機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器

1、湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題 目： 帶式輸送機(jī)的一級(jí)減速器 年級(jí)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造1082班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2009年12月28日機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器遠(yuǎn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：原始數(shù)據(jù)：題號(hào)齒形輸送帶拉力f(n)輸送帶速度v(m/s)滾筒直徑d(mm)使用年限（年）11/12直齒/斜齒28301.854205工作條件：輸送機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載起動(dòng)，兩班制工作，輸送帶速度容許誤差為5%,減速器批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)工作量1、減速器裝配圖1張2、零件工作圖2-3張3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書約50

2、00-7000目錄第一章 總體設(shè)計(jì)1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇1.2 傳動(dòng)比的分配1.3 傳動(dòng)方案的選擇1.4 傳動(dòng)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算第二章 帶輪設(shè)計(jì)2.1 計(jì)算相應(yīng)功率2.2 v帶的選型2.3 計(jì)算相應(yīng)參數(shù)第三章 齒輪設(shè)計(jì)3.1 選取材料3.2 查表確定參數(shù)3.3 計(jì)算齒輪的分度圓直徑第四章 軸的設(shè)計(jì)4.1 計(jì)算軸的最小直徑4.2 根據(jù)給出的情況確定軸的直徑4.3 初步確定軸的尺寸4.4 參考資料第五章 箱體及其附件的設(shè)計(jì)第六章 潤(rùn)滑和密封件的設(shè)計(jì)第一章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。應(yīng)按照工作機(jī)的要求，根據(jù)選擇的傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，

3、并在產(chǎn)品目錄中查出其型號(hào)和尺寸。電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，一般工廠都采用三相交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。目前應(yīng)用最廣的是y系列自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、起動(dòng)性能好、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體、無(wú)特殊要求的場(chǎng)合，如運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床、風(fēng)車、農(nóng)機(jī)、輕工機(jī)械等。在經(jīng)常需要起動(dòng)、制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（起重機(jī)），則要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小、運(yùn)載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)yz型（籠型）或yzr型（繞線型）。在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不超過(guò)許可溫升的

4、最大功率稱為額定功率。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到額定功率時(shí)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速稱為滿載轉(zhuǎn)速。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的銘牌上都標(biāo)有額定功率和滿載轉(zhuǎn)速。為滿足不同的輸出軸要求和安裝結(jié)構(gòu)型式，并以不同的機(jī)座號(hào)來(lái)區(qū)別。各型號(hào)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，如功率、滿載轉(zhuǎn)速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩之比、最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩之比、外形及安裝尺寸等，可查閱有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)或電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄。（1）.選擇電動(dòng)機(jī)的類型按已知的工作要求和條件，選用y型全封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。（2）.選擇電動(dòng)機(jī)的功率工作機(jī)所需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率為：pd=pw/pw=fv/1000w 所以pd=fv/1000w由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為 w=1 2356式

5、中123456分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承、及卷筒的效率。取1=0.96、2=0.99、3=0.97、4=0.97、5=0.98、6=0.96則w=0.960.980.96=0.81所以pd=fv/1000w=28301.85/10000.81=6.46kw（3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為nw=601000v/d=6010001.85/3.14420=84.17r/min按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取v帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為i1=2-4，單級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2=3-5，則合理的總傳動(dòng)比的范圍為i=6-20，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=inw=（6-20）84.17

6、r/min=505-1683r/min1.2 傳動(dòng)比的分配符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min,再根據(jù)計(jì)算出的容量，由附表查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的比較情況見(jiàn)下表。方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比ped/kw同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速帶齒輪總傳動(dòng)比1y160l-87.57507202.53.428.552 y160m-67.5100097033.8411.523 y132m-47.51500144035.7017.101.3傳動(dòng)方案的選擇 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，可知方案2

7、比較合適，因此，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)y160m-6，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率為pd=7.5kw，滿載速度nm=970r/min，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。如下圖所示，單位mm中心高h(yuǎn)外形尺寸l(ac/2+ad) hd底腳安裝尺寸ab底腳螺栓孔直徑k軸伸尺寸de裝鍵部位尺寸fgd13251534531521617812388010411.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）.各軸的轉(zhuǎn)速軸: n=nm/i0=970/3=323.3r/min軸： n=n/i1=323.3/3.84=84.2r/min卷筒軸： n= n=84.2r/min（2）各軸的輸入功率軸: p1=pd01=6.460.96=6

8、.20kw軸： p= p112=6.200.97=6.10kw卷筒軸: p= p23=6.100.98=5.72kw(3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 (td=9550pd/nm)軸： t= td i001=95506.46/97030.96=183.17nm軸： t= ti11=183.173.840.97=682.38nm卷筒軸： t= t24=682.380.970.98=648.67nm式中nm為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，單位為r/min；i0為電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)比；i1為軸至軸的傳動(dòng)比；01、12、23分別為電動(dòng)機(jī)軸與軸、軸與軸、軸與卷筒軸的傳動(dòng)效率。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表：參數(shù)軸名電動(dòng)機(jī)軸軸軸卷

9、筒軸轉(zhuǎn)速n/(r/min)970323.3384.284.2輸入功率p/kw6.466.206.105.72輸入轉(zhuǎn)矩t/(nm)63.60183.17682.38648.67傳動(dòng)比i33.84 1 效率0.960.970.96第二章 帶輪設(shè)計(jì)2.1計(jì)算相應(yīng)功率2.2v帶選型確定設(shè)計(jì)功率pc，設(shè)計(jì)功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率，再考慮載荷性質(zhì)，原動(dòng)機(jī)類型和每天連續(xù)工作的時(shí)間長(zhǎng)短等因素而確定的，表達(dá)如下。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材表7-14得工作情況系數(shù)ka=1.2,根據(jù)公式有pc=kap=1.27.5=9kw根據(jù)pc=9kw；n1=970r/min從圖7-10中選用b型普通v帶。2.3計(jì)算相應(yīng)參數(shù)（1）確

10、定帶輪基準(zhǔn)直徑由表7-5查得主動(dòng)輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin=125mm，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)系列，取dd1=160mm，根據(jù)教材7-16計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=i dd1=1603=480mm根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列，取dd2=500mm（2）驗(yàn)算帶的速度根據(jù)教材7-11有v1=dd1n1/601000=3.14160970/6000=8.12m/s速度在5m/s-25m/s內(nèi)，合適。（3）確定普通v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距。由教材7-18得a0=（0.7-2）（160+500）=462-1320mm初步確定中心距a0=800mm，根據(jù)教材7-19計(jì)算帶的初選長(zhǎng)度l0=2 a0+ (dd1+ dd2)/2+

11、(dd2- dd1)(dd2- dd1)/4a0mm=2668.2mm根據(jù)表7-2帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度ld=2800mm根據(jù)教材7-20，帶的實(shí)際中心距aa= a0+（ld-l0）/2=866mm根據(jù)教材7-21可知，中心距可調(diào)整范圍為758mma884mm（4）驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角1=180-（dd2- dd1）57.3/a=157.5120主動(dòng)輪包角合適。（5）計(jì)算v帶的根數(shù)z根據(jù)教材7-23 z=pc/p=pc/(p0+p0)kakl由b型普通v帶，n1=970r/min dd1=160mm,查表7-9得p0=2.7kw，由i=3，查表7-9得p0=0.3kw，由1=157.5，查表7-13得a=0

12、.94，由ld=2800mm，查表7-2得kl=1.05,則z= pc/(p0+p0)kakl=3.04 取z=3根（6）計(jì)算初拉力根據(jù)教材7-24有f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv查表7-1得q=0.19kg/m故f0=500 pc/vz(2.5/ka-1)+qvv=320n（7）計(jì)算作用在軸上的壓力fq根據(jù)教材7-25有fq=2zf0sin(1/2)=23320sin(157.5/2)=1883.1n第三章 齒輪設(shè)計(jì)3.1材料的選擇（1）選擇齒輪精度等級(jí)，運(yùn)輸機(jī)是一般工作機(jī)械，速度不高，故用8級(jí)精度。（2）選材與熱處理，該齒輪傳動(dòng)無(wú)特殊要求，為制造方便，采用軟齒面，大小

13、齒輪均用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度：220-250hbs，大齒輪正火處理，齒面硬度：170-210hbs。3.2查表確定參數(shù)3.3計(jì)算齒輪的分度圓直徑（1）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，該傳動(dòng)為閉式軟齒面，主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，設(shè)計(jì)公式為：d1（2）載荷系數(shù)k，查教材表7-14，取k=1.1。（3）轉(zhuǎn)矩，t1=95506.2/323.3=183140nmm（4）接觸疲勞許用應(yīng)力 h=(hlim/sh)zn按齒面硬度中間值查得hlim1=600mpa，hlim2=550mpa,一年按360天計(jì)算，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n1=60njln=6032315

14、36016=560000000n2=n1/i=140000000 zn1=1,zn2=1.08,(n1n0)安全系數(shù)軟齒面硬齒面重要傳動(dòng)sh1.0-1.11.1-1.21.3-1.6sf1.25-1.41.4-1.61.6-2.2按一般可靠性要求取sh=1則h1=6001/1=600mpa, h2=5501.08/1=594mpa取h=594mpa（5）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1，由教材表9-10按齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置取，d=1.08，zh=2.5,查得ze=189.0將以上參數(shù)代入下式得：d1=68.02mm取d1=70mm（6）計(jì)算圓周速度v=n1d1/（601000）=3233.1470/

15、60000=1.18m/s齒輪的精度等級(jí)6級(jí)7級(jí)8級(jí)9級(jí)圓 周速度v（m/s）圓柱直齒151053斜齒2517103.5圓錐直齒9632.5因v5m/s,故取8級(jí)精度合適。確定主要參數(shù)（1）齒數(shù)取z1=20,則z2= z1i=204=80（2）模數(shù)m=d1/z1=70/20=3.5mm,正好是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第二系列。漸開(kāi)線圓柱齒輪模數(shù)(gb1357-1987)第一系列1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50第二系列1.75, 2.25, 2.75, (3.25), 3.5, (3.75), 4.5, 5.5

16、(6.5), 7, 9, (11), 14, 18, 22, 28, 36, 45（3）分度圓直徑d1=z1m=203.5=70mm,d2=z2m=803.5=280mm(4)中心距a=（d1+ d2）/2=(70+280)/2=175mm(5)齒寬b=dd1=1.0870=75.6mm，圓整取b1=76mm，b2=70mm，為了便于安裝通常取小齒輪的寬度比大齒輪大5-10mm。校核彎曲疲勞強(qiáng)度(1)齒形系數(shù)由教材表9-9得：yfs1=4.38,yfs2=3.88(2)彎曲疲勞許用應(yīng)力f=flimyn0/sf,按齒面硬度中間值查得：flim1=240mpa，flim2=220mpa彎曲疲勞壽命

17、系數(shù)：yn1=1,yn2=1按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)sf=1.3則f1= flim1yn1/sf1=240/1.3=184.6mpaf2= flim2yn2/sf2=220/1.3=169.2mpa(3)校核計(jì)算f1=（2kt1/bmd1）yfs1=21.1183140/763.570=94.8f1f2=f1yfs2/yfs1=83.9f2故符合要求。第四章 軸的設(shè)計(jì)（1）計(jì)算軸的最小直徑根據(jù)工作條件初選1-4軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按扭矩強(qiáng)度估算最小直徑，有教材表12-2得c=118-107，p=6.1kw，n=84.2r/mindc=44.6-49.2mm考慮到軸的最小直徑

18、要安裝在聯(lián)軸器上，會(huì)有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%-5%，取為45.94-50.68mm由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值為50mm軸的材料q235a,20354540cr，35simn（mpa）12-2020-3030-4040-52c160-135135-118118-107107-98(2)由上得主動(dòng)軸從動(dòng)軸第五章 箱體及其附件的設(shè)計(jì)箱體及其附件尺寸的確定，可由本書指部分提供有關(guān)數(shù)據(jù)，裝配圖設(shè)計(jì)步驟及其要領(lǐng)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)過(guò)程略。第六章 潤(rùn)滑、密封的設(shè)計(jì)潤(rùn)滑、密封的設(shè)計(jì)，可由本書指部分提供有關(guān)數(shù)據(jù)，裝配圖設(shè)計(jì)步驟及其要領(lǐng)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)過(guò)程略。減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的

19、結(jié)構(gòu)，定位，裝配關(guān)系，軸向?qū)挾燃傲慵南鄬?duì)位置等要求，初步設(shè)計(jì)減速器裝配圖：心得和體會(huì)忙碌了兩周，我的課程設(shè)計(jì)告一段落，全身都感覺(jué)一陣輕松，在這次課程設(shè)計(jì)中我的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的一級(jí)減速器；（1）電動(dòng)機(jī)的選定。先通過(guò)計(jì)算減速器所要求的功率選擇電動(dòng)機(jī)的功率，然后再確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)一次又一次，最終確定了電動(dòng)機(jī)的類型（y162m-6），先根據(jù)已知條件合理的分配傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比，在選出合理的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。再根據(jù)前面所選的電動(dòng)機(jī)計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、各軸的輸入功率、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩。（2）帶的設(shè)計(jì)。先是確定設(shè)計(jì)功率，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得出設(shè)計(jì)功力的大小，后查閱教材選出帶的型號(hào)為普通v帶，再根據(jù)教材上的相關(guān)公式計(jì)算出帶輪的基準(zhǔn)直徑、帶速、v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距、主動(dòng)輪上的包角、帶數(shù)等。（3）齒輪的設(shè)計(jì)。先是根據(jù)該齒輪的工作環(huán)境確定齒輪的精度等級(jí)，其次是齒輪材料的選用，根據(jù)該齒輪的傳動(dòng)性能確定材料和熱處理，后面是根據(jù)教材上的相關(guān)計(jì)算公式確定載荷系數(shù)、轉(zhuǎn)矩、接觸疲勞許用應(yīng)力、分度圓直徑、圓周速度，再者確定主要的參數(shù)（齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑、中心距、齒寬