機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-南工大

第頁(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置2工作條件：工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量151灰塵較少輕微沖擊單件3技術(shù)數(shù)據(jù)：題號(hào)滾筒圓周力F/N帶速v/m/s滾筒直徑D/mm滾筒長(zhǎng)度L/mmZL-8150000.25450900二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如圖所示：FFvD帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力經(jīng)聯(lián)軸器傳入二級(jí)減速器，再經(jīng)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒，帶動(dòng)輸送帶工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用帶傳動(dòng)及二級(jí)圓柱齒輪減速器，采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。三、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算1選擇電動(dòng)機(jī)系列按工作要求及工作條件選用封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，三相異步電動(dòng)機(jī)Y系列2選擇電動(dòng)機(jī)功率滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需有效功率根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率: 傳動(dòng)滾筒效率=0.96聯(lián)軸器效率=0.99（0.99~0.995）滾動(dòng)軸承效率=0.99（深溝球軸承）開式齒輪的傳動(dòng)效率=0.95（0.94~0.96）閉式齒輪的傳動(dòng)效率=0.97（8級(jí)精度）則傳動(dòng)總效率所需電動(dòng)機(jī)總功率為：查表[1]4.12-1，可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y132S-4型，額定功率=5.5kW，轉(zhuǎn)速1500r/min，或選Y132M2-6型，額定功率=5.5kW，轉(zhuǎn)速1000r/min。3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速為現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩種方案進(jìn)行比較，由表4.12-1查得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，并計(jì)算出總傳動(dòng)比列于下表：方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比1Y132S-45.515001440135.71722Y132M2-65.5100096090.4781為使傳動(dòng)裝置內(nèi)零件尺寸適當(dāng)，結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本，選用方案2。電動(dòng)機(jī)為Y132M2—6型，額定功率5.5kw,同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速960r/min。由[1]表4.12-2查得電動(dòng)機(jī)中心高H=132mm，外伸軸段D×E=38mm×80mm。四、傳動(dòng)比的分配1總傳動(dòng)比為：2根據(jù)[1]表4.2-9，取(i小于等于8即可)3減速器傳動(dòng)比為：4減速箱內(nèi)高速級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為：5減速箱內(nèi)低速級(jí)齒輪的傳動(dòng)比為：*說(shuō)明：以上分配的傳動(dòng)比僅為初步值。五、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算1、0軸：即電動(dòng)機(jī)軸2.Ⅰ軸：減速器高速軸3.Ⅱ軸：減速器中間軸4.Ⅲ軸：減速器低速軸5.Ⅳ軸：減速器和開式齒輪相連的傳動(dòng)軸6.Ⅴ軸：滾筒軸將上述計(jì)算結(jié)果綜合匯總于下表：軸序號(hào)功率P/kW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/傳動(dòng)型式傳動(dòng)比效率η04.688796046.6428聯(lián)軸器1.00.99Ⅰ4.641896046.1762閉式齒輪傳動(dòng)4.51190.97Ⅱ4.4575212.7707200.0704閉式齒輪傳動(dòng)3.34220.97Ⅲ4.280563.6619642.1231聯(lián)軸器1.00.99Ⅳ4.195363.6619629.3421開式齒輪傳動(dòng)60.95Ⅴ3.945710.61033551.4015六、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算㈠開式齒輪的設(shè)計(jì)1選擇材料小齒輪45鋼正火處理齒面硬度235-255HBW大齒輪ZG310-570正火處理齒面硬度162-185HBW傳動(dòng)比u=6，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：2按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定中心距初選小輪的齒數(shù)為查[1]表5-18(b)，得，由[1]圖5-19，得由[1]式（5-32），得取安全系數(shù)考慮磨損影響，將值降低30%，則由式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力：由[1]圖5-14知,由[1]圖5-15知,則因?yàn)楣嗜∪t由此可預(yù)取當(dāng)m=5mm時(shí)，與相差不大，不需要修正m所以可選取m=5mm此時(shí)中心距由表5-3,按電機(jī)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，載荷有輕微沖擊，取齒寬由于齒輪懸臂布置，按圓周速度由[1]圖5-4(b)，按8級(jí)精度和得由[1]表5-4，則計(jì)算重合度齒頂圓直徑:壓力角：齒輪基圓直徑:齒頂壓力角：重合度為由式（5-24）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力故取m=5mm3齒輪主要幾何參數(shù)㈡減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1選擇材料小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度235-255HBW大齒輪45鋼正火處理齒面硬度190-217HBW傳動(dòng)比u=4.5119，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖5-17，由式（5-29），取按齒面硬度235HBW和190HBW，由圖5-16(b)，得由式（5-28）計(jì)算許用接觸應(yīng)力2按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初取，由表5-5得減速傳動(dòng)，;取。由式（5-41）計(jì)算。由式（5-39）計(jì)算中心距取中心距。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)：取，實(shí)際傳動(dòng)比傳動(dòng)比誤差:，在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級(jí)。3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，載荷有輕微沖擊，由表5-3取由圖5-4(a)，按8級(jí)精度和得齒寬mm由圖5-7(a)，按,考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，得。由表5-4，得則計(jì)算重合度齒頂壓力角由式（5-13）得，由式（5-17），計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 4驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-18(b)得由圖5-19，得由式（5-32），,故。取由式（5-31）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力由圖（5-14）得由圖（5-15）得由式（5-23）計(jì)算由式（5-44）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力5齒輪主要幾何參數(shù)㈢減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1選擇材料小齒輪45Cr調(diào)質(zhì)處理齒面硬度250-280HBW大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度235-250HBW傳動(dòng)比u=i=3.3422，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖5-17，由式（5-29），取按齒面硬度250HBS和235HBS，由圖5-16(b)，得由式（5-28）計(jì)算許用接觸應(yīng)力2按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初取，由表5-5得減速傳動(dòng)，;取。由式（5-14）計(jì)算。由式（5-18）計(jì)算中心距取中心距。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)：取，實(shí)際傳動(dòng)比傳動(dòng)比誤差，在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級(jí)。3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)，載荷有輕微沖擊，由表5-3取由圖5-4(a)，按8級(jí)精度和得齒寬mm由圖5-7(a)，按,考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，得。由表5-4，得則計(jì)算重合度齒頂壓力角由式（5-13）得，由式（5-17），計(jì)算齒面接觸應(yīng)力4驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-16(b)得由圖5-15，得由式（5-23），,故。取由式（5-31）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力由圖（5-14）得由圖（5-15）得由式（5-23）計(jì)算由式（5-44）計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力5齒輪主要幾何參數(shù)七、軸的設(shè)計(jì)及校核和聯(lián)軸器的選擇㈠高速軸的設(shè)計(jì)及校核1初步估定減速器高速軸外伸段軸徑軸材料選為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.6418kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min。轉(zhuǎn)矩為，其許用彎曲疲勞強(qiáng)度為由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，查得因軸端處需開一個(gè)鍵槽，軸徑加大5%,取d=25mm。2選擇聯(lián)軸器并確定減速器外伸段軸徑根據(jù)所選Y132M2—6型電機(jī)查表4-12-2選電機(jī)軸徑則根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-1985）。聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩為：由表11-1查得K=1.25~1.5，取K=1.5則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：查TL6聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩：若取減速器高速軸外伸段軸徑d=25mm,可選聯(lián)軸器軸孔，所以TL6聯(lián)軸器能滿足條件。3初選軸上零件的裝配尺寸并確定軸上零件的裝配方案見附圖所示：見于附圖一。a、1-2/4-5段用于安裝軸承6307和軸套（用于固定軸承），故取直徑為35mm，長(zhǎng)度為2×21+2×10=62mmb、2-3段為小齒輪，直徑取為46mm長(zhǎng)度為60mm。c、3-4段為自由段考慮中間軸上的Z3齒輪的寬度為74mm，所以直徑取為40mm,長(zhǎng)度取為84mm。d、5-6段為端蓋布置及預(yù)留裝配端考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度所以外徑取30mm，長(zhǎng)度取為45mm。e、6-7段用于與聯(lián)軸器配合，直徑取25mm，長(zhǎng)度取為50mm，考慮到聯(lián)軸器需要44mm及預(yù)留6mm。所以總長(zhǎng)及各段直徑如下：長(zhǎng)度：L=L1-2+L2-3+L3-4+L4-5+L5-6+L6-7=31+60+84+31+45+50=301mm各段直徑：L1-2、L4-5為直徑35mmL2-3為直徑46mmL3-4為直徑40mmL5-6為直徑30mmL6-7為直徑25mm4、校核高速軸的強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于這一級(jí)的傳動(dòng)軸我們利用扭彎合成強(qiáng)度條件來(lái)校核，強(qiáng)度理論為第三強(qiáng)度理論。其結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為下圖受力分析以及扭彎合成計(jì)算齒輪受力可以分解為徑向力Fr和圓周力Ft其大小和方向計(jì)算如下：b、求d點(diǎn)的彎矩以便畫扭彎圖：Xy平面內(nèi)的彎矩：所以：第三強(qiáng)度理論校核：經(jīng)分析最容易破壞的是b點(diǎn)，所以對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行校核。所以設(shè)計(jì)的高速軸滿足強(qiáng)度要求，不需要?jiǎng)偠刃：耍O(shè)計(jì)合理不用修改。㈡中間軸的設(shè)計(jì)及校核軸的材料選為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.4575kW，轉(zhuǎn)速n=212.7707r/min。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，查得，取d2＝40mm見附圖2，采用與校核高速軸相同的方法校核，經(jīng)驗(yàn)證中間軸的強(qiáng)度符合要求。㈢低速軸的設(shè)計(jì)1初步估定減速器低速軸外伸段軸徑軸的材料選為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.4575kW，轉(zhuǎn)速n=212.7707r/min,因軸端處需開一個(gè)鍵槽，軸徑加大5%,，取d3=50mm2選擇聯(lián)軸器并確定減速器外伸段軸徑根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-1985）。聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩為：由表11-1查得K=1.25~1.5，取K=1.5則計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：查TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩：若取軸外伸段軸徑d=50mm,則選TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器能滿足條件。圓周力：2）計(jì)算支點(diǎn)反力ａ.鉛垂面支反力，b.水平面支反力采用與校核高速軸相同的方法校核，經(jīng)驗(yàn)證低速軸的強(qiáng)度符合要求。 八、軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算㈠軸承的選擇：高速軸滾動(dòng)軸承6208（GB/T297-1994）中間軸滾動(dòng)軸承6208（GB/T297-1994）低速軸滾動(dòng)軸承6212（GB/T297-1994）…㈡軸承壽命驗(yàn)算1低速軸軸承壽命驗(yàn)算⑴計(jì)算軸承支反力水平支反力垂直支反力合成支反力⑵確定軸承的承載能力查表4.6-1，軸承6212的計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷，由其安裝支承結(jié)構(gòu)知，全部由軸承2承受，故⑶校核軸承的壽命按軸承工作溫度在120以下，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》9-4知2中間軸軸承壽命驗(yàn)算通過(guò)與低速軸軸承相同的壽命驗(yàn)算方法驗(yàn)算，中間軸軸承壽命夠用，故6208軸承適用。3高速軸軸承壽命驗(yàn)算通過(guò)與低速軸軸承相同的壽命驗(yàn)算方法驗(yàn)算，高速軸軸承壽命夠用，故6208軸承適用。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算㈠中間軸上鍵的選擇與驗(yàn)算1中間軸上鍵的選擇齒輪處選擇A型鍵L=63GB1096-79外伸處選擇B型鍵L=45GB1096-792鍵的校核⑴齒輪處選擇普通平鍵12×63GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=12/2=6mm，k=h-t=8-5=3mm，l=L-2×R=63-2×8=47mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》2-10，查得⑵外伸處選擇普通平鍵12×45GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=12/2=6mm，k=h-t=8-5=3mm，l=L=45=45mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》2-10，查得2低速軸上鍵的選擇齒輪處選擇A型鍵L=56GB1096-79外伸處選擇B型鍵L=70GB1096-792鍵的校核⑴齒輪處選擇普通平鍵18×56GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=18/2=9mm，k=h-t=11-7=4mm，l=L-2×R=56-2×9=38mm，d=62mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》2-10，查得⑵外伸處選擇普通平鍵14×70GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=14/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L=70mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》2-10，查得十、減速器的潤(rùn)滑及密封形式選擇1減速器的潤(rùn)滑采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油GB5903-86。2密封圈采用旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈低速軸選用FB065072GB13871-92高速軸選用FB050072GB13871-923油標(biāo)尺采用M16,材料Q235A。十一、設(shè)計(jì)總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)是一次理論與實(shí)際的結(jié)合，在這段時(shí)間內(nèi)，我學(xué)習(xí)了很多，課本上的知識(shí)也得以更好的吸收。在一遍一遍的修改，重新校核的過(guò)程中，我知道了設(shè)計(jì)一個(gè)成品的具體流程以及應(yīng)該要考慮的問(wèn)題。做好一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，首先要有足夠的基礎(chǔ)功底。這樣能才在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，知道有哪些方便是需要注意的，哪些零件應(yīng)該如何設(shè)計(jì)。而這些與我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的機(jī)械原理，材料力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)都息息相關(guān)。這次設(shè)計(jì)，也讓我們學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用課本上的知識(shí)。剛剛開始設(shè)計(jì)的那幾天，僅僅是照搬課本，照著課本上的例題一步一步的對(duì)號(hào)入座，設(shè)計(jì)完一遍，只有手酸的感覺。而對(duì)每一步到底是為了什么，是什么功能還是不能夠知根知底。具體的思路也不是很明確，但是這段跟無(wú)頭蒼蠅一樣的過(guò)程也讓我學(xué)會(huì)了一個(gè)重要的技能查閱手冊(cè)。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)是一個(gè)設(shè)計(jì)者最重要的工具。記得一次在網(wǎng)上看見一個(gè)人提了一個(gè)有關(guān)機(jī)械方面的問(wèn)題，回答的答案都是查手冊(cè)。不會(huì)查手冊(cè)的都不敢說(shuō)自己是學(xué)機(jī)械的。手冊(cè)提供了我們很多的資料數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化的零件尺寸設(shè)計(jì)也方便了我們的設(shè)計(jì)以及零件的通用性。而查閱手冊(cè)也是每一個(gè)機(jī)械人必須要掌握的技能。在一段時(shí)間的設(shè)計(jì)以后，我的思路也明細(xì)起來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)的課本也被我翻得破破爛爛的。但是收獲也是非常的明顯，比如齒輪，軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)算出的結(jié)果應(yīng)該滿足一定的要求，這樣減速器的整體結(jié)構(gòu)才能正常的工作。起初我所計(jì)