課程設計設計鑄造車間型砂輸送機的傳動裝置.doc

目錄1機械設計課程設計任務書22傳動方案的分析33電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算34傳動零件的設計計算55軸的設計計算186軸承的選擇和校核287鍵聯(lián)接的選擇和校核308聯(lián)軸器的選擇309減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇3010減速器箱體設計及附件的選擇和說明3111設計小結3612參考資料361機械設計課程設計任務書設計題目：設計鑄造車間型砂輸送機的傳動裝置。要求：輸送機由電機驅動，經傳動裝置驅動輸送帶移動。要求電機軸與工作機鼓輪軸平行，整機使用壽命為5年，每天兩班制工作，每年工作300天，工作時不逆轉，載荷平穩(wěn)，允許輸送帶速度偏差為5%。工作機效率為0.95，要求有過載保護，按單件生產設計。二、原始數據：學號1-67-1213-1819-2425-3031-3637-41輸送帶拉力F（N）2300250026002800330040004500輸送帶速度v（m/s）1.11.11.11.41.21.51.2鼓輪直徑D（mm）300400220350400400500三、設計內容：1 設計傳動方案；2 減速器部件裝配圖一張(0號圖幅)；3 繪制軸或齒輪零件圖一張；4 編寫設計計算說明書一份（6000字）。2傳動方案的分析3電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算一、電動機的選擇1.確定電動機類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量（1）工作機卷筒上所需功率PwPWw = Fv/1000 =4000*1.5/1000kW=6kW(2)電動機所需的輸出功率為了計算電動機的所需的輸出功率Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總功率總。設1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動（設齒輪精度為7級）、滾動軸承、V形帶傳動、工作機的效率，由設計手冊P5查得1 = 0.992，2 = 0.97，3 = 0.99，4 = 0.96，5 = 0.95，則傳動裝置的總效率為 總=1223345 = 0.992x 0.972 x 0.993 x 0.96 x 0.95=0.8266/0.826=7.264kW3.選擇電動機轉速由機械手冊表2-3推薦的傳動副傳動比合理范圍 普通V帶傳動 i帶=24 二級圓柱齒輪傳動 i齒=840則傳動裝置總傳動比的合理范圍為 i總=i帶i齒 i總=（24）（840）=（16160）卷筒軸工作轉速為：nw =60*1000v/D=60*1000*1.5/3.14*400r/min=71.656 r/min電動機轉速的可選范圍為nd=i總nw=（16160）71.656 r/min =1146.49611464.96 r/min根據電動機所需功率和同步轉速，根據機械手冊P167表12-1，符合這一范圍的常用同步加速有1500，3000。選用同步轉速為1500選定電動機型號為Y132M-4二、傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比 i總= nm / nw=1440/71.656=20.096式中nm-電動機滿載轉速， r/min; nw-工作機的轉速， r/min。2.分配傳動裝置各級傳動比 i總=i帶i齒分配原則： （1）i帶i齒 （2）i帶=24 i齒=35 根據機械手冊p5，V形帶的傳動比取i帶 = 2.6減速器的總傳動比為 i = i總/ i帶=20.096/2.6=7.730雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為i=7.730 i齒1=2.7低速級的傳動比 i齒2 = i/i齒1 =7.730/2.7=2.86三、運動參數和動力參數計算 1.各軸轉速計算 1440 r/min n= nm / i帶 = 1440/2.6 r/min= 553.85r/min n= n / i齒1 = 553.85/2.7r/min=205.13 r/minn= n / i齒2 =205.13/2.86 r/min=71.72r/min2.各軸輸入功率 P0= Pd=7.264 kWP= Pd4 = 7.264*0.96 kW=6.973 kW P= P23 =6.973*0.97*0.99 kW=6.696 kWP= P23 =6.696*0.97*0.99 kW=6.430 kW3.各軸輸入轉矩T0 = 9550Pd/n0 =9550*7.264/1440N.=48.174N.T = T0i帶4=48.174*2.6*0.96N.=120.242N. T = Ti齒123=120.242*2.7*0.97*0.99 N.=311.76 N.T = Ti齒223=311.76*2.86*0.97*0.99 N.=856.24 N.表1 傳動裝置各軸運動參數和動力參數表 項目軸號功率轉速轉矩傳動比 0軸7.264144048.1742.6 軸6.973553.85120.2422.7 軸6.696205.13311.762.86軸6.43071.72856.24 4傳動零件的設計計算一、V帶傳動設計1.設計計算表項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果(1)確定計算功率PcaPca=d查課本表8-7Pca=1.1*7.264=7.9907.990(2)選擇帶的型號查圖8-11選A型帶(3)選擇小帶輪直徑最小基準直徑75查表8-6及8-8取85(4)確定大帶輪直徑=查表8-8=2.6*85=221224(5)驗算傳動比誤差 i=(2.6-224/85)/2.6=0.014%0.014%(6)驗算帶速v=3.14*85*1440/60*1000=6.416.41(7)初定中心距ao=(0.72) *(85+224)=216.3618取300(8)初算帶長L0=2*300+3.14*（85+224）/2+（224-85）2/4*300= 1101.231101.23(9)確定帶的基準長度查表8-21120(10)計算實際中心距離（取整）a=300+(1120-1101.23)/2=318.77取319(11)安裝時所需最小中心距（取整）amin=319-0.015*1120=302.2302(12)張緊或補償伸長量所需最大中心距amax=319+0.015*1120=335.8336(13)驗算小帶輪包角=1800-(224-85)*57.30/319=124.4960度124.4960(14) 單根V帶的基本額定功率查表8-4a插值法Y3=0.82+(0.94-0.82)*(1440-1200)/(1460-1200)=0.9310.931(15) 單根V帶額定功率的增量查表8-4b插值法y3=0.15+(0.17-0.15)*(1440-1200)/(1460-1200)=0.1680.168(16) 長度系數查表8-20.91(17)包角系數表8-8插值法y3=0.91+(0.92-0.91)*(146.942-145)/150-145）=0.9140.914(18)單位帶長質量表8-40.10(19)確定V帶根數Z=7.990/(0.93+0.168)*0.914*0. 91=8.749取9(20)計算初拉力查表8-3得q= 0.10F0=500*7.990*（2.5/0.914-1）/6.41*5+0.10*6.412=164.283164.283(21)計算帶對軸的壓力FP=2*9*164.283sin124.496/2=2616.942616.942.帶型選用參數表帶型852246.41319124.496092616.94B=(9-1)*15+2*10=140 3帶輪結構相關尺寸項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果(1)帶輪基準寬b表8-1011(2)帶輪槽寬b表8-1b=1313(3)基準寬處至齒頂距離hamin表8-102.753(4)基準寬處至槽底距離hfmin同上8.79(5)兩V槽間距e同上150.315(6)槽中至輪端距離f同上910(7)輪槽楔角同上118度380(8)輪緣頂徑da同上da=dd+2hada=224+2*3=206206(9)槽底直徑dfdf=da-2(ha+hf)df=206-2(3+9)=182182(10)輪緣底徑D1D1= dd-2 表8-10查得min=6D1=224-2*6=212212(11)板孔中心直徑D0圖8-14 D0=0.5（D1+d1）d1=（1.82）dD0=0.5*(212+73)=142.5143(12)板孔直徑d0圖8-14 d0=（0.20.3）（D1+ d1）d0=（0.20.3）（212+ 73）=5785.5取70(13)大帶輪孔徑d根據第一根軸的直徑確定38(14)輪轂外徑d1d1=（1.82）dd1=（1.82）*38=68.476取70(15)輪轂長L圖8-14 L=（1.52）dL=（1.52）*38=5776取60(16)輻板厚S圖8-14 S=CC=（1/71/4）BS=（1/71/4）*140=2035取25(17)孔板孔數n=D0/(S+ d0)n=3.14*143/（25+70）=4.73取5二、漸開線斜齒圓柱齒輪設計（一）高速級斜齒圓柱齒輪設計計算表項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果1選齒輪精度等級查表10-568級72材料選擇鋼45鋼453選擇齒數ZZ1=26Z2=2.7*26=70.2取70U=71/26=2.69個Z1=26Z2=70U=2.694選取螺旋角80200度155按齒面接觸強度設計（1）試選KtKt=1.61.6（2）區(qū)域系數ZH由圖=152.425（3）a由圖26查a1= 0.76a2=0.84 0.76+0.85=1.611.61(4)計算小齒輪傳遞的轉矩T1T=95.5*105*P/ nT=95.5*105*6.973/311.76=213600.69Nmm213600.69(5)齒寬系數d由表0.71.151(6)材料的彈性影響系數ZE由表189.8MPa1/2189.8(7) 齒輪接觸疲勞強度極限由圖580550580550（8）應力循環(huán)次數N由式N1=60n1jLh=60*311.76*1*2*8*300*5=4.49*108N2 = N1/ i齒1 =4.49*108/2.7=1.66*108N1=4.49*108N2 =1.66*108（9）接觸疲勞強度壽命系數KHN由圖KHN1 = 0.93 KHN2 = 0.96KHN1= 0.93 KHN2= 0.96（10）計算接觸疲勞強度許用應力H取失效概率為，安全系數為S=1，由式得H1= = 0.93*580=539.4H2= = 0.96*550=528 H= = （539.4+528）/2=533.7 H1=539.4H2=528H=533.7（11）試算小齒 輪分度圓直徑按式（1021）試算= =74.40 mm74.40（12）計算圓周速度vv=2.156m/s2.156（13）計算齒寬Bb = dd1tb =1*74.4=74.4B1=80B2=75mmB1=80B2=75（14）模數mnt=74.4cos150/26=2.76h=2.25mnt=2.25*2.76=6.21b/h =74.4/6.21=11.98度mnt=2.76h=6.21b/h =11.98（15）計算縱向重合度= 0.318dz1tan=0.318*1*26*tan150=2.2152.215（16）計算載荷系數K由表10-2查得使用系數根據v=2.156m/s，級精度，由圖查得動載荷系數1.08由表查得KH=(1.426-1.417)*(b-40)/(80-40)+1.417=(1.426-1.417)*(74.4-40)/(80-40)+1.417=1.42由圖查得KF=1.38假定，由表查得1.4故載荷系數K=KAKVKHKH=11.081.41.42=2.147（17）按實際的載荷系數校正分度圓直徑d1由式d1=d1t=82.0682.06（18）計算模數=82.06cos150/26=3.05mm3.056按齒根彎曲強度設計（1）計算載荷系數KK=KAKVKFKFK=1*1.08*1.4*1.38=2.0872.087（2）螺旋角影響系數根據縱向重合度=2.215 ，從圖0.8750.875（3）計算當量齒數ZV=26/cos315=28.850=70/ cos315=72.47Zv1=28.850Zv2=72.47（4）齒形系數YFa由表YFa1=2.533YFa2=2.225YFa1=2.533YFa2=2.225（5）應力校正系數YSa由表YSa1=1.6185YSa2=1.755YSa1=1.6185YSa2=1.755（6）齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖520490520490（7）彎曲疲勞強度壽命系數由圖0.950.920.950.92（8）計算彎曲疲勞許用應力F取彎曲疲勞安全系數S1.3，由式得F1= =0.95*520/1.3=380 F2= =0.92*490/1.3=346.77F1=380F2=346.77（9）計算大小齒輪的并加以比較=2.533*1.6185/380=0.0108=2.225*1.755/346.77=0.0113結論：大齒輪的數值大（10）齒根彎曲強度設計計算由式mn =1.0011.001結論：對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，取2mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1= 74.4 mm來計算應有的齒數。于是由= =74.4cos150/2=35.93 取36，則Z2 = Z1i齒1 = 36*2.7=97.2 取Z2 =973幾何尺寸計算（1）計算中心距aa= =137.69將中心距圓整為138mm138（2）按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=15.470因值改變不多，故參數、等不必修正。度=15.470（3）計算齒輪的分度圓直徑d=74.71=201.29mmd1=75d2=202（4）計算齒輪的齒根圓直徑df=75-2.5*2=70=202-2.5*2=197mmdf1=70df2=197（5）計算齒輪寬度Bb = dd11*74.4=74.4圓整后取：B1 = 80 B2 =75mmB1 = 80B2 =75（6）驗算=2*213600.69/74.4=5741.951N=1*5741.95/74.4N/mm = 77.18N/mm100N/mm合適（二）低速級斜齒圓柱齒輪設計計算表項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果1選齒輪精度等級查表10-868級72材料選擇45號鋼大，小齒輪為45鋼（調質）小齒輪硬度270HBS大齒輪硬度220HBS3選擇齒數ZZ3=30Z4=2.86*30=85.8U=86/30=2.87個Z3=30Z4=86U=2.874選取螺旋角80200度145按齒面接觸強度設計（1）試選KtKt=1.61.6（2）區(qū)域系數ZH由圖=1402.43（3）a由圖10-26查得a3=0.786a4=0.840.786+0.84=1.6261.626(4)計算小齒輪傳遞的轉矩TT=95.5*105P/nT=95.5*105*6.696/205.13=311737.92Nmm311737.92(5)齒寬系數d由表0.71.151(6)材料的彈性影響系數ZE由表189.8MPa1/2189.8(7) 齒輪接觸疲勞強度極限由圖600570600570（8）應力循環(huán)次數N由式N3= 60n3jLh=60*205.13*1*2*8*300*5=2.95*108N4 = N3/ i齒2 =2.95*108/2=1.475*108N3 =2.95*108N4 =1.475*108（9）接觸疲勞強度壽命系數KHN由圖KHN3 = 0.97 KHN4 = 0.95 KHN3 = 0.97 KHN4 = 0.95（10）計算接觸疲勞強度許用應力H取失效概率為，安全系數為S=1，由式得H3= = 0.97*600/1=582H4= = 0.95*570/1 =541.5 H= = (582+541.5)/2 = 561.75 H3=582H4=541.5H= 561.75 （11）試算小齒輪分度圓直徑按式（1021）試算= =81.57mm81.57（12）計算圓周速度vv=0.876m/sv=0.876（13）計算齒寬Bb = dd3t1*81.57=81.57B3=90B4=85mmB3=90B4=85（14）模數=81.57*cos140/30=2.638h=2.25mnt =2.25*2.638=5.94b/h =81.57/5.94=13.73度=2.638h=5.94b/h =13.73（15）計算縱向重合度= 0.318dz3tan=0.318*1*30*tan140=2.379=2.379（16）計算載荷系數K由表10-2查得使用系數根據v=0.876 m/s，級精度，由圖查得動載荷系數1.05由表查得KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.2310-3b =1.12+0.18(1+0.6*12)*12+0.23*10-3*81.57=1.33由圖查得KF=1.38假定，由1表查得1.4故載荷系數K=KAKVKHKH=1*1.05*1.4*1.43=2.102KH=1.381.4K=2.102（17）按實際的載荷系數校正分度圓直徑d3由式D3=d3t=93.4993.49（18）計算模數=3.02mm3.026按齒根彎曲強度設計（1）計算載荷系數KK=KAKVKFKFK=1*1.05*1.4*1.3=2.03K=2.03（2）螺旋角影響系數根據縱向重合度=2.379 ，從圖0.880.88（3）計算當量齒數ZV=30/cos314=32.84=86/ cos314=94.14Zv3=32.84Zv4=94.14（4）齒形系數YFa由表YFa3= =2.48YFa4=2.19YFa3=2.48YFa4=2.19（5）應力校正系數YSa由表YSa3=1.639YSa4=1.784YSa3=1.639YSa4=1.784（6）齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖500450500450（7）彎曲疲勞強度壽命系數由圖0.970.960.970.96（8）計算彎曲疲勞許用應力F取彎曲疲勞安全系數S1.3，由式得F3= =0.97*500/1.3=373.08F4= = 0.96*450/1.3=332.31F3=373.08F4=332.31（9）計算大小齒輪的并加以比較=0.0109=0.01176結論：大齒輪的數值大（10）齒根彎曲強度設計計算由式mn(=2.122.12結論：對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數，取2.5 mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d3= 81.57mm來計算應有的齒數。于是由= 31.67 取32，則Z4 = Z3i齒2 = 31*2.86=88.66 取Z4 =873幾何尺寸計算（1）計算中心距aa=153.3mm將中心距圓整為154（2）按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=15.00因值改變不多，故參數、等不必修正。度=15.000（3）計算齒輪的分度圓直徑d=82.82=225.17mmd3=82.82d4=225.17（4）計算齒輪的齒根圓直徑df=82.82-2.5*2. 5=76.57=225.17-2.5*2. 5=218.92mmdf1=76.57df2=218.92（5）計算齒輪寬度Bb = dd3=1*82.82=106.823圓整后取：B3 =90 B4 =85 mmB3 = 90B4 =85（6）驗算=N =3764.04N=N/mm =45.45 N/mm100N/mm 合適（三）斜齒輪設計參數表傳動類型模數齒數中心距齒寬螺旋角高速級斜齒圓柱齒輪2Z1=35Z2=140180B1 = 80B2 =71=13.5360低速級斜齒圓柱齒輪2. 5Z3=32Z4=87154B3 = 90B4 =85=15.0005軸的設計計算減速器軸的結構草圖一、軸的結構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼45；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火。2確定軸的最小直徑查表P370的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：=26.61再查表， A0=126103 （取A0=113）考慮鍵：=26.61*（1+5%7%）=27.9428.47軸承7210AC =50 D=90 B=20 =26.3 =83 =573確定各軸段直徑并填于下表內名稱依據單位確定結果軸端要安裝帶輪查帶輪的標準取3838V帶輪定位=+2*（0.070.1）=43.3245.6要安裝氈圈查的氈圈的標準有45mm45因軸承同時受徑向力和軸向力的作用，選用角接觸軸承考慮選用軸承7210AC=50考慮軸承定位，則=57小齒輪的直徑不是很大，做成齒輪軸，所以等于小齒輪的齒根圓直徑67.00考慮擋油板定位=57考慮軸承的安裝=504選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。查 “潤滑方式”，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度” = 1.625 ，故選用脂潤滑。將與軸長度有關的各參數填入下表名稱依據單位確定結果箱體壁厚查 =（0.0250.3）*138+3=6.75取9地腳螺栓直徑及數目n250 取19 n取4=19n=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑=0.75=14.2514軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間、指導書P27C1=20C2=18軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑指導書P27=（0.40.5）=7.69.5取8軸承蓋厚度指導書P27=（11.2）=89.6取8小齒輪端面距箱體內壁距離指導書P27取10軸承內端面至箱體內壁距離指導書P27=812取10軸承支點距軸承寬邊端面距離a軸承21軸承座寬度555.計算各軸段長度。名稱計算公式單位計算結果該段要安裝帶輪，故選擇略小于帶輪寬度L=605867該段安裝軸承7210AC，故=20mm1975/2+8+8+90+10-80/2=113.5113.5 該軸段要略小于齒輪寬度80mm7810+10=20mm20該段安裝軸承7210AC，故=20mm19L（總長）374.5（支點距離）209.5二、軸的結構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查表14-1選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼45；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：=36.43 （取=114）考慮鍵：=36.43*（1+5%7%）=38.2538.98選用軸承7309AC =45 D=100 B=25 =30.2 =91 =54 3確定各軸段直徑并填于下表內名稱依據單位確定結果安裝軸承=45非定位軸肩 =+2*（0.070.1）=51.354取52連接齒輪，齒輪直徑不太大，做成齒輪軸等于低速級小齒輪的齒根圓直徑76.57定位軸肩=+2*（0.070.1）=53.5856.4取55安裝大齒輪，考慮軸承的定位 取47安裝軸承=454選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。查 （二）“滾動軸承的潤滑”，及說明書“六、計算齒輪速度” ，故選用脂潤滑。將與軸長度有關的各參數填入下表名稱依據單位確定結果軸承支點距軸承寬邊端面距離a根據軸承41.55.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結果該段安裝軸承7309AC，故=25mm24非定位軸肩18該段略小于小齒輪寬度l=90mm88=107246.5L（總長）258.5（支點距離）218.5三、軸的結構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查表14-1選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼45；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：=51.47 （取=115）考慮鍵：=51.47*（1+5%7%）=54.0455.07選用軸承 7312AC =65 D=140 B=33 =41.5 =128 =773確定各軸段直徑并填于下表內名稱依據單位確定結果連接聯(lián)軸器，選用標準值50定位軸肩=+2*（0.070.1）=59.9261.6安裝氈圈選60連接軸承=6574定位軸肩=+2*（0.070.1）=79.8848067連接軸承=654選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。查 2（二）“滾動軸承的潤滑”，及說明書“六、計算齒輪速度”軸承2被壓緊 =+=6717.43N軸承1被放松 =0.68 =0.68= 故=1 =0=1.107 故=0.41；=0.87（5）計算軸承的當量載荷、取1.0=1.0（+ ）=5529.54N=1.0（+）=8331.97N 所以軸承2較危險（6）校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當量動載荷較大的軸承 計算，滾子軸承的3 ，查1表13-6取沖擊載荷系數 1.0，查1表13-7取溫度系數 1 ，計算軸承工作壽命：=年結論：所選的軸承合格