機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

第1章任務(wù)書1.1課程設(shè)計(jì)說(shuō)明1.1.1題目及原始數(shù)據(jù)的確定根據(jù)任務(wù)分配，本人需要利用題號(hào)為8的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，編號(hào)為d的傳動(dòng)方案，來(lái)完成帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1.1.2課程設(shè)計(jì)的概述本設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì)，通過(guò)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)這個(gè)課題的實(shí)際設(shè)計(jì)，來(lái)培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想和解決實(shí)際工程的問(wèn)題的能力，加深和鞏固自己的設(shè)計(jì)方面的相關(guān)知識(shí)，達(dá)到了解和掌握基本的機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，并進(jìn)行基本的設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，如計(jì)算機(jī)繪圖，熟悉《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等資料，以及相關(guān)數(shù)據(jù)的處理能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中體會(huì)和感悟理論與實(shí)際運(yùn)用的差距，以及運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際中產(chǎn)生的問(wèn)題的樂(lè)趣和成就感。我相信這一次獨(dú)立設(shè)計(jì)個(gè)人經(jīng)歷和解決問(wèn)題的方法、思路將會(huì)為自己大四的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和方法。1.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.2.1運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖1帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖1.2.2原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力F/N:4000運(yùn)輸帶工作速度v/（m/s）:1.6卷筒直徑D/mm:4001.2.3已知條件（1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境溫度35r；使用折舊期：8年；檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修;動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V；運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。1.2.4設(shè)計(jì)內(nèi)容減速器裝配圖1張(A0或A1)；零件工作圖2張；設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份。第2章設(shè)計(jì)步驟2.1初步確定減速器結(jié)構(gòu)和零部件類型2.1.1選定減速器級(jí)數(shù)根據(jù)任務(wù)，需要采用兩級(jí)減速器2.1.2初選軸承類型由已知條件，可知減速器對(duì)軸承無(wú)特殊的要求，故采用滾動(dòng)軸承。2.1.3決定減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)根據(jù)已知條件，可知對(duì)于減速器的機(jī)體沒(méi)有特殊的要求，為了便于裝配減速器，故采用沿齒輪軸線水平剖分的結(jié)構(gòu)。2.2電機(jī)的選擇2.2.1選擇電機(jī)的類型由已知條件中的動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V，(2)工作環(huán)境：室內(nèi)，且該機(jī)械要求氣動(dòng)性能好，擁有較大的轉(zhuǎn)矩，，故可以參照下表確定電機(jī)采用：我國(guó)新設(shè)計(jì)的Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。2.2.2選擇電機(jī)的容量電機(jī)所需要的工作效率的公式為式中：P——工作機(jī)所需的工作效率，指工作機(jī)軸上的功率;n——由電機(jī)至工作機(jī)軸上的總效率。傳動(dòng)裝置到主軸上的傳動(dòng)總效率門a應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率的乘積，即(2-2)門=門門門門(2-2)a0 1 2n常用機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值如下(圖2-1)所示，

種類放率H種類放率①.汗艮好跑臺(tái)的日級(jí)和7織精度的齒掄佳動(dòng)K油住1毋）0.98-^0.99摩擦平摩撩傳幼U.85~口?92日象精攜的齒無(wú)傳動(dòng)〈油在1滑）0.97槽摩擦傳動(dòng)0.UQ^Xi.909瘟蒂度南由至店遍渤1荒1酒）0.0_95加工齒的開式齒輪傳幼（:脂閭滑）□.94—0.96浮動(dòng)聯(lián)軸器（十孝聯(lián)軸囂等）0.97—0.99毒蓋齒的開或擊掄傳動(dòng)□.90^0.93齒戒膜料1器0_99很好跑合的6級(jí)和7級(jí)精度的岳范傳動(dòng)（油涯1滑）0.97—0.98彈性聯(lián)獨(dú)器0.99?CL995$貌精度的告物傳動(dòng)（油間滑）0a CL97萬(wàn)向聯(lián)軸器（a<3a）0.97--0B98加工齒的開式齒輪傳幼（脂閭0=92-^0a95萬(wàn)向聯(lián)軸囂）0a95~Ch97游旌齒的開式齒輪佶動(dòng)□B88?592軸承朝沿示食0.94（—山帛婦1自諛蝸桿04Q--0.45萄海ii常0.97（-的）.單頭胡桿□B70^0a75伺滑特好（:莊為間滑）0-9S（—SRTT傳動(dòng)戒泱醐桿0.75--0.020.99<對(duì)）三頭和四頭蝸桿0=80--^0b92劾承-基?球袖承（稀油間沿）0.99（—Sd）圓弧面蝸耗傳動(dòng)0.05—0.95溜彳福承折希痼招滑）0.90（—對(duì)）平帶無(wú)壓探韜的開』?俺動(dòng)0a98溫池內(nèi)油的飛弒和密割庠擦oa95~CL99平帝有壓緊帖的開式傳幼0.97單級(jí)圓甘齒物猱速一靜0.97-0-98平帶玄支傳劾0a90j?形取同柱告韜殞逮器0H95—0fl960.96‘仃字1員|行焉輪赧休器0.96-0.90蜂哪0a93?辛雖園碓齒死點(diǎn)潼恕0a95TL96片式關(guān)節(jié)褪0.9E1夙旺圓枉焉輪質(zhì)的豐0.94-0.9E0.96無(wú)如京速器0.駝?0.95齒狀鏈U.97攜線針羌耳速器0.90^U.97豆看粕組滑動(dòng)帖承〔i=2~們□.92^0.98竺杠'吾動(dòng)絲杠0.30-^0.SO浪勃仙承幻0.口時(shí)Ci.'J'：J孩劫絲杠0.9Bg96由該傳動(dòng)轉(zhuǎn)置到傳送帶的主軸運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖2-2）可知，傳動(dòng)裝置到主軸上的傳動(dòng)總效率為n=nn2nn（其中n、n、n分別為v1 2 3 4 1 2 3帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、齒形鏈、平帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率），取n「0.99（聯(lián)軸器）n2=0.97（8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)）n3=0.98（軸承）n4=0.96（滾筒），故 23n=0.992*0.972*0.984=0.82又由已知條件可知裝置所需功率P=F*v=6.4kW其輸出轉(zhuǎn)矩T=F*R=800Nm輸出轉(zhuǎn)速故電機(jī)效率至少應(yīng)為因?yàn)檩d荷中等沖擊，電機(jī)功率即，參考給出的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)給出的功率，可知應(yīng)選用額定功率為11kW的電動(dòng)機(jī)。2.2.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速取其傳動(dòng)比范圍為9-25，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選用的范圍為688r/min-1910r/min根據(jù)所需的功率與轉(zhuǎn)速可知，需要選用型號(hào)為Y160M-4的電機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1460r/min，2.3傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)2.3.1總傳動(dòng)比的計(jì)算2.3.2各級(jí)傳動(dòng)比的分配若要滿足同軸要求，則IjI2，故I1=I2=即：兩級(jí)的傳動(dòng)都為4.372.3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)轉(zhuǎn)置從電機(jī)到工作機(jī)有三軸，故將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為I軸、II軸、III軸，IV軸，同時(shí)設(shè)I】、I】［為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比；n廣n］「nin、n^為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率；P】、P】、Pn、P］V為各軸的輸入功率(kW)；T】、T】、氣『為各齒輪軸的輸入轉(zhuǎn)矩(N/m)；n、n、n、n為各軸轉(zhuǎn)速(r/min)IIIIIIIV則有：下一級(jí)輸入功率P下可上七故有：P［=nI=p=pn=Pn=Pinn=Pv=Pnnv=對(duì)所有軸的下一級(jí)轉(zhuǎn)速，有nT=n上/；［故有：njn機(jī)二1460r/minn廣n機(jī)/I1=1460/4.37=334.10r/min%=n/I2=334.10/4.37=76.45r/minn^=n^=76.62r/min對(duì)于三根齒輪軸的轉(zhuǎn)矩，有：T=故有： 50.752Nm213.010Nm894.040Nm綜上所述傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表所示傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表軸號(hào)功率/kw轉(zhuǎn)矩/Nm轉(zhuǎn)速/(r/min)電機(jī)軸7.8371460軸I7.75950.7521460軸II7.452213.01334.1軸III7.229894.0476.45軸W7.15776.452.4二級(jí)減速器齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.4.1齒輪傳動(dòng)的總設(shè)計(jì)因二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器要求兩級(jí)齒輪有相同的中心距,所以采用兩組相同的齒輪，這樣也給制造加工帶來(lái)方便。此處計(jì)算II軸小齒輪和III軸大齒輪。a精度等級(jí)：運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)械，速度不高，故采用7級(jí)精度。(GB10095-88)b選擇齒輪材料：考慮減速器傳遞功率較大，所以齒輪采用硬齒面。小齒輪選用合金鋼20CrMnMo滲碳后淬火，齒面硬度HRC=60。大齒輪選用同種材料，滲碳后淬火，齒面硬度HRC=57。c選擇齒數(shù)：選小齒輪齒數(shù)Z=25。則大齒輪齒數(shù)：Z=iZ=4.38X25=109.5取Z=1092.4.2齒輪尺寸計(jì)算1 2 1 2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式其中：載荷系數(shù):Kt=1.4小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T=213010N?mm齒寬系數(shù)氣=1 ''軸又知ZE計(jì)算公式其中：E1=E2=210GPa,氣=七=0.3故有：Z=191.65Mpai/2.、..E、 ，- … 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。=1475Mpa；大齒輪的接觸疲勞Hliml強(qiáng)度極限。Hii2=1350Mpa；計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(n=334?10r/min)2N=60njL=60X334.10X1X(2X8X300X8)=7.698X108N=N/4.2i7=5.606X107查得接觸疲勞壽命應(yīng)數(shù)KhN1=0.89；KhN2=0.97。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由［。］=KHN°Hlim得：S[。"=KmoHiiml/S=0.89X1475/1.0Mpa=1314Mpa[oH]1=KH0Hli/S=0.97X01350/1.0Mpa=1306Mpa由此可計(jì)算小齒輪分度圓直徑d，代入[0]中較小的值竺.坦(4)2=2.32.嚴(yán)X213010.切(121g；

>u[bh] 3 1 4.371306=46.189mm計(jì)算圓周速度V=ndn/60X1000=3.14X46.189X334.10/60X1000=0.808m/s計(jì)算齒成bb=?d=1X46.189mm=46.189mm計(jì)算備寬與齒高之比b/h模數(shù)m=d/^=46.189/17=2.717mm齒高h(yuǎn)=2.125n1=2.25X2.717=6.113mmtb/h=46.189/6.113=7.556計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.808m/s,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)K=1.05v直齒輪，假設(shè)KF/b^100N/mm。查得\二%=1.10查得使用系數(shù)Kv=1.10 HaFa._ 一一、A一..-查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置，故K耶=1.12+0.18(1+0.6?d2)^d2+0.23X10-3bK=1.12+0.18(1+0.6X12)X12+0.23X10-3X46.189=1.40由b/h=9.332,K=1.420查得K=1.34;故載荷系數(shù)HB 邛K=KKKK=1.10X1.05X1.10X1.40=1.7787按實(shí)際載荷系數(shù)校正嶄津彳得的分度圓直徑，得

K 1.7787.d=d3 =46.189X3 =50.03mmlmin1t*蹌 31.4計(jì)算模數(shù)mm4/zi=50.03/17=2.9427mm彎度強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為其中：查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為查得疲勞壽命系數(shù)K=0.92K=0.94計(jì)算彎曲許用應(yīng)力FN1FN2取彎曲疲勞許用系數(shù)為S=1.4，則KFN19FE1S0.92xKFN19FE1S0.92x70014=460Mpa\1K9t =―FN2 FE2FN2S0.94x625八八， =419.61.4Mpa計(jì)算載荷系數(shù)KK=K?K-匕-*§=1.10x1.05x1.10x1.34=1.70247查取齒形系數(shù)查得Y=2.97Y=2.232查取應(yīng)力校正索數(shù) Fa2查得Ys「1.52 Ys2=1.758計(jì)算大小齒輪的4[b]FYFa1Ysa1=297xL52=0.009814[tL460Yf^=2.232x嘗=0.009351

[tJ? 419.6進(jìn)行比較可知，小齒輪的數(shù)值較大。計(jì)算模數(shù)m=2.9095mmFaSaIg]'F/心」四fYfZ

3①/1=2.9095mmFaSaIg]'F/對(duì)比計(jì)算結(jié)果由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎度疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由齒根彎度疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)2.9095并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3.0mm,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1最小為50.03mm，取小齒輪齒數(shù)z1=25則有分度圓直徑1 1d=mz=75mm符合條件故大齒輪齒數(shù)z=uz=4.37X25=109.25取z=1091確定2齒輪的主要幾何尺寸分度圓直徑：d1=75mm d2=328mm齒寬： b=51.0mm b =51.0mm取 B=56.0mm B =51.0mm中心距 a=201.5mm齒輪齒數(shù)： z=25 z =109驗(yàn)算 1 2F=2T/d=2X213010/51=8353.3NKF/b=%110X8353.3/51=180.17N/mm>100N/mm 故，合格。2.4「3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見繪制齒輪零件圖2.4.4齒輪潤(rùn)滑設(shè)計(jì)計(jì)算第一級(jí)齒輪的圓周速度因?yàn)辇X輪的圓周速度均滿足v<12ms，且兩個(gè)大齒輪的直徑相同，所以可采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑的方式。2.5軸的設(shè)計(jì)2.5.1按扭矩初算軸徑輸入軸選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度(217~255HBS)查表，取A=1120dminNc(P3/n3)1/3=112(7.157/76.45)1/3=50.85mm取d=51mm取d=55mm中間軸選用45#調(diào)質(zhì)量鋼取[d]=32mm選用m6010型深溝球軸承，取最小直徑d=50mm=1.56[d]故不需要再核輸出軸選用45#調(diào)質(zhì)鋼 min min取[d.]=20mm由于電機(jī)轉(zhuǎn)軸直徑d=42mm故取輸入軸直徑最小直徑dmin=32mm=1.6[d訕]所以不用校核2.5.2輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩P=7.157KWTIII=894040N-mmn=76.45r/min2^53校核輸出軸2.5.3 核輸出^軸已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑d=328.0mm2而F=2T/d=2X894040/328.0=8054.4NF=F巖na2=8054.4Xtan20°=2931.6N故有受力圖如下 T「TMecippjYrrrr 3)一軸的載荷分析圖由圖計(jì)算易得F=182.05NFAY=182.05NFBY=500.2NMAZ=9.1N-mMC1=25N-mMC2=26.6N-mT=48N?mMec=99.6N?m

ae=14.5MPa<[o]li2=82mm 12「50mm134=33mmd=55mmd=58mmd=60mm2.5.5中間軸的設(shè)計(jì)"li2=82mm 12「50mm134=33mmd=55mmd=58mmd=60mm2.5.5中間軸的設(shè)計(jì)"中間軸分為5段，尺寸如下145=51mm"6=12mm167=0mm

d56=66mm178=36mmd78=60mmAlSUAlSU…求系數(shù)x、y查表得e=0.68，故計(jì)算當(dāng)量載荷P「查表取f=1.5，則1=33mm 1=55mm1=106mm1=51mm1=36mm1-2 2-33-44-55-6d=50mmd=58mmd=66mmd=50mm1-2 2-32.5.6輸入軸的設(shè)計(jì)3-45-6輸入軸分為6段，尺寸如下11-2=15mm 12-3=15mm13-4=56mm14-5=33mm15-6=50mm167=82mmd1-2=40mm d2-3=50mmd4-5=40mmd5-6=36mmd67=322.6軸承的設(shè)計(jì)根據(jù)條件，2年更換一次軸承，軸承預(yù)計(jì)壽命2X8X300X2=9600小時(shí)2.6.1計(jì)算輸入軸承已知?dú)?334.1r/min；兩軸承徑向反力：F=F=500.2N。故初先選取兩軸承為6008型深溝球軸承，軸承內(nèi)部軸向力F=0R163F則F=F=0.63F=315.1N由于F/Fa=FS2而Fa=0故任意取一^為壓緊端，現(xiàn)取2 1站 2 3 4 5678輸入軸各段尺寸如下為壓緊端則 2 3 4 5678輸入軸各段尺寸如下F=F=31*：1NSF=Fs「315.1NF/F=315.1N/500.2N=0.63F：/F：=315.1N/500.2N=0.63TOC\o"1-5"\h\zF/F<e x=1 y=0F/F<e x=1 y=0PA2R2 2 2r2PP=f(xF+yF)=1.5X(1X500.2+0)=750.3N1P/1R11A1,一 /一…cc、八cP=f(xF+yF)=1.5X(1X500.2+0)=750.3N…t … 2p2R12A25.軸承壽命計(jì)算因?yàn)镻=p故取P=750.3N，滾子軸承￡=10/3根據(jù)手1冊(cè)得6212型的Cr=195000N故有L=16670/n(fCr/P)￡H=16670/75「45X(1X195000/750.3)10/3=1047500h>48720h故預(yù)期壽命足夠2.6.2計(jì)算輸出軸承已知n=76.45r/min,Fa=0F=F=2931.6N試選6212型深溝球軸承 RA'查表得F=0.063F,則SRF=F=0.63F=0.63X903.35=569.1N計(jì)算軸向載荷F/F：S2R由于F+Fa=FM福=0故任黃用一旎為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：Fa1=Fa2=Fs1=569.1N求系數(shù)x、yF/F=5