中南大學(xué)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、帶輪輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計計算說明書設(shè)計課題: 帶輪輸送機(jī)傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器的設(shè)計冶金院班 級 冶金1101 姓 名 張宏 學(xué) 號 0709110129 指導(dǎo)教師 鄧曉紅老師 2013年 9月機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書目錄前 言第一章 傳動方案擬定 第二章 電動機(jī)的選擇 2.1 電動機(jī)類型及結(jié)構(gòu)的選擇 62.2 電動機(jī)選擇 62.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 7第三章 確定傳動裝置總傳動比及分配各級的傳動比 3.1 計算總傳動比 83.2 分配傳動比 9第四章 傳動裝置的運動和動力設(shè)計 4.1軸的轉(zhuǎn)速計算 104.2軸的功率設(shè)計計算 104.3軸的轉(zhuǎn)矩設(shè)計計算 10第五章 齒輪傳動的設(shè)計 第六章

2、 傳動軸的設(shè)計6.1高速軸的設(shè)計計算 146.2低速軸的設(shè)計計算 17第七章 箱體的設(shè)計 第八章 鍵連接的設(shè)計8.1輸入軸的鍵設(shè)計 218.2輸出軸的鍵設(shè)計 21第九章 滾動軸承的設(shè)計9.1當(dāng)量動載荷計算 229.2輸入軸的軸承設(shè)計 229.3輸出軸的軸承設(shè)計 22第十章 聯(lián)軸器的設(shè)計第十一章 潤滑和密封的設(shè)計 10.1密封的設(shè)計 2210.2 潤滑的設(shè)計 23第十二章 參考資料第十三章 設(shè)計小結(jié) 前言課程設(shè)計在機(jī)械設(shè)計當(dāng)中占有非常重要的地位。因為機(jī)械課程設(shè)計就是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化

3、為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。本課程設(shè)計采用單機(jī)齒輪減速器，這是因為齒輪減速器廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，紡織，輕工機(jī)械，冶金，船舶，航空等領(lǐng)域中是生產(chǎn)中具有典型性，代表性的通用部件，運用極其廣泛。齒輪減速器具有輪、軸、滾動軸承、螺紋連接等通用零件和箱體等專用件，充分的反應(yīng)了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，使我們受到本課程內(nèi)外比較全面的基礎(chǔ)訓(xùn)練。而且在畫裝配圖以及零件圖的時候，也應(yīng)用到了以前制圖的相關(guān)知識和內(nèi)容，使相關(guān)內(nèi)容得以鞏固、加強(qiáng)和提高。在設(shè)計的過程中我仔細(xì)的精讀了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課本和設(shè)計書，并查閱了相關(guān)資料，依據(jù)前面設(shè)計著的設(shè)計對實際設(shè)計中的每個環(huán)節(jié)加以分析、概括和完善。只有不斷地對機(jī)械

4、設(shè)備進(jìn)行改造充分發(fā)揮其應(yīng)用能力，才能在各個方面將工業(yè)生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化、自動化、現(xiàn)代化。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、 設(shè)計題目：設(shè)計題目一設(shè)計用于帶式運輸機(jī)的一級圓柱齒輪減速器二、 傳動方案圖：三、原始數(shù)據(jù)輸送帶壓力F（N）3000N輸送帶速度v(m/s)1.5滾筒直徑D（mm）400mm四、設(shè)計工作量：1、減速器裝配圖一張（1號圖紙）2、零件圖2張（1號圖紙、2號圖紙各一張）3、設(shè)計說明書一份設(shè)計過程一、設(shè)計方案的擬定分組，分方案 二、電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便，適用于

5、不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 2、 電動機(jī)容量選擇：電動機(jī)所需工作功率為：式（1）：da (KW) 由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由電動機(jī)至運輸帶的傳動總效率為：總=××××5式中：1、2、3、4、5分別為帶輪傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。取=0.96，0.99，0.98，.99. 5=0.96則：總=0.96×0.99×0.97×0.99×0.96=0.859所以：電機(jī)所需的工作功率：Pd= FV/1000總 =(3000×1

6、.5)/(1000×0.859) =5.24(kw)3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n卷筒60×1000·V/（·D） =(60×1000×1.5)/（400·） =71.64 r/min根據(jù)手冊表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=3。取帶輪傳動比=4 。則總傳動比理論范圍為：a24。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 Nd=Ia×n卷筒 =(624)×71.64 =429.84 1719.36r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由

7、相關(guān)手冊查出三種適用的電動機(jī)型號：（如下表）方案電 動機(jī) 型號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動機(jī)重量Kg傳動裝置傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速齒輪傳動比V帶傳動減速器1Y132M-45.5150014406813.403.53.832Y132M2-65.510009608413.4034.473Y160M2-85.575072011913.40255.36綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶輪傳動、減速器傳動比，可見第2方案比較適合。此選定電動機(jī)型號為Y132M2-6，其主要性能：電動機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸 A&

8、#215;B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸D×E裝鍵部位尺寸 F×GD132515×345×315216×1781238×8010×8三、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動裝置總傳動比為： ia=nm/n=nm/n卷筒 =960/71.64=13.40總傳動比等于各傳動比的乘積分配傳動裝置傳動比ia=i0×i （式中i0、i分別為帶輪傳動 和減速器的傳動比） 2、分配各級傳動裝置傳動比： 根據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取i0=3（帶輪 i=24）因為：iai0&

9、#215;i所以：iiai013.40/34.467四、傳動裝置的運動和動力設(shè)計：將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸，.以及i0,i1，.為相鄰兩軸間的傳動比01，12，.為相鄰兩軸的傳動效率P，P，.為各軸的輸入功率 （KW）T，T，.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N·m）n,n,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動機(jī)軸至工作運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數(shù)1、 運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（1）計算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)： 軸：n=nm/ i0=960/3=320（r/min）軸：n= n/ i1 =320/4.467=71.64 r/min 卷筒軸：n= n（2）計算各軸的功率：軸

10、： P=Pd×01 =Pd×1=5.5×0.96=5.28（KW）軸： P= P×12= P×2×3 =5.28×0.98×0.99 =5.07（KW）計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550·Pd/nm=9550×5.5/960=54.71N·m軸： T= 9550·P1/nm =157. 575 N·m 軸： T=9550·P2/nm =675.86N·m 計算各軸的輸出功率：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：P

11、=P×軸承=5.5×0.96×0.99= 5.23KWP= P×軸承=5.23×0.99×0.97=5.02 KW計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：T= T×軸承=157.575×0.99=155.99 N·mT = T×軸承 =675.86×0.99= 669.10N·m 五、齒輪傳動的設(shè)計：(1)、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS，大齒輪選用4

12、5號鋼正火，齒面硬度為190HBS。齒輪精度初選8級齒寬系數(shù)d查表可得，d=0.8，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限： 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 則 取兩式計算中的較小值，即H=380Mpa小大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度：查表6-8 ，取SF=1.25則 按接觸強(qiáng)度設(shè)計齒輪按8級精度制造，去載荷系數(shù)k=1.5。d1 查表114， 知 Ze=188 Zh=2.5u=4.467 d1=79.6mm常用小齒輪小齒數(shù)z1=1740，取z1=28，Z2=4.467×28=125.076mm，取整為125mm， 取m=3，則d1=84mm, d2=375 mm 中心距a=230mm, 實際傳動比

13、i=4.464小齒輪寬b1=67.2mm, 取整b1=70mm, 大齒輪寬b2=65mm校核齒的彎曲強(qiáng)度,齒形系數(shù)YF1=2.65，YF2=2.23按最小齒齒寬計算F1=2KT1YF1/bm²z1=113.9MPa,F2=F1 YF1/YF2=108.9MPa。齒輪圓周速度v=d1n1/60×1000=1.407m/s.符合強(qiáng)度要求。選8級精度合適。分度圓直徑d1=84mm， d2=375mm，齒頂圓直徑da1=90mm， da2=381mm，齒根圓直徑df1=76.5mm， df2=367.5mm，全齒高h(yuǎn)=6.75 mm。六 軸的設(shè)計1， 輸入軸的設(shè)計 (1) 確定軸上

14、零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動軸承 2軸 3齒輪 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9帶輪 10鍵(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#合金鋼，調(diào)制處理，硬度197286HBS軸的輸入功率為P=5.28 KW 轉(zhuǎn)速為n=320r/min根據(jù)課本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=116D1D247.96mm?？紤]到鍵槽對軸強(qiáng)度消弱的影響，直徑增加2-3%，得d1=30.45mm，d2=49.42mm，將軸標(biāo)準(zhǔn)化d1=31.5mm，d2=50mm。(3)確定軸各段直徑和長度從帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取31.5mm，L=63mm右

15、起第二段，考慮鏈輪的軸向定位要求，該段的直徑取33mm, L2=55mm。右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6207型軸承，其尺寸為d×D×B=35×72×17，那么該段的直徑為35mm，長度為L3=33。右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，小齒輪的分度圓直徑為84mm，則第四段的直徑取40mm,齒輪寬為b=70mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=67mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取軸肩的直徑為D5=46mm ,長度取L5=14mm右起第六段，該段為滾動軸

16、承安裝出處，取軸徑為D6=35mm，長度L6=17mm (4)求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓直徑：d1=84mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =156×105 N·mm 求圓周力：FtFt=2T2/d2=3714N 求徑向力FrFr=Ft·tan=3714×tan200=1352NFt，F(xiàn)r的方向如下圖所示 （5）軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1857 N水平面截面C處的彎矩Mn=L×RA/2=136.948N。 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承

17、則Fa=0那么RA=RB =Fr/2=676 N垂直面截面C的彎矩：MC1= MC2=RA×73=50 Nm。（6）合成彎矩 （7）轉(zhuǎn)矩T= Ft×d1/2=146.754 Nm （8）當(dāng)量彎矩 因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面C處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險截面并驗算強(qiáng)度右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險截面。已知MeC2=73.164Nm ,由課本表13-1有:-1=60Mpa 則：e= MeC2/W= MeC2/(0.1·D43)=73.164×1000/(0.1×453

18、)=8.59 Nm<-1右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險截面： e= MD/W= MD/(0.1·D13)=33.1×1000/(0.1×403)=5.12 Nm<-1 所以確定的尺寸是安全的 。2輸出軸的設(shè)計計算(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動軸承 2軸 3齒輪 4套筒 6密封蓋 7鍵 8軸承端蓋 9軸端擋圈 10半聯(lián)軸器 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用45#調(diào)質(zhì)，硬度197286HBS軸的輸入功率為P=5.07 KW 轉(zhuǎn)速為n=71.64 r/mind2=50mm(3)確定軸各段直徑和長度 從聯(lián)軸器

19、開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取D1=50mm，又聯(lián)軸器的長度為112mm，取軸長稍小于聯(lián)軸器的長度為100mm。右起第二段直徑取d2= 55mm，考慮到帶有密封的軸承端蓋的軸段長度，應(yīng)根據(jù)軸承端蓋的厚度來確定，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁之間應(yīng)有一定的距離，故取L2=57mm。 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6212型軸承，其尺寸為d×D×B=60×110×22，那么該段的直徑為D3=60mm，長度為L3=38mm。右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸之間用鍵連接，直徑要增加5

20、%，則該段取63mm，即d4=63mm，取軸段長度L4=63mm， 右起第五段，d5 =65mm, L=16.5mm。右起第六段，由于同一軸上的軸承選用同一型號，便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型，取d6=d3=60mm，Ld=22mm。 . 七箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。(2) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3)油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為

21、國家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)

22、構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。(7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。(8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機(jī)蓋。(9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b 112機(jī)座底凸緣厚度b 220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n8軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d116機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d212聯(lián)軸器螺栓

23、d2的間距 l 160軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷直徑d8df，d1, d2至外機(jī)壁距離C126, 22, 18df， d2至凸緣邊緣距離C224, 16軸承旁凸臺半徑R124, 16凸臺高度h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離l1 55大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離123齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離2 15機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1 ,m27， 7軸承端蓋外徑D2112， 150軸承端蓋凸緣厚度t 10，12軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以Md1和Md2互不干涉為準(zhǔn)，一般s=D2八鍵聯(lián)接設(shè)計1輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接此段軸徑d1=31.5mm, L1=

24、63mm查手冊得，選用C型平鍵，得：1鍵 10×8 GB1096-79 L=L1-b=63-10=53mmT=157.575N·m h=8mm根據(jù)課本P243（10-5）式得p=4 ·T/(d·h·L)=4×157.575×1000/（31.5×8×53） =47.2Mpa < R (110Mpa)2、輸入軸與齒輪1聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d2=35mm L2=67mm T=157.575N·m查手冊 選A型平鍵 GB1096-792鍵12×8 GB1096-79l=L2-b=67-

25、12=55mm h=8mm p=4 ·T/（d·h·l）=4×157.575×1000/（35×8×55） = 40.9Mpa < p (110Mpa)九、軸承設(shè)計1.輸入軸的軸承設(shè)計計算（1）初步計算當(dāng)量動載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以P=Fr=1352N （3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6207軸承 Cr=19.8KN2.輸出軸的軸承設(shè)計計算 （3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6212軸承 Cr=36.8KN 根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 Lh5×365×8=14600小時十、聯(lián)軸器的選擇輸入軸最小直徑為50mm，綜合考慮選擇梅花形彈性聯(lián)軸器，Y型ML7聯(lián)軸器。.十一、密封和潤滑的設(shè)計1.密封 由于選用的電動機(jī)為低速，常溫，常壓的電動機(jī)則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達(dá)到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復(fù)自行潤滑。2潤滑(1) 對于齒輪來說