機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).doc

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題目名稱： 帶式運(yùn)輸機(jī)的齒輪減速器 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 評(píng)定成績：教師評(píng)語： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日成績?cè)u(píng)閱教師日期 目 錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)書41.1傳動(dòng)裝置簡圖41.2工作條件：41.3原始數(shù)據(jù)：41.4設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：51.5設(shè)計(jì)任務(wù):52.電動(dòng)機(jī)的選擇62.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型62.2選擇電動(dòng)機(jī)的功率63.計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比63.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比63.2分配各級(jí)傳動(dòng)比64.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)74.1各軸轉(zhuǎn)速74.2各軸功率74.3各軸轉(zhuǎn)矩75.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算85.1選擇鏈條齒數(shù)85.2確定鏈節(jié)數(shù)LP85.3計(jì)算功率PC85.4鏈節(jié)距P85.5實(shí)際中心距a85.6鏈速v85.7鏈傳動(dòng)的受力分析85.8計(jì)算軸上載荷95.9靜力強(qiáng)度安全系數(shù)95.10潤滑方式96.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算106.1選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力106.2按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)106.3按齒面接觸強(qiáng)度校核116.4大、小齒輪分度圓直徑116.5齒輪的圓周速度117.聯(lián)軸器的選擇127.1類型選擇127.2載荷計(jì)算127.3確定型號(hào)128.軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇128.1輸入軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇128.2輸出軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇149.輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核1691選擇軸的材料，并確定許用應(yīng)力1692軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1610.1大齒輪與軸連接鍵的選擇1810.2鏈輪與軸連接的鍵選擇1911.潤滑1911.1減速器內(nèi)傳動(dòng)件的潤滑方式及其應(yīng)用1911.2齒輪傳動(dòng)潤滑劑的選擇1911.3減速器滾動(dòng)軸承的潤滑2011.4潤滑裝置2012.密封2013.減速器附件2014.減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸21參考資料221.設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.1傳動(dòng)裝置簡圖1、電動(dòng)機(jī) 2、聯(lián)軸器 3、單級(jí)斜齒輪圓柱齒輪減速器4、鏈傳動(dòng) 5、驅(qū)動(dòng)滾輪 6、運(yùn)輸帶1.2工作條件：(1)、使用期限10年，二班制（每年按300天計(jì)算）；(21)、載荷有輕微沖擊；(3)、運(yùn)輸物品：谷物；(4)、傳動(dòng)不可逆。1.3原始數(shù)據(jù)：工作機(jī)輸入功率PW=4.5KW，工作機(jī)輸入軸轉(zhuǎn)速n=180r/min。1.4設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：(1)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)的選擇；(2)、鏈條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；(3)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；(4)、軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算；(5)、滾動(dòng)軸承的選擇與強(qiáng)度校核；(6)、鍵的選擇與強(qiáng)度校核。1.5設(shè)計(jì)任務(wù):(1)、減速器裝配總圖一張（M1：1）(2)、零件工作圖四張（齒輪、軸、箱體、箱蓋）2.電動(dòng)機(jī)的選擇2.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇最常用的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2.2選擇電動(dòng)機(jī)的功率已知PW=4.5kw，nw =180r/min傳動(dòng)裝置總總效率=0123425 。其中，滾子鏈傳動(dòng)效率為00.96，彈性聯(lián)軸器效率為10.99，斜齒圓柱齒輪（8級(jí)精度）效率為30.97，滾動(dòng)軸承效率為40.98，滾筒軸滑動(dòng)軸承效率為50.96，則=0.960.990.970.9820.96=0.85所以，電動(dòng)機(jī)輸出功率為Pd=PW=4.5kw0.85=5.3kw查得鏈傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍為i鏈=25，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍為i齒=35，且推薦i總12，則裝置總傳動(dòng)比范圍i總=i鏈i齒=612，所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為nd=nwi鏈i齒=10802160r/min根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表121，在同步轉(zhuǎn)速1500 r/min的4級(jí)電動(dòng)機(jī)中選擇Y132S4型，額定功率Ped =5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速nm=1440 r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2，質(zhì)量68kg，符合設(shè)計(jì)要求。表2.1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表類型Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S4額定功率5.5kw滿載轉(zhuǎn)速1440r/min額定轉(zhuǎn)矩2.2質(zhì)量68kg3.計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比3.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總= =83.2分配各級(jí)傳動(dòng)比取鏈傳動(dòng)比i2=2.5，則單級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為i1=3.2表3.1 裝置傳動(dòng)比分配表總傳動(dòng)比8鏈傳動(dòng)比2.5齒輪傳動(dòng)比3.24.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)4.1各軸轉(zhuǎn)速設(shè)電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為1軸，低速軸為2軸，工作機(jī)軸為3軸，各軸轉(zhuǎn)速為n0=nm=1440r/minn1=n0=1440r/minn2=450r/minn3=180r/min4.2各軸功率Pd=5.3kwP1= Pd1 =5.30.99=5.247 kwP2= Pd14 =5.30.990.98=5.142 kwP3= Pd140=5.30.990.980.96=4.936 kw4.3各軸轉(zhuǎn)矩Td=9550=9550=35.14 NmT1=9550=9550=34.80 NmT2=9550=9550=109.12NmT3=9550=9550=261.88Nm表4.1 傳動(dòng)裝置各軸參數(shù)表轉(zhuǎn)速n(r/min)功率P（kw）轉(zhuǎn)矩T(Nm)1軸14405.24734.802軸4505.142109.123軸1804.936261.885.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1選擇鏈條齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)Z1=23，大鏈輪齒數(shù)Z2=i2Z1=2.523=585.2確定鏈節(jié)數(shù)LP初選中心距a0=40PLP=取LP=122節(jié) 5.3計(jì)算功率PC 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表1110查得工作情況系數(shù)KA=1.0，故PC=KAPed=15.5=5.5kw5.4鏈節(jié)距P由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表1113查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ=1.23采用單排鏈，KP=1=4.47kw根據(jù)kw，n1=1440r/min，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1131查得選用鏈號(hào)為08A的單排滾子鏈。由表119查得鏈節(jié)距P=12.70mm，每米質(zhì)量（單排）q=0.6kg/m，極限拉伸載荷FQ=13800N。5.5實(shí)際中心距a5.6鏈速v5.7鏈傳動(dòng)的受力分析(1)、有效拉力(2)、離心拉力(3)、由于傾斜角為30度，取垂度系數(shù)kf=4，則垂度拉力Ff=(4)、緊邊拉力F1=F+FC+Ff=2273.06+2.88+12.05=2287.99(N)(5)、松邊拉力 F2=FC+Ff=2.88+12.05=14.93(N)5.8計(jì)算軸上載荷(N)5.9靜力強(qiáng)度安全系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表119查得08A鏈條的極限拉伸載荷FQ=13800N，故安全系數(shù)為5.10潤滑方式由v=2.19m/s，節(jié)距P=12.70mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1132查得：采用滴油潤滑。表5.1 鏈傳動(dòng)參數(shù)表小鏈輪齒數(shù)23大鏈輪齒數(shù)58滾子鏈號(hào)08A潤滑方式滴油潤滑鏈節(jié)數(shù)122功率5.5KW鏈節(jié)距12.7mm中心距512.64mm鏈速2.19m/s安全系數(shù)6.03有效拉力2273.06N離心拉力2.88N垂度拉力12.05N緊邊拉力2287.99N松邊拉力14.93N軸上載荷2727.67N6.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力根據(jù)傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪，考慮到減速器傳遞功率不大，采用軟齒面齒輪：小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為260HBS，大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為225HBS。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1210和圖1214得Hlim1=700MPa，Hlim2=570 MPaFlim1=240 MPa，F(xiàn)lim2=190 MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表124得SH=1.0， SF=1.3許用應(yīng)用 ， 6.2按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表123查得載荷系數(shù)K=1.1，取齒寬系數(shù)a=0.34小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩初選螺旋角，Z1=28。Z2=i1Z1=3.228=89.6，則取Z2=90當(dāng)量齒數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1212查得YF1=2.62 YF2=2.19由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1213查得YS1=1.58 YS2=1.78，故取代入公式計(jì)算取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2.5mm。中心距。取6.3按齒面接觸強(qiáng)度校核6.4大、小齒輪分度圓直徑6.5齒輪的圓周速度由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表122知，選8級(jí)精度齒輪最合適。表6.1齒輪參數(shù)表大齒輪小齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)）40Cr(調(diào)質(zhì))齒數(shù)9028當(dāng)量齒數(shù)94.2329.32齒寬51mm56mm分度圓229mm71mm螺旋角中心距150mm7.聯(lián)軸器的選擇7.1類型選擇為隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器7.2載荷計(jì)算7.3確定型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表85查得LT4型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為63 Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為5700r/min，軸徑為2028mm。符合設(shè)計(jì)要求。表7.1 聯(lián)軸器參數(shù)表類型彈性套柱銷聯(lián)軸器型號(hào)LT4許用轉(zhuǎn)矩63 Nm許用最大轉(zhuǎn)速5700r/min8.軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇8.1輸入軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇(1)、作用在齒輪上的力(2)、兩軸承受到的徑向載荷(3)、軸承的選擇計(jì)算軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷：由于P1P2，為了保證同軸度和盡量減少備件品種，同一根軸上的兩軸承盡量采用同一型號(hào)。因此，按P1進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)=3，則表8.1 輸入軸軸承參數(shù)表類型深溝球軸承型號(hào)6208極限轉(zhuǎn)速（脂潤滑）8000r/min極限轉(zhuǎn)速（油潤滑）10000r/min8.2輸出軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇(1)、輸出軸傳動(dòng)效率P2 =5.142kw，n2=450r/min，T2=109.12 Nm(2)、低速大齒輪上的作用力大齒輪分度圓直徑d2=228.81mm，則(3)、兩軸承受到的徑向載荷(4)、軸承的選擇已知軸的轉(zhuǎn)速為450r/min，兩軸承所受的徑向載荷分別為Fr1=2310N，F(xiàn)r2=2261N，軸所受的軸向載荷FA=176N，軸承壽命Lh12000h。選擇軸承類型：根據(jù)軸的工作要求，選擇圓錐滾子軸承。初選軸承型號(hào)為30212。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表3可得C=97800N，C0=74500N，e=0.4,Y=1.5。計(jì)算內(nèi)部軸向力：表8.2 輸出軸軸承參數(shù)表軸承類型圓錐滾子軸承軸承型號(hào)30212極限轉(zhuǎn)速（脂潤滑）3600r/min極限轉(zhuǎn)速（油潤滑）4500r/min9.輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核91選擇軸的材料，并確定許用應(yīng)力92軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)、軸上零件的定位、固定和裝配單級(jí)減速器中，可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱布置，齒輪右邊由軸肩定位，左邊用套筒進(jìn)行軸向固定，其軸向固定靠A型平鍵。兩軸承分別以軸肩和套筒定位，而軸向固定則采用過渡配合或過盈配合。把軸做成階梯形，右邊軸承從右邊裝入，而齒輪、套筒、左邊軸承及左邊軸承端蓋均從左邊裝入軸上。(2)、確定軸的各段直徑和長度圖10.2段軸徑d1=60mm，主要是按軸承內(nèi)徑尺寸系列確定。初選軸承類型為圓錐滾子軸承，型號(hào)為30212，其內(nèi)徑為60mm，寬度為23.75mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套筒長為27mm。安裝齒輪軸段的長度應(yīng)比輪轂的寬度小2mm，故軸段的長度取L1=（2+24+27）mm = 53mm。段軸徑d2=65mm，考慮到軸承與軸和齒輪與軸的配合不同，加工精度要求不同，同時(shí)考慮到裝配的方便，因此取該軸段的直徑為65mm。該軸段的長度為L2=（51-2）mm=49mm。段軸徑為d3=73mm，主要是考慮該軸段要給齒輪和軸承進(jìn)行定位。軸徑d4=60mm，主要是考慮同一根軸上的2個(gè)軸承應(yīng)相同。其長度取L4=24mm。段d5=57mm，主要是考慮安裝軸承方便和對(duì)安裝軸承的軸段加工要求不同而設(shè)立?？紤]到通過帶有密封的軸承端蓋的軸段長度，應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的厚度，并考慮鏈輪和箱體外壁應(yīng)有一定距離來確定，由此取段軸的長度為L5=71mm。段即軸的輸出段，考慮到與鏈輪的配合以及裝配的方便，取該軸段的直徑為49mm，長度為L6=63mm。通過以上對(duì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖，如圖10.1所示。由以上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖可得軸的支承跨度為L=286mm。(3)、按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度10.鍵的選擇10.1大齒輪與軸連接鍵的選擇(1)、選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，幫選用圓頭普通平鍵（A型）根據(jù)d=65mm，從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表41中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=18mm，高度h=11mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=36mm。(2)、校核鍵連接的強(qiáng)度10.2鏈輪與軸連接的鍵選擇(1)、選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A鍵）。根據(jù)d=49mm查表得鍵的截面尺寸為：寬度b=14mm，高度h=9mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=45mm。(2)、校核鍵連接的強(qiáng)度表11.1 鍵參數(shù)表公稱尺寸bh長度大齒輪與軸連接的鍵181136mm鏈輪與軸連接的鍵14945mm型式圓頭普通平鍵（A型）11.潤滑11.1減速器內(nèi)傳動(dòng)件的潤滑方式及其應(yīng)用當(dāng)齒輪圓周速度v12m/s時(shí)，多采用浸油潤滑，將大齒輪浸入油池中一定的深度，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)把潤滑油帶入嚙合區(qū)。圓柱齒輪浸沒深度以一齒高為宜，但不小于10mm。經(jīng)計(jì)算知齒輪圓周速度v=5.365m/s，故采用浸油潤滑。11.2齒輪傳動(dòng)潤滑劑的選擇閉式齒輪傳動(dòng)一般采用潤滑油潤滑。根據(jù)齒輪的強(qiáng)度極限和圓周速度由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表125查得，采用潤滑油黏度值（400）為100m2/s。11.3減速器滾動(dòng)軸承的潤滑由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表67查得圓錐滾子軸承30212極限轉(zhuǎn)速為11.4潤滑裝置潤滑裝置采用M16桿式油標(biāo)。12.密封采用氈圈密封，防止?jié)櫥瑒┑牧魇В瑫r(shí)防止外界灰塵、水分及其他物質(zhì)浸入軸承。13.減速器附件(1)、窺視孔和窺視孔蓋：為了檢查傳動(dòng)件的嚙合情況，并向機(jī)體內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在機(jī)體上設(shè)置窺視孔。窺視孔應(yīng)設(shè)置在減速器機(jī)體的上部，可以看到所有部件嚙合的位置，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙，檢查齒輪的失效情況和潤滑狀況。(2)、放油孔及放油螺塞：更換油時(shí)，應(yīng)把污油全部排出，并進(jìn)行機(jī)體內(nèi)清洗。因此，應(yīng)在機(jī)體底部油池最低位置開設(shè)放油孔。平時(shí)，放油孔用油螺塞和防漏墊圈堵住。為了便于加工，放油孔出的機(jī)體外壁應(yīng)有加工凸臺(tái)，經(jīng)過機(jī)械加工成為放油螺塞頭部的面，并加封油墊圈以免漏油，封油墊圈可用石棉橡膠板或皮革