無錫科技職業(yè)學(xué)院大學(xué)方案.doc

個人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用無錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)的傳動裝置姓 名: 周 亞 瑜學(xué) 號： 100050268系 別： 機(jī) 電 系專 業(yè)： 數(shù) 控班 級： 數(shù)控0502指 導(dǎo) 教 師： 李 敏 婭 教研室主任 ： 系 主 任 ： 目 錄機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.1一、傳動方案的擬定及說明.3二、電動機(jī)的選擇.3三、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù).4四、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算.6五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.15六、滾動軸承的選擇及計(jì)算.23七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算.26八、高速軸的疲勞強(qiáng)度校核.27九、鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表及附件的選擇.30十、潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇.31參考資料目錄一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置見 圖1）。設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：傳動裝置的總體設(shè)計(jì)；傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇；減速器裝配圖和零件工作圖設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫。圖2為參考傳動方案。圖1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置圖2 參考傳動方案二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)已知條件： 1運(yùn)輸帶工作拉力：F =2.6 kN； 2運(yùn)輸帶工作速度：v = 2.0 m/s； 3卷筒直徑： D =320 mm； 4使用壽命： 8年； 5工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)； 6制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1減速器裝配圖1張； 2零件工作圖 2張軸、齒輪各1張）；3設(shè)計(jì)說明書 1份。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果一、傳動方案的擬定及說明傳動方案給定為三級減速器 卷筒軸的輸出功率 2 電動機(jī)輸出功率d傳動裝置的總效率 式中，為從電動機(jī)至卷筒軸之間的各傳動機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由參考書1表2-4查得：彈性聯(lián)軸器；滾子軸承；圓柱齒輪傳動；卷筒軸滑動軸承；V帶傳動=0.96則故 3電動機(jī)額定功率由1表20-1選取電動機(jī)額定功率4電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速，先推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由任務(wù)書中推薦減速裝置傳動比范圍，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為可見只有同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電動機(jī)均符合。選定電動機(jī)的型號為Y132S2-2。主要性能如下表：電機(jī)型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速起運(yùn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y132S2-27.5KW2900r/min2.02.25、計(jì)算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比1）、總傳動比=24.29符合24、分配傳動比 假設(shè)V帶傳動分配的傳動比，則二級展開式圓柱齒輪減速器總傳動比=二級減速器中：高速級齒輪傳動比i低速級齒輪傳動比三、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1各軸轉(zhuǎn)速減速器傳動裝置各軸從高速軸至低速軸依次編號為：軸、軸、軸。各軸轉(zhuǎn)速為：2各軸輸入功率按電動機(jī)所需功率計(jì)算各軸輸入功率，即3各軸輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm將計(jì)算結(jié)果匯總列表備用。工程電動機(jī)高速軸中間軸低速軸N轉(zhuǎn)速r/min）29001450352119P 功率i傳動比24.122.95效率0.950.980.97四、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算1設(shè)計(jì)帶傳動的主要參數(shù)。已知帶傳動的工作條件：兩班制共16h），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，所需傳遞的額定功率p=6.63kw小帶輪轉(zhuǎn)速 大帶輪轉(zhuǎn)速，傳動比。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號、確定基準(zhǔn)長度、根數(shù)、中心距、帶的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力等等、選擇V帶型 根據(jù)、由圖8-10機(jī)械設(shè)計(jì)p157選擇A型帶、初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，由機(jī)械設(shè)計(jì)p155表8-6和p157表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑2）、驗(yàn)算帶速v因?yàn)?m/s19.0m/s30m/s,帶輪符合推薦范圍3）、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)式8-15，初定=250mm4）、確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度 a、 根據(jù)式8-20 機(jī)械設(shè)計(jì)p152 0.7 0.7262.5a750 初定中心距=500mm b、由式8-22計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度=2+=2500+0.5125+250）+250-125）/2500+1600-1597）/2501.5mm中心距滿足變化范圍:262.5750mm5）.驗(yàn)算小帶輪包角180-）/a57.3180-90 包角滿足條件=(3.04+0.350.960.99=5.34KWZ= =7.29/5.34=1.37 故取2根.7）、計(jì)算單根V帶的初拉力和最小值500*+qVV=190.0N對于新安裝的V帶,初拉力為:1.5=285N對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶,初拉力為:1.3=247N=754N9）.帶輪的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)A.帶輪的材料為:HT200B.V帶輪的結(jié)構(gòu)形式為:腹板式. C結(jié)構(gòu)圖 略）2、齒輪傳動設(shè)計(jì) 選擇斜齒輪圓柱齒輪先設(shè)計(jì)高速級齒輪傳動1）、選擇材料熱處理方式根據(jù)工作條件與已知條件知減速器采用閉式軟齒面計(jì)算說明(HB,8級精度,查表10-1得小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBS 大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HB2=240HBS2、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算:取小齒輪=20，則=，=204.12=82.4，取=83并初步選定15確定公式中的各計(jì)算數(shù)值a.因?yàn)辇X輪分布非對稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.425c.由圖10-26查得, ,則d.計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:。確定需用接觸應(yīng)力e.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPaf.由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 因軟齒面閉式傳動常因點(diǎn)蝕而失效,故先按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式確定傳動的尺寸,然后驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度,查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPah.由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)i.由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90 =0.96 =/S=540Mpa= /S=528 Mpa=(+/2=543 Mpa3）、計(jì)算1）計(jì)算圓周速度:V=n1/60000=3.26m/s 計(jì)算齒寬B及模數(shù)B=d=1X42.9mm=42.9mm=cos/=2.07mmH=2.25=4.66mmB/H=42.9/4.66=9.2063）、計(jì)算縱向重合度=0.318dtan=1.7044）、計(jì)算載荷系數(shù)由表10-8.10-4.10-13.10-3分別查得:故載荷系數(shù)5）、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式1010a 得 =46.22mm、計(jì)算載荷系數(shù):(2、根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)(3、計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù)，4）、由1圖10-5查得由表10-5 查得由圖10-20C但得=500 MPa=380 MPa由圖10-18取彎曲疲勞極限=0.85,=0.88計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力:取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得:=/S=303.57 MPa=/S=238.86 MPa5）、計(jì)算大小齒輪的，并比較且，故應(yīng)將代入1式11-15）計(jì)算。6）、計(jì)算法向模數(shù)對比計(jì)算結(jié)果,為同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度,則需按分度圓直徑=46.22mm來計(jì)算應(yīng)有的數(shù),于是有:取2mm；7）、則，故取=22.則=90.64，取8）、計(jì)算中心距取a1=116mm9）、確定螺旋角10）、計(jì)算大小齒輪分度圓直徑:=11）、確定齒寬 取5）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。略）配合后面軸的設(shè)計(jì)而定低速軸的齒輪計(jì)算1）、選擇材料熱處理方式與前一對齒輪相同）(HB,8級精度,查表10-1得小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBS 大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HB2=240HBS2）、取小齒輪=20，則=59 取=59，初步選定153）、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算:確定公式中的各計(jì)算數(shù)值a.因?yàn)辇X輪分布非對稱，載荷比較平穩(wěn)綜合選擇Kt=1.6b.由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c.由圖10-26查得則d.計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩:確定需用接觸應(yīng)力e.由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPaf.由圖10-2查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 因軟齒面閉式傳動常因點(diǎn)蝕而失效,故先按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式確定傳動的尺寸,然后驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度,查表9-5得齒輪接觸應(yīng)力=600MPa大齒輪的為=550MPah.由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù) i.由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.96 =0.97 =/S=576Mpa= /S=533.5 Mpa=(+/2=554.8 Mpa4）、計(jì)算(1、圓周速度:V=n1/60000=1.21m/s、計(jì)算縱向重合度=0.318dZ1tan=1.704a 由表10-8.10-4.10-13.10-3分別查得:故 載荷系數(shù) K=1*1.12*1.2*1.458=1.9604）、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑由式10-10a得 =70.48mm5）計(jì)算模數(shù)= cos/=3.404mm5）、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式10-17a上式中b根據(jù)縱向重合度=1.704,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y=0.85c計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù)，由1圖10-5查得由圖10-20C但得=500 MPa=380 MPa由圖10-18取彎曲疲勞極限=0.86,=0.89d計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力:取安全系數(shù)S=1.4,由10-12得:=/S=307.14 MPa=/S=241.57 MPae比較 且，故應(yīng)將代入1式、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所示首先確定個段直徑A段：=20mm 有最小直徑算出）B段：=25mm，根據(jù)油封標(biāo)準(zhǔn)，選擇氈圈孔徑為25mm的C段：=30mm，與軸承圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑D段：=36mm， 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=3mmE段：=45.58mm，將高速級小齒輪設(shè)計(jì)為齒輪軸，考慮依據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書p116G段，=30mm,與軸承圓錐滾子軸承30206）配合，取軸承內(nèi)徑F段：=36mm, 設(shè)計(jì)非定位軸肩取軸肩高度h=3mm第二、確定各段軸的長度A段：=1.6*20=32mm,圓整取=30mmB段：=54mm，考慮軸承蓋與其螺釘長度然后圓整取54mmC段：=28mm, 與軸承圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度參考減速器裝配草圖設(shè)計(jì)p24）=B+3+2=16+10+2=28mmG段：=29mm, 與軸承圓錐滾子軸承30206）配合,加上擋油盤長度參考減速器裝配草圖設(shè)計(jì)p24）F段：，=2-2=10-2=8mmE段：，齒輪的齒寬D段：=92mm,考慮各齒輪齒寬及其間隙距離，箱體內(nèi)壁寬度減去箱體內(nèi)已定長度后圓整得=92mm軸總長L=290mm兩軸承間距離不包括軸承長度）S=174mm，2、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）、按齒輪軸設(shè)計(jì)，軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，40Cr，調(diào)質(zhì)處理，查表15-31，取2）初算軸的最小直徑因?yàn)閹л嗇S上有鍵槽，故最小直徑加大6%，=27.325mm。根據(jù)減速器的結(jié)構(gòu)，軸的最小直徑應(yīng)該設(shè)計(jì)在與軸承配合部分，初選圓錐滾子軸承30206，故取=30mm軸的設(shè)計(jì)圖如下：首先，確定各段的直徑A段:=30mm,與軸承圓錐滾子軸承30206）配合F段：=30mm，與軸承圓錐滾子軸承30206）配合E段：=38mm，非定位軸肩B段：=48mm, 非定位軸肩，與齒輪配合C段：=64.94mm, 齒輪軸上齒輪的分度圓直徑D段：=50mm, 定位軸肩然后確定各段距離：A段： =29mm, 考慮軸承圓錐滾子軸承30207）寬度與擋油盤的長度B段：=8mm,根據(jù)軸齒輪到內(nèi)壁的距離及其厚度C段：=75mm,根據(jù)齒輪軸上齒輪的齒寬E段：=43mm, 根據(jù)高速級大齒輪齒寬減去2mm為了安裝固定）F段：=41.5mm，考慮了軸承長度與箱體內(nèi)壁到齒輪齒面的距離D段：=9.5mm,由軸得出的兩軸承間距離不包括軸承長度）S=174mm減去已知長度 得出3、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率P=5.58KW,轉(zhuǎn)速n =119r/min,T=460300Nmm軸的材料選用40Cr選聯(lián)軸器型號為LH3軸孔的直徑=45mm長度L=84mm軸設(shè)計(jì)圖 如下：首先，確定各軸段直徑A段:=45mm, 與軸承圓錐滾子軸承30211）配合B段:=60mm,非定位軸肩,h取2.5mmC段:=72mm,定位軸肩，取h=6mmD段:=68mm, 非定位軸肩，h=6.5mmE段:=55mm, 與軸承圓錐滾子軸承30211）配合F段:=60mm,按照齒輪的安裝尺寸確定G段:=45mm, 聯(lián)軸器的孔徑然后、確定各段軸的長度A段:=46.5mm,由軸承長度，3，2，擋油盤尺寸B段:=68mm，齒輪齒寬減去2mm，便于安裝C段:=10mm, 軸環(huán)寬度，取圓整值根據(jù)軸承圓錐滾子軸承30212）寬度需要D段:=57.5mm,由兩軸承間距減去已知長度確定E段:=33mm,由軸承長度，3，2，擋油盤尺寸F段:=65mm,考慮軸承蓋及其螺釘長度，圓整得到G段:=84mm,聯(lián)軸器孔長度軸的校核計(jì)算,第一根軸:求軸上載荷已知：設(shè)該齒輪軸齒向是右旋，受力如右圖：由材料力學(xué)知識可求得水平支反力:垂直支反力:合成彎矩由圖可知,危險截面在C右邊W=0.1=9469=/W=14.49MPa70MPa軸材料選用40Cr 查手冊符合強(qiáng)度條件!第二根軸求軸上載荷已知：設(shè)該齒輪軸齒向兩個都是左旋，受力如右圖：由材料力學(xué)知識可求得水平支反力:垂直支反力:合成彎矩由圖可知,危險截面在B右邊W=0.1=33774=/W=5.98MPa70MPa軸材料選用40Cr 查手冊符合強(qiáng)度條件!第三根軸:求軸上載荷已知：設(shè)該齒輪齒向是右旋，受力如圖：由材料力學(xué)知識可求得水平支反力:垂直支反力:合成彎矩由圖可知,危險截面在B右邊 算得W=19300=/W=19.77MPa 30206圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=43.3KN,基本額定靜載荷Cor=50.5KW，e=0.37，Y=1.6兩軸承派生軸向力為：因?yàn)檩S左移，左端軸承壓緊，右端軸承放松、2）計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù)因?yàn)橐驗(yàn)?，所以?）校核軸承壽命按一年300個工作日,每天2班制.壽命18年.故所選軸承適用。2軸軸承1）計(jì)算軸承的徑向載荷：2）計(jì)算軸承的軸向載荷 (查指導(dǎo)書p125 30206圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=43.3KN,基本額定靜載荷Cor=50.5KW，e=0.37，Y=1.6兩軸承派生軸向力為：因?yàn)檩S右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊、2）計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù)因?yàn)橐驗(yàn)?，N所以取3）校核軸承壽命按一年300個工作日,每天2班制.壽命29年.故所選軸承適用。2軸軸承1）計(jì)算軸承的徑向載荷：2）計(jì)算軸承的軸向載荷 (查指導(dǎo)書p125 30211圓錐滾子軸承的基本額定動載荷Cr=90.8KN,基本額定靜載荷Cor=114KW，e=0.4，Y=1.5兩軸承派生軸向力為：因?yàn)檩S右移，左端軸承放松，右端軸承壓緊、2）計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量載荷,取載荷系數(shù)因?yàn)橐驗(yàn)?，所以?）校核軸承壽命按一年300個工作日,每天2班制.壽命26年.故所選軸承適用。七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算鋼鑄鐵1軸上與帶輪相聯(lián)處鍵的校核鍵A1028，bhL=6620 單鍵鍵聯(lián)接的組成零件均為鋼，=125MPa=125MPa滿足設(shè)計(jì)要求2軸上大齒輪處鍵鍵 A1225，bhL=10836 單鍵鍵聯(lián)接的組成零件均為鋼，=125MPa滿足設(shè)計(jì)要求3軸上）聯(lián)軸器處采用鍵A，bhL=14970 單鍵滿足設(shè)計(jì)要求2）聯(lián)接齒輪處采用A型鍵A 單鍵125Mpa滿足設(shè)計(jì)要求八、高速軸的疲勞強(qiáng)度校核 第一根軸結(jié)構(gòu)如下：1）判斷危險截面在A-B軸段內(nèi)只受到扭矩的作用，又因?yàn)閑2m 高速軸是齒輪軸，軸的最小直徑是按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕是確定的，所以A-B內(nèi)均無需疲勞強(qiáng)度校核。從應(yīng)力集中疲勞強(qiáng)度的影響來看，E段左截面和E段右截面為齒輪軸嚙合區(qū)域，引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重，截面E左端面上的應(yīng)力最大。但是由于齒輪和軸是同一種材料所受的應(yīng)力條件是一樣的，所以只需校核E段左右截面即可。2）.截面右側(cè)：抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)左截面上的扭矩T3為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得：截面上理論應(yīng)力系數(shù)按附表3-2查取。因經(jīng)查之為：；又由附圖3-1可查取軸的材料敏性系數(shù)；故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式附表3-4）為：皺眉經(jīng)過表面硬化處理，即，則按式3-12）及3-12a）得到綜合系數(shù)為：；有附圖3-2的尺寸系數(shù)由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：；又由3-1及3-2得到40Cr的特性系數(shù)則界面安全系數(shù)：故可知道其右端面安全；同理可知：E段左端面校核為：抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面IV上的扭矩T3為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由表15-1查得：又由附圖3-1可查取軸的材料敏性系數(shù)；有附表3-8用插值法查得：軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：；又由3-1及3-2得到40Cr的特性系數(shù)則界面安全系數(shù)：故E段左端截面的左端面都安全！九、鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表及附件的選擇1、鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表名稱符號減速器及其形式關(guān)系機(jī)座壁厚0.025a+3mm=6.84mm,取8mm機(jī)蓋壁厚10.02a+3=6.06mm8mm,取8mm機(jī)座凸緣厚度b1.5=12mm機(jī)蓋凸緣厚度b11.5=12mm機(jī)座底