東南大學儀科大四齒輪設計綜述

1、機械設計課程設計22009319李松機械設計課程設計說明書課程名稱： 機械零件課程設計 題目名稱： 帶式運輸機傳動裝置的設計 班級：220093 班姓名：李松學號：22009319機械設計課程設計22009319李松目錄一、設計任務書二、傳動方案的擬定三、電動機的選擇、傳動系統(tǒng)參數(shù)的選擇和計算四、傳動零件的設計計算五、軸的設計計算六、鍵聯(lián)接的選擇計算七、滾動軸承的類型、代號選擇和壽命計算八、聯(lián)軸器的選擇九、箱體設計十、 潤滑密封的選擇參考資料機械設計課程設計22009319李松項目任務書設計一個帶式輸送機。要求：輸送帶工作拉力為 7.5kN，輸送帶速度為 0.8m/s，卷筒直徑為 365mm。

2、 帶式輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)， 載荷變化不大，空載啟動；輸送帶速度允許誤差 5% ， 室內(nèi)工作，有粉塵；兩班制工作（每班按 8h 計算），使用期限為 10 年，大修期 為 3 年；在中小型機械廠小批量生產(chǎn)。傳動方案的擬定方案選擇：單級斜齒輪 +帶傳動設計方案圖 1. 傳動方案簡圖三、電動機的選擇、傳動系統(tǒng)參數(shù)的選擇和計算1、選擇電動機 ：輸出機所需功率Pw = Fv w ：電動機所需功率Po= Pw總總 = 帶 軸承 齒聯(lián)軸器由 PPT表格可得：w =0.96、 帶 0.95、 軸承 =0.99、 齒 =0.98、 聯(lián)軸器 =0.99機械設計課程設計22009319李松其中： 齒 =0.98 （按

3、 7 級精度計算）。 從而，得到電動機所需要的輸入功率Po=F3vw 帶 軸承 齒 聯(lián)軸器6989w ：查表格得：帶的傳動比 2 i帶 4 ，齒輪的傳動比 3 i齒 6所以總傳動比 6 i總 24總60 v 60 1000 0.8 41.86r /min滾筒的輸出轉(zhuǎn)速365n251.16r / min ni ni總 1004.64r / min電機輸入轉(zhuǎn)速范圍為三相異步電機，其中 1000r /min 和750r /min 的同步轉(zhuǎn)選擇 Y系類（ IP23）速電機符合要求，進行電動機比較，我們發(fā)現(xiàn) Y160L-8電機的額定功率為 7.5kW ， 滿載轉(zhuǎn)速為 720r /min ，同步轉(zhuǎn)速為 7

4、50r /min ，最符合要求。故選用 Y160L-8 電機。2、傳動比的分配及傳動系統(tǒng)參數(shù)的計算滿載轉(zhuǎn)速為 720r /min ，總傳動比 i 720/ 41.86 17.2；分配 i齒 =5、i帶 =3.44 （滿足 i i齒 i帶 ） 各軸轉(zhuǎn)速n 723軸 1n1 m 209.30r / min1 i 帶 2.879n1 2 5 1 .1 3軸 2n2 1 41 . 8r6 / m i ni齒6卷筒軸n3 n2 41.86r /min 各軸功率軸 1P1=Po 帶 6.64kw軸 2P2 P1 軸承 齒輪 6.44kw卷筒軸P3 P2 軸承 聯(lián)軸器 6.31kw機械設計課程設計22009

5、319李松 各軸轉(zhuǎn)矩軸 1T1=9550 P1 302.97 N mn1軸 2T2=9550 P2 1469.23 N mn2P3卷筒軸 T3 =9550 3 1439.57 N mn3四、傳動零件的設計計算【注：下述所有“表”以及“圖”均來自機械設計基礎 】 帶輪傳動設計V 帶選型與帶輪直徑的確定由表 13-8，確定工作環(huán)境系數(shù) K A 1.2，故Pc K APo 1.2 6985w 8386w根據(jù)Pc 8386w ， nm 720r /min查圖13-15可知應選 B型普通 V帶.小帶輪的直徑 d1 125 140 mm，取 d1 140mmd2 nm d1(1 ) 472mm (0.02

6、)n1帶速 vd1nm5.28m / s，在 525m/s 之間，合適。60 1000V帶的中心距和基準長度的確定初選中心距 a0 1.5(d1 d2) 918mm取 a0 900mm，符合 0.7(d1 d2) a0 2(d1 d2) 。計算帶長：L0 2a0(d1 d2 ) (d2 d1) 2792mm0 0 2 1 24a0查表 13-2 ，對 B型帶選用 Ld 2800mm。再算出實際的中心距機械設計課程設計22009319李松Ld L02500 2792a a0d 0 (900 )mm 904mm221. 驗算小帶輪包角1 180 d2 d1 57.3 180 21 159 120

7、合適。 1a2. 確定 V帶根數(shù)查表 13-3 得 d1 140mm n1 720r / min 額定功率 P1 1.82kw，查表 13-5 得 額定功率增量 P1 0.22kw，包角修正系數(shù) K 0.95，帶長修 正系數(shù) KL 1.05 ，則帶數(shù)z(P1PcP1)K KL4.12選取帶數(shù)為 5 根。3. 求帶輪軸壓力 FQ表 13-1 q 0.17kg / m ，單根 V 帶的初拉力F0 500Pc (2.5 1) qv2 264N zv K作用在軸上的壓力為FQ 2zF0 sin12 5 264 sin 15922596N綜合結(jié)果如下：V帶型號中心距基準長度根數(shù)帶輪直徑 /mm小輪包帶輪

8、軸小輪大輪角壓力普通 B904mm2800mm51404721592596N 齒輪傳動的設計A. 齒輪材料及許用應力的確定45 鋼（表面淬火），硬度為 40采用斜齒輪硬齒面?zhèn)鲃?，選擇齒輪材料為50HRC。FE 690MPa ， H lim 1140MPa機械設計課程設計22009319李松表 11-5 安全系數(shù) SF 1.25,SH 1 ，表 11-4 彈性系數(shù) ZH 2.5,ZE 189.8 ，則0.7 FE 0.7 690 F 1 F 2FE MPa 386 MPaSF1.25H lim 1140 H1 H2 H limMPa 1140MPaH1H 2SH1B. 按輪齒彎曲強度設計齒輪按

9、7 精度制造。查表 11-3 載荷系數(shù) K=1.3查表 11-6 齒寬系數(shù) d 0.8小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T1 302.97N m初選螺旋角 15齒數(shù)取 z1 20,則z2 z1 i 齒 20 5 100。齒形系數(shù) zv1 230 22.19, zv2 1030 110.96 。cos 15 cos 15查圖 11-8 YFa1 2.84,YFa2 2.23，查圖 11-9 YSa1 1.58,YSa2 1.81因為 YFa1FY1Sa1 0.01162 YFa2FY2Sa2 0.0105，所以要對小齒輪進行彎曲強度計 算，小齒輪的法向模數(shù)為mn 3 2dKzT121 YFa1FY1Sa1 cos

10、22.98mm取mn 3mm。中心距a mn2(czo1s z2) 186.38mm， 取a 190mm。確定螺旋角arc cos mn ( z1 z2) 18.67 18 40192a齒輪分度圓直徑 d齒1 mnz1 /cos 63.333mm,d齒2 mnz2/ cos 316.663mm機械設計課程設計22009319李松齒寬 b dd齒1 0.8 63.333mm 50.7mm，取 b2 50mm,b1 55mm 。C. 驗算齒面接觸強度d2 /d1 5可以看出 H H1 1140MPa ，安全。D. 齒輪的圓周速度d齒1n1v 齒1 1 1.005m / s60 1000對照表 11

11、-2，符合要求。齒輪計算結(jié)果如下：模數(shù)中心距齒數(shù)分度圓直徑齒寬小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪3mm190mm2010063.333mm316.663mm55mm50mm五、軸的設計計算 計算各軸的最小直徑軸的材料選擇 45 號鋼，正火處理，硬度為 156217HBS，表 14-2 C=107118，取 C=115，用公式 d C 3 P可以得出 d1 36.41mm, d2 61.62mm，考慮到開鍵槽， 所以直徑增加 5%，所以 d1 37.76mm, d2 64.70mm 。 軸的結(jié)構(gòu)設計A. 第一級帶輪軸的結(jié)構(gòu)設計由于第一級為高速軸，小齒輪分度圓直徑 =63,333mm，直接將小齒

12、輪直接加 工成齒輪軸。軸的設計草圖為如下：機械設計課程設計22009319李松1. 第五段安裝齒輪，由于齒輪分度圓直徑為 63.333mm，齒寬 55mm，因此第 五段的長度為 55mm。2. 第一段安裝帶輪，取直徑為 40mm 37.76 mm ，考慮帶長，取長度為 60mm。3. 第二段為軸伸出箱體的一段， 考慮到壁厚以及軸承蓋厚， 取其長度為 80mm，4. 第三、四段分析，第三段選擇 7210C角接觸軸承，厚度為 20mm ,長度為 23m（m擋油環(huán)的安裝）；第四段需要考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離大約 1015mm， 所以取 20mm；5. 直徑推算，第五段為齒輪，分度圓直徑為 63.33

13、3mm；依次往外推算，可以選擇 d1 40mm， d2 45mm， d3 50mm通過計算，得到 L 23 20 2 55 118mmK 60 2 80 23 2 121.5mmB. 第二級齒輪軸的結(jié)構(gòu)設計第二級軸的草圖如下 :1. 第四段安裝齒輪， 齒寬為 50mm，為使套筒斷面可靠地壓緊齒輪， 選取長度 為 48mm。2. 第一段安裝聯(lián)軸器，選擇 YL12型號的聯(lián)軸器，其孔徑為 70mm 64.70 mm ， 孔長為 142mm，所以第一段長度取 140mm選, 取直徑取 70mm。3. 第二段為伸出箱體的一段大約估算取 60mm。直徑取 73mm；4. 第三段安裝軸承和套筒，選用 721

14、5C號角接觸軸承，軸的直徑取 75mm長, 度取 48mm。5. 第五段是齒輪的定位軸肩，取 82mm直徑，長度為 10mm。第六段是軸承的 定位軸肩，取 78mm直徑，長度 12mm；第 7 段安裝軸承，取 75mm直徑， 28mm長。機械設計課程設計22009319李松通過計算，得到 L 24 48 12 10 14 118mmK 70 60 24 154mm 軸的強度校核A. 第一級帶輪軸的強度校核求圓周力、徑向力及軸向力圓周力Ft2T1 9568Nd1徑向力FrFt t an n cos3676N軸向力FaFt t an32N3 3求垂直面的支承反力Fr L2 Fa d21 970NL

15、F2v Fr F1v 2706N求水平面的支承反力F1HF2HFt 4784N2F 力在支點產(chǎn)生的反力（其中 FFQ 2596N )F1FFKL2673NLM aVF2V160N m2LM aVF1V57N m1V 2繪制水平面的彎矩圖MaHF2F F F1F 5269N繪制垂直面的彎矩圖 （如右圖 ）LM aH F1H282N m2機械設計課程設計22009319李松繪制 F 的彎矩圖M2FF K 315N mM aFF1F158N m2Ma合成彎矩圖22aV2M aH2 M aF 482N m求危險截面的當量彎矩MeM a2 ( T)24822 (0.6 302.97) 2 515N m計

16、算危險截面的直徑表 14-1 得， B 600MPa ，表 14-3 可得 1b 55MPa ，則d 3 Me45.4mm0.1 1b 考慮鍵槽削弱帶來的影響，加大 5%d 1.05 45.4mm 47.7mm現(xiàn)取危險截面直徑大于 47.7mm，符合要求。B. 第二級帶輪軸的強度校核（外力距為 0） 求圓周力、徑向力及軸向力圓周力2T2Ft2 7279Nd2徑向力Fr Ft t an n 3565N cos軸向力Fa Ft t an31N35求垂直面的支承反力FrL2Fad22F1V222813.5NF2VFr F1V 6378.5N求水平面的支承反力F1H F2HFt 4639.5 N2機械

17、設計課程設計22009319李松繪制垂直面的彎矩圖M aV F2V L 344.44 N m2aVF1V L 152N m1V 2繪制水平面的彎矩圖aHF1H L 250.53N m2合成彎矩圖M a M aV2 M aH2 425.9N m 求危險截面的當量彎矩M eM a2 ( T)2 979N m計算危險截面的直徑B 600MPa ， 1b 55MPa ，則d3Me0.1 1b56.25mm考慮鍵槽削弱帶來的影響，加大 5%d 1.05 56.25mm 59mm現(xiàn)在所取的在危險截面處的直徑大于 59mm，安全六、鍵聯(lián)接的選擇計算1) I 軸上鍵的設計I 軸上鍵用于和帶輪配合，軸徑 40m

18、m，長度 60mm ，查表選 A 型平鍵，尺 度為 12 8 50 。2) 校核鍵的強度p 4T1 4 302.97 1000 76MPa P 110MPap dhl 40 8 50 P3) II 軸上鍵的設計II 軸上鍵用于和聯(lián)軸器和齒輪配合，聯(lián)軸器軸徑 70mm，長度 140mm，齒輪 軸徑 78mm,長度 48，查表選 A 型平鍵，尺寸分別為 20 12 130 和 22 14 38。機械設計課程設計22009319李松4) 校核鍵的強度p14T2dhl4 1469.2370 12 1301000 54MPa P 110MPa七、滾動軸承的類型、代號選擇和壽命計算 由于采用的是斜齒輪，所

19、以在軸上存在軸向力，選用角接觸球軸承， I 軸上 初選 7210C角接觸軸承， II 軸上初選 7215C角接觸軸承。要求工作時間為8 365 10 29200h ，查表可知軸承的靜載荷系數(shù) C0r1 32kN， C0r2 65.8kN 。0.101，取 e 0.47 ，由 16-11 可得， X=0.44， Y=1.19，則P XFr YFa 5464.71N查表可知 7210C的 Cr 42kN 41.85kN ，符合要求。同樣可以算出 Cr2 25.987kN ，查表可知 7215C的Cr 79.2kN 25.987kN ， 符合要求。八、聯(lián)軸器的選擇二級軸輸出的轉(zhuǎn)矩為 1469.23N

20、 m ，所以查表可知，選 YL12 型凸緣聯(lián)軸器， 其額定轉(zhuǎn)矩為 1600N m ，選擇孔徑為 70mm 的配合軸徑，長度為 142mm，其許 用轉(zhuǎn)速為 2900r/min。九、箱體的設計減速器的箱體采用鑄造制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為，保證齒輪嚙合質(zhì)量。為了 增加強度，在機體外加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度。合理選擇匹配 的附件包括：視孔及視孔蓋、通氣裝置、游標裝置、放油孔螺塞、定位銷、起蓋螺釘、起吊裝置等。 查表計算得出如下箱體尺寸參數(shù)：尺寸標準計算結(jié)果 /mm箱體壁厚0.025a 3 810箱蓋壁厚 10.02a 5 89箱蓋凸緣厚1.515箱座凸緣厚1.5 112平凸緣底座厚2.525斜凸緣底座厚1.5 (2.25 2.75)1525地腳螺栓直徑 df0.036a 1220地腳螺栓數(shù)目a