廣州某大學機械設計基礎課程設計 (打印版)

1、機械設計基礎課程設計設計計算說明書題目:帶式運輸機傳動裝置 學院： 班級：設計者： 學號：指導老師： 目錄一、電動機的選擇與計算.3二、帶傳動的設計與計算.6三、齒輪的設計與計算.7四、軸的設計與計算.9五、滾動軸承的選擇與計算.15六、鍵的選擇與計算.16七、聯(lián)軸器的選擇與計算.16八、潤滑方式、潤滑油牌號及密封裝置的選擇.17九、箱體尺寸設計.17十、參考資料.19一、電動機的選擇1、 電動機的選擇：據(jù)已知條件和實際工作需求，選擇常用的Y系列三相異步電動機。2、 選擇電動機功率負載功率電動機所需功率式中 由電動機至輸送帶的傳動總效率1帶傳動傳動效率 2滾動軸承的效率 3圓柱齒輪傳動效率 4

2、聯(lián)軸器效率 5傳動卷筒的傳動比 所以 選取電動機的額定功率3、 選擇電動機的轉(zhuǎn)速 根據(jù)機械設計基礎P120可知，帶的轉(zhuǎn)速為v=,故傳動卷筒轉(zhuǎn)速查機械設計課程設計手冊表13-2，得：V帶傳動的單級傳動比，一級圓柱齒輪傳動比，則總傳動比合理范圍為：電動機轉(zhuǎn)速可選范圍符合這一范圍的電動機同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min，現(xiàn)選用1000r/min的電動機。因而,可得到電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)（根據(jù)設計手冊p167）為：表1 待選電動機電動機型號同步轉(zhuǎn)速（r/min）額定功率（kW）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量（kg）額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-61000,

3、6極49602.02.073表2 待選電動機外形尺寸機座號極數(shù)ABCDEFGHKABACADHDBBL132M62161788938+0.01880103313212280270210315238515表3 待選電動機安裝尺寸(mm)中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓直徑孔K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×G132515×(270/2+210)×315216×1781238×8010×454、 確定傳動裝置的總傳動比及分配總傳動比取V帶傳動的單級傳動比則一級圓柱

4、齒輪傳動比5、 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)（1）各軸的輸入輸出功率輸入功率主動軸：從動軸：卷筒軸：輸出功率電動機軸：主動軸：從動軸：卷筒軸：（2）各軸的轉(zhuǎn)速電動機軸：主動軸：從動軸：卷筒軸：（3）各軸的輸入輸出轉(zhuǎn)矩輸入轉(zhuǎn)矩主動軸：從動軸：卷筒軸：輸出轉(zhuǎn)矩電動機軸：主動軸：從動軸：卷筒軸：表4 各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩軸名轉(zhuǎn)速n(r/min)功率P(kW)轉(zhuǎn)矩T(N·m)輸入輸出輸入輸出電動機軸9603.3333.15主動軸355.563.203.1685.9585.09從動軸95.503.043.01304.09301.09卷筒軸95.502.982.86297.99286.09二

5、、帶傳動的設計與計算1. 確定計算功率考慮到載荷性質(zhì)和運轉(zhuǎn)時間長短等因素，由機械設計基礎表8-4得，工況系數(shù)計算功率2、 選定帶型根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，由機械設計基礎中p120的圖8-9選定帶的型號為A型V帶。3、 確定帶輪的基準直徑和根據(jù)V帶截型，參考機械設計基礎表8-5選取小帶輪的基準直徑驗算帶速度大帶輪基準直徑參考機械設計基礎中p120的表8-5，取標準值4、 確定中心距和帶的基準長度根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)需要：即： 單位：mm取根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系，帶的基準長度根據(jù)由機械設計基礎表8-6選取與之接近的V帶的基準長度傳動中心距中心距的變動范圍5、 驗算小帶輪的包角6、 確定帶的根數(shù)式中 考慮

6、包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查機械設計基礎表8-7，考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查機械設計基礎表8-6，單根V帶的基本額定功率，查機械設計基礎表8-3，就傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量，查機械設計基礎表8-3，取7、 確定帶的初拉力8、 計算帶作用于軸上的力9、 選定帶輪結(jié)構(gòu)小帶輪為實心式結(jié)構(gòu)大帶輪為輪輻式結(jié)構(gòu)三、齒輪的設計與計算1、 齒輪傳動材料選擇小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)齒面硬度許用接觸應力許用彎曲應力大齒輪選用45鋼，正火齒面硬度許用接觸應力許用彎曲應力2、 齒面接觸疲勞度強度設計（1）選擇齒數(shù)通常，取，?。?） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（3） 選擇齒寬系數(shù)由于齒輪

7、為對稱布置，且為軟齒面，所以取。此時，齒寬b=74mm；大輪齒寬b2=b=74mm，小齒輪齒寬b1=b+(510)mm,取b1=80mm。（4） 確定載荷系數(shù)載荷系數(shù)為，由于齒輪為對稱布置，所以?。?） 計算分度圓直徑（6） 確定齒輪的模數(shù)按機械設計基礎表9-2，圓整為,此時3、 齒根彎曲疲勞強度驗算（1） 齒形系數(shù)由和，查機械設計基礎表9-8得和（2） 驗算齒根彎曲應力齒根彎曲疲勞強度足夠（3） 齒輪精度等級根據(jù)查機械設計基礎表9-6，選用9級精度4、 計算齒輪的幾何尺寸（1） 齒寬高（2） 齒根高（3） 全齒高（4） 齒頂圓直徑小齒輪：大齒輪：（5） 齒根圓直徑小齒輪：大齒輪：（6） 基圓

8、直徑小齒輪：大齒輪：（7） 齒距（8） 齒厚（9） 齒模寬（10） 中心距表5 大、小齒輪尺寸（單位：mm）名稱代號小齒輪大齒輪模數(shù)2分度圓直徑74248齒頂高2齒根高2.5全齒高4.5齒頂圓直徑78252齒根圓直徑69243基圓直徑69.537229.13齒距6.283齒厚3.142齒模寬3.142中心距175四、軸的設計與計算主動軸1、 選擇軸的材料采用45號鋼，調(diào)制處理硬度許用彎曲應力2、 按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑由機械設計基礎中p226的表13-2取考慮鍵槽對軸強度的影響，取3、 軸的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，

9、依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定。利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定。考慮到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配圖。軸的結(jié)構(gòu)設計主要有三項內(nèi)容：1.各軸段徑向尺寸的確定；2.各軸段軸向長度的確定；3.其他尺寸（如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等）的確定。（1）軸段徑向尺寸的確定1）如圖所示，查設計手冊中p17的表1-29可知軸段d1=25mm開始，逐段取相鄰軸段的直徑。2）d2起定位固定作用，考慮到V帶大輪的內(nèi)孔倒角，定位軸肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h=25+2×2.5=30mm,該尺寸應滿足密封件的直徑系列要求。3）

10、d3與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標準直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取d3=40 mm，初選定軸承代號為6207（課本p205）。4）d4即為小齒輪部分，要小于小齒輪齒根圓直徑，故d4 =45 mm。5）d5采用軸環(huán)定位取軸肩高4mm做定位面，選取最小過渡圓角半徑，r=1.5mm，取d5=55mm。6）根據(jù)對稱性，d 6= d3 =37mm。（2）軸向尺寸的確定軸段：從L1段開始，L1段與V帶的大輪配合，由前面的計算的大帶輪的輪緣寬為B = 50 ± 2.6 mm，考慮大帶輪的軸向固定要求，L1 應略小于大帶輪的寬度2 3 mm，取L1 = 54mm。軸段：根據(jù)箱體箱蓋的加工

11、和安裝要求，取箱體軸承孔長度為46mm，軸承蓋和箱體之間應有調(diào)整墊片，取其厚度位2mm，軸承端蓋厚度取10mm，端蓋和帶輪之間應有一定的間歇，取12mm。綜合考慮，取L2=70mm。軸段：齒輪兩側(cè)端面至箱體內(nèi)壁的距離取10mm。軸承采用脂潤滑，為使軸承和箱體內(nèi)潤滑油孤絕，應設有擋油環(huán)（兼做定位套筒），為此取軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為8mm，故擋油環(huán)的總寬度為18mm。綜合考慮，取L3=37mm。軸段：該長度應小于齒輪寬度，故取L4 = 55mm軸段：由于采用軸環(huán)定位，取軸肩高4mm作定位面，選取最小過度圓半徑r=1.5mm，取L5 = 8mm；軸段：L6段，為了使齒輪箱對殼題對稱布置，基于和軸

12、段3同樣的考慮，并考慮軸端的倒角大小，取L6=37mm。兩軸承中心距L = L3 + L4 + L5 - B 2 = 37 + 55 + 37 - 18 - 2 = 109 mm（3）其它尺寸由d4 = 45 mm，查機械設計課程設計手冊可得鍵的公稱尺寸為bxh=14x9，于是e=r-H=齒根圓半徑-鍵高h的一半與主動軸上的r4之和 =34.5-（4.5+22.5）=7.5（22.5）m=6.25，故應為做成齒輪加軸的結(jié)構(gòu)。此外， 由d1 = 25 mm，L1= 54mm可得，主動軸軸聯(lián)器選GB/T 1096鍵 8 x 7 x 40。（4）主動軸各段尺寸（單位：mm）：編號123456直徑25

13、3040455540長度54703755837軸承跨距大帶輪與相近軸承的中心距4、 按彎曲和扭轉(zhuǎn)復合強度對軸進行強度計算（1）齒輪受力計算由于選用的是直齒齒輪，不存在軸向力。根據(jù)之前的計算，該軸還將受到V帶大輪帶來的的壓力FQ=（2）水平面支反力和彎矩支反力彎矩（3） 豎直面支反力和彎矩支反力彎矩（4）合成彎矩（5）當量彎矩由于扭矩不變，取應力校正系數(shù)（6）校驗軸的強度因此，該軸滿足強度要求。從動軸1、 選擇軸的材料采用45號鋼，調(diào)制處理硬度許用彎曲應力2、 按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑由機械設計基礎表10-2取考慮鍵槽對軸強度的影響和聯(lián)軸器標準，取3、 軸的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述

14、尺寸確定，考慮到圓柱齒輪傳動，選用深溝球軸承，采用凸緣式軸承蓋，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定。利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配圖。軸的結(jié)構(gòu)設計主要有三項內(nèi)容：1.各軸段徑向尺寸的確定；2.各軸段軸向長度的確定；3.其他尺寸（如鍵槽、圓角、倒角、退刀槽等）的確定。（1）軸段徑向尺寸的確定1）如圖所示，查設計手冊中p17的表1-29可知軸段d1=35mm開始，逐段取相鄰軸段的直徑。2）d2起定位固定作用，考慮到V帶大輪的內(nèi)孔倒角，定位軸肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h=35+2&#

15、215;2.5=40mm,該尺寸應滿足密封件的直徑系列要求。3）d3與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標準直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取d3=45 mm，初選定軸承代號為6009（課本p205）。4）d4與大齒輪配合，由于大齒輪為腹板式結(jié)構(gòu)，考慮到齒輪裝拆方便，d4應比d3略大，故d4 = 50 mm.5）d5采用軸環(huán)定位取軸肩高4mm做定位面，選取最小過渡圓角半徑，r=1.5mm，取d5=60mm6）根據(jù)對稱性，d 6= d3 = 45mm。（2）軸向尺寸的確定軸段：從L1段開始，L1段與軸聯(lián)器配合，根據(jù)該軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，初步選擇型號為GY6的彈性套柱銷聯(lián)軸器。經(jīng)查設計手冊p94的表8

16、2，其Y型軸孔長度為82mm,而L1應略小于其軸孔長度23mm，故L1=80mm。軸段：長度L2：根據(jù)箱體箱蓋的加工和安裝要求，取箱體軸承孔長度為46mm，軸承蓋和箱體之間應有調(diào)整墊片，取其厚度位2mm，軸承端蓋厚度取10mm，端蓋和聯(lián)軸器之間應有一定的間歇，取12mm。綜合考慮，取L2=70mm。軸段：齒輪兩側(cè)對稱安裝一對軸承，選擇6211，測得寬度為21mm，取d3=45mm。左軸承用軸套定位，根據(jù)軸承對安裝尺寸的要求，軸承定位直徑64mm。該軸段長度L3的確定如下：齒輪兩側(cè)端面至箱體內(nèi)壁的距離取10mm。軸承采用脂潤滑，為使軸承和箱體內(nèi)潤滑油孤絕，應設有擋油環(huán)（兼做定位套筒），為此取軸承

17、端面至箱體內(nèi)壁的距離為10mm，故擋油環(huán)的總寬度為20mm。綜合考慮，取L3=42mm。軸段：該長度應小于齒輪寬度，故取L4= 70mm。軸段：由于采用軸環(huán)定位，取軸肩高4mm作定位面，選取最小過度圓半徑r=1.5mm，取L5 = 8mm；軸段：L6段，為了使齒輪箱對殼題對稱布置，基于和軸段3同樣的考慮，并考慮軸端的倒角大小，取L6=34mm。兩軸承中心距L=L3+L4+L5 +L6-18（軸承厚度）-1（倒角）=136mm3其他尺寸聯(lián)軸器與軸的周向固定采用A型普通平鍵，查設計手冊中p53關(guān)于鍵連接，由d1=35mm，L1=80mm選GB/T 1096鍵A 14x9x70由d4=50mm，L4

18、=70mm選GB/T 1096鍵A 18x11x56.（4）從動軸各段尺寸（單位：mm）編號123456直徑354045506045長度80704270834軸承跨距4、按彎曲和扭轉(zhuǎn)復合強度對軸進行強度計算（1） 齒輪受力計算水平面支反力和彎矩支反力彎矩（2） 豎直面支反力和彎矩支反力彎矩（3） 合成彎矩（4） 當量彎矩由于扭矩不變，取應力校正系數(shù)（5） 檢驗軸的強度因此，該軸也滿足強度要求。五、滾動軸承的選擇與計算1、 主動軸上的軸承采用：滾動軸承6207 GB/T2761994查機械設計課程設計手冊中P65的表6-1得，該軸承基本額定動荷載當量動荷載根據(jù)該軸承工作環(huán)境，取溫度系數(shù)，荷載系數(shù)

19、，壽命指數(shù)按每天兩班制的工作時間，每年工作360天，折舊期8年計算折舊小時該軸承滿足壽命要求。2、 從動軸上的軸承采用：滾動軸承6210 GB/T2761994查機械設計課程設計手冊得，該軸承基本額定動荷載當量動荷載根據(jù)該軸承工作環(huán)境，取溫度系數(shù)，荷載系數(shù)，壽命指數(shù)按每天兩班制的工作時間，每年工作360天，折舊期8年計算折舊小時該軸承滿足壽命要求。六、鍵的選擇與計算1、 選擇鍵的類型，材料和確定鍵的尺寸選擇鍵的材料為鋼，查機械設計基礎表7-8得，按靜載荷連接選?。烘I的許用擠壓應力表8 各初選鍵（GB/T 1096）序號鍵的位置型號傳遞的轉(zhuǎn)矩所在的軸徑mm1主動輪聯(lián)軸器平鍵鍵AN·mm

20、252主動軸齒輪平鍵鍵AN·mm43從動輪聯(lián)軸器平鍵鍵A304000N·mm704從動軸齒輪平鍵鍵A304000N·mm422、 對靜連接校驗擠壓強度以上四平鍵均符合強度要求七、聯(lián)軸器的選擇與計算由于工作條件為連續(xù)單向工作，載荷較平穩(wěn)，且工作最高溫度為35根據(jù)該軸工作時的名義轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速取工作系數(shù)軸的計算轉(zhuǎn)矩查機械設計課程設計手冊表8-7，選用：LX2 聯(lián)軸器 GB/T 5042003八、潤滑方式、潤滑油牌號及密封裝置的選擇1、 本設計中，需要使用潤滑的部分為兩對軸承和一對齒輪表9 各相應位置軸承參數(shù)轉(zhuǎn)速內(nèi)徑潤滑方式主動軸軸承355.564014222.4<2潤滑脂從動軸軸承95.50454397.5<2潤滑脂由于工作環(huán)境有粉塵，環(huán)境最高溫度為35，為保證較好的耐熱性能，查機械設計課程設計手冊表7-2，確定選用鋰基潤滑脂 代號ZL-2 GB/T 762419942、 對于齒輪傳動部分齒輪分度圓圓周速度選用浸油潤滑，齒輪侵入油中深度為10mm查機械設計課程設計手冊表7-1，確定選用全損耗系統(tǒng)用油 代號L-AN32 GB 43319893、 密封件的選擇主動軸軸徑圓周速度查機械設計課程設計手冊表7-12，確定選用版粗羊毛氈圈主動軸：氈圈40從動軸：