機械設(shè)計課程設(shè)計說明書-秦襄培 (1)

1、 機械設(shè)計課程設(shè)計 說明書課題名稱： 帶式運輸機傳動裝置的設(shè)計 專業(yè)班級： 機械電子工程3班 學(xué)生學(xué)號： 1221070333 學(xué)生姓名： 學(xué)生成績： 指導(dǎo)教師： 秦襄培 課題工作時間： 2014年12月22日至 2015年1月12日 武漢工程大學(xué)教務(wù)處 目 錄 第一章 設(shè)計任務(wù)與要求··························&

2、#183;····················1 1.1設(shè)計帶式運輸機中二級圓柱齒輪減速器·························

3、83;····1第二章 方案選擇傳動裝置總體設(shè)計································· 2 2.1傳動裝置方案的選擇 ·······

4、······································2 2.2 選擇電動機（Y系列三相交流異步電動機）········

5、;··················4 2.3 傳動裝置的總傳動比及其分配····························

6、3;······5 2.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)········································5第三章

7、V帶的設(shè)計·················································&

8、#183;·73. 1傳動裝置的動力參數(shù)··············································

9、;7第四章 雙級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計····································10 4.1 高速級和低速級斜齒圓柱齒輪傳動 ······

10、83;····························10 4.2 按齒面接觸強度計算···················

11、;····························10 4.3按齒根彎曲強度計算···················&#

12、183;···························12第五章 軸的設(shè)計計算 ····················&

13、#183;·····························16 5 .1 高速軸的設(shè)計 ·················

14、3;·································16 5.2根據(jù)軸向定位求軸各段直徑與長度·············&

15、#183;·····················17 5.3 低速軸的設(shè)計··························

16、···························18 5.4 高速軸的設(shè)計·····················

17、;································18第六章 箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ···············

18、;·····················20 6.1減速器零件的位置尺寸··························&

19、#183;··················20 6.2減速器潤滑與密封 ····························

20、3;····················20 6.3箱體的尺寸設(shè)計···························

21、83;·······················20 6.4減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計························

22、;·····················21 設(shè)計總結(jié)···························

23、3;································23 參考文獻················

24、83;···········································24第 3 頁第一章 設(shè)計任務(wù)與要求 1.1設(shè)計帶式運輸機中二級圓柱齒輪減速器

25、 圖1-1 帶式運輸機原理圖l 工作環(huán)境：一般條件，通風(fēng)良好l 載荷特性：連續(xù)工作，近乎平穩(wěn)，正向運轉(zhuǎn)l 使用期限：8年，每日兩班制工作l 卷筒效率：l 運輸帶允許誤差：l 生產(chǎn)規(guī)模：成批生產(chǎn) 表1-1參數(shù)：D300 mmV0.8m/sT420 Nm 第二章 方案選擇與傳動裝置整體設(shè)計2.1傳動裝置方案的選擇1.擬定傳動方案首先估計傳動裝置的總體傳動范圍：由卷筒的圓周速度V可計算卷筒的轉(zhuǎn)速 一般選用同步轉(zhuǎn)軸為1000rpm或1500rpm的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比為20或30。根據(jù)總傳動比數(shù)值，初定一級外傳動件加二級減速器為主的傳動方案。資料2表2-2列出了常用減速器的類型好特點

26、，根據(jù)設(shè)計任務(wù)給定的條件好典型結(jié)構(gòu)，擬定用展開式二級圓柱齒輪減速器，為增加傳動平穩(wěn)性，減小減速器裝置尺寸，二級圓柱齒輪均采用斜齒輪。一級外傳動件有開式齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動可供選擇，考慮各類傳動裝置的特點以及合理布置傳動機構(gòu)順序的原則，列出以下幾種方案進行比較2.方案一 圖2-1展開式1電動機軸；2電動機；3帶傳動中間軸；4高速軸；5高速齒輪傳動6中間軸；7低速齒輪傳動；8低速軸；9工作機； 方案一 總傳動比較大，結(jié)構(gòu)簡單，但要求軸有較大的剛度。3.方案二 圖2-2 同軸式 、方案二 減速器橫向尺寸小，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸間尺寸大，中間軸較長，剛度差。 4.方案三 圖2-3分流式 圖2-3 分流式

27、 方案三 一般為高速級分流，且常采用斜齒輪；低速級可用直齒或人資齒輪，減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常用于大功率，變載荷場合。 高速級采用帶傳動結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、緩沖吸振，但壽命較低，外形尺寸大。低速級采用開式齒輪，壽命較長，傳動可靠，減速器尺寸也較小，但若開式齒輪傳動比較小，中心距較短，可能會使?jié)L筒與開式小齒輪軸相干涉，且也存在軸較長的缺點。考慮到設(shè)計任務(wù)對結(jié)構(gòu)尺寸無特別要求以及學(xué)生大多會采用推薦的典型結(jié)構(gòu)，故本設(shè)計采用方案一進行設(shè)計。2.2選擇電動機1. 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動機容量3. 工作機所需有效功率 由資料2式2-1為

28、從電機到工作機之間的總效率。設(shè)，分別為帶傳動、滾動軸承、閉式圓柱齒輪傳動（設(shè)齒輪精度為8級）、彈性聯(lián)軸器、卷筒的效率，滾筒滑動軸承效率。由2表2-4查得：=0.96，（為設(shè)計條件中給出）則傳動裝置的總效率（參考圖（a） 4. 電動機的額定功率 查表選取電動機的額定功率=3KW5. 電動機的轉(zhuǎn)速選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1500rpm和1000rpm兩種。6. 電動機型號的確定根據(jù)電動機所需功率好同步轉(zhuǎn)速，查2表20-1，電動機型號為Y112M-6和Y100L1-4型，根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出總傳動比。表2-1 電動機的數(shù)據(jù)及總傳動比方案號電動機型號額定功率Kw電動機轉(zhuǎn)速電動機質(zhì)量Kg總傳

29、動比V帶傳動同步滿載1Y112M-63100094063 18.822.62Y100L1-43150014203827.842.6兩個方案均可行，方案2電動機成本低，對選定的傳動方案傳動比也適中，故選方案2.選定電動機型號為Y100L1-4，其它主要參數(shù)列于表2-2表2-2 Y100L1-4電動機的數(shù)據(jù)及總傳動比電動機型號額定功率Kw電動機轉(zhuǎn)速中心高mm外伸軸徑mm軸外伸長度mm同步滿載Y100L1-431500142010028602.3傳動裝置的總傳動比及其分配總傳動比取V帶傳動的傳動比則減速器的總傳動比為雙級圓柱齒輪高速級傳動比低速級傳動比 2.4傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1. 傳動裝置

30、的運動參數(shù) 2.各軸的轉(zhuǎn)速圖（a）傳動裝置中各軸轉(zhuǎn)速為 3.各軸輸入功率圖（a）傳動裝置中各軸輸入功率按電動機額定功率計算 4.各軸輸入轉(zhuǎn)矩圖（a）傳動裝置中各軸轉(zhuǎn)矩為得以上結(jié)果列于表3，供查用 表2-3各輸入軸的轉(zhuǎn)矩軸號轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩傳動比效率O1420320.182.63.732.870.960.960.95I5462.88 50.37II 1462.77181.19III 512.63492.48 512.52 472.7810.96第三章 V帶的設(shè)計3.1傳動裝置的動力參數(shù)1.外傳動件-V帶的設(shè)計（1）確定計算功率由 1 表8-6查得工作情況系數(shù)，故（2）選V帶型號根據(jù)，由1圖8-8確定

31、選用Z型。 改A型（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑取小帶輪基準(zhǔn)直徑 不變則大帶輪基準(zhǔn)直徑 不變根據(jù)表8-9圓整為驗算帶的速度，且大于帶的速度合適（4）確定v帶的基準(zhǔn)長度好傳動中心距根據(jù)，初定中心距根據(jù)1式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度由1表8-2，選帶的基準(zhǔn)長度實際中心距（5）驗算小帶輪上的包角包角合適（6）計算V帶的根數(shù)Z由1表8-5a和8-5b得：查1表8-8得，查1表8-2得則1取4根（7）計算預(yù)緊力查1表8-4 故，故（8）計算作用在軸上的壓軸力（10）帶輪結(jié)構(gòu)小帶輪裝在電動機軸上，軸孔直徑應(yīng)等于電動機外伸軸徑，即28mm輪緣寬度B由2表9-1輪轂長度取<電動機處伸出長度=60mm小帶輪

32、外徑由1表8-7<電動機中心高，合適大帶輪裝在減速器高速軸上，軸孔直徑待定輪緣寬度同上小帶輪B=65mm輪轂長度l待定材料：HT150據(jù)1式（8-14），帶傳動實際平均傳動比為，取， 表3-1 V帶相關(guān)參數(shù) 帶型計算功率帶速V(m/s)中心距a(mm)基準(zhǔn)長度(m/s)小帶輪包角根數(shù) Z小帶輪直徑mm大帶輪直徑mm A 3.66.695271600162 4 90250第4章 雙級斜齒圓柱齒輪設(shè)計4.1高速級1和低速級2斜齒圓柱齒輪傳動 1.選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù)、螺旋角輸送機為一般工作機器，減速器輸出轉(zhuǎn)速不高，故選用8級精度（GB10095-88）由1表10-1選擇高速級和低速級

33、小齒輪材料為同40鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，高速級和低速級大齒輪材料同為45鋼（正火），硬度為240HBS。兩者材料硬度差為40HBS。選， ,初選螺旋角4.2.按齒面接觸強度設(shè)計按1表10-21計算，即 （a） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值(i) 試選=1.3(ii) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩(iii) 由1表10-7選取齒寬系數(shù)(iv) 由1表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)(v) 由1圖10-30選取區(qū)域系數(shù)(vi) 由1圖10-26查得，則(vii) 由1表10-21d查得小齒輪接觸疲勞強度極限 大齒輪接觸疲勞強度極限 大小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（設(shè)每年工作365天）由1圖10-9，取接觸疲勞壽命系數(shù)取安

34、全系數(shù)S=1 （b） 計算(i) 試算小齒輪分度圓直徑計算圓周速度 (ii) 計算齒寬及模數(shù)(iii) 計算縱向重合度(iv) 計算載荷系數(shù)使用系數(shù)由1表10-2，由1圖10-8查得根據(jù)，動載系數(shù)由1表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)由1表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的簡化計算公式用插值法查的7級精度，小齒輪相對非對稱布置時由1圖10-13查得。故載荷系數(shù)(v) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由1式（10-10a）得(vi) 計算模數(shù)m4.3按齒根彎曲強度計算由1式（10-17）i. 確定計算參數(shù)1. 計算載荷系數(shù)(vii) 根據(jù)縱向重合度2. 從1圖0-28查得螺旋角影響參數(shù)3. 計算

35、當(dāng)量齒數(shù)4. 查取齒形系數(shù)由1表10-5查得，5. 由1表10-5查得應(yīng)力校正系數(shù)6. 確定許用彎曲疲勞應(yīng)力由1圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強度極限由1圖10-20b查得大齒輪彎曲疲勞強度極限由圖10-28取彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得 7. 計算大、小齒輪的ii. 設(shè)計計算由3表23.2-3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，已可滿足彎曲強度，為同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有齒數(shù)。因此1） 幾何尺寸計算(a) 計算中心距，(b) 按圓整后的中心距修正螺旋角低速軸同理因值改變不多，故與有關(guān)的參數(shù)不必修改。(c) 計算大、小齒輪的分度圓直徑齒頂

36、圓直徑、齒根圓直徑 (d) 計算齒寬系數(shù)圓整后取軸I的尺寸待定，齒輪結(jié)構(gòu)尺寸待軸尺寸確定后再定。 表4-1 雙級齒輪參數(shù)項目級別模數(shù)中心距mm圓周速度m/s小齒輪分度圓直徑mm大齒輪分度圓直徑mm小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)小齒輪齒寬mm大齒輪齒寬mm小齒輪齒頂圓直徑mm小齒輪齒根圓直徑mm大齒輪齒頂圓直徑mm大齒輪齒根圓直徑mm高速軸=2=1141.33=48=180=24=90=53=485243184175低速軸=2.5=1500.57=78=222.5=31=89=83=7882.571.25227.5216.25第五章 軸的設(shè)計計算5.1高速軸的設(shè)計 圖5-1 高速軸 1.初算軸的直徑 軸的

37、材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由1表15-1， 按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑， 高速軸估算的軸徑作為大帶輪軸孔內(nèi)徑，由于轉(zhuǎn)矩較小，A取較大值。 由1表15-3，取， 則 該軸段有一個鍵槽，將軸徑增大5%， 據(jù)2表11-2，取標(biāo)準(zhǔn)尺寸 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.軸的強度設(shè)計 4.軸的壽命設(shè)計 軸承型號6206， 軸承1徑向載荷 軸承1軸向載荷 軸承2徑向載荷 軸承2軸向載荷 軸承1當(dāng)量動載荷 據(jù)2表15-3， 插值法得， 由1表13-6，取， N大，所以俺軸承2的力大小驗算設(shè)減速器檢修期為3年，則預(yù)期壽命故所選軸承滿足壽命要求。5.鍵聯(lián)接強度校核高速軸上大帶輪周邊用平鍵固定，由軸徑由于在軸端，由2表14-1選C

38、型普通平鍵 ，由1式6-1強度條件其中由1表6-2鍵的標(biāo)記為鍵5.2根據(jù)軸向定位求軸各段直徑和長度A. 由于軸最小直徑約為20mm,所以d1=20mm.由軸肩定位得d2=24mmB. 軸段2左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑28mm.C. 考慮到主要承受徑向力，軸向也可以受小的軸向載荷，在高速旋轉(zhuǎn)時可承受純軸向力，選用價格最低的深溝球軸承，由d2=24mm,選輕載系列6206號軸承，故d3=d7=25mm. d*D*B=25*52*15mm,考慮軸直徑與小齒輪直徑相差不大，用齒輪軸。D.由中間軸大齒輪與高速軸小齒輪對應(yīng)，L5=49mm.E.用軸肩定位，與7段與3段相應(yīng)軸直徑d4與d6=3

39、1mmF.因齒輪與箱內(nèi)壁距為10mm,軸承端面到箱體內(nèi)壁為10mm,所以L6=20mm,L7=15mm,套筒寬取10mmG.由6206號軸承D=15mm，為使軸端擋蓋壓緊軸承，取L3=13mmH.由箱內(nèi)總寬為165mm,軸承與箱內(nèi)壁為10mm，L4=116I.大輪直徑為25mm,輪轂長為60mmJ.由3段為52mm,取端蓋距大帶輪距為50mm,L2=104mm5.3低速軸設(shè)計 圖5-3 輸出軸A.為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，第1段軸右端要制出一軸角一般定位軸肩直徑差可取610mm,所以d2=58mm,第1段軸左端用軸端擋圈定位，按軸徑直徑取擋圈直徑60mm,半聯(lián)B.軸器與軸配合的轂長為84

40、mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上去82mm.C.初步選擇滾動軸承，因為軸承主要受徑向力，也有軸向力，選用價格最低的深溝球軸承，由d2=58mm,查手冊表15-3，選6212號軸承，其尺寸d*D*B=60*110*22mm,d3=60mm,d4=69mmD.取安裝齒輪處軸段4的直徑d5=65mm,齒輪右端與右端軸承間采用套筒定位。已知齒輪輪轂寬為78mm,為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度。L6=74mm,L5=b=12mm.E.軸承端蓋的總寬度為46mm,L2=46mmF.齒輪距箱體10mm，齒輪間距15mm,L4=165mmG.取齒輪距箱體內(nèi)壁距離10mm

41、,有L7=46mmH.軸上零件周向定位，用平鍵連接，按d6=60mm,由教材中表6-1有平鍵截面b*h*L=18*11*56mm,鍵槽用銑刀加工，同時為保證齒輪與軸配合有良好對稱，選擇齒輪輪轂與軸配為H7/n6;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接用平鍵為b*h*L=11*9*70,其配合為H7/k6，滾動軸承與軸的周向定位是由于過度配合保證的，此處選軸直徑尺寸公差為m6.5.4中間軸的設(shè)計 圖5-3 中間軸1.查表15-3，取A=114=33.07mm中間軸安裝齒輪，軸上設(shè)有兩個鍵槽。選6207號軸承，考慮到中軸上小齒輪直徑與軸直徑相差不大，用齒輪軸。2. 根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度A.

42、 由6207號軸承尺寸d*D*B=35*72*17mm.所以d1=d6=35mmB. 大齒輪左端用套筒定位，小齒輪右端用套筒定位，所以取d2=d5=42mmC. 由d2,d4取d3=46mmD. 由大小齒輪距為15mm,有L3=15mm,由大齒輪轂長為48mm,為便于套筒壓緊齒輪，選L2=44mm,同理小齒輪輪轂長為83mm,L4=83mmE. 有L6=17mm，即L5=20mm,F. 軸承寬L5=20mmG. 由軸承距箱體內(nèi)壁10mm,齒輪距箱體內(nèi)壁10mm，有L1=47.5mm,套筒寬取10mm,H. 軸上零件周向定位，都用平鍵連接，按d2=42mm,L2=44mm,由教材6-1有b*h*

43、L=12*8*40同時為了保證齒輪與軸有良好對中性，其配合選H7/n6,選軸的公差為m6I. 確定軸圓角和倒角尺寸，由教材中表15-2查得，軸端倒角用，各軸肩圓角半徑為R1.2 第6章 箱體及其附件的結(jié)計6.1減速器零件的位置尺寸 表6-1減速器零件的位置尺寸代號名稱取值mm代號名稱取值mm齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁距離10箱底至箱底內(nèi)壁距離20齒輪端面至箱體內(nèi)壁距離10H減速器中心高182軸承端面至箱體內(nèi)壁距離10箱體內(nèi)壁至軸條座孔端面距離66旋轉(zhuǎn)零件間軸的距離15 e軸承端蓋凸緣厚度10齒頂圓至軸表面距離10箱體內(nèi)壁軸向距離165大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁40箱體軸承座孔端面間距離297 6.2減速器潤滑與密封(1)潤滑方式1 .齒輪潤滑方式齒輪，應(yīng)采用噴油潤滑，但考慮成本及需要選用浸油潤滑2. 齒輪潤滑方式軸承采用潤滑脂潤滑3.齒輪