精密機(jī)械設(shè)計(jì)

1、精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書名稱： 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)直齒輪+帶傳動(dòng) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 3二、傳動(dòng)方案的擬定 3三、電動(dòng)機(jī)的選擇 3四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算5五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6六、軸的設(shè)計(jì)12七、鍵連接的選擇計(jì)算 15八、滾動(dòng)軸承的計(jì)算 16九、箱體的設(shè)計(jì) 18十、潤(rùn)滑及密封的選擇 19十一、參考資料20一、設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)一個(gè)直齒輪+帶傳動(dòng)，完成由輸送帶運(yùn)送機(jī)器零、部件的工作。其中原始數(shù)據(jù)為：輸送帶工作拉力F為3.5kN，輸送帶速度v為0.8m/s，卷筒直徑D為365mm。二、傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)課程要求，選擇設(shè)計(jì)一直齒輪鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，傳動(dòng)

2、方案示意圖如下：1-電動(dòng)機(jī) 2-V帶 3-減速箱 4-聯(lián)軸器5-滾筒 6-輸送帶三、電動(dòng)機(jī)選擇3.1電動(dòng)機(jī)功率的選擇1、電機(jī)工作需要的功率，其中：,，得2、電動(dòng)機(jī)的輸出1為鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)效率（閉式）；2為圓柱直齒輪傳動(dòng)效率（7級(jí)精度）；3為一對(duì)滾子軸承效率；4為彈性聯(lián)軸器效率；5為運(yùn)輸滾筒傳送效率；取V帶傳動(dòng)效率，齒輪傳動(dòng)效率（8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)），滾動(dòng)軸承（球）效率，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，卷筒傳動(dòng)效率，從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為：3、電動(dòng)機(jī)的額定功率，根據(jù)小于電機(jī)額定功率選電機(jī)，對(duì)通用裝置根據(jù)選電機(jī)。故選3.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇已知，滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：對(duì)于單級(jí)減速器來說，圓柱齒輪的傳動(dòng)比；V帶的傳

3、動(dòng)比為：得總推薦傳動(dòng)比為：所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：電機(jī)同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min四種，同步轉(zhuǎn)速越小，電機(jī)越重，減速器體積越小，因此，應(yīng)權(quán)衡電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，選取750r/min型號(hào)電機(jī)，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出有適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的對(duì)比情況見下表：綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180M-8，額定功率為 =11kW，同步轉(zhuǎn)速n=750r/min。四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4.1傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配1、總傳動(dòng)比2、分配傳動(dòng)比查表得，V帶傳動(dòng)比：，為

4、使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，現(xiàn)選V帶傳動(dòng)比：；則減速器的傳動(dòng)比為：4.2各軸的轉(zhuǎn)速1軸：2軸：滾筒軸：4.3各軸的輸入功率1軸：2軸：卷桶軸：4.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩1軸：2軸：滾筒軸：4.5計(jì)算結(jié)果列表參數(shù)軸名電動(dòng)機(jī)軸1軸2軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n/rmin-1727242.3341.8841.88功率P/kW7.527.146.796.32轉(zhuǎn)矩T/Nm98.78375.171549.341441.16傳動(dòng)比i44.341五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該滿足帶速、小帶輪包角、一般帶根數(shù)等方面的要求。5.1.1求計(jì)算功率查表得，取。5.1.2 V帶型號(hào)的確定可用普通

5、V帶或窄V帶，現(xiàn)選以普通V帶。由，查圖得，。5.1.3大小帶輪基準(zhǔn)直徑，的確定V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑和推薦輪槽數(shù)z，取，取標(biāo)準(zhǔn)值。驗(yàn)證帶速，,在525m/s范圍內(nèi)，合適。綜上，最后選擇，。5.1.4 V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距的確定初選中心距：，取，符合。帶長(zhǎng)：；查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)值。所以實(shí)際中心距。5.1.5驗(yàn)算小帶輪包角，合適。5.1.6確定V帶根數(shù) =0.25現(xiàn)有，查表得，取=1.75，由查表得，；，代入上式，得Z=3.76，取4根。KLP05.1.7 V帶對(duì)軸壓力查表得，q=0.17Kg/m，有對(duì)軸壓力5.2齒輪的設(shè)計(jì)5.2.1齒輪的類型1）選擇材料熱處理齒輪精度等級(jí)和許用應(yīng)力齒輪類型：

6、直齒圓柱齒輪材料：小齒輪采用40MnB，調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS，Hlim1=730 MPa，F(xiàn)E1= 600 MPa 大齒輪采用45號(hào)鋼，正火，硬度156217HBS,Hlim2=380 MPa，F(xiàn)E2=320 MPa對(duì)于一般工業(yè)用齒輪傳動(dòng)，采用一般可靠度 最小安全系數(shù)SH=1.25，SF=1.60 H1=Hlim1SH=7301.25=584 MPaF1=FE1SF=6001.60=375 MPa H2=Hlim2SH=3801.25=304 MPaF2=FE2SF=3201.60=200 MPa2）按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑和中心距設(shè)齒輪按7級(jí)精度制造，取中等沖擊下的載荷系數(shù)K=1

7、.5，齒寬系數(shù)d=1.0（軟齒面對(duì)稱布置）小齒輪的轉(zhuǎn)矩為T1=9550000×Pn1=112577。 取彈性系數(shù)zE= 188（鑄鋼），取Z1=32，齒數(shù)比u=z2z1=i2=4.34，Z2=138.88139，實(shí)際傳動(dòng)比為4.343。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪zH=2.5，則小圓分度圓直 徑為： D132KT1d×u+1u×（zEzHH）2=32×1.5×112.57×1031.0×5.79+15.79×188×2.53042=98.19mm 齒寬： b=dD1=1.0×98.19=99.77 mm 取b2

8、=100 mm，b1=100+510=107 mm 模數(shù)： m=D1z1=98.1932=3.12 mm 因此模數(shù)取第二系列的m=3.5 則實(shí)際的小齒輪和大齒輪的分度圓直徑分別為：D1=z1m=32×3.5=112 mmD2=z2m=186×3.5=486.5 mm 中心距為：a=D1+D22=112+486.52=299.25 mm3）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度分別根據(jù)小齒輪和大齒輪的齒數(shù)查出各自的齒形系數(shù)和齒根修正系數(shù)： YFa1=2.55，YSa1=1.63YFa2=2.20， YSa2=1.80則小齒輪和大齒輪的齒輪彎曲強(qiáng)度為：F1=2K YFa1YSa1T1b2m2z1=2

9、×1.5×2.55×1.63×112.57×103100×3.52×32=35.8MPa<480 MPaF2=F1 YFa2YSa2 YFa1YSa1=35.8×2.20×1.82.55×1.63=34.10MPa<256 MPa 兩齒輪的彎曲強(qiáng)度均小于許用應(yīng)力，故安全。4）輪的圓周速度計(jì)算和驗(yàn)算精度小齒輪轉(zhuǎn)速為n1=727r/min v=D1n160×1000=3.14×100×72760×1000=3.80m/s<10m/s 因此選用

10、7級(jí)精度是合適的。5）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a）大齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于大齒輪的分度圓直徑在200mm到500mm之間，所以大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，選擇正常齒制，具體幾何尺寸計(jì)算如下：齒輪模數(shù)： m=3.5齒數(shù)： z2=139分度圓直徑： D2=486.5 mm齒頂圓直徑： Da2=D2+2ha*m=486.5+2×1.0×3.5=493.8 mm齒根圓直徑： Df2=D2-2ha*+c*m=486.5-2×1.0+0.25×3.5=477.75 mm齒寬： b2=80 mm b）小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于小齒輪的分度圓直徑小于200mm，所以小齒輪采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)，選擇正常

11、齒制，具體幾何尺寸計(jì)算如下：齒輪模數(shù)： m=3.5齒數(shù)： z1=32 分度圓直徑： D1=112 mm 齒頂圓直徑： Da1=D1+2ha*m=112+2×1.0×3.5=119 mm 齒根圓直徑：Df1=D1-2ha*+c*m=112-2×1.0+0.25×3.5= 103.25mm齒寬： b1=135 mm5.2.3齒輪設(shè)計(jì)結(jié)果齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見零件圖)名稱代號(hào)結(jié)果小齒輪大齒輪法面模數(shù)4螺旋角14.14中心距a950 mm傳動(dòng)比4.34法面壓力角20齒頂高4齒根高5全齒高9頂隙c1齒數(shù)z32139分度圓直徑112486.5齒頂圓直

12、徑119493.8齒根圓直徑df103.25477.75齒輪寬b135130六、軸的設(shè)計(jì)6.1高速軸的設(shè)計(jì)6.1.1材料選取主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1. 軸的材料主動(dòng)軸的材料采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS2. 軸的最小直徑的計(jì)算由于主動(dòng)軸的輸入功率為P1 in= P0·4=7.52×0.993=7.47 Kw，輸入轉(zhuǎn)矩為T1=375.17 kN·m，轉(zhuǎn)速為n1=727 r/min。根據(jù)45號(hào)鋼的資料，查得C=110，則dC3P1 inn1=110×37.47727=23.91mm 又 在第一部分已選擇電機(jī)型號(hào)為Y160L-8，直徑D=42 mm，故軸的最

13、小直徑為 dmin=30 mm3. 確定軸的軸向尺寸和各段軸徑1）確定主動(dòng)軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，軸的簡(jiǎn)圖如下：2）主動(dòng)軸的尺寸如下：a）第一段用于連接聯(lián)軸器，故d1=28 mm，根據(jù)轉(zhuǎn)矩T1=375.17N.M查表可知，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器TL5GB4323.05.00，軸孔長(zhǎng)度L1=62 mm，為了保證軸肩對(duì)半聯(lián)軸器的可靠定位，故選擇L1=60 mmb） 第二段用于伸出箱體外，不承受軸向力也不固定軸上零件，則相鄰直徑變化較小，查表得c=1.6，因此可得故d2=344 mm，L2=62 mmc）第三段用于固定軸承，因?yàn)橹鲃?dòng)軸主要承受徑向力，所以選擇采用深溝球軸承6007，GB/T27

14、6-1994。d×D×B=35 mm×62 mm×14 mm,故，d3=35 mm，L3=14 mmd） d4=42 mm，L4= 20mme）第五段用于連接小齒輪，d5=84mm，L5=80 mmf）d6=d4=42 mm，L6=20 mmg）第七段用于固定軸承，d7=d3=35 mm，考慮到倒角，L7=14+1.2=15.2 mm4. 主動(dòng)軸強(qiáng)度校核計(jì)算1）已知小齒輪分度圓直徑D1=112 mm，主動(dòng)軸扭矩T1=375.17N·m，壓力角=20°，則軸上所受的圓周力和徑向力分別為：Ft1=2T1D1=2×89.56

15、15;10384=6699.46 NFr1=Ft1tan=6699.46×tan20°=2438.40 N 通過繪制軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖（L=134mm）以及彎矩圖可計(jì)算： 求垂直面的支承反力：F1V=Fr1·L2L=0.50147KN2=1.22kN，F(xiàn)2V=Fr1-F1V=1.22KN 求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft12=3.35kN 通過垂直面彎矩圖計(jì)算MaV=MaV=F2V·L2=1.22×1342=81.74 N·m 通過水平面彎矩圖計(jì)算MaH=F1H·L2=3.35×1342=71

16、.43 N·m 求合成彎矩Ma=MaV2+MaH2=262+71.432=224.45 N·m求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=Ft1·D12=6.70×1122=375.2 N·m求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩 齒輪中心截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為Me=Ma2+T2，如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得：Me=224.452+0.6×375.22=317.89N·m計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑由于軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，因此查表可知：B=640 MPa，-1b=60 MPa，則：d3Me0.1-1b=3317.89 &#

17、215;1030.1×60= 37.56 mm，由于軸端有一個(gè)鍵槽，所以軸的直徑擴(kuò)大3%5%，故d 39.44mm顯然d<d5=84 mm，故，所選軸符合要求，安全。從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1. 軸的材料主動(dòng)軸的材料采用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS2. 確定軸的軸向尺寸和各段軸徑1）確定從動(dòng)軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，軸的簡(jiǎn)圖如下：2）從動(dòng)軸的尺寸如下：a） 第一段用于連接鏈輪，故d1=40 mm，軸孔長(zhǎng)度L1=50 mmb） 第二段用于伸出箱體外，d2=d1+34c，查表可知c=2.0，因此d240+4×2.0=48 mm由于軸承與箱體壁應(yīng)有一定距離，故L2=50

18、 mmc） 第三段用于固定軸承，d3=48+34×2.0=54 56 mm，查表知，可選用深溝球軸承6011，d×D×B=55 mm×90 mm×18 mm,故，d3=55 mm，考慮到與套筒的配合，L3=18 mmd） d4=55+3×2.5=62.5 mm，L4=45 mme） 第五段用于連接大齒輪，d5=70mm，L5= 80 mmf） 第六段用于定位大齒輪，d6=76 mm，L6= 18mmg） d7=d4=62.5 mm，L7=45 mmh） 第八段用于固定軸承，d8=d3=55 mm，考慮到倒角，L8=18+1.2=19.

19、2mm3. 從動(dòng)軸強(qiáng)度校核計(jì)算1）已知大齒輪分度圓直徑D2=486.5 mm，主動(dòng)軸扭矩T2=1549.34N·m，壓力角=20°，則軸上所受的圓周力和徑向力分別為：Ft2=2T2D2=2× 1549.34×103486.5=6369.33NFr2=Ft2tan=6369.33 ×tan20°=2318.25 N 通過繪制軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖（L=206mm，F(xiàn)= FQ=2.57kN）以及彎矩圖可計(jì)算： 求垂直面的支承反力：F1V=Fr2·L2L=2.32KN2=1.16 kN，F(xiàn)2V=Fr1-F1V=1.16k

20、N求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft22=6.36932=3.1847kN F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 F1F=F·KL=4.89×17894=9.26 kN F2F=F+F1F=4.89+9.26=14.15 kN通過垂直面彎矩圖計(jì)算MaV=MaV=F2V·L2=1.16×942=54.52 N·m通過水平面彎矩圖計(jì)算MaH=F1H·L2=3.1847×942=149.68 N·m F力產(chǎn)生的彎矩圖M2F=F·K=4.89×178=870.42 N·mMaF=F1F·L2=

21、9.26×942=435.22 N·m求合成彎矩Ma=MaV2+MaH2+MaF=17.392+149.682+435.22=586.37 N·m求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=Ft2·d22=6.369×486.52=1549.26 N·m求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩齒輪中心截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為Me=Ma2+T2，如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取折合系數(shù)=0.6，代入上式可得：Me=586.372+0.6×1549.262=1099.04N·m計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑由于軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，因此查表可知：B=640

22、MPa，-1b=60 MPa，則：d3Me0.1-1b=3531.02×1030.1×60=56.79mm，由于軸端有一個(gè)鍵槽，所以軸的直徑擴(kuò)大3%5%，故d59.63 mm顯然d<d5=80mm，故，所選軸符合要求，安全。?七、鍵連接的選擇計(jì)算677.1 I軸上鍵的設(shè)計(jì)I軸上鍵用于和帶輪配合，軸徑50mm，長(zhǎng)度60mm，查表選A型平鍵，尺度為（b*h*l）。校核鍵的強(qiáng)度7.2 II軸上鍵的設(shè)計(jì)II軸上鍵用于和聯(lián)軸器和齒輪配合。聯(lián)軸器軸徑60mm，長(zhǎng)度140mm，查表選A型平鍵，尺寸為校核鍵的強(qiáng)度齒輪軸徑75mm,長(zhǎng)度48.5，查表選A型平鍵，尺寸為,選取兩個(gè)鍵，相隔

23、180°布置。校核鍵的強(qiáng)度八.滾動(dòng)軸承的計(jì)算8.11軸（高速軸）上軸承的設(shè)計(jì) 設(shè)預(yù)期壽命為25000h，校核初選的7210C軸承：型號(hào)孔徑外徑寬B動(dòng)載KN靜載KN油r/min脂r/min7209AC45mm85mm19mm36.827.290006700兩軸承受徑向力： 軸向力 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)為C時(shí)，,故,由于，所以2為壓緊端。故, 。計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：由，取,由，取。，故以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。因受中等沖擊查表16-9得fP=1.5;工作溫度正常，查表16-8得ft=1。，其中， （因工作溫度不高）。所以,符合要求。8.2軸上軸承的設(shè)計(jì) 設(shè)預(yù)期壽命為25000h，

24、校核初選的7014C軸承：型號(hào)孔徑外徑寬B動(dòng)載KN靜載KN油r/min脂r/min7209AC70mm110mm20mm46.943.0920012000兩軸承受徑向力： 軸向力 內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)為C時(shí)，,故,由于，所以2為壓緊端。故, 。計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：由，取,由，取。，故以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。因受中等沖擊查表16-9得fP=1.5;工作溫度正常，查表16-8得ft=1。，其中， （因工作溫度不高）。所以,符合要求。8.3聯(lián)軸器的選擇二軸輸出的轉(zhuǎn)矩為T=1549.34N m，轉(zhuǎn)速n= 41.88r/min, 由工作狀況可知載荷系數(shù)K=1.7，因此所以查表可知，選PLG14型凸緣聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩為3800Nm，選擇孔徑為110的配合軸徑，長(zhǎng)度為600mm，其許用轉(zhuǎn)速為1000r/min。九.箱體設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)，以保證齒輪嚙合質(zhì)量。為了增加強(qiáng)度，在機(jī)體外加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)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(biāo)裝置、放油孔螺塞、定位銷、起蓋螺釘、起吊裝置等。查表計(jì)算得出如下箱體尺寸參數(shù)：尺寸標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果/mm箱體壁厚9箱蓋壁厚9箱座凸緣厚b14箱蓋凸緣厚b114平凸緣底座厚b223斜凸緣底座厚1423地