機械設計課程設計說明書—帶式輸送機傳動裝置

1、機械設計課程設計說明書 題目： 帶式輸送機傳動裝置 學院（系）：機械工程學院 年級專業(yè)： 11機電一班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 課程設計說明書目 錄一、傳動方案的擬定.1 1簡要說明.1 2方案簡圖.1二、電動機選擇計算1 1 原始數(shù)據(jù).1 2 電動機型號選擇.1三、總傳動比確定及各級傳動比分配2四、運動和動力參數(shù)的計算3五、傳動零件的設計計算.4 1漸開線圓柱斜齒輪的選擇計算.4 2 蝸桿蝸輪的選擇計算9六、軸的設計和計算13 1 初步計算軸徑13 2 軸的結構設計13 3 軸的彎扭合成強度計算15七 、滾動軸承的選擇計算19八、鍵聯(lián)接的選擇與校核.20九、聯(lián)軸器的選擇.21十、潤

2、滑和密封說明21 1潤滑說明21 2 密封說明21十一、其他技術說明.21 1拆裝和調(diào)整的說明.21 2減速箱體的附件說明.22 3減速器附件的選擇.22十二、三維設計草圖.22十三、設計小結.27十四、參考資料27 設計及計算過程結果一、傳動方案的擬定1簡要說明（1）蝸桿傳動 蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，無噪聲，但效率較低，只能用在中、小功率的場合。采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對滑動速度，可將蝸桿傳動布置在高速級，以利于形成潤滑油膜，可以提高承載能力和傳動效率。因此將蝸桿傳動布置在第一級。（2）齒輪傳動斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較好，常用在高速級或要求

3、傳動平穩(wěn)的場合。因此將齒輪傳動布置在第二級。（3）帶傳動傳動平穩(wěn)，噪音小，傳動比不穩(wěn)定，布置應在低速級防止打滑。2方案簡圖二、電動機選擇計算1 原始數(shù)據(jù)帶式輸送機牽引力f=1829n滾筒直徑 d=0.32m運輸鏈工作速度v=0.37m/s2 電動機型號選擇1）選擇電動機類型 按工作要求和工作條件，選用y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷結構。因使用地點為煤場，該類型電動機效率高，節(jié)能，運動電動機計算公式和有關數(shù)據(jù)皆引自機械設計課程設計指導手冊第1114頁 共28頁 第 1 頁30 設計及計算過程結果安全可靠。能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部。2）確定電動機容量 電動機的輸出功率按式

4、計算，由式 取（連軸器）,（雙頭蝸桿） ,（8級斜齒輪）,（軸承）,則有 所以電動機功率 3）選擇電動機轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為 蝸桿齒輪減速器推薦傳動比為，故電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格等因素，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機，型號為y90l-6，其主要性能如下表電動機型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩y90l-61.110009102.02.2三、總傳動比確定及各級傳動比分配 由電動機滿載轉(zhuǎn)速=910r/min,因此總傳動比為 蝸桿-齒

5、輪減速器，一般可取齒輪的傳動比為=0.698kw=0.702=0.994kwn=22.08r/min電動機型號y90l-6 共28頁 第 2頁 設計及計算過程結果雙頭蝸桿常用傳動比范圍為1532，漸開線圓柱齒輪常用傳動比范圍為26。則取，則齒輪傳動比為 傳動比誤差在允許誤差小于3%5%范圍內(nèi)，合理！四、運動和動力參數(shù)的計算設蝸桿軸為軸1，蝸輪軸為軸2，大齒輪軸為軸3，卷筒軸為軸4。1） 各軸轉(zhuǎn)速： 2) 各軸輸入功率 式中、與前相同3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩為 運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表 n1=910r/minn2=50.56r/mnnn3=22.08r/minn4=22.08

6、r/minp1=0.948kwp2=0.771kwp3=0.733kwp4=0.711kwtd=10.43nmt1=10.33nmt2=145.78nmt3=317.34nmt4=307.88nm 共 28頁 第 3頁 設計及計算過程結果軸號功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i效率電機軸0.99410.439101.000.99軸10.98410.3391018.000.784軸20.771145.7850.562.290.95軸30.733317.3422.081.000.97軸40.711307.8822.08 五、傳動零件的設計計算1 漸開線圓柱斜齒輪的選擇計算 (1).初

7、選材料、精度等級、傳動類型、熱處理和部分參數(shù)帶式輸送機為一般工作機器，速度不高，按gb/t 10095初選8級精度。材料選擇。選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為hb1=230hbs，大齒輪材料為45鋼（正火），齒面硬度為hb2=190hbs。選取齒數(shù)。閉合軟齒面小齒輪齒數(shù)z1=2040，初選z1=30，則大齒輪齒數(shù)z2=i2z1=2.2930=68.7，圓整取z2=69。實際齒數(shù)比齒數(shù)比的誤差為在允許誤差小于3%5%范圍內(nèi)。斜齒圓柱齒輪傳動，可平衡一定的軸向力。選取螺旋角,斜齒輪取值范圍為825，初選螺旋角=10o。選取齒寬系數(shù) 由機械設計表6-7兩支承相對小齒輪作非對稱布置，取。(2

8、).按齒面接觸疲勞強度設計計算小齒輪分度圓直徑齒輪計算公式和有關數(shù)據(jù)皆引自機械設計第75頁99頁z1=30z2=69=10o 共 28頁 第4頁 設計及計算過程結果 確定載荷系數(shù)a.使用系數(shù) 查機械設計表6-4取 ka=1.0b.動載系數(shù) 預估圓周速度v=4m/s，則vz1/100=1.2m/s 查機械設計圖6-11b）取 kv=1.05c.齒間載荷分配系數(shù)端面重合度 軸向重合度 則總重合度 查機械設計圖6-13得齒間載荷分配系數(shù) d.齒向載荷分布系數(shù) 查機械設計圖6-17取 則載荷系數(shù)k=kakvkk=1.64計算轉(zhuǎn)矩t2=確定ze 、zh、 z、za. 材料的彈性影響系數(shù) 查機械設計表6-

9、5得 ze=189.8b. 齒向區(qū)域系數(shù) 查機械設計圖6-19取 zh=2.46c.重合度系數(shù) 因ka=1.0kv=1.05k=1.4k=1.64t2=145.63nmze=189.8zh=2.46 共28頁 第 5頁 設計及計算過程結果 取，則d.螺旋角系數(shù) 則 計算接觸疲勞極限許用應力a. 由hb查機械設計圖6-27b）取 hlim1=550mpa hlim2=450mpab. 應力循環(huán)次數(shù) n2=n1/i=1.58107查機械設計圖6-25得 接觸疲勞壽命系數(shù) khn1=1.05 khn2 =1.1c.計算接觸疲勞許用應力，取安全系數(shù)sh=1(失效概率為1%)則 故 計算a. 試算小齒輪

10、分度圓直徑d1b.校核圓周速度 z=0.76z=0.992n1=3.64107n2=1.58107khn1=1.05khn2=1.1sh=1d1=70.24mmv=0.186m/s4m/s 共 28頁 第 6頁 設計及計算過程結果c.修正載荷系數(shù) vz1/100=0.0558m/s 由機械設計圖6-11b） 取d.校正試計算的分度圓直徑d1 則 則齒輪精度等級初選8級合格?。?)確定主要參數(shù)計算法向模數(shù) 圓整成標準值 mn=2.5mm計算中心距 圓整取a=130mm按圓整后的中心距修正螺旋角 即=175024將=175024帶入上述過程進行計算得=2.34mm s2由圖示結構知，1軸承“放松”

11、，2軸承“壓緊”。則 fa1=s1=1961.2n，fa2=s1+fa=3088.2n軸設計合理軸承的計算公式和有關數(shù)據(jù)皆引自機械設計第159頁第173頁fr1=2801.7nfr2=1102.4ns1=1961.2ns2=771.7nfa1=1961.2nfa2=3088.2n 共28頁 第 19頁 設計及計算過程結果3.計算當量載荷 p=fp（xfr+yfa） 查表11-7取fp=1.4（中等沖擊） 查表得x1=1，y1=0 查表得x2=0.41，y2=0.87則 p1=1.4(12801.701961.2)=3922.4np2=1.4(0.411102.40.873088.2)=3138

12、.7n1. 計算壽命 取p1、p2中的較大值帶入壽命計算公式因為是球軸承，取=3，則2. 靜載荷驗算 查表得x0=0.5，y0=0.38，則p01= x0fr1+y0fa1=0.52801.70.381961.2=2146.1n因 p01 fr1，故取 p01= fr1=2801.7nc。 p02= x0fr2+y0fa2=0.51102.40.383088.2=1724.7nnf12f22nlim=0.960.966700=6175r/minn 故選用7209c型向心角接觸球軸承符合要求。八、鍵聯(lián)接的選擇與校核 普通平鍵具有靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。對中良好，結構簡單、裝拆方便的特點。因此減速器的鍵連

13、接選用普通平鍵。1. 輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接選擇a型平鍵聯(lián)接根據(jù)軸徑d =14mm ，l =35mm，查手冊得，選用gb1096-2003系列的鍵528，鍵高h=5。2. 軸2與蝸輪、齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接選擇a型平鍵聯(lián)接，根據(jù)軸徑d =38mm ，與蝸輪配合的軸長度l =58mm，查手冊選用gb1096-2003系列的鍵1050，鍵高h=8。與小齒輪配合的軸頸d=38mm，軸的長度l=83mm，查手冊fp=1.4x1=1y1=0x2=0.41y2=0.87p1=3922.4np2=3138.7n軸承選擇合理 共28頁 第20 頁 設計及計算過程結果用gb1096-2003系列的鍵106

14、3，鍵高h=8。 3. 軸3與大齒輪、聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接與大齒輪的連接：選擇a型平鍵聯(lián)接根據(jù)軸徑d =48mm ，l =78mm，查手冊得，選用a型平鍵，選用gb1096-2003系列的鍵1470，則鍵高h=9。與聯(lián)軸器的聯(lián)接：選擇a型平鍵聯(lián)接根據(jù)軸徑d =38mm ，l =82mm，選用gb1096-2003系列的鍵1070，則鍵高h=8。 4.校核 九、聯(lián)軸器的選擇 減速器中等沖擊，因此選擇彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器柱銷上有橡膠套，由此獲得補償兩軸相對位移的能力。1軸的聯(lián)軸器選擇根據(jù)電機軸的直徑選擇軸孔直徑14mm軸孔長度35mm的聯(lián)軸器。 3軸的彈性聯(lián)軸器選擇軸孔直徑38

15、mm，軸孔長度82mm的聯(lián)軸器十、潤滑和密封說明1 潤滑說明因為是下置式蝸桿減速器，且其傳動的圓周速度v12m/s，故蝸桿采用浸油潤滑，取浸油深度h=62mm；大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤滑；潤滑油使用50號機械潤滑油。大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤滑,軸承采用潤滑脂潤滑，因為軸承轉(zhuǎn)速v1500r/min，所以選擇潤滑脂的填入量為軸承空隙體積的1/2。2 密封說明在試運行過程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何墊片。軸伸處密封應涂以潤滑脂。十一、其他技術說明1拆裝和調(diào)整的說明在安裝調(diào)整滾動軸承時，必須保證一定的軸向游隙，因為游隙大小將影響軸承的正常

16、工作。當軸直徑為3050mm時，可取游隙為4070mm。在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點，側(cè)隙和接觸斑點是由傳動精度確定的，可查手冊。鍵強度滿足要求 共28頁 第21 頁 設計及計算過程結果當傳動側(cè)隙及接觸斑點不符合精度要求時，可以對齒面進行刮研、跑合或調(diào)整傳動件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片，使蝸桿軸心線通過蝸輪中間平面。2減速箱體的附件說明 機座和箱體等零件工作能力的主要指標是剛度，箱體的一些結構尺寸，如壁厚、凸緣、寬度、肋板厚度等，對機座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應力分布的復雜性，未能進行強度和剛度的分析計算，但

17、是可以根據(jù)經(jīng)驗公式大概計算出尺寸，加上一個安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度和強度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動件的尺寸大小及考慮散熱、潤滑等因素后確定的。3減速器附件的選擇1.窺視孔蓋 窺視孔蓋的規(guī)格為140120mm。箱體上開窺視孔處設有凸臺5mm，一邊機械加工支撐蓋板的表面，并用墊片加強密封，蓋板材料為q235a鋼，用8個m6螺栓緊固。2.通氣器 減速器運轉(zhuǎn)時，箱體內(nèi)溫度升高，氣壓加大，對密封不利，故在窺視孔蓋上安裝通氣器，是箱體內(nèi)熱膨脹氣體自由逸出，以保證壓力均衡，提高箱體縫隙處的密封性能?？紤]到煤場的工作環(huán)境，選用帶金屬濾網(wǎng)的通氣器。3.啟蓋螺釘 在減速器裝配時于箱體剖分面上涂有水玻璃或密封膠

18、，為了便于開蓋故設有啟蓋螺釘。其螺紋長度要大于機蓋連接凸緣的厚度，螺桿端部做成圓柱形、大倒角或半圓形，以免破壞螺紋。4.定位銷 為了保證剖分式箱體的軸承座孔的加工及裝配精度，在箱體連接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷，兩銷盡量遠些，以提高定位精度。定位銷的直徑為d=8mm，長度應大于箱蓋和箱座連接凸緣的總厚度，以便于裝卸。5吊環(huán)和吊鉤 為了便于拆卸和搬運，在箱蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)、吊鉤，并在箱座上鑄出吊鉤。6油標尺 油標尺應放在便于觀測減速器油面及油面穩(wěn)定之處。先確定右面高度，再確定油標尺的高度和角度，應使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油標尺應足夠長，保證在油液中。采用帶有螺紋部

19、分的桿式油標尺。7放油螺塞 放油孔的位置應在油池的最低處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的箱座外壁要有凸臺，經(jīng)機械加工成為螺塞頭部的支承面，并加封油圈以加強密封。十二、三維設計草圖1箱體類 共 28頁 第22頁 設計及計算過程結果 共28頁 第23頁 設計及計算過程結果2軸類 共 28頁 第 24頁 設計及計算過程結果3端蓋類4其它附件5齒輪、蝸輪 共28頁 第25頁 設計及計算過程結果6總體效果 共28頁 第26頁 設計及計算過程 結果十三、設計小結設計機械設計是機械類專業(yè)的主要課程之一，它要求學生能結合課本的學習，綜合運用所學的基礎和技術知識

20、，聯(lián)系生產(chǎn)實際和機器的具體工作條件，去設計合用的零部件及簡單的機械，起到從基礎課程到專業(yè)課程承先啟后的橋梁作用，有對機械設計工作者進行基礎素質(zhì)培養(yǎng)的啟蒙作用。機械設計課程設計的過程是艱辛而又充滿樂趣的，在這短暫的四個星期里，我們不僅對機械的設計的基本過程有了一個初步的認識和了解，即初步接觸到了一個真機器的計算和結構的設計，也通過查閱大量的書籍，對有關于機械設計的各種標準有了一定的認識，也加強了對課本的學習和認識。通過這次的設計，我認識到一些問題是我們以后必須注意的。第一，設計過程決非只是計算過程，當然計算是很重要，但只是為結構設計提供一個基礎，而零件、部件、和機器的最后尺寸和形狀，通常都是由結構設計取定的，計算所得的數(shù)字，最后往往會被結構設計所修改。結構設計在設計工作中一般占較大的比重。第二，我們不能死套教材，教材中給出的一些例題或設計結果，通常只是為表明如何運用基礎知識和經(jīng)驗資料去解決一個實際問題的范例，而不是唯一正確的答案。所