北航 機(jī)設(shè)課程設(shè)計(jì)說明書

1、工程設(shè)計(jì)工具機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)III產(chǎn)品名稱帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置III姓名張先炳學(xué)號13031205指導(dǎo)老師陳心頤自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2016年 5月 1 日目錄 第2頁目錄目錄11 前言11.1設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)目的12 設(shè)計(jì)題目22.1 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置22.2 設(shè)計(jì)任務(wù)32.3 具體作業(yè)33 設(shè)計(jì)方案43.1傳動(dòng)方案的擬定43.2電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)43.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇43.2.2傳動(dòng)比分配53.2.3各級傳動(dòng)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算53.2.4將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列表63.3減速器齒輪（閉式、斜齒）設(shè)計(jì)63.3.1選

2、擇材料及確定許用應(yīng)力63.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算73.3.3校驗(yàn)彎曲強(qiáng)度93.3.4齒輪其他傳動(dòng)的參數(shù)93.3.5齒輪傳動(dòng)參數(shù)列表103.4開式齒輪（斜齒）設(shè)計(jì)103.4.1選擇材料及確定許用應(yīng)力103.4.2按齒面彎曲強(qiáng)度初步計(jì)算113.4.3校驗(yàn)接觸強(qiáng)度133.4.4齒輪其他傳動(dòng)的參數(shù)133.4.5齒輪傳動(dòng)參數(shù)列表143.5軸的設(shè)計(jì)與校核153.5.1軸的初步設(shè)計(jì)153.5.2 I軸的強(qiáng)度校核153.5.3 II軸的強(qiáng)度校核183.6滾動(dòng)軸承的選擇與校核213.6.1 I軸軸承的選擇與校核213.6.2 II軸軸承的選擇與校核233.7鍵聯(lián)接的選擇與校核243.7.1 I軸與小齒

3、輪配合處鍵聯(lián)接243.7.2 I軸外伸端處鍵聯(lián)接243.7.3 II軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接253.7.4 II軸外伸端處鍵聯(lián)接253.8聯(lián)軸器的選擇與校核253.9潤滑和密封形式的選擇，潤滑油及潤滑脂牌號的選擇263.10其他技術(shù)說明273.10.1箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸273.10.2減速器技術(shù)要求284 參考文獻(xiàn)28機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì) 第30頁帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1 前言1.1設(shè)計(jì)背景機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是各大高校工科學(xué)生的必修課，也是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的基礎(chǔ)課程，其重要性和意義是十分顯然的。1.2設(shè)計(jì)目的（1）以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與擬定為結(jié)合點(diǎn)，把機(jī)械設(shè)計(jì)課程中分散于各章理論和方法融會(huì)貫通

4、起來，進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論和知識(shí)；（2）通過擬定減速器的方案，使我們初步具有機(jī)構(gòu)和零件配合的組合能力；（3）進(jìn)一步提高我們運(yùn)算、繪圖、整理和查閱技術(shù)資料的能力；（4）通過編寫說明書，培養(yǎng)我們的表達(dá)、歸納、總結(jié)和獨(dú)立思考與分析的能力。2 設(shè)計(jì)題目2.1 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置簡圖如下圖所示：1）帶式運(yùn)輸機(jī)數(shù)據(jù) 運(yùn)輸機(jī)滾筒軸功率P= 4.4 kW運(yùn)輸機(jī)滾筒軸轉(zhuǎn)速n= 82 r/min運(yùn)輸帶滾筒直徑 D= 300 mm滾筒輪中心高度 H= 300 mm2）工作條件 用于鍋爐房運(yùn)煤，三班制工作，每班工作四小時(shí)，空載啟動(dòng)，單向、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。3）使用期限工作期限為十年，每年工作

5、300天；檢修期間隔為三年。4）生產(chǎn)批量及加工條件 小批量生產(chǎn)，無鑄造設(shè)備。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1)選擇電動(dòng)機(jī)型號；2)確定開始齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸；3)設(shè)計(jì)減速器；4)選擇聯(lián)軸器。2.3 具體作業(yè)1)減速器裝配圖一張；2)零件工作圖二張（大齒輪，大齒輪軸）；3)設(shè)計(jì)說明書一份。3 設(shè)計(jì)方案3.1傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)任務(wù)書確定傳動(dòng)方案為：閉式齒輪，二級(閉式+開式)斜齒輪傳動(dòng)3.2電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇工作機(jī)所需功率傳動(dòng)效率實(shí)際需要功率工作機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍7384018r/min。常用的電動(dòng)機(jī)

6、轉(zhuǎn)速為750r/min，1000r/min和1500r/min，而選用1500r/min較為合適。由文獻(xiàn)2表19-1，電動(dòng)機(jī)型號可選為Y132S-4型，其額定功率為5.5kW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。Y132S-4型額定功率5.5kW滿載轉(zhuǎn)速3.2.2傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比帶傳動(dòng)比減速器傳動(dòng)比由取3.2.3各級傳動(dòng)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（分別為小齒輪軸轉(zhuǎn)速，大齒輪軸轉(zhuǎn)速，輸出軸轉(zhuǎn)速）各軸輸入功率pm各軸輸入轉(zhuǎn)矩3.2.4將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列表軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/N·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸4.9232.63144010.99I軸4.87

7、084.822132.331.9814404.190.96II軸4.67744.6307129.97128.67343.684.190.95卷筒軸4.44544.4001517.73512.5582.023.3減速器齒輪（閉式、斜齒）設(shè)計(jì)3.3.1選擇材料及確定許用應(yīng)力材料選擇由于是小批量生產(chǎn)，無鑄造設(shè)備，所以采用工藝過程比較簡單的軟齒面。因?yàn)镮軸轉(zhuǎn)速為1440r/min，經(jīng)估算可知小齒輪外緣的轉(zhuǎn)速4.3 m/s（小于10m/s），所以初步選用齒輪8級精度。小齒面選用45號鋼表面調(diào)質(zhì)，硬度220286HBS大齒面選用45號鋼表面調(diào)質(zhì)，硬度220286HBS力學(xué)性能：接觸疲勞極限、彎曲疲勞極限由

8、文獻(xiàn)1表11-1，有安全系數(shù)SH、SF由文獻(xiàn)1表11-5取SH=1.25，SF=2SH=1.0，SF=2許用應(yīng)力3.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算載荷系數(shù)K由文獻(xiàn)1表11-3取K=1K=1齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)1表11-6，取小齒輪轉(zhuǎn)矩大小齒輪齒數(shù)z1，z2取小齒輪齒數(shù)z1=31，則大齒輪齒數(shù)z1=31z2=130實(shí)際傳動(dòng)比i彈性系數(shù)查文獻(xiàn)1表11-4，初定螺旋角螺旋角系數(shù)初定初步估計(jì)分度圓直徑模數(shù)mn確定中心距根據(jù)文獻(xiàn)1表4-1，取m=1.75 mm取整數(shù)值mn =1.75 mm確定螺旋角分度圓直徑d1，d2齒寬b1，b2取b2=45mm3.3.3校驗(yàn)彎曲強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)zv1，zv2齒型系數(shù)YFa1

9、，YFa2YSa1，YSa2查文獻(xiàn)1圖11-8得YFa1=2.47，YFa2=2.15查文獻(xiàn)1圖11-9得YSa1=1.66，YSa2=1.84YFa1=2.47YFa2=2.15YSa1=1.66YSa2=1.84驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度安全齒輪圓周速度3.3.4齒輪其他傳動(dòng)的參數(shù)端面壓力角齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f全齒高h(yuǎn)頂隙cha=mn=1.75mmhf=1.25mn=2.1875mmh= ha+ hf=3.9375mmc= hf-ha=0.4375mmha= 1.75mmhf=2.1875mmh= 3.9375mmc= 0.4375mm齒頂圓直徑dada1=d1+2ha=61.264mmda2=d2+2

10、ha=245.736mmda1=61.264mmda2=245.736mm齒根圓直徑dfdf1=d12hf=53.389mmdf2=d22hf=237.861mmdf1=53.389mmdf2=237.861mm齒輪結(jié)構(gòu)齒輪精度小齒輪為實(shí)心式大齒輪為腹板式根據(jù)上述計(jì)算可知，兩齒輪邊緣線速度v=4.355m/s<10m/s所以八級精度合適。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.3.5齒輪傳動(dòng)參數(shù)列表中心距a/mm模數(shù)mn/mm螺旋角端面壓力角t1501.7520°516.52”25°齒數(shù)齒寬/mm分度圓直徑/mmz1z2b1b2d1d231130504557.764242.236

11、齒高/mm齒頂圓/mm齒根圓/mmhahfda1da2df1df21.752.187561.264245.73653.389237.8613.4開式齒輪（斜齒）設(shè)計(jì)3.4.1選擇材料及確定許用應(yīng)力材料選擇由于是開式齒輪，所以采用硬度較高的硬齒面。因?yàn)镮I軸轉(zhuǎn)速為343.68r/min，經(jīng)估算可知小齒輪外緣的轉(zhuǎn)速小于10m/s，所以初步選用齒輪8級精度。小齒面選用45號鋼表面淬火，硬度5256HRC大齒面選用45號鋼表面淬火，硬度5256HRC力學(xué)性能：彎曲疲勞極限由文獻(xiàn)1表11-1，有安全系數(shù)SF由文獻(xiàn)1表11-5取SF=2SF=2許用應(yīng)力3.4.2按齒面彎曲強(qiáng)度初步計(jì)算載荷系數(shù)K由文獻(xiàn)1表1

12、1-3取K=1K=1齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)1表11-6，取小齒輪轉(zhuǎn)矩大小齒輪齒數(shù)z1，z2取小齒輪齒數(shù)z1=19，則大齒輪齒數(shù)取z2=80z1=19z2=80實(shí)際傳動(dòng)比i當(dāng)量齒數(shù)當(dāng)量齒數(shù)初定螺旋角螺旋角系數(shù)齒型系數(shù)YFa1，YFa2YSa1，YSa2初定查文獻(xiàn)1圖11-8得YFa1=2.92，YFa2=2.24查文獻(xiàn)1圖11-9得YSa1=1.57，YSa2=1.78YFa1=2.92YFa2=2.24YSa1=1.57YSa2=1.78模數(shù)mn查文獻(xiàn)1表4-1，取mn=4mmmn=4mm確定中心距取整數(shù)值確定螺旋角分度圓直徑d1，d2齒寬b1，b2取b2=30mm3.4.3校驗(yàn)接觸強(qiáng)度因是開式齒輪，

13、故可不用校驗(yàn)接觸強(qiáng)度3.4.4齒輪其他傳動(dòng)的參數(shù)端面壓力角齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f全齒高h(yuǎn)頂隙cha=mn=4mmhf=1.25mn=5mmh= ha+ hf=9mmc= hf-ha=1mmha= 4mmhf=5mmh= 9mmc= 1mm齒頂圓直徑dada1=d1+2ha=88.606mmda2=d2+2ha=347.394mmda1=88.606mmda2=347.394mm齒根圓直徑dfdf1=d12hf=70.606mmdf2=d22hf=329.394mmdf1=70.606mmdf2=329.394mm齒輪結(jié)構(gòu)齒輪精度小齒輪為實(shí)心式大齒輪為腹板式根據(jù)上述計(jì)算可知，兩齒輪邊緣線速度v開&

14、lt;v閉=4.355m/s<10m/s所以八級精度合適。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.4.5齒輪傳動(dòng)參數(shù)列表中心距a/mm模數(shù)mn/mm螺旋角端面壓力角t210419°2746.62”25°齒數(shù)齒寬/mm分度圓直徑/mmz1z2b1b2d1d21980353080.606339.394齒高/mm齒頂圓/mm齒根圓/mmhahfda1da2df1df24588606347.39470.606329.3943.5軸的設(shè)計(jì)與校核3.5.1軸的初步設(shè)計(jì)材料選取選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理45號鋼調(diào)質(zhì)初估最小直徑I軸：dIC3PInI=110×34.91440=16.6mm

15、 II軸：dIIC3PInI=110×34.7343.68=26.3mm取dI=18mm取dII=28mmdI=18mmdII=28mm初選軸承I軸選用6205，d=25mm，B=15mmII軸選用6308，d=40mm，B=23mmI軸選用6205II軸選用63083.5.2 I軸的強(qiáng)度校核小齒輪受力切向力徑向力軸向力簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計(jì)算傳遞扭矩圖垂直面支撐反力垂直面彎矩計(jì)算水平面支撐反力水平面彎矩計(jì)算合成最大彎矩計(jì)算危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩取=0.6危險(xiǎn)截面的校核由文獻(xiàn)1表14-3，45鋼的，則 考慮鍵槽對軸的削弱，將d值增大5%，

16、d19.36mm，d危險(xiǎn)取25mmI軸結(jié)構(gòu)合理3.5.3 II軸的強(qiáng)度校核大齒輪（閉式）受力切向力：Ft1=2Td=2×129.98242 kN=1.074kN徑向力：Fr1=Ft1tanncos=1.074×tan25°cos20°516.52”kN=533N軸向力：Fa1=Ft1tan=1.074×tan20°516.52”kN=390.9NFt1=1.074kNFr1=533 NFa1=390.9 N小齒輪（開式）受力切向力：Ft2=2Td=2×128.8724280 kN=3.217kN徑向力：Fr2=Ft2tann

17、cos=3.217×tan25°cos19°2746.62”kN=1.591 kN軸向力：Fa2=Ft2tan=3.217×tan19°2746.62”kN=1.139kNFt2=3.217kNFr2=1.591 k NFa2=1.139 kN簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計(jì)算傳遞扭矩圖垂直面支撐反力Fy1=Fa2d22+Fr2l1+l2-Fa1d12+Fr1l22l2=1139×802+1591×63+103-390.9×2422+533×103/2103=28

18、13.8 NFy2=Fr1+Fr2-Fy1=-689.8 NFy1=2813.8 NFy2=-689.8 N垂直面彎矩計(jì)算May=Fy2l2-Fr1l22-Fa1d12=-0.690×103-0.533×1032-0.391×2422 N·m=-146.21NmMay=-146.21Nm水平面支撐反力Fx1=Ft1l22-Ft2l1+l2l2=1074×1032-3217×(63+103_103 N=-4047.7 NFx2=Ft1-Ft2-Fx1=2504.7 NFx1=-4647.7NFx2=2504.7 N水平面彎矩計(jì)算Max=

19、Ft2l1=3.217×63 N·m=202.67N·mMax=Fx2l22=2.505×1032 N·m=129.01N·mMax=202.67 NmMax=129.01Nm合成彎矩計(jì)算最大彎矩合成Ma=May2+Max2=146.212+202.672 Nm =249.90 NmMa=249.90Nm危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩T=TII=129.97Nm取=0.6Me=Ma2+T2=249.902+0.6×129.972 Nm=261.79 NmMe=261.79 Nm危險(xiǎn)截面的校核由文獻(xiàn)1表14-3，45鋼的，則 ，考慮鍵槽對軸

20、的削弱，將d值增大5%，d36.96mm，d危險(xiǎn)取40mmII軸結(jié)構(gòu)合理3.6滾動(dòng)軸承的選擇與校核3.6.1 I軸軸承的選擇與校核軸承受力圖 徑向載荷Fr內(nèi)部軸向力F確定軸承當(dāng)量載荷的X、YFaC0r=405.57880=0.051查文獻(xiàn)1表16-11，取e=0.25FaFr2=405.5686.6=0.59>e取X=0.56,Y=1.75X=0.56Y=1.75確定壓緊端左端軸承壓緊。軸承受的軸向載荷Fa=405.5NFa=405.5N當(dāng)量動(dòng)載荷P由于Fr2>Fr1，所以以軸承2的徑向動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)，P2=XFr2+YFa=0.56×686.2+1.75×4

21、05.5 N=1094.1 NP2=1094.1N溫度系數(shù)ft載荷系數(shù)fP由文獻(xiàn)1表16-9，取ft=1，fP=1.2ft=1fP=1.2額定動(dòng)載荷Cr由文獻(xiàn)2表6-63,6205軸承的Cr=14.0 kNCr=14.0 kN軸承壽命Lh=10660nftCrfpP22=10660×1440(1×141.2×1.094)2=14037 h使用期限為：工作期限為十年，每年工作300天；檢修期間隔為三年,三班制工作，每班工作四小時(shí)，L期望=300×3×12 h=10800hLh>L期望，軸承選擇合理軸承選擇合理3.6.2 II軸軸承的選擇與校

22、核軸承受力圖徑向載荷FrFr1=Fy12+Fx12=(-4647.7)2+2813.82 N=5433.1 NFr2=Fy22+Fx22=2504.72+(-689.8)2 N=2598 NFr1=5433.1 NFr2=2598 N內(nèi)部軸向力Fa右端軸承受軸向力Fa=Fa2-Fa1=1139-390.9 N=748.1 NFa=748.1 N確定軸承當(dāng)量載荷的X、YFaC0r=748.124000=0.031查文獻(xiàn)1表16-11，取e=0.23FaFr2=748.15433.1=0.137<e取X=1,Y=0X=1Y=0當(dāng)量動(dòng)載荷P由于，所以以軸承1的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)，P1=F

23、r2=5433.1 NP1=5433.1 N溫度系數(shù)ft載荷系數(shù)fP由文獻(xiàn)1表16-9，取ft=1，fP=1.2ft=1fP=1.2額定動(dòng)載荷C由文獻(xiàn)2表6-63,6308軸承的Cr=40.8 kNCr=40.8 kN軸承壽命Lh=10660nftCrfpP23=10660×343.68(1×40.81.2×5.433)3=11885 h >10800 h軸承選擇合理軸承選擇合理3.7鍵聯(lián)接的選擇與校核材料選擇許用擠壓應(yīng)力選用鑄鐵或者45鋼，取鑄鐵，45鋼3.7.1 I軸與小齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵8×45 GB1096-200

24、3）其中b=8mm，h=7mm，L=45mm，t=4.0mm，t1=3.3mm鍵8×45鍵的校核鍵選取合適3.7.2 I軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵8×28 GB1096-2003）其中b=8mm，h=7mm，L=28mm，t=4.0mm，t1=3.3mm鍵8×28鍵的校核鍵選取合適3.7.3 II軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵12×40 GB1096-2003）其中b=12mm，h=8mm，L=40mm，t=5.0mm，t1=3.3mm鍵12×40鍵的校核鍵選取合適3.7.4 II軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選

25、用圓頭普通平鍵（鍵10×25 GB1096-2003）其中b=10mm，h=8mm，L=25mm，t=5.0mm，t1=3.3mm鍵10×25鍵的校核鍵選取合適3.8聯(lián)軸器的選擇與校核聯(lián)軸器的選擇I軸外伸端需使用聯(lián)軸器選用凸緣聯(lián)軸器GY2型(GB/T 5843-2003)凸緣聯(lián)軸器GY2型彈性柱銷聯(lián)軸器HL2型的參數(shù)公稱轉(zhuǎn)矩Tn（N·m）許用轉(zhuǎn)矩n (r/min)軸孔直徑d（mm）631000018軸孔長度外徑D(mm)軸孔類型鍵槽類型LL1423090JA聯(lián)軸器的計(jì)算由文獻(xiàn)1表17-1取工作情況系數(shù)KA=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器選擇合適,3.9潤滑和密封形式的選

26、擇，潤滑油及潤滑脂牌號的選擇潤滑方式大齒輪線速度故齒輪選用油池潤滑，需油量2L左右，最高最低油面相距18mm左右由于減速箱內(nèi)有齒輪的潤滑油，所以軸承采用油溝潤滑齒輪選用油池潤滑軸承采用油溝潤滑潤滑油牌號選用全損耗系統(tǒng)用油代號L-AN32(GB443-89)L-AN3密封形式機(jī)座與機(jī)蓋凸緣結(jié)合面的密封選用在接合面涂密封膠或水玻璃的方式觀察孔和放油孔等處的密封選用石棉橡膠紙墊片密封軸承端蓋處使用橡膠密封圈3.10其他技術(shù)說明3.10.1箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸長×寬×高475mm×186mm×332mm機(jī)座壁厚機(jī)蓋壁厚1機(jī)座凸緣厚b機(jī)蓋凸緣厚b1機(jī)座底凸緣厚b2=8mm1=8mmb=1.5=12mmb1=1.51=12mmb2=2.5=20mm=