帶式傳動(dòng)減速器的設(shè)計(jì)

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1、 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 題目 帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置 系 別 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí) 07級(jí)統(tǒng)本（1）班 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 魏科容 起訖日期 2009.12.28~2010.01.8 指導(dǎo)教師 黃敏江 職稱(chēng) 高工 教研室主任 日 期 2009~01~08

2、 江西藍(lán)天學(xué)院教務(wù)處印制 目錄 一、設(shè)計(jì)目的……………………………………………………… 3 二、設(shè)計(jì)課題……………………………………………………… 3 三、設(shè)計(jì)要求……………………………………………………… 4 四、傳動(dòng)方案分析與比較………………………………………… 4 五、電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算………………………………………… 6 六、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)說(shuō)明………………………………… 8 七、軸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 14 八、鍵長(zhǎng)的確定…………………………………………………… 17 九、軸承壽命的校核…………

3、…………………………………… 17 十、設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………… 20 十一、參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 20 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 計(jì)算項(xiàng)目 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容及說(shuō)明 主要結(jié)果 一、設(shè)計(jì)目的 二、設(shè)計(jì)課題 三、設(shè)計(jì)要求 四、傳動(dòng)方案分析與比較 五、電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算

4、 六、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)說(shuō)明

5、 七、軸的設(shè)計(jì) 八、鍵長(zhǎng)的確定 九、軸承壽命的校核

6、 十、設(shè)計(jì)總結(jié) 十一、參考文獻(xiàn) 十二、 零件圖 十三、 裝配圖

7、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和部分非機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程重要的綜性 與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其基本目的是： (1).通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。 (2).學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。 (3).進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）。 設(shè)計(jì)一用于帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置。輸送機(jī)連續(xù)工作

8、，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限10年，一班制工作，卷筒不包括其軸承效率為97%，運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%。 原始數(shù)據(jù) 3 工作機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩T（Nmm） 900 運(yùn)輸帶工作速度V（m/s） 1.3 卷筒直徑D（mm） 380 1. 減速器裝配圖紙一張（１號(hào)圖紙） 2. 軸、齒輪零件圖紙各一張（２號(hào)或３號(hào)圖紙） 3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一分 我們這次的設(shè)計(jì)題目是帶式輸送機(jī)，他的主要功能是通過(guò)輸送帶運(yùn)送機(jī)器零部件或其他物料。我們組根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)擬定了三個(gè)傳動(dòng)方案，下面進(jìn)行分析與比較。 方案一 采用的是閉式兩級(jí)圓柱齒輪減速器 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)

9、機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入兩級(jí)圓柱齒輪減速器3，再通過(guò)聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送帶6工作。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(1)如下： 方案二 采用的是V帶傳動(dòng)及單級(jí)圓柱齒輪減速器 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)2通過(guò)V帶傳動(dòng)1將動(dòng)力傳入單級(jí)圓柱齒輪減速器3，再通過(guò)聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒6，帶動(dòng)輸送帶5工作。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（2）如下： 方案三 采用的是單級(jí)蝸桿減速器 帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入單級(jí)蝸桿減速器3，再通過(guò)聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送機(jī)6工作。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（3）如下： 方案一的結(jié)構(gòu)尺寸小、承載能力大、

10、傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)，適合于較差環(huán)境下長(zhǎng)期工作；方案二雖然有減振和過(guò)載保護(hù)作用，但是外輪廓尺寸較大，而且V帶傳動(dòng)不適合惡劣的工作環(huán)境；方案三的結(jié)構(gòu)雖然緊湊，但傳動(dòng)效率低， 成本高，長(zhǎng)期連續(xù)工作不經(jīng)濟(jì)。盡管這三種方案都能滿(mǎn)足帶式運(yùn)輸機(jī)的要求，但經(jīng)過(guò)比較我們選的是方案一。 1.電動(dòng)機(jī)的的選擇 (1) 工作機(jī)的功率Pw W=2πn/60 V=W×r=2πn/60×ｄ×10-3/2 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n =60×V×10-3 /πｄ =60×1.3×10-3 /π×380 =65.34 (r/min) Pw =π n/9550ηw =6.414(kW) (2) 總效率

11、η η=η2嚙合η2聯(lián)軸器η3軸承=0.972×0.99×0.973 =0.85 (3) 所需電動(dòng)機(jī)功率Pd Pd = Pw/η=6.414/0.84=7.32(kW) 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得Pcd=6.5 Kw 選Y160M-6 n滿(mǎn)= 970 (r/min) 2. 傳動(dòng)比的分配 i總= n滿(mǎn)/n=970/65.34=14.85 取第一級(jí)齒輪i1=4.4 第二級(jí)齒輪i2=3.38 3. 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 (1) 轉(zhuǎn)速n n1= n滿(mǎn)=970 (r/min) n2 = n1/i1=220.45 (r/min) n3= n2/i2 = 65.22 (r

12、/min) (2)功率P P0=Pd=7.5 Kw 輸入P1 = P0×η聯(lián)軸器=7.5×0.99=7.43 Kw 輸出P1=輸入P1×η軸承=7.5×0.99×0.99=7.35 Kw 輸入P2=輸出P1×η嚙合=7.5×0.992×0.97=7.13 Kw 輸出P2=輸入P2×η軸承=7.5×0.993×0.97=7.06 Kw 輸入P3=輸出P2×η嚙合=7.5×0.993×0.972=6.85 Kw 輸出P3=輸入P3×η軸承=7.5×0.994×0.972=6.78 Kw 輸入P4=輸出P3×η聯(lián)軸器=7.5×0.995×0.972=6.71 Kw 輸出P

13、4=輸入P4×η軸承=7.5×0.996×0.972=6.37 Kw (3)轉(zhuǎn)矩T T0= 9550P0/ n0=9550×7.5/970=73.84(N/m) 輸入T1=9550輸入P1/ n1=9550×7.43/970=73.07(N/m) 輸出T1=9550輸出P1/ n1=9550×7.36/970=72.46(N/m) 輸入T2=9550輸入P2/ n2=9550×7.13/220.45=308.87(N/m) 輸出T2=9550輸出P2/ n2=9550×7.06/220.45=305.84(N/m) 輸入T3=9550輸入P3/ n3=9550×6.85/

14、65.22=1003.03(N/m) 輸出T3=9550輸出P3/ n3=9550×6.78/65.22=993(N/m) 輸入T4=9550輸入P4/ n4=9550×6.71/65.22=982.53 (N/m) 輸出T4=9550輸出P4/ n4=9550×6.37/65.22=933(N/m) 將上述數(shù)據(jù)列表如下 軸號(hào) 功率 P/kW 扭矩 T/(N/m) 轉(zhuǎn)速N/ (r/min) 傳動(dòng)比 i 效率 η 輸入 輸出 輸入 輸出 0 7.5 23.84 970 1 0.99 1 7.43 7.35 73.07

15、 73.07 970 4.4 0.97 2 7.14 7.07 308.87 315.14 220.45 3.38 0.97 3 6.86 6.79 1003.03 993 65.22 1 0.99 4 6.72 6.38 982.53 933 65.22 1. 選材料： 小齒輪1選用45號(hào)鋼，表面淬火，HRC=50 大齒輪2選用45號(hào)鋼，表面淬火，HRC=45 由《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)》圖18-4a和18-8a查得， 2.確定許用彎曲應(yīng)力[ (1) 總工作時(shí)間th ,

16、 由已知，總工作時(shí)間 th=（10×340×8）=27200h (2) 壽命系數(shù)YN 由式NF1=60n1th =60×1×970×27200 =1.58×109 由《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)》圖18-25，取壽命系數(shù)YN1=YN2 =1 (3) 尺寸系數(shù)YX 估計(jì)模數(shù)mn﹤5mm ,由圖18-26，取尺寸系數(shù)YX =1 (4) 安全因數(shù)SFlim 參照表18-11，取安全因數(shù) SFlim=1.3 (5) 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力[ 由式(18-21) [YN1YX/SFlim=2×360×1×1/1.3=553.8

17、 [=2 YN1YX/SFlim=2×340×1×1/1.3=523.08 3.確定許用接觸應(yīng)力[H] (1)壽命系數(shù)ZN 由式NF1=60n1th =60×1×970×27200=1.58×109 由圖18-12，取接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)ZN1= ZN2=1 (2)安全因數(shù)SHlim 參照表18-11，取安全因數(shù)SHlim=1.3 (3)許用接觸應(yīng)力[H] 由式(18-16) ,許用接觸應(yīng)力 [H]=×ZN1/SHlim=1150×1/1.25=920 查表4-26，取Ze=189.8,取ZH=2.5,ｕ=4.4 H=ZeZH=641.

18、3Mpa≤[H],符合要求。 (4)壽命系數(shù)ZN 由式NF1=60n1th =60×1×970×27200=1.58×109 由圖18-12，取接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)ZN1= ZN2=1 (5)安全因數(shù)SHlim 參照表18-11，取安全因數(shù)SHlim=1.3 (6)許用接觸應(yīng)力[H] 由式(18-16) ,許用接觸應(yīng)力 [H]=×ZN1/SHlim=1150×1/1.25=920 查表4-26，取Ze=189.8,取ZH=2.5,ｕ=4.4 H=ZeZH=879Mpa≤[H],符合要求。 4. 選擇齒數(shù)、齒比、齒寬系數(shù)、轉(zhuǎn)矩 (1)初取齒數(shù)、齒

19、比 初取小齒輪1齒數(shù)Z1=20,則大齒輪齒數(shù) Z2= Z1×i1=4.4×20=88 (2)選擇齒寬系數(shù)d 根據(jù)齒輪為硬齒面和齒輪在兩軸承間為非對(duì)稱(chēng)布置 查《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)》中表18-12得， 取d=0.5 (3)計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 5.由齒根抗彎疲勞強(qiáng)度條件求模數(shù)m1, 由于 YFa1YSa1/[=2.81×1.55/553.8=7.86x10-3﹥YFa2YSa1/[]=2.22×1.77/523.08=7.5x10-3 故由式(18-31)，為滿(mǎn)足齒根抗彎疲勞強(qiáng)度條件，則需使模數(shù) M1 ≥ =1.85 取標(biāo)

20、準(zhǔn)模數(shù)m1=3mm 由齒根抗彎疲勞強(qiáng)度條件求模數(shù)m2, 由于 YFa3YSa3/[=2.81×1.55/553.8=7.86x10-3﹥YFa2YSa1/[]=1.75×2.28/523.08=7.63x10-3 故由式(18-31)，為滿(mǎn)足齒根抗彎疲勞強(qiáng)度條件，則需使模數(shù) m2 ≥ =2.99 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m2=4mm 6.計(jì)算齒輪的主要尺寸 中心距 中心距 齒輪寬度 齒輪寬度 7.齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 (1) 彈性系數(shù) 查表4-26， (2) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖4-26， 取 (3) 校核齒面接觸疲

21、勞強(qiáng)度 由式(18-26) 所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠 8.齒輪的幾何尺寸計(jì)算 齒頂圓直徑 齒全高 齒厚S S1 S2 齒根高 齒頂高 齒根圓直徑 9.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分度圓為264的齒輪數(shù)據(jù)如下： 軸孔直徑42mm 齒頂圓直徑270mm 分圓直徑264mm 齒根圓直徑256.5mm 輪轂直徑1.667.2mm,圓整取68 輪轂長(zhǎng)度 =（

22、1.2～1.5）45mm 齒寬b=30mm 輪緣厚度 腹板中心孔直徑0.55(+)=154 腹板孔直徑=(0.1～0.2)27 腹板厚度 齒輪倒角 分度圓為272的齒輪數(shù)據(jù)如下： 軸孔直徑63mm 齒頂圓直徑280mm 分圓直徑272mm 齒根圓直徑262mm 輪轂直徑1.6100.8mm,圓整取100 輪轂長(zhǎng)度 =（1.2～1.5）63mm 齒寬b=40mm 輪緣厚度 腹板中心孔直徑0.55(+)=170 腹板孔直徑=(0.1～0.2)28 腹板厚度 齒輪倒角 n=0.5m =0.5x4 =2(mm)

23、 1. 選材料： 材料選用45鋼，正火處理 查表5-1 查表5-5，對(duì)稱(chēng)循環(huán)狀態(tài)下許用應(yīng)力[]=55Mpa 2. 計(jì)算直徑 輸入軸 查表5-4，軸的材料及載荷系數(shù)c=110，當(dāng)軸的彎鉅較小時(shí) dC 在安裝聯(lián)軸器處有鍵槽，故軸需加大7%-11% 則 d21.68x1.05=22.76mm 取d=45mm ①Φ32按估算質(zhì)與聯(lián)軸器選取 ②Φ32按密封圈的標(biāo)準(zhǔn)基本尺寸 ③Φ35軸承 ④Φ49齒輪 中間軸 查表5-4，軸的材料及載荷系數(shù)c=107，當(dāng)軸的彎鉅較小時(shí) dC ①Φ40， 最小直徑 ②Φ42. 齒輪內(nèi)孔直徑 ③Φ48， 最大直徑

24、④Φ42 ⑤Φ40 輸出軸 查表5-4，軸的材料及載荷系數(shù)c=106，當(dāng)軸的彎鉅較小時(shí) dC 在安裝聯(lián)軸器處有鍵槽，故軸需加大7%-11% 則 d250x1.08=54mm 取d=55mm 3. 各段軸長(zhǎng)的確定 根據(jù)軸與軸之間的關(guān)系和各個(gè)零件的配合關(guān)系確定各段軸長(zhǎng) 輸入軸： Φ32： L1=聯(lián)軸器-2=60-2=58mm Φ35:L2=扳手空間+箱體內(nèi)壁到軸承座端面的距離+端蓋厚-軸承寬 +15 =20+60+8-（18+15）=55mm Φ40: L3=軸承寬+15=33mm Φ45: L4=20+40+80=140m

25、m Φ40: L5+18=33mm 中間軸：根據(jù)齒輪之間的傳動(dòng)關(guān)系來(lái)確定 Φ40： L1=齒輪中心到內(nèi)壁的距離=軸承寬-+2+3=20+20+18-22.5+2+3=40.5mm Φ42: L2=齒輪孔寬-2=45-2=43mm Φ48: L3≥兩軸的齒輪邊緣間隙-=10-7.5=2.5mm， L3取9.5mm Φ42: L4=齒輪孔寬-2=50-2=48mm Φ40: L5=齒輪邊緣到內(nèi)壁距離=軸承寬=2=43mm 所以箱體內(nèi)壁之間的距離B=L5+L1+L2+L3+L4-兩個(gè)軸承寬 =40.5+43+9.5+4

26、8+43-6-（2x18)=142mm 左軸套長(zhǎng)=20-2.5=17.5+3=20.5mm 右軸套長(zhǎng)=20+3=23 輸出軸： Φ60： L1=軸2的L1+L2+L3+L4--10=40.5+43+9.5+48-6.5+10=76.5 Φ70: L2=66.5-22=44.5mm Φ65: L3=63-2=61mm Φ60: L4=79+扳手空間=79+20=99mm Φ55: L5=84-2=82mm 總長(zhǎng)=76.5+10+61+99+82=328.5mm 右軸套長(zhǎng)=

27、20-+3.5=17mm =[]選45號(hào)鋼[p]=100Mpa l 1號(hào)軸的鍵:l=9.13mm 取22A型 2號(hào)軸的II鍵l=29.42mm取45mm IV鍵l29.42mm取45mm 3號(hào)軸的I鍵:l=45mm取63mm II鍵l=60.79mm取80mm 輸入軸軸承：軸的受力如圖所示 Φ40，查軸承系列6208知基本額定載荷： C=29.5(KN), C0=18(KN) Ft==(N) Fr= Fttan20°=886.5(N) FRv1=(N) FRV2=(N) FRH1=(N) FRH2=(N)

28、 FR1=(N), FR2=(N) 因軸向載荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查課本表21-8，取沖擊載荷=1.1 P1=FR1=1.1x1714.5=1886(N) P2=FR2=1.1x877.5=965.26(N) 因軸承規(guī)格一樣 P1>P2, 取P=P1 L10h=, 符合要求 中間軸軸承： 由輸入軸知： Ft1=2435.7(N), Fr1=886.5(N) Ft2==(N) Fr2= Ft2tan20°=2810.5(N) FRv1=(N) FRV2= (N) FRH1= (N) FRH2= (N) FR1=(N), FR

29、2=(N) 因軸向載荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查課本表21-8，取沖擊載荷=1.1 P1=FR1=1145.65(N) P2=FR2=5042.1(N) 因軸承規(guī)格一樣 P2>P1, 取P=P2 L10h=, 不符合要求 取6308軸承 L10h=40057h>27200h, 符合要求 輸出軸軸承： Φ60，查軸承系列6212知基本額定載荷： C=47.8(KN), C0=32.8(KN) 由中間軸知Ft= 7721.75(N)， Fr= 2810.5(N) FRv1=(N) FRV2= (N) FRH1= (N) FRH2= (N

30、) FR1=(N), FR2=(N) 因軸向載荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查課本表21-8，取沖擊載荷=1.1 P1=FR1=3137.2(N) P2=FR2=5902(N) 因軸承規(guī)格一樣 P2>P1, 取P=P2 L10h=, 符合要求 經(jīng)過(guò)兩周的努力,我們終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)做完了。在這次作業(yè)過(guò)程中,我們遇到了許多困難,大量的計(jì)算,大量地查找資料。這次作業(yè)的時(shí)間是漫長(zhǎng)的,過(guò)程是曲折的,細(xì)細(xì)想來(lái)，我們的收獲還是很大的.不僅僅給予以前的實(shí)踐很好的理論透析，而且也對(duì)制圖有了更進(jìn)一步的掌握AutoCAD、Word、圖畫(huà)這些工具軟件的應(yīng)用也得到了鍛

31、煉。 對(duì)我們來(lái)說(shuō),收獲最大的是方法的積累和能力的鍛煉。在整個(gè)過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)對(duì)好多東西不熟悉。沒(méi)有感性的認(rèn)識(shí),空有理論知識(shí),有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié)，在設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程中，參考了書(shū)本或其他方面的裝配圖最終完成了作業(yè)。最終我們的設(shè)計(jì)的減速器實(shí)現(xiàn)了輸出轉(zhuǎn)速為65.34r/min的轉(zhuǎn)速輸出，與閉式齒輪配合，結(jié)果比較另人滿(mǎn)意。最終的實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為i=14.85，與理論值22.4相比，存在0.4%的誤差，在誤差允許范圍之內(nèi)?？傮w來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿(mǎn)足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，具有過(guò)載保護(hù)的作用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)效率高。 書(shū) 名 主 編 出 版 社 機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) 張策 機(jī)械工業(yè)出版社出版 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 孫巖 北京理工大學(xué)出版社出版 簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 孔凌嘉 北京理工大學(xué)出版社出版 課程設(shè)計(jì)實(shí)例與機(jī)械設(shè)計(jì) 駱?biāo)鼐? 化學(xué)工業(yè)出版社 主視圖 側(cè)視圖 俯視圖 傳動(dòng)特性及技術(shù)要求 明細(xì)欄