機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書 - 帶式運輸機傳動裝置設(shè)計課件

1、機械設(shè)計綜合課程設(shè)計計算說明書機械設(shè)計綜合課程設(shè)計課 程 名 稱 機械設(shè)計綜合課程設(shè)計 題 目 名 稱 帶式運輸機傳動裝置設(shè)計 院（系）名 稱 專 業(yè) 名 稱 學(xué) 號 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 機械設(shè)計綜合課程設(shè)計任務(wù)一、課程設(shè)計的內(nèi)容設(shè)計一帶式運輸機傳動裝置（見 圖1）。設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括：傳動裝置的總體設(shè)計；傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計計算和選擇；減速器裝配圖和零件工作圖設(shè)計；設(shè)計計算說明書的編寫。圖2為參考傳動方案。圖1 帶式運輸機傳動裝置圖2 參考傳動方案二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)已知條件：1運輸帶卷筒所需功率： P = 6.2 kW2運輸帶卷筒工作速率： 3卷筒中心高： H =

2、 300 mm4使用壽命： 10年5工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載起動，運輸帶允許誤差5%6生產(chǎn)批量：小批量三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1減速器裝配圖1張；2零件工作圖 2張（軸、齒輪各1張）；3設(shè)計說明書 1份。項目內(nèi)容設(shè)計計算過程及依據(jù)計算結(jié)果1.總體方案設(shè)計1.1電機選擇1.1.1電機類型1.1.2電機容量1.1.3電機轉(zhuǎn)速1.2分配傳動比1.3運動和動力參數(shù)計算2.齒輪設(shè)計計算 2.1閉式齒輪 2.2開式齒輪3.軸的設(shè)計計算 3.1高速軸(1軸)3.2中間軸(2軸)4.軸承設(shè)計計算 4.1高速級軸承 4.2低速級軸承5.鍵的設(shè)計計算 6.箱體尺寸設(shè)計7.配件設(shè)計8潤滑方案

3、選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓380V。1）工作機的功率 =5.2 KW2）總效率 =0.970.9830.970.94 =0.83243）所需電動機功率由于運行平穩(wěn)，這電機額定功率略大于即可，由此可選=7.5 KW。卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n卷筒=85 r/min根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計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 i =25范圍，此處將兩級減速看成兩個單級傳動的組合，因此總的傳動比=i2=425。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范為 =3402125r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min，由標(biāo)準(zhǔn)查出三種適用的電動機型號：方案電動機型號額定

4、功率轉(zhuǎn)速(r/min)同步滿載1Y160L-87.5kw7507208.472Y160M-67.5kw100097011.413Y132M-67.5kw1500144016.94綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動、減速器傳動比,可見第2方案比較適合。因此選定電動機型號為Y160M-6，n0 =970 r/min。1）傳動裝置的總傳動比，由電動機同步轉(zhuǎn)速n0和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n4確定，可得傳動裝置總傳動比為： =n0/n4=970/85=11.41 2）分配各級傳動裝置傳動比： 總傳動比等于各傳動比的乘積 = 兩級傳動中，一般推薦=1.31.4,現(xiàn)取=1.4則=(/1.4)1/2 1.

5、4=3.997=/=2.8551）電動機軸（0軸） n0=970 r/min Nm2）高速軸（1軸） n1=n0=970 r/min Nm3）中間軸（2軸） n2=n1/=243 r/min Nm4）低速軸（3軸） n3=n2/=85 r/min Nm將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號0123輸入功率(KW)6.065.765.31輸出功率(KW)6.255.945.655.20輸入轉(zhuǎn)矩(N.M)59.7226.4576.7輸出轉(zhuǎn)矩(N.M)61.558.5221.9221.9轉(zhuǎn)速(r/min)97097024385傳動比i13.9972.855效率0.9500.9510.9201）選擇材料，熱處理方法

6、和加工精度 參考相關(guān)書籍資料，大小齒輪材料均選擇20CrMnTi，滲碳淬火，初定加工精度為8級，硬度為5662HRC。2）許用應(yīng)力 查資料可知，F(xiàn)E=850MPa, Hlim=1500MPa 安全系數(shù)SF=1.25，SH=1.0 則F=FE/SF=850/1.25MPa=680MPa H=Hlim/SH=1500/1.0MPa=1500MPa3）按彎曲強度設(shè)計 原動機為電動機，空載起動，載荷均勻，取載荷系數(shù)K=1.2； 齒寬系數(shù)d=0.5； 小齒輪上轉(zhuǎn)矩=59.7N.m=5.97104N.mm； 初選螺旋1=15； 齒數(shù)Z1=24，Z2=Z1i1=95.9396，實際傳動比i1=4； 齒形系數(shù)

7、ZV1=24/cos315=24.85，ZV1=99.39； 查資料求YFa、YSa ZV1=24.85, YFa1=2.78；YSa1=1.62； ZV1=99.39, YFa2=2.20；YSa2=1.81； YFa1YSa1 YFa2YSa2，故以小齒輪進(jìn)行計算。求法面模數(shù)mn mn 32KT1dZ12YFa1YSa1Fcos21=321.25.970.52422.781.62680104cos215mm =1.61mm 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，取mn=2.5mm。 求中心距a和實際螺旋角1a=mn(Z1+Z2)/(2cos1)=155.29mm，圓整取a=155mm。實際螺旋角1=cos-1m

8、nZ1+Z22a =1435,33, 確定分度圓直徑、齒寬 d1=mnZ1/cos1=62.50mm d2=mnZ2/cos1=249.99mm齒寬b=dd1=31.25mm取b1=32mm，b2=26mm4)校核齒面接觸強度 查資料知，ZH=2.5，ZE=189.8，Z=cos1=0.9837，u=i1=4； H=ZEZHZ2KT1bd12u+1u = 189.82.50.983721.25.972662.521044+14 MPa=671.2 MPa YFa2YSa2，故以小齒輪進(jìn)行計算。求法面模數(shù)mn mn 32KT2dZ12YFa1YSa1Fcos21=321.22.2640.2520

9、22.831.58680105cos215mm =3.22mm 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，取mn=4mm。 求中心距a和實際螺旋角2a=mn(Z1+Z2)/(2cos2)=139.5mm圓整取a=140mm實際螺旋角1=cos-1mnZ1+Z22a =1544,26, 確定分度圓直徑、齒寬 d1=mnZ1/cos1=82.82mm d2=mnZ2/cos1=236.04mm齒寬b=dd1=20.71mm取b1=28mm，b2=22mm4)校核齒面接觸強度 由于低速級的開始齒輪傳動一般不會發(fā)生點蝕，因此不用對其接觸強度進(jìn)行校核。圓周速度V=0.98m/s，滿足8級精度的要求。1） 外力計算周向力Ft1=2

10、T1/d1=1.911KN徑向力Fr1=Ft1tann/cos1=0.891KN軸向力Fa1=Ft1tan1=0.616KN2） 徑向尺寸估算齒輪輪轂寬度l=50mm，齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離2=10mm，軸承內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離3=3mm，軸承寬度B=30mm。則支承的軸段總長L=l+2（2+3）+B=106mm。3） 受力分析及最小軸徑計算水平面內(nèi)M=Fa1r11=19.25N.MFB1L+M-Fr1L/2=0求得FB1=0.264KN，F(xiàn)A1=0.627KN水平面內(nèi)彎矩圖如下：軸中點處彎矩最大，且MX1=33.24N.M豎直面內(nèi)FA2=FB2=Ft1/2=0.956KN豎直面內(nèi)彎矩圖如下：

11、最大彎矩在軸中點處，且MX2=50.64N.M合成彎矩Mmax=MX12+MX22=33.242+50.642N.M=60.57N.M軸上扭矩T=T1=59.7N.M 扭矩圖如下：當(dāng)量彎矩Me=Mmax2+(T)2=60.572+(0.659.7)2=70.37N.M其中，我們認(rèn)為扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，=0.6。最小軸徑計算材料選合金鋼，調(diào)質(zhì)，b=900MPa, -1b=80MPad3Me0.1 -1b=370.371030.180mm=20.64mm考慮到鍵槽的削弱，將d增大5%，則d=1.0520.64mm=21.67mm。1） 外力計算周向力Ft1=2T1/d1=1.911KN徑向力

12、Fr1=Ft1tann/cos1=0.891KN軸向力Fa1=Ft1tan1=0.616KN周向力Ft2=2T2/d2=5.467KN徑向力Fr2=Ft2tann/cos2=2.067KN軸向力Fa2=Ft2tan2=1.540KN2） 徑向尺寸估算齒輪輪轂寬度l=50mm，齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離2=10mm，軸承內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離3=3mm，軸承寬度B=30mm，軸承端蓋徑向尺寸e+m=30mm，端蓋螺釘預(yù)留長度15mm，低速級小齒輪輪轂寬度50mm。則兩支點間軸段總長L=l+2（2+3）+B=106mm。支點外懸臂段長度L1=B/2+15+30+50/2=85mm。3） 受力分析及最小軸

13、徑計算水平面內(nèi) M1=Fa1r12=76.84N.MM2=Fa2r21=63.77N.MFB1L+M2-Fr1L2-Fr2L+L1-M1=0求得FB1=4.293KN，F(xiàn)A1=1.335KN水平面內(nèi)彎矩圖如下：軸右側(cè)支點處彎矩最大，且MX1=111.91N.M豎直面內(nèi)FB2L+Ft1L2-Ft2L+L1=0 FB2=8.895KN，F(xiàn)A2= 5.339KN豎直面內(nèi)彎矩圖如下：最大彎矩在右側(cè)支點處，且MX2=464.70N.M合成彎矩Mmax=MX12+MX22=111.912+464.702=479.70N.M軸上扭矩T=T2=226.4N.M軸上扭矩圖如下：當(dāng)量彎矩Me=Mmax2+(T)2

14、=479.72+(0.6226.4)2 N.M =498.6N.M其中，我們認(rèn)為扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，=0.6。最小軸徑計算材料選合金鋼，調(diào)質(zhì)，b=900MPa, -1b=80MPad3Me0.1 -1b=3498.61030.180mm=38.65mm考慮到鍵槽的削弱，將d增大5%，則d=1.0539.65mm=40.63mm。1） 類型選擇由于錐齒輪傳動會產(chǎn)生軸向力和徑向力，因此需要選擇能同時承受這兩個方向的載荷的軸承，可供選擇的有角接觸球軸承，圓錐滾子軸承，深溝球軸承，現(xiàn)初選用角接觸球軸承，接觸角=25。2） 受力分析其中，F(xiàn)rA=FA12+FA22=1.143KN則軸承內(nèi)部軸向力F

15、SA=0.68FrA=0.777KN FrB=FB12+FB22=0.992KN則軸承內(nèi)部軸向力FSB=0.68FrB=0.674KN因為FSB+Fa1FSA，所以A為壓緊端，B為放松端。FaA=Fa1+FSB=0.616+0.674 KN=1.290KNFaB=FSB=0.674KN3） 求當(dāng)量動載荷查表知，e=0.68FaA/FrA=1.290/1.143e,則XA=0.41, YA=0.87FaB/FrB=e,則XB=1, YB=0PA=XAFrA+ YAFaA=0.411.143+0.871.290KN=1.591KNPB=XBFrB+ YBFaB=0.992KN因為軸承都是成對使用的

16、，現(xiàn)PAPB，因此應(yīng)以PA為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計計算。4） 計算基本額定動載荷，選擇軸承載荷平穩(wěn)，則fp=1.0，工作溫度100, ft=1.0，=3。兩班制，每天16h，壽命10年，共3651610=58400hCr=fpPAft(60n106Lh)1/3=1.015911.0(6097010658400)1/3N=20335N查表知，在可選用的各類型軸承中，內(nèi)徑最小的軸承代號分別為7009AC、7206AC、7306AC。由于軸1最小軸徑為24mm，軸1輸入端用聯(lián)軸器與軸徑為42mm的電機輸出軸相聯(lián)，查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)系列表，最后確定選用7309AC，即角接觸球軸承，中窄系列，內(nèi)徑45mm，接觸角=25。

17、1） 類型選擇由于錐齒輪傳動會產(chǎn)生軸向力和徑向力，因此需要選擇能同時承受這兩個方向的載荷的軸承，可供選擇的有角接觸球軸承，圓錐滾子軸承，深溝球軸承，現(xiàn)初選用角接觸球軸承，接觸角=25。2） 受力分析其中，F(xiàn)rA=FA12+FA22=5.503KN則軸承內(nèi)部軸向力FSA=0.68FrA=3.742KN FrB=FB12+FB22=9.965KN則軸承內(nèi)部軸向力FSB=0.68FrB=6.776KN因為FSA+Fa1e,則XA=0.41, YA=0.87FaB/FrB=e,則XB=1, YB=0PA=XAFrA+ YAFaA=0.415.503+0.877.700KN=8.955KNPB=XBFr

18、B+ YBFaB=9.965KN因為軸承都是成對使用的，現(xiàn)PAPB，因此應(yīng)以PA為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計計算。4） 計算基本額定動載荷，選擇軸承載荷平穩(wěn)，則fp=1.0，工作溫度PB，應(yīng)以PA為準(zhǔn)設(shè)計計算。暫取YA=1.7，PA=15.291KN.其中=10/3。Cr=fpPAft(60n106Lh)3/10=1.0152911.0(6024310658400)3/10N=115741N查表知，在可選用的各類型軸承中，內(nèi)徑最小的軸承代號分別為30213、30310、32212、32309。由于最小軸徑為41mm，此處選用32309，即圓錐滾子軸承，中寬系列，內(nèi)徑45mm。1高速軸與聯(lián)軸器相聯(lián)處鍵的設(shè)計此處

19、軸徑為32mm，選用的鍵為bh =128，單鍵，材料為45鋼。 =125MPa。則： p=4Tdhlp l4Tdhp=46m=7.69mm考慮到聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)的需要，此處選用的鍵長度定45mm。即所選鍵為A1245， bhL=12845。2低速軸與齒輪相聯(lián)處鍵的校核此處軸徑為50mm，選用的鍵為bh =149，單鍵，材料為45鋼。 =125MPa。則： p=4Tdhlp l4Tdhp=42.264105328125mm=16.10mm考慮到齒輪聯(lián)結(jié)的需要，此處選用的鍵長度定為40mm。即所選鍵為A1440， bhL=14940。3低速軸輸出端與齒輪相聯(lián)處鍵的校核此處軸徑為

20、41mm，選用的鍵為bh =128，單鍵，材料為45鋼。 =125MPa。則： p=4Tdhlp l4Tdhp=42.264105418125mm=22.09mm考慮到齒輪聯(lián)結(jié)的需要，此處選用的鍵長度定為40mm。即所選鍵為A1240， bhL=12840。名稱符號尺寸關(guān)系取值（mm）中心距a155箱座壁厚0.025a+110箱蓋壁厚10.02a+110箱座凸緣厚度b1.515箱蓋凸緣厚度b11.515箱座底凸緣厚度p2.525地腳螺栓直徑df0.036a+1216地腳螺栓數(shù)目na250mm4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d10.75df12箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d2(0.50.6)df10軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5)df8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4)df6定位銷直徑d(0.70.8)d28軸承旁凸臺半徑R1R1=C218大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離11.212齒輪端面與內(nèi)壁距離2=1010箱座肋厚m1m10.8518箱蓋肋厚mm0.858軸承端蓋凸緣厚度t(11.2)d3凸臺高度h601. 聯(lián)軸器由于電機輸出軸軸徑為42mm，高速軸最小軸徑為22mm，查取GB/T 38521997，可選用YL8聯(lián)軸器J3260。2. 低速軸軸端擋圈低速軸輸出端聯(lián)接低速級小