機械設(shè)計任務(wù)書(共30頁)

1、目 錄1設(shè)計(shj)任務(wù)書11.1總體(zngt)布置簡圖11.2工作(gngzu)條件11.3原始數(shù)據(jù)11.4設(shè)計內(nèi)容11.5設(shè)計任務(wù)21.6設(shè)計進度22傳動方案的分析23電動機的選擇2 3.1系統(tǒng)電動機類型的選擇2 3.2選擇電動機容量23.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速33.4電動機的技術(shù)參數(shù)和外型、安裝尺寸44傳動裝置運動和動力參數(shù)計算4 4.1測傳動裝置總傳動比44.2分配(fnpi)各級傳動比45傳動件的設(shè)計(shj)計算45.1齒輪(chln)設(shè)計5 5.1.1高速級齒輪傳動設(shè)計55.1.2低速級齒輪傳動設(shè)計116軸的設(shè)計計算166.1高速級軸（軸I）的設(shè)計 166.2中速軸（II軸）的設(shè)

2、計186.3低速軸（軸III）的設(shè)計207滾動軸承的選擇計算237.1輸出軸承的選擇與計算238鍵聯(lián)接的選擇及校核計算258.1輸出軸與聯(lián)軸器的鍵連接 258.2輸出軸與齒輪的鍵連接259聯(lián)軸器的選擇269.1輸入(shr)軸（軸I）的聯(lián)軸器的選擇26 9.2輸出(shch)軸（軸III）的聯(lián)軸器的選擇2610減速器附件(fjin)的選擇2611潤滑與密封2712設(shè)計小結(jié)27參考文獻281設(shè)計(shj)任務(wù)書1.1總體(zngt)布置簡圖圖1-1 總體(zngt)布置簡圖1.2工作條件使用年限為10年，（每年工作300天），一班制，帶式運輸機中等沖擊，轉(zhuǎn)向不變。1.3原始數(shù)據(jù)運輸帶曳引力F（N

3、）：1820運輸帶速度V（m/s）：0.82滾筒直徑D (mm)：2651.4設(shè)計內(nèi)容（1）電動機的選擇與運動參數(shù)計算（2）傳動裝置的設(shè)計計算（3）軸的設(shè)計（4）滾動軸承的選擇與校核（5）鍵的選擇和校核（6）聯(lián)軸器的選擇（7）裝配圖、零件圖的繪制（8）編寫設(shè)計計算說明書 1.5設(shè)計(shj)任務(wù)（1）減速器總裝配圖一張（2）低速(d s)軸、齒輪、箱蓋或箱座各一張（3）設(shè)計(shj)說明書一份 1.6設(shè)計進度（1）第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算（2）第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計（3）第三階段：軸、軸承、鍵及聯(lián)軸器的校核及草圖繪制（4）第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫2傳動方

4、案的分析由設(shè)計任務(wù)書知傳動類型為：二級展開式斜齒齒輪減速器傳動方案應(yīng)滿足工作機的性能要求，適應(yīng)工作條件，工作可靠，而且要求結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，成本低，傳動效率高，操作維護方便。設(shè)計時可同時考慮幾個方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。下面為課程設(shè)計中的b、c、d幾種方案的比較。a方案寬度和長度尺寸較大，帶傳動不適應(yīng)繁重的工作條件和惡劣的環(huán)境。但若用于鏈?zhǔn)交虬迨竭\輸機，有過載保護作用；b方案結(jié)構(gòu)緊湊，若在大功率和長期運轉(zhuǎn)條件下使用，則由于蝸桿傳動效率低，功率損耗大，很不經(jīng)濟；d方案寬度尺寸小,適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作.但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難；c方案 與b方案相比較寬度尺寸較大，輸

5、入軸線與工作機位置是水平位置，宜在惡劣環(huán)境下長期工作。根據(jù)傳動要求和給定數(shù)據(jù)，故選擇方案c，二級圓柱齒輪減速器傳動。3電動機的選擇3.1電動機類型的選擇Y系列三相異步電動機3.2選擇電動機容量1. 工作機所需功率PwPw=Fv1000=1.4924 kw nw=601000vD=59r/min2.電動機輸出功率Pd考慮傳動裝置的功率(gngl)損耗，電動機的輸出功率為Pd=Pw試中為從電動機到工作(gngzu)機主動軸之間的總效率，即=1222334其中(qzhng)1，2，3，4分別為傳動系統(tǒng)中聯(lián)軸器，齒輪傳動及滾動軸承的效率和滾筒效率，取=0.99，=0.98，=0.98，=0.98=12

6、22334 =0.886電動機的輸出功率為：Pd=Pw=1.685 kw3.確定電動機的額定功率Ped選定電動機的額定功率Ped=2.2 kw3.3 選擇電動機的轉(zhuǎn)速nw=59 r/min因為nd=860nw則電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=86059=4723540 r/min可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min ,1000r/min ，1500r/min 的電動機都符合，這里初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ，1500r/min 的兩種電動機進行比較，如下表：表3-1 電動機方案比較表（指導(dǎo)書 表20-1）方案電動機型號額定功率（kw）轉(zhuǎn)速（r/min）同步/滿載電動機質(zhì)量（kg）傳動裝置總傳動比1

7、Y100L1-42.2150014203422.292Y112M-62.210009404514.76由表中數(shù)據(jù)可知(k zh)，方案2的總傳動比最小，傳種裝置結(jié)構(gòu)尺寸最小，再綜合(zngh)考慮重量(zhngling)及價格因素，決定采用方案2，選定電動機型號為Y112M-6。3.4電動機的技術(shù)參數(shù)和外型、安裝尺寸 表3-2電動機參數(shù)（指導(dǎo)書 表20-2）型號HABCDEFGDGY112M-61121901407028608724KABADACHDAABBHAL1224519011526550180154004傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 4.1傳動裝置總傳動比 i=nmnw=94059=15

8、.93 4.2分配各級傳動比取高速級的圓柱齒輪傳動比i1=4.19，取i1=1.1i2，則低速級的圓柱齒輪的傳動比為 i2=ii1=15.934.2=3.8由指導(dǎo)書 表2-1 及表2-2知，傳動比合理。5傳動件的設(shè)計計算 各軸轉(zhuǎn)速電動機軸為軸，減速器高速級軸為軸，中速軸為軸，低速級軸為軸，帶輪軸為軸，則nI=nm=940 r/minnII=nIi1=219.63 r/minnIII=nIIi2=57.80 r/min按電動機額定功率計算各軸輸入功率 P=Ped01 =2.20.99=2.178 kw P=P12=2.1780.970.99=2.09 kw P=P23=2.090.970.99

9、=2.01 kw各軸轉(zhuǎn)矩T=9550Pn=95502.178940=22.13 NmT=9550Pn=95502.09219.63=90.88 NmT=9550Pn=95502.0157.8=330.45 Nm將計算結(jié)果匯總(huzng)列表如下表5-1傳動件參數(shù)(cnsh)匯總表項目電動機軸高速軸I中間軸II低速級軸III轉(zhuǎn)（r/min）940940219.6357.8功率（kw）2.22.1782.092.01轉(zhuǎn)()22.3522.1390.88330.45傳動比15.94.193.8效率10.9507 0.91310.8865.1齒輪(chln)設(shè)計5.1.1高速級齒輪傳動設(shè)計1.選擇材

10、料、精度及參數(shù)a . 根據(jù)傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動b . 帶式運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度（GB10095-88）c . 材料選擇。查圖表（表10-1），選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為241-286 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為217-255 HBS。d . 初選小齒輪齒數(shù)Z1=24，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1i1=244.19=100.56 u1=i1=4.19e .初選螺旋角=f .選取(xunq)齒寬系數(shù)：=12.齒面接觸(jich)強度設(shè)計 按下式試算d1t32KHtT1du+1u(ZHZEZZH)2（1）確定(qudng)公式內(nèi)的各計算數(shù)值

11、a. 試選KHt=1.6。b. 展開式斜齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=21.67。c. 查圖表（P圖10-30）選取區(qū)域系數(shù)=2.433（表10-5）選取彈性影響系數(shù)=189.8 d. 1=0.78 1=0.87 =1.65 =dZ1tan/=1.903f. 螺旋角系數(shù)Z Z=cos()=cos(14)=0.985（2）計算接觸疲勞許用應(yīng)力H。由圖10 - 25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為Hlim1=600 MPa，Hlim2=550 MPa。由式（10 - 15）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=609401830010=1.382109N2=N1i=1.3821094.19=3.3108

12、由圖10 - 23查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95，KHN2=1取失效概率為1%、安全系數(shù)S = 1，由式（10 - 14）得H1=KHN1Hlim1S=570 MPaH2=KHN2Hlim2S=550 MPa取H=560MPa。（3）試算小齒輪分度圓直徑d1t32KHtT1du+1u(ZHZEZZH)2=321.621.671031.654.19+14.192.433189.85602=32.8 mm（4) 調(diào)整(tiozhng)小齒輪分度圓直徑a.計算(j sun)實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周(yunzhu)速度v=d1tn1601000=1.65 ms齒寬b=dd1t=132.8=

13、32.8mmb.計算實際載荷系數(shù)KH由表10 - 2查得使用系數(shù)KA=1.5。根據(jù)v=1.65 ms、8級精度，由圖10 - 8查得動載系數(shù)Kv=1.033。計算齒輪的圓周力Ft1=2T1d1t=222.1310338.57 N=1.148103 NKAFt1b=1.51.14810338.57=44.65N/mm查表10 - 3得齒間載荷系數(shù)KH=KF=1.4。由表10 - 4用插值法求得KH=1.448。于是，實際載荷系數(shù)KH=KAKvKK=1.501.0331.41.448=3.14c.由式（10 - 12），按實際載荷系數(shù)算得分度圓直徑d1=d1t3KHKHt=32.833.141.6

14、=41.06mm齒輪模數(shù)m=d1cosz1=1.68 mm3.齒根(ch n)彎曲疲勞強度設(shè)計由式（10-7）計算(j sun)模數(shù)mt32KT1Ycos2dz12YFaYsaF（1）確定(qudng)式中的各參數(shù)值a. K=2.78。b. Y=0.88計算YFaYsaF由當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1cos3=24cos314=26.27Zv2=Z2cos3=101cos314=112.75查圖10 - 17查得齒形系數(shù)YFa1=2.592，YFa2=2.17。查圖10 - 18查得應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1=1.596，Ysa2=1.8002。由圖10 - 24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別F

15、lim1=500 MPa，F(xiàn)lim2=380 MPa。由圖10 - 22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.91，KFN2=0.95。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10 - 14）得F1=KFN1Flim1S=325MPaF2=KFN2Flim2S=257.86 MPaYFa1Ysa1F1=0.013YFa2Ysa2F2=0.015取YFaYsaF=YFa2Ysa2F2=0.015（2）試算模數(shù)試算模數(shù)mt32KT1Ycos2()dz12YFaYsaF=322.7821.671030.88cos2(14)12421.650.015mm=1.198mm （3）調(diào)整(tiozhng)齒輪模數(shù)1

16、）計算(j sun)實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備d1=mnz1cos=1.2532cos14=41.66mmv=d1n1601000=1.65msb=ddt=32.8 mmh=3.07mmbh=32.83.07=10.672）計算(j sun)實際載荷系數(shù)KF由圖10 8查得動載系數(shù)Kv=1.033。Ft1=2T1d1=222.1310324.35 N=1.82103 NKAFt1b=1.501.82103 24.35N/mm=112N/mm100N/mm查表10 - 3得齒間載荷分布系數(shù)KF=1.4。查表10 4用插值法查得KH=1.448。查圖10 13KF=1.28。則載荷系數(shù)KF=KAKv

17、KFKF=2.78z1=d1cosm=31.87。取z1=32，z2=324.19=136.96，為了齒數(shù)互質(zhì)且便于安裝，z2取137。4.幾何尺寸計算計算中心距a= (Z1+Z2)mn2cos=(32+137)22cos14=108.86 mm取中心(zhngxn)距為110mm按圓整后的中心距修正(xizhng)螺旋角=arccos(Z1+Z2)mn2a=arccos(32+137)22110=16.21計算(j sun)小、大齒輪的分度圓直徑d1=Z1mncos=321.25cos16.21=41.66mmd2=Z2mncos=174.4mm計算齒輪寬度b=dd1=141.66=41.6

18、6mm取b2=45mm, b1=55mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計由e2，小齒輪做成齒輪軸 齒頂圓直徑d2500mm，大齒輪可以做成腹板式結(jié)構(gòu)。5圓整中心距后的強度校核齒輪副的中心距在圓整之后，KH、Z、和KF、Y、Y等均發(fā)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。齒面接觸疲勞強度校核圓整中心距后的各計算結(jié)果為 KH=3.14 、 T1=21.67103 Nm 、 d=1、d1=41.66 mm 、 u=4.19 、 ZH=2.433 ZE=189.8 MPa12 。 H=2KHT1 dd13u+1uZH ZE=23.3522.13103 151.84 34.2+14.22.433189.80.490

19、.96=198H齒根彎曲疲勞強度校核圓整中心距后的各計算結(jié)果為KF=2.78、 T1=21.67103 Nm 、YFa1=2.592、Ysa1=1.596、Y=0.66、Y=0.88、 d=1、mn=1.25 mm。F1=KFT1m YFa1Ysa1YYcos2dmn3Z12=2.41922.131032.61.600.660.42cos22.192123242=11.49MPa100N/mm查表10 - 3得齒間載荷分布系數(shù)KF2=1.4。查表10 4用插值法查得KH2=1.417。查圖10 13KF2=1.35。則載荷系數(shù)KF2=KA2Kv2KF2KF2=2.893）按實際載荷系數(shù)計算齒輪

20、模數(shù)m2=mt23KF2KFt2=1.4632.891.3=1.91取圓整得m2=2，d3=45.67，z3=d3cosm=22.16取z3=24，z4=243.8=91.2，為了(wi le)齒數(shù)互質(zhì)(h zh)且便于(biny)安裝，z4取95。.4幾何尺寸計算(1)計算中心距a= (Z3+Z4)mn2cos=(24+91)22cos14mm=119 mm取中心距為120mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos(Z3+Z3)mn2a=arccos(32+113)22150=14.84(3)計算小、大齒輪的分度圓直徑d3=Z3mncos=50mmd4=Z4mncos=195mm(4

21、)計算齒輪寬度b=d2d3=50mm取b4=45mm, b3=50mm。（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪采用實心式，齒頂圓直徑d4500mm，大齒輪可以做成腹板式結(jié)構(gòu)。5圓整中心距后的強度校核齒輪副的中心距在圓整之后，KH、Z、和KF、Y、Y等均發(fā)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強度，以明確齒輪的工作能力。6.齒面接觸疲勞強度校核圓整中心距后的各計算結(jié)果為KH=1.96 、 T2=89.18103 Nm 、 d=1、d3=58.04mm 、 u=3.8 、 ZH=2.433 、 ZE=189.8 MPa12。 H=2KHT1 bd33u+1uZH ZE=21.9689.18103 1.6358.04 33.8+13

22、.82.433189.8=74H7.齒根彎曲(wnq)疲勞強度校核圓整中心(zhngxn)距后的各計算結(jié)果為KF=1.96、 T2=89.18103 Nm 、YFa3=2.60、Ysa3=1.58，Y=0.42、=14.84、 d=1、mn=2 mm、Z3=28。F3=KFT1m YFa4Ysa4YYcos2dmn3Z32=79.13MPaFd1，所以Fa1=Fd1+Fa=1343.33N因為Fd1-Fa1440000h故所選用軸承滿足壽命要求。確定使用圓錐滾子軸承30211。8鍵連接的選擇與校核計算8.1輸出軸與聯(lián)軸器的鍵連接 (1) 由軸III的設(shè)計(shj)知初步(chb)選用(xuny

23、ng)平鍵149，=330.45，采用圓頭普通平鍵A型 (2) 校核鍵連接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由課本（表6-2）查得許用應(yīng)力=100-120MPa，取=110MPa。鍵的工作長度=L-b=56mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=7mm。由式可得 =34.47MPa 可見連接的強度不夠，選用兩個平鍵1610。9聯(lián)軸器的選擇(xunz)9.1輸入(shr)軸（軸I）的聯(lián)軸器的選擇(xunz)根據(jù)軸I的設(shè)計，選用TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器（45鋼），其尺寸如下表所示表9-1 輸入軸聯(lián)軸器型號T（）（r/min）（mm）L（mm）轉(zhuǎn)動慣量（）TL463420028620.0049.2

24、輸出軸（軸III）的聯(lián)軸器的選擇表9-2 輸出軸聯(lián)軸器型號T（）（r/min）（mm）L（mm）轉(zhuǎn)動慣量（）HL3630500038820.6 根據(jù)軸III的設(shè)計，由于=330.45,載荷中等沖擊，較平穩(wěn)，常具有緩沖的性能，軸為較低速軸，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB5014-85，選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器（45鋼），其尺寸如下表所示10減速器附件的選擇1視孔蓋 選用A=120mm的視孔蓋。2通氣器 選用通氣器（經(jīng)兩次過濾）M181.53油面指示器 根據(jù)指導(dǎo)書表9-14，選用2型油標(biāo)尺M204油塞 根據(jù)指導(dǎo)書9-16，選用M201.5型油塞和墊片5起吊裝置 根據(jù)(gnj)指導(dǎo)書表9-20，箱蓋選用吊耳d=20mm6定位(dngwi)銷 根據(jù)(gnj)指導(dǎo)書表14-3，選用銷GB117-86 A6307起蓋螺釘 選用螺釘M82011潤滑與密封由于該減速器是一般齒輪減速器，故采用油潤滑。輸入軸和輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥饴┘巴饨绲幕覊m等造成軸承的磨損或腐蝕