船用柴油机挂机设计说明书

1/23毕业设计（论文）课题名称：船用柴油机挂机系部：专业：机电一体化班级：姓名：学号：04101232指导教师：完成时间07年4月16日2/23目录目录………………………………………………………………………………………1绪论………………………………………………………………………………………3第1章7G—2.9型柴油挂机装置组成…………………………………………………41.1主机1.2皮带传动装置或弹性块联轴器1.3上传动箱部件1.4传动筒部件1.5减速箱部件1.6操纵部件第2章动力的传递统线路……………………………………………………………42.1前进档2.2倒档2.3空档第3章挂机组件设计……………………………………………………………………43.1挂机或挂桨的安装3.2螺旋桨的拆装第4章挂机下减速箱的设计……………………………………………………………64.1中间轴的设计………………………………………………………………64.2花键连接轴的设计…………………………………………………………64.3主，被直齿圆锥齿轮设计…………………………………………………74.3.1选择齿数4.3.2计算节锥角4.3.3求当量齿数及齿形系数4.3.4选择齿宽系数4.3.5载荷系数4.3.6按齿面接触疲劳强度设计传动4.3.7按齿根弯曲强度设计传动4.3.8计算几何尺寸4.3.9选择精度等级4.4离合子的设计………………………………………………………………94.5螺旋桨轴的设计……………………………………………………………104.5.1选择轴的材料4.5.2按扭转强度估算轴径4.5.3设计轴的结构并绘制草图4.5.4按弯扭合成强度校核轴径4.6箱体的结构设计……………………………………………………………134.6.1放油螺塞4.6.2油标4.6.3启盖螺钉4.6.4挡圈3/234.6.5密封装置第5章设计总结…………………………………………………………………………………………145.1结论5.2结束语5.3参考文献4/23绪论我国船型标准化工作经过了近３０年的摸索和努力，积累了丰富的经验，也取得了一定的成绩，但随着经济社会的快速发展以及外部环境的不断变化，我国目前的船型标准化现状依然落后于时代发展的需要，与旺盛的内河航运需求不相适应。内河航运面临不少问题，其中与船型标准化有关的问题主要体现在以下几个方面：一是船型多杂，影响航道船闸等基础设施利用率。现有内河船舶船型较多，机型复杂，不利于提高航道、船闸等基础设施的利用率，从而影响内河航道效益的发挥，成为内河航运竞争力提高的瓶颈之一。二是部分船舶技术状况相对落后，存在安全隐患。内河船舶总体技术水平不高，部分地区还存在水泥质船、木质船和挂桨机船等落后船型，船龄偏大，操作性能差，航运安全存在隐患。内河船舶平均吨位较小，能耗高，营运效率低。三是落后船型对环境存在污染。随着国家对水资源环境保护的重视，社会各界对船舶的环保要求也越来越高，尤其是在库区、湖泊等特殊水域。虽然船舶不是我国水资源的主要污染源，但现存的某些落后船型，对油污水和生活污水没有专门的回收或储存装置，肆意排放，也对水资源造成一定的污染。另外一些船舶，如挂桨机船，噪音污染严重，仅占整个社会污染的１－２％，极大影响沿岸居民和船民自身的日常生活和人身健康。四是航运结构性矛盾突出。在客运中，普通客船运力过剩，而市场需求较大的中高档旅游船运力不足；在货运中，船舶吨位小，性能落后、专业化、现代化的大型运输船不足，新型的集装箱船、汽车滚装船运力有待发展。标准船型的研究开发要以先进实用技术为基本手段，充分考虑船舶的安全性、节能性、经济性和环保性。技术进步是提高标准船型先进性、经济性和竞争优势的主要保证。技术进步对于提高船闸和航道等通航设施利用率、减少水上交通堵塞和交通事故具有重要作用；先进技术是降低船舶噪音和水污染的需要，对保护内河水域及周边环境具有重要意义。船型标准化促进了航运技术进步，降低了航运成本，提高了航运效率和航运企业效益。标准船型的研发必须以先进性与经济性作为基本原则，并把二者有机结合，标准船型的推进应以技术进步为基础，不断对已颁布的标准船型进行优化和完善，才能成为先进生产力的代表，为市场所接受。各地区、各水系航道条件、船舶技术状况以及船舶特点等之间的差异，包括标准化的目标不同等，使得各水系标准船型关键与重点技术也有所不同。总体说来，主要有以下方面的关键技术：提高船舶技术性能的重点技术，包括船舶尺度系列研究、船舶推进性能研究、船体线型研究等；改进船舶技术装备的关键技术，包括节能设备、升降驾驶台、轻型舱口盖、船队（组）的连接装置及助推装置等的研制与应用；船舶防污染、环保等方面有关的技术研究，包括防油污装置的研制、水润滑技术和生活污水处理等重点技术研究；船舶安全技术研究，包括内河船用通讯、导航设备、船用防火材料等；船用柴油机掺烧重质燃料油等船舶节能技术的研究；改善船员居住条件的船舶布置等方面的研究等。全国内河船型标准化总体目标：到2010年川江及三峡库区、京杭运河、长江、珠江三角洲及其干流基本实现船型标准化、系列化，平均吨位较2004年提高1倍，通航设施利用率较2004年提高15%，船舶安全技术性能得到进一步提高，对水环境的污染得到基本改善；到2020年，内河船舶实现标准化和系列化，平均吨位较2004年提高2倍，通航设施利用率较2004年提高30%，船舶安全技术性能向国际先进水平靠拢，对水环境的污染得到根本改善，运输成本明显降低。5/23课题：下减速箱传动系统的设计总路线一：7G—2.9型柴油挂机装置组成。二：动力的传递线路三：挂机组件设计（1）挂机的安装及要求（2）螺旋浆的拆装四：挂机下减速箱的设计（1）花键连接轴，中间轴的设计（2）螺旋桨轴的设计（3）离合子的设计（4）主、被锥齿轮的设计五：减速箱体的设计六：总结一：7G—2.9型柴油挂机装置组成。（见图纸）船用柴油机或挂机由主机（柴油机），皮带传动装置（或弹性块联轴器），上传动箱部件，下减速箱部件，操作部件等六大部分组成的。1主机：分别选用国产的ZF170型、R175型、R175N型R180型、185N型柴油机，将动力由曲轴飞轮端输出。2皮带传动装置或弹性块联轴器：皮带传动装置由主动皮带轮，从动皮带轮，A型或B型三角胶带等组成。弹性块联轴器同联轴内节、联轴外节、橡胶块等组成。它们的功用将柴油机输出的动力传入上传动箱部件。3上传动箱部件：挂机上传动箱由输入轴，上传动轴箱体，小伞齿轮、大伞齿轮，大伞齿轮，紧箍圈等组成。挂机上传动箱由伞齿轮轴，上传动箱体、小伞齿轮、大伞齿轮、内插节，转盘等组成。在这部件中，通过大小伞齿轮实行减速；通过操向杆，实现机桨整体旋转或桨舵旋转。4传动筒部件：由传动筒、中间筒、支架、上拉杆、排档杠杆、倒车销轴等组成。用于连接上下箱体，并将上箱的动力传递至下箱，又将整机挂置船尾。5减速箱部件：由减速箱体，主动锥齿轮、被动锥齿轮、离合子，螺旋桨轴、螺旋桨、拔叉、下拉杆等组成，其功用是通过拔动离合子，实现倒顺挡，将动力传给螺旋桨，实现再一次减速。6操纵部件：由操向杆、油门捏手、转轴园弹簧片、油门拉臂、油门拉丝、夹子或拉丝套管及换档手柄，调节拉杆等组成，其功用是控制油门、换档、翘尾。二：动力的传递统线路6/231：前进档（离合子左移和下箱左侧被动锥齿轮啮合）。主机曲轴——皮带传动装置（或弹性块联轴器）——输入轴或伞轮轴——小伞齿轮——大齿轮——中间轴——主动锥齿轮——左侧被动锥齿轮——离合子——螺旋桨轴——螺旋桨（正转）2倒档（离合子右移和下箱右侧被动锥齿轮啮合）。主机曲轴——皮带传动装置（或弹性块联轴器）——输入轴或伞轮轴——小伞齿轮——大齿轮——中间轴——主动锥齿轮——左侧被动锥齿轮——离合子——螺旋桨轴——螺旋桨（反转）3空档（离合子位于中间位置）。主机曲轴——皮带传动装置（或弹性块联轴器）——输入轴或伞轮轴——小伞齿轮——大齿轮——中间轴——主动锥齿轮——左右被动锥齿轮（空转）三：挂机组件设计1挂机的安装；挂机装于船尾，应保证适当的吃小深度。空船停放时，螺旋桨中心吃小深度不少于220毫米（如图1）挂机（桨）吃小太浅将影响船舶航速和拖力、将挂机支架，跨插或平装在船尾横梁上，旋紧锁紧手柄或旋紧两只固紧螺栓，并将M12X200螺栓穿插船尾横梁，紧固住支架，即可保证整机牢靠地装置船尾。水平面2螺旋桨的拆装；1将船尾部向河滩，螺旋桨翘出水平。2使换档手柄处于“停档”位置。3撬平止推垫片。4旋下螺旋桨，即可取出螺旋桨。7/231螺旋桨2键6X6X503螺旋桨轴4止椎垫片5螺旋桨冒四：挂机下减速箱的设计因为本机是选用7G—2.9型柴油挂机得：wP=2.94KW查文献得[6]表3-1，设：c——联轴器效率，c=0.99g——圆锥直齿齿轮效率，g=0.97b——一对滚动轴承效率，b=0.99d——带传动效率，d=0.96z——中间传动轴效率，z=0.97估算传动系统总传动效率：=cggbbdz=0.851中间轴的设计1．1因为中间轴是传动轴只传递动力，只受扭矩作用而不受弯曲作用，或者弯曲作用很小可以忽略。查文献得[1]d错误!未找到引用源。A错误!未找到引用源。式中：p—轴传递的功率（KW）；n—轴的转速（r/min）;A—与许用扭转应力有关的系数，应接下面规定的原则进行选取。条件普通碳钢的轴优质碳钢的轴合金钢的轴8/23A135—180110—135100—110条件等直径的轴短轴长轴A135—160取值小些取值大些因传递的动力较小，要求不高，考虑经济问题，选用使用广泛经济的材料：45钢。P=wP1=2.94x0.96x0.97x0.99=2.74kw代入上式得：d错误!未找到引用源。7.5mm又因为要求选取的是钢管45：则：取d=25mm管壁厚为3.75mm1．2因为中间轴要求与花键连接轴联接，所以联接处设计成正方形，为了防止径向滑动和工作长度为47mm,过渡为10mm。同样花键连接轴一端也为正方形，因工艺的要求，花键连接轴的工作长度不可应超过中间轴的工作长度，并且花键连接轴正方形的连接处为锥形，这样可以有防松和紧固的作用。2花键连接轴的设计1设计的花键连接轴一端用于与齿轮联接，要求精度比较高，但载荷轻。因此先用矩形花键，查文献得[1]得：标准GB1144-74错误!未找到引用源。p=错误!未找到引用源。[错误!未找到引用源。]PT—轴所传递的转矩（N.m）Z—齿数l—键的工作长度（m）[错误!未找到引用源。]P—花键联接的许用挤压应力（Pa）(表2-7)h,Dm—键的工作高度和平均直径（m）设；p0,n0—功率，转速p0=2.74kwn0=错误!未找到引用源。=502.9r/minT=9550错误!未找到引用源。=9550错误!未找到引用源。=52.1N/mh=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。-=1.5mm(C为键倒角尺寸因为很小因此取0)Dm=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=18.5mm错误!未找到引用源。p=67.05MPa花键连接轴是固定联接，使用和制造条件中等、工作表面经调质HRC24-28，[错误!未找到引用源。]P100-140MPa。则错误!未找到引用源。p〈[错误!未找到引用源。]P查文献得[1](表2-7)，即选用直径可以保证工作要求。3主，被直齿圆锥齿轮设计挂机为一般工作机，选常用材料及热处理，小齿轮45钢,调质,HB=213-255，；大齿轮20CrMnTi,齿面和牙嵌面渗碳其深度0.8-1.0mm,齿面和牙嵌面淬火。本机齿轮传动主要用于动力传动，而齿数比错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.4122,所以大小齿轮可均用同样的硬度。9/23由已知得：齿轮为闭式硬齿面传动。查文献[4]：1）选择齿数Z1=17Z2=242）计算节锥角δ1=arc错误!未找到引用源。=arc错误!未找到引用源。=35。19，δ2=90。-δ1=54。41，3）求当量齿数及齿形系数Zv1=错误!未