帶式輸送機(jī)課程設(shè)計(jì)--一級圓柱齒輪5

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 目錄一、傳動(dòng)方案擬定2二、電動(dòng)機(jī)的選擇2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級的傳動(dòng)比3四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算10七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算13八、鍵的選擇和校核計(jì)算14 九、聯(lián)軸器的選擇15十、潤滑油與密封潤滑方式的選擇16十一、設(shè)計(jì)結(jié)果17十二、參考文獻(xiàn)18一、傳動(dòng)方案擬定1、工作條件：使用年限8年，每年按300天計(jì)算，兩班工作制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。環(huán)境溫度20攝氏度。2、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F2.6KN；帶速V1.45m/s；滾筒直徑D420mm。3、設(shè)計(jì)方案:單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動(dòng)二.電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇

2、：臥式封閉型Y系列（ZP44）三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：傳動(dòng)裝置的總功率：查表2-4取彈性連軸器、圓柱齒輪、滾動(dòng)軸承、V帶的效率分別為帶=0.95 軸承=0.98 齒輪=0.98 聯(lián)軸器=0.99 總=帶×軸承2×齒輪×聯(lián)軸器×聯(lián)軸器 =0.95×0.982×0.98×0.99×0.99 =0.876 電機(jī)所需的工作功率：Pd=FV/滾筒. 傳總=2600×1.45/1000×0.96×0.876=4.48 kW確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： n筒=60×100

3、0V/D =60×1000×1.45/×420 =65.97r/min按課本推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級減速器傳動(dòng)比范圍Ia=36。取V帶傳動(dòng)比I1=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=（624）×65.97=763.9230556.68r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、和1500r/min。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(dòng)機(jī)型號：因此有三種傳支比方案：綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min按手冊表推薦的傳動(dòng)比

4、合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級減速器傳動(dòng)比I1=36。取V帶傳動(dòng)比I2=24，則總傳動(dòng)比范圍為I總=624。n電動(dòng)機(jī)=I總×n筒=(624)×65.97=395.81583.3r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。3、確定電動(dòng)機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號為Y132M2-6。其主要性能：額定功率：5.5 kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級的偉動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=960/65.97=14.55 2、分配各級偉動(dòng)比 （1）根據(jù)指導(dǎo)書，取齒輪i帶=3.2（單級減

5、速器i=24合理） （2）i總=i齒輪×i帶 i帶=i總/i齒輪=14.55/3.3=4.55 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） nI=n電動(dòng)機(jī) =960r/minnII=nI/i帶=960/3.2=300 r/minnIII=nII/i齒輪=300/4.55=65.97 r/min 2、計(jì)算各軸的功率PI= 4.48 kW; PII=PI×帶=4.48×0.95=4.25 kWPIII=PII×軸承×齒輪=4.25×0.99×0.96=4.04 kW3、計(jì)算各軸扭矩T1 = 9550×P

6、o/nI=9550×4.48/960 =44.5 N·mTII=9550×PII/nII=9550×4.25/300=135.3 N·mTIII=9550×PIII/nIII=9550×4.04/65.97=584.84 N·m五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1).確定計(jì)算功率Pc由于每天工作時(shí)間T=16h，運(yùn)輸裝置工作時(shí)有輕度沖擊，由表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.2，故Pca=KA×P1=1.2×4.48kW =5.38kW2).選擇V帶的帶型根據(jù)Pca,n1由圖8-13選擇A

7、型V帶。3).確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1并驗(yàn)算帶速由表8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=125mm 。 按式（8-13）驗(yàn)算帶速:=dd1nI/(60×1000)=×125×960/60000=6.28m/s因?yàn)?m/s<<30m/s,故帶速合適。4).計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 根據(jù)式(8-15a)則dd2= i帶×dd1=3.2×125=400 mm查表8-3取dd2=400mm5).確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度Lo根據(jù)式0.7(dd1+dd2)<a<2(dd1+dd2) 算得367.5<a<105

8、0 mm則取ao=600mm由式（8-22）計(jì)算基準(zhǔn)長度 Lo2a+0.5(dd1+dd2)+0.25(dd2-dd1)2/a =2×600+0.5×(125+400)+0.25×(400-125)2/600 =2056mm2000mm6).驗(yàn)算小帶輪的包角由包角公式1800-(dd2-dd1)57.50/a=1800-(400-125)×57.50/600=1540 >1200 7).計(jì)算帶的根數(shù)z 單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n1，查課本1表8-9得  P01.37KWi1時(shí)單根V帶的額定功率增量P0。  由表8.18

9、查得Kb1.0275×103 ，Ki=1.1373P0Kbn1(1-1/Ki)=0.119KW查1圖8-11，得K0.93；查1表8-4得 KL1.03ZPC/(P0+P0)KKL5.38/(1.37+0.119) ×0.93×1.033.77  取Z4根8)計(jì)算軸上壓力由課本1表8-6查得q0.10kg/m，單根V帶的初拉力：F0500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2500x5.38/4x6.28(2.5/0.93-1)+0.11x6.282 181.54kN則作用在軸承的壓力FQFQ2ZF0sin(1/2)2×4×181.54

10、sin(154°/2)1415N9)計(jì)算帶輪的寬度BB（Z-1）e+2f（4-1）×15+2×1065 mm10)大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 可知dd2>300mm,則選擇輪輻式V帶輪。與大帶輪相配的軸直徑大帶輪可以采用輪輻式結(jié)構(gòu)，帶速>30 m/s 用鑄鐵HT150輪槽寬度 14×5=70 .齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料與熱處理所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。選用價(jià)格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度229-286HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為169-217HBS；精度等級：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不

11、高，故選8級精度（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)該傳動(dòng)為閉式軟齒面，主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)公式為：d1 76.43KT1(U+1)/duH2) 1/3載荷系數(shù)K     查課本1表8-21  K1.2 轉(zhuǎn)矩TI    TI135300N·mm   疲勞許用應(yīng)力H Hlim ZNT/SH按齒面硬度中間值查1圖10-24 Hlim1600Mpa Hlim2550Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個(gè)工作日，每天16h計(jì)算，由公式N6

12、0njLh 計(jì)算N160×300×8×300×166.9x108N2N1/i齒6.9x109 /4.551.52×108查1課本圖13-34中曲線1，得 ZNT11.04  ZNT21.12按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH1.0H1Hlim1ZNT1/SH600x1.04/1624 MpaH2Hlim2ZNT2/SH550x1.12/1616Mpa故得：H 616Mpa計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1由1課本表13-9 按齒輪相對軸承對稱布置,取    d1.0   U4.55由1課本表13-

13、10得ZE189.8(Nmm2)12將上述參數(shù)代入下式d176.43KT1(U+1)/duH2) 1/361.43mm 計(jì)算圓周速度V nId1（60×1000）300×3.14×61.43（60×1000）0.97msV6ms    故取8級精度合適（3）確定主要參數(shù)齒數(shù)  取Z125 Z2Z1×i齒25×4.55113.75取Z2114模數(shù)   md1Z161.43252.45        

14、 查模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表格10-3，取m=2.5mm分度圓直徑d1m Z225×2.562.5mm  d2m Z2114×2.5285mm中心距a（d1+ d2）2（62.5+285）2173.75mm齒寬   bd*d11.0×6565mm 取b265mm   b1b2+5 mm70 mm(4)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒形系數(shù)YF      查1課本表10.13         

15、YF12.65  YF22.176應(yīng)力修正系數(shù)YS    查1課本表10.14YS11.59  YS21.808 許用彎曲應(yīng)力F        FFlim YNT/SF        由課本1圖10.25   按齒面硬度中間值得Flim1240Mpa      Flim2 220Mpa   

16、;     由課本1圖13-33   得彎曲疲勞壽命系數(shù)YNT：YNT1YNT21         按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù)SF1 計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為F1Flim1 YNT1/SF240×1/1240MpaF2 Flim2 YNT2/SF 220×1/1220Mpa校核計(jì)算          

17、;F12kT1YF1YS1/ （bm2Z1）2×1.2×135300×2.65×1.59/（65×2.52×25）134.7Mpa< F1F22kT1YF2YS2/ （bm2Z1）134.7×1.808×2.716/(1.59×2.65)157Mpa< F2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(5)齒輪的幾何尺寸計(jì)算   齒頂圓直徑dada1 d1+2ha62.5+567.5mmda2d2+2ha285+5290mm      齒全高h(yuǎn)

18、0;      h(2 ha*+c*)m(2+0.25)×2.55.625mm     齒根高h(yuǎn)f（ha*+c*）m1.25×2.53.125mm     齒頂高h(yuǎn)a  ha*m 1×2.52.5mm     齒根圓直徑dfdf1d1-2hf62.5-6.2556.25mmdf2d2-2hf285-6.25278.75mm (6)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹

19、板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑d60mm輪轂直徑D11.6d60×1.696mm輪轂長度L1.2d1.2×6072mm輪緣厚度0(3-4)m9-12mm       取010mm輪緣內(nèi)徑D2da2-2h-20285-2×5.62520263.75 mm 取D2 300mm腹板厚度C(0.2-0.3)b13-19.5mm取C18mm腹板中心孔直徑D00.5(D1+D2)0.5(96+300)198mm腹板孔直徑d015-25mm   取d020mm齒輪倒角取C2六、軸的設(shè)計(jì)

20、計(jì)算 、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的定位，固定和裝配選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒或者彈性擋圈軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過渡配合固定。確定軸各段直徑和長度2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定確定軸各段直徑和長度d1C(P1/n1)1/3=（107118）(4.25/3

21、00)1/3=（26.228.6）mmd2C(P2/n2)1/3=107118）(4.04/65.97)1/3=（42.146.2）mm選取聯(lián)軸器類型聯(lián)軸器的孔徑,由表14-1查得Ka=1.3,則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KaTIII=1.3×611.28=794.6 N·mm.按計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件,查GB/T 5014-2003選用TL3型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為1000 N·mm,半聯(lián)軸器孔徑d=50mm,故取d-=50mm,半聯(lián)軸器長度L=112mm,由于半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1應(yīng)該小于L,所以取L-=110mm右段需要制一個(gè)軸肩

22、,高約未4故取d-=50+4×2mm=58mm根據(jù)課程設(shè)計(jì)，當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時(shí)，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動(dòng)軸承內(nèi)圈定位時(shí)，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時(shí)兩直徑略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值?？紤]滾動(dòng)軸承的裝拆，選用深溝球滾動(dòng)軸承型號為“6212”，由標(biāo)準(zhǔn)查得裝滾動(dòng)軸承D直徑為110mm，寬為22mm，取齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=15mm,考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí),應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s,取s=8mm.則因此輸入軸由小端到大端可以設(shè)

23、計(jì)出各段軸的直徑，考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為15mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，所以輸出軸由小端到大端可以設(shè)計(jì)出各段軸的直徑分別為：50mm，58mm，62mm，66mm，76mm 62mm根據(jù)課程設(shè)計(jì)表3-1，表4-1以及圖4-1，得取10mm, 1取8mm,齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm因?yàn)辇X輪的圓周速度V=5.96m/s>1.52.0 m/s故軸采用油滴潤滑3=3mm軸承寬：33mm選用彈性套柱聯(lián)軸器查表得可算得m=22mm e=12mm所以可以設(shè)

24、計(jì)出各段軸的長度，分別為110mm 46mm 41mm 59mm 8mm 32mm軸上零件的周向固定齒輪、大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接.齒輪處軸由表6-1查得平鍵b×h=18×11mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為63mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇配合為H7/n6,同樣,大帶輪與軸的連接選用平鍵b×h=14×9mm,長32mm,配合為過渡配合H7/k6確定軸上圓角與倒角尺寸查表15-2,軸左端倒角為2×45o,右端倒角為2×45o.軸肩處圓角半徑見圖紙標(biāo)注. 軸的校核計(jì)算對于輸入軸校核：TIII=9550PIII/n

25、III=9550×8.14/127.17 =611.28N·m Ft=2TIII/d1=611.28/321=3080.8N Fr= Fttan=1386N·繪制軸受力簡圖（a）繪制垂直面彎矩圖（b）FAY=FBY=Fr/2=0.693N MC1=FAYL/2=40.194Nm繪制水平面彎矩圖（c）FAZ=FBZ=Ft/2=1504.4N MC2=FAZL/2=87.232Nm繪制合彎矩圖（d）MC=(MC12+MC22)1/2=96.046Nm繪制扭矩圖（e）T=9.55（P1/n1）=61.16Nm繪制當(dāng)量彎矩圖（f）Mec=Mc2+（T）2 1/2=102.

26、362Nm校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度e=Mec/0.1d3=49.8MPa< -1b該軸強(qiáng)度足夠。七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算(1)根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh10×300×1648000h         從動(dòng)軸上的軸承由初選的軸承的型號為: 6211,     查2附表5-1基本額定動(dòng)載荷Cr43.2KN     查1表19-6  Kp1.2      

27、;   兩軸承徑向反力：FARFBR（FHA2+ FVA2）12(604.82+1661.52) 121768.2N      PKp×FR11.2×1768.22121.8NCrP(Lhn16667)132121.8×(24000×95.5216667)1310952.6 NCr   故所選用軸承合適(2)主動(dòng)軸上的軸承:       由初選的軸承的型號為:6208   &#

28、160; 查2附表5-1基本額定動(dòng)載荷Cr31.5KN     查1表19-6  Kp1.2        左端軸承徑向反力：FBR（FHB2+ FVB2）12（2175.72+ 1661.52）122737.6N       PKp×FBR1.2×2737.63285.12NCrP(Lhn16667)133285.12×(24000×38416667)1326963.7NCr 

29、;  故所選用軸承合適八、鍵的選擇校核計(jì)算（1）主動(dòng)軸外伸端d=30mm，考慮到鍵在軸中部安裝，故選鍵10x70 (GB/T1096-2003) b=10mm    h=8mm    L=70mm選擇45鋼，其許用擠壓應(yīng)力p=100 MPap= 4TI/dhL  =4x104.45x1000/34x8x(70-10)  =25.6 MPa<p故所選鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。（2）從動(dòng)軸外伸端d=45mm，考慮到鍵在軸中部安裝，故選鍵14x100 (GB/T1096-2003)b=14mm    h=9mm    L=100mm選擇45鋼，其許用擠壓應(yīng)力p=100 MPap= 4TI/dhL  =4x402.92x1000/45x9x(100-14)  =46.3 MPa<p故所選鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。（3）與齒輪聯(lián)接處d=60mm，考慮到鍵在軸中部安裝，故在同一方為母線上。選鍵16x63 (GB/T1096-2003)b=16mm    h=11mm    L=63mm選擇45鋼，其許用擠壓應(yīng)力p=100 MPap= 4TI/dhL  =