帶式運輸機的傳動裝置設(shè)計

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院課程設(shè)計說明書 課程名稱：機 械 設(shè) 計 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計題目名稱：      班    級：2010級 汽車服務(wù)工程 專業(yè) 2 班姓   名：                   學(xué)    號：        

2、;     指導(dǎo)教師： 高 英 武 老 師     評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日目錄一、設(shè)計任務(wù)書 2二、設(shè)計目的4三、運動參數(shù)的計算，原動機選擇4四、鏈條傳動的設(shè)計計算5五、齒輪傳動的設(shè)計計算5六、軸的設(shè)計計算(1).低速軸的設(shè)計8(2).高速軸的設(shè)計與校核8七滾動軸承的選擇校核11八鍵的選擇和校核12九聯(lián)軸器的選擇和計算13十.設(shè)計小結(jié)15十一.參考資料15一. 設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計題目：帶式運輸機的齒輪減速器2.傳動裝置簡圖1.電動機 2.聯(lián)軸器 3.單級斜齒圓柱論減速器 4.鏈傳動

3、5.驅(qū)動滾輪 6.運動帶3.工作條件1）使用期限10年，二班制（每年按300天計算）;2）載荷有輕微沖擊;3）運輸物品，貨物;4）傳動不可逆.4.原始條件1)工作機輸入功率3.5KW; 2)工作機輸入轉(zhuǎn)速160r/min.二.設(shè)計目的（1）培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，分析和解決機械設(shè)計、選型和校核計算等方面的知識。 （2）培養(yǎng)學(xué)生對機械設(shè)計的技能以及獨立分析問題、解決問題能力。樹立正確的設(shè)計思想，重點掌握典型齒輪減速器的工作原理和動力計算特點，為今后的實際工作奠定基礎(chǔ)。（3）進行設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，例如查閱設(shè)計資料（手冊、標準和規(guī)范等）、計算、運用以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理

4、數(shù)據(jù)的能力。進一步培養(yǎng)學(xué)生的CAD制圖能力和編寫設(shè)計說明書等基本技能。完成作為工程技術(shù)人員在機械設(shè)計方面所必備的設(shè)計能力的訓(xùn)練。三、運動參數(shù)的計算，原動機選擇一、電動機的選擇1 運動參數(shù)的計算，電動機的選擇。 （1）查表可得各傳動機構(gòu)的傳動效率如下表： 效率齒輪鍵聯(lián)軸器軸承卷筒0.970.960.990.990.96所以由上表計算出機構(gòu)的總的傳動效率總=0.992×0.99× 0.97×0.96×0.97×0.96=0.84計算電動機功率P電=3.5/0.84=4.17(kw)(2)選擇電動機a)根據(jù)電機轉(zhuǎn)速、電機所需的工作功率Pd考慮到傳動裝

5、置尺寸、重量傳動比與價格等因素，根據(jù)機械設(shè)計手冊167頁表12-1查得電動機型號為Y132S1-2， 額定功率為5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為2900r/min.b)分析電動機選擇：同一功率的電動機通常有幾種同步轉(zhuǎn)速可供選用，同步轉(zhuǎn)速高的電動機,級數(shù)越少,成本越低,所以應(yīng)盡量選用同步轉(zhuǎn)速高的電動機.2.傳動比的分配總傳動比：i總=n電動/n筒=2900/160=18.125 i 總=i齒× i鏈 i鏈（2-7）i齒（4-6） 取i鏈=4.1 ; i齒=4.53.計算軸的轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩項目電動機軸軸軸轉(zhuǎn)速n29002900644160功率p5.55.395.184.62轉(zhuǎn)矩T18.1117.

6、7576.7275.72傳動比i14.54.1效率0.990.960.95 四 鏈條傳動的設(shè)計計算 計算及說明 結(jié)果 1.由上面步驟可知；i鏈=4.1鏈輪齒數(shù)；表13-12選 Z1 =23-25 大齒輪的齒數(shù): Z2 =i鏈Z1 =94.3實際傳動比:i=Z2/Z1 =95/23=4.13(誤差小于5% 可用)2. 鏈條節(jié)數(shù)：初定中心距a0=40Pa ，由式下式可得：Lp =2a0/P + (Z1+Z2)/2 + P/a0 × (Z2-Z1)2/(2)2=142.3節(jié)3.計算功率：KA =1.2Pc =KAP =5.18×1.2=6.27KW4.鏈條節(jié)距：P0 =Pc/Kz

7、Km =5.09KW 結(jié)合小鏈輪的轉(zhuǎn)速(n=644r/min)，查圖可知：Kz =(Z1/19)1.08 =1.23 采用單排鏈 Km =1.0 ,節(jié)距P=15.875mm5.實際中心距：a =a0 =30P =635mm6.計算鏈速：v =Z1Pn1/60000 =3.92m/s7.作用在軸上的壓力： FQ =（1.21.3）F ；取FQ =1.3FF =1000Pc/v =1586.7NFQ =2062.8N取Z1 =23取Z2=95取Lp=142節(jié)選用10A單排鏈五 齒傳動的設(shè)計計算 計算及說明結(jié)果一 齒輪的設(shè)計1.選擇齒輪類型，材料及齒數(shù)1)按圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。2

8、)材料選擇：分析選擇小齒輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為4050HRC，大齒輪材料為45鋼（表面淬火），硬度為4050HRC，二者材料選取一致。3)取小齒輪齒數(shù)為Z1=19，大齒輪齒數(shù)為Z2=4.5×19=85.5，取Z2=862.按齒根彎曲強度設(shè)計計算1）查得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限 FE=680MPa，大、小齒輪接觸疲勞極限Hlim =1150Mpa,最小安全系數(shù)SH=1,SF=1.25,彈性系數(shù)ZE=188.0,ZH=2.5,計算彎曲疲勞許用應(yīng)力:F1= F2=0.7FE/SF=380.8Mpa H1= H2=SHlim./SH=1150MPa2）計算載荷系數(shù)K齒輪按8級

9、精度制造。查表取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù)d=0.8，計算齒輪轉(zhuǎn)矩初選螺旋角實際傳動比以及齒形系數(shù)。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T1 = 9.55×106×（P/ n） = 1.77×104 N·mm初選螺旋角 = 15°齒形系數(shù) ZV1=Z1/(cos)3=21.08 ZV2=Z2/(cos)3=95.43查圖118得 YFa1=2.88 YFa2=2.23查圖119得 YSa1=1.57 YSa2= 1.783)計算大、小齒輪的并加以比較= 0.01187 = 0.01042故應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算法向模數(shù) mn = 1.38取mn= 24)計算

10、中心距a= 108.71mma圓整后取110mm5)按圓整后的中心距修正螺旋角= arcos= 17。2048”6)計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=39.81mmd2=180.2mm7)計算齒輪寬度 b=dd1= 0.8×39.81= 31.848mm取b1= 32mm，b2= 37mm3.按齒面接觸強度設(shè)計H1= ZEZHZ = 126.7MPa H1= 380.8MPa H2= ZEZHZ=111.23 MPa H2 = 380.8MPa 安全齒輪的圓周速度V= = 6.04 m/s對照表可知，選8級制造精度是合宜的。各參數(shù)如下圖項目結(jié)果齒數(shù)Z1=19Z2=86分度圓直徑d1=3

11、9.81mmd2= 180.2mm中心距a= 110mm齒輪寬度b1= 32mmb2= 37mm六 軸的計算計算及說明結(jié)果1. 計算各軸的最小直徑 根據(jù)公式 得： d113.5mm ;d222mm 考慮到第軸與聯(lián)軸器相接，第軸與齒輪相接，由于鏈輪和聯(lián)軸器是標準件，查表確定第軸最小徑為16mm; 第軸最小直徑為 24 mm2. 確定齒輪和軸承的潤滑 計算齒輪圓周速度 =6.04m/s 齒輪采用油池潤滑3. 軸材料的選擇 根據(jù)軸的受力分析查表15-1 選擇45鋼，正火處理4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 高速軸擬訂軸上的零件裝配方案，根據(jù)受力分析選擇角接觸球軸承，根據(jù)最小直徑和安裝軸承蓋和齒輪的要求，初步

12、定軸長和軸肩，軸端倒角為2×45°,各軸間處的倒角半徑為R4。選擇圓錐磙子軸承 30205 d = 25 mm D = 52mm B = 15 mm T=16.25mm。這根高速軸為齒輪軸，m = 2 z = 19,分度圓 d =40mm (2) 低速軸擬訂軸上的零件裝配方案，根據(jù)受力分析選擇角接觸球軸承，根據(jù)最小直徑和安裝軸承蓋和齒輪的要求，初步定軸長和軸肩，軸端倒角為2×45°,各軸間處的倒角半徑為R4。選擇圓錐磙子軸承 30206 d = 35 mm D = 72 mm B = 17mm T=17.25由于D1和D4出需要裝配軸承，所以D1=D4=

13、30 mm ,與軸承內(nèi)壁配合。D3處為齒輪定位作用根據(jù)結(jié)構(gòu)定D3=36 mm。根據(jù)軸的最小直徑所以D6=22mm 與鏈輪配合。根據(jù)軸肩的要求D2=42 mm。根據(jù)齒寬B和軸承標準件的寬度以及箱座的的結(jié)構(gòu)，定L1=17mm;L2=10 mm;L3=33mm ;L4=30 mm; L5=53 mm ；總長L = 200mm ；軸的公差:根據(jù)表18-5得，D2=42 H7/js6 D1=D4=30 H7/h6 D6=22H7/h6 ；以上配合都選用7級精度標準。即IT7。5.軸的校核（低速軸） 低速軸的圓周力 Ft=2T2d2=850N 徑向力 Fr=Fttanncos=320N 軸向力 Fa=Ft

14、tan=265N1)求垂直面的支承反力 F1V=FrL2-Fad22L= -180.7N F2V=Fr-F1V= 501N2)求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft2= 425N3）F力在支點產(chǎn)生的反力 F1F=FKL= 3593N F2F=F+F1F= 5655N 外力F作用方向與鏈傳動方向的布置有關(guān)，在具體布置尚未確定前，可按最不利的情況考慮4）繪垂直面的彎矩圖（軸的載荷分析圖） MaV=F2VL2= 17.5N·m M'aV=F1VL2= -6.3N·m5)繪水平面的彎矩圖（軸的載荷分析圖） MaH=F1HL2= 14.9N·m6）F力產(chǎn)生的彎矩圖

15、（軸的載荷分析圖） M2F=FK= 251.7 N·ma- a截面F力產(chǎn)生的彎矩為 MaF=F1FL2= 125.8 N·m7）求合成彎矩圖（軸的載荷分析圖） 考慮到最不利的情況，把MaF 與MaV2+MaH2直接相加 Ma=MaF+MaV2+MaH2= 148.8N·mM'a=MaF+M'aV2+MaH2= 142 N·m8）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=Ftd22=76.5 N·m9）求危險截面的當(dāng)量彎矩由圖可見，a-a截面最危險，其當(dāng)量彎矩為軸的載荷分析圖如下 Me=Ma2+(T)2如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)應(yīng)力，取折合系數(shù)=0.

16、6，代入上式可得 Me=Ma2+(T)2= 155.7N·m10）計算危險截面處的直徑軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查的B= 650MPa,查的-1b= 60MPa,則d3Me0.1-1b= 29.6 mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故 d= 1.05×29.6= 31mm < d3=36mm所以軸合格d1=16mmd2=20mmd3=25mmd4=30mmd6=25mmd1=30mmd2=42mmd3=36mmd4=30mmd5=26mmd6=22mmT2=76700N·mmd2=180mmn=20°=17.34°L=70mm

17、K=122mmF=2062.8 N 七 滾動軸承的選擇及計算計算及說明結(jié)果分析低速軸上的受力情況，初選用圓錐滾子軸承302061.徑向力Fr1=FV12+FH12=461.3NFr2=FV22+FH22=657N2.內(nèi)部軸向力 查表有Y=1.6 FS1=FR1/2Y=144.2NFS2=FR2/2Y=205.3N3.軸向力由于FS1+Fa=409.6FS2所以軸向力為Fa1 =409.6; Fa2 =205.3N且軸承1緊壓，軸承2放松4.當(dāng)量載荷查表可知e=1.5tan15°=0.402由于Fa1/ Fr1=0.880.402 Fa2/ Fr2=0.310.402所以X1=0.4

18、Y1=0.4cot15°=1.49; X2=1 Y2=0故當(dāng)量動載荷為 P1=X1 Fr1+ Y1 Fa1=794.8 N P2=X2 Fr2+ Y2 Fa2=657N5. 基本額定動載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，今P1P2，故應(yīng)以軸承1的徑向當(dāng)量動載荷P1為計算依據(jù)。因受中等沖擊載荷，查表有fp=1.5,工作溫度正常，查表有ft=1，所以Cr1=fp P1 (60n×Lh)/1061/3/ft=14.6KN查手冊可知，軸承的徑向基本額定動載荷Cr=43.2KN。因為Cr1Cr。故選用30206軸承合適。由前面內(nèi)容可知FV1=180.7NFV2=501NFN

19、I=FH2=425NFa=265.4NLh=300×10×16=48000(h)八 鍵連接的選擇及校核計算計算及說明結(jié)果1高速軸上用于和聯(lián)軸器相配合的鍵軸徑d1=16mm,L1=50mm查手冊選用A型平鍵，得：鍵A 5×5×50 GB/T1096-2003 T1=17.75N·m h=5mm l=40mm根據(jù)課本得 p=4T1dhl =4×1775016×5×40 =22.19Mpa<p2低速軸上用于和鏈輪相配合的鍵軸徑d2=22mm L2=50mm 查手冊選用A型平鍵,得：鍵A 5×5×

20、50 GB/T1096-2003 T2=76.7Nm h=5mm l=40mm據(jù)課本得p=4T2dhl =4×7670022×5×40=69.7MPa<p3、輸出軸與大齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d3=36mm L3=28mm T3=76.7Nm查手冊選用A型平鍵鍵12×8 GB1096-79l=L3-b=28-10=18mm h=8mm據(jù)課本得p=4T2dhl =4×7670036×8×18=59.2MPa<p由上可知，選用的鍵均符合條件A型平鍵 5×5 x50110MPaA型平鍵 5×5 x50110MPaA型平鍵10x8 x28=110Mpa九 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸設(shè)計中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表8-5（機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計），軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮到該軸傳遞的扭矩較大，選用彈性柱銷聯(lián)器，選用聯(lián)軸器的型號為LT2, 其主要參數(shù)如下：型號LT3公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(N·m)31.5許用轉(zhuǎn)速n|鋼(r/min)6300軸孔直徑d1、d2、dz|鋼(mm)16、18、19軸孔長度|Y型|L(mm)42軸孔長度|J,J1,Z型|L1(mm)30軸孔長度|J,J1,Z型|L(mm)42軸孔