機械設計課程設計設計熱處理車間零件情況傳輸設備該設備傳動系有電機減速器主傳送帶

1、前 言 本書是根據(jù)學校課程安排，在學習了機械設計基礎這門課的基礎上，為了完成作業(yè)編寫而成。書內(nèi)主要設計的是兩級圓柱齒輪減速器，適用于機械加工過程中使用，可供機械加工人員參考。減速器設計書系列是由2007級交通運輸專業(yè)全體學生在老師的指導下編寫，本書是此系列之一，可對比其他減速器設計書一起使用。本書是按設計的進程，編寫了電機的選擇，帶傳動的設計，齒輪的設計，軸的設計，箱體的設計和減速器附件的設計等。對各部分的尺寸和結構選擇均有詳細的說明并加有設計圖。同時，為使機械設計基礎課程能夠與現(xiàn)代計算機技術結合起來，本書的編寫設計過程應用了機械cad、畫圖工具等軟件技術。本書參考的資料有：機械設計基礎(高等

2、教育出版社)第六版，機械設計課程設計（東北大學出版社），機械設計師手冊（機械工程出版）等。承蒙韓旭東老師審閱書稿，提出了許多寶貴建議，在此謹致謝意。謹請讀者對書中不妥之處提出寶貴意見。編者2008年1月5號目 錄第一項、電機的選擇 4第二項、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 5第三項、v帶的設計并選擇8第四項、直齒輪設計和強度校核 12第五項、高速軸的結構設計和強度計算 20第六項、中間軸設計計算和強度計算 24第七項、低速軸的結構設計和強度計算 29第八項、減速器附件 33第九項、后記44設計任務書低 速 級：直齒輪 高 速 級：直齒輪 設計條件：設計熱處理車間零件情況傳輸設備，該設備傳動系有電

3、機，減速器，主傳送帶。兩班工作制，工作期限八年。 設計參數(shù)：題號項目 1 2 3 4 5 6鼓輪直徑（mm） 300 330 350 350 380 300傳送帶運轉速度m/s 0.63 0.75 0.25 0.8 0.8 0.7傳送帶從動軸所要扭矩（nm） 700 670 650 950 1050 900 本組選用第一組數(shù)據(jù)。 傳動裝置簡圖：項目計算過程備注第一項電機的選擇確定電動機的轉速(1)選擇電動機系列：按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉式結構，電壓380v，y系列。(2)確定選擇電動機功率：卷筒所需有效功率：p=fv/1000=2tv/1000d=kw=3.639kw傳動裝

4、置的總功率：=皮帶傳動效率：=0.95齒輪嚙合效率：=0.97（齒輪精度為八級）滾動軸承效率：=0.99 （球軸承）聯(lián)軸器效率： =0.99（齒式聯(lián)軸器）滾筒效率： =0.96則傳動總功率：=0.950.970.990.990.96=0.825所需電機功率：p=kw=2.18kw機械設計課程設計 p109 表4.29項目計算過程備注第二項傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算選y系列三相異步電動機y112m-6型，額定功率p=2.2kw。(3) 確定電動機的轉速： 滾筒軸轉速 n=40.1r/min電動機數(shù)據(jù)及總傳動比方案號電動機型號額定功率/kw同步轉速/(r/min)滿載轉速/（r/min）電動機質

5、量/kg總傳動比1y112m-62.210009404523.44由表4.12-2查得電動機中心高h=112mm,外伸軸段de=28mm60mm.(4)分配傳動比根據(jù)表4.2-9得 i=24依次取i=2.5，3，3.5列表如下：i2.533.5i7.819.3766.7i13.253.563i22.402.632.23其中：減速器的傳動比為i=機械設計課程設計p193表4.12-1據(jù)機械設計課程設計p109表4.2-9項目計算過程備注兩級齒輪減速器高速級的傳動比 i1= 低速級的傳動比：i2=(5)傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 0 軸：0軸即電動機軸p0=pr=2.18kw n0=940r/m

6、int0=9.55=9.55n=22.15n i軸：i軸即減速器高速軸 p1=p001=p0帶=2.180.95=2.071kw n1=313.33r/min t=9.55=9.55 n=63.12n軸：軸即減速器中間軸 p=p=p=2.071=1.989 kw n= r/min =96.41 r/min項目計算過程備注t=9.55=9.55n=197.02n軸：軸即減速器低速軸： p=p=p=1.989 kw =1.91 kw n= r/min = 40.17r/min；t=9.55=9.55 n=454.087 n軸：軸即傳滾筒軸：p=p=p=1.91 kw =1.87 kw n=n=40

7、.17r/min ； t=9.55=9.55 n=444.57 n將上述結果匯總列于下表：軸序號功率p/kw轉速n/(rmin)轉矩t/(nm)傳動形式傳動比效率02.1894022.15帶傳動30.952.071313.3363.121.98996.41197.02齒輪傳動3.250.961.9140.17454.08齒輪傳動2.40.961.8740.17444.57聯(lián)軸器1.00.98項目計算過程備注第三項v帶的設計并選擇已知條件：y112m-6 型電動機 滿載n=940 r/min i=3，從動軸 r/min 1計算功率 p k=1.2 p=kp=1.22.2 kw =2.64kw2選

8、取v帶型號 根據(jù)p=2.64kw和小帶輪轉速n1=940r/min，由圖8-10可知，工作點處于a、z 型相鄰區(qū)間之間，a型和z型分別計算d類型123456a7590100106125140z505663717580由機械設計基礎138頁可取=0.010.0選取=0.01; d=106mm則大輪的基準直徑： d=(1-)d=(1-0.01)=313.取d=315mm。查表83 工況系數(shù)（高等教育出版社機械設計基礎第六版 p136p133表82a項目計算過程備注從動輪實際轉速 n= n (1-)d/ d=315.5 r/min轉速誤差=0.056%5%合適驗算帶速 v= = =5.2175m/s

9、120滿足8 單根v帶 n=940 r/min d=106mm利用插值法 p=1.04kw9 單根v帶 b型v帶 小帶輪 n=940 r/min i=3 查得 10 v帶根數(shù) k k=0.83 z= 取z=3根 采用v帶a-94011 作用在軸上的張緊力 查得 q=0.10kg/m p133表8-2 ap134表8-2b表8-5 , 8-2bp144表8-8項目計算過程備注f=155.2n取帶的基準長度l=1400mm滿足選帶要求由v帶設計可知，選取的是3根a型帶再根據(jù)經(jīng)驗公式推出結構尺寸dhsssbdd106412186502040結構圖形如下圖所示 高等教育出版社機械設計基礎第六版p142

10、項目計算過程備注第四項直齒輪設計和強度校核齒輪齒面接觸強度計算：(1)確定作用在小齒輪上的轉矩t，根據(jù)前面的計算可知t63.12 n.mm(2)選擇齒輪材料，確定許用接觸應力 ，根據(jù)工作要求，采用齒面硬度350hbs 小齒輪選用45鋼，調(diào)質，硬度為260hbs.大齒輪選用45鋼質.硬度為220hbs可確定許用接觸應力 小齒輪=380+0.7hbs=380+0.7260=562mpa大齒輪=380+0.7hbs=380+0.7220=534mpa(3)選用齒寬系數(shù) =0.4(4)確定載荷系數(shù)k， 因齒輪相對軸承不對稱布置,故取k=1.6(5)計算中心距a(6)選擇齒數(shù)并確定模數(shù).取z=26.則，

11、 z=3.2526=84.5取84由機械設計基礎（高等教育出版）p195表9-5項目計算過程備注取標準模數(shù)m=2.5(7)齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d=mz=65mm da=d+2m=70mm大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d=mz=210m da=d+2m=215m 中心距:大齒輪寬度小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高,為補償裝配誤差,避免工作時在大齒輪面上造成壓痕,一般b應比b寬些取b=b+5=59mm(8)確定齒輪的精度等級 齒輪圓周速度。.根據(jù)工作要求和圓周速度,選用9級精度由機械設計基礎（高等教育出版）p175表9-1項目計算過程備注2 輪齒彎曲強度驗算(1)確定許用彎

12、曲應力,=140+0.2hbs=192mpa=140+0.2hbs =184mpa(2)查齒形系數(shù)y 比較y/小齒輪z=26 查得y=2.60大齒輪z=84 用插入法得y=2.225 ,所以應驗算小齒輪(3)驗算彎曲應力 計算時應以齒寬b代入.則,安全 3 結構設計尺寸小的齒輪制成實心齒輪，尺寸大的齒輪制成有腹板的單個齒輪。 小齒輪設計圖如下圖：由機械設計基礎（高等教育出版）p184表9-3項目計算過程備注項目計算過程備注 齒輪齒面接觸強度計算：(1)確定作用在小齒輪上的轉矩t，根據(jù)前面的計算可知t19.7 n.mm (2)選擇齒輪材料，確定許用接觸應力 ，根據(jù)工作要求，采用齒面硬度350hb

13、s 小齒輪選用45鋼，調(diào)質，硬度為260hbs.大齒輪選用45鋼質.硬度為220hbs可確定許用接觸應力 小齒輪=380+0.7hbs=380+0.7260=562mpa大齒輪=380+0.7hbs=380+0.7220=534mpa(3)選用齒寬系數(shù) =0.4(4)確定載荷系數(shù)k， 因齒輪相對軸承不對稱布置,故取k=1.6(5)計算中心距a(6)選擇齒數(shù)并確定模數(shù).取z=26.則， z=2.426=62.462由機械設計基礎（高等教育出版）p195表9-5項目計算過程備注 取標準模數(shù)m=4(7)齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d=mz=104mm da=d+2m=112mm大齒

14、輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d=mz=248m da=d+2m=256m 中心距:大齒輪寬度小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高,為補償裝配誤差,避免工作時在大齒輪面上造成壓痕,一般b應比b寬些取b=b+5=75.4mm(8)確定齒輪的精度等級 齒輪圓周速度.根據(jù)工作要求和圓周速度,選用9級精度由機械設計基礎（高等教育出版）p175表9-1項目計算過程備注2 輪齒彎曲強度驗算(1)確定許用彎曲應力,=140+0.2hbs=192mpa=140+0.2hbs =184mpa(2)查齒形系數(shù)y 比較y/小齒輪z=26 查得y=2.60大齒輪z=62 用插入法得y=2.275 ,所以應驗算小齒輪(3)驗算彎

15、曲應力 計算時應以齒寬b代入.則,安全 3 結構設計直徑不大的齒輪制成實心齒輪，尺寸大的齒輪制成有腹板的單個齒輪。 小齒輪設計圖如下圖：由機械設計基礎（高等教育出版）p184表9-3項目計算過程備注 項目計算過程備注第五項高速軸的結構設計和強度計算。d 根據(jù)結構要求取20mmd= d+4 =24mmd= 25mmd=30mm d= d=25mm長度計算 &=8 l、l、 l分別為 1 、2、 3齒輪厚。 為2。3。齒輪間距 箱體內(nèi)壁軸向距離l=+l+1/2l+1/2l+=158.4mm=4為油潤滑 d=30為1軸承厚 b=48.2為1軸承蓋厚 -30 為軸承蓋至帶輪距離 a=40 為帶輪厚 t

16、=2.6為縮進量第一軸長l =l+2+2d+a-t=312mm;機械設計基礎（高等教育出版社）p143e由軸承蓋確定。.p162 課程設計e取10mm.由軸承定，課本p401項目計算過程備注高速軸彎矩圖和結構設計圖：項目計算過程備注1. 按彎矩、轉矩合成強度計算(1) 決定作用在軸上的載荷圓周力 f=n=1942.15n徑向力 f=ftan=1942.15tan20=706.89n(2) 決定支點反作用力及彎曲力矩水平面上力的計算：支承反力： f=524.6nf=1417.53n截面ii彎曲力矩(水平)：m= fb=544.32128.4=69891.7n垂直面上力的計算： 支承反力： f=

17、=190.95nf=515.96n 截面ii，iiii彎曲力矩(垂直)： m= fb=544.32x128.4=69890.7n項目計算過程備注 m=25438.6nmm 合成彎矩： 軸上的轉矩： 畫出軸的當量彎矩圖，如圖所示。從圖中可以判斷截面ii彎曲力矩最大，而截面iiii承受純扭，故決定直徑時，應該根據(jù)此兩截面進行計算。 計算截面ii，iiii的直徑： 已知軸的材料= 為45鋼，調(diào)質，其=600mpa；查表123得=600mpa，=55mpa。則， 軸截面ii處的當量彎矩： iiii處的當量彎矩： 故軸截面ii處的直徑： mm 滿足強度要求 項目計算過程備注第六項中間軸設計計算和強度計算

18、 因為在截面ii處有鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，并考慮結構要求取d=30mm 軸截面iiii處的直徑： 滿足強度要求 取25 d=c=160=23mm 根據(jù)結構要求取30mmd=30+(46)=3436mm 取35mmd= 40mm (查表得)d4= d1=35mm長度計算箱體內(nèi)壁軸向距離l=+l+1/2l+1/2l+=158.4mmd=16為二軸承厚=4為油潤滑第二軸長l=l+2+2d=198.4mm根據(jù)機械設計基礎p407，取用的軸承為30307e（35）項目計算過程備注結構設計如下圖所示。按彎矩轉矩合成強度計算軸(1) 決定作用在軸上的載荷：項目計算過程備注圓周力 f=1876.4 n

19、徑向力 f= ftan20=1876.4tan20=682.95 n圓周力 f=3788.85n徑向力 f= ftan20=3788.85tan201379 n (2) 決定支點反作用力及彎曲力矩水平面上力的計算：支承反力： f=2311.05 nf=3183.87n截面ii、iiii彎曲力矩(水平)：m= fa=2311.0557.7=133347.6n項目計算過程備注m=fc=3183.8749.5=157601.6n垂直面上力的計算： 支承反力：f= =92.672nf=726.73 n 截面ii，iiii彎曲力矩(垂直)：m= fa=92.67257.7=5347.2nm=fc=726

20、.7349.5=35973.14n 合成彎矩：項目計算過程備注 已知軸的材料為45鋼，正火，其=600mpa；查表123得=55mpa，=95mpa。則，軸截面處的當量彎矩：軸截面iiii處的當量彎矩： 軸截面處的直徑；31.88（1+3%）=32.84取35mm軸截面iiii處的直徑：項目計算過程備注第七項低速軸的結構設計和強度計算。;31.14(1+3%)=34.14取40mm根據(jù)受力分析計算驗證，可得設計中選擇尺寸合理二軸的徑向尺寸的設計計算d=c=160=34.89據(jù)結構要求取40mmd= d+(34 )=40+(34)x1.5=44.546mm 取45mmd=45+4=49 d=51

21、 (查表131)d5由軸的設計計算得出 d5=39.4 取50mmd6=d5=(34)c=d5=(34)x2=5658mm長度計算d=19為三軸承厚 b=46.6 軸承蓋厚 =30為三軸承蓋至聯(lián)軸器的距離 a=70為聯(lián)軸器厚 第三軸長l=l+2+2d+b+a=350mm 根據(jù)機械設計師手冊（機械工程出版社）p358取q/2b 121.2.2.00剛性凸緣聯(lián)軸器機械設計課程設計（東北大學出版社）p146取30314圓錐滾子軸承由聯(lián)軸器決定，查表得出由軸承決定，查表得出e由軸承蓋確定。p162 課程設計e取15mm項目計算過程備注項目計算過程備注1 按彎矩，轉矩合成計算強度圓周力 f=3661.9

22、n徑向力 f= ftan=1332.8n ()水平面上力的計算：支承反力： f=1169.28n f=2492.62n截面ii彎曲力矩：m= fb=1169.28126.2=147563.14n垂直面上力的計算：支承反力： f=425.58nf=907.22nf= 項目計算過程備注 f= 截面ii彎曲力矩： m= fb=1244.32126.2=157033.184n 軸上的轉矩： 畫出軸的當量彎矩圖，如上圖所示。從圖中可以判斷截面ii彎曲力矩最大，而截面iiii承受純扭，故決定直徑時，應該根據(jù)此兩截面進行計算。 計算截面ii，iiii的直徑： 已知軸的材料為45鋼，正火，其=600mpa；查

23、表123得=55mpa，=95mpa。 則： 軸截面ii處的當量彎矩： 項目計算過程備注第八項減速器附件 iiii處的當量彎矩： 故軸截面ii處的直徑： mm 因為在截面ii處有鍵槽，所以軸的直徑要增加3%，并考慮結構要求取d=50mm 軸截面iiii處的直徑： 因為在軸截面iiii處有鍵槽，所以軸的直徑要稍微加大，根據(jù)標準取d=45mm1查孔與檢查孔蓋 根據(jù)視覺效果選取尺寸大小結果如下表，結構設計圖如下圖。aaabbbdrh150210180125155140m67.552通氣器 根據(jù)要求選取型號大小如下表，結構設計圖如下圖：項目計算過程備注ddlladdsm273834184831.227

24、3 軸承蓋由結構要求，軸承蓋分為兩種，一種是悶蓋和通蓋，悶蓋需要四個，有兩個尺寸大小和要求一樣的，另兩個也是各不一樣的標準，通蓋需要兩個，尺寸大小不同。具體如下悶蓋 通蓋項目計算過程備注軸承蓋dddddeemddb通蓋526767827.2124148428通蓋85891051259.6163781758悶蓋526767827.2124148428悶蓋626777927.2124058528悶蓋626777927.2124058528悶蓋85891051259.6163781758項目計算過程備注4 螺塞及封油墊由結構要求螺塞及封油墊尺寸如下表ddlladsddhm201.5302815425

25、.42221222結構及位置要求如圖5起吊裝置a.：箱蓋上的吊耳d=b=(1.52.5) =(1220)取 d=16；r=(1.01.2)d=(1619.2) 取r=18e=(0.81.0)d=(9.616) 取e=14 結構如圖項目計算過程備注b箱座上的釣鉤b=(1.82.5) =(14.420) 取b20b=c+c=16+20=36h=0.8b=0.836=28.8 h=0.5h=14.4 , r=0.2536=9結構及位置圖如圖所示項目計算過程備注6 鍵減速器結構中，有6處用到鍵，分別出現(xiàn)在v帶輪與軸的聯(lián)接鍵1齒輪1與高速軸聯(lián)接鍵2齒輪2、3與中間軸的聯(lián)接鍵3、4齒輪4與低速軸的聯(lián)接鍵5

26、聯(lián)軸器與低速軸的聯(lián)接鍵6。此6處全部選用普通平鍵，代號gb1096-79鍵公稱尺寸長度尺寸軸槽深度轂槽深度鍵66323.52.8鍵87454.03.3鍵108505.03.3鍵128635.03.3鍵149635.53.8鍵128635.03.37聯(lián)軸器(機械零件設計手冊580頁) 由軸徑與扭矩，決定選擇剛性凸緣聯(lián)軸器代號：q/zb121.2.2.00聯(lián)軸器d/dddddddllldq/zb121.2.20040137070160125801457020m12機械設計課程設計（東北大學）p137頁機械設計師手冊（機械設計出版社）（p358表246）項目計算過程備注具體結構圖如圖所示8油標尺的選

27、擇（機械設計書p157）尺寸大小如下表ddddhabcddm1641663512852622具體結構如圖所示：項目計算過程備注9密封圈（設計書p157）密封圈有2個，軸徑不同，結構尺寸如下表軸徑ddbddb25392473826640533975241610銷的選擇（設計書p140）銷有兩個，采用圓柱銷gb117-86 a835其中a=1.0, d=8, c=1.6, l=35.項目計算過程備注名稱代號尺寸選擇下箱座厚度8上箱座厚度8下箱座部分處凸緣厚度b12上箱座部分處凸緣厚度b12地腳螺栓底腳厚度p20箱座上的肋厚m7箱蓋上的肋厚m7中心距a+a313.5軸承旁聯(lián)接螺栓直徑dm16軸承旁聯(lián)接通孔