《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書——帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)者陳勁軍指導(dǎo)老師楊金勇設(shè)計(jì)時(shí)間2010年1月設(shè)計(jì)單位中國(guó)礦業(yè)大學(xué)目錄一課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2二設(shè)計(jì)要求2三設(shè)計(jì)步驟21傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案22電動(dòng)機(jī)的選擇33確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比44齒輪的設(shè)計(jì)65滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)8附兩根軸的裝配草圖166鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)187箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)198潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)20四設(shè)計(jì)小結(jié)20五參考資料21一課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（簡(jiǎn)圖如下）1輸送帶2滾筒3聯(lián)軸器4減速器5V帶傳動(dòng)6電動(dòng)機(jī)1設(shè)計(jì)條件1）機(jī)器功用由輸送帶運(yùn)送物料，如沙石，磚，煤炭，谷物等；2）工作情況單項(xiàng)運(yùn)輸，載荷輕度振動(dòng)，環(huán)境溫度不超過40；3）運(yùn)動(dòng)要求輸送帶運(yùn)動(dòng)速度誤差不超過7；4）使用壽命8年，每年350天，每天8小時(shí)；5）檢修周期一年小修，三年大修；6）生產(chǎn)廠型中小型機(jī)械制造廠；7）生產(chǎn)批量單件小批量生產(chǎn)；2原始數(shù)據(jù)運(yùn)送帶工作拉力F/KN運(yùn)輸帶工作速度V/M/S卷筒直徑D/MM512190二設(shè)計(jì)要求1減速器裝配圖一張。（三視圖，A1圖紙）2繪制軸、齒輪零件圖各一張。（A3圖紙）3設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。三設(shè)計(jì)步驟1傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案1）外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為V帶傳動(dòng)。2）減速器為一級(jí)展開式圓柱齒輪減速器。3方案簡(jiǎn)圖如下圖1輸送帶；2滾筒；3聯(lián)軸器；4減速器；5V帶傳動(dòng)；6電動(dòng)機(jī)4）該方案的優(yōu)缺點(diǎn)該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)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(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分一級(jí)圓柱齒輪減速，這是一級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。總體來講，該傳動(dòng)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(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。2、電動(dòng)機(jī)的選擇1）選擇電動(dòng)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(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為KWVPW6F從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為54321由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表91可知V帶傳動(dòng)效率096滾動(dòng)軸承效率099（球軸承）12齒輪傳動(dòng)效率097（7級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)）3聯(lián)軸器傳動(dòng)效率099（彈性聯(lián)軸器）4卷筒傳動(dòng)效率0965所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為KWPWD98603）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表51推薦的傳動(dòng)比合理范圍，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為81ISDVNW/RAD2190所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為綜合考MIN60MIN128RRNIWD慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為750的電動(dòng)機(jī)。INR根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表162選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L8。其主要性能如下表電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速/R/MIN額定轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y160L87572020203計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比I1總傳動(dòng)比為I61207WMNI2分配傳動(dòng)比II考慮潤(rùn)滑條件等因素，初定2I31各軸的轉(zhuǎn)速I軸MIN720RNMII軸I36IIII軸IN120RIN卷筒軸MIW2各軸的輸入功率I軸KPD986II軸W321III軸K73卷筒軸P4624卷3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為DTMNNPTMD466102697081591059I軸MNTD402II軸I51176III軸23卷筒軸MNT52409卷將上述計(jì)算結(jié)果匯總與下表，以備查用軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/NMM轉(zhuǎn)速N/R/MIN傳動(dòng)比I效率I軸6984102697202095II軸663573603096III軸637510120卷筒軸624597412010984齒輪的設(shè)計(jì)1）選定材料及確定許用應(yīng)力1按簡(jiǎn)圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表111選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，,大齒輪為45鋼（正火），硬MPA601LIMHPA450FE度為240HBS，,二者材料硬度差為60HBS。38LI323由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表115,取，1SH6FPA480256HLIM11M3SLI2PAA258161450FE132SFE22）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按7既精度制造，取載荷系數(shù)為13。齒寬系數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)80D基礎(chǔ)表116小齒輪上的轉(zhuǎn)矩MNNPT5525110763601909取Z188機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表114M9048052138076132Z52H11EDUKT齒數(shù)取，則25Z175Z12模數(shù)M63D1齒寬取,D72908BM75B,8021按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表41取M375MM,實(shí)際的Z53251M8173D2中心距MD518729A213）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)（由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖118和圖119可得），752Y1FA61SA，752校驗(yàn)MPAPAMZBMYKTFSA258157923617506121F1FPAYSAFS20416759F12F2校驗(yàn)合格4）計(jì)算齒輪圓周速度VSNDV/M7106391065）齒頂高、齒根高和齒高等計(jì)算M4587325HMHA753M687543201CF（6）基圓直徑12OS72S67,COS30CS238DDM匯總計(jì)算結(jié)果如下表5滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)一高速軸的設(shè)計(jì)輸在軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩PNT由上可知，KWP63MI360RMN51076求作用在齒輪上的力因已知高速小齒輪的分度圓直徑Z759325D1圓周力NTFT18徑向力NTR36820TAN37AN小齒輪MM大齒輪MM分度圓直徑D937528125齒頂高AH375375齒根高F4687546875齒全高H8437584375齒頂圓直徑AD1012528875齒根圓直徑F84375271875基圓直徑B8812643中心距A1875傳動(dòng)比I3軸向力0FA初步確定軸的最小直徑材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表142，取，于10C是，由于鍵槽的影響，故M052936103MINPDM92ININ輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直徑，取，根據(jù)帶輪結(jié)1DM351構(gòu)和尺寸，取。ML501齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1為了滿足帶輪的軸向定位要求，1段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑；MD422初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)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(cè)選取單列角接觸球軸承MD427009AC，其尺寸為，故。BDD1675MD45733由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端4的直徑，04。軸肩高度，故取，則軸肩處的直徑M73804LDH0H。5D4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(jì)而定。根23據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)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。ML18L4125根據(jù)安裝時(shí)齒輪中心要在一條線上，可得M3L至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。1段D135MML150MM2段D2D1742MML241MM3段D3D2345MML333MM4段D4D3550MML477MM5段D5D4558MML575MM6段D651MML67MM7段D7D345MML714MM2軸上零件的周向定位由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表111查得帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按平鍵截面。齒輪與軸的連接，選用1DMHB36810L平鍵截面，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過度M694配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。3確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表152，取軸端圓角。452求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。L1245MM1求垂直面的支撐反力FRTXYZFAYAZFAZAYMC1C2MCTN64312F2R11VLDARVRV4122求水平面的支撐反力NFTH6593826213）繪制垂直面的彎矩圖MLV271140M21CNFV256314繪制水平面的彎矩圖ML438140982H1C25）求合成彎矩圖N162527MC2C216求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩MNFT8209382DT17求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可以看出面AA面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為取折合系數(shù)，代入上式得22MTCE60MN578160188）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸的最小直徑軸的材料為45鋼，正火處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表141查得由表143查得PA6BMPAB1MMBE5724507810D3331考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將最小直徑加大5M524MIN而實(shí)際設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)截面處的MIN8250DD因此該軸符合要求二低速軸的設(shè)計(jì)輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩PNT由上可知，KW376MI120RMN5107求作用在齒輪上的力因已知低速大齒輪的分度圓直徑2581735D2圓周力NDTFT3602徑向力TR21AN軸向力0FA初步確定軸的最小直徑材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表142，取，于10C是，由于鍵槽的影響，故M3412076133MINPDM40ININ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1D與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。1D聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)表141，取，則TKACA51AKMNTKACA6591075315按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用HL4型彈性柱銷CA聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑，故取MN2D4，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度MD451L1L8軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1為了滿足辦聯(lián)軸器的軸向定位要求，1段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)MD262MD52軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而L1不壓在軸的端面上，故第1段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取LML102初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)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(cè)選取單列角接觸球軸MD527011AC，其尺寸為，故。BDD1890D5633取安裝齒輪處的軸端第4段的直徑；齒輪的左端與左軸承之D64間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的跨度為75MM，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，ML724齒輪的軸向定位軸肩，取。軸環(huán)寬度，取D1645D65HB41。ML5124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(jì)而定，由23軸承外徑D90MM得，而，,總寬度為M10D3MD13032ED。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂E21D0的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。L18ML4125根據(jù)安裝時(shí)齒輪中心要在一條線上，有設(shè)計(jì)軸的草圖可得M36L至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表1段D145MML1110MM2段D2D1752MML241MM3段D3D2355MML336MM4段D4D3560MML472MM5段D5D4565MML575MM6段D6D460MML67MM7段D7D355MML716MM2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。按由機(jī)械設(shè)計(jì)課程4D上機(jī)與設(shè)計(jì)表111查得齒輪與軸的連接，選用平鍵截面，MHB18鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為M63。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處M9014選軸的直徑尺寸公差為。3確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表152，取軸端圓角。452求軸上的載荷L1225MM,K106MM1求垂直面的支撐反力N1652F2R11VLDARNFVRV165123求水平面的支撐反力TH658023214求F點(diǎn)在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力NLK101F865312F4）繪制垂直面的彎矩圖MV19402M21CNLFV150615）繪制水平面的彎矩圖M410282H1C26）F力產(chǎn)生的彎矩圖NK610M2危險(xiǎn)截面F力產(chǎn)生的彎矩為ML530286531A7）求合成彎矩圖MN5647419C22AF2C1）（8求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩MNFT5072803652DT19求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可以看出面AA面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為取折合系數(shù)，代入上式得22MTAE6MN47155064729）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸的最小直徑軸的材料為45鋼，正火處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表141查得由表143查得PA60BMPAB1MMBE67501047510D333考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將最小直徑加大5M265MIN而實(shí)際設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)截面處的MIN25360DD因此該軸符合要求附兩根軸的裝配草圖如下三滾動(dòng)軸承的校核軸承的預(yù)計(jì)壽命HLH290365108計(jì)算輸入軸承1已知，兩軸承的徑向反力MIN36RNNFR6593821由選定的角接觸球軸承7009AC，軸承內(nèi)部的軸向力RS0NFFRS3680212因?yàn)椋訟SA故，NA3681SA23，查手冊(cè)可得0RF6802RF680E由于，故EA1,1YX,故R224計(jì)算當(dāng)量載荷、1P由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表169，取，則31PFNFYXFARP20711PR225軸承壽命計(jì)算由于，取，角接觸球軸承，取，21N10731TF查手冊(cè)得7009AC型角接觸球軸承的，則825RCHLHPCFNLHTH290411207583606013）（故滿足預(yù)期壽命。計(jì)算輸出軸承1已知，兩軸承的徑向反力MIN120RNNFR6518021由選定的角接觸球軸承7011AC，軸承內(nèi)部的軸向力RSNFFRS81256212因?yàn)?，所以AS0A故，NA851SA23，查手冊(cè)可得6801RAF6802RAF680E由于，故E,1YX,故RA224計(jì)算當(dāng)量載荷、1P由機(jī)械設(shè)計(jì)表136，取，則31PFNFYXFARP5911PR225軸承壽命計(jì)算由于，取，角接觸球軸承，取，21N519331TF查手冊(cè)得7006AC型角接觸球軸承的，則235RC29014970615920660HTHLHPCFNL故滿足預(yù)期壽命。6鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)帶輪與輸入軸間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選A型平鍵，其尺寸為MD35ML50，GB/T10952003B10H836現(xiàn)校核其強(qiáng)度,BL2MNT51076A89A285/1074MPDTP查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。MPAPP輸入軸與齒輪間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選A型平鍵，其尺寸為MD50ML7，GB/T10952003B14H963現(xiàn)校核其強(qiáng)度,BL4MNT5106MPADTP93950/17查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。MPAP10P輸出軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選A型平鍵，其尺寸為MD45ML10，GB/T10952003B1H9現(xiàn)校核其強(qiáng)度,BL76MNT5107MPAPADTP896945/1054查手冊(cè)得，因?yàn)椋舒I符合強(qiáng)度要求。MPAP輸出軸與大齒輪間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選A型平鍵，其尺寸為MD60ML72，GB/T10952003B18H163現(xiàn)校核其強(qiáng)度,BL45MNT510MPAPADTP2860/74查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。MPAP1P7箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合67ISH1機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度2考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。因其傳動(dòng)件速度小于12M/S，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH大于40MM為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為363機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性鑄件壁厚為8MM，圓角半徑為R5。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便4對(duì)附件設(shè)計(jì)A視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動(dòng)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(shí)，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(zhǎng)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8潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)對(duì)于單級(jí)圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用5120/MINRSH035792中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定