機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書-帶式輸送機(jī)傳動裝置的設(shè)計

1、fe x m書 明 說 計 設(shè)程ml/課程名稱：機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置院 系：機(jī)械工程系學(xué)生姓名：學(xué) 號：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：2009年03月08日課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目帶式輸送機(jī)傳動裝置的設(shè)計學(xué)生姓名 所在院系機(jī)械工程系專業(yè)、年級、班0.設(shè)計要求:輸送機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，兩班制工作，使用期限10年，小批量生產(chǎn)。允許輸 送帶速度誤差為±5%。原始數(shù)據(jù)如下：輸送帶拉力f (kn)二2.2輸送帶速度v (m/s) =1.95滾筒直徑d(mm)二320學(xué)生應(yīng)完成的工作：1. 編寫設(shè)計計算說明書一份(6000-8000字)。2. 減速器部件裝配圖一張

2、(a0或a1)；3. 繪制零件圖2-3張。參考文獻(xiàn)閱讀：1 宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京.高等教育出版tt. 2006.2 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計.北京.高等教育出版社.2006.工作計劃:1.設(shè)計準(zhǔn)備工作1天2.總體設(shè)計及傳動件的設(shè)計計算2天3.裝配草圖及裝配圖的繪制5天4.零件圖的繪制1天5.編寫設(shè)計說明書1天任務(wù)下達(dá)日期：2009年3月08日任務(wù)完成日期:2009年3月22日學(xué)生(簽名):指導(dǎo)教師(簽名):一級齒輪減速器摘要:本減速器箱體為焊接，適合小批量生產(chǎn)。生產(chǎn)時依零件圖數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。按裝配圖進(jìn)行裝配。關(guān)鍵詞：一級 減速器 焊接 電動機(jī) 軸齒輪軸承機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說

3、明書一、傳動方案擬定2二、電動機(jī)的選擇2三、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算2四、齒輪傳動的設(shè)計計算3五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 4六、滾動軸承的選擇及校核計算7七、鍵聯(lián)接的選擇及計算8八、減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算 9九、潤滑與密封9十、設(shè)計小結(jié)10一、傳動方案擬定設(shè)計帶式輸送機(jī)傳動裝置屮的一級圓柱齒輪減速器（1）工作條件：使用年限10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷平穩(wěn)。（2）原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力f=2.2kn；帶速v=1.95m/s；滾筒直徑d=320mmo二、電動機(jī)的選擇1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和條件，選用丫系列三相異步電動機(jī)。2、確定電動機(jī)的功率：（1）傳動裝置

4、的總效率：n總二2聯(lián)軸器xy3軸承xr）齒輪xp|滾筒=0.98 八 2x0.99八3x0.97x0.94=0.85（2）電機(jī)所需的工作功率：pd=fv/1000q 總=2200x1.95/1000x0.85=5kw3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速及型號：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速：nw=60x1000v/ttd=60x1000x1.95/nx320=116.38r/min根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表9.1,單級圓柱齒輪傳動比范圍184-9,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選 范圍為 nd=ixnw= （4-9） x116.38=465.52-1047r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min和1000r/min。由機(jī)械設(shè)

5、計課程設(shè)計指導(dǎo)書表14. 1査出 有2種適用的電動機(jī)型號（如下表），并列出2種方案。方案電動機(jī)型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速（r/min）傳動裝置的傳動比1 y160m2-8 5.5kw7206.182 y132m2-6 5.5kw9608.25綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，比較兩種方案可知：方 案1因傳動裝置尺寸有較大的縮小，故選擇電動機(jī)型號y 160m2-8o其主要性能：額定功率：5.5kw,滿載轉(zhuǎn)速720r/min,額定轉(zhuǎn)矩20。三、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）高速級（電機(jī)）n1=720（r/min）底速級（滾筒）n2=116（r/min

6、）2、計算各軸的功率(kw)p1=pdxq 聯(lián)軸器=5xo.98=4.9kwp2=p1xq 軸承xr齒輪=4.9x0.99x0.98=4.7kw3、計算各軸轉(zhuǎn)矩td=9.55pd/nm=9550000x5/720=66.32x10a3 n*mmtl= tdxq 聯(lián)軸器xq 軸承=6.632x10a4 x0.98x0.99=66.34*10a3 n*mmtil = tlxq 軸承xq 齒輪=66.34*10a3x0.99x0.97*6.17=393.06*10a3n*mm四、齒輪傳動的設(shè)計計算(1)選擇齒輪材料與熱處理：所設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱機(jī)械設(shè)計表10-1,選用

7、小齒輪材料為40c(調(diào)質(zhì))，齒面硬度280hbs； 大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240hbs；精度等級：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選8級精度。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由 dc2.32l<t 1(u+1)/(pd/uze/qha2a (1/3)確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比=6.18取小齒輪齒數(shù)z1=24c則犬齒輪齒數(shù)：z2=iz1= x24=148.32取z2=148由課本表10-1取(pd=1.(3) 轉(zhuǎn)矩t1t1=9.55x10a6xp1/n1xn 聯(lián)軸器xq 軸承=49266.8n*mm(4) 載荷系數(shù)k :取k=1.3(5) 許用接觸應(yīng)力ohoh= ohlim zn/sh

8、min 由課本圖 10-6 查得：ohlim1=600mpa ahlim2=550mpa接觸疲勞壽命系數(shù)zn：按一年300個工作h,每天16h計算，由公式n=60njtn計算n1=60x720x10x300x16=2.0376x10a9n2=n/i=2.0376x10a9 /6.18=3.3553x10a8查課木圖10-19中曲線,得khm=0.90 khn2=0.95按一般可靠度要求選取安全系數(shù)shmin=1.0oh仁ohlim1zn1/shmin二600x0.9/1=540 mpaoh2=ohlim2zn2/shmin=550x0.95/1 =522.5mpa故得：d1>2.32 k

9、t1(u+1)/(pd/uze/aha2a (1/3)=49.85mm計算圓周速度 v =ttx49.8x720/ (60x1000) =1.879m/s計算齒寬高z比 b/ho 模數(shù) mt=dt/zt=49.85/24=2.077mm.齒高 h=2.2mt=2.25x2.077=4.673mm.b/h=9.85/4.673.計算載荷系數(shù)根據(jù)1.879m/s, 7級精度，動載系數(shù)，查得kv=1.10,直齒輪kha=kfa=1 ,使用系數(shù)ka=1 o由表10-4查得7級精度，小齒輪相對支承對稱布置時，khb=1.311.由 b/h=10.67,khb=1.311 查得 kfb=1.47 故載荷系

10、數(shù) k=kaxkvxkh3xkhb=1 x1.1 x1 x1.311 =1.422 故按實際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d1=d1tx(k/kt)a(1/3)=49.85x (1. 432/1. 3廠(1/3)二51. 603mm計算模數(shù) m=dl/zl=51. 603/24=2. 15(6根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算設(shè)計公式 m>=(ktiyfayysa/6dz1 a2of)a(1/3)確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限oe500mp;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極度ae2=380mp；由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)kfn2=0.85 kfni =0.88；計算彎曲疲勞許用應(yīng)

11、力。取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,由式(10-12)得oe 1 =kfn1 xqe1/s=0.85x500/1 .4=303.57mpoe 2=kfn2xoe2/s=0.88x380/1 .4=238.86mp計算載荷系數(shù) k=ka*kv*kfa*kfb=1 *1.1*1.47=1.617查取齒形系數(shù)由表 105 查得 yfo=2.56丫fa2 =2.14yfsi=1.58yfa2=1.83計算大小齒輪的丫1丫“譏6并加以比較。小齒輪為0.01379大齒輪為0.01639大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算.512*9.948*10000*0.016395/24a2)a(1/3)=1.6612圓整到m=2

12、.0按接觸強(qiáng)度分度圓直徑d1=49.85mm計算小齒輪齒數(shù)z1=49.85/2.0=25大齒輪齒數(shù)z2=25*6.18=155計算兒何尺寸 d1 =z1 *m=25*2.0mm=50mmd2=z2*m=155*2.0=310mm計算中心距a=(d1 +d2)/2=180mm計算齒寬取齒寬系數(shù)為1則b1 =50mm 取b2=55mm五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計i、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸 系結(jié)構(gòu)草圖。1、聯(lián)軸器的選擇可釆用彈性柱銷聯(lián)軸器，查表可得聯(lián)軸器的型號為hl3聯(lián)軸器：35x82 gb5014-852、確定軸上零件的位置與固定方式單級

13、減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安 裝聯(lián)軸器，齒輪套筒實現(xiàn)大齒輪軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定， 兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位, 聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位.小齒輪與軸做為一體。3、確定各段軸的直徑將估算軸d=30mm為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配（如圖），考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要取第二段直徑為d2=33mm裝軸處d2應(yīng)大于d1,取d3=35mmo根據(jù)選定軸承型號確定右端軸承型號與左端軸承相同, 取 d7=35mm.

14、4、選擇軸承型號初選深溝球軸承,代號為6207,查手冊可得:軸承寬度b=17.5、確定軸各段直徑和長度i 段：d1=30mm 長度取 l1=56mmii 段:d2=33mm初選6207深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為17mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。通過密封蓋軸段長應(yīng) 根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為54mm,iii段直徑d3=35mm1_3=為6207軸承寬度35mmiv段直徑應(yīng)該方便軸承拆卸取d4=40mm長度為齒輪到齒輪端面的距離即l4=22mmv段與小齒輪一體的，相關(guān)參數(shù)見小齒輪。vi直徑也應(yīng)該方便軸承拆卸取

15、40mm長度為齒輪端面到軸承端面取22vii段安裝軸承直徑取35mmo長度取17mmo由上述軸各段長度可算得軸支承跨距l(xiāng)=111mm6、軸端倒角以及各軸肩圓周角半徑見原圖。圖形如下圖a.7、按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算 求分度圓直徑：己知d1=50mm 求轉(zhuǎn)矩：己知t1=66.34n*m 求圓周力：ft根據(jù)課本得ft=2t1 /d1=2x66.34/0.05=2653n 求徑向力frfr=ft * tana=2653xtan20=965.6n 因為該軸兩軸承對稱，所以：la=lb=55.5mm（1）繪制軸受力簡圖（b圖）軸承支反力：fay=fby=fr/2=965.6/2=482.8nfaz=fbz=f

16、t/2=2653/2=1325.5n由兩邊對稱，知截面c的彎矩也對稱。截面c在垂直面彎矩為mc1 =fayl/2=482.8x111 mm-2=26.8n*m截面c在水平面上彎矩為：mc2=fazl/2=1325.5x111 mm-2=73.56n*m(2)繪制合彎矩圖(c圖)mc=(mc12a2+mc22a2)a(1/2)= (26.8a2+73.56a2)a1/2=78.3n*m(5) 繪制扭矩圖(d圖)轉(zhuǎn)矩:t1=9.55x (p2/n2) x10a6=66.3194n*m(6) 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力按靜應(yīng)力算時，取a二0.3,截面c處的當(dāng)量彎矩:mec=mca2+(at)a2a(1/2)=

17、78.3a2+(0.3x663.2)2a(1/2)=213.8 n*m(7) 校核危險截面c的強(qiáng)度由式為保證4、6段安全按d=40mm計算。oe=213800/(0.1 da3)=213800/(0.1 x40a3)=33.4mpa< o-1b=60mpa該軸強(qiáng)度足夠。ii、低速軸的設(shè)計1、選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。可知：ob=650mpa,os=360mpa, ob+1bb=215mpaoobb=102mpa,a-1 bb=60mpa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接， 從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直

18、徑為：d>c45鋼根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書p20取c=100則 d>100x(47/116.38)a(1/3)mm=34.3mm考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，hz d=35mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 軸的零件定位，固定和裝配單級減速器屮，可以將齒輪安排在箱體屮央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位， 右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定 位則用過渡4、確定軸的各段直徑和長度為方便軸承安裝初選用6208深溝球軸承，其內(nèi)徑為40mm,寬度為18mm.oi段與聯(lián)軸器配合長度56mm直徑35mm.ii段長度要方便聯(lián)軸器的安裝収54mm直徑要方

19、便軸承安裝収38mm。(iii) 段要考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，取套筒長為22mm,該段 軸長40mm,與軸承配合則直徑40mm.(iv) 安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。大齒輪寬48mm,故其下軸長46mm直徑46mm.(v) 軸環(huán)寬6mm.直徑52mm.o(vi) 段主要為固定軸承和方便軸承拆裝，取長14mm直徑38mmo(vii) 段安裝軸承,長18mm,直徑40mm.5、軸端倒角以及各軸肩圓周角半徑見原圖,由以上得圖形如下:6、按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算 求分度圓直徑：己知d2=310mm 求轉(zhuǎn)矩：己知t3=393.6n-m 求圓周力 ft：根據(jù)課本式得 ft=

20、2t3/d2=2x393.6x10a3/310=2539.3n 求徑向力式得：fr 二 fttang2539.3x0.36379=923.8n 兩軸承對稱la=lb=53mm 求支反力fax、fby、faz、fbzfax=fby=fr/2=923.8/2=461.9nfaz=fbz=ft/2=2539.3/2=1269.7n繪制受力簡圖如圖b 由兩邊對稱，截面c的彎矩也對稱截面c在垂直面彎矩為mc1=fayl/2=461.9x0.053=24.5n-m截面c在水平面彎矩為mc2=fazl/2=1269.7x0.053=67.3n*m 計算合成彎矩mc= (mc1a2+mc2a2) a(1/2)

21、=(24.5a2+67.3a2) a(1/2)=71.6n*m繪制彎矩圖如圖c 計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本得a=0.3轉(zhuǎn)矩可由三得出，繪制轉(zhuǎn)矩圖如圖d。mec=mca2+(at)a2a(1/2)=71.6 a2+(0.3x393.6)a2a(1/2)=138.1 n*m 校核危險截面c的強(qiáng)度oe=mec/ (0.1da3) =138100/(0.1 x46a3)=14.2mpa<o-1 b=60mpa此軸強(qiáng)度足夠六、滾動軸承的選擇及校核計算高速軸上的軸承根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命l'h=10x300x16=48000h(1)由初選的軸承的型號為:6207可知:d=35mm,外徑d=7

22、2mm,寬度b=17mm,基本額定動載荷c=25.7kn,基本靜載荷co=15.3kn,極限轉(zhuǎn)速8500r/min(2) 已知 nl=720(r/min)由對軸的校荷可知軸承支反力：fay=fby=fr/2=965.6/2=482.8nfaz=fbz=ft/2=2653/2=1325.5n兩軸承徑向反力：fr1=fr2=( faya2+faza2) a(1/2)=(482.8a2 +1325.5a2)a(1/2)=1410.7 n 設(shè)當(dāng)量動載荷為系數(shù)為1.2,軸承只受徑向力。則單個軸承的當(dāng)量動載荷為1.2*1410.7/2=846.4np1=p2 故取 p=846.8n深溝球軸承£=

23、3由課本p324式13-15得達(dá)到壽命 lh二 10飛/(60n)*(c/pm廠3二 10飛/(60*720)*(25700/846. 4廠3=648000h預(yù)期壽命足夠低速軸上的軸承：由初選的軸承的型號為：6208查表 12.1 nj"知:d=40mm,外徑 d=80mm,寬度 b=18mm,基本額定動載荷c=29.5kn可知極限轉(zhuǎn)速8000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命l*h=10x300x16=48000h己知 n=116.38(r/min)兩軸承與高速軸軸承徑向反力相等：fr1=fr2=435且兩軸承都只受徑向力。設(shè)軸承的載荷系數(shù)為p=1.2兩軸承對稱安裝rh對軸的校荷

24、則p1=8476.8np2=846.8n(2)軸承壽命計算p1=p2 故取 p=846.8n深溝球軸承£=3根據(jù)手冊得6208型的cr=29500n由課本p324 (13-15)式得達(dá)到壽命lh二10飛/(60n)*(c/pm廠3=10飛/(60*116.38)*(29500/846. 8廠3=6. 05*10飛h 故預(yù)期壽命足夠七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1. 根據(jù)軸徑的尺寸，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表11.27高速軸(主動軸)聯(lián)接的鍵為：鍵8x25 gb1096-2003大齒輪與軸連接的鍵為：鍵14x40gb10962003軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵10x52 gb1096-20032.

25、 鍵的強(qiáng)度校核大齒輪與軸上的鍵：鍵14x40 gb1096-2003bxh=14x9,l=40,pjij ls=l-b=256mm圓周力：fr=2tii/d=2x47.310/0.046=2056.9n擠壓強(qiáng)度：2056.9/0.04/0.0045=11.43mp<125150mpa=ap因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度:2056.9/0.04/0.014<120mpa因此剪切強(qiáng)度足夠鍵8x36 gb1096-2003和鍵10x40 gb1096-2003根據(jù)上面的步驟校核，均符合要求。八、減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算1、由于該機(jī)器屬于單個生產(chǎn)，為減少成本。故采用q235熱扎板焊接箱體

26、。 箱體的主要尺寸：由于焊接鋼板的強(qiáng)度比鑄鐵大。故箱體厚度可小一些。(1) 箱座壁厚 z=0.025a+1 =0.025x 180+1 =5.5 収 6mm(2) 為減少材料種類，箱蓋壁厚z1収6mm(3) 箱蓋凸緣及箱座凸緣厚度b1=1.5z1=1.5x8=9(4) 箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5x6=15(5) 地腳螺釘直徑df =0.036a+12=16(6) 地腳螺釘數(shù)目n=4 (因為a<250)(7) 軸承旁連接螺栓直徑d1=0.75df =0.75x16=12(8) 蓋與座連接螺栓直徑d2=(0.5-0.6)df =0.55x16=8(9) 軸承端蓋螺釘直 d3=(0.4-0.5)df=0.4x16=6.4(er 8)(10) 檢查孔蓋螺釘 d4=(0.3-0.4)df=0.3x 16=4.8 (取)(11) df.d1.d2至外箱壁距離c1=22,內(nèi)壁距