2圓錐圓柱-帶錐柱20240108

PAGEPAGE機械設(shè)計課程設(shè)計說明書題目：帶式運輸機傳動裝置設(shè)計學(xué)院：機械工程與自動化學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：陳曄起止時間：2024.12.23～2025.1.10遼寧工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計說明書PAGEPAGEII目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章傳動裝置的總體設(shè)計 11.1電動機的選擇計算 11.1.1選擇電動機功率 11.1.2選取電動機的轉(zhuǎn)速 11.2傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算 21.2.1分配傳動比 21.2.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 2第2章傳動零件的設(shè)計計算 42.1帶傳動的設(shè)計計算 42.1.1確定設(shè)計功率PC 42.1.2選取V帶的型號 42.1.3確定帶輪基準直徑 42.1.4確定中心距a和帶的基準長度Ld 52.1.5驗算包角 52.1.6確定帶根數(shù)z 52.1.8計算軸壓力Q 72.2高速級錐齒輪的設(shè)計計算 72.2.1選擇齒輪材料精度等級 72.2.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 72.2.3校核齒根彎曲疲勞強度 92.2.4齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計算 102.3低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 102.3.1選擇齒輪材料精度等級 102.3.2按接觸疲勞強度確定中心距 112.3.3驗算齒面接觸疲勞強度 132.3.4校核齒根彎曲疲勞強度 142.3.5齒輪主要幾何參數(shù) 15第3章軸類零件的設(shè)計計算 163.1高速軸的設(shè)計計算 163.2滾動軸承的選擇和壽命驗算 18第4章其他類零部件及潤滑的選擇計算 194.1鍵聯(lián)接的選擇和驗算 194.2聯(lián)軸器的選擇計算 204.3減速器的潤滑方式，潤滑油牌號的選擇及裝油量的計算 204.4軸承潤滑及密封方式的選擇 21第5章結(jié)論 22參考文獻 23PAGEPAGE16傳動裝置的總體設(shè)計1.1電動機的選擇計算根據(jù)工作要求及條件，選擇三相異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。1.1.1選擇電動機功率根據(jù)公式（1-1）[1]計算滾筒所需的有效功率：=F·V=3200×0.65=2.08kW （1-1）根據(jù)公式（1-2）[1]計算傳動裝置的總效率： （1-2）式中:滾筒效率:=0.96聯(lián)軸器效率:=0.99帶傳動效率:=0.95深溝球軸承：=0.99斜齒輪嚙合效率：=0.97傳動總效率:=0.95×0.972×0.994×0.99×0.96=0.816所需電動機功率:P總=Pw/η總=2.08/0.816=2.54kW1.1.2選取電動機的轉(zhuǎn)速根據(jù)公式（1-3）[1]計算滾筒轉(zhuǎn)速==(60×0.65)/(3.14×0.29)=42.83r/min（1-3）可選Y系列三相異步電動機Y132S-6，額定功率P0=3kW，同步轉(zhuǎn)速1000r/min；或選Y系列三相異步電動機Y100L2-4，額定功率額定功率P0=3kW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min[1]。均滿足P0＞Pr。表1.1電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功率（kW）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動比1Y100L2—43.01500142033.152Y132S—63.0100096022.41比較兩種方案可見，方案1選用的電動機質(zhì)量和價格較低，但傳動比過大。為使傳動裝置緊湊，決定選用方案2。電動機型號為Y132S-6。查表得其主要性能見表2.2。表2.2電動機主要性能電動機額定功率P0/kw3.0電動機軸伸長度E/mm80電動機滿載轉(zhuǎn)速n0/(r/min)960電動機中心高H/mm132電動機軸伸直徑D/mm38堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩T/N·m2.01.2傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算1.2.1分配傳動比總傳動比:i總=no/nw=960/42.83=22.41（1-4）V帶傳動比為2～5之間，取i帶=2.2則減速的傳動比：i減=i總/i帶=22.41/2.2=10.186（1-5）對減速器傳動比進行分配時，即要照顧兩級傳動浸油深度相近，又要注意大齒輪不能碰到低速軸，試取高速級：i1=2.98（1-6）低速級的傳動比：i2=i1.2.2各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電機軸P0=P電=2.54kWn0=960r/minT0=9550×P0/n0=9550×2.354/960=25.27N·mⅠ軸：即減速器高速軸P1=P0·η帶2.54×0.95=2.413kWn1=n0/i01=960/2.2=436.36r/minT1=9550×P1/n1=9550×2.54/36.36=55.59N·mⅡ軸：即減速器中間軸P2=P1·η齒·η承=2.13×0.97×0.99=2.32kWn2=n1/i12=n1/i1=436.36/3.708=117.68r/minT2=9550×P2/n2=9550×2.32/117.68=188.27N·mⅢ軸：即減速器的低速軸P3=P2·η齒·η承=232×0.97×0.99=2.23kWn3=n2/i23=117.68/2.747=42.84r/minT3=9550×P3/n3=9550×2.23/42.84=497.11N·mⅣ軸：即傳動滾筒軸P4=P3·η承·η聯(lián)=223×0.99·0.99=2.19kWn4=n3=42.84r/minT4=9550×P4/n4=9550×2.19/42.84=488.20N·m將上述計算結(jié)果匯于表3.1：表3.1各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率P(kW)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩T(N·m)傳動形式傳動比i效率η0軸2.5496025.27帶傳動2.20.95Ⅰ軸2.41436.3655.59齒輪傳動3.710.96Ⅱ軸2.32117.68188.27齒輪傳動2.750.96Ⅲ軸2.2342.84497.11聯(lián)軸器1.00.98Ⅳ軸2.1942.84488.20傳動零件的設(shè)計計算2.1帶傳動的設(shè)計計算注意：帶、齒輪各部分的設(shè)計計算，所有公式必須列出，所有代入數(shù)據(jù)必須寫出不可省略。注意：帶、齒輪各部分的設(shè)計計算，所有公式必須列出，所有代入數(shù)據(jù)必須寫出不可省略。2.1.1確定設(shè)計功率PC原始數(shù)據(jù)：電動機的輸出功率：2.54kW滿載轉(zhuǎn)速：960r/min從動軸轉(zhuǎn)速：384r/min傳動比：2.2根據(jù)參考文獻[2]選擇帶傳動參數(shù)及公式，查得：KA=1.2PC=KA×P=1.2×2.54=3.048kW （2-1）2.1.2選取V帶的型號由PC和n0確定帶的型號，因工作點外于A型區(qū)，故選A型。2.1.3確定帶輪基準直徑選擇小帶輪直徑：確定=100mm驗算帶速V：V==5.024m/s （2-2）在5～25m/s之間，故合乎要求確定從動輪基準直徑dd2=i帶=2.2×100=220mm查教材表3-6取=224mm實際從動輪轉(zhuǎn)速和實際傳動比i:不計ε影響，若算得與預(yù)定轉(zhuǎn)速相差±5％為允許。===2.24 （2-3）=428.57r/min （2-4）<5%，可用。2.1.4確定中心距a和帶的基準長度Ld:初定中心a0，按下式確定：0.7(dd2+dd1)≤≤2(dd2+dd1)0.7(100+224)≤≤2(100+224)（2-5）取=440mm。確定帶的計算基準長度Lc≈2+(+)+=2×440+(100+224)+=1397㎜ （2-6）取標(biāo)準Ld，查表取=1400mm確定中心距按下式：=-=440+=441.5mm（2-7）調(diào)整范圍=+0.03=441.5+0.03×1400=483.5mm=-0.015=441.5-0.015×1400=495.35mm2.1.5驗算包角≈180°-×60°=180°-×60°=163.15°＞1200 （2-8）符合要求2.1.6確定帶根數(shù)z包角系數(shù)ka：=1.25()=1.25()=0.9592 （2-9）查得：C1=3.78×10-4C2=9.81×10-3C3=9.6×10-15C4=4.65×10-5=1700mmω1===100.48rad/s=ω1〔C2--C3-C4lg(dd1ω1)〕=100×100.48×[3.78×10-4-9.81×10-5-9.6×10-15(100×100.48)2-4.65×10-5×lg(100×100.48)]=0.933（2-10）=C4ω1lg=4.65×10-5×100×100.48×lg=0.1406 （2-11）=C4ω1lg=4.65×10-5×100×100.48×lg=0.0394 （2-12）=(++)=0.9592×(0.933+0.1406+0.0394)=1.0672 （2-13）確定V帶的根數(shù)Z≥==2.856 （2-14）取Z=3根2.1.7確定初拉力F0：F0=500(-1)+qv2=500×=164.95N （2-15）式中q查得:q=0.1kg/m。2.1.8計算軸壓力QQ=2F0zsin=2×164.95×3×sin=979.02N （2-16）2.2高速級錐齒輪的設(shè)計計算注意帶柱柱和柱柱鏈的同學(xué)高低速級計算公式相同，帶錐柱的同學(xué)高低速級計算公式不同。注意帶柱柱和柱柱鏈的同學(xué)高低速級計算公式相同，帶錐柱的同學(xué)高低速級計算公式不同。原始數(shù)據(jù)：傳遞功率p=2.413kW，輸入軸齒輪轉(zhuǎn)速n=436.36r/min，傳動比i=3.71單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作16小時，每年工作300天，預(yù)期工作5年。根據(jù)參考文獻[2]選擇齒輪傳動參數(shù)及公式。2.2.1選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得硬度217～255HB，取硬度為235～250HB；大齒輪材料選用45鋼，正火處理，硬度162～217HB，取190～215HB。齒輪精度等級為8級(GB10095.2-2022)。按齒面接觸疲勞強度設(shè)計≥mm（2-17）初選=1.2==2.5（2-18）由教材表5—5查得：=189.8取=0.3T1==41.25N·m=60n1jLh=60×488.7×1×(10×300×8)=7.04×108（2-19）=/=7.04×108/3=2.35×108（2-20）查教材圖5-17得=1.04,=1.09取Zw=1.0，SHlim1=1.0，ZLVR=0.92，ZX=1.0由教材圖5-16(b)得=590Mpa，=580MPa由教材式(5-28)計算許用接觸應(yīng)力=ZN1ZXZWZLVR==543Mpa(2-21)=ZN2ZXZWZLVR==524Mpa（2-22）≥=（2-23）=64.56mm取=35，==3×35=105取=105m===1.85mm（2-24）取標(biāo)準模數(shù)m=2mm=2×35=70mm（2-25）=70×(1-0.5×0.3)=59.5mm（2-26）===1.523m/s（2-27）由教材表5—3取=1.25==0.53305（2-28）查教材圖5—4=1.035R===110.68mm,取R=111mm（2-29）=0.3×110=33.3mm取b=34mm（2-30）===0.57（2-31）查教材圖5—7得=1.11==1.25×1.025×1.11=1.422=＜〔〕2=2.5×189.8×=436.45Mpa＜=524Mpa安全（2-32）校核齒根彎曲疲勞強度由教材式5—55=≤=arctan=arctan=18.43495O（2-33）==-16.43495O=71.56505O（2-34）=35/cos18.43495O=36.893（2-35）105/cos71.56505O=332.04（2-36）按,查教材圖5—14得=2.5,=2.14查教材圖5—15得=1.65，=1.88查教材圖5—18b得=220MPa,=210MPa查圖5—19得=1.0，=1.0由式5—32得=1.0取=2.0，=1.4由式5—31===314MPa（2-37）===300MPa（2-38）===137.32MPa<=314MPa安全（2-39）===133.93MPa＜=300MPa安全（2-40）齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計算=35，=105，u=3,m=2mm==2×35=70mm==2×105=210mm=+=70+2×2×cos18.43495O=73.8mm=+=210+2×2×cos71.56505O=219.391mm=-=70-2.4×2×cos18.43495O=65.45mm=-=210-2.4×2×cos71.56505O=209mmR===110.7mm34mm2.3低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計計算原始數(shù)據(jù)：傳遞的功率P=2.32kW，輸入軸轉(zhuǎn)速n=117.68r/min，傳動比i=2.75，單向傳動，工作載荷有輕微沖擊，每天工作16小時，每年工作300天，預(yù)期工作5年。根據(jù)參考文獻[2]選擇齒輪傳動參數(shù)及公式。2.3.1選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得硬度217～255HB，取硬度為235～250HB；大齒輪材料選用45鋼，正火處理，硬度162～217HB，取190～215HB。齒輪精度等級為8級(GB10095.2-2022)。查圖得:=580Mpa，=545MPa計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：=60=60×117.68×1×(16×300×5)=1.695×108=/==6.17×107查圖得：1.1，1.2取：=1.0，=1.0查圖得：=580MPa，=545MPa==638MPa==654MPa2.3.2按接觸疲勞強度確定中心距≥(u+1)mmT2==188273.28N·mm初選=1.2，暫取，0.350.99查表得=189.8計算估取則===2.467a≥(u+1)==148.44mm圓整?。篴=150mm一般取：=(0.01～0.02)=(0.01～0.02)×150=1.5～3取標(biāo)準值：=2.5mm兩齒輪齒數(shù)和：zΣ===117.38?。簔Σ=117z1=zΣ/(u+1)==31.22?。簔1=32z2=zΣ-z1=117-32=85實際傳動比：==2.656傳動比誤差：3.31%＜5%故在允許范圍內(nèi)。修正螺旋角：β=arccos=arccos=12.8390與初選接近，，不可修正===82.051mm==217.949mm圓周速度：V===0.505m/s2.3.3驗算齒面接觸疲勞強度=≤查表得：=1.25/100=0.505×32/100=0.1616按8級精度查圖得動載系數(shù)=1.1齒寬b==0.35×150=52.5mm?。篵2=60mmb1=65mm=60/82.015=0.713查圖知齒輪相對于軸承非對稱布置，兩輪均為軟齒面，得：=1.06查表得：=1.2載荷系數(shù)==1.25×1.1×1.06×1.2=1.749計算重合度，以計算：=+2m=82.051+2×1.0×2.5=87.051mm=+2m=217.949+2×1.0×2.5=222.949mm=arctan(tan/cosβ)=arctan(tan200/cos12.8390)=20.4710=cos=82.015×cos20.4710=76.836mm=cos=217.949×cos20.4710=204.185mm=arccos=arccos=28.0360=arccos=arccos=23.6750=［(tan-tan)+(tan-tan)］=[32×+85×]=1.692===1.698計算=arctan(tancos)=arctan(tan12.839°×cos20.4710)=12.0530===2.443計算齒面接觸應(yīng)力==2.443×189.8×0.769×0.987×=534.17MPa<[σH主要參數(shù)為：=2.5mm，z1=32，z2=85，β，d1=82.051mm，d2=217.949mm，b2=60mm，b1=65mm。2.3.4校核齒根彎曲疲勞強度=≤=/=32/=34.525=/=85/=170.8按，查圖得：=2.5，=2.25查圖得：=1.65，=1.78計算：=1-=1-1×=0.893計算:=0.25+=0.25+=0.674計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：查圖得：220MPa，210MPa查圖得：1.0?。篩x=1.0，==314.286Mpa==300Mpa===132.852MPa<=314.286Mpa故安全===128.99MPa<=300MPa故安全2.3.5齒輪主要幾何參數(shù)d1=82.051mmd2=217.949mm，d1與d2之和必須等于2a=87.051mm，=22.949mmd1與d2之和必須等于2a=-2.5=82.051-2.5×2.5=75.801mm=-2.5=217.949-2.5×2.5=211.699mm=150mm齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計計算：小齒輪da1＜200mm，制成實心結(jié)構(gòu)的齒輪。大齒輪da2＜500mm，做成腹板結(jié)構(gòu)。軸類零件的設(shè)計計算3.1高速軸的設(shè)計計算1.選擇軸的材料軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理2.按扭矩初步估算軸端直徑 （3-1）查表得：=110—160，?。?110考慮軸端有一個鍵槽，在計算時應(yīng)該增加3%～5%×（1+3%）=24.142mm考慮軸端有一個鍵槽?。?25mm3.初選滾動軸承因該軸上裝有圓錐齒輪，需要調(diào)整軸向位置，考慮裝拆調(diào)整方便起見，選用圓錐滾子軸承。根據(jù)軸端尺寸，帶輪的定位方式和軸承的大概安裝位置，初選單列圓錐滾子軸承30206(30×62×17)。軸承要和圖里的對應(yīng)軸承要和圖里的對應(yīng)4.設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)兩軸承之間的跨距mm確定軸承的潤滑方式與密封方式齒輪圓周速度：1.67m/s由于所以滾動軸承采用脂潤滑高速軸密封處的圓周速度0.743m/s由于，所以采用氈圈密封。布置軸上零件，設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)安裝和定位的需要，初定各軸段直徑和長度，各跨度尺寸，作軸的簡圖如圖3.1。5.對軸進行分析。計算齒輪所受的各個分力，繪制空間受力簡圖。圓周力=/=2×39930/56.1=1423.5N軸向力=1423.5×tan20°×sin16.84°=150.1N徑向力=1423.5×tan20°×cos16.84°=495.9N帶對軸的壓軸力Q=675N將空間力系分解為H（圖3.2）和V（圖3.3）平面力系，分別求支反力，-Q×166+=0此圖需用自己的高速軸，注意標(biāo)注軸徑、各段軸長尺寸，不帶公差，白底。此圖需用自己的高速軸，注意標(biāo)注軸徑、各段軸長尺寸，不帶公差，白底。圖3.1高速軸結(jié)構(gòu)圖圖3.3H平面力系圖3.3V平面力系3.2滾動軸承的選擇和壽命驗算由于轉(zhuǎn)速高、有較小軸向力，故選用深溝球軸承，查得6206軸承注意軸承校核的時候用圖里的高速軸軸承參數(shù)進行校核，注意軸承類型，類型不同，校核方式不同。：=15KN=10KN[1]。注意軸承校核的時候用圖里的高速軸軸承參數(shù)進行校核，注意軸承類型，類型不同，校核方式不同。===1347.5N （3-2）===1838.1N （3-3）Fa=494.94N=0，=Fa=494.94N/=494.94/10=0.049494查表得e=0.25A2/R1=494.94/1347.5=0.269＞e=0.536，=1.97=0/=0＜eX1=1，=0軸承承受輕度載荷沖擊，所以取=1.2=×(+) （3-4）=1.2×1347.5=2425.5N=×(+)=2304.27N∵＜∴計算軸承2的壽命=h=2.2 年 （3-5）預(yù)期壽命:5年，試用期間需要換3次軸承。其他類零部件及潤滑的選擇計算4.1鍵聯(lián)接的選擇和驗算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前文設(shè)計計算得知：V帶帶輪材料為4