機械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計用于螺旋輸送機的一級圓柱齒輪減速器

1、 課 程 設(shè) 計課程名稱： 設(shè)計題目：設(shè)計用于螺旋輸送機的一級圓柱齒輪減速器學 院： 專 業(yè)： 年 級： 學生姓名： 指導教師： 日 期： 教 務(wù) 處 制目 錄一、機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書.二、傳動方案擬定. 三、電動機的選擇.四、計算總傳動比及分配各級的傳動比. 五、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算. 六、傳動零件的設(shè)計計算. 七、軸的設(shè)計計算. 八、滾動軸承的選擇及校核計算.九、鍵聯(lián)接的選擇及計算.十、聯(lián)軸器的選擇 十一、潤滑方法和密封形式，潤滑油牌號的選擇 十二、設(shè)計小結(jié) 十三、參考資料目錄一、機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書1、題目：設(shè)計用于螺旋輸送機的一級圓柱齒輪減速器。2、傳動簡圖：1 電動機 2 聯(lián)軸

2、器3 一級圓柱齒輪減速器4 開式圓錐齒輪傳動5 輸送螺旋 已知：運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩t /(n.m):880；運輸機工作軸轉(zhuǎn)速n/( r.min)=125；3、工件條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期限8年，生產(chǎn)10臺，兩班制工作，運輸機工作轉(zhuǎn)速允許誤差為。4、設(shè)計工作量：(1) 繪制輸出軸軸系部件裝配圖1張； (2) 零件圖1張（輸出軸或大齒輪）； (3) 編寫設(shè)計計算說明書1份。計算與說明二、傳動方案擬定設(shè)計用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器（1） 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩t /(n.m):8

3、80；運輸機工作軸轉(zhuǎn)速n/( r/min)=125；三、電動機選擇1、電動機類型的選擇：選擇y系列三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。 2、電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：式（1）：dtn9550總 (kw) 由電動機至輸送機的傳動總效率為：總=45根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計7表2-4式中：1、2、3、4、5分別為聯(lián)軸器1、滾動軸承（四對）、圓柱直齒輪傳動、聯(lián)軸器2和圓錐齒輪傳動的傳動效率。取=0.99，0.99，0.97，.9、50.93則：總=0.990.9940.97

4、0.990.93 =0.85所以：電機所需的工作功率：pd= tn9550總 =（880125）/ （95500.85） =13.6(kw)電動機額定功率ped：由機械設(shè)計課程設(shè)計第二十章選取ped=15(kw)3、確定電動機轉(zhuǎn)速 輸送機工作軸轉(zhuǎn)速為： n【（1-5%）（1+5%）】125r/min 119131 r/min根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計4表2-1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍i1=3。取開式圓錐齒輪傳動的傳動比i2=3 。則總傳動比理論范圍為：a i1 i2=18。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍： nd=a n =(618)（119131） =（7142358 ）r/

5、min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計課程設(shè)計表20-1查出三種適用的電動機型號：（如下表）方案電動機型 號額定功率(kw)電動機轉(zhuǎn)速 (r/min)電動機質(zhì)量(kg)傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比圓錐齒輪傳動減速器1y160l-4151500146014411.6833.892y180l-61510009701957.7623.883y200l-8157507302505.842.52.34綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和圓錐齒輪帶傳動、減速器傳動比，可見第1方案比較適合。此選定電動機型號為y160l-4，其主要性

6、能：額定功率15kw，滿載轉(zhuǎn)速1460r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2，質(zhì)量144kg。四、計算總傳動比及分配各級的傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動裝置總傳動比為： ia= nm/ n=1460/12511.68總傳動比等于各傳動比的乘積ia=i0i （式中i0、i分別為開式圓錐齒輪傳動和減速器的傳動比）2、分配各級傳動裝置傳動比： 根據(jù)指導書4表2-1，取i0=3（圓錐齒輪傳動 i=23）因為：iai0i所以：iiai011.68/33.89五、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸，. i0,i1，.為相鄰兩軸間的傳動比01，12，.為相鄰

7、兩軸的傳動效率p，p，.為各軸的輸入功率 （kw）t，t，.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （nm）n,n,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動機軸至工作運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數(shù)。1、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（1）計算各軸的轉(zhuǎn)速： 軸：n= nm=1460（r/min）軸：n= n/ i=1460/3.89375.3r/min iii軸：n= n 螺旋輸送機：niv= n/i 0=375.3/3125r/min(2）計算各軸的輸入功率：軸： p=ped01 =ped1=150.99=14.85（kw）軸： p= p12= p23 =14.850.990.97=14.26（kw）iii

8、軸： p= p23= p24 =14.260.990.99=13.98（kw）螺旋輸送機軸：piv= p25=13.980.990.93=12.87（kw）（3）計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩為： td=9550ped/nm=955015/1460=98.1 nm軸： t= td01= td1=98.10.99=97.1 nm 軸： t= ti12= ti23 =97.13.890.990.97=362.7nmiii軸：t= t24=355.5 nm螺旋輸送機軸：t= t i025=982nm（4）計算各軸的輸出功率：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：p=p軸承=14.85

9、0.99=14.7kwp= p軸承=14.260.99=14.12kwp= p軸承=13.980.99=13.84kw螺旋輸送機軸:p = p軸承=12.870.99=12.74kw（5）計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：t= t軸承=97.10.99=96.1nmt= t軸承=362.70.99= 359.1nmt= t軸承=355.50.99= 351.9nm螺旋輸送機軸：t= t 軸承=9820.99= 972.2nm綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：軸名功效率p （kw）轉(zhuǎn)矩t （nm）轉(zhuǎn)速nr/min傳動比 i輸入輸出輸入輸出電動機軸1598.114601軸1

10、4.8514.797.196.114603.89軸14.2614.12362.7359.1375.3軸13.9813.84355.5351.9375.33輸送機軸12.8712.74982972.2125六、傳動零件的設(shè)計減速器齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280hbs。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220hbs；根據(jù)課本p168表11-2選7級精度。齒面精糙度ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由式（11-3） 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=3.89 取小齒輪齒數(shù)z1=28。則大

11、齒輪齒數(shù)：z2=iz1=3.8928=108.9108 實際傳動比i0=108/28=3.86傳動比誤差：i-i0/i=3.89-3.86/3.89=0.77%3% 可用齒數(shù)比：u=i0=3.86由課本p175表11-6取d=1；由課本p171表11-4取ze=189.8；對于標準齒輪zh=2.5 (3)轉(zhuǎn)矩t1t1=9.55106p/n1=9.5510614.85/1460 =97135nmm (4)載荷系數(shù)k 由課本p169表11-3取k=1.2 (5)許用接觸應力hh= hlim/sh由課本p166表11-1查得：hlim1=700mpa hlimz2=585mpa通用齒輪和一般工業(yè)齒輪

12、，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)sh=1.0h1=hlim1/sh=700/1.0mpa=700mpah2=hlim2/sh=585/1.0mpa=585mpa故得：=57.81模數(shù)：m=d1/z1=57.81/28=2.1mm根據(jù)課本p57表4-1取標準模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)課本p172（11-5）式 f=(2kt1/bm2z1)yfaysah確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mz1=2.528mm=70mmd2=mz2=2.5108mm=270mm齒寬：b=dd1=170mm=70mm取b2=70mm b1=75mm(7)齒形系數(shù)yfa和應力修正系數(shù)ysa根據(jù)齒

13、數(shù)z1=21,z2=82由圖11-8、11-9查得yfa1=2.87 ysa1=1.57yfa2=2.25 ysa2=1.76 (8)許用彎曲應力f根據(jù)課本p172（6-53）式：f= fe /sf由課本表11-1查得：fe1=590 mpa fe2 =445 mpa按一般可靠度選取安全系數(shù)sf=1.25 計算兩輪的許用彎曲應力f1=fe1 /sf=590/1.25 mpa=472 mpaf2=fe2 /sf =445/1.25 mpa=356 mpa將求得的各參數(shù)代入式（11-5）f1=2kt1 yfa1ysa1/(bm2z1)=21.2971352.871.57/(702.5228) mp

14、a=85.74 mpa f1f2=f1 yfa2ysa2/( yfa1ysa1)=85.742.251.76/(2.871.57) mpa=75.14mpa f2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 (9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m(z1+z2) /2=2.5 (28+108) /2=170mm (10)計算的圓周速度vv=d1n1/(601000)=3.14701460/(601000)=5.35m/s 從速度查表11-2可知，齒輪精度選擇7級是合適的。（11）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸計算 根據(jù)公式： 分度圓直徑：d=mz 齒頂圓直徑：da=m(z+2) 齒根圓直徑：df=m(z-2.5) 得：d1= 70 m

15、m d2= 270mm da1=75mm da2=275mm df1=63.75mm df2=263.75mm七、軸的設(shè)計計算 減速器輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，從表14-1查得：硬度217255hbs，b = 650 mpa，從14-3查得：-1b=55mpa。根據(jù)課本p245（14-2）式，并查表14-2，取c=115dc（p/n）1/3= 115(14.26/375.3)1/3mm=38.66mm考慮有鍵槽，將直徑增大4%，則d=38.66(1+4%)mm=40.2mm選dmin=42mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱

16、體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定。（2）初選聯(lián)軸器 根據(jù) t(359.1n.m)和d1(42mm)從課程設(shè)計指導書表17-3初選聯(lián)軸器為tl7彈性套柱銷聯(lián)軸器。 （3）確定軸各段直徑和長度段：d1=42mm 長度取l1=82mmh=2c c=1.5mmii段:d2=d1+2h=42+221.5=48mmd2=48mm初選用6210型深溝球軸承，其內(nèi)徑為50mm，從課程設(shè)計指導書表15-3查得b=20mm，d=90mm。 ii段長：l2=35mm段直徑d3=50mml3=20+17+2-1

17、=38mm段直徑d4=58mm l4=70-2=68mm由手冊得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm段直徑d5=d4+2h=58+23=64mml5=10mm段直徑d6=58mm l6=8mm段直徑d7=50mm. 長度l7=20mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距l(xiāng)1=85mm l2=62mm l3=62mm (3)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d2=270mm求轉(zhuǎn)矩：已知t1=96129nmm求圓周力：ft根據(jù)課本p168（11-1）式得ft=2t1/d1=296129/70=2747n求徑向力fr根據(jù)課本p168（11-2）式得fr=fttan=2747tan200=1000n

18、因為該軸兩軸承對稱，所以：la=lb=62mm軸承支反力： fav=fbv=fr/2=1000/2=500 nfah=fbh=ft/2=2747/2=1373.5n由兩邊對稱，知截面c的彎矩也對稱。截面c在垂直面彎矩為mcv=favlac=50062=31000 nmm (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面c在水平面上彎矩為：mch=fahlac=1373.562=85157nmm (4)繪制合彎矩圖（如圖d）mc=(mcv2+mch2)1/2=(310002+851572)1/2=90624nmm (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：t=9.55（p2/n2）106=362700nmm (6)繪

19、制當量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，截面c處的當量彎矩：mec=mc2+(t)21/2=906242+(0.6362700)21/2=235735nmm (7)校核危險截面c的強度由式（14.5）e=mec/0.1d3=235735/0.1703=6.87mpa32000h此軸承合格九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1、校核輸出軸與齒輪2的平鍵聯(lián)接軸徑d2=58mm l2=68mm t=362700nmm查課程設(shè)計指導書p140表14-1 選用a型平鍵鍵1811 gb1096-79鍵長l=l2-b=68-18-8=42mm 鍵高h=11mm從課本表10-10查得：p=1

20、20mpa據(jù)課本p158式（10-26）得p=4t/dhl=4362700/(581142)=5.4mpap 該鍵安全。十、聯(lián)軸器的選擇1）類型選擇 由于兩軸相對位移很小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器或凸緣聯(lián)軸器。 2）載荷計算計算轉(zhuǎn)矩tc2=kat=1.5359.1=538.65n.m，tc1=kat=1.597.1=145.7n.m，其中ka為工況系數(shù)，根據(jù)表17-1選ka=1.5（3）型號選擇根據(jù)tc2，軸徑d2，軸的轉(zhuǎn)速n2， 查標準gb/t 50141985，輸出軸原選的tl7型彈性套柱銷聯(lián)軸器不能符合要求，因此改選用hl3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩t

21、=630n.m, 許用轉(zhuǎn)速n=5000r/m ,。根據(jù)tc1，軸徑d1，軸的轉(zhuǎn)速n1， 查標準gb/t 58431985，輸入軸選用tl6型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩t=250n.m, 許用轉(zhuǎn)速n=3800r/m ,故符合要求。十一、潤滑方法和密封形式，潤滑油牌號的選擇一、 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為45mm。二、 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為5.35m/s，所以采用飛濺潤滑。三、 潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用l-an15潤滑油。四、 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用氈圈密封形式實現(xiàn)密封。減速器輸出

22、軸密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為42 fz/t92010-1991.計算結(jié)果t=880 n.mn=125 r/mint=880 n.mn=125r.min總=0.86pd =13.6kwped=15(kw)電動機型號y160l-4ia=11.68i0=3i3.89n=1460r/minn=375.3r/minn= nniv=125r/minp=14.85（kw）p=14.26（kw）p=13.98（kw）piv=12.87（kw）td=98.1 nmt=97.1 nmt=362.7nmt=355.5 nmt=982nmt=96.1nmt=359.1nmt=351.9nmt=972.2nmz1

23、=28z2=108t1=97135nmmm=2.5mmd1=70mmd2=270mmb1=75mmb2=70mmf1=472 mpaf2=356 mpa f1=85.74 mpaf2=75.14mpamec =223873nmma=170mmv=5.35m/s dmin=42mmd1=42mml1=82mmd2=48mml2=35mmd3=50mml3=38mmd4=58mml4=68mmd5=64mml5=10mmd6=58mml6=8mmd7=50mml7=20mft=2747nfr=1000nfav=500 nfah=1373.5nmcv=31000 nmmmch=85157 nmmmc

24、=90624 nmmt=362700 nmmmec=235735nmme=6.87mpa軸承預計壽命32000小時lh=170178h選用a型平鍵鍵長l=42mm鍵高h=11mmp=5.4mpatc2=538.65n.mtc1=145.7 n.m十二、設(shè)計小結(jié)機械課程設(shè)計是我們學完了大專的全部基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學機械課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我學習生活中占有重要的地位。 我的題目是螺旋輸送機上用的單級圓柱減速器，對于我們這些新手來說，這是很大的考驗，我一千次一萬次的問自己，怎么才能找到課堂所學

25、與實際應用的最佳結(jié)合點？怎么才能讓自己的設(shè)計在篇幅上簡單，在使用價值上豐富？怎樣讓自己的業(yè)余更近專業(yè)？怎樣讓自己的計劃更具有序性，而不會忙無一用？機會是老師，學校，以及無數(shù)代教育工作者給的，而能力是自己的，耐性是需要的。經(jīng)過自己的琢磨，聽取了學姐，學長們的建議，還查閱了很多書籍，才做到了心中有數(shù)，才了解了機械課程設(shè)計的真正用意培養(yǎng)自學能力，養(yǎng)成程序編輯的好習慣。我從來不相信車到山前必有路的說法，認為那只是懶惰者自尋懶惰的借口，我要積極，要把握，要努力。我們自己能做到的僅此而已，因為人力也有所不能及。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己的學習情況做出總結(jié),同時為將來工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后自己的工作生活打下一個良好的基礎(chǔ)。但是這次課程設(shè)計的確顯得有點心有余而力不足:首先是自己的心態(tài)問題,輕視這次課程設(shè)計,以為可以像以前一樣輕輕松松地通過,其次就是基本知識問題,由于以前上課不太認真，結(jié)果就落下了很大一截,自己很想好好的把它補上來,但一直沒補上來,說起這事情自己心里不免有些慚愧!從而就這樣,自己面對課程設(shè)計困難重重,在一次又次的打擊與挫折下,自己心里不免有點不滿起來,然而現(xiàn)實就是