《機械設(shè)計CAD設(shè)計》課程設(shè)計設(shè)計用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器

1、 機械設(shè)計cad設(shè)計任務(wù)書課程代碼： 題號：a15 發(fā)給學(xué)生： 題目：設(shè)計用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器1 v帶傳動2 運輸帶3 一級圓柱圓柱齒輪減速器4 聯(lián)軸器5 電動機6 卷筒題號a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10運輸帶工作拉力f/n1100112511501175120012251250127513001325運輸帶工作速度v(m.s -1)1.501.551.601.651.701.501.501.551.551.60卷筒直徑d/mm250255260265270240245250255260題號a11a12a13a14a15a16a17a18a19a20運輸帶工作拉力f/

2、n1350137514001425145014751500152515501600運輸帶工作速度v(m.s -1)1.601.551.601.551.551.601.651.701.701.80卷筒直徑d/mm265260250255250240245270280300已知條件：1. 卷筒效率0.96（包括卷筒與軸承的效率損失）；2. 工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，運輸帶速度允許誤差為+ -5%;3. 使用折舊期10年；4. 制造條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。設(shè)計工作量：1. 減速器裝配圖1張（a0或a1）；2. 低速軸和低速軸齒輪零件圖各1張（比例1:1）；3.

3、設(shè)計說明書一份，約30頁，1萬字左右。說明書要求：1. 說明書即可手寫也可打印，紙張為a4打印紙，頁邊距為左2.5cm、右2cm、上2cm、下2cm；說明書內(nèi)大標題三號字體，小標題小三號宋體，正文小四號宋體且單倍行距。2. 說明書包括封面、任務(wù)書、目錄、正文和總結(jié)，請按該順序裝訂。必須按給定的題號的參數(shù)做設(shè)計，否則做不及格處理。交出設(shè)計所有資料的最后時間：2012.01.06計算過程和計算說明已知：卷筒效率：=0.96；運輸帶工作速度v(m.s -1)=1.55；運輸帶工作拉力f/n=1450；卷筒直徑d/mm=250；兩班制；連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，運輸帶速度允許誤差為+ -5%;使用折舊

4、期10年；制造條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。解：1.電動機的選擇（1） 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式：減速器在常溫下工作，載荷平穩(wěn)，對啟動無特殊要求，但工作環(huán)境灰塵較多，故選用y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電源電壓為380v。結(jié)構(gòu)形式為臥式電動機。（2） 確定電動機的功率：工作機所需功率pw= = =2.2475kw電動機的工作功率為pd= 電動機到輸送帶的總效率為=122 345由表127查得：v帶傳動效率1=0.96；滾子軸承效率3 3=0.99；齒輪副效率2=0.97；（齒輪精度為8級）；齒輪聯(lián)軸器效率4=0.99；卷筒效率5=0.96，代入得=0.970.990.96

5、0.9930.96=0.85pd= =2.644kw查表131，選電動機額定功率為3kw。（3） 確定電動機的轉(zhuǎn)速：卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為nw=118.471取118.5r/min按表126推薦的傳動比合理范圍，取v帶傳動的傳動比i 1=24;由表21可知，一級圓柱直齒輪的傳動比在i 2=36,則總傳動比合理范圍為i a=624，電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=（624）118.5=7112844r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min和1500r/min三種，可查的三種方案，見表22.表11電動機參數(shù)方案電動機型號額定功率/kw電動機轉(zhuǎn)速/（r.min-1）同步轉(zhuǎn)速滿載

6、轉(zhuǎn)速1y100l2-43150014202y132s-6310009603y132m-83750710綜合考慮減輕電動機及傳動系統(tǒng)的質(zhì)量和節(jié)約資金，選用第二方案。因此選定電動機型號為y132s-4，其主要性能如表12。表12 y132s-6電動機主要性能電動機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/（r.min-1）滿載轉(zhuǎn)速（r.min-1）y132s-43150014202.22.2y132s-6電動機主要外形和安裝尺寸見表13。中心高h外形尺寸l(ac/2+ad) hd安裝尺寸ab軸伸尺寸de平鍵尺寸fg132475(+210) 315216140388010332.計算傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配各級傳

7、動比（1）傳動系統(tǒng)的總傳動比(2)分配傳動系統(tǒng)的傳動比ia=i0i1i1=為使v帶傳動外廓尺寸不知過大，初步取i0=3，則減速器傳動比所得減速器傳動比值符合一般一級展開式圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。3.機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算（1）各軸的輸入功率：電動機軸 軸 軸 p=卷筒軸 p=（2）各軸的轉(zhuǎn)速電動機軸轉(zhuǎn)速 n=1420軸 軸 卷筒軸 (3)各軸的轉(zhuǎn)矩電動機軸 卷筒軸 表14 機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)的計算數(shù)值計算項目電動機軸高速軸低速軸卷筒軸功率/kw32.882.772.72轉(zhuǎn)速/（rmin-1）1420473.3118.325118.325轉(zhuǎn)矩/（nm）20.258.12

8、23.6219.5傳動比341效率0.960.970.99重要參數(shù)設(shè)計：v帶設(shè)計已知：電機型號：y132s-4，額定功率為3kw，轉(zhuǎn)速1420r/min-1，軸轉(zhuǎn)速為473.3 r/min-1。每天工作為16h.設(shè)計項目計算內(nèi)容和依據(jù)計算結(jié)果1.設(shè)計功率由表9-12查得工況系數(shù)=1.2。=1.23=3.6 kw=3.6 kw2.選擇帶型根據(jù)=3.6 kw和473.3 r/min-1由圖9-10選擇b型普通v帶。選擇b型普通v帶3.帶輪基準直徑da1及da2參考表9-4、表9-6和圖9-10，取da1=140mm，大帶輪基準直徑dd2=i0dd1=,查表，大帶輪基準直徑 dd2=425dd1=1

9、40mmdd2=425mm4.驗算傳動比誤差傳動比.04原傳動比則傳動比誤差: 在允許+ -5%范圍內(nèi)。在允許范圍內(nèi)5.驗算帶速v在5 25m/s范圍內(nèi)，帶速合適v帶在允許范圍內(nèi)6.確定中心距a及帶的基準長度la（1）初定中心距a00.7(140+425) 2(140+425) 取900mm(2)初算帶長ld0=2687.1mm(3)確定帶基準長度ld由表9-2取ld=2800mm kl=1.05(4)確定實際中心距=956.45mm安裝時所需最小中心距張緊或補償伸長所需最大中心距7.驗算小帶輪包角包角合適8.單根v帶額定功率p0根據(jù)dd1=140mm，n0=1420r/min-1由表9-7查

10、得b型帶p0=2.77p0=2.779.額定功率增量p0由表9-9查得p0=0.45p0=0.4510.確定v帶的根數(shù)z由表9-11查得k=0.955由表9-2查得kl=1.05取z=2根。z=2根11.確定帶的初拉力f0由表9-1查得a型帶q=0.20kg/m.12.計算帶對軸的壓力fqfq=629.68n齒輪設(shè)計：已知：p1=2.88kw、n1=473.3r/min、n2=118.325r/min、壽命10年、每天工作16h（兩班制）、一年工作300天。1.選擇齒輪材料熱處理、齒面硬度、精度等級及齒數(shù)。（1）選擇精度等級（2）選擇齒輪材料（3）選齒數(shù)z1、z2運輸機為一般工作機，速度不高，

11、故齒輪選用8級精度。因傳動功率不大，轉(zhuǎn)速不高，選用軟齒面齒輪傳動。齒輪選用便于制造且價格便宜的材料。小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs；大齒輪：45鋼（正火）硬度為200hbs;z1=26u=i=4z2=uz1=426=104因為用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，故按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，然后校核其齒根彎曲疲勞強度。 8級精度小齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs；大齒輪：45鋼（正火）硬度為200hbs;u=4z1=26z2=1042.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1）初選載荷系數(shù)kt(2)小齒輪傳動轉(zhuǎn)矩t1（3）選取齒寬系數(shù)（4）彈性系數(shù)(5)節(jié)點區(qū)域系數(shù)(6)接觸疲勞強度極限 （7）接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n

12、1、n2（8）接觸疲勞強度壽命系數(shù)zn1、zn2（9）接觸疲勞安全系數(shù)sh(10)計算許用接觸應(yīng)力(11)試算小齒輪分度圓直徑d1t（12）計算圓周速度vt(13)確定載荷系數(shù)k(14)修正小齒輪分度圓直徑d1按式（5-35）設(shè)計公式為選用載荷系數(shù)kt=1.3小齒輪名義轉(zhuǎn)矩由表5-14選齒寬系數(shù)=0.8由表5-12，查得彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)由圖5-24查得 由式5-28由圖5-26查得，取得接觸疲勞強度壽命系數(shù)zn1=1、zn2=1.18（允許一點蝕）取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數(shù)sh=1由式（5-29）取=由表5-10查取使用系數(shù)ka=1根據(jù)由圖5-28，動載系數(shù)kv=1.025直齒

13、輪傳動，齒間載荷分配系數(shù)k=1由表5-11，齒向載荷分配系數(shù)k=1.03故載荷系數(shù)k=kakvkk=11.02511.03=1.06kt=1.3t1=58111n.mm=0.8zn1=1zn2=1.18d1t=53.44mmk=1.063確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸。（1）確定模數(shù)m(2)計算分度圓直徑d1、d2(3)計算傳動中心距a(4)計算齒寬b1、b2由表5-1，圓整為標準值m=2mm取b1=50mm b2=45mmb1=50mmb2=45mm4. 校核齒根彎曲疲勞強度（1）齒形系數(shù)yfa1、yfa2（2）應(yīng)力修正系數(shù)ysa1、ysa2（3）彎曲疲勞強度極限、彎曲疲勞強度壽命yn1、y

14、n2（5）彎曲疲勞強度安全系數(shù)sf（6）計算許用彎曲應(yīng)力、校核齒根彎曲疲勞強度按式5-36校核公式為由表5-13得yfa1=2.60 yfa2=2.1768（內(nèi)插）ysa1=1.595 ysa2=1.7932（內(nèi)插）由圖5-25查得：=230mpa =210mpa由圖5-27查得：yn1=1 yn2=1取彎曲強度最小安全系數(shù)sf=1.4由式5-29=329mpa=300mpayfa1=2.60yfa2=2.1768ysa1=1.595ysa2=1.7932=230mpa=210mpayn1=1yn2=1=329mpa=300mpa滿足彎曲疲勞強度要求軸的設(shè)計：已知： n.m r/min-1 n

15、.m r/min-1m=2、u=4、z1=26、z2=104、d1=52、d2=208、a=130、b1=50、b2=45選擇軸的材料：該軸無特殊要求，故而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表10-1知：、。一、高速軸軸的設(shè)計（1）先作軸的受力計算簡圖（及力學(xué)模型）如圖41（a）所示，取集中載荷作用于齒輪軸承的中點。求齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩：圓周力：徑向力：ft1、fr1的反方向圖如41（a）所示。由表101查得 （2）初步估算軸徑由表1017得45鋼（117106）=c和公式1032取21mm。由于安裝帶輪處有一個鍵槽，軸頸應(yīng)增加5%，取22mm（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4-1（4）確定各段軸徑和長度（圖4

16、-3）軸徑：從帶輪向右取軸長：取決于軸上零件的寬度及它們的相對位置。選用6005軸承，其寬度為12;齒輪端面至箱璧間的距離a=15mm；考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時留有余地，取滾動軸承與箱體內(nèi)邊距s=5mm，軸承處箱體凸緣寬度：暫取寬度=軸承寬+（0.080.1）a+（1020）mm，取37mm；軸承蓋厚度取為20mm；軸承蓋與帶輪間距離取為15mm；帶輪與軸配合長度為44mm；已知齒輪輪轂寬b1=50mm，為使套筒壓住齒輪端面，去相應(yīng)軸長為43mm。圖4-3軸的強度校核（1）求軸承的支反力：水平面上的支反力fra=frb=ft1/2=垂直面上得支反力ft2、fr2、的方向如圖4-3a（2）畫

17、彎矩圖（圖43（b）（c）（d）截面c處的彎矩:水平面上的彎矩垂直面上的彎矩合成彎矩(3)畫轉(zhuǎn)矩圖（圖43（e）(4)畫當量彎矩圖（圖43（f）。因單向回轉(zhuǎn)，按脈動循環(huán)剪應(yīng)力處理，則截面c處的當量彎矩：截面c左側(cè)（轉(zhuǎn)矩為零）截面c右側(cè)(轉(zhuǎn)矩不為零)(5)判斷危險截面并驗算強度。截面c當量彎矩最大，故截面c為危險截面。已知故所以該軸的強度足夠圖4-3低速軸軸的設(shè)計：2初步估算軸徑按鈕轉(zhuǎn)強度估算輸出端聯(lián)軸器處的最小軸徑，先根據(jù)表10-17，按45鋼，取c=110。根據(jù)公式（10-32）得由于安裝聯(lián)軸器處有一個鍵槽，軸頸應(yīng)增加5%；為使所選軸頸與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，需同時選取聯(lián)軸器。從手冊上查得，選用

18、hl2彈性柱銷聯(lián)軸器j3260/y3282。故取軸與聯(lián)軸器連接的軸徑為32mm。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)齒輪減速器的簡圖確定的軸上主要零件的布置圖（圖4-1）和軸的初步估算定出得軸徑，進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。（1）軸上零件的軸向定位。齒輪的一端靠軸肩定位，另一端靠套筒定位，裝拆、傳力均勻方便；兩端軸承用同一尺寸，以便于購買，加工、安裝和維修；為便于裝拆軸承，軸承處軸肩不宜太高（其高度的最大值可以從軸承標準中查得）故左邊軸承與齒輪間設(shè)置兩個軸肩，軸上零件的裝配方案。如圖4-2所示。（2）軸上零件的軸向定位。齒輪與軸嗎，半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。根據(jù)設(shè)計手冊，并考慮便于加工，取在齒輪、半聯(lián)軸器處

19、的鍵剖面尺寸。bh=810配合均用h7/k6;滾動軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，軸的尺寸公差為k6。（3）確定各段軸徑和長度（圖4-3）軸徑：從聯(lián)軸器向左取軸長：取決于軸上零件的寬度及它們的相對位置。選用6009軸承，其寬度為16mm;齒輪端面至箱璧間的距離a=15mm；考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時留有余地，取滾動軸承與箱體內(nèi)邊距s=5mm，軸承處箱體凸緣寬度：暫取寬度=軸承寬+（0.080.1）a+（1020）mm，取41.5mm；軸承蓋厚度取為20mm；軸承蓋與聯(lián)軸器間距離取為15mm；半聯(lián)軸器與軸配合長度為82mm；已知齒輪輪轂寬b2=45mm，為使套筒壓住齒輪端面，去相應(yīng)軸長為43mm

20、。根據(jù)以上考慮可確定每段軸長，并可算出軸承與齒輪，聯(lián)軸器間的跨度（圖4-3）（4）軸的工藝性，考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，在軸的左端與右端均制成245。倒角，槽布置在同一母線上，并取同一剖面尺寸。4.軸的強度校核先作軸的受力計算簡圖（及力學(xué)模型）如圖10-67（a）所示，取集中載荷作用于齒輪軸承的中點。（1）求齒輪上作用力的大?。恨D(zhuǎn)矩t2=233.6n.m圓周力ft2=ft1=徑向力fr2=fr1=ft2、fr2、的方向如圖4-4a（2）求軸承的支反力：水平面上的支反力fra=frb=ft2/2=垂直面上得支反力（3）畫彎矩圖（圖4-4（b）（c）（d）截面c處的彎矩:水平面上的彎矩垂直面上的彎矩合成

21、彎矩(4)畫轉(zhuǎn)矩圖（圖4-4（e）(5)畫當量彎矩圖（圖4-4（f）。因單向回轉(zhuǎn)，按脈動循環(huán)剪應(yīng)力處理，則截面c處的當量彎矩：截面c左側(cè)（轉(zhuǎn)矩為零）截面c右側(cè)(轉(zhuǎn)矩不為零)(6)判斷危險截面并驗算強度。截面c當量彎矩最大，故截面c為危險截面。已知故所以該軸的強度足夠圖4-4齒輪一齒輪二帶輪一帶輪二ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5

22、fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zpfzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6hcxayq

23、ynpog8duybawqsl20csg06dh2sm8hltgpkicskrgopdpuhbj1lmpk7lydvc6nnmwl3fwhzftfvyaary7lhssxj10v3ph3y19bxyr77ib7cpzsu2tijqe3hkqkkau9kskcphkxuikvvyjzpg2yijrkqfbggovyqkuxnwi9omnjtt6qilzxtyrf7d20fbmabcfiixrqkusvnxbppfuxyq1fjskfsubkgs2duvqc9sz4jkbgn4qqv66pyoarjurnfj3txyfclzieeptwfjthpheipdfnqnr2hjqkv2dzwtmpdjq

24、kbcxmovdsjqctjagjmdlskpgad2s0h0vmzgaht36gyuez7umank1ndreubeqdgrx0venqgnsyib2ilq3siqrnl4m56t7z8y8da5k0kupn5nzg4jvjdtffhyt82aogqkxo4vblmleiy2p7hthbho07rcfttxodydppdtqso7wxd0j6fkklgm4wodzplhtrr2xgqn13hqy59zu1gegdyqnihntavsieuefqcyfucjwd3vk5i7ykmhundmiz ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iw