機械設(shè)計課程作業(yè)

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目 帶式運動機的傳動裝置學(xué)院：機械工程 專業(yè)：機械設(shè)計與制造班級：機設(shè)132設(shè)計人：劉志文 學(xué)號：20130303111016 指導(dǎo)老師：李曉娜成都紡織高等?？茖W(xué)校目 錄1、 課程設(shè)計任務(wù)書2、 設(shè)計要求3、 設(shè)計步驟 1、傳動方案擬定 2、電動機的選擇 3、計算總傳動比及分配各級的傳動比 4、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 5、傳動零件的設(shè)計計算 1）V帶設(shè)計 2）齒輪設(shè)計 3）傳動軸的設(shè)計 4）軸承、聯(lián)軸器、鍵校驗計算 5) 箱體結(jié)構(gòu)設(shè) 6）潤滑密封設(shè)計 7）聯(lián)軸器設(shè)計4、 設(shè)計小結(jié)5、 參考資料1、 課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目：設(shè)計用于帶式傳動的傳動裝置（簡圖如下

2、）注：V帶與小齒輪之間的軸為軸，大齒輪所連的軸為軸原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)編號運輸帶工作拉力運輸帶工作速度卷筒直徑D162000N1.7315mm1、 工作條件：三班制工作，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)環(huán)境，有粉塵（運輸帶與卷筒及支承間、包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已在F中考慮）；2、 使用期限：十年，大修期三年；3、 生產(chǎn)批量：10臺；4、 生產(chǎn)條件：中等規(guī)模廠，可加工7-8級精度的齒輪；5、 動力來源：電力，三項交流電，電壓380/220V；6、 運輸帶速度允許誤差：2、 設(shè)計要求1、 減速器裝配圖1張（A1)2、 減速器零件圖2張（A3)3、 設(shè)計說明書1份（宋體小四字體不少于20頁）注：除裝配圖草

3、圖要求手繪（A1）外其余的圖紙和說明書要求打印文檔三、設(shè)計步驟1、傳動方案擬定設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（1） 工作條件：使用年限8年，工作為單班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：運輸帶拉力F=2000N，運輸帶速度V=1.7m/s，卷筒直徑315mm;2、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇： 取皮帶輪的傳遞效率 軸承的傳遞效率 齒輪的傳遞效率 聯(lián)軸器的傳遞效率（1）傳動裝置的總功率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒 =0.96×0.982×0.97×0.99

4、15;0.96=0.885（2）電機所需的工作功率：P工作=FV/（1000總）=2000×1.7/（1000×0.885）=3.84KW 3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/（）=60×1000×1.7/（×315）=103.07r/min按手冊P7表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，取V帶傳動比，則總傳動比合理時范圍為，符合的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺

5、寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min 。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y112M-4。其主要性能：額定功率：4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。3、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比： i總=n電動/n筒=1500/103.07=14.552、分配各級傳動比： 已知V帶的傳動比 已知齒輪的傳動比 則?。?4、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） 高速軸： 低速軸： 滾筒軸：2、計算各軸的功率（KW）輸入功率： 高速軸： 低度軸： 滾筒軸：各軸的輸出功率為

6、該軸的輸入功率乘以軸承的傳遞效率0.983、 計算各軸的轉(zhuǎn)矩輸入轉(zhuǎn)矩： 電動機： 高速軸： 低速軸： 滾筒軸：各軸的輸出轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.985、傳動零件的設(shè)計計算1、皮帶輪傳動的設(shè)計計算 選擇普通V帶輪 已知； 工作壽命10年，每年300個工作日，每日工作16小時，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作負(fù)荷平穩(wěn)，空載啟動。1） 確定計算功率 由教材表4.7查得工作情況系數(shù)則： 2） 選擇帶型 根據(jù)；由教材圖4.12選取A型3） 確定V帶輪基準(zhǔn)直徑 由教材，查表4.8知A型帶的，取則： 則??；4） 驗算帶速 由式得： 帶速V在范圍內(nèi)，合適5） 確定帶的基準(zhǔn)長度和中心距a 由 得 則初取中心距 計算

7、V帶的基準(zhǔn)長度 取 則實際中心距 考慮到安裝、調(diào)整和補償張緊力的需要，中心距應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍，則： 取滿足設(shè)計要求6）驗算小帶輪的包角 小帶輪的包角 ，合適7） 確定V帶的根數(shù)查教材表4.4，得；查表4.5，得；查表4.6，得;由式計算V帶的根數(shù)： 取8） 確定單根V帶的初拉力查教材表4.8，得；則：單根V帶的初拉力： 9) 帶傳動作用在帶輪軸上的壓力 2、 齒輪傳動的設(shè)計計算1） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力，大小齒輪材料、許用彎曲應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力大小齒輪均選用20Cr滲碳淬火，硬度為56-62HRC計算用60HRC 2）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計模數(shù)、小齒輪轉(zhuǎn)矩、載荷系數(shù)、齒寬系數(shù)、齒數(shù)比、

8、初取螺旋角、大小齒輪齒數(shù)、大小齒輪當(dāng)量齒數(shù)度、大小齒輪復(fù)合齒形系數(shù)，比較值、法面模數(shù) 根據(jù)中等沖擊，對稱布置取對稱布置，硬齒面齒輪，取因減速傳動取則： 取查教材表6.8得： 因：所以應(yīng)以小齒輪為設(shè)計依據(jù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)3) 配湊幾何參數(shù)中心距，實際螺旋角取（為了便于安裝） 4）計算齒輪的主要尺寸分度圓直徑：校核中心距：齒寬：取則取5） 校核齒面接觸疲勞強度材料系數(shù)齒面接觸應(yīng)力 齒面接觸疲勞強度足夠6） 主要幾何尺寸計算分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 3、 軸的設(shè)計計算1）基本參數(shù)軸功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩N/m軸3.63468.7573.93軸3.45104.17316.252）選擇

9、軸的材料，確定許用應(yīng)力考慮到本題中為普通用途中小功率減速器，選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。由表9.1查得3）主動軸、從動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.3.1 主動軸的設(shè)計（高速軸）初步確定主動軸的最小直徑由表9.2查得C=118107，則則軸上開一個鍵槽，將軸徑增大5%，該軸外端安裝聯(lián)軸器，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。取標(biāo)準(zhǔn)直徑，查手冊可用TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器,孔徑為25mm,與軸外伸直徑相符合。4） 軸上零件定位、固定和裝配單級減速器中，可將齒輪安排在箱體中間，相對兩軸承對稱分布齒輪右端由軸環(huán)定位，左面用套筒軸向定位，周向依靠平鍵固定。兩軸承分別以軸肩和套筒定位，周向則采用小過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩和軸端擋圈軸向定

10、位，平鍵做周向定位。軸做成階梯形，右軸承從右面裝入，齒輪、套筒、左軸承、聯(lián)軸器依次從左面裝入。潤滑采用油潤滑。4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸徑的確定考慮到該段軸上的密封件尺寸，取軸承型號初選6006深溝球軸承，軸承寬度，則 （符合軸承內(nèi)徑，同時，以便于軸承裝拆） (取標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便于齒輪裝拆） （同一軸上兩軸承型號盡量相同） （查6006深溝球軸承安裝尺寸，以保證可靠定位） （定位軸環(huán)）考慮到軸段盡可能簡化以方便加工，取（2） 軸段長度確定 （TL5型聯(lián)軸器孔長60mm，短，以便準(zhǔn)確定位） （初定齒輪輪轂寬度為48mm）考慮到，選定 (應(yīng)為4、5段直徑相同，可合為一段） （軸承寬度為13mm，因為是

11、油潤滑，通常在從動軸處可不用擋油環(huán)） （先確定箱體軸承孔軸向尺寸L，軸承端蓋厚度，）（3） 兩軸承間的跨距（由于采用6006深溝球軸承，支點可選在軸承寬度一半處）經(jīng)計算，左軸承支點到齒輪支點距離為46.5m，故齒輪為居中布置5） 齒輪受力計算轉(zhuǎn)矩：圓周力：徑向力：6)軸的強度計算（1） 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖畫出軸的受力簡圖水平投影面受力分析：解得： 鉛垂面投影： 解得： 畫出彎矩圖，扭矩圖(4) 由彎扭圖上看，截面C是危險面?，F(xiàn)將計算出的截面C處的的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F 彎矩M 總彎矩扭矩T（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 只對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面進(jìn)行校核，由于軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)

12、切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 根據(jù)前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計手冊查得，因此，故安全。（6）計算結(jié)果的綜合考慮及優(yōu)化在計算結(jié)果中，軸最危險截面的強度小于許用值，故可考慮進(jìn)一步減小齒輪輪轂寬度，重新進(jìn)行軸的設(shè)計及校核，在最終滿足強度要求的情況下以使結(jié)構(gòu)緊湊，省料減重。3.3.2 從動軸的設(shè)計（低速軸）初步確定軸的最小直徑 1) 按扭轉(zhuǎn)強度條件，計算軸的最小直徑 由表9.2查得C=118107，則由于該軸有一個鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大5-7%，故2） 按聯(lián)軸器的規(guī)格確定軸的最小直徑輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩,查表

13、11.1得k=1.251.5，取k=1.3按照計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5015-2003或手冊，選用LZ3型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器YB3082。綜合考慮取擬定軸上零件的裝配方案軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（1） 軸徑的確定A、 （）B、 ，取C、 （一般運輸機傳遞載荷不是很大，由該斜齒產(chǎn)生的軸向力很大，再根據(jù)這段軸的尺寸，可選擇角接觸球軸承7009AC，軸承寬度B=16mm，軸承內(nèi)徑，則，同時，便于軸承裝拆。）D、 （根據(jù)大齒輪尺寸設(shè)計）E、 （齒輪的右端采用軸定位，軸肩的高度5mm）F、 （同一軸上兩軸承型號盡量相同）（2） 軸段長度確定A、 （由所選LZ3聯(lián)軸器YB30X82，得L=

14、82mm,為了保證軸端擋圈中壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，則L1就比82mm略短一點，現(xiàn)取L1=80mmB、 (軸承端蓋的總寬度為30mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離15mm，故取L2=50mm)C、 （取齒輪與內(nèi)箱體之間的距離為16mm，則L3=35mm）D、 (大齒輪齒寬加（23）)E、 （齒輪與內(nèi)箱體之間的距離為16mm）F、 （B+（23）=19mm）（3） 軸上零件周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。半聯(lián)軸器與軸的連接，按直徑d1由機械設(shè)計手冊，查得平鍵選用，鍵，配合為H7/K6。齒輪與軸的連接，按d4查得，選

15、用平鍵為，配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。（4） 齒輪受力分析 大齒輪圓周力 大齒輪徑向力 大齒輪軸向力 （5） 軸受力計算1） 軸的受力分析：水平投影面受力分析：鉛垂面投影：水平面內(nèi)： 垂直面內(nèi)： 2） 畫出彎矩圖和扭矩圖(N·mm)3）由彎扭圖上看，截面C是危險面?，F(xiàn)將計算出的截面C處的的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 只對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面進(jìn)行校核，由于軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力根據(jù)前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機械

16、設(shè)計手冊查得，因此，故安全。 4、軸承、聯(lián)軸器、鍵校驗計算4.1軸承校核4.1.1 對初選主動軸上角接觸球軸承7005C校核計算軸承徑向載荷計算軸的軸向載荷由齒輪設(shè)計可知軸向外載荷 查表10.16，70000C型軸承內(nèi)部軸向力，初選，則 由 故軸承1為“放松”端軸承2為“壓緊”端，則 查表可得角接觸球軸承7005C 由表10.15進(jìn)行插值計算，得， 再計算 由上兩次的計算中值相差不大，故確定，計算軸承的當(dāng)量載荷P 查表10.15，得 ，因軸承運載中有輕微沖擊，故由表10.13得 計算當(dāng)量載荷 驗算軸承壽命因為，故只需進(jìn)行軸2的壽命計算，即能校核軸承使用壽命由表10.12可得溫度系數(shù)，查機械設(shè)計

17、手冊得故符合設(shè)計要求4.1.2對初選從動軸上角接觸球軸承7009AC進(jìn)行校核計算軸承徑向載荷 計算軸的軸向載荷由齒輪設(shè)計可知軸向外載荷 查表10.16，70000AC型軸承內(nèi)部軸向力，則 由 故軸承1為“放松”端軸承2為“壓緊”端，則 查表可得角接觸球軸承7005C 查表10.15.得 計算軸承的當(dāng)量載荷P 查表10.15，得，因軸承運載中有輕微沖擊，故由表10.13得 計算當(dāng)量載荷 驗算軸承壽命因為，故只需進(jìn)行軸2的壽命計算，即能校核軸承使用壽命由表10.12可得溫度系數(shù)，查機械設(shè)計手冊得 故符合設(shè)計要求4.2鍵的校核4.2.1主動軸上的鍵連接的強度鍵、軸的材料都是鋼，而帶輪的材料為鑄鐵，由

18、機械設(shè)計手冊查得，擠壓應(yīng)力，鍵工作長度L=22mm，鍵與帶輪鍵槽的接觸高度K=0.51x6=3mm計算擠壓強度故該鍵滿足。鍵的標(biāo)記為：鍵C6X28 GB/T 1096-2003齒輪軸上的鍵4.2.2 從動軸上的鍵連接的強度 齒輪處： 聯(lián)軸器： 校核鍵、軸、齒輪和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由機械設(shè)計表6-2查得擠壓應(yīng)力1）齒輪處K=0.5X11=5.5擠壓強度 故該鍵滿足要求。鍵的標(biāo)記為：鍵C18X28 GB/T 1093-20032）聯(lián)軸器 K=0.5X7=3.5擠壓強度故該鍵滿足要求。鍵的標(biāo)記為：鍵C8X70 GB/T 1096-20034.2.3聯(lián)軸器的校核參數(shù)確定由前面的設(shè)計已知選擇LZ3聯(lián)軸

19、器YB30X82,由機械設(shè)計手冊查得，其公稱轉(zhuǎn)矩Tn=630N·m載荷計算由前面可知由機械設(shè)計手冊查得K=1.3，故得計算轉(zhuǎn)矩為該聯(lián)軸器合格。標(biāo)記為：LZ3聯(lián)軸器YB30X82 GB/T 5015-2003彈性柱銷齒式聯(lián)軸器5、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定5.1.1鑄造箱體的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸減速器為展開式二級圓柱齒輪減速器，主要尺寸如表名稱符號齒輪減速器箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣壁厚12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地角螺栓直徑18地角螺栓數(shù)目4軸承旁連接螺栓直徑14連接螺栓的間距150軸承端蓋螺釘直徑8視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑8至外箱壁距離24/20/16至

20、凸緣邊緣距離22/14軸承旁凸臺半徑18凸臺高度低速軸承外徑確定外箱壁至軸承座端面距離46鑄造過度尺寸x,yx=5 y=25大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>8箱蓋箱座肋厚 軸承端蓋外徑201軸承旁連接螺栓距離s201蓋與座連接螺栓直徑105.1.2箱體內(nèi)壁的確定箱體前后兩內(nèi)壁間的距離由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時就已經(jīng)確定，左右兩內(nèi)壁距離通過低速級大齒輪距箱體內(nèi)壁的距離也同樣可以確定。箱體下底面距低速級大齒輪齒頂圓距離大于3050mm，由此可以確定下箱體的內(nèi)壁距大齒輪中心的距離。3.1.2箱體內(nèi)壁的確定箱體前后兩內(nèi)壁間的距離由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時就已經(jīng)確定，左右兩內(nèi)壁距離通過低速級大齒輪距箱

21、體內(nèi)壁的距離也同樣可以確定。箱體下底面距低速級大齒輪齒頂圓距離大于3050mm，由此可以確定下箱體的內(nèi)壁距大齒輪中心的距離。5.2 減速器附件的確定視孔蓋：由參考文獻(xiàn)3表114得，由是雙級減速器和中心距，可確定視孔蓋得結(jié)構(gòu)尺寸。透氣孔：由參考文獻(xiàn)3表115得，選用型號為的通氣塞液位計：由參考文獻(xiàn)3表710得，選用型號的桿式油標(biāo)排油口：油塞的螺塞直徑可按減速器箱座壁厚22.5倍選取。取螺塞直徑為16mm.起蓋螺釘：起蓋螺釘數(shù)量為2，直徑與箱體凸緣連接螺栓直徑相同，取螺釘直徑為10mm定位銷：由表31的定位銷直徑為8mm吊環(huán)：由參考文獻(xiàn)3表113得，吊耳環(huán)在箱蓋上鑄出。根據(jù)表31中確定的尺寸可以確

22、定吊耳環(huán)的尺寸。6、潤滑 密封及其它5.1潤滑1.齒輪的潤滑因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。高速級齒輪浸入油里約0.7個齒高，但不小于10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小于10mm）,1/6齒輪。2.軸承的潤滑軸承采用潤滑油進(jìn)行潤滑，潤滑油直接采用減速器油池內(nèi)的潤滑油通過輸油溝進(jìn)行潤滑。6.2密封為保證機蓋與機座連接處密封，連接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精創(chuàng)其表面粗糙度為Ra=6.3。密封的表面應(yīng)進(jìn)過刮研，而且凸緣連接螺柱之間的距離不應(yīng)過大應(yīng)均勻分布。軸承端蓋選用凸緣式軸承蓋易于調(diào)整，采用密封圈實現(xiàn)密封。端蓋直徑見表31。密封圈型號根據(jù)軸承直徑確定。密封圈材料為半粗羊毛氈。6.3其它（1）裝配圖圖紙選用A1的圖紙，按1:1.5的比例畫。（2）裝配前零件用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，機內(nèi)不許有任何雜物存在，內(nèi)壁圖上不被機油侵蝕的涂料兩次。（3）齒嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗不