機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書-秦襄培 (1)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書課題名稱： 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械電子工程3班 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1221070333 學(xué)生姓名： 學(xué)生成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 秦襄培 課題工作時(shí)間： 2014年12月22日至 2015年1月12日 武漢工程大學(xué)教務(wù)處 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求··························&

2、#183;····················1 1.1設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中二級(jí)圓柱齒輪減速器·························

3、83;····1第二章 方案選擇傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)································· 2 2.1傳動(dòng)裝置方案的選擇 ·······

4、······································2 2.2 選擇電動(dòng)機(jī)（Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)）········

5、;··················4 2.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配····························

6、3;······5 2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)········································5第三章

7、V帶的設(shè)計(jì)·················································&

8、#183;·73. 1傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)··············································

9、;7第四章 雙級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)····································10 4.1 高速級(jí)和低速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) ······

10、83;····························10 4.2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算···················

11、;····························10 4.3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算···················&#

12、183;···························12第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ····················&

13、#183;·····························16 5 .1 高速軸的設(shè)計(jì) ·················

14、3;·································16 5.2根據(jù)軸向定位求軸各段直徑與長(zhǎng)度·············&

15、#183;·····················17 5.3 低速軸的設(shè)計(jì)··························

16、···························18 5.4 高速軸的設(shè)計(jì)·····················

17、;································18第六章 箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ···············

18、;·····················20 6.1減速器零件的位置尺寸··························&

19、#183;··················20 6.2減速器潤(rùn)滑與密封 ····························

20、3;····················20 6.3箱體的尺寸設(shè)計(jì)···························

21、83;·······················20 6.4減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)························

22、;·····················21 設(shè)計(jì)總結(jié)···························

23、3;································23 參考文獻(xiàn)················

24、83;···········································24第 3 頁(yè)第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.1設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中二級(jí)圓柱齒輪減速器

25、 圖1-1 帶式運(yùn)輸機(jī)原理圖l 工作環(huán)境：一般條件，通風(fēng)良好l 載荷特性：連續(xù)工作，近乎平穩(wěn)，正向運(yùn)轉(zhuǎn)l 使用期限：8年，每日兩班制工作l 卷筒效率：l 運(yùn)輸帶允許誤差：l 生產(chǎn)規(guī)模：成批生產(chǎn) 表1-1參數(shù)：D300 mmV0.8m/sT420 Nm 第二章 方案選擇與傳動(dòng)裝置整體設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)裝置方案的選擇1.擬定傳動(dòng)方案首先估計(jì)傳動(dòng)裝置的總體傳動(dòng)范圍：由卷筒的圓周速度V可計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速 一般選用同步轉(zhuǎn)軸為1000rpm或1500rpm的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為20或30。根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值，初定一級(jí)外傳動(dòng)件加二級(jí)減速器為主的傳動(dòng)方案。資料2表2-2列出了常用減速器的類型好特點(diǎn)

26、，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)給定的條件好典型結(jié)構(gòu)，擬定用展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器，為增加傳動(dòng)平穩(wěn)性，減小減速器裝置尺寸，二級(jí)圓柱齒輪均采用斜齒輪。一級(jí)外傳動(dòng)件有開式齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)可供選擇，考慮各類傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)以及合理布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)順序的原則，列出以下幾種方案進(jìn)行比較2.方案一 圖2-1展開式1電動(dòng)機(jī)軸；2電動(dòng)機(jī)；3帶傳動(dòng)中間軸；4高速軸；5高速齒輪傳動(dòng)6中間軸；7低速齒輪傳動(dòng)；8低速軸；9工作機(jī)； 方案一 總傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但要求軸有較大的剛度。3.方案二 圖2-2 同軸式 、方案二 減速器橫向尺寸小，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸間尺寸大，中間軸較長(zhǎng)，剛度差。 4.方案三 圖2-3分流式 圖2-3 分流式

27、 方案三 一般為高速級(jí)分流，且常采用斜齒輪；低速級(jí)可用直齒或人資齒輪，減速器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，常用于大功率，變載荷場(chǎng)合。 高速級(jí)采用帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸振，但壽命較低，外形尺寸大。低速級(jí)采用開式齒輪，壽命較長(zhǎng)，傳動(dòng)可靠，減速器尺寸也較小，但若開式齒輪傳動(dòng)比較小，中心距較短，可能會(huì)使?jié)L筒與開式小齒輪軸相干涉，且也存在軸較長(zhǎng)的缺點(diǎn)?？紤]到設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特別要求以及學(xué)生大多會(huì)采用推薦的典型結(jié)構(gòu)，故本設(shè)計(jì)采用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2選擇電動(dòng)機(jī)1. 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量3. 工作機(jī)所需有效功率 由資料2式2-1為

28、從電機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。設(shè)，分別為帶傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、閉式圓柱齒輪傳動(dòng)（設(shè)齒輪精度為8級(jí)）、彈性聯(lián)軸器、卷筒的效率，滾筒滑動(dòng)軸承效率。由2表2-4查得：=0.96，（為設(shè)計(jì)條件中給出）則傳動(dòng)裝置的總效率（參考圖（a） 4. 電動(dòng)機(jī)的額定功率 查表選取電動(dòng)機(jī)的額定功率=3KW5. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1500rpm和1000rpm兩種。6. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率好同步轉(zhuǎn)速，查2表20-1，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6和Y100L1-4型，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出總傳動(dòng)比。表2-1 電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)及總傳動(dòng)比方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)質(zhì)量Kg總傳

29、動(dòng)比V帶傳動(dòng)同步滿載1Y112M-63100094063 18.822.62Y100L1-43150014203827.842.6兩個(gè)方案均可行，方案2電動(dòng)機(jī)成本低，對(duì)選定的傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)比也適中，故選方案2.選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L1-4，其它主要參數(shù)列于表2-2表2-2 Y100L1-4電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)及總傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速中心高mm外伸軸徑mm軸外伸長(zhǎng)度mm同步滿載Y100L1-431500142010028602.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配總傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比則減速器的總傳動(dòng)比為雙級(jí)圓柱齒輪高速級(jí)傳動(dòng)比低速級(jí)傳動(dòng)比 2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1. 傳動(dòng)裝置

30、的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 2.各軸的轉(zhuǎn)速圖（a）傳動(dòng)裝置中各軸轉(zhuǎn)速為 3.各軸輸入功率圖（a）傳動(dòng)裝置中各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算 4.各軸輸入轉(zhuǎn)矩圖（a）傳動(dòng)裝置中各軸轉(zhuǎn)矩為得以上結(jié)果列于表3，供查用 表2-3各輸入軸的轉(zhuǎn)矩軸號(hào)轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)比效率O1420320.182.63.732.870.960.960.95I5462.88 50.37II 1462.77181.19III 512.63492.48 512.52 472.7810.96第三章 V帶的設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù)1.外傳動(dòng)件-V帶的設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算功率由 1 表8-6查得工作情況系數(shù)，故（2）選V帶型號(hào)根據(jù)，由1圖8-8確定

31、選用Z型。 改A型（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑取小帶輪基準(zhǔn)直徑 不變則大帶輪基準(zhǔn)直徑 不變根據(jù)表8-9圓整為驗(yàn)算帶的速度，且大于帶的速度合適（4）確定v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度好傳動(dòng)中心距根據(jù)，初定中心距根據(jù)1式（8-20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由1表8-2，選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度實(shí)際中心距（5）驗(yàn)算小帶輪上的包角包角合適（6）計(jì)算V帶的根數(shù)Z由1表8-5a和8-5b得：查1表8-8得，查1表8-2得則1取4根（7）計(jì)算預(yù)緊力查1表8-4 故，故（8）計(jì)算作用在軸上的壓軸力（10）帶輪結(jié)構(gòu)小帶輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，軸孔直徑應(yīng)等于電動(dòng)機(jī)外伸軸徑，即28mm輪緣寬度B由2表9-1輪轂長(zhǎng)度取<電動(dòng)機(jī)處伸出長(zhǎng)度=60mm小帶輪

32、外徑由1表8-7<電動(dòng)機(jī)中心高，合適大帶輪裝在減速器高速軸上，軸孔直徑待定輪緣寬度同上小帶輪B=65mm輪轂長(zhǎng)度l待定材料：HT150據(jù)1式（8-14），帶傳動(dòng)實(shí)際平均傳動(dòng)比為，取， 表3-1 V帶相關(guān)參數(shù) 帶型計(jì)算功率帶速V(m/s)中心距a(mm)基準(zhǔn)長(zhǎng)度(m/s)小帶輪包角根數(shù) Z小帶輪直徑mm大帶輪直徑mm A 3.66.695271600162 4 90250第4章 雙級(jí)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)4.1高速級(jí)1和低速級(jí)2斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 1.選定齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)、螺旋角輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，減速器輸出轉(zhuǎn)速不高，故選用8級(jí)精度（GB10095-88）由1表10-1選擇高速級(jí)和低速級(jí)

33、小齒輪材料為同40鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，高速級(jí)和低速級(jí)大齒輪材料同為45鋼（正火），硬度為240HBS。兩者材料硬度差為40HBS。選， ,初選螺旋角4.2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按1表10-21計(jì)算，即 （a） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值(i) 試選=1.3(ii) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩(iii) 由1表10-7選取齒寬系數(shù)(iv) 由1表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)(v) 由1圖10-30選取區(qū)域系數(shù)(vi) 由1圖10-26查得，則(vii) 由1表10-21d查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 大小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（設(shè)每年工作365天）由1圖10-9，取接觸疲勞壽命系數(shù)取安

34、全系數(shù)S=1 （b） 計(jì)算(i) 試算小齒輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度 (ii) 計(jì)算齒寬及模數(shù)(iii) 計(jì)算縱向重合度(iv) 計(jì)算載荷系數(shù)使用系數(shù)由1表10-2，由1圖10-8查得根據(jù)，動(dòng)載系數(shù)由1表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)由1表10-4查得齒向載荷分布系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式用插值法查的7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)非對(duì)稱布置時(shí)由1圖10-13查得。故載荷系數(shù)(v) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由1式（10-10a）得(vi) 計(jì)算模數(shù)m4.3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算由1式（10-17）i. 確定計(jì)算參數(shù)1. 計(jì)算載荷系數(shù)(vii) 根據(jù)縱向重合度2. 從1圖0-28查得螺旋角影響參數(shù)3. 計(jì)算

35、當(dāng)量齒數(shù)4. 查取齒形系數(shù)由1表10-5查得，5. 由1表10-5查得應(yīng)力校正系數(shù)6. 確定許用彎曲疲勞應(yīng)力由1圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限由1圖10-20b查得大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限由圖10-28取彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得 7. 計(jì)算大、小齒輪的ii. 設(shè)計(jì)計(jì)算由3表23.2-3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，已可滿足彎曲強(qiáng)度，為同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有齒數(shù)。因此1） 幾何尺寸計(jì)算(a) 計(jì)算中心距，(b) 按圓整后的中心距修正螺旋角低速軸同理因值改變不多，故與有關(guān)的參數(shù)不必修改。(c) 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑齒頂

36、圓直徑、齒根圓直徑 (d) 計(jì)算齒寬系數(shù)圓整后取軸I的尺寸待定，齒輪結(jié)構(gòu)尺寸待軸尺寸確定后再定。 表4-1 雙級(jí)齒輪參數(shù)項(xiàng)目級(jí)別模數(shù)中心距mm圓周速度m/s小齒輪分度圓直徑mm大齒輪分度圓直徑mm小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)小齒輪齒寬mm大齒輪齒寬mm小齒輪齒頂圓直徑mm小齒輪齒根圓直徑mm大齒輪齒頂圓直徑mm大齒輪齒根圓直徑mm高速軸=2=1141.33=48=180=24=90=53=485243184175低速軸=2.5=1500.57=78=222.5=31=89=83=7882.571.25227.5216.25第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1高速軸的設(shè)計(jì) 圖5-1 高速軸 1.初算軸的直徑 軸的

37、材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由1表15-1， 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑， 高速軸估算的軸徑作為大帶輪軸孔內(nèi)徑，由于轉(zhuǎn)矩較小，A取較大值。 由1表15-3，取， 則 該軸段有一個(gè)鍵槽，將軸徑增大5%， 據(jù)2表11-2，取標(biāo)準(zhǔn)尺寸 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 4.軸的壽命設(shè)計(jì) 軸承型號(hào)6206， 軸承1徑向載荷 軸承1軸向載荷 軸承2徑向載荷 軸承2軸向載荷 軸承1當(dāng)量動(dòng)載荷 據(jù)2表15-3， 插值法得， 由1表13-6，取， N大，所以俺軸承2的力大小驗(yàn)算設(shè)減速器檢修期為3年，則預(yù)期壽命故所選軸承滿足壽命要求。5.鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核高速軸上大帶輪周邊用平鍵固定，由軸徑由于在軸端，由2表14-1選C

38、型普通平鍵 ，由1式6-1強(qiáng)度條件其中由1表6-2鍵的標(biāo)記為鍵5.2根據(jù)軸向定位求軸各段直徑和長(zhǎng)度A. 由于軸最小直徑約為20mm,所以d1=20mm.由軸肩定位得d2=24mmB. 軸段2左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑28mm.C. 考慮到主要承受徑向力，軸向也可以受小的軸向載荷，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可承受純軸向力，選用價(jià)格最低的深溝球軸承，由d2=24mm,選輕載系列6206號(hào)軸承，故d3=d7=25mm. d*D*B=25*52*15mm,考慮軸直徑與小齒輪直徑相差不大，用齒輪軸。D.由中間軸大齒輪與高速軸小齒輪對(duì)應(yīng)，L5=49mm.E.用軸肩定位，與7段與3段相應(yīng)軸直徑d4與d6=3

39、1mmF.因齒輪與箱內(nèi)壁距為10mm,軸承端面到箱體內(nèi)壁為10mm,所以L6=20mm,L7=15mm,套筒寬取10mmG.由6206號(hào)軸承D=15mm，為使軸端擋蓋壓緊軸承，取L3=13mmH.由箱內(nèi)總寬為165mm,軸承與箱內(nèi)壁為10mm，L4=116I.大輪直徑為25mm,輪轂長(zhǎng)為60mmJ.由3段為52mm,取端蓋距大帶輪距為50mm,L2=104mm5.3低速軸設(shè)計(jì) 圖5-3 輸出軸A.為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，第1段軸右端要制出一軸角一般定位軸肩直徑差可取610mm,所以d2=58mm,第1段軸左端用軸端擋圈定位，按軸徑直徑取擋圈直徑60mm,半聯(lián)B.軸器與軸配合的轂長(zhǎng)為84

40、mm,為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上去82mm.C.初步選擇滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承主要受徑向力，也有軸向力，選用價(jià)格最低的深溝球軸承，由d2=58mm,查手冊(cè)表15-3，選6212號(hào)軸承，其尺寸d*D*B=60*110*22mm,d3=60mm,d4=69mmD.取安裝齒輪處軸段4的直徑d5=65mm,齒輪右端與右端軸承間采用套筒定位。已知齒輪輪轂寬為78mm,為使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度。L6=74mm,L5=b=12mm.E.軸承端蓋的總寬度為46mm,L2=46mmF.齒輪距箱體10mm，齒輪間距15mm,L4=165mmG.取齒輪距箱體內(nèi)壁距離10mm

41、,有L7=46mmH.軸上零件周向定位，用平鍵連接，按d6=60mm,由教材中表6-1有平鍵截面b*h*L=18*11*56mm,鍵槽用銑刀加工，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好對(duì)稱，選擇齒輪輪轂與軸配為H7/n6;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接用平鍵為b*h*L=11*9*70,其配合為H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由于過(guò)度配合保證的，此處選軸直徑尺寸公差為m6.5.4中間軸的設(shè)計(jì) 圖5-3 中間軸1.查表15-3，取A=114=33.07mm中間軸安裝齒輪，軸上設(shè)有兩個(gè)鍵槽。選6207號(hào)軸承，考慮到中軸上小齒輪直徑與軸直徑相差不大，用齒輪軸。2. 根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度A.

42、 由6207號(hào)軸承尺寸d*D*B=35*72*17mm.所以d1=d6=35mmB. 大齒輪左端用套筒定位，小齒輪右端用套筒定位，所以取d2=d5=42mmC. 由d2,d4取d3=46mmD. 由大小齒輪距為15mm,有L3=15mm,由大齒輪轂長(zhǎng)為48mm,為便于套筒壓緊齒輪，選L2=44mm,同理小齒輪輪轂長(zhǎng)為83mm,L4=83mmE. 有L6=17mm，即L5=20mm,F. 軸承寬L5=20mmG. 由軸承距箱體內(nèi)壁10mm,齒輪距箱體內(nèi)壁10mm，有L1=47.5mm,套筒寬取10mm,H. 軸上零件周向定位，都用平鍵連接，按d2=42mm,L2=44mm,由教材6-1有b*h*

43、L=12*8*40同時(shí)為了保證齒輪與軸有良好對(duì)中性，其配合選H7/n6,選軸的公差為m6I. 確定軸圓角和倒角尺寸，由教材中表15-2查得，軸端倒角用，各軸肩圓角半徑為R1.2 第6章 箱體及其附件的結(jié)計(jì)6.1減速器零件的位置尺寸 表6-1減速器零件的位置尺寸代號(hào)名稱取值mm代號(hào)名稱取值mm齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁距離10箱底至箱底內(nèi)壁距離20齒輪端面至箱體內(nèi)壁距離10H減速器中心高182軸承端面至箱體內(nèi)壁距離10箱體內(nèi)壁至軸條座孔端面距離66旋轉(zhuǎn)零件間軸的距離15 e軸承端蓋凸緣厚度10齒頂圓至軸表面距離10箱體內(nèi)壁軸向距離165大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁40箱體軸承座孔端面間距離297 6.2減速器潤(rùn)滑與密封(1)潤(rùn)滑方式1 .齒輪潤(rùn)滑方式齒輪，應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑，但考慮成本及需要選用浸油潤(rùn)滑2. 齒輪潤(rùn)滑方式軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑3.齒輪