機械設計課程設計---砂型運輸帶-精品

1、 機械設計課程設計計算說明書 機械工程學院 12工業(yè)工程 2015年 1月 16日目錄一、設計任務書- 3 -二、總體方案設計- 3 -2.1平面布置簡圖：- 3 - 2.2 運輸帶功率- 4 -2.3確定電動機型號- 4 -2.4傳動比的計算和分配- 4-2.5運動及動力參數(shù)- 5 -三、V帶傳動設計計算- 7 -四、齒輪傳動設計- 9- 4.1 高速級齒輪傳動設計- 9 -4.2低速級齒輪傳動設計- 17 -4.3 齒輪設計小結(jié)- 22 -五、軸的設計- 23 -5.1軸I的設計- 23 -5.2軸II的設計- 26 -5.3軸III的設計- 29 -5.4軸的結(jié)構(gòu)化- 29 -六、軸承的

2、選擇與設計- 33 -6.1軸I上軸承的設計- 33 -6.2軸II上軸承的設計- 34 -6.3軸III上軸承的設計- 35 -七、鍵連接的設計- 37 -八、聯(lián)軸器的選擇與設計- 37 -九、減速器潤滑方式，潤滑油牌號及密封方式的選擇- 37 -十、裝配圖與零件圖設計- 39 -十一、 設計總結(jié)- 40 -十二、 參考文獻- 41 -一、設計任務書（一）設計任務鑄工車間一造型用砂型運輸帶，系由電動機驅(qū)動傳動裝置帶動，該減速器傳動裝置由一個雙級齒輪減速器和其他傳動件組成，運輸帶每日兩班制工作，工作期限7年。設計此傳動裝置。（二）原始數(shù)據(jù)運輸帶主動鼓輪軸輸入端轉(zhuǎn)矩 Tw750N/m主動鼓輪直徑

3、D 400mm運輸帶速度vw 0.8m/s減速器設計壽命7年工作班制兩班制（三）工作條件 兩班制工作,空載啟動，電動機工作均勻平穩(wěn)，工作機工作有輕微沖擊，常溫下連續(xù)(單向)運轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380/220V二、傳動總體方案設計 2.1、平面布置簡圖： 該減速傳動裝置由電動機驅(qū)動。電動機將動力傳入帶輪，再由帶輪傳到兩級齒輪減速器，最后通過聯(lián)軸器及閉式鏈傳動將動力傳至砂型運輸帶。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但是齒輪相對于軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級及低速級均為斜齒圓柱齒輪傳動。 2.2、運輸帶功率運輸帶轉(zhuǎn)速 運輸帶功率 傳動效率傳動裝

4、置選用裝置效率帶傳動 V帶 =0.95一對滾動軸承球軸承=0.99圓柱齒輪傳動8級精度 =0.97聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器 =0.99鏈傳動 開式=0.915總效率：電動機所需輸出功率 2.3、 確定電動機型號 使 （額定功率輸出功率）電機型號額定功率Pm滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩Y112M-44KW1440r/min1500r/min2.2N.m 2.4、傳動比的計算和分配總傳動比 分配傳動比： 減速箱傳動比 齒輪減速器： 解得 高速級傳動比 低速級傳動比 取則 2. 5、 運動及動力參數(shù) 2.5.1 各軸輸入功率： 帶輪軸： 軸I： 軸II： 軸III： 軸IV: 軸V： 軸VI： 2.5.2 各

5、軸理論轉(zhuǎn)速帶輪軸: 軸I: 軸II: 軸III和IV: 軸V和VI： 2.5.3、各軸理論轉(zhuǎn)矩：軸I： 軸II： 軸III： 軸IV：軸V：軸VI： 參數(shù)軸名軸出功率P（KW）轉(zhuǎn)速n(r/min)輸出轉(zhuǎn)矩T（N.mm）軸I3.7644763.92647209.6軸II3.626216.072160263軸III3.48276.4048435227軸VI3.41376.4048426598軸V3.09238.202772960軸VI3.0338.202750000各軸運動和動力參數(shù)：三、V帶傳動設計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果定V帶型號和帶輪直徑工作情況系數(shù) 計算功率選帶型小帶輪直徑 取滑動率大

6、帶輪直徑 計算帶長Dm 初取中心距 帶 長基準長度求中心距和包角中心距 小輪包角求帶根數(shù)帶速 帶根數(shù)求軸上載荷張緊力 軸上載荷 V帶尺寸 頂寬b 節(jié)寬 高度h 帶質(zhì)量q 帶輪寬度 B由表11.5由圖11.15由表11.6 = 即159.25mm<a<550mm 取 a=500mm 由表11.4 由表 11.8 Po=1.195 kw 由表11.7 Ka=0.98由表 11.2 KL = 0.99 由表11.16 Po=0.161kw =3.626 考慮到電動機的型號為Y112-M，E=60mm，為了使轉(zhuǎn)軸受力較為均勻，最好使帶的根數(shù)為4根。由表11.4 q=0.1kg/m由表11.

7、4KA=1.2Pc=4.77kwA型=95mm選 Dm=137.5mm=42.5mma=500mmL=1435.58mma=499.9mm v=7.163mZ=4根 b=13mm h=8mm q=0.10(kg/m) B=65mm四齒輪傳動的設計計算4.1 對高速級齒輪設計: i=3.5355 計算項目選材大齒輪小齒輪齒面接觸疲勞強度計算 1 初步計算 轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù)接觸疲勞極限初步計算許用接觸應力  值初步計算小輪直徑d1 初步齒寬 b 2.校核計算 圓周速度v 齒數(shù)Z 模數(shù)m 螺旋角 驗證傳動比使用系數(shù)KA使用系數(shù)KV齒間載荷分系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)K彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)計

8、算內(nèi)容45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度240HB40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度240+30=270HB 由圖12.17C由表12.16估計 取Z1=25 , 由表12.3 相對誤差 合格 由表12.9 由圖12.9 由表12.10先求由此得 ,由表12.11由表12.12由圖12.16計算結(jié)果 （和估計值相近） =0.966重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù)接觸最小安全系數(shù)工作時間應力循環(huán)次數(shù)接觸壽命系數(shù) 許用接觸應力驗算3.確定傳動主要尺寸傳動比中心距 兩齒輪實際分度圓直徑齒寬b螺旋角齒根彎曲疲勞強度驗算齒形系數(shù)應力修正系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù)K彎曲疲勞極限彎曲最小安全系數(shù)應力

9、循環(huán)系數(shù)彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)許用彎曲應力驗算由式12.31因取故 由表12.14假定工作時間七年 ,雙班制,則有,一年按工作300天計由圖12.18 由圖12.21由圖12.22由表12.10 前已求得 由圖12.14由圖12.23c由表12.14由圖12.24由圖12.25 經(jīng)驗證，齒根彎曲疲勞強度合適4.2 低速級齒輪設計 (i=2.828)計算項目選材大齒輪小齒輪齒面接觸疲勞強度計算 1 初步計算 轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù)接觸疲勞極限初步計算許用接觸應力  值初步計算小輪直徑d1 初步齒寬 b 2.校核計算 圓周速度v 齒數(shù)Z 模數(shù)m 螺旋角 驗證傳動比使用系數(shù)使用系數(shù)齒間載荷分系數(shù)齒向

10、載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)K彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù)接觸最小安全系數(shù)工作時間應力循環(huán)次數(shù)接觸壽命系數(shù) 許用接觸應力驗算3 確定傳動主要尺寸傳動比中心距 兩齒輪實際分度圓直徑齒寬b螺旋角齒根彎曲疲勞強度驗算齒形系數(shù)應力修正系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù)K彎曲疲勞極限彎曲最小安全系數(shù)應力循環(huán)系數(shù)彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)許用彎曲應力驗算計算內(nèi)容45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度240HB40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度240+30=270HB 由圖12.17C由表12.16估計 取 , 由表12.3 相對誤差 合格 由表12.9 由圖12.9 由表12.10先求 ,由表12

11、.11由表12.12由圖12.16由式12.31因取故 由表12.14假定工作時間七年 ,雙班制,則有,一年按工作300天計由圖12.18 由圖12.21由圖12.22由表12.10 前已求得 由圖12.14由圖12.23c由圖12.24由圖12.25計算結(jié)果計算結(jié)果 （和估計值相近） 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。 K=3.89經(jīng)驗證，齒根彎曲疲勞強度合適 4.3 齒輪傳動設計小結(jié)材料齒數(shù)螺旋角分度圓直徑 mm齒寬mm中心距mm模數(shù)mm旋向高速級小齒輪2565551482.5左旋大齒輪89 231.445右旋低速級小齒輪35 89.9791722.5右旋大齒輪99 2

12、54.269左旋五 軸的設計計算預定尺寸：下箱座壁厚齒輪端面至箱內(nèi)壁距離a兩大齒輪間距c箱底軸承座凸緣寬度F軸承端蓋凸緣壁厚G軸承端蓋螺釘頭高度H大帶輪端面到軸承端蓋螺釘距離K：大帶輪寬度M 初定各段長度 小齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力帶輪軸力計算支承反力水平面受力分析水平支反力 水平面彎矩圖垂直面受力圖 垂直面支反力 垂直面彎矩圖合成彎矩圖畫軸轉(zhuǎn)矩圖許用應力許用應力值應力校正系數(shù)畫當量彎矩圖當量轉(zhuǎn)矩當量彎矩當量彎矩圖 校核軸頸齒根圓直徑軸徑 軸受力圖水平面受力圖垂直面受力圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖初定各段長度計算齒輪受力低速級小齒輪直徑軸轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸

13、向力計算支承反力水平面受力分析水平面反力 垂直面受力分析垂直面反力 畫軸彎矩圖水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖畫軸轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩圖許用應力許用應力值 應力校正系數(shù) 畫當量彎矩圖當量轉(zhuǎn)矩當量彎矩當量彎矩圖校核軸徑軸受力圖水平面受力圖垂直面受力圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖初定各段長度計算齒輪受力圓周力徑向力軸向力計算支承反力水平面受力分析水平面反力垂直面受力分析垂直面反力畫軸彎矩圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖 合成彎矩圖畫軸轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩圖許用應力許用應力值 應力校正系數(shù) 畫當量彎矩圖當量轉(zhuǎn)矩當量彎矩當量彎矩圖校核軸徑軸受力圖水平面受力圖垂直面受力圖水平面彎矩圖垂

14、直面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖安全系數(shù)校核判斷危險截面對稱循環(huán)疲勞極限脈動疲勞循環(huán)極限等效系數(shù)截面上的應力彎矩彎曲應力幅彎曲平均應力扭轉(zhuǎn)切應力扭轉(zhuǎn)切應力幅和平均切應力應力集中系數(shù)有效應力集中系數(shù)表面狀態(tài)系數(shù)尺寸系數(shù)安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)復合安全系數(shù) 5.1 對軸I進行設計選材 選用40Cr 調(diào)制處理初估軸各段長度已知： 課程設計圖5-1 課程設計圖5-1 課程設計圖5-1 ()T=T1見圖1見圖2見圖3如圖4見圖5見圖6軸材料選用40Cr， 由表16.3，（使用內(nèi)插法） 帶輪中間截面處：軸上有鍵槽齒輪中間截面處右側(cè)軸承中間截面處5.2 對軸II進行設計軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理低

15、速級齒輪受力由作用力與反作用力定理得：見圖1見圖3見圖2見圖4見圖5見圖6 由表16.3低速級小齒輪中間截面處：高速級大齒輪中間截面處：見圖7低速級小齒輪中間截面：高速級大齒輪中間截面處： 5.3對軸III進行設計軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理見圖A低速級齒輪受力由作用力與反作用力定理得：見圖1見圖3如圖2如圖4如圖5 見圖6 由表16.3低速級大齒輪中間截面處：右側(cè)軸承中間截面處：見圖7低速級大齒輪中間截面：右側(cè)軸承中間截面處： 初步分析可知在齒輪右端截面處存在危險截面，以此為例進行安全系數(shù)校核。軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，,由表3.2所列公式可求的疲勞極限：由前面的計算以及彎矩圖可知N.m在此截面上，

16、有軸頸的變化，過度圓角的半徑r=2mm,由D/d=50/45=1.11,r/d=2/45=0.044,從附錄表1中由插值法查的 由附錄表5插值法查的由附錄表6查的設為無線壽命，由機械設計16.5式得 G=10mmH=6mmK=20mmT=47209.6N.mm=17.18mm強度符合T=160263N.mm 5.4軸的結(jié)構(gòu)化軸1：軸II:軸III:六 軸承的選擇與設計6.1 對軸I上軸承的設計 初選用角接觸球軸承 7000AC, 預期壽命13500h計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果受力圖軸向力徑向力附加軸向力軸承軸向力X、Y沖擊載荷系數(shù)當量動載荷P 額定動載荷選取軸承 采用面對面安裝方式 查表18.7

17、查表18.8（輕微沖擊）因為,用P2計算 由附錄表18.3，d=30mm,選取7206AC軸承 6.2. 軸II上的軸承設計 初選用單列角接觸球軸承 7000AC，預期壽命13500h計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果受力圖軸向力徑向力附加軸向力軸向力X、Y值沖擊載荷系數(shù)當量動載荷P 額定動載荷選取軸承 采用面對面安裝方式由齒輪受力分析得： 查表18.8（輕微沖擊）因為,用P2計算 由附錄表18.3，d=35mm,選取7207AC軸承 6.3對軸III上軸承初選用單列角接觸球軸承 7000AC ，預期壽命13500h計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果 受力圖軸向力徑向力附加軸向力軸承軸向力X、Y沖擊載荷系數(shù)當量動

18、載荷P 額定動載荷選取軸承采用面對面安裝方式 查表18.7查表18.8（輕微沖擊）因為,用P1計算 由附錄表18.3，D=45mm,選取7209AC軸承 七 鍵聯(lián)接的設計設計要求：根據(jù)軸徑選擇鍵 選用平鍵圓頭A型 取=120MPa設計參數(shù)： 標號位置dmmTN.mm MPa深度軸t轂t1帶輪226×66556504720924.523.52.82高速級小齒輪4012×85550384720915.535.03.83高速級大齒輪4012×845402816026371.55.03.84低速級小齒輪4012×879705816026334.55.03.85低

19、速級大齒輪 5014×9 69564243522792.15.53.8八、聯(lián)軸器的選擇 由之前的計算可知：輸出軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩TIII=435227N·mm 載荷系數(shù)K, 取K=1.3 計算轉(zhuǎn)矩Tc,Tc=KT=1.3 由機械設計常用標準 查得，選用LX3型號的彈性柱銷聯(lián)軸器，軸孔直徑38mm，軸孔長度60mm。九 減速器潤滑方式，潤滑油牌號及密封方式的選擇 齒輪的潤滑方式及潤滑劑的選擇齒輪潤滑方式的選擇高速級小齒輪圓周速度：高速級大齒輪圓周速度：低速級小齒輪圓周速度：低速級大齒輪圓周速度： 滾動軸承的潤滑方式和潤滑劑的選擇滾動軸承潤滑方式的選擇高速級大齒輪齒頂圓線速度：低速

20、級大齒輪齒頂圓線速度：滾動軸承內(nèi)徑和轉(zhuǎn)速的乘積高速軸（1軸）：中間軸（2軸）：低速軸（3軸）： 滾動軸承潤滑劑的選擇 因為：V=MAX【V, V, V, V】=2.62m/sV>2 m/s,齒輪采用油潤滑。V<12 m/s，齒輪采用浸油潤滑。 即將齒輪浸于減速器油池內(nèi)，當齒輪轉(zhuǎn)動時，將潤滑油帶到嚙合處，同時也將油甩直箱壁上用以散熱。（2）齒輪潤滑劑的選擇由表6-29查得，齒輪潤滑油選用工業(yè)閉式齒輪油，代號是：L-CKC220,運動粘度為：198-242（單位為：）。 可見，d×n均為超過2×105mm r/min。由于脂潤滑易于密封，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，在較長的

21、時間內(nèi)無須補充及更換潤滑劑，所以滾動軸承的潤滑選用脂潤滑。脂的種類為通用鋰基潤滑脂（GB7342-87）,代號為ZL-2，滴點不低于175，工作錐入度,25每150g 265295（1/10mm）。V1=2.6m/sV2=2.62m/s 齒輪采用油潤滑齒輪采用浸油潤滑工業(yè)閉式齒輪油代號是：L-CKC220滾動軸承采用脂潤滑代號為ZL-2密封方式的選擇滾動軸承密封選擇：箱體密封選擇：滾動軸承采用氈圈密封。箱體剖分面上應該用水玻璃密封或者密封膠密封十、裝配圖與零件圖設計10.1裝配圖的作用作用：裝配圖表明減速器各零件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，表明減速器整體結(jié)構(gòu)，所有零件的形狀和尺寸，相關(guān)零件間的聯(lián)接性質(zhì)

22、及減速器的工作原理，是減速器裝配、調(diào)試、維護等的技術(shù)依據(jù)，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調(diào)整和使用方法。10.2減速器裝配圖的繪制1、裝備圖的總體規(guī)劃：（1）、視圖布局：、選擇3個基本視圖，結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補充。、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系集中反映在一個基本視圖上。布置視圖時應注意：a、整個圖面應勻稱美觀，并在右下方預留減速器技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標題欄和零件明細表的位置。b、各視圖之間應留適當?shù)某叽鐦俗⒑土慵蛱枠俗⒌奈恢谩＃?）、尺寸的標注：、特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動

23、零件的中心距及其極限偏差等。、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應標注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機座、軸與齒輪的配合、聯(lián)軸器與軸等應標注公稱尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。（3）、標題欄、序號和明細表：、說明機器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標準規(guī)格、標準代號、圖號以及設計者姓名等內(nèi)容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989標題欄和明細表的格式。、裝備圖中每個零件都應編寫序號，并在標題欄的上方用明

24、細表來說明。（4）、技術(shù)特性表和技術(shù)要求：、技術(shù)特性表說明減速器的主要性能參數(shù)、精度等級、表的格式參考機械設計標準，布置在裝配圖右下方空白處。、技術(shù)要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側(cè)隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運輸要求。2、繪制過程：（1）、畫三視圖：、繪制裝配圖時注意問題： a先畫中心線，然后由中心向外依次畫出軸、傳動零件、軸承、箱體及其附件。b、先畫輪廓，后畫細節(jié)，先用淡線最后加深。c、3個視圖中以俯視圖作基本視圖為主。d、剖視圖的剖面線間距應與零件的大小相協(xié)調(diào)，相鄰零件剖面線盡可能取不同。e、同一零件在各視圖上的剖面線方向和間距要一致。 10.3、零

25、件圖的作用：1、反映設計者的意圖，是設計、生產(chǎn)部門組織設計、生產(chǎn)的重要技術(shù)文件。 2、表達機器或部件運載零件的要求，是制造和檢驗零件的依據(jù)。10.4、零件圖的內(nèi)容及繪制：1、選擇和布置視圖：（1）、軸：采用主視圖和剖視圖。主視圖按軸線水平布置，再在鍵槽處的剖面視圖。（2）、齒輪：采用主視圖和側(cè)視圖。主視圖按軸線水平布置（全剖），反映基本形狀；側(cè)視圖反映輪廓、輻板、鍵槽等。2、合理標注尺寸及偏差：（1）、軸：參考機械設計課程設計P92，徑向尺寸以軸線為基準標注，有配合處徑向尺寸應標尺寸偏差；軸向尺寸以軸孔配合端面及軸端面為基準，反映加工要求，不允許出現(xiàn)封閉尺寸鏈。（2）、齒輪：參考機械設計課程設

26、計P99：徑向尺寸以軸線為基準，軸孔、齒頂圓應標相應的尺寸偏差；軸向尺寸以端面為基準，鍵槽尺寸應相應標出尺寸偏差。十一、課程設計小結(jié)在這三個星期的課程設計中，我能夠感受到一個機械工程師在設計時的辛酸與汗水，卻也享受著設計成果的快樂和成就感。在過去的三周，經(jīng)歷了在開始面對課程設計時的傍徨與不知所措，經(jīng)歷了一遍又一遍的修改設計計算數(shù)據(jù)，經(jīng)歷了面對電腦軟件的一無所知，到最后熟悉的應用軟件并且能夠一步步的畫出草圖。雖然過程是痛苦的，甚至每天學到抓狂，但是進步是飛速的。學習本來就是一件痛并快樂的事情。首先，回顧一下三周的課程設計的過程以及我的感受。在整個減速器設計過程中，經(jīng)歷了設計數(shù)據(jù)的計算和總體設計，對于整個減速器的設計有一個整體的把握。之后便是運用機械設計軟件AutoCAD畫草圖，準確的把握設計的各個細節(jié)，完善減速器。然后在草圖的基礎(chǔ)上進一步畫出裝配圖，包括標號、標注、技術(shù)要求等，完善各個細節(jié)，作出詳細的減速器設計圖。在裝配圖完成后根據(jù)建議畫出第三根軸的零件圖以及軸上齒輪的零件圖，是對裝配圖以及設計過程的進一步的補充解釋。最后完成機械設計計算說明書，做出數(shù)據(jù)的解釋和設計