課程設(shè)計(jì)課程名稱______________________題目名稱______________________學(xué)生學(xué)院______________________專業(yè)班級(jí)______________________學(xué)號(hào)______________________學(xué)生姓名______________________指導(dǎo)教師______________________200年月日

題目名稱傳動(dòng)裝置軸系零件裝配設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)金屬材料工程（1）班姓名陳詩(shī)唐學(xué)號(hào)3107007129設(shè)計(jì)任務(wù)一．設(shè)計(jì)題目1．設(shè)計(jì)題目名稱自動(dòng)送料帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器。2．工作條件輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，兩班制工作，使用期限8年，小批量生產(chǎn)，輸送帶速度容許誤差±5%。3.原始數(shù)據(jù)1．輸送帶拉力F=3600N2．輸送帶速度V=2.0m3．滾筒直徑D=300mm二．設(shè)計(jì)方案分析本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了1級(jí)傳動(dòng)，帶傳動(dòng)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(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動(dòng)，故布置在傳動(dòng)的高速級(jí)，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。再說(shuō)明直齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)。減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。三．教學(xué)目的1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使理論和產(chǎn)生實(shí)際知識(shí)密切地結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和擴(kuò)展。2、學(xué)習(xí)和掌握通用零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。3、訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)的思維方法，對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及經(jīng)驗(yàn)估計(jì)、考慮機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定…………….………4二、電動(dòng)機(jī)的選擇……4三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比……………5四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算………6五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……11七、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算……………16八、設(shè)計(jì)結(jié)果……………16設(shè)計(jì)計(jì)算一、傳動(dòng)方案擬定1、工作條件：使用年限8年，，兩班工作制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，輕度沖擊，環(huán)境溫度20攝氏度。2、原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F=3600N；帶速V=2.0m/s；滾筒直徑D=300mm3、設(shè)計(jì)方案:單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.0/π×300=127.32r/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(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I’a=3~6。取V帶傳動(dòng)比I’1=2~4，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I’a=6~24。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=（6~24）×127.32=763.92~30556.68r/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(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：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(jiàn)第2方案比較適合，則選n=1500r/min。二.電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇：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：①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ηη帶=090η軸承=098η齒輪=098η聯(lián)軸器=0.99η總=η帶×η軸承×η齒輪×η聯(lián)軸器×η聯(lián)軸器=0.90×0.98×0.98×0.99×0.99=0.84②電機(jī)所需的工作功率：Pd=FV/η滾筒.η傳總=3600×2.0/1000×0.90×0.84=9.52kW按手冊(cè)表推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比I1=3～6。取V帶傳動(dòng)比I2=2～4，則總傳動(dòng)比范圍為I總=6～24。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為n筒=（6~24）×127.32=763.92~30556.68r/min3、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)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(hào)為Y160M-4。其主要性能：額定功率：11KW，滿載轉(zhuǎn)速1460r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.3。質(zhì)量79kg三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=1460/127.32=11.462、分配各級(jí)偉動(dòng)比（1）據(jù)指導(dǎo)書(shū)，取齒輪i帶=2.8（單級(jí)減速器i=2~4合理）（2）∵i總=i齒輪×i帶∴i帶=i總/i齒輪=11.46/2.8=4.1四、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）n1=n電機(jī)=1460r/minnII=nI/i帶=1460/2.8=521.42(r/min)nIII=nII/i齒輪=521.42/4.1=127.17(r/min)2、計(jì)算各軸的功率（KW）PI=Pd×η聯(lián)軸器=9.52×0.99=9.42KWPII=PI×η帶=9.42×0.9=8.48KWPIII=PII×η軸承×η齒輪=8.48×0.98×0.98=8.14KW3、計(jì)算各軸扭矩（N·m）TI=9550PI/nI=9550×9.42/1460=61.16N·mTII=9550PII/nII=9550×8.48/521.42=173.62N·mTIII=9550PIII/nIII=9550×8.14/127.17=611.28N·m五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算㈠.皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1).確定計(jì)算功率Pca由于每天工作時(shí)間T=12h，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=1.2×9.42kW=11.304kW2).選擇V帶的帶型根據(jù)Pca,n1由圖8-10選擇B型V帶。3).確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1并驗(yàn)算帶速υ①由表8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=125mm。②按式（8-13）驗(yàn)算帶速:υ=πdd1nI/(60×1000)=π×125×1460/60000=9.55m因?yàn)?m/s<υ<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=2.8×125=3505).確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lo①根據(jù)式0.7(dd1+dd2)<a<2(dd1+dd2)算得332.5<a<950mm則取ao=500mm②由式（8-22）計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lo≈2a+0.5π(dd1+dd2)+0.25(dd2-dd1)2/a=2×500+0.5π×(125+350)+0.25×(350-125)2/500=1771mm≈6).驗(yàn)算小帶輪的包角α由包角公式α≈1800-(dd2-dd1)57.50/a=1800-(350-125)×57.50/500=1540>9007).計(jì)算帶的根數(shù)z①由dd1=125mm和nI=1460r/min，查表8-4a得Po=2.21kW.根據(jù)nI=960r/min，i=2.7和A型V帶，查表8-4b得ΔPo=0.46kW查表8-5得Kα=0.928，查表8-2得K=0.95則Pr=(Po+ΔPo)Kα×KL=(2.21+0.46)×0.928×0.95kW=2.35kW②V帶根數(shù)z=Pca/Pr=11.304/2.35=4.8（根），取整z=5根8).計(jì)算實(shí)際中心距a=ao+0.5(L-Lo)=500+0.5×(1800-1771)=51amin=a-0.015d=514.5-1800×0.015=487.5amax=a+0.03d=514.5-1800×0.03=569.59)計(jì)算軸上壓力由課本查得q=0.17kg/m，由式（5-18）單根F0=500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×11.304/5×5.03×(2.5/0.928-1)+0.1×9.55×9.55N=216N則作用在軸承的壓力FQ，F(xiàn)Q=2ZF0sinα1/2=2×5×2161sin154/2=2104.610).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>30m/s用鑄鐵HT150輪槽寬度14×5=70（㈡.齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1).選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。①由傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。②輸送機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095—88）。③材料選擇：由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為270HBS大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=4.1取小齒輪齒數(shù)Z1=26。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=4.1×26=106.6取整為107實(shí)際傳動(dòng)比I0=107/26=4.115傳動(dòng)比誤差：i-i0/I=4.115-4.1/4.1=0.375%<2.5%可用2).按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)①試選載荷系數(shù)Kt=1.3②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。由公式T1=95.5×105P1/n1=95.5×105×8.48/521.42=155.314N·m③由表10-7選取齒寬系數(shù)φd=0.8(5)許用接觸應(yīng)力[σH][σH小]=380+270=650[σH大]=380+0.7×240=548[σF小]=150+0.3×270=236[σF大]=140+0.2×240=188故得：d1≥{670×670/[σH]2}(kT1(i+1)/φdi)1/3=77.71mm模數(shù)：m=d1/Z1=77.71/26=2.98根據(jù)課本表9-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=3×26mm=d2=mZ2=3×107mm=齒寬：b=φdd1=0.8×78mm=62.4mm去整取b=35mmb1=40mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本式查表得Yf1=2.60Yf2=2.22F1=(2kT1/bm2Z1)bd1m=2σF1×1.3×155314×2.6/63×78×3=71.22≤σF小]σF2=71.22×2.22/2.60=60.81≤σF大]故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=3(26+107)/2=199.5(10)計(jì)算齒輪的圓周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×78×1460/60×1000=5.96m4).幾何尺寸計(jì)算①計(jì)算分度圓直徑。d1=z1m=26×3mm=78mm；d2=z2m=1②計(jì)算中心距a=0.5(d1+d2)=0.5×(78+321)mm=199.5mm齒頂圓直徑da1=m(z1+2)=3×(26+2)=84mm齒頂圓直徑da2=m(z2+2）=3×(107+2)=327mm③計(jì)算齒輪寬度b=φdd1=0.8×78mm=62.4mm取整63b2=b1+5=68mm④齒根圓直徑df1=d1-2.5m=78-7.5=70.5mmdf2=d2-2.5m=321+6=327mm5).小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①軸的直徑dmin≥Ao(P/n)1/3,查表15-3選擇45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）,則取Ao=112，dmin=24.7mm，由于軸截面開(kāi)有鍵槽，軸徑增加5%～7%，則取d=35mm。②確定齒輪類型則采用實(shí)心結(jié)構(gòu)齒輪③參照?qǐng)D10-38設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)D3=1.6d=1.6×35mm=56mm；L=(1.2～1.5)d=42～52.5mm取L=50mm由于L≥B，則取B=40mm6).大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①連接大齒輪的軸直徑dmin≥Ao(P/n)1/3,查表15-3選擇45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）,則取Ao=112，dmin=35.4mm，由于開(kāi)有鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%～7%取d=40mm。②確定齒輪類型。，則采用腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪。③設(shè)計(jì)腹板式齒輪結(jié)構(gòu)。六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算Ⅰ、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①軸上零件的定位，固定和裝配選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217～255HBS）單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)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(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過(guò)渡配合固定。②確定軸各段直徑和長(zhǎng)度2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)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(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度d1≥Ao(P1/n1)1/3=（103~126）(9.42/1460)1/3=（19.1~23.4）mmd2≥Ao(P2/n2)1/3=（103~126）(8.48/521.42)1/3=（26.1~31.9mmd3≥Ao(P3/n3)1/3=（103~126）(8.14/127.14)1/3=（41.2~50.4）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=794.6N·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/T5014-2003選用TL3型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為1000N·mm,半聯(lián)軸器孔徑d=50mm,故取dⅠ-Ⅱ=50mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm,由于半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1應(yīng)該小于L,所以取LⅠ-Ⅱ=110mm.右段需要制一個(gè)軸肩,高約未4故取dⅡ-Ⅲ=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6～10mm。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1～5mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。考慮滾動(dòng)軸承的裝拆，選用深溝球滾動(dòng)軸承型號(hào)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)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(zhǎng)為15mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)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根據(jù)《課程設(shè)計(jì)》表3-1，表4-1以及圖4-1，得δ取10mm,δ1取8mm,齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：△1=1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>1.5~2.0m/s故軸采用油滴潤(rùn)滑△3=3mm軸承寬：33mm選用彈性套柱聯(lián)軸器查表得可算得m=22mme=12mm所以可以設(shè)計(jì)出各段軸的長(zhǎng)度，分別為110mm46mm41mm59mm8mm32mm⑦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(zhǎng)為63mm,為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)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(zhǎng)32mm,配合為過(guò)渡配合H7/k6⑧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(jiàn)圖紙標(biāo)注.軸的校核計(jì)算對(duì)于輸入軸校核：TIII=9550PIII/nIII=9550×8.14/127.17=611.28N·mFt=2TIII/d1=611.28/321=3080.8NFr=Fttanα=1386N·繪制軸受力簡(jiǎn)圖（a）繪制垂直面彎矩圖（b）FAY=FBY=Fr/2=0.693NMC1=FAYL/2=40.194Nm繪制水平面彎矩圖（c）FAZ=FBZ=Ft/2=1504.4NMC2=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+（αT）2]1/2=102.362Nm校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度σe=Mec/0.1d3=49.8MPa<[σ-1]b∴該軸強(qiáng)度足夠。六、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)任務(wù)書(shū)上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，所以選擇深溝球軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)《課程設(shè)計(jì)》表15-3選擇輕窄（2）系列6212，滾動(dòng)軸承的當(dāng)量載荷為：∵＝0，∴∴X=1；則P=fp=（1.0~1.2）1386=（1386~1663.2）N查表知C=47.8，根據(jù)公式：L=