機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào)：7402140116班級(jí)：機(jī)制一班姓名：潘小雨目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3第一部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)4第二部分 V帶設(shè)計(jì)7第三部分 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算10第四部分 軸的設(shè)計(jì)16第五部分 校核19第六部分 主要尺寸及數(shù)據(jù)21設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)一、 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）原始數(shù)據(jù)：學(xué)號(hào)1/17/332/18/343/19/354/205/216/227/238/24鼓輪直徑D(mm)3003303503503800300360320輸送帶速度v(m/s)0.630.750.850.80.80.70.840.75輸送轉(zhuǎn)矩T(N.m)400370380450460440360430

2、學(xué)號(hào)9/2510/2611/2712/2813/2914/3015/3116/32鼓輪直徑D(mm)340350400450380300360320輸送帶速度v(m/s)0.80.850.730.900.80.800.840.73輸送轉(zhuǎn)矩T(N.m)410390420400420420390400工作條件：1. 輸送機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)輸送帶移動(dòng)。2. 使用壽命為8年，大修期4年。3. 工作條件：每日兩班制工作，工作時(shí)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。載荷平穩(wěn)。4. 允許輸送帶速度偏差為5%。5. 工作機(jī)效率為0.95。6. 按小批生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)。二設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案；2. 設(shè)計(jì)減速器部

3、件裝配圖（A1）；3. 繪制軸、齒輪零件圖各一張（高速級(jí)從動(dòng)齒輪、中間軸）；4. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（約7000字）本組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：運(yùn)輸機(jī)工作軸轉(zhuǎn)矩T/(N.m) 400 。 運(yùn)輸機(jī)帶速V/(m/s) 0.73 。 卷筒直徑D/mm 320 。 第一部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)一、 傳動(dòng)方案1） 外傳動(dòng)為V帶傳動(dòng)。2） 減速器為兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器。3） 方案簡(jiǎn)圖如下：二、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(lái)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

4、部分兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速，這是兩級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大的剛度。高速級(jí)齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。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(lái)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。計(jì) 算 與 說(shuō) 明結(jié)三、原動(dòng)機(jī)選擇（Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)）工作機(jī)所需功率： =1.98 (見(jiàn)課設(shè)P9) 傳動(dòng)裝置總效率：V帶傳動(dòng)： 滾動(dòng)軸承： 圓柱齒輪： 彈性聯(lián)軸器： 卷筒軸滑動(dòng)軸承 電動(dòng)機(jī)的輸出功率： 取選擇電動(dòng)機(jī)為Y100L1-4型 技術(shù)數(shù)據(jù)：額

5、定功率（） 2.2 滿載轉(zhuǎn)矩（） 1420 額定轉(zhuǎn)矩（） 2.3 最大轉(zhuǎn)矩（） 2.0 Y132M1-6電動(dòng)機(jī)的外型尺寸（mm）： （見(jiàn)課設(shè)表19-3）A：160 B：140 C：63 D：28 E：60 F：8 G：24 H：132 K：12 AB：205 AC：105 AD：180 HD：245 BB：176 L：380四、傳動(dòng)裝置總體傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配1、 總傳動(dòng)比： 2、 各級(jí)傳動(dòng)比分配： 初定 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：1. 各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)為零軸，高速軸為1，中間軸為2，低速軸為3.2. 各軸輸入功率：3. 各軸轉(zhuǎn)矩：項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)高速軸1高速軸2高速軸3轉(zhuǎn)速14205461

6、7543功率2.22.1122.0281.947轉(zhuǎn)矩14.836.94110.67432.41傳動(dòng)比2.64.073.12第二部分 V帶設(shè)計(jì)外傳動(dòng)帶選為 普通V帶傳動(dòng) 1、 確定計(jì)算功率：1）、由表8-7查得工作情況系數(shù) 2）、由式（機(jī)設(shè)） 2、選擇V帶型號(hào) 查圖選A型V帶。3.確定帶輪直徑 （1）、參考圖5-12a（機(jī)設(shè)）及表5-3（機(jī)設(shè)）選取小帶輪直徑 （電機(jī)中心高符合要求） （2）、驗(yàn)算帶速 （3）、從動(dòng)帶輪直徑 （4）、傳動(dòng)比 i（5）、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速4.確定中心距和帶長(zhǎng)（1）、按式（5-23機(jī)設(shè)）初選中心距 ?。?）、按式求帶的計(jì)算基礎(chǔ)準(zhǔn)長(zhǎng)度L0查圖.5-7(機(jī)設(shè))取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=2

7、240mm(3)、按式(5-25機(jī)設(shè))計(jì)算中心距:a (4)、按式（5-26機(jī)設(shè)）確定中心距調(diào)整范圍 5.驗(yàn)算小帶輪包角1 由式(5-11機(jī)設(shè)) 6.確定V帶根數(shù)Z (1)、由表查得dd1=90mm n1=1200r/min及n1=1420r/min時(shí)，單根V帶的額定功率分呷為0.93Kw和1.07Kw，用線性插值法求n1=1420r/min時(shí)的額定功率P0值。 (2)、由表（5-10機(jī)設(shè)）查得P0=0.17Kw (3)、由表查得（5-12機(jī)設(shè)）查得包角系數(shù) (4)、由表(5-13機(jī)設(shè))查得長(zhǎng)度系數(shù)KL=1.03 (5)、計(jì)算V帶根數(shù)Z，由式 取Z=3根 7計(jì)算單根V帶初拉力F0，由式（5-2

8、9）機(jī)設(shè)。 8計(jì)算對(duì)軸的壓力FQ，由式得 9確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，給制帶輪工作圖 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=90mm采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=234mm，采用孔板式結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)圖見(jiàn)零件工作圖。V帶尺寸：型號(hào)節(jié)寬頂寬b高度h橫截面積A楔角A111388140第三部分 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算一、高速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)（直齒圓柱斜齒輪）1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表選取，都采用45Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBs，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=24 則Z2=Z1i=75.2.設(shè)計(jì)計(jì)算。（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。（2）按齒面接觸

9、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 選取Kt=1.6由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)由圖10-26查得計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：T1=9.55×106×P/n=36940N·mm查表的查表10-6得彈性影響系數(shù)：由圖10-21d按齒面硬度選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 由10-31計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)次數(shù)為：N1=60n, at=60×546(16×360×8)=1.53×109 N2= N1/u=4.9×108由圖10-19去接觸疲勞壽命系數(shù)為安全系數(shù)選為S=1.3計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力：計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由公式得：=47.1mm計(jì)算圓周速度：計(jì)算

10、齒寬b及模數(shù)b= h=2.25=4.29mm b/h=10.97計(jì)算縱向重合度：計(jì)算載荷系數(shù)：已知使用系數(shù)KA=1根據(jù)V=1.35m/s，7級(jí)精度，由圖10-8 KV=1.1，由表10-4得由表10-3查得、按實(shí)際的載荷系數(shù)校核所得的分度圓直徑：計(jì)算模數(shù)： 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算：計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)重合度。從圖10-28查得螺旋角計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)： 查齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)：由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限：由圖10-18取彎曲疲勞系數(shù)安全系數(shù)：S=1.3計(jì)算大小齒輪并加以比較：大齒輪的數(shù)值比較大對(duì)比計(jì)算結(jié)果取Mn=1.5，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度分度圓直徑為d1=52.4mm幾何中心距：取

11、中心距為：110mm。按圓整后的中心距修正螺旋角為：計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑：計(jì)算齒輪寬度：b=圓整后B2=60 mm B1=65mm二、低速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)（直齒圓柱齒輪）1. 齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料都采用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBs。大齒輪用45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBs。齒輪精度用7級(jí)，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=24 則Z2=Z1i=24×4.07=97.6所以Z2取982.設(shè)計(jì)計(jì)算。（1） 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由式 T1=9.55×106

12、15;P/n=1.1 ×105N·mm由圖選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 HILim=600Mpa HILin=550Mpa由圖選取材料彎曲疲勞極限應(yīng)力 HILim=500Mpa HILin=380Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式計(jì)算 N1=60jLh=60×175×(16×360×8)=4.9×108 N2= N1/u=1.2×108 由圖查得接觸疲勞壽命系數(shù)；ZN1=0.92ZN2=0.96 由圖查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；YN1=0.85 YN2=0.88 由圖查得接觸疲勞安全系數(shù)：SFmin=1.3，試選Kt=1.3 由

13、式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式得 則V1=(d1tn1/60×1000)=0.71m/s 查圖得Kv=1.12, 由表查和得K A=1.由表查得K=1.35.取K=1.則KH=KAKVKK=1.512 ,修正 由表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm(3) 計(jì)算幾何尺寸d1=mz1=2.5×31=77.5mm d2=mz2=315mm a=m(z1z2)/2=196.5mm b=ddt=1×85=77.5mm取b2=80mm b1=b2+10=85參數(shù)尺寸高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪齒數(shù)3310731127法面模數(shù)1.51.52.

14、52.5螺旋角15.315.300分度圓直徑5116577.5315齒頂圓直徑5416882.5320齒根圓直徑4716171309齒寬65608580中心距110197圓周速度1.35M/s0.71 M/s傳動(dòng)比3.124.07Ft14482837Fr5431033Fa361第四部分 軸的設(shè)計(jì)高速軸的設(shè)計(jì)1.選擇軸的材料及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理.2.初估軸徑按扭矩初估軸的直徑,查表15-3得c=106至117,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=110則: D1min= D2min=D3min=3.初選軸承1軸選軸承為6

15、3052軸選軸承為63063軸選軸承為6011根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:D1=25mmD2=30mmD3=55mm4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(現(xiàn)只對(duì)中間軸作設(shè)計(jì),其它兩軸設(shè)計(jì)略,結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖)為了拆裝方便,減速器殼體用剖分式,軸的結(jié)構(gòu)形狀如圖所示.(1).高速軸各軸直徑的確定初估軸徑后,句可按軸上零件的安裝順序,從左端開(kāi)始確定直徑.該軸軸段1安裝軸承6305,故該段直徑為25mm。2段裝齒輪，為了便于安裝，取2段為30mm。齒輪右端用軸肩固定，計(jì)算得軸肩的高度為5mm，取3段為35mm。5段裝軸承，直徑和1段一樣為25mm。4段不裝任何零件，但考慮到軸承的軸向定位，及軸承的安裝，取4段為32mm。6段

16、應(yīng)與密封毛氈的尺寸同時(shí)確定，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用d=22mm的毛氈圈，故取6段22mm。7段裝大帶輪，取為20mm>dmin 。（2）各軸段長(zhǎng)度的確定軸段1的長(zhǎng)度為軸承6305的寬度和軸承到箱體內(nèi)壁的距離加上箱體內(nèi)壁到齒輪端面的距離加上2mm，l1=45mm。2段應(yīng)比齒輪寬略小2mm，為l2=63mm。3段的長(zhǎng)度按軸肩寬度公式計(jì)算l3=1.4h；去l3=5mm，4段：l4=101.5mm。l5取l5=28mm。l6=55mm，7段同大帶輪同寬，取l7=90mm。其中l(wèi)4，l6是在確定其它段長(zhǎng)度和箱體內(nèi)壁寬后確定的。（3）.軸上零件的周向固定為了保證良好的對(duì)中性，齒輪與軸選用過(guò)盈配合H7/

17、r6。與軸承內(nèi)圈配合軸勁選用k6，齒輪與大帶輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接，分別為16*55 GB1096-1979及鍵10*80 GB1096-1979。（4）.軸上倒角與圓角為保證6305軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊(cè)的推薦，取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為2mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986，軸的左右端倒角均為1*45。中間軸的設(shè)計(jì)：初步選用最小直徑為D=25. 由于軸主要受到徑向力同時(shí)也有軸向力，因此選用深溝球軸承，6306擬定軸上的零件裝配先選定軸承段的長(zhǎng)度為52，直徑為D=30，齒輪軸徑為34，長(zhǎng)度為58，兩個(gè)齒輪用軸間相隔，為12.5.低速級(jí)齒輪軸徑為3

18、5.距軸間距離為83，軸承段為47，軸徑為30.兩個(gè)齒輪都用A型平鍵聯(lián)接，高速級(jí)低速級(jí)都為10*45GB/T1096-1979.軸的受力分析5.軸的受力分析（1）（2） 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖。（3） 計(jì)算支座反力。Ft1=2637N Fr1=1033 T2=36.94 Ft2=1448 Fr2=543 Fa=361在V面： 在H面上（4） 畫(huà)彎矩圖有圖形可知：B截面為危險(xiǎn)截面 軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和脈動(dòng)循環(huán)切應(yīng)力取 軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表15-1，的又d=34 T=36.94 故安全。精準(zhǔn)校核軸的疲勞強(qiáng)度：雖然鍵槽。軸肩及過(guò)盈配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，由于軸的最小的直徑是按扭轉(zhuǎn)

19、強(qiáng)度較寬確定的，所以無(wú)需按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核，從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，安裝齒輪B段過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，由第三章附錄可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合小，分析可知該軸只需要校核截面A兩側(cè)即可，截面A左側(cè)：抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面A左側(cè)彎矩：截面上彎曲應(yīng)力：截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 由軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查的切應(yīng)力 截面上由于軸肩二形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按表3-2差得又對(duì)圖3-1可得軸材料敏感系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表3-4）為：由附圖3-2尺寸系數(shù)由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為 軸末經(jīng)表面強(qiáng)化處理即：按公式的：

20、又查表得碳鋼的特性系數(shù)：于是計(jì)算安全系數(shù)的值為：故可知其安全。截面A右側(cè)：抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面A左側(cè)彎矩：截面上彎曲應(yīng)力：截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 過(guò)盈配合處的，由表8-8用差值法求出并取軸按磨削加工，由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)為 于是計(jì)算安全系數(shù)的值為：故可知其安全。故綜上所述可知中間軸滿足強(qiáng)度要求。所以中間軸安全。低速軸設(shè)計(jì):功率轉(zhuǎn)矩速度齒輪分度圓直徑壓力角1.947kw432.42n.m0.71m/s315mm20確定軸的最小直徑：d=39 取D=45軸與聯(lián)軸器相連的部分軸為D=45 按照計(jì)算的轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查表17-2選著凸緣聯(lián)軸器，器型號(hào)為YL10j4

21、5*84GB5843-86為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求故二段直徑為D2=50，按軸端直徑取擋圈直徑為D=55，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為84，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上二不壓在軸的端面上，故去其長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=72。初步選定軸承為深溝球軸承，主要承受徑向力和小的軸向力，型號(hào)為6311左端采用軸端定位，D3=55.為安裝齒輪左端定位軸肩的直徑為D=68，L=5，齒輪軸直徑為D=60，L=80選用A型平鍵聯(lián)接，16*56GB/T1096-19794段L=90，D=61，7段為滾動(dòng)軸承D=55，L=40軸上倒角與圓角為保證6311軸內(nèi)圈斷面緊靠定位軸肩的斷面，根據(jù)軸承手冊(cè)，取軸肩圓角半徑為1m

22、m，其他軸肩圓角半徑為2mm，根據(jù)國(guó)標(biāo)軸的左右段倒角均為1*45 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器選擇為YL10聯(lián)軸器J45*84 GB5843-86減速器的潤(rùn)滑1.齒輪的潤(rùn)滑因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以才用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。 高速齒輪浸入油里約0.7個(gè)齒高，但不小于10mm，低速級(jí)齒輪浸入油高度約為1個(gè)齒高（不小于10mm），1/6齒輪。2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑因潤(rùn)滑油中的傳動(dòng)零件（齒輪）的圓周速度V1.52m/s所以采用脂潤(rùn)滑，第六部分 主要尺寸及數(shù)據(jù)箱體尺寸:箱體壁厚；箱蓋壁厚；箱座凸緣厚度b=15mm；箱蓋凸緣厚度b1=15mm；箱座底凸緣厚度b2=25mm；地腳螺栓直徑df=M16；地腳螺栓數(shù)目n=4；軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1=M12；聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)=150mm；軸承端蓋螺釘直徑d3=M8；定位銷(xiāo)直徑d=6mm；df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=22mm、22 mm、18 mm；df、d2至凸緣邊緣的距離C2=20mm、15 mm；軸承旁凸臺(tái)半徑R1=20mm；凸臺(tái)高度根據(jù)低速軸承座外半徑確定；外箱壁至軸承座端面距離L1=60mm；大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1=12mm；齒輪端面與內(nèi)箱壁距離2=15mm；箱蓋，箱座肋厚m1=m=8.5mm；軸承端蓋外徑D2 ：凸緣式端蓋：D+（55.5）d3；以上尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P17P24；軸承蓋