1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級圓柱齒輪減速器 系 機(jī)械系 專業(yè) 材料成型及控制工程 班級 15-1 設(shè)計(jì)者 孫新凱 指導(dǎo)教師 2017年 06 月 12 日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書0二、帶式運(yùn)輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)1三、普通V帶傳動的設(shè)計(jì)4四、斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)6五、滾動軸承和傳動軸的設(shè)計(jì)10六、軸鍵的設(shè)計(jì)18七、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)18八、潤滑和密封19九、設(shè)計(jì)小結(jié)20十、參考資料20一.設(shè)計(jì)任務(wù)書一.設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動裝置。二.工作條件及設(shè)計(jì)要求1. 工作條件：兩班制，連續(xù)單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35；2. 使用折舊期：8年;3. 檢查間隔期

2、：四年一次大修，兩年一次中修,半年一次小修；4. 動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V5. 運(yùn)輸帶速允許誤差為5%。6.制造條件及批量生產(chǎn)：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。三.原始數(shù)據(jù)第二組選用原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=2200N 運(yùn)輸帶工作速度V=1.1m/s 卷筒直徑D=240mm四.設(shè)計(jì)任務(wù)1.完成傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.完成減速器裝備草圖一張（A1）。3.完成設(shè)計(jì)說明書一份。二.帶式運(yùn)輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)電動機(jī)的選擇1.電動機(jī)類型的選擇：按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動機(jī)2.電動機(jī)功率的選擇：=Fv/1000=2200*1.1/1000=2.42kw3.確定

3、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：卷筒工作的轉(zhuǎn)速 =60*1000/(*D)=60*1000*1.1/(3.14*240)=87.58r/min 4.初步估算傳動比：由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-2，單級圓柱齒輪減速器傳動比=620電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍； =i· v=(620)87.58=(525.481751.6) r/min因?yàn)楦鶕?jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的工作要求可知，電動機(jī)選1000r/min或1500r/min的比較合適。5.分析傳動比，并確定傳動方案（1）機(jī)器一般是由原動機(jī)，傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和動力，變換其運(yùn)動形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直

4、接影響機(jī)器的工作的性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護(hù)方便。 本設(shè)計(jì)中原動機(jī)為電動機(jī)、工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動方案采用兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級圓柱齒輪減速器選用V帶傳動是V帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可以緩和和沖擊振動。齒輪傳動的傳動效率高，使用的功率和速度范圍廣、使用壽命較長。由于本運(yùn)輸送機(jī)是在室內(nèi)，考慮工作的背景和安全問題，固在齒輪區(qū)采用封閉式，可達(dá)到更好的效果。故其方案示意圖如下圖所示：6.傳動裝置的總功率由圖1可知：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表1-5

5、可知。初選彈性聯(lián)軸器、球軸承、8級齒輪精度查表可知=096*099*0.97*0.99*099*0.99*0960.867.電動機(jī)所需的工作功率查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表12-1可知。符合同步轉(zhuǎn)速1000r/min Y132S-6和1500r/min Y100L2-4適合，考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價(jià)格比較，則選n=1500r/min。即確定這里取Y100L2-4其額定功率，滿載轉(zhuǎn)速為1430r/min。8.分配傳動比又 考慮潤滑條件為使兩級大齒輪直徑相近取i帶=4則 i齒=4.19.計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速軸 n1=nm=1430r/min軸 n=n/i1=1430/4=357.5r/min軸 n

6、= n/i=357.5/4.1=87.2r/min卷筒軸nw= n=87.2r/min10.計(jì)算各軸的功率 軸 p1=pd=2.81kw 軸p=322.67×0.99×0.97=2.56kw軸p=p32=2.67×0.99×0.97=2.56kwP卷= p42=2.56×0.99×0.99=2.51kw11.計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)Td=9.55×106×Pd/nm=1.88×104N/mmT1=Td=1.88×104N/mmT=9.55×106×P/n=7.13×104N/m

7、mT軸=T3×2×i=2.82×105N/mm卷筒軸 T卷=T42=2.76×105N/mm12.運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果列出表軸名參數(shù)軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n（r/min）1430357.587.287.2輸入功率P（kw）2.812.672.562.51輸入轉(zhuǎn)矩T()1.88×104N/mm7.13×104N/mm2.82×105N/mm2.76×105N/mm傳動比i 44.1 1效率 0.95 0.96 0.98三.普通V帶傳動的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書步驟計(jì)算及說明結(jié)果（1）計(jì)算功率查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-8可知取則（2）選擇

8、帶型據(jù)和由 圖10-3可知 選A型帶A型（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-9可知，確定則查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表取標(biāo)準(zhǔn)值（4）驗(yàn)算帶速V=6.74 因?yàn)?m/sv25m/s符合要求（5）計(jì)算帶長初定中心距初選V帶中心距a0=750mm取帶的基準(zhǔn)長度由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-3選取相近的（6）確定中心距a=759 mm（7）驗(yàn)算包角160º90º 符合要求（8）確定帶的根數(shù)Z據(jù)和 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-5可知P0=1.07查表7-6可知.由小輪包角查表7-7。查表7-3可知. 則有取Z=4(9)單根V帶的的初拉力由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表7-2得A型V帶的單位質(zhì)量長度q=0.1kg/m所以

9、（10）作用在軸的力小帶輪采用實(shí)心式dd1=75mm 大帶輪為輪輻式dd2=300mm由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-2取單根帶寬為13mm取帶輪寬為52mm輪轂寬度48mm四.圓柱齒輪傳動設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書步驟計(jì)算及說明結(jié)果（1）選擇齒輪齒輪類型材料和精度選用斜齒圓柱齒輪傳動 ，小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為169217HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器，有機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表9-1選用8級精度。小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為190HBS(2)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)載荷系K小齒輪轉(zhuǎn)矩齒數(shù)和齒寬系數(shù)許用接觸應(yīng)力初選螺旋角=13º

10、一般在8º25º兩齒輪均為剛質(zhì)齒輪，由式9-3可求出值，先確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)；查表9-4取K=1.2K=1.2 小齒輪齒數(shù)取.則大齒輪齒數(shù)為,單級齒輪傳動對稱布置，由表9-8取齒寬系數(shù)由圖9-6查得查表9-7查得安全系。按預(yù)期壽命10年，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作，計(jì)算應(yīng)許用接觸應(yīng)力分度圓直徑由式（9-3）得d1 2KT1/d*u-1/u(ZEZHZ)21/3 （3）幾何尺寸計(jì)算查表8-2.取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm. d1=mnZ1/cos=2.5×24/0.97=61.86mmd2= mnZ2/cos=2.5×98/0.97=252.58mmb2=d

11、5;d2=1×61.86=61.86mmb1=b2+(510)=66.8671.86mm圓取整b1=70mm b2=65mm 則m=2.5d1=61.86mmd2=252.58mmb2=65mm b1=70mm（3）幾何尺寸計(jì)算取a=157mm（4）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核許用彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)強(qiáng)度校核齒輪圓周速度根據(jù)式,如,查得 由表9-7查得YFs1=4.15YFs2=3.94重合度系數(shù)Y按式（9-8）計(jì)算得Y=0.25+0.75/1.66=0.7螺旋角系數(shù)Y=1-*/120º=1-1*14.07º/120º=0.88計(jì)算大小齒輪的YFS/

12、F并加以比較YFS1/F1=4.15/433.5=0.0096 YFS2/F2=3.94/324.6=0.0121由表可知小齒輪較弱故代入大齒輪數(shù)據(jù)進(jìn)行校核有F1=2KT1/bd1mn* YFS1*Y*Y=2*1.2*7.13*104*4.15*0.7*0.88/70*61.86*2.5=43.52<F2故彎曲強(qiáng)度足夠可知選8級精度合適五. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計(jì)一.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.輸出軸 P=2.56kwn=87.2r/minT=2.82*105N*mm 2求作用在齒輪上的力低速大齒輪的分度圓直徑d2=mZ2/cos=2*98/cos14.07º=252.28mm而切向力Ft

13、=2T/d2=2.82*105*2/252.58=2232.96N=20º徑向力Fr=Fttan/cos=2232.96*0.36/0.97=828.73N軸向力 Fa=Fttan=2232.96*0.25=558.24N3. 初步確定軸的最小直徑材料45號鋼 正火處理查表12-1取抗拉極限b=590MPa 查表12-5取對稱循環(huán)許用彎曲應(yīng)力-1b=55MPa查表12-3取C=110代入下式Dmin=c(P/n)1/3=33.93mm由于軸上有一個(gè)鍵槽故d=1.05dmin所以d=35.63mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑d-為了使所選軸直徑d-與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故

14、需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。4聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：Tca=KT查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-1 13-1 取K=1.5 則Tca=KT=423000N·mm計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件且結(jié)合d-查查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-7選LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250000N·mm，半聯(lián)軸器孔徑d=38 取半聯(lián)軸器長度L=82mm與軸配合的轂孔長度L=60mm5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);徑向尺寸的設(shè)計(jì)：d1=38mm h=0.071d2=d1+2h38×(1+2×0.07)=43.32mm所以d2處將安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)取d2=45mmd3與軸承內(nèi)徑配合，取d3=50

15、,選軸承型號T210cd4與齒輪孔徑配合 按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取d4=53mmd5=60mm6軸的強(qiáng)度校核 1.齒輪受力 大齒輪 d2=252.58mm 轉(zhuǎn)矩T3=9.55*106*P/n=280366.97N·m切向力 Ft=2T3/d2=2220N 徑向力Fr=823.92N軸向力Fa=555N 2.軸的受力簡圖 3.計(jì)算支撐反力水平面： FH1*100+Fa*d2/2+Fr*55=0 FH2+FH1=Fr 得 FH1=1154N FH2=-330N4. 繪制彎矩圖： Fr b截面 （MH1）max=FH1*45=51930N·mm （MH2）max=-MHb+Fa*d2/2

16、=51930+555*126.29=18161N·mmFt 垂直方向 FZ=0 Ft-Fv2-Fv1=0 Mb=0 55Fv2=45Fv1 Fv1=1221N Fv2=999N （Mv1）max=45Fv1=1221*45=54945 （Mv2）max=55Fv2=999*55=549455. 大齒輪軸軸承壽命校核1. 軸承徑向載荷 FH1=1154N FH2=-330N 齒輪軸向力Fa=-555N2. 派生軸向力大小選軸承代號為7010C由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-9 額定靜載為22000N Fa/cor=555/22000=0.253 取e=0.4Fda=0.4*FH1=0.4*115

17、4=461.6N 向右 Fdc=0.4*FH2=0.4*330=132N 向左因齒輪軸向力向左且FatFDC>fda ,所以A軸承壓緊 C放松 則軸向力為;Fa1=555+132=687N 向左 Fa2=461.6N 向右因 Fa1/cor=687/22000=0.031 Fa2/cor=461.6/22000=0.021 查表 e1=0.43 e2=0.40所以Fda=e1·FH1=0.43*1154=496.22N當(dāng)量動載荷的求解 Fa1/FH1=687/1154=0.595>e1 徑向x=0.44 軸向Y=1.3 Fa1/FH1=461.6/330=1.398>

18、;e2 x=0.44 Y=1.4 P=fP（xFr+YFa）由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-8取 fP=1.2Pra=1.2*(0.44*1154+1.3*687)=1681.032Prc=1.2*(0.44*330+1.4*461.6)=949.28 故只需對A軸承進(jìn)行校核檢驗(yàn)A軸承的壽命 基本額定動載26.5kw 由Lh=(106/60n)*(c/Pra)3=(106/60*87.2)*(26500/1681.032)3=748171.06128年>8年六.軸鍵的設(shè)計(jì)1.帶輪與輸入軸間鍵軸徑 d=25 輪轂長度L=35mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表4-1選擇A型平鍵 b=8 h=7 L=28

19、(GB/T/1095-2003)3.輸出軸與齒輪間鍵的選擇軸徑 d=63 輪轂長度 L=70mm 小型平鍵;b=18 h=11 L=56 (GB/T/1096-2003)3.輸出軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇 d=38 L=59 A型平鍵 b=10 h=8 L=50mm (GB/T/1096-2003)七聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)（1）類型選擇 由于兩軸相對位移很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)。 （2）載荷計(jì)算 由可知其中為工作情況系數(shù)，由課本表5-2得計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3）型號選擇根據(jù)，軸徑d，軸的轉(zhuǎn)速n， 查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003，選用HL2型彈性柱銷聯(lián)，其額定轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速n=5600r/min 。因?yàn)楣史弦蟀?.潤滑和密封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。