機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計《帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置》

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計姓 名： 儀忠山 學(xué) 號： 20100460246 班 級： 10級機(jī)械本科二班 指導(dǎo)教師： 李元宗 完成日期： 2012-12-18 機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計 任務(wù)書題 目帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置設(shè)計內(nèi)容及基本要求1、設(shè)計內(nèi)容：圖示如下，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用期限3000小時，小批量生產(chǎn)，運(yùn)輸帶速度允許誤差±0.5%。2、已知條件： 輸入速率：n = 960 r/min ；輸入功率：P = 15 KW ；速比 u = 5.3 ；3、設(shè)計要求：1）、每人單獨(dú)一組數(shù)據(jù)，要求獨(dú)立認(rèn)真完成。2）、圖紙：減速器裝配圖紙一張（A1），零件工作圖三張（A3軸、箱體、箱蓋）

2、。3）、課程設(shè)計計算說明書一份。設(shè)計起止時間2012年12月10日 至 2012年12月23日學(xué)生簽名年 月 日指導(dǎo)教師簽名年 月 日目錄第一章 緒論41.1 概述41.1.1 開發(fā)背景及摘要41.1.2 齒輪減速器系統(tǒng)特點(diǎn)41.2 課程設(shè)計簡述說明4第二章 齒輪的設(shè)計計算52.1 齒輪材料和熱處理的選擇52.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算52.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計52.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計72.3 齒輪幾何尺寸計算82.4 齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計9第三章 軸的設(shè)計計算103.1 主動軸的尺寸設(shè)計103.1.1 主動軸的材料和熱處理的選擇103.1.2 主動軸幾何尺寸的設(shè)計計算103.2 從動

3、軸的尺寸設(shè)計133.2.1 從動軸的材料和熱處理的選擇133.2.2 從動軸幾何尺寸的設(shè)計計算133.3 軸的強(qiáng)度校核15第四章 軸承、鍵的選擇194.1 軸承的選擇及校核194.1.1 主動軸承的選擇及校核194.1.2 從動軸承的選擇及校核194.2 鍵的選擇計算及校核20第五章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算215.1 潤滑的選擇確定215.2 密封的選擇確定215.3 減速器附件的選擇確定215.4 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算22第六章 總結(jié)23參考文獻(xiàn)24單級圓柱直齒輪減速器設(shè)計說明書u 第一章 緒論n 1.1概述l 1.1.1開發(fā)背景及摘要齒輪傳動是應(yīng)用極為廣

4、泛和特別重要的一種機(jī)械傳形式，它可以用來在空間的任意軸之間傳遞運(yùn)動和動力，目前齒輪傳動裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲，高可靠性和硬齒面技術(shù)方向發(fā)展。l 1.1.2齒輪減速器系統(tǒng)特點(diǎn)齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)可靠，傳動效率高（一般可以達(dá)到94%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達(dá)到99%），傳遞功率范圍廣（可以從儀表中齒輪微小功率的傳動到大型動力機(jī)械幾萬千瓦功率的傳動）速度范圍廣（齒輪的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或更高，轉(zhuǎn)速可以從1r/min到20000r/min或更高），結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，它在各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表中被廣泛使用。本文設(shè)計的就是一種典型的一級圓柱直齒輪減速器

5、的傳動裝置。其中小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度約為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度約為240HBS，齒輪精度等級為7級（GB 10095-88）。軸、軸承、鍵均選用鋼質(zhì)材料。n 1.2 課程設(shè)計簡述說明本設(shè)計說明書主要內(nèi)容是進(jìn)行一級圓柱直齒輪的設(shè)計計算，在設(shè)計計算中運(yùn)用到了機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制圖、公差與互換性等多門課程知識，并運(yùn)用AutoCAD2007軟件進(jìn)行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié),也是一次全面的、具有規(guī)范性的訓(xùn)練。通過這次訓(xùn)練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。本次設(shè)計培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論

6、并結(jié)合生產(chǎn)實際進(jìn)行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展了相關(guān)機(jī)械設(shè)計方面的知識。通過對通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動或簡單機(jī)械的設(shè)計，使我們掌握了一般機(jī)械設(shè)計的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。另外培養(yǎng)了我們查閱和使用機(jī)械設(shè)計手冊等相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機(jī)輔助設(shè)計方面的能力。加強(qiáng)了我們對Office軟件中Word功能的認(rèn)識和運(yùn)用。u 第二章 齒輪的設(shè)計計算n 2.1齒輪材料和熱處理的選擇1) 按圖顯示的傳動方案，減速器為直齒圓柱齒輪傳動。2) 此為一般工作機(jī)器所需減速器，速度不高，故選用7級精度（GB 1009588

7、）。3) 材料選擇。有機(jī)械設(shè)計表10-1選擇大、小齒輪小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HBS280大齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS240二者材料相差為40HBS4) 選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪=20×5.3=106,取=106。n 2.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算l 2.2.1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即2.32×【】確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.5。2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。=3)由機(jī)械設(shè)計表10-7選取齒寬系數(shù)。4）由機(jī)械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。5)由機(jī)械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa

8、 ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa 。6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7）由機(jī)械設(shè)計圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，可得【】計算1） 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入中較小值。2.32×mm=68.333mm2） 計算圓周速度V 。3） 計算齒寬b 。4） 計算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5） 計算載荷系數(shù)。根據(jù)，7級精度，由機(jī)械設(shè)計圖10-8得動載系數(shù)；直齒輪，；由機(jī)械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承對稱布置時。由，查圖10-13得；故動載系數(shù)=1×1.13×1&

9、#215;1.316=1.4876） 按實際的載荷系數(shù)校正所計算的分度圓直徑，得：=68.135mm7） 計算模數(shù)m 。l 2.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由計算公式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為M【】確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1） 由機(jī)械設(shè)計圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；3） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，有公式得4） 計算載荷系數(shù)K 。=1×1.13×1×1.26=1.4245） 查取齒形系數(shù)。由表10-5查得 ；。6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得 ；。7） 計算大、小齒

10、輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。【】設(shè)計計算=2.53m對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面解除疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.53并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑mm，可算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) ，取=122。這樣設(shè)計的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。n 2.3齒輪幾何尺寸計算1） 計算分度圓直徑2） 計算中心距3）計算齒輪寬度取 由計算公式計算得以下數(shù)據(jù)：（單位/mm

11、）計算公式參照教材齒數(shù)分度圓（d）齒寬（b）齒頂高（）齒根高（）頂圓直徑（）根圓直徑（）小齒輪23697033.75 7561.5大齒輪1223667533.75372358.5模數(shù)m=3mm n 2.4齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于小齒輪=69mm，可采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪因為分度圓半徑較大采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的有關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑d=65 mm輪轂直徑=1.6d=1.6×65=104 mm； 取=104 mm;輪轂長度L=70 mm輪緣厚度=（34）×3 =912 mm； 取=12 mm輪緣內(nèi)徑=372-2×6.75-2×12=327 取=327

12、mm腹板厚度c=0.3=0.3×75=22.5 mm； 取c=20 mm腹板中心孔直徑215.5 mm腹板孔直徑 55.9 mm；取=60 mm齒輪倒角n=0.5 m=2mmØ 齒輪結(jié)構(gòu)圖詳見零件附圖u 第三章 軸的設(shè)計計算軸的設(shè)計計算與校核：按承載性質(zhì)，減速器中的軸屬于轉(zhuǎn)軸。因此，一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)計前先按純扭轉(zhuǎn)對軸的直徑進(jìn)行估算，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)條件定出軸的形進(jìn)行強(qiáng)度的校核，對兩根軸進(jìn)行尺寸的設(shè)計計算過程。不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的位置；軸上零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等n 3.1 主動軸的尺寸設(shè)計l 3.1.1 主動

13、軸的材料和熱處理的選擇選擇45鋼，并經(jīng)正火回火處理。由機(jī)械設(shè)計手冊查得硬度為170217HBS，抗拉強(qiáng)度=600MPa ，屈服強(qiáng)度=355MPa ，=55MPal 3.1.2 主動軸幾何尺寸的設(shè)計計算【】對軸的直徑進(jìn)行計算1） 已知=15Kw , =960 r/min 查表取A=110，考慮鍵槽，則1.03×27.5=28.325mm ， 取標(biāo)準(zhǔn)直徑為30mm。2） 取=35mm3） ，且必須與軸承的內(nèi)徑一致，圓整=40mm，初選軸承型號為6208,查機(jī)械設(shè)計手冊可知，B=18mm，D=80mm，4）計算，為裝配方便而加大直徑，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取0，2，5，8尾數(shù)，取=45mm

14、；5）計算 取=52mm6）計算 ，同一軸上的軸承選擇同一型號，以便減少軸承座孔鏜制和減少軸承類型【】計算軸的各段長度1）計算采用普通聯(lián)軸器取 =40mm;2)計算 軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取，其中d3為螺釘直徑M8，由軸承外徑D=80mm，查表，取d3=8mm， 式中，為箱體壁厚，取=8mm， 取軸旁連接螺栓的直徑為10mm，查得； 由于軸承的軸頸直徑和轉(zhuǎn)速的乘積（1.52）×105，故軸承采用脂潤滑，取 =9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-18=19mm, 所以 =20+9.6+19=48.6mm，讓延伸壁外一段距離，取 =57mm；3)計算 ，式中，為大齒輪端面至

15、箱體內(nèi)壁距離，應(yīng)考慮兩個齒輪的寬度差，兩齒輪的寬度差為5mm，取小齒輪至箱體內(nèi)壁的距離為10mm，則 取 L3=43mm4）計算 ; 5）計算 取L5=6 mm 6）計算 則各段軸長度以及直徑如是下圖：n 3.2 從動軸的尺寸設(shè)計 l 3.2.1 從動軸的材料和熱處理的選擇選擇45鋼，并經(jīng)正火回火處理。由機(jī)械設(shè)計手冊查得硬度為170217HBS，抗拉強(qiáng)度=600MPa ，屈服強(qiáng)度=355MPa ，=55MPa。l 3.2.2 從動軸幾何尺寸的設(shè)計計算【】對軸的直徑進(jìn)行計算 取 2）計算 因必須符合軸承密封元件的要求，經(jīng)查表，取=58mm 3）計算 ，且必須與軸承的內(nèi)經(jīng)一致，圓整=60mm，初選

16、軸承型號為6312,查附表可知，B=31mm，D=130mm，； 4）計算，為裝配方便而加大直徑，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取0，2，5，8尾數(shù)，取=65mm； 5）計算 取 =78mm 6）計算 ，同一軸上的軸承選擇同一型號，以便減少軸承座孔鏜制和減少軸承類型。【】計算軸的各段長度1）計算 取 =65mm 2）計算、 由主動軸計算方法算得=50mm 、 L3=56mm3）計算 ; 4）計算 取 =8 mm 5）計算 則各段軸長度以及直徑如是下圖：n 3.3軸的強(qiáng)度校核輸入軸的功率P、轉(zhuǎn)速n和扭矩T： 1）最小直徑計算（查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教材表153 取 c=110）考慮鍵槽 選擇標(biāo)準(zhǔn)直徑 2）計算齒

17、輪受力（大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式）圓周力：徑向力：是直齒輪，故軸向力：3）按許用應(yīng)力校核軸的彎曲強(qiáng)度 軸的受力簡圖 （圖一）（L =138mm） 求支持反力水平面支反力垂直面支反力 作彎矩圖水平彎矩（圖二）垂直彎矩（圖四） 求合成彎矩，作出合成彎矩圖（圖五） 作扭矩圖（圖六）C點(diǎn)右 C點(diǎn)左 作危險截面當(dāng)量彎矩圖（圖七）該軸單項工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.59 校核危險截面軸徑45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì)處理時，查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教材111 C剖面的軸徑故：強(qiáng)度足夠 u 第四章 軸承、鍵的選擇n 4.1軸承的選擇及校核l 4.1.1主動軸承的選擇及校核因為閉式齒輪選擇直齒圓柱齒輪，

18、考慮承受載荷和只承受徑向力，主動軸承和從動軸承均選用深溝球軸承。根據(jù)軸徑值查機(jī)械設(shè)計手冊深溝球軸承各部分尺寸，選擇6208型深溝球軸承 2個。B=18mm，D=80mm，設(shè)計要求壽命：計算選用軸承壽命 查機(jī)械零件設(shè)計手冊基本額定動負(fù)荷動載荷系數(shù) 當(dāng)量動載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對球軸承壽命系數(shù) 軸承壽命合格l 4.1.2從動軸承的選擇及校核根據(jù)軸徑值查機(jī)械設(shè)計手冊深溝球軸承各部分尺寸，選擇6312型深溝球軸承 2個。B=31mm，D=130mm，設(shè)計要求壽命：計算選用軸承壽命 查機(jī)械零件設(shè)計手冊基本額定動負(fù)荷動載荷系數(shù) 當(dāng)量動載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對球軸承壽命系數(shù)軸承壽命合格n 4.2鍵的

19、選擇計算及校核 材料選擇及其許用擠壓應(yīng)力選擇45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查機(jī)械零件設(shè)計手冊P458表3·2-3其許用擠壓應(yīng)力1）主動軸齒輪鍵，；選擇 靜連接工作面的擠壓應(yīng)力：則：強(qiáng)度足夠， 合適2）從動軸外伸端，選擇 靜連接工作面的擠壓應(yīng)力：則：強(qiáng)度足夠， 合適u 第五章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算n 5.1潤滑的選擇確 小齒輪v =16×2r =16×3721.8 m/s < 2m/s查機(jī)械零件設(shè)計手冊P981表3·14-26，選用浸油潤滑方式并根據(jù)表3·14-27，選用150號機(jī)械油； 軸承采用潤油脂潤滑，并根據(jù)

20、表3·14-23選用ZL-3型潤油脂 n 5.2密封的選擇確定 1） 軸承內(nèi)部與機(jī)體內(nèi)部處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部2） 軸承外部與端用半粗羊毛氈圈加以密封3） 箱座與箱蓋凸緣結(jié)合面與觀察孔、油孔之間都采用靜密封方式 n 5.3減速器附件的選擇確定名稱功用數(shù)量材料規(guī)格螺栓安裝端蓋12Q235M6×16 GB 5782-1986螺栓安裝端蓋24Q235M8×25 GB 5782-1986銷定位235A6×40 GB 117 - 1986彈性墊圈調(diào)整安裝265Mn氈封圈調(diào)整安裝2半粗羊毛擋油環(huán)擋油4橡膠螺母安裝3Q235螺釘安裝3Q235油標(biāo)尺

21、測量油高度1組合件M32×1.5通氣孔透氣1A3n 5.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算箱座厚度0.025a+188箱蓋厚度10.8588箱蓋凸緣厚度b1=1.512箱座凸緣厚度b=1.5112箱座底凸緣厚度b2=2.520地腳螺釘直徑df=0.04a+8M16地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1=0.75dfM12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2=(0.50.6)dfM8螺栓的間距：200300軸承端蓋螺釘直徑d3軸承外圈直徑90/100直徑M8螺釘數(shù)目6視孔蓋螺釘直徑單級減速器M6定位銷直徑d=（0.7-0.8）d26df，d1，d2至外箱壁的距離C1=1.5d118C216D028df，d2至凸緣

22、邊緣距離R08r5軸承座外徑D2=D+(55.5)d3144軸承旁連接螺栓距離S一般取S=D2144軸承旁凸臺半徑R116軸承旁凸臺高度h待定箱蓋、箱座厚m1>0.851,m0.85m1=7mm,m=7mm大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁間距離11.210齒輪端面與箱內(nèi)壁距離29u 第六章 總結(jié)通過為期將近兩個周的沒日沒夜的課程設(shè)計過程，反復(fù)的修改設(shè)計，終于完成了一級閉式圓柱齒輪減速器的設(shè)計過程， 老師剛開始在課堂上和我們說我們要做課程設(shè)計的時候，覺得課程設(shè)計是怎么一回事都不知道，似乎離我好遙遠(yuǎn)，似乎感覺這么龐大的工程我是不可能做得出來的，但是迫于考試等等原因，我們當(dāng)然很清楚這是我們必須要經(jīng)歷的一個過

23、程。所以剛開始時候真的可以用舉步維艱來形容了。對工具書的使用和查閱：在設(shè)計過程中，我們用到了大量的經(jīng)驗公式以及大量取范圍值的數(shù)據(jù)，需要我們翻閱大量的工具書來進(jìn)行自己設(shè)計計算，這讓我們這些一直在給定精確公式及數(shù)值下學(xué)習(xí)的我們頓時感到非常的艱辛，取值時往往猶豫不決，瞻前顧后，大大減慢了我們的設(shè)計速度。與此同時，我們也發(fā)覺到，對工具書使用的不重視是一個非常嚴(yán)重的錯誤，這也是對我們今后工作中自我學(xué)習(xí)的一次良好警告。其實畫好的減速器裝置上的每一個零部件都是有表可查的。哪怕是一個小小的螺釘。細(xì)節(jié)決定成?。哼@是在設(shè)計的后期過程中體會到的，在設(shè)計基本完成后的檢查過程中發(fā)現(xiàn)有的細(xì)節(jié)甚至有致命的錯誤，會將自己在整個設(shè)計中的認(rèn)真全部否決。各種細(xì)節(jié)的完善都是對自己在本次設(shè)計過程中所付出的努力的一種肯定，這是對我今后的學(xué)習(xí)工作的一次實戰(zhàn)訓(xùn)練。通過本次設(shè)計我對減速器的工作原理以及各種工作機(jī)構(gòu)有了很全面的認(rèn)識，更對機(jī)械傳動中的齒輪、軸、軸承、鍵、箱體等都很做了認(rèn)真的分析計算和選取，是對一個機(jī)械學(xué)習(xí)者的初次挑戰(zhàn)，整個設(shè)計過程中每個人都是很辛苦的，但它是對今后學(xué)習(xí)生活的一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力