帶式輸送機課程設(shè)計方案一圓柱齒輪5

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計目錄一、傳動方案擬定2二、電動機的選擇2三、計算總傳動比及分配各級的傳動比3四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算3五、傳動零件的設(shè)計計算4六、軸的設(shè)計計算 10七、滾動軸承的選擇及校核計算 13八、鍵的選擇和校核計算 14九、聯(lián)軸器的選擇15十、潤滑油與密封潤滑方式的選161718卜一、設(shè)計結(jié)果 十二、參考文獻一、傳動方案擬定1、工作條件：使用年限8年，每年按300天計算，兩班工作制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。環(huán)境溫度 20攝氏度。2、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=2.6KN;帶速V=1.45m/s；滾筒直徑 D= 420mm3、設(shè)計方案：單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動二.電動機選擇1、電動

2、機類型的選擇：臥式封閉型 Y系歹UVZP44三相異步電動機2、電動機功率選擇:傳動裝置的總功率：查表2-4取彈性連軸器、圓柱齒輪、滾 動軸承、V帶的效率分別為刀刀帶=0.95刀軸承=0.98刀齒 輪=0.98刀聯(lián)軸器=0.99刀總二刀帶X刀軸承2X刀齒輪X刀聯(lián)軸器X刀聯(lián)軸器 =0.95 X 0.982 X 0.98 乂 0.99 乂 0.99=0.876電機所需的工作功率：Pd=FV/i滾筒.刀傳總=2600X 1.45/1000 X 0.96 X 0.876=4.48 kW確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n 筒=60X 1000V/ 兀 D=60X 1000X 1.45/ 兀 X420=6

3、5.97r/min按課本推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I' a=36。取V帶傳動比I' 1=24,則總傳動 比理時范圍為I ' a=624故電動機轉(zhuǎn)速白可選范圍為 n筒 =<624) x 65.97=763.9230556.68r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、和1500r/min 。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2 方案比較適合，則選n=1500r/min按手冊表推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳

4、動比11=36。取V帶傳動比12=24,則總傳動比范 圍為I總=624。n 電 動 機 =I 總 X n 筒 =（624>x 65.97=395.81583.3r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、 1000、和1500r/min 。3、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132M2-6。其主要性能：額定功率：5.5 kW,滿載轉(zhuǎn)速960r/min。三、計算總傳動比及分配各級的偉動比1 、總傳動比：i 總 =n 電動 /n 筒 =960/65.97=14.552、分配各級偉動比<1）根據(jù)指導(dǎo)書，取齒輪i 帶 =3.2<單級減

5、速器i=24 合理）<2） 總口齒輪Xi帶i 帶口總/i 齒輪= 14.55/3.3=4.55四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1 、計算各軸轉(zhuǎn)速<r/min ）nI=n 電動機 =960r/minnII=nI/i 帶 =960/3.2=300 r/min nIII=nII/i 齒輪 =300/4.55=65.97r/min2、計算各軸的功率PI= 4.48 kW 。PII=PI x Y帶=4.48X0.95=4.25 kWPIII = PII X Y軸承 X Y齒輪=4.25 x 0.99 x 0.96=4.04 kW3、計算各軸扭矩T1= 9550 X Po/nI=9550 X 4.4

6、8/960 =44.5 N mTII=9550 xPII/nII=9550 X4.25/300=135.3N - mTIII=9550 X PIII/nIII=9550 X 4.04/65.97=584.84 N m五、傳動零件的設(shè)計計算 . 皮帶輪傳動的設(shè)計計算1>. 確定計算功率Pc由于每天工作時間T=16h,運輸裝置工作時有輕度沖擊，表 8-7 查 得 工 作 情 況 系 數(shù) KA=1.2 ， 故Pca=KA< P1=1.2 x 4.48kW =5.38kW2>.選擇V帶的帶型根據(jù)Pca,n1由圖8-13選擇A型V帶3>.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1并驗算帶速u由表

7、8-6 和 8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=125mm。按式 <8-13)驗算帶速：u=Tt dd1nI/(60 X 1000>=兀 X 125X 960/60000=6.28m/s因為5m/s<u <30m/s,故帶速合適。4>. 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 根據(jù)式 (8-15a> 則dd2=i 帶 x dd1=3.2x 125=400 mm<表 8-3 取 dd2=400mm5>.確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度Lo 根 據(jù) 式 0.7(dd1+dd2><a<2(dd1+dd2> 算 得 367.5<a<10

8、50 mm則取ao=600mm)由式<8-22)計算基準(zhǔn)長度Lo 2a+0.5 兀(dd1+dd2>+0.25(dd2-dd1>2/a=2X 600+0.5 兀 x(125+400>+0.25X(400-125>2/600=2056mmF 2000mm6>.驗算小帶輪的包角0c由包角公式 a 1800-(dd2-dd1>57.50/a= 1800-(400- 125>X 57.50/600=1540 >12007>. 計算帶的根數(shù)z單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n1,查課本1表8-9得 P0 = 1.37KWi ?1時單根V帶的額

9、定功率增量 P0O由表 8.18 查得 Kb= 1.0275X 10 3, Ki=1.1373 P0= Kbn1(1-1/Ki>=0.119KW查1圖 8-11 ,得 Ka =0.93 ;查1表 8-4 得 KL = 1.03Z= PC/(P0+AP0>Ka KL=5.38/(1.37+0.119>x 0.93 x 1.03= 3.77取Z= 4根8>計算軸上壓力由課本1表8-6查得q = 0.10kg/m ,單根V帶的初拉力:F0= 500PC/ZV<2.5/K %-1 ) +qV2= 500x5.38/4x6.28(2.5/0.93-1>+0.11x6.

10、282= 181.54kN則作用在軸承的壓力FQFQ= 2ZF0sin( % 1/2>= 2X4X181.54sin(154/2>1415N9>計算帶輪的寬度BB= <Z-1) e+2f= <4-1 ) x 15+2X 10=65 mm10>大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計可知dd2>300mm!U選擇輪輻式V帶輪。與大帶輪相配的軸直徑大帶輪可以采用輪輻式結(jié)構(gòu)，帶速>30m/s 用鑄鐵 HT150輪梢寬度 14X5=70 . 齒輪設(shè)計計算<1)選擇齒輪材料與熱處理所設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。選用價格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45 鋼

11、，調(diào)質(zhì)，齒面硬度229-286HBS大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為 169-217HBS；精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8 級精度<2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計該傳動為閉式軟齒面，主要失效形式為疲勞點蝕，故按齒 面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。設(shè)計公式為：d1> 76.43KT1(U+1>/ 0 du o H2>1/3載荷系數(shù)K查課本1表8-21 K = 1.2轉(zhuǎn)矩 TI TI =135300N mm疲勞許用應(yīng)力(T H =(T Hlim ZNT/SH按齒面硬度中間值查1 圖 10-24(rHlim1 =600Mpa6 Hlim2 = 5

12、50Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個工作日，每天16h計 算，由公式N= 60njLh計算N1= 60 x 300X 8X300X 16= 6.9x108N2= N1/i 齒=6.9x109 /4.55= 1.52 X108查1課本圖13-34中曲線1,得ZNT1 = 1.04 ZNT2= 1.12按一般可靠度要求選取安全系數(shù) SH= 1.0(rH1 =(T Hlim1ZNT1/SH600x1.04/1= 624 Mpa(T H2 =(T Hlim2ZNT2/SH= 550x1.12/1= 616Mpa故得：6 H= 616Mpa計算小齒輪分度圓直徑d1由 1 課本表 13-9 按齒

13、輪相對軸承對稱布置,取 0d=1.0 U = 4.55由1課本表 13-10 得 ZE= 189.8(N/mm2>12將上述參數(shù)代入下式d1>76.43KT1(U+1>/ 0 du6 H2> 1/3=61.43mm計算圓周速度V= nI 兀 d1/<60x 1000)=300X 3.14 x 61.43 /<60X 1000)= 0.97m/sV< 6“ s故取8級精度合適<3）確定主要參數(shù)齒數(shù) 取Z1 = 25Z2=ZlXi 齒=25X 4.55 = 113.75 取 Z2= 114模數(shù)m=d1/Z1= 61.43 /25 = 2.45查模數(shù)標(biāo)

14、準(zhǔn)表格10-3,取m=2.5mm分度圓直徑d1 = m Z2= 25X 2.5 = 62.5mmd2= m Z2= 114X 2.5 = 285mm中心距a = <d1+ d2） /2= <62.5+285） /2=173.75mm齒寬b=（|）d*d1 =1.0 X65= 65mm取 b2 = 65mmb1 =b2+5 mm= 70 mm(4校核齒根彎曲疲勞強度齒形系數(shù)YF查 1課本表10.13YF1= 2.65 YF2 = 2.176應(yīng)力修正系數(shù)YS查 1 課本表10.14YS1= 1.59YS2= 1.808許用彎曲應(yīng)力oF(tF=(rFlim YNT/SF由課本 1 圖 1

15、0.25 按齒面硬度中間值得(T Flim1 =240Mpab Flim2 =220Mpa由課本 1 圖 13-33 得彎曲疲勞壽命系數(shù)YNT：YNT1= YNT2= 1按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)SF= 1計算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為(T F1 =(T Flim1 YNT1/SF = 240X 1/1 = 240Mpa(tF2=(T Flim2 YNT2/SF =220X 1/1 = 220Mpa校核計算o F1=2kT1YF1YS1/ <bm2Z1= 2X 1.2 X 135300X 2.65 X 1.59/<65 X 2.52 X 25 )=134.7Mpa< (t

16、F1g F2=2kT1YF2YS2/ <bm2Z1= 134.7 X 1.808 X2.716/(1.59 X2.65>= 157Mpa< (T F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(5>齒輪的幾何尺寸計算齒頂圓直徑dada1 =d1+2ha= 62.5+5 = 67.5mmda2= d2+2ha= 285+5= 290mm齒全高h(yuǎn)h = (2 ha*+c*>m = (2+0.25> X2.5 = 5.625mm齒根高 hf = <ha*+c*) w 1.25 x 2.5 = 3.125mm齒頂高 ha= ha*m = 1X2.5 = 2.5mm齒根圓直徑d

17、fdf1 =d1-2hf =62.5-6.25 = 56.25mmdf2 =d2-2hf =285-6.25 = 278.75mm(6>齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑d=60mm輪轂直徑 D1=1.6d=60x 1.6 = 96mm輪轂長度 L= 1.2d = 1.2 x 60= 72mm輪緣厚度 S 0=(3-4>m = 9-12mm取 5 0= 10mm輪緣內(nèi)徑 D2= da2-2h-2 5 0=285-2X5.625-20= 263.75 mm取 D2 = 300mm腹板厚度 C= (0.2-0.3>

18、;b =13-19.5mm取 C= 18mm腹板中心孔直徑 D0= 0.5(D1+D2>= 0.5(96+300>=198mm腹板孔直徑d0= 15-25mm取d0 = 20mm齒輪倒角取C2六、軸的設(shè)計計算I、輸入軸的設(shè)計計算1 、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸上零件的定位，固定和裝配選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度217255HBs單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒或者彈性擋圈軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過渡配合固定。確定軸各段直徑和長度2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中

19、央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定確定軸各段直徑和長度dlAC(P1/n1>1/3=<107118(4.25/300>1/3=<26.228.6 ) mmd2 A C(P2/n2>1/3=107118)(4.04/65.97>1/3=<42.146.2 ) mm選取聯(lián)軸器類型聯(lián)軸器的孔徑, 由表 14-1 查得 Ka=1.3, 則聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=KaTIII=1.3 x 611.28=794.6 N mm.按計算轉(zhuǎn)矩Tca 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩

20、條件, 查 GB/T5014-2003選用TL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1000 N - mm, 半聯(lián)軸器孔徑d=50mm故取d I - H =50mm聯(lián)軸器長度 L=112mm, 由于半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1應(yīng)該小于L,所以取Lill = 110mm右段需要制一個軸肩，高約未4故取dll - 田=50+4X 2mm=58mm根據(jù)課程設(shè)計，當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm用作滾動軸承內(nèi)圈定位時，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公

21、稱直徑而不同的公差數(shù)值?？紤]滾動軸承的裝拆，選用深溝球滾動軸承型號為“6212”，由標(biāo)準(zhǔn)查得裝滾動軸承D直徑為110mm寬為22mm取齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=15mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s,取s=8mm則因此輸入軸由小端到大端可以設(shè)計出各段軸的直徑，考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為15mm通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，所以輸出軸由小端到大端可以設(shè)計出各段軸的直徑分別為：50mm， 58mm， 62mm， 66mm， 76mm 62mm根據(jù)課程設(shè)計表3-1 ，表 4-1 以及

22、圖 4-1 ，得5 取 10mm, 5 1 取 8mm,齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離： 1 = 10mm齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離： 2=10mm因為齒輪的圓周速度V=5.96m/s>1.52.0 m/s故軸采用油滴潤滑 3=3mm軸承寬： 33mm選用彈性套柱聯(lián)軸器查表得可算得m=22mm e=12mm所以可以設(shè)計出各段軸的長度，分別為110mm 46mm 41mm 59mm 8mm 32mm軸上零件的周向固定齒輪、大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接. 齒輪處軸由表 6-1 查得平鍵bxh=18x 11mm建梢用鍵梢銃刀加工，長為63mm為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性, 故選擇配合為H7/

23、n6, 同樣 , 大帶輪與軸的連接選用平鍵bxh=14x 9mm長32mm配合為過渡配合 H7/k6確定軸上圓角與倒角尺寸查表15-2,軸左端倒角為2X45。,右端倒角為2X45o.軸肩處圓角半徑見圖紙標(biāo)注軸的校核計算MeMeeYpppyp i n i n i i 1111 ni iTTTrdHIHHHHH以嬲h麗對于輸入軸校核：TIII=9550PIII/nIII=9550 X 8.14/127.17=611.28N mFt=2THI/d1=611.28/321=3080.8NFr= Fttan % =1386N繪制軸受力簡圖a)繪制垂直面彎矩圖b)FAY=FBY=Fr/2=0.693NMC

24、1=FAYL/2=40.194Nm繪制水平面彎矩圖<c)FAZ=FBZ=Ft/2=1504.4N MC2=FAZL/2=87.232Nm繪制合彎矩圖<d)MC=(MC12+MC22>1/2=96.046Nm繪制扭矩圖<e)T=9.55<P1/n1 ) =61.16Nm繪制當(dāng)量彎矩圖<f)Mec=Mc2+<x T) 2 1/2=102.362Nm校核危險截面C的強度(re=Mec/0.1d3=49.8MPa< (r-1b該軸強度足夠。七、滾動軸承的選擇及校核計算(1>根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命Lh=10X 300X 16= 48000h從動軸

25、上的軸承由初選的軸承的型號為: 6211,查2附表5-1基本額定動載荷Cr=43.2KN查1表 19-6 Kp=1.2兩軸 承徑向反力：FAR= FBR= <FHA2+ FVA2 1/2 = (604.82+1661.52,1 /2=1768.2NP = KpX FR1= 1.2 X 1768.2= 2121.8NCr = P(LhnH / 16667,1/3= 2121.8X(24000X95.52 /16667,1/3 = 10952.6 N <Cr故所選用軸承合適(2>主動軸上的軸承:由初選的軸承的型號為:6208查2附表5-1基本額定動載荷Cr=31.5KN查1表 1

26、9-6 Kp=1.2左端軸承徑向反力： FBR= <FHB2+ FVB2 1/ 2= <2175.72+ 1661.52 ) 1/2= 2737.6NP = Kpx FBR 1.2 X 2737.6 = 3285.12NCr = P(Lhn I / 16667>1 / 3 = 3285.12 乂 (24000 x 384 /16667>1/3 = 26963.7N<Cr故所選用軸承合適八、鍵的選擇校核計算<1)主動軸外伸端d=30mm考慮到鍵在軸中部安裝，故選鍵 10x70 (GB/T1096-2003>b=10mm h=8mm L=70mm選擇45鋼

27、，其許用擠壓應(yīng)力(rp=100 MPacr p= 4TI/dhL=4x104.45x1000/34x8x(70-10>=25.6 MPa叩 故所選鍵聯(lián)接強度足夠。<2)從動軸外伸端d=45mm考慮到鍵在軸中部安裝，故選鍵 14x100 (GB/T1096-2003>b=14mm h=9mm L=100mm選擇45鋼，其許用擠壓應(yīng)力(rp=100 MPaer p= 4TI/dhL=4x402.92x1000/45x9x(100-14刁=46.3 MPa<叩故所選鍵聯(lián)接強度足夠。<3)與齒輪聯(lián)接處d=60mm考慮到鍵在軸中部安裝，故在同一方為母線上。選鍵 16x63 (GB/T1096-2003>b=16mm h=11mm L=63mm選擇45鋼，其許用擠壓應(yīng)力(rp=100 MPaer p= 4TI/dhL=4x402.92x1000/60x11x(63-16>=52 MPa< (rp故所選鍵聯(lián)接強度足夠。九、聯(lián)軸器的選擇型公稱轉(zhuǎn)矩T(N m>