谷物運輸機傳動裝置設計說明書.doc

一、 課題：谷物運輸機傳動裝置設計二、 目的1. 綜合運用機械設計課程及其他先修課程的知識，分析和解決機械設計問題，進一步鞏固，加深和拓寬所學的知識。2. 通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握機械設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。3. 通過設計計算，繪圖以及運用技術標準，規(guī)范，設計手冊等有關設計資料，進行全面的機械設計基本技能的訓練。三、 工作條件1 使用期限：10年，二班制（每年按360天計）。2 載荷平衡。3 運輸物品：谷物。4 單向傳動，轉(zhuǎn)速誤差不得超過5%。四、 原始數(shù)據(jù)1 運輸帶牽引力P：2200N2 運輸帶速度V：1.4m/s。3 滾筒直徑D：300mm。五、 設計計算內(nèi)容1 運動參數(shù)的計算，電動機的選擇；2 聯(lián)軸器的選擇；3 齒輪傳動的設計計算；4 軸的設計與強度計算；5 滾動軸承的選擇與強度校核；6 鍵的選擇與強度校核。六、 設計任務1 減速器裝配圖總圖一張（M1：1）；2 零件工作圖四張（齒輪，軸，箱體，箱蓋）。注： 1） 裝配圖底稿完成后，需經(jīng)指導教師審閱同意后方可加深。2）設計計算說明書1份。七、 完成時間共3周（2007.12.172008.1.6）八、 參考資料1 互換性與技術測量，湖南大學出版社，徐學林主編。2007.32 機械制圖（第四版），高等教育出版社，劉朝儒，彭福蔭，高治一編3 機械設計課程設計.高等教育出版社,（華中理工大學 王昆，重慶大學 何小柏，同濟大學 汪信遠 主編）2006.124 機械設計（第八版），高等教育出版社，濮良貴，紀名剛主編，2006年5月第八版；一、 擬定傳動方案1、分析傳動系統(tǒng)的工作情況 為了估計傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構(gòu)和擬定傳動方案，可先由已知條件計算其驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速nw，即 一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為11或16。故可以擬定出以二級傳動為主的多種方案。根據(jù)傳動要求：使用期限：10年，2班制（每年按360天計）；載荷平衡；運輸物品：谷物；單向傳動，轉(zhuǎn)速誤差不得超過5%。故可以采用雙級圓柱直齒輪傳動方案。2、傳動裝置簡圖： 計算及說明結(jié)果方案額定功率（KW）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）同步轉(zhuǎn)速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）一Y132M1-64960100073二Y112M-441440150043由方案1算得總傳動比接近12，并可使各圓柱齒輪傳動比在36之間，因此選用第1種方案進行設計。二、計算總傳動比并分配各級傳動比1、傳動裝置總傳比2、分配各級傳動比 為了使兩級的大齒輪有相近的浸油深度，高速級傳動比和低速級傳動可按下列方法分配： 則: 三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速電動機軸：第根軸：第根軸：第根軸： 計算及說明結(jié)果2、各軸輸入功率電動機軸：第根軸：第根軸：第根軸：3、各軸轉(zhuǎn)矩第根軸：第根軸：第根軸：四、齒輪設計計算高速級齒輪：1，選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)， 按傳動方案裝置圖，選用直齒圓柱齒輪傳動。， 運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。， 材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS， 大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。， 選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)2，按齒面接觸強度計算由設計計算公式（109a）計算，即3.36kw計算及說明結(jié)果1. 確定公式內(nèi)的各計算值1）.試選載荷系數(shù)。2）.由表107選取齒寬系數(shù)。3）.由表106查得材料的彈性影響系數(shù)。4）.由圖1021d按齒輪面硬度查得小，大齒輪的接觸疲勞強度極限分別為：。5).由式1013計算應力循環(huán)次數(shù)。6).由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)。7）.計算接觸疲勞許用力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S1，由式（1012）得8).許用接觸應力 計算及說明結(jié)果2.計算1).試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式2).計算圓周速度。3).計算齒寬及模數(shù)。4).計算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，由圖108查得動載系數(shù)；由表103查得。故載荷系數(shù) 5).按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得計算及說明結(jié)果 6).計算模數(shù)。 3，按齒根彎曲強度設計由式（105）得彎曲強度的設計公式為：，確定計算參數(shù)1.計算載荷系數(shù)。 3.查取齒形系數(shù)。由表105查得 4.查取應力校正系數(shù)。由表105查得 5.由圖1020c查得小，大齒輪彎曲疲勞強度極限分別為 6.由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)：7.計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（1012）得計算及說明結(jié)果8.計算大，小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。，設計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是由取，則，取904，幾何尺寸計算，計算分度圓直徑，計算中心距，計算齒輪寬度90計算及說明結(jié)果 取。驗算 ，合適。低速級：1，選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)，按傳動方案裝置圖，選用直齒圓柱齒輪傳動。運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。，材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為350HBS， 大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS。，選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)。2，按齒面接觸強度計算由設計計算公式（109a）計算，即1. 確定公式內(nèi)的各計算1. 試選載荷系數(shù)。2.由表107選取齒寬系數(shù)。3.由表106查得材料的彈性影響系數(shù)。4.由圖1021d按齒輪面硬度查得小，大齒輪的接觸疲勞強度計算及說明結(jié)果極限分別為：。5.由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)。6.計算接疲勞許用力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S1，由式（1012）得7.許用接觸應力 2. 計算1.試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 2.計算圓周速度。 3.計算齒寬及模數(shù)。計算及說明結(jié)果 4.計算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，由圖108查得動載系數(shù)；由表103查得。故載荷系數(shù) 5.按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得：6.計算模數(shù)。 3，按齒根彎曲強度設計由式（105），確定計算參數(shù)1.計算載荷系數(shù)。 2.查取齒形系數(shù)。計算及說明結(jié)果由表105查得 3.查取應力校正系數(shù)。由表105查得 4.由圖1020c查得小，大齒輪彎曲疲勞強度極限分別為 5.由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)：6.計算彎曲疲勞許用應力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（1012）得9.計算大，小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大。，設計計算 取2.52.5計算及說明結(jié)果對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)。于是由取，則4，幾何尺寸計算，計算分度圓直徑，計算中心距，計算齒輪寬度 取。5.各個齒輪參數(shù)：參數(shù) 齒輪齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4齒數(shù)z25902884齒頂d5018070210齒寬b55507570齒全高h4.54.54.54.5模數(shù)m222.52.5中心距a11514070210140計算及說明結(jié)果六、軸的設計1，初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表153，取A0 105，則有： 第根軸：第根軸：第根軸： 2，軸的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（以第根低速級軸為例） 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：查標準GB501485，選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱扭矩為630Nm。半聯(lián)軸器的孔。故取，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)軸器上面不壓在軸的端面上，故12段的長度應比略短一些，現(xiàn)取。為了滿足半聯(lián)軸器的定位要求，12軸段右端需制出一軸肩，故取12段直徑。初選滾動軸承。按工作要求，查標準：GB27689，選取中窄(3)系列深溝球滾子計算及說明結(jié)果軸承6310。其尺寸為：，則為了使左端軸承定位壓緊，則取，而。取安裝齒輪的一段，齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂寬度為75mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取。3，軸上零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表61查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為44mm，配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4，求軸上的載荷 由力平衡有：計算及說明結(jié)果受力如圖：；選材為45號鋼調(diào)質(zhì)處理，所以查表有： ； 計算及說明結(jié)果所以，危險截面為截面B；而此處，總彎矩：扭 矩：5，按彎曲合成應力校核軸的強度 校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，以軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表151查得，因此，故安全。6，校核軸的疲勞強度（1） 判斷危險截面從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面B上的應力最大，但應力集中不大，而且這里軸的直徑最大，故不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截計算及說明結(jié)果面左右兩側(cè)即可。（2） 截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1723=37324.8mm3 抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2723=74649.6mm3 截面左側(cè)的彎矩M為：M=389190300678.6NmmT=38900 Nmm軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得=640=275Mpa, =155因r/d=3/60=0.033，D/d=72/60=1.2按附表3-2經(jīng)插值后查得a=1.84，a=1.59；又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為q=0.84，q=0.88。故按式（附表3-4）可知：k=1+q（a-1）=1+0.84（1.84-1）=1.71；k=1+q（a-1）=1+0.88（1.59-1）=1.52由附圖3-2和3-3可知尺寸系數(shù)=0.65，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.84。軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，按式（3-12）和（3-12a）得綜合系數(shù)為K= k/+1/-1=1.71/0.65+1/0.92-1=2.72K= k/+1/-1=1.52/0.84+1/0.92-1=1.90又由3-1和3-2得碳鋼的特性系數(shù)=0.1-0.2，取=0.1計算及說明結(jié)果=0.05-0.1，取=0.05于是按式（15-6）（15-8）計算安全系數(shù)得S=20.1S=10Sca= =8.95S=1.5故可知其安全。（3）.截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1723=37324.8mm3 抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2723=74649.6mm3 截面右側(cè)的彎矩M為：M=194869300678.6NmmT=38900 Nmm軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得=640=275Mpa, =155因r/d=3/65=0.046，D/d=65/55=1.18按附表3-2經(jīng)插值后查得a=1.84，a=1.59；又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為q=0.84，q=0.88。故按式（附表3-4）可知：k=1+q（a-1）=1+0.84（1.84-1）=1.71；計算及說明結(jié)果k=1+q（a-1）=1+0.88（1.59-1）=1.52由附圖3-2和3-3可知尺寸系數(shù)=0.65，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.84。軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，按式（3-12）和（3-12a）得綜合系數(shù)為K= k/+1/-1=1.71/0.65+1/0.92-1=4.27K= k/+1/-1=1.52/0.84+1/0.92-1=3.44又由3-1和3-2得碳鋼的特性系數(shù)=0.1-0.2，取=0.1 =0.05-0.1，取=0.05于是按式（15-6）（15-8）計算安全系數(shù)得S=16.56S=9.51Sca= =8.25S=1.5故可知其安全。七、潤滑與密封、潤滑： 齒輪采用浸油潤滑。參考1P245。當齒輪圓周速度時，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。參考1P310。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的，采用稠度較小潤滑脂。、密封：Sca=8.25計算及說明結(jié)果防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А２?P383表10-37，高低速軸密封圈為：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。八、減速器的箱體和附件的設計：1、箱體：用來支持旋轉(zhuǎn)軸和軸上零件，并為軸上傳動零件提供封閉工作空間，防止外界灰砂侵入和潤滑劑逸出，并起油箱作用，保證傳動零件嚙合過程良好的潤滑。 材料為：HT200。加工方式如下： 加工工藝路線：鑄造毛坯時效油漆劃線粗精加工基準面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各緊固孔、油孔等去毛刺清洗檢驗2、箱體的結(jié)構(gòu)尺寸：（機械設計課程設計手冊p17）箱座壁厚：，所以，取。 箱蓋壁厚：， 所以，取。箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度：箱座、箱蓋的肋厚：地腳螺釘?shù)闹睆剑篸f=0.036a+12,取M16；因a=160mm所以地腳螺釘?shù)臄?shù)目為6個。軸承旁聯(lián)接螺栓的直徑：d1=0.75df=15mm,取M12箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓的直徑：d2=0.5df=12，。mm取M14；L=160mm軸承蓋外徑：（其中，D為軸承外徑，為軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑?。（見?-9，表9-10）中心高：HRa+40+20;取180mm軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑簲?shù)目：4；窺視孔蓋板螺釘?shù)闹睆剑?，取M6。計算及說明結(jié)果至箱外壁的距離：C1f=26mm,C11=22mm,C12=16mm至凸緣邊緣的距離C2f=24mm,C21=20mm,C22=14mm軸承旁凸臺的半徑：，h由結(jié)構(gòu)確定。外箱壁到軸承座端面的距離：l1=C1+C2+10=53mm齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離：，?。?44mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離：，?。骸?、附件：包括窺視孔及窺視孔蓋、通氣器、軸承蓋、定位銷、啟箱螺釘、油標、放油孔及放油螺塞、起吊裝置。九、滾動軸承的選擇和強度校核、初選軸承：高速軸：6303, dDB=174714中間軸：6306, dDB=307219低速軸：6310, dDB=5011027軸承端蓋外徑：高速軸：D2=D+5d3=47+58=87mm中間軸：D2=D+5d3=72+58=112mm低速軸：D2=D+5d3=110+58=150mm、軸承使用壽命的計算（Lh=t=48000h,n=960r/min）高速軸軸承：選用6303，Cr=10.5kN,Cor=6.55kNFrA=155.9N計算及說明結(jié)果FtA=428.7N徑向當量動負荷：Pr=Fr=456.2N徑向當量靜負荷：P0r= Fr=456.2N所以由式故可滿足預期壽命的要求。中間軸軸承：選用6306，Cr=20.8kN,Cor=14.2kNFrA=423.8NFtA=1164N徑向當量動負荷：Pr=Fr=1238.8N徑向當量靜負荷：P0r= Fr=1238.8N所以由式故可滿足預期壽命的要求。低速軸軸承：選用6310，Cr=47.5kN,Cor=35.6kNFrA=3480NFtA=1396N徑向當量動負荷：Pr=fpFr=1.23480=4176N計算及說明結(jié)果徑向當量靜負荷：P0r= Fr=1396N 所以由式h48000h故可滿足預期壽命的要求。十、鍵連接的選擇和校核計算型號扭矩T（Nm）直徑d工作長度（l=L-b） K=0.5h高速軸551454.22 1314321.2MPa中間軸12840175.6 42404.5 51.3MPa低速軸12856517.20 60506 57.3MPa1284445444.5 58.5MPa由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，且其材料為鋼，由表6-2可知=（100120），所以上述各鍵皆為安全的。十一、零件圖設計（一）、零件圖的作用： 作用：計算及說明結(jié)果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)。（二）、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3P113，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3P