200+8410 =11810（ kg） 正壓力 ： N=m 總 g =11810=(KN) （ ） 摩擦力 ： f=μN(yùn)==(KN) 估 計(jì) 液壓缸的最大行程 ： S=1250（ mm） 估計(jì)液壓缸距機(jī)架軸承上的摩擦圓距離 L=70（ mm） 滑動(dòng)軸承直徑 D=120（ mm） 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 計(jì)算摩擦力的轉(zhuǎn)矩： Tf=FfD/2 （ ） =60 =1044 (Nm) 計(jì)算液壓缸所需的推力： F=T/L （ ） =1044/ =14914 (Nm) ≈15 (KN) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》表 估選冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸 表 液壓缸型號(hào)尺寸 缸徑 Фal 活塞桿直徑 最大行程 推力 拉力 工作壓 力 （ mm） （ mm） （ mm） （ KN） （ KN） （ MPa） 80 56 1360 80． 42 41． 02 16 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 輸出軸 鍵的 連接強(qiáng)度 校核 蝸 輪 鍵的校核 解 : 一般 8級(jí)以上精度的齒輪有定心要求 ,應(yīng)選用平鍵連接 .由于齒輪不在軸端 ,故選用圓頭普通平鍵 (A 型 ) 根據(jù) d=150mm 從 3????機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 從表 213? 4 中查 得鍵盤的截面尺寸為 :寬度40b? mm，高度 22h? mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) 135L? mm 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由 ????機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 表 62 查得許用擠壓應(yīng)力100 ~ 120 M Pa? ?????p ，取其平均值， 110 MPa? ?????p 。鍵的工作長(zhǎng)度1 3 5 4 0 9 5l L b mm? ? ? ? ?，鍵與輪轂的接觸高度 0. 5 0. 5 22 11k h mm? ? ? ?；由式32 10p Tkld? ??可得： ? ?3 332 1 0 2 7 7 9 6 . 4 2 1 1 09 9 . 51 1 1 3 5 4 0 1 5 0ppT M P ak ld??? ?? ??? ? ? ? ??? ? ? () 因此 該 鍵符合要求。 聯(lián)軸器 鍵的校核 解 : 選用圓頭普通平鍵 (A 型 ) 根據(jù) d=120mm 從 3????機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 從表 213? 4 中查得鍵盤的截面尺寸為 :寬度32b? mm，高度 18h? mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) 120L? mm 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由 ????機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 表 62 查得許用擠壓應(yīng)力 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 100 ~ 120 M Pa? ?????p ，取其平均值， 110 MPa? ?????p 。鍵的工作長(zhǎng)度180 32 148l L b m m? ? ? ? ?，鍵與輪轂的接觸高度 0. 5 0. 5 18 9k h mm? ? ? ?；由式32 10p Tkld? ??可得： ? ?3 332 1 0 2 7 7 9 6 . 4 2 1 1 0 9 7 . 5 59 1 8 0 3 2 1 2 0ppT M P ak ld??? ?? ??? ? ? ? ??? ? ? 因此 該 鍵符合要求。 軸承 與軸 的校核 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)受力圖 因?yàn)?323 32 2 1 8 1 . 1 3 8 1 0 2 5 8 7 . 6 9140t TFNd ??? ? ? 所以 43 F N?? 因?yàn)?334 42 2 7 7 9 6 . 4 2 1 1 0 3 1 9 5 2 . 5 5488t Td ??? ? ? 所以 4 ? 3 4 4 ta n 31 95 2. 55 ta n 20 11 62 9. 78r r tF F F N?? ? ? ? ? ? 所以 4 ? 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 軸承的 壽命驗(yàn)算 圖 軸承受力 分析 圖 V 面 : 圖 4414( 2 7 9 .5 2 7 8 .5 ) 2 7 8 .52 ar v rdFFF ?? ? ? ? ? 則 1 ? 4424( 2 7 9 .5 2 7 8 .5 ) 2 7 9 .52 ar v rdF?? ? ? ? ? 則 2 ? H 面 : 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 圖 水 平面受力圖 14 2 7 8 .5 ( 2 7 9 .5 2 7 8 .5 ) 3 1 9 5 2 .5 5 2 7 8 .5 5 5 8 1 5 9 4 7 .6 4r H tF F N? ? ? ? ? ? 24 2 7 9 .5 ( 2 7 9 .5 2 7 8 .5 ) 3 1 9 5 2 .5 5 2 7 9 .5 5 5 8 1 6 0 0 4 .9 1r H tF F N? ? ? ? ? ? 則 2 2 2 21 1 1 4 6 7 2 .9 3 1 5 9 4 7 .6 4 1 6 6 1 8 .1 7r r v r HF F F N? ? ? ? ? 2 2 2 22 2