機械課程設(shè)計報告書

1、結(jié)果設(shè)計計算及說明一、設(shè)計任務(wù)書1.1題目：設(shè)計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器1.2傳動示意圖1 電動機；2聯(lián)軸器；3 齒輪減速器；4帶式運輸機；5 鼓輪；6聯(lián)軸器1.3設(shè)計原始數(shù)據(jù)1、運輸工作拉力 F ( N) : 37002、運輸帶工作速度 V ( m/s) : 1.53、卷筒直徑D(mm： 4004、工作條件：一班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)、載荷平衡，室內(nèi)工作，有灰塵(已考慮)設(shè)計計算及說明結(jié)果5、使用期限：十年、大修期三年6、 生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機械廠，可加工7-8級精度齒輪和渦蝸輪7、生產(chǎn)批量：10臺8、 動力來源：電力、三相交流、電壓220/380伏9、 運輸帶速度允許

2、誤差： 5%1.4設(shè)計要求1、說明書一份，內(nèi)容除目錄、前言及設(shè)計小結(jié)外，還應(yīng)包括：（1）題目（2）傳動裝置運動學計算1）選擇電動機2）確定總傳動比；分配傳動比3）計算各軸承功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（3）齒輪傳動計算1）選擇齒輪材料2）計算和確定齒輪傳動的主要參數(shù)4）確定齒輪傳動結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)（4）軸的設(shè)計計算1）軸的初步計算（包括按扭強度、彎扭合成強度的計算）2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3）軸的安全校核（5）聯(lián)軸器的選擇（6 ）鍵的選擇及計算（7）滾動軸承選擇計算（低速機及中間軸承根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇型號，高速機軸承需進行壽命計算）（8 ）減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計1）確定箱體的結(jié)構(gòu)和主要尺寸2）減速器附件的選擇3）減速器主要零件配

3、合性質(zhì)的確定（9）減速器的潤滑1 ）潤滑方式的決定2 ）選擇潤滑油牌號3）確定潤滑油油量（10）參考資料索引（11）小結(jié)2、減速器裝配圖（0號圖紙）3、軸的零件圖（3號圖紙）4、齒輪零件圖（3號圖紙）以下有關(guān)公式與參數(shù)均 引自機械設(shè)計課程設(shè) 計指導書（高等教育出 版社，下簡稱指導書） 第二章電動機類型選為Y系列 籠型三相異步交流電動 機二、傳動裝置總體設(shè)計方案2.1傳動裝置運動學計算1、選擇電動機（1 ）電動機類型選擇工業(yè)上一般運用三相交流電源，無特殊要求應(yīng)選三相交流異步電動機。最常用的電動機是Y系列籠型三相異步交流電動機，額定電壓為380V。此處就選此類型的電動機。（2 ）電動機容量確定電動

4、機所需工作功率為PwPd鄧 Kw由已知數(shù)據(jù)有Fv 3700 x1.5Pw=- - - C Kw= 1 .一 C =5.55Kw由電動機至運輸帶的傳動總效率為n a=* n 4式中n 1 n 2 n 3n 4分別為軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率，其之分別為0.98、0.97、0.98和0.96，代入上式得設(shè)計計算及說明結(jié)果n a= 0.80Pd=6.94 Kwn=71.62r/min型號額定功率/Kw轉(zhuǎn)速（r/min ）效率/%D/mmY 132M-47.514408738572.962864.8r/min，查手冊綜合考慮選Y132M-4型號的電動機，其主要參數(shù)見表一表一電動機主要參數(shù)2

5、、確定總傳動比并分配傳動比總傳動比為電動機型號為 Y132M-4（摘自簡明機械零件 設(shè)計手冊下簡稱手冊827 頁）a =n m/n=1440/71.62=20.11按同軸式分布，考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，且能達到兩對齒輪接觸強度相近的要求，由圖12查得其高速機的傳動比為i1=6.5，則低速機的傳動比為i2=|a/ i1=20.11/6.5=3.093、計算各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（1）各軸輸入功率由式（12）（ 15）I 軸 PI=n 3=6.94 0.98Kw=6.80kwII 軸 PII= PI，n 21 n 1= 6.80 次觀耕農(nóng) 0.97Kw=6.46kwIII 軸 PIII

6、= Pll n 2、n 1= 6.46 鸞驅(qū)馭他呦際=6.14kw各軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率0.98。（2 ）各軸轉(zhuǎn)速i1=6.5i2=3.09各軸輸入功率PI =6.46kwPII =6.80kwPIII =6.46kwn a =. F工.廠一；工一 U=0.80Pw S 55于是有Pd= = _ |J Kw=6.94Kw（3）電動機轉(zhuǎn)速確定卷筒工作轉(zhuǎn)速為60 x 1000 X v 60 X 1000 X 1.5n= 減 =_.=71.62r/min按表1知同軸式二級齒輪減速器的傳動比i =840故nd= i n = （840） 71.62=III 軸 T III= T 2,

7、n 2-.各軸轉(zhuǎn)速n I =1440r/minnII=221.54 r/minn 111=71.70 r/minTd=46.03N m各軸輸入轉(zhuǎn)矩T I = 45.11 N mT II= =278.73 NmT III= =818.73 NmT 卷=778.28 N m -設(shè)計計算及說明由式(9) (11)得I 軸 nl=1440r/minII 軸 n 11=1440/6.5 r/min =221.54 r/minIII 軸 n 111=221.54/3.09 r/min =71.70 r/min3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩PdXTd=9550 一 .】U N m=46.03N m由式(16

8、) (21)I 軸 T I = Td n 3=46.3 0.98 N m =45.11 N mII 軸 T II= T n 2 - n 1* i1=45.11 匚 6.5 0.98 0.97 N m- =278.73 N m -i1=278.736.5，0.98 0.97 N m- =818.73 N m -卷筒輸入轉(zhuǎn)矩為T 卷=T II點 n 1、 n 3=818.73( 0.98 0.97 N m=778.28 N m各軸輸出轉(zhuǎn)矩為其輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.98。運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理也表二表二運動和動力參數(shù)軸 名效率P(kW)轉(zhuǎn)矩T(N m)轉(zhuǎn)速n(r/min)傳動比i效率n輸入輸出

9、輸入輸出電動機軸6.9446.03144010.96I軸6.806.6645.1144.2114406.50.95n軸6.416.33278.73273.16221.543.090.95川軸6.146.02818.73802.3671.7010.96卷筒軸5.905.78778.28762.7171.702.2齒輪傳動計算1高速級（1）選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）按所選方案，選用軟齒面直齒圓柱齒輪傳動2） 運輸機為一般工作機，速度不高，該廠能生產(chǎn)7、8級齒輪，故選7級齒輪（GB 10095-88）3）材料選擇，由表10-1選擇小齒輪材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒

10、輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS兩者材料硬度相差為 40HBS.4）選小齒輪齒數(shù)為 Z1=18,則大齒輪齒數(shù)為 Z2=18： 6.5=117（2）按齒面接觸強度設(shè)計1 ）確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值1初選載荷系數(shù)Kt =1.32計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = T = 4. 511104 N mm3由表10-7選齒寬系數(shù)d 14由表10-6選材料的彈性影響系數(shù) Ze = 189.8 Mpa1/25由圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限二Hlm 1=600MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限-H lim 2 550MPa6由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1jL h

11、= 6014401(1830010)= 2.0736109齒輪計算的有關(guān)公式與 參數(shù)均引自機械設(shè)計（高等教育出版社第八 版，下簡稱教材）第十 章16節(jié)軟齒面直齒圓 柱齒輪傳動7級齒輪小齒輪材料 為40Cr （調(diào)質(zhì)） 大齒輪材料 為45剛（調(diào)質(zhì)）Z1=18Z2=117Kt = 1.3d = 1Ze 二 189. 8 Mpa1/2H iim 1 =600MPa二 H lim 2 550MPaN 2. 0736109N2Ni2.07361096. 5-0.3191097由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)Khni = 0. 93 Khn2 = 0. 968計算接觸疲勞許用應(yīng)力N2 = 0.31910Kh

12、n1 = 0. 93KhN2 = 0. 96取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1，由式（10-12 ）得二H1Khni 二 Him 1S0. 93600T二 558MPa二H2KHN2 - H lim 2S0. 96550T=528MPa二H1=558MPa二h2 = 528MPa2）計算1試算小齒輪分度圓直徑d%，代入二H中較小的值d1t皿23防寧侖）2=2.323,453 103&5 1 嚴&訕6. 5528d1t 亠 47.495mm=47.495mm2計算圓周速度燈1二 47. 795 1440m/ s 60 1000 60 1000=3.60m/sV=3.60m/s3計算齒寬bb 二 d

13、 d1t - 147. 795 工 47. 795 mm4計算齒寬與齒高之比、，d 1t47. 795 小門 c模數(shù) m = = = 2. 653 mmZ118齒高 h = 2. 25m = 5. 968mm于是 b/h=8.01b =47. 795mmM=2.653mmH=5.968mmb/h=8.01KV = 1. 14直齒輪，一.=心一.=1kh=kF:-=1由表10-2查得使用系數(shù)KA=1由表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支撐對稱布置時K“： =1.342由 b/h=8.01， K“： =1.342，查 圖 1013 得 心-：=1. 32，故載 荷系數(shù)Kh = KaKvKh

14、Kh-：=1 x 1.14 X 1.X 1.342=1.5306按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑d1，由式(10-10a)的d1 =d1t3KH/Kt = 47.795 3 1. 530/ 1.3 = 50. 462mm7計算模數(shù)md150.4625mmm 二 2. 80mmZ118(3)按齒根彎曲強度設(shè)計由式(10-5)得彎曲強度的設(shè)計公式為ka=1K比=1.342 心：=1.32KH =1.530d =50. 462mmM=2.80mm5計算載荷系數(shù)根據(jù)V=3.60m/s，七級精度，由圖10-8查得動載系數(shù) KV = 1. 14b ee仁500MPab EE2=380MPaKfn3=

15、 0. 88KfN4 - 0. 90二F1 = 314.29MP1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限(T ee仁500MPa,大齒輪的彎曲疲勞強度極限 b EE2=380MPa2由圖10-18取彎曲壽命系數(shù) Kfn3 = 0. 88 Kfn4 = 0. 903計算彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)的匚F1KFN1 CFE1S0.885001.4二 314. 29MPa二F2 二KFN2:二 FE20. 90380 = 244. 29MPaS1.44計算載荷系數(shù)K，K 二 kf二 1 1.141 1.32 = 1.50495查取齒形

16、校正系數(shù),由表10-5 查得 YFa1二 2.91 Fa2=2. 166查取應(yīng)力校正系數(shù),由表10-5 查得 Ysa1工1.53Ysa2=1.81Y y7計算大小齒輪的Fa Sa并加以比較GfYFa2YSa2二 0.0147=0. 0160f2大齒輪的數(shù)值大2）設(shè)計計算21. 50484. 511101 x 1820. 01600=1.89mm對比計算結(jié)果，取 m=2已可滿足齒根彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的d1=50. 462mm來計算應(yīng)有的Z1， Z 2嚴462 . 26m 2Z 2 =6.5 * Z1=6.5 * 28=169這樣計算的齒輪，既滿足了齒面接觸

17、疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 Lh601440690名稱型號d./mmD/mmB/mmda/mmDa/mmCo/kNGor/kN高速級6006305513364913.28.3低速機6012608818609431.521.2中間軸6008406815466217.011.8所以軸承選擇正確，整理各級軸承擦參數(shù)于表十三表十三各軸上軸承主要參數(shù)Fr=575NP= 690NC=8799,安全L=81033h，安全減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)公 式和參數(shù)均引自指導書 第三章2.6減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計1、確定箱體的結(jié)構(gòu)和主要尺寸本減速器采用剖分式箱體， 分別由箱座和箱蓋兩部分組成。用

18、螺栓聯(lián)接起來，組成一個完整箱體。剖分面與減速器內(nèi)傳動件軸心線平面重合。此方案有利于軸系部件的安裝和拆卸。剖分接合面必須有一定的寬度，并且要求仔設(shè)計計算及說明結(jié)果細加工。為了保證箱體剛度。在軸承座處設(shè)有加強肋。箱體底座要有一定寬度和厚度，以保證安裝穩(wěn)定性和剛度。減速器箱體用 HT200制造。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。鑄造箱 體多用于批量生產(chǎn)。其主要尺寸如表十四表十四箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號尺寸關(guān)系箱座壁厚S =8mm箱蓋壁厚S iS i=8mm箱體凸緣厚度b, bi, b2箱座 b=i.5 S =i2mm 箱蓋 bi=i.5 S =i2mm 箱底座 b2=2.5 S =20m

19、m加強肋厚m,m箱座 m=0.85 S =7mm箱蓋 m=0.85 S =7mm地腳螺釘直徑df0.036a+i2=i8.39（M20地腳螺釘數(shù)目nn=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑didi=0.75d f=i5 ?。∕i6）箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑d2（0.5 0.6） df ?。∕iO）軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目d3, nd3=8 n=4觀察孔蓋螺釘直徑d4d4=（0.3 0.4）?。∕6df、di、d2至外箱壁距離Cidf： C i=26mmdi： C i=22mmd2： C i=i6mmdf、d2至凸緣邊緣的距離C2df： C 2=24mmdi： C2=20mmd2： C 2=i4mm軸承旁凸臺高度半徑

20、RiRi= C2=22mm箱體外壁至軸承座端面的距離l il i=O+C2+（5 i0）=60mm大齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離街 i.2 S i0齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距 離 S i0凸臺高度h50軸承端蓋外徑D2（5+5.5 ） d3=ii5i20軸承端蓋凸緣高度t（ii.2） d3=i0i2軸承旁連接螺栓距離Si202、減速器主要附件的選擇(1)窺視孔和窺視孔蓋窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸進箱體進行檢查操 作為宜，窺視孔處應(yīng)設(shè)計凸臺以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺上，并應(yīng)考慮密 封。其結(jié)形式如下圖：主要參數(shù)見表十五表十五窺視孔和窺視孔蓋AA1AoBB1Bod

21、4h150180165142.5172.5157.5M62(2)通氣器通氣器選M27 1.5通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)?？紤]到環(huán)境因素選用了防塵性能好的二次過濾通氣器。通氣器選M27 1.5(3) 油面指示器用油標尺，其結(jié)構(gòu)簡單、在低速軸中常用。油標尺上有表示最高及最低油面的刻線。油標尺選用M16油標尺的安裝位置不能太低，以避免有溢出油標尺座孔。油標尺選用M16,其結(jié)構(gòu)圖如下(4) 放油孔和油塞放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時，箱座上裝螺塞處應(yīng)選 M16X 1.5設(shè)有凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不凈。選M16X 1.5。(5) 起吊裝置減速器箱體沉重，采用起吊裝置起吊，在箱蓋上鑄有箱蓋吊耳，為搬運整個減速箱，在箱座兩端凸緣處鑄有箱座吊耳。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。其結(jié)構(gòu)圖如下：111728箱座吊耳(6) 定位銷常采用圓錐銷做定位銷。兩定