设计简介
320T鱼雷罐车传动机构设计
为使鱼雷罐车正常运行，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，利用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本方程，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：鱼雷罐车，三环减速器，结构设计，内齿环板
The design of transmission machinery of the 320T torpedo tanker
In order to operate the torpedo tanker normally, it is needed to use a three-ring reducer to make the main drive system highly. In this paper, the working principle of three-ring reducer is described and the calculating formula of the transmission ratio is derived. I use the ANSYS software to calculate the tipping torque of the torpedo tanker, and get the synthesis torque. When taking into account of restrictions such as coincidence degree and tooth profile overlap interference in designing the little difference gear teeth, the paper uses the differential approximation method to get the coefficient of the internal and external gears by MathCAD software. The bending strength of gear is checked, and the result show that both of the inner and outer gear are to meet the bending strength of the tooth root. I make the basic equation of dynamic analysis of three-ring reducer and the force analysis of the gear ring plate, output shaft and input shaft. I make structural design of parts of the three-ring reducer, all of them meet the strength requirements. I draw the main parts of three-ring reducer by SolidWorks software. Considering the rotational speed of output shaft is very low,I calculate the static load of trunnion bearings and bearing of output shaft of the box, and they satisfy the conditions of static load. The life of input shaft bearing of the box is calculated, and I get a very long life and there is no need to replace it. Through the calculation of transmission efficiency, I know that transmission efficiency is very high.
Keywords: torpedo tankers, three-ring reducer, structural design, internal tooth zone plate
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及目的 1
1.2 铁水车的种类 1
1.2.1 对铁水车的基本要求 1
1.2.2 铁水车的种类及特点 1
1.3 鱼雷罐车的应用情况及发展状况 3
1.4 本课题研究的意义 4
1.5 本文的研究方法及内容 5
第2章 鱼雷罐车传动机构整体方案确定 6
2.1 对传动机构的要求 6
2.2 传动机构的配置形式 6
2.3 传动系统方案比较 7
第3章 三环减速器简介及运动学分析 10
3.1 三环减速器的结构组成及工作原理 10
3.2 三环减速器的特点 11
3.3 三环减速器存在的主要问题 12
3.4 三环传动克服死点的方法 13
3.5 三环减速器的传动比推导 13
第4章 鱼雷罐车的倾动力矩计算 15
4.1 ANSYS软件简介 15
4.2 鱼雷罐车倾动力矩计算 15
4.2.1 空罐力矩计算 16
4.2.2 罐液力矩计算 17
4.2.3 摩擦力矩的计算 19
4.2.4 合成倾动力矩的计算 20
4.3 计算载荷的计算 22
第5章 总传动装置的设计 23
5.1 电机的选择 23
5.1.1 传递效率的计算 23
5.1.2 电机功率的计算 23
5.1.3 电机型号的选取 24
5.2 分配传动比 25
5.2.1 传动装置的传动比分配 25
5.2.2 一次减速装置内传动比的分配 25
5.3 各轴运动及动力参数 25
第6章 三环减速器齿轮的结构设计 27
6.1 齿轮材料的选择、类型、精度等级 27
6.2 内外齿轮的齿数计算 27
6.3 模数的选择 27
6.4 三环减速器齿轮副啮合参数的计算 28
6.4.1 三环减速器内啮合齿轮副的干涉 28
6.4.2 MathCAD软件介绍 30
6.4.3 应用MathCAD进行啮合参数计算的具体演算过程 31
6.5 三环减速器行星齿轮传动的强度验算 34
6.5.1 齿根弯曲强度的条件 35
6.5.2 计算齿根应力 35
6.5.3 许用齿根应力 35
第7章 三环减速器动力分析基本方程 38
7.1 内齿环板动力分析基本方程 38
7.2 输出轴的力矩平衡方程 41
7.3 输入轴的力矩平衡方程 42
第8章 三环减速器的结构设计 43
8.1 输出轴的结构设计及校核 43
8.1.1 初步确定输出轴的最小直径 43
8.1.2 输出轴的结构布置方案 43
8.1.3 输出轴的强度校核 44
8.2 输入轴的结构设计及校核 50
8.2.1 初步确定输入轴的最小直径 50
8.2.2 输入轴的结构布置方案 50
8.2.3 输入轴的强度校核 51
8.3 偏心套的结构设计及校核 55
8.3.1 偏心套的材料及热处理方式 55
8.3.2 偏心套的偏心距计算 55
8.3.3 偏心套的结构布置方式 55
8.3.4 偏心套的破坏形式及强度校核 56
8.4 内齿环板的结构设计 57
8.4.1 内齿环板的结构设计 57
8.4.2 内齿环板的强度校核 57
8.5 箱体、箱盖结构设计 58
第9章 轴承载荷的计算 60
9.1 耳轴轴承载荷的计算 60
9.1.1 耳轴轴承工作特点 60
9.1.2 耳轴轴承静载荷计算 60
9.2 输出轴箱体轴承静载荷的计算 61
9.3 输入轴箱体轴承寿命的计算 62
第10章 三环减速器内部传动效率 64
10.1 三环减速器内部传动效率的组成 64
10.2 计算方法 64
10.3 计算过程 65
第11章 传动系统的润滑 67
11.1 润滑方法及种类 67
11.2 三环减速器的润滑 67
11.3 轴承座装置的润滑 68
结 论 69
致 谢 70
参考文献 71
摘 要
鱼雷罐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，可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。为使鱼雷罐车正常运行，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，利用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本方程，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：鱼雷罐车，三环减速器，结构设计，内齿环板
The design of transmission machinery of the 320T torpedo tanker
Abstract
The torpedo tanker is the dedicated hot metal transport vehicles which is used for transporting iron to the steel cans tipping station of iron and steel enterprise, and it has replaced the traditional hot metal car. It can complete the process of dephosphorization and desulfurization on way of transportion, thereby reducing smelting time and the cost of smelting. So it is a highly efficient and advanced equipment of the smelting process.In order to operate the torpedo tanker normally, it is needed to use a three-ring reducer to make the main drive system highly. In this paper, the working principle of three-ring reducer is described and the calculating formula of the transmission ratio is derived. I use the ANSYS software to calculate the tipping torque of the torpedo tanker, and get the synthesis torque. When taking into account of restrictions such as coincidence degree and tooth profile overlap interference in designing the little difference gear teeth, the paper uses the differential approximation method to get the coefficient of the internal and external gears by MathCAD software. The bending strength of gear is checked, and the result show that both of the inner and outer gear are to meet the bending strength of the tooth root. I make the basic equation of dynamic analysis of three-ring reducer and the force analysis of the gear ring plate, output shaft and input shaft. I make structural design of parts of the three-ring reducer, all of them meet the strength requirements. I draw the main parts of three-ring reducer by SolidWorks software. Considering the rotational speed of output shaft is very low,I calculate the static load of trunnion bearings and bearing of output shaft of the box, and they satisfy the conditions of static load. The life of input shaft bearing of the box is calculated, and I get a very long life and there is no need to replace it. Through the calculation of transmission efficiency, I know that transmission efficiency is very high.
Keywords: torpedo tankers, three-ring reducer, structural design, internal tooth zone plate
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及目的 1
1.2 铁水车的种类 1
1.2.1 对铁水车的基本要求 1
1.2.2 铁水车的种类及特点 1
1.3 鱼雷罐车的应用情况及发展状况 3
1.4 本课题研究的意义 4
1.5 本文的研究方法及内容 5
第2章 鱼雷罐车传动机构整体方案确定 6
2.1 对传动机构的要求 6
2.2 传动机构的配置形式 6
2.3 传动系统方案比较 7
第3章 三环减速器简介及运动学分析 10
3.1 三环减速器的结构组成及工作原理 10
3.2 三环减速器的特点 11
3.3 三环减速器存在的主要问题 12
3.4 三环传动克服死点的方法 13
3.5 三环减速器的传动比推导 13
第4章 鱼雷罐车的倾动力矩计算 15
4.1 ANSYS软件简介 15
4.2 鱼雷罐车倾动力矩计算 15
4.2.1 空罐力矩计算 16
4.2.2 罐液力矩计算 17
4.2.3 摩擦力矩的计算 19
4.2.4 合成倾动力矩的计算 20
4.3 计算载荷的计算 22
第5章 总传动装置的设计 23
5.1 电机的选择 23
5.1.1 传递效率的计算 23
5.1.2 电机功率的计算 23
5.1.3 电机型号的选取 24
5.2 分配传动比 25
5.2.1 传动装置的传动比分配 25
5.2.2 一次减速装置内传动比的分配 25
5.3 各轴运动及动力参数 25
第6章 三环减速器齿轮的结构设计 27
6.1 齿轮材料的选择、类型、精度等级 27
6.2 内外齿轮的齿数计算 27
6.3 模数的选择 27
6.4 三环减速器齿轮副啮合参数的计算 28
6.4.1 三环减速器内啮合齿轮副的干涉 28
6.4.2 MathCAD软件介绍 30
6.4.3 应用MathCAD进行啮合参数计算的具体演算过程 31
6.5 三环减速器行星齿轮传动的强度验算 34
6.5.1 齿根弯曲强度的条件 35
6.5.2 计算齿根应力 35
6.5.3 许用齿根应力 35
第7章 三环减速器动力分析基本方程 38
7.1 内齿环板动力分析基本方程 38
7.2 输出轴的力矩平衡方程 41
7.3 输入轴的力矩平衡方程 42
第8章 三环减速器的结构设计 43
8.1 输出轴的结构设计及校核 43
8.1.1 初步确定输出轴的最小直径 43
8.1.2 输出轴的结构布置方案 43
8.1.3 输出轴的强度校核 44
8.2 输入轴的结构设计及校核 50
8.2.1 初步确定输入轴的最小直径 50
8.2.2 输入轴的结构布置方案 50
8.2.3 输入轴的强度校核 51
8.3 偏心套的结构设计及校核 55
8.3.1 偏心套的材料及热处理方式 55
8.3.2 偏心套的偏心距计算 55
8.3.3 偏心套的结构布置方式 55
8.3.4 偏心套的破坏形式及强度校核 56
8.4 内齿环板的结构设计 57
8.4.1 内齿环板的结构设计 57
8.4.2 内齿环板的强度校核 57
8.5 箱体、箱盖结构设计 58
第9章 轴承载荷的计算 60
9.1 耳轴轴承载荷的计算 60
9.1.1 耳轴轴承工作特点 60
9.1.2 耳轴轴承静载荷计算 60
9.2 输出轴箱体轴承静载荷的计算 61
9.3 输入轴箱体轴承寿命的计算 62
第10章 三环减速器内部传动效率 64
10.1 三环减速器内部传动效率的组成 64
10.2 计算方法 64
10.3 计算过程 65
第11章 传动系统的润滑 67
11.1 润滑方法及种类 67
11.2 三环减速器的润滑 67
11.3 轴承座装置的润滑 68
结 论 69
致 谢 70
参考文献 71
