機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-帶式輸送機(jī)傳動裝置中的一級斜齒圓柱齒輪減速箱及帶傳動

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書江西理工大學(xué)南昌校區(qū)機(jī)電工程系機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書目錄機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .3 一、電動機(jī)的選擇 .4 二、總傳動比的計(jì)算及傳動比的分配 .5三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算.6四、設(shè)計(jì)皮帶傳動 .6五、斜齒輪傳動設(shè)計(jì) .9六、軸的設(shè)計(jì) .12七、滾動軸承的選擇及壽命計(jì)算 .18八、鍵是的選擇及強(qiáng)度校核 22九、聯(lián)軸器的選擇 .23十、減速器的潤滑與密封十一、設(shè)計(jì)小結(jié)十二、參考資料目錄2機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名專業(yè)數(shù)控班級07 數(shù)控 學(xué)號07313103設(shè)計(jì)題目 帶式輸送機(jī)傳動裝置中的一級斜齒圓柱齒輪減速箱及帶傳動運(yùn)動簡圖滾筒vF聯(lián)軸器

2、輸送帶一級斜齒圓柱齒輪減速器電動機(jī)三角帶傳動工作條件輸送帶連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載起動，使用期限10 年，單班制工作，輸送帶速度容許誤差為5%。原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力輸送帶速度滾筒直徑參數(shù)F（ N ）v（ m/s）D（ mm）數(shù)據(jù)30001.5400設(shè)計(jì)工作量設(shè)計(jì)說明書1 份減速箱裝配圖1 張減速箱零件圖3 張 (從動軸、大齒輪及箱體底座）3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書指導(dǎo)教師 ：王春花老師開始日期： 2009 年月日完成日期： 2009 年月日設(shè)計(jì)的基本步一、電動機(jī)的選擇驟一、電動機(jī)的電動機(jī)的選擇及參數(shù)的計(jì)算選擇一般電動機(jī)均采用三相交流電動機(jī)，無特殊要求都采用三相交流異步電動機(jī)，其中

3、首先Y 系列全封閉自扇冷式電動機(jī)。1） 確定皮帶輸送機(jī)所需功率Pw=Fw Vw/1000=3000 1.5/1000=4.5kW傳動裝置的效率2123456式中：1 為帶傳動效率取0.962為軸承效率（一對）取 0.993為齒輪傳動的效率取 0.984為聯(lián)軸器的效率取 0.975為卷筒軸的軸承效率（一對）取 0.986 為卷筒的效率取 0.96則：0.960.99 20.980.97 0.980.960.841466 0.84電動機(jī)的額定功率：P PW/FWVW / (KW)P4.5 / 0.845.35715.36 kW2) 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速nw60 1000v 6010001.5 r /

4、min71.6r / minD400按推薦的合理傳動比范圍，取 V 帶傳動比 i12 4 ，單級齒輪傳動比 i23 5 ，則合理總傳動比的范圍i 6 20 ，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為ndi ? nw (6 20) 71.6r / minnd(430 1432)r / min按 n 電機(jī)的范圍選取電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n（見指導(dǎo)書P138 附錄 8）主要結(jié)果Pw=4.5kW0.84nw71.6r / min4機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書電動機(jī)額定功率P(KW)5.5出電動機(jī)電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速r/min720電動機(jī)軸伸出端直徑d(mm)42的主要參數(shù)電動機(jī)軸伸出端的安裝高度（ mm）160（ Y160M2電動機(jī)軸

5、伸出端的長度（mm）110-8 ）二、總傳動比的計(jì)算及傳動比的分配三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算二、總傳動比的計(jì)算及傳動比的分配傳動裝置總沖動比：inm / nw720 / 71.610.06分配傳動裝置各級傳動比：ii1 i 2i 3 . i n式中 i1 、 i 2 、 i 3 、 . in 從 P6 表 2.2 中選值考慮到后面齒輪設(shè)計(jì)的方便，易于將齒輪的傳動比分配為整數(shù)，所以將斜齒圓柱齒輪的傳動比預(yù)定為3，則皮帶傳動比為 3.35 。皮帶： i1 =3.35一級斜齒圓柱齒輪：i 2 =3三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算P1=5.15kWP2=4.95kW傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的

6、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算：nm720I （高速軸）軸n1r / min 214.9r / mini13.35Td=71.1 N m5四、帶傳動設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書II （低速軸）軸n1214.9 / min71.6 / minn2rri 23各軸的輸入功率的計(jì)算：I 軸p1pd ? 015.360.965.15kWII軸p2p1 ? 12p1 ?2 ? 35.150.990.97 4.95kW各軸輸入轉(zhuǎn)矩由式 Td9550 Pd計(jì)算電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TdnmPd5.36Td95509550N ?m 71.1N ? mnm720由 P12 式（ 2.14 ） （2.16 ）得I 軸T 1Td

7、? i1 ? 0171.13.350.96N ?m228.7N ? mII軸TTI ? i 2 ?12TI ? i2 ?2 ? 3228.730.990.98 N ? m665.7N ? mT1=228.7 NmT2=665.7N md d 1140mm四、帶傳動設(shè)計(jì)已知電動機(jī)額定功率 P=5.36kW，轉(zhuǎn)速 n0720r / min , 從動軸轉(zhuǎn)速n1214.9r / min ，中心距約為 1000mm 電動機(jī)驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，單班制工作。1） 確定計(jì)算功率 PcP由表 8.21 （P130）查得 KA，由式 c得PcK AP1.05.36kW 5.36kW2)選取普通 V 帶型號根據(jù) Pc=

8、5.36kW、 n0=720r/min, 由圖 8.12選用 B 型普通 V 帶。3）根據(jù)表8.6 和圖 8.12選取 d d1140mm ，且d d 1 140mmdd min125mm大帶輪基準(zhǔn)直徑為d d 2n0 d d1720469mmn1214.96機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書按表 8.3 選取標(biāo)準(zhǔn)值dd 2450mm ，則實(shí)際傳動比i 、從動輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為iddd2d14503.21140n1n0 / i720 / 3.21r / min224.3r / min從動輪的轉(zhuǎn)速誤差率為224.3214.9214.9100%4.4%在 5% 以內(nèi)為允許值。4 ）驗(yàn)算帶速vvdd1 n0

9、140 720 m / s 5.28m / s601000601000帶速在 525m/s 范圍內(nèi)。5）確定帶的基準(zhǔn)長度Ld 和實(shí)際中心距a按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距a01000mm由式 L02a0(d d1d d 2 )( dd 2 d d1 )2得24a0(d d 2d d 1 ) 2a=925mmL 0 2a0(d d1d d 2 )24a0(450140)2 21000(140 450)mm2410002950.3mm由表 8.4選取基準(zhǔn)長度 Ld=2800mm。由式 aa0LdL0得實(shí)際中心距a 為：2LdL0a a02(100028002950.3)mm2925mm中心距 a 的變化

10、范圍為amina 0.015Ld(9250.015 2800mm) 883mmamax a0.03Ld(9250.032800) mm 1009mm6）校驗(yàn)小帶輪包角17機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書dd 2d d 1由式118057.3 得add 2dd 1118057.3a45014018057.3925160.81207）確定 V 帶跟條數(shù) zPcPC由式 z得P0 (P0P0)K KLPcPCzP0 (P0P0)K K L根據(jù) d d1140mm 、 n0720r / min ，查表 8.10 ，根據(jù)內(nèi)插發(fā)可得P01.051.691.05 (720400) kW1.6706kW730400

11、取 P0=1.67kW。由式P0K b n1 (11 )K i由表 8.18查得 K b2.6494 10 3根據(jù)傳動比 i=3.21，查表8.19 得 K i1.1373 則P0 2.649410 3720(11)kW0.23kW1.1373由表 8.4查得帶長度修正系數(shù)K L1.05 , 由圖8.11 查得包角系數(shù)K a0.97 ，得普通 V 帶根數(shù)5.36z2.78(1.670.23)0.971.05圓整得 z=3。8）求初拉力 F0 及帶輪軸上的壓力FQ由表8.6查的B 型普通V 帶的每米長質(zhì)量q=0.17kg/m ，根據(jù)式500Pc2.52F0(1) qv 得單根 V 帶的初拉力為z

12、vK aF0500Pc (2.51)qv 2zvK a500 5.36(2.51) 0.17 (5.28)2 N3 5.280.97270.77N8五、齒輪傳動設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書由式 FQ2F0 z sin1 可得作用在軸上的壓力FQ 為2FQ2F0 z sin12270.773sin 160.8 N1602.N229) 設(shè)計(jì)結(jié)果選用 3 根 B-2800GB/T11544-1997 的 V 帶，中心距a=925mm，帶輪直徑d d1140mm ， dd 2450mm，軸上壓力FQ1602 N 。五、齒輪傳動設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一單級斜齒圓柱齒輪減速器中的齒輪傳動。已知：傳遞功率P=5.15K

13、w, 皮帶帶動，小齒輪轉(zhuǎn)速 n1224.3r/min ，傳動比 i=3 ，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。使用壽命10 年，單班制工作。（1）選擇齒輪材料及精度等級小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS；大齒輪選用 45 鋼正火，硬度為 170210HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器，由表10.22 選 8 級精度，要求齒面粗糙度 Ra 3.2 6.3 m 。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因兩齒輪均為軟齒面鋼質(zhì)齒輪，故主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。斜齒齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式d1 3KT1 (u 1)(3.17Z E ) 2d u H 1 ）轉(zhuǎn)矩 T1 有前面算出的數(shù)據(jù)T1228.7N

14、? m228700N ? mm2) 載荷系數(shù) K查表 10.11 取 K=1.13) 彈性系數(shù) Z E查表 10.12 （ P186）取 Z E189.84）齒數(shù)、螺旋角 和齒寬系數(shù)d軟齒面，取 z1 25 ，則 z2 z1 i75 ；預(yù)選 =12因?yàn)槭擒淉X面，斜齒輪對稱布置，查表10.20 取 d b / d1 0.8z125z2759機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書5）許用接觸應(yīng)力 H 和彎曲應(yīng)力 F 由圖 10.24查得H lim 1 560MPa530MPa由圖 10.25查得F lim 1210MPa190MPa由表 10.10 查得 SH1.0SF1.3應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N 160 njL

15、h60 224.31 (10 360 8) 3.88 108N 2N1 / i4.35108 /31.2910 8查圖 10.27得 ZNT11.1ZNT21.15由圖 10.26查得YNT 11， YNT 21由式 H Z NTH lim可得SHZ NT1H lim 11.1560H 1MPa616MPaSH1H 2ZNT2H lim 21.15530MPaSH1F 1F lim 2 YNT 2210 1162MPa1.3F 2F lim 2 YNT 2190 1146MPa1.3故：d13KT1 (u1)(3.17ZE )2d uH 31.122870043.17189.82()73.68

16、mm0.8 3616根據(jù) d1mn ? z1 / cos求得mnd1 cos/ z171.01 cos12/ 252.88由表 10.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn3 。mn ( z1z2 )3(2575)中心距a2 cos2cos12圓整中心距為154，則mn3a=154mm13 513d1=77mmd2=231mm10機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書arccosmn ( z1z2 ) / 2a13.08713 513（ 3）求齒輪主要尺寸d1mn z1 / cos3 25 / cos13.087 mm 77mmd 2mn z2/ cos375 / cos13.087 mm231mmbdd10.877 61.

17、6mm圓整后 b=65所以b265mm ， b1 70 mm（ 4）驗(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)度F1.6KT1 YFYS1.6KT1 cosYF YSF bmnd1bmn2 z1根據(jù) ZV1Z1 / cos327.05查表 10.13 10.14齒形系數(shù) YF12.60 , 應(yīng)力修整系數(shù) YS1 1.60根據(jù) ZV2Z 2 / cos381.16齒形系數(shù) YF 22.26YS21.77F11.6KT1 YF YS1.6 1.12287002.60 1.60MPabmn d165 377111.5MPa F 1162MPaF 2F 1YF 2YS 2111.5 2.261.77YF 1YS12.601.60

18、107.23MPa F2146MPab265mmb170mm根據(jù)彎曲強(qiáng)度校核合格。（ 5）驗(yàn)算齒輪的圓周速度vd1n177224.3vm / s 0.904m / s601000601000由表 10.22 可知，選8 級精度是合適的。ha3mm（ 6）計(jì)算幾何尺寸及繪制齒輪零件工作圖分度圓直徑d177 mm ， d 2231mm83mm齒頂高h(yuǎn)a1ha 2mn3mm237mm齒頂圓直徑d a1d12ha183mmhda 2d22ha 2237mmdff 13.75 mm69.5mm11機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書齒根高h(yuǎn) fh f 1hf 21.25mn3.75mmd f 2223.5mm齒根

19、圓直徑 d f 1d12hf69.5mmh=6.75mmd f 2d22h f223.5mma154mm全齒高 h1h2hahf6.75mm標(biāo)準(zhǔn)中心距a154mm螺旋角13 513（7）選擇齒輪傳動的潤滑油粘度、潤滑方式六、軸的設(shè)計(jì)因齒輪的圓周速度vd2，故也因?qū)孛?II-II進(jìn)行校核。I-I 截面 :Me1465008467962e133 MPa21.66MPaW0.1d30.1 60II-II截面 :M e417059418172eMPa25.13MPaW0.1d230.1553查表 14.2得 1b 60MPa ，滿足e1b 的條件，故設(shè)計(jì)的軸有20機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書足夠強(qiáng)度，

20、并有一定裕量。5 、修改軸的結(jié)構(gòu)因所設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必再作修改。選 6208合適七、滾動軸承的選擇及壽命計(jì)算選用深溝球軸承， 已知主動軸的直徑d 主 =40mm，轉(zhuǎn)速 n1224.3r / min ，從動軸的直徑d從55mm ，轉(zhuǎn)速 n274.77r / min ，工作溫度正常，要求軸承預(yù)定壽命 Lh 10360 828800hF 主FH 12FV 12r2970Fa 主左1380.92NFr 從FH21FV212970.132( 136)22973NFa 從左1380.92N主動軸上的軸承1 ）求當(dāng)量動載荷PfP ( XFrYFa )查表 15.12得

21、f P1.2 , 式中徑向載荷系數(shù)X 和軸向載荷系數(shù)Y 要根據(jù)Fa 值查取。 C0r 是軸承的徑向額定靜載荷，未選軸承型號前暫不知道，C 0r故用試算法計(jì)算。根據(jù)表15.13 ，暫取 Fa 主0.56，則 e0.44 ，由Fa 主 / Fr 主1380.92 / 3050 0.453 e ，查表 15.13得 X=0.56 ，Y=1.0 ，合適則P 1.2(0.56 30501.0 1380.92) N3707 N2）計(jì)算所需的徑向額定動載荷值由式 15.6 可得21機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書P60n1 Lh 1370760 224.31C()(28800)327028NfT10611063

22、）選擇軸承型號查 有 關(guān) 軸 承 的 手 冊 ， 根 據(jù) d=40mm， 選 得 6208 軸 承 ， 其C r29500 N 27028 N， 其 C 0 r 18000 N 。 6208軸 承 的Fa1380.92鍵10 0.0767，與初定值相近，所以選用深溝球軸承6208C 0r1800050GB/T1096八、鍵的選擇及強(qiáng)度校核合適。從動軸上的軸承1 ）求當(dāng)量載荷P根據(jù)式 15.1 得 Pf P ( XFr YFa )查表 15.12 得查表15.12 得 f P1.2 , 式中徑向載荷系數(shù)X 和軸向載荷系數(shù) Y 要根據(jù) Fa 值查取。 C0 r 是軸承的徑向額定靜載荷，未選軸承型號

23、前C0 r14 暫不知道，故用試算法計(jì)算。根據(jù)表15.13 ，暫取Fa 主0.56 ，則 60GB/T1096C 0 re 0.44 ，由 Fa 主 / Fr 主1380.92 / 2974.80.464e ，查表 15.13 得X=0.56 ， Y=1.0 ，則P 1.2 (0.5629731.01380.92) N 3655 N2）計(jì)算所需的徑向額定動載荷值由式 15.6 可得11CP (60n1 L h )3655 (60 74.77 28800) 318478N鍵18 fT106110655GB/T10963 ）選擇軸承型號查 有 關(guān) 軸 承 的 手 冊 ， 根 據(jù) d55mm 選 得

24、 6211軸承，其C r43200 N 18478 N， C0 r29200 N 。 6210軸承 的Fa1380.92C 0r0.0473，與初定值相近，所以選用深溝球軸承621029200合適。軸承的潤滑方式：滾動軸承最常用的潤滑劑為潤滑脂。22機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書九、聯(lián)軸器的選擇十、減速器的潤滑與密封八、鍵的選擇及強(qiáng)度校核（一） I 軸鍵的選擇（主動軸）軸段 1 與帶輪配合的鍵：1）根據(jù) d1=35mm，從手冊選取圓頭 （ A 型）平鍵， b=10mm，h=8mm，L=50mm（比輪轂長度小10mm）4T2）按式pp 校核該聯(lián)接的強(qiáng)度dhl4T4228700p82 MPahld8(

25、5010)35由表 14.9查得 p 100MPa ，則該鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。3）結(jié)論選取鍵 10 50GB/T1096（二） II軸鍵的選擇（從動軸）軸段 1 與聯(lián)軸器配合的鍵1）根據(jù) d1=50mm，從手冊選取圓頭 （ A 型）平鍵，b=14mm，h=9mm，L=60mm，（比輪轂長度小10mm）4T2）按pp 校核該聯(lián)接的強(qiáng)度dhl4T4665700p129 MPahld9 (6014)50查表 14.9查得 p 150MPa ，則該鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。3 ）結(jié)論選取鍵 14 60GB/T1096軸段 3 與齒輪配合的鍵1 ）根據(jù) d3=60mm，從手冊選取圓頭 （ A 型）平鍵， b=18，h

26、=11mm，L=55mm（比輪轂長度小 8mm）4T2 ）按pdhlp 校核該聯(lián)接的強(qiáng)度4T4 665700p109MPahld 11 (55 18) 60查表 14.9 查得 p 150MPa ，則該鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。3）結(jié)論選取鍵 18 55GB/T109623十一、設(shè)計(jì)小結(jié)十二、參考資料目錄機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書九、聯(lián)軸器的選擇1、由于所連接的軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，減速器與工作機(jī)常不在同一底座上， 而要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償。 因此，選擇十字滑塊聯(lián)軸器。2、已知聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩 T2 為 665.7N mm，轉(zhuǎn)速 n2 為 74.77r/min ，被連接軸的直徑為 45mm，

27、十、減速器的潤滑與密封1、傳動件的潤滑由于齒輪的圓周速度小于12m/s，所以通常選擇浸油潤滑，將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤滑，齒輪浸入油中的深度至少為10mm，轉(zhuǎn)速低可浸深一些，但浸入過深則會增大運(yùn)動阻力并使溫度升高，浸油齒輪可將油甩到齒輪箱壁上，有利于散熱。而一般浸油深度為一個大齒輪齒高。2、滾動軸承的潤滑減速器中滾動軸承的潤滑應(yīng)盡可能利用傳動件的潤滑油來實(shí)現(xiàn)，通常根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇潤滑方式，本設(shè)計(jì)采用潤滑脂潤滑，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)，以免油池中的稀油進(jìn)入舟車功能而使?jié)櫥♂尅?、潤滑劑的選擇潤滑劑的選擇與傳動類型、載荷性質(zhì)、 工作條件、 轉(zhuǎn)動速度等多種因素有關(guān)。軸承負(fù)荷大、溫度高、應(yīng)選用粘度較大的潤滑油。而