機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（減速器）設(shè)計(jì)（兩側(cè)）學(xué)院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)： 工業(yè)工程 班級(jí)： 工業(yè)101班 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)教師： 機(jī)電工程學(xué)院 2013年3月 13 日機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè) 工業(yè)工程 課程設(shè)計(jì)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（減速器）設(shè)計(jì)（直齒、同側(cè)、兩側(cè)、臥式）二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求如圖1所示。膠帶運(yùn)輸機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過減速器減速后，再通過鏈條傳動(dòng)（傳動(dòng)比1：5，傳動(dòng)效率0.9），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)輸送谷物類散粒物料，工作載荷較平穩(wěn)，設(shè)計(jì)壽命10年，每天工作8小時(shí)，每年300個(gè)工作日，運(yùn)輸帶速允許誤差為%。已知條件如表1

2、所示。表1 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)條件數(shù)據(jù)編號(hào)L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13L14運(yùn)輸帶工作拉力F/ (KN)1.61.82.02.22.42.51.61.31.41.51.61.71.92.0運(yùn)輸帶工作速度v/(ms-1)1.81.61.51.41.21.02.12.42.22.01.91.71.31.1卷筒直徑D/mm300280260240230200360380370340320270250220三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)1、傳動(dòng)裝置原理方案設(shè)計(jì)對(duì)比分析各種傳動(dòng)方案，確定本次設(shè)計(jì)的方案；選擇并計(jì)算電動(dòng)機(jī)；確定各級(jí)傳動(dòng)比；計(jì)算其他相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)；繪制包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速

3、器、鏈傳動(dòng)和膠帶主卷筒部分的傳動(dòng)原理方案圖。2、減速器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算（包括健、軸承、齒輪、軸等），繪制出總裝配圖1張（建議：A2號(hào)圖紙）。3、繪制主要零件（箱體、齒輪、軸等）工作圖12張（建議：A3、A4號(hào)圖紙）。4、編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。5、要求用計(jì)算機(jī)繪制圖紙，計(jì)算機(jī)打印說明書。四、計(jì)劃與時(shí)間安排2013.2.28: 布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)；2013.2.282013.3.5: 總體方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算；2013.3.62013.3.12：繪制裝配圖、零件圖；2013.3.132013.3.15：撰寫設(shè)計(jì)說明書。時(shí)間安排可交叉進(jìn)行。班 級(jí) 工業(yè)101班 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名

4、日期 2013.3.13 指導(dǎo)教師 日期 2013.3.13 目錄目錄3第一部分 原理方案設(shè)計(jì)4一、方案確定4二、電機(jī)參數(shù)確定及選擇4第二部分減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7一、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算7二、軸的設(shè)計(jì)7三、齒輪的設(shè)計(jì)8四、聯(lián)軸器的選擇9五、軸承選擇9六、鍵的選擇9七、軸的校核9八、齒輪校核11九、軸承校核12十、鍵的校核13第三部分方案分析制造使用說明及注意事項(xiàng)15一、方案分析15二、制造使用說明15三、注意事項(xiàng)15參考文獻(xiàn)16第一部分 原理方案設(shè)計(jì)一、 方案確定1. 設(shè)計(jì)說明：減速器作為一種傳動(dòng)裝置廣泛用于各種機(jī)械產(chǎn)品和裝備中，因此，提高其承載能力，延長(zhǎng)使用壽命，減小其體積和質(zhì)量等，都是

5、很有意義的。2. 原始數(shù)據(jù)： 數(shù)據(jù)編號(hào)參數(shù)L12輸送帶工作拉力F/ KN1.8輸送帶工作速度v/(m/s)1.6卷筒直徑D/mm2803. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定：1) 帶式運(yùn)輸機(jī)（減速器）的齒輪采用直齒，臥式，輸入軸與輸出軸采用兩側(cè)。2) 膠帶運(yùn)輸機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過減速器減速后，再通過鏈條傳動(dòng)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)輸送谷物類散粒物料。一級(jí)圓柱齒輪減速器帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖二、 電機(jī)參數(shù)確定及選擇1. 選擇電動(dòng)機(jī)類型： 按照已知工作條件要求（室內(nèi)工作，有粉塵，故要密封）和條件（動(dòng)力來源為三相交流電），選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2. 確定電動(dòng)機(jī)功率：工作裝置所需功率按下式計(jì)算 式中

6、=1700N,=1.7m/s,工作裝置效率需考慮膠帶卷筒及其軸承的效率，取=0.95，代入上式得： 電動(dòng)機(jī)的輸出功率按下式計(jì)算： 式中，為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率則：，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書P12頁表2-1，取滾子鏈（載荷平穩(wěn)且布置在低速級(jí)，故可選滾子鏈）傳動(dòng)效率：；8級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)（稀油潤滑）效率：=0.97；滾動(dòng)軸承效率：=0.99；彈性聯(lián)軸器效率：=0.99。則：；因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P92附表2-1，選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kW。3. 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： ；按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書P14頁表2-2推介的各

7、傳動(dòng)比范圍：鏈傳動(dòng)比范圍；單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍；則總傳動(dòng)比范圍應(yīng)為，可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500r/min三種，為增加同側(cè)減速器兩齒輪的中心距，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書P92頁附表2-1選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y112M-4，其滿載轉(zhuǎn)速。由此選定電動(dòng)機(jī)：型號(hào) 額定功率滿載轉(zhuǎn)速Y112M-44.0kw1440r/min第二部分減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：2. 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比：由題目知鏈輪的傳動(dòng)比，則齒輪傳動(dòng)比為： 二、 軸的設(shè)計(jì)1. 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算I 軸 II 軸 工作軸

8、2. 各軸輸入功率的計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書P12表2-1取聯(lián)軸器傳動(dòng)效率為1，圓柱齒輪效率（8級(jí)）為0.97，練傳動(dòng)效率為0.96I 軸 II 軸 工作軸 3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算I 軸 II軸 工作軸 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表如下：軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸I 軸II 軸工作軸轉(zhuǎn)速n(r/min)14401440 602.5120.5功率P(kw） 443.883.72轉(zhuǎn)矩T(N 26.5326.5367.86325.33傳 動(dòng) 比 1.002.391.00效 率 1.000.970.964. 軸的選擇選用軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P245表14-2取 ；

9、查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書P332得Y112M-4電動(dòng)機(jī)的輸出軸D=28mm，所以取I軸的最小直徑：取II軸最小直徑 ：三、 齒輪的設(shè)計(jì)1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）按題目所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）膠帶輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不是很高，故選用8級(jí)精度。（3）材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P166表11-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）選用小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù) ，取;48/20=2.40 ; (2.40-2.39)/2.40=0.4%5%。所以可取大齒輪的齒數(shù)為48

10、。2. 齒輪幾何尺寸確定取兩齒輪的模數(shù)m=5（1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）齒頂圓直徑（4）齒根圓直徑（5）計(jì)算齒輪寬度查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書P175表11-6取 取 ， 四、 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)（Y112M-4）查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書P332得Y112M-4電動(dòng)機(jī)的輸出軸D=20mm因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸直徑固定且等于I軸最小直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P97附表3-1，選擇Y型彈性柱銷聯(lián)軸器中的HL2型號(hào)作為所需聯(lián)軸器，I軸最小直徑定為20mm。五、 軸承選擇初步?jīng)Q定軸承處的I軸直徑d=25mm，II軸直徑d=40mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)書P116附表5-1選擇深溝球軸承：I軸的一

11、對(duì)軸承為6205；II軸的一對(duì)軸承為6208。六、 鍵的選擇鍵選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)書P156表10-9取鍵尺寸如下1. 初步選擇I軸與聯(lián)軸器的鍵：寬度b=6、高度h=6、長(zhǎng)度L=16，普通A型平鍵：GB/T 1096-2003、鍵6616（軸槽深t=3.5，轂深t1=2.8）2. 初步選擇II軸與齒輪的鍵：寬度b=14、高度h=9、長(zhǎng)度L=36，普通A型平鍵：GB/T 1096-2003、鍵14936（軸槽深t=5.5，轂深t1=3.8）3. 初步選擇II軸與鏈輪的鍵：寬度b=8、高度h=7、長(zhǎng)度L=18，普通A型平鍵：GB/T 1096-2003、鍵8718（軸槽深y=4.

12、0，轂深y1=3.3）七、 軸的校核1. 作出軸的彎矩圖根據(jù)I軸所受轉(zhuǎn)矩：算出I,II軸上的圓周力：，齒輪相互作用，則：徑向力：因?yàn)?，只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。計(jì)算各支承處的水平反力：計(jì)算各支承處的垂直反力：由此繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）計(jì)算垂直面上的彎矩：L=110mm繪制垂直面彎矩圖（如圖b）計(jì)算垂直面上的彎矩：由此繪制水平面彎矩圖（如圖c） 求得總彎矩：由此繪制合彎矩圖（如圖d） 繪制扭矩圖 （如圖e）2. 校核軸的強(qiáng)度截面C為危險(xiǎn)截面，截面C的應(yīng)力可用公式求得計(jì)算數(shù)據(jù)： ， 代入得： 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-3得，因此，故該方案的軸符合強(qiáng)度要求。八、 齒輪校核1. 材料選擇及確定使用應(yīng)力由機(jī)

13、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P166表11-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為217286HBS，,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為197286HBS，。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P171表11-5，取，2. 按齒面接觸強(qiáng)度校核設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.5(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-3)，齒寬系數(shù)(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-6)齒輪上的轉(zhuǎn)矩：取(表11-4)，(標(biāo)準(zhǔn)齒輪)根據(jù)公式：得：3. 按輪齒彎曲強(qiáng)度校核查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8得：；。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9得：；。4. 齒輪圓周速度對(duì)照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。綜上所述，齒輪強(qiáng)度符合要求。九、 軸承校核根據(jù)設(shè)計(jì)要求軸承基本額

14、定壽命為：根據(jù)軸承壽命計(jì)算公式計(jì)算： 確定各計(jì)算數(shù)據(jù)：（1）對(duì)于球軸承： （2），由于向心軸承只承受徑向載荷，所以;（3）查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P279表16-8得，查表16-9得（4）查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)得I軸所用深溝球軸承6205，基本額定靜載荷：II軸所用深溝球軸承6208,，基本額定靜載荷：（5）軸承的壽命計(jì)算：1）對(duì)于I軸上的軸承： 2）對(duì)于II軸上的軸承： 通過計(jì)算知，軸承的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需壽命，故合理。十、 鍵的校核鍵的材料是45號(hào)鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10查得許用擠壓應(yīng)力：，取平均值：。1. 對(duì)于I軸上連接軸與聯(lián)軸器所選用的鍵：b=6,h=6,L=16， t=3.5；鍵的工作長(zhǎng)度

15、：；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：；軸的直徑： ；I軸所受轉(zhuǎn)矩： ；該鍵符合強(qiáng)度要求。2. 對(duì)于II軸上連接軸與齒輪所選用的鍵：b=14,h=9,L=36，t=5.5； 鍵的工作長(zhǎng)度：； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：； 軸的直徑： ； I軸所受轉(zhuǎn)矩：； 該鍵符合強(qiáng)度要求。 3. 對(duì)于軸上連接軸與帶輪所選用的鍵：b=8,h=7,L=18，t=4；鍵的工作長(zhǎng)度： ；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：；軸的直徑： ；I軸所受轉(zhuǎn)矩： ； ；該鍵符合強(qiáng)度要求。 第三部分方案分析制造使用說明及注意事項(xiàng)一、 制造使用說明機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)，第二級(jí)傳動(dòng)為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。二、 注意事項(xiàng)1. 裝配前所有