機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計帶式輸送機(jī)傳動裝置

1、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書 設(shè)計題目：帶式輸送機(jī)傳動裝置 目 錄一 、課程設(shè)計任務(wù)書 1.1設(shè)計要求 二、傳動裝置運(yùn)動學(xué)計算2.1 電動機(jī)的選擇2.2 確定總傳動比、分配傳動比2.3 計算各軸功率、轉(zhuǎn)速和扭矩三、帶傳動設(shè)計3.1 選擇帶的剖面型號3.2 計算帶傳動的主要尺寸和帶的根數(shù)四、齒輪傳動計算4.1 選擇齒輪材料4.2 計算和確定齒輪傳動的主要參數(shù)4.3 確定齒輪的結(jié)構(gòu)和主要尺寸五、軸的設(shè)計計算5.1 軸的初步計算5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.3 軸的強(qiáng)度計算六、聯(lián)軸器選擇七、鍵的選擇、計算八、滾動軸承選擇計算九、減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1 確定箱體的結(jié)構(gòu)和主要尺寸9.2 減速器附件的選擇9.3

2、 減速器主要零件配合性質(zhì)的確定十、減速器的潤滑10.1 潤滑方式的確定10.2 選擇潤滑牌號10.3 確定潤滑油量十一、設(shè)計心得十二、參考資料11 一 課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目：設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置（簡圖如下） 1V帶傳動 2運(yùn)輸帶 3單級斜齒圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器 5電動機(jī) 6卷筒原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F/N 4200 運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s) 1.9 卷筒直徑D/mm 450 1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；2）使用折舊期：8年；3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4）動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V；5）運(yùn)輸帶速度允許誤差&

3、#177;5%；6）制造條件及生產(chǎn)批量:一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。1.1 設(shè)計要求1.減速器裝配圖一張（A1）。2.零件圖12張。3.設(shè)計說明書一份。二. 傳動裝置運(yùn)動學(xué)計算本組設(shè)計數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F/N 4200 運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s) 1.9 卷筒直徑D/mm 450 1）外傳動機(jī)構(gòu)為V帶傳動。2）減速器為單級斜齒圓柱齒輪減速器 3) 方案簡圖如上圖4）該方案的優(yōu)缺點(diǎn)：該工作機(jī)有輕微振動，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分為單級斜

4、齒圓柱齒輪減速器，這是單級圓柱齒輪中應(yīng)用較廣泛的一種。原動機(jī)部分為Y系列三相交流異步電動機(jī)?？傮w來講，該傳動方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。2.1電動機(jī)的選擇1）選擇電動機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，額定電壓380V。2）選擇電動機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為從電動機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為 由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表17可知： ： V帶傳動效率 0.96； ：滾動軸承效率 0.99（球軸承）； ：齒輪傳動效率 0.97 （8級精度一般齒輪傳動）； ：聯(lián)軸器傳動效率 0.99（彈性聯(lián)軸器）

5、； ：卷筒傳動效率 0.96；所以電動機(jī)所需工作功率為 3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速按表132推薦的傳動比合理范圍，單級圓柱齒輪減速器傳動比而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為 所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750和1000r/min兩種。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000的電動機(jī)。根據(jù)電動機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表121選定電動機(jī)型號為Y160L-6。其主要性能如下表：電動機(jī)型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y160L-6 11 970 2.0 2.0電動機(jī)的主要安裝尺寸和外形如下表：中心高外型尺寸L

6、15;（AC/2+AD）×HD底腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×GD132475× 345× 315216 ×1401238× 8010 ×38.0182.2確定總傳動比、分配傳動比(1).總傳動比為 (2).分配傳動比考慮潤滑條件等因素，初定 2.3 計算各軸功率、轉(zhuǎn)速和扭矩1).各軸的轉(zhuǎn)速 I軸 II軸 III軸 卷筒軸 2).各軸的輸入功率 I軸 II軸 III軸 卷筒軸 3）.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為 I軸 II軸 III軸 卷筒軸 將上述計算結(jié)果匯總與下表

7、，以備查用。 軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/(N·mm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比效率I軸9.297030.95II軸8.74323.340.96III軸8.3980.0810.98卷筒軸8.2280.08三、 帶傳動設(shè)計電動機(jī)輸出功率 ，轉(zhuǎn)速，帶傳動傳動比i=3，每天工作16小時。3.1 選擇帶的剖面型號1).確定計算功率由機(jī)械設(shè)計表4.6查得工作情況系數(shù)，故2).選擇V帶類型 根據(jù)，由機(jī)械設(shè)計圖4.11可知，選用A型帶3.2 計算帶傳動的主要尺寸和帶的根數(shù)1).確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速(1).初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 由機(jī)械設(shè)計表4.4，A型帶輪的最小基準(zhǔn)直徑為75mm，選取小帶輪的基

8、準(zhǔn)直徑，而，其中H為電動機(jī)機(jī)軸高度，滿足安裝要求。(2).驗(yàn)算帶速因?yàn)椋蕩俸线m。(3).計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)機(jī)械設(shè)計表4.4，選取，則傳動比從動輪轉(zhuǎn)速 2).確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度 (1).由式 得 ，取(2).計算帶所需的基準(zhǔn)長度 由機(jī)械設(shè)計表4.2選取V帶基準(zhǔn)長度(3).計算實(shí)際中心距 3).驗(yàn)算小帶輪上的包角 4).計算帶的根數(shù) (1) 計算單根V帶的額定功率由和，查機(jī)械設(shè)計表4.5得根據(jù)，和A型帶，查機(jī)械設(shè)計表4.7得查機(jī)械設(shè)計表4.8得，查表4.2得，于是 (2)計算V帶的根數(shù) 取6根。 5).計算單根V帶的初拉力的最小值由機(jī)械設(shè)計表4.1得A型帶的單位長度質(zhì)量，所以應(yīng)

9、使帶的實(shí)際初拉力。 6).計算壓軸力壓軸力的最小值為 7).帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪為輻條式，取單根帶寬為15mm，取帶輪寬為38mm。四、齒輪傳動計算4.1 選擇齒輪材料1) 選定齒輪類型、精度等級、材料、齒數(shù)。(1)按簡圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。(2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，載荷較平穩(wěn)，速度不高，故選用8級精度。(3)材料選擇。由機(jī)械設(shè)計表6.1大小齒輪都選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為220HBS,260HBS,二者材料硬度差為40HBS。(4)選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)(5)初選螺旋角=14°4.2 計算和確定齒輪傳動的主要參數(shù) (1) 設(shè)計準(zhǔn)則

10、:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。(2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計。確定式中各項數(shù)值：因載荷較平穩(wěn)，初選=1.5由機(jī)械設(shè)計表6.5，取.0由機(jī)械設(shè)計表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)由機(jī)械設(shè)計圖6.19，查得一般取Z=0.750.88，因齒數(shù)較少，所以取由式（6-12），NN由圖6.6查得，,按齒面硬度查圖6.8得，??；取設(shè)計齒輪參數(shù)修正：由表6.2查得，由圖6.10查得，由圖6.13查得，一般斜齒圓柱齒輪傳動取，此處則選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計：由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為： 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為，大齒輪為彎曲疲勞壽命系數(shù)，取

11、彎曲疲勞安全系數(shù)為S=1.4，由式（10-12）得，1=0.94×500/1.4=335.7MPa2=0.9×380/1.4=244.3MPa計算載荷系數(shù)K=1×1.05×1×1.4=1.47由表10-5查得 ， ，計算大、小齒輪的并加以比較。=2.65×1.58/335.7=0.012472.22×1.77/244.3=0.01608大齒輪的數(shù)值大。所以可以得：=2.77由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能

12、力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.77并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)。 大齒輪齒數(shù)，取。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.3 確定齒輪的結(jié)構(gòu)和主要尺寸 中心距：取則 計算大、小分度圓直徑和齒寬 確定齒輪的結(jié)構(gòu)：首先考慮大齒輪，因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其次考慮小齒輪，由于小齒輪齒頂圓直徑較小，若采用齒輪結(jié)構(gòu)，不宜與軸進(jìn)行安裝，故采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。五、 軸的設(shè)計計算5.1 軸的初步計算首先設(shè)計輸出軸（低速軸）.輸

13、出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，.求作用在齒輪上的力 因已知低速大齒輪的分度圓直徑 而 .初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計表11.3，取，于是 ，由于鍵槽的影響，故輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計表10.1，取，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊，選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 ，符合要求。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取半聯(lián)軸器長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)示意圖如下: (1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段

14、直徑和長度 1).為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長度應(yīng)比小，現(xiàn)取 2).初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查手冊表6-1選取軸承代號為7011AC的角接觸球軸承，其尺寸為，故；而。 3). 取安裝齒輪處的軸端-的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的跨度為71mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處

15、的直徑。軸環(huán)寬度，取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，大齒輪輪轂長度，則 至此，已初步確定了軸的各段和長度。5.3 軸的強(qiáng)度計算求軸上的載荷：首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。作為簡支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算處的截面C處的、及的值列于下表。載荷 水平面

16、H 垂直面V支反力彎矩總彎矩 ，扭矩按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械設(shè)計表11.2查得因此，故安全。然后設(shè)計輸入軸（高速軸）： 已知輸入軸設(shè)計成齒輪軸的形式.輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，.求作用在齒輪上的力 因已知低速小齒輪的分度圓直徑 而 1849.1N.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計表15-3，取C=100，于是 ，由于鍵槽的影響，故 輸入軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直

17、徑，取，根據(jù)帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸，取。.齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：1).為了滿足帶輪的軸向定位要求，-段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑； 2).初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查手冊表6-1選取軸承代號為7008AC的角接觸球軸承，其尺寸為，故。 3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端-的直徑，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)寬度，取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).取齒輪

18、距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，則 至此，已初步確定了軸的各段和長度。(2).確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計表11.4，取軸端圓角六、聯(lián)軸器選擇（1） 類型選擇.為了隔離振動和沖擊，選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器。（2） 載荷計算.見軸的設(shè)計。七、鍵的選擇、計算.帶輪與輸入軸間鍵的選擇軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，其尺寸為，(GB/T 1095-2003).輸出軸與齒輪間鍵的選擇軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，其尺寸為，(GB/T 1095-2003).輸出軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，

19、其尺寸為，(GB/T 1095-2003)八、滾動軸承選擇計算軸承的選擇：輸出軸上選擇7011AC角接觸球軸承，輸入軸上選擇7008AC角接觸球軸承。對7011AC角接觸球軸承進(jìn)行校核：軸承的預(yù)計壽命 . 計算輸出軸承(1).已知，兩軸承的徑向反力 由選定的角接觸球軸承7011AC，軸承內(nèi)部的軸向力 (2).由輸出軸的計算可知因?yàn)?，故軸承被“壓緊”，軸承被“放松”，得： (3). ，查手冊可得 由于，故; ,故 (4).計算當(dāng)量載荷、 由機(jī)械設(shè)計表8.7，取，則 (5).軸承壽命計算 由于，取，查表8.8取，角接觸球軸承，取， 查手冊得7011AC型角接觸球軸承的，則 故滿足預(yù)期壽命。九、減速

20、器結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1 確定箱體的結(jié)構(gòu)和主要尺寸減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪嚙合質(zhì)量。機(jī)體結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的工藝性，鑄件壁厚為10mm，圓角半徑為R=5，機(jī)體外型簡單，拔模方便。減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號計算公式結(jié)果箱座壁厚10箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M16地腳螺釘數(shù)目查手冊4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M12機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M8軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）M8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）M5定位銷直徑=（0.70.8）6，至外機(jī)壁距離查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表11-2161814，至凸緣邊

21、緣距離查機(jī)械課程設(shè)計手冊表11-22018外機(jī)壁至軸承座端面距離=+（812）50大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離>1.210齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離>10機(jī)座肋厚m 軸承端蓋外徑+（55.5） 120 9.2 減速器附件的選擇A 視孔蓋和窺視孔機(jī)蓋頂部開有窺視孔，可以看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M8緊固B 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的

22、支承面，并加封油圈加以密封。C 油標(biāo)：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出.D 通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡.E 位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.F 吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體.9.3 減速器主要零件配合性質(zhì)的確定大端蓋分機(jī)體采用配合.十、減速器的潤滑10.1 潤滑方式的確定對于單級斜齒圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃友b置屬于輕型的，傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。10.2 選擇潤滑牌號對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。10.3 確定潤滑油量對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度v< 12m/s,采用浸油潤滑。因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于3050mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就