用于膠帶輸送機轉(zhuǎn)卷筒的傳動裝置的設(shè)計任務(wù)書

機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 1 / 33 用于膠帶輸送機轉(zhuǎn)卷筒的傳動裝置的設(shè)計 任務(wù)書 一、 設(shè)計任務(wù)書： 1. 設(shè)計題目：用于膠帶輸送機轉(zhuǎn)卷筒的傳動裝置 2. 原始條件和數(shù)據(jù)： 膠帶輸送機兩班制連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動室內(nèi)工作，有粉塵；使用期限 10 年，大修期 3 年。該機動力源為三相交流電，在中等規(guī)模機械廠小批量生產(chǎn)。輸送帶速度允許誤差為 5%。設(shè)計目標(biāo)參數(shù)（題目）：工作軸輸入功率 P=作軸轉(zhuǎn)速為55r/ 3. 轉(zhuǎn)動方案 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 2 / 33 二、 電機選擇： 1選擇電機類型： 2電動機的功率： 根據(jù)傳動的平穩(wěn)性和無急啟動翻轉(zhuǎn)的要求，故選擇 Y 系列的全封閉式自冷鼠籠型三相異步電機。 0其中 為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置的總效率 233221 ，由 1表 2滑塊聯(lián)軸器效率 , 8 級精度齒輪傳動 ,滾動軸承效率 , 得 32233221 最后得 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率列的全封閉式自冷鼠籠型三相異步電機 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 3 / 33 3 確定電動機的轉(zhuǎn)速： 大于0P，故選電動機的額定功率為 知卷筒工作軸的轉(zhuǎn)速為 5 5 / m ，由表 2知電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為 0 ( 9 2 5 ) 5 5 4 9 5 1 3 7 5 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/1000r/減小電動機的重量和價格由表 8常用的同步轉(zhuǎn)速為 1000r/Y 系列電動機 滿載轉(zhuǎn)速為9 6 0 / m 6 0 / m 三、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)： 1. 減速器的總體傳動比 2. 分配各級傳動比 3. 各軸轉(zhuǎn)速： 4 0 nn 級展開式圓柱齒輪減速器，一般按齒輪浸油潤滑要求，取 (其中、分別為減速器高級和低速級的傳動比 ) 由 ,解出 , 軸： ; 軸： ; 軸： ; 工作軸： (在誤差范圍內(nèi) )。 軸： 軸： , 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 4 / 33 4. 各軸輸入功率 5. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 軸： 工作軸： 軸： 軸： 軸： 工作軸： 電動機輸出軸轉(zhuǎn)矩： 電動機軸 軸 軸 軸 工作軸 轉(zhuǎn)速 n (r/960 960 率 P (矩 T (動比i 1 效率 、 傳動件（齒輪）的設(shè)計計算 （一）高速級齒輪設(shè)計： 1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及次數(shù)： 1） 選定直齒圓柱齒輪； 2） 選用 8 級精度； 3） 材料：小齒輪 40質(zhì)），硬度 280齒輪用 45 號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 240者硬度差為 40 4） 選擇小齒輪齒數(shù)為 0，大齒輪齒數(shù)則為 24= 19； 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 5 / 33 2. 按齒面接觸強度設(shè)計： 由式 10： （ 1） 確定公式中各變量值： 1) 試選載荷系數(shù)2) 小齒輪轉(zhuǎn)矩由第二部分計算已知：1T=410 3) 由表 10取齒寬系數(shù)d=1； 4) 由表 10得材料彈性影響系數(shù)2 5) 由前一部分已知高速級的傳動比是6) 由圖 10550大 齒 輪 接 觸 強 度 為550 7) 按式 10算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 大齒輪： 196 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 1 02 . 7 6 5 10N 小齒輪： 9 922 . 7 6 5 0 . 7 8 3 24 . 9 410 10N 8) 由圖 10接觸疲勞壽命系數(shù)：23( 1 )2 . 3 2 k T u 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 6 / 33 1 ; 2 ； 9) 計算接觸許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式（ 10 1 110 . 9 6 0 0 5 4 0 I a M P 1 220 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5 I a M P （ 2） 計算： 1） 帶入H中較小者，小齒輪分度圓直徑： 23243( 1 )2 . 3 21 . 3 4 . 8 0 4 5 . 9 42 . 3 24 . 9 44 9 . 8 31 8 9 . 8105 2 2 . 5k T u 2） 計算圓周速度 16 0 1 0 0 04 9 . 8 3 9 6 06 0 1 0 0 02 . 53） 齒寬：1 4 9 . 8 3d 4） 計算齒寬與高之比： 模數(shù)： 1 4 9 . 8 3 / 2 412 . 0 8tt 齒高： h=b/h=） 計算載荷系數(shù)： 根據(jù) V=s， 8 級精度，由圖 10v= 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 7 / 33 3. 按齒根彎曲強度計算 直齒輪： 1; 由表 10， 1 ; 由表 10， ; 由 b/h=，查圖 10， 1 1 . 1 2 1 1 . 4 2 3 1 . 5 9 4A V H K K K ; 6） 按實際載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑： 33111 . 5 9 34 9 . 8 31 . 35 3 . 3 3 4 ; 7） 計算模數(shù) 115 3 . 3 3 4 2 . 2 224 m m m z ； 計算公式為： 13212 （ 1） 確定參數(shù)： 1） 由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限為1 500 P a ，大齒輪的彎曲強度極限為2 380 P a ； 2） 由圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù)1 ,2 3） 彎曲疲勞許用應(yīng)力： 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 8 / 33 取安全系數(shù) S=式（ 10 1 110 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 91 . 4M P a M P 2 220 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4M P a M P ； 4） 計算載荷系數(shù) K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 5 1 . 5 1 2A V F K K K ; 5） 查取齒形系數(shù)： 由表 10得： 1 , 2 ； 6） 查應(yīng)力校正系數(shù)： 由表 10： 1 ， 2 ； 7） 小齒輪： 2 . 6 5 1 . 5 5 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7 大齒輪： 2222 . 1 7 1 . 8 0 0 . 0 1 6 0 32 3 8 . 8 6 可見，大齒輪的數(shù)值比較大。 （ 2） 設(shè)計計算 : 3 22 1 . 5 1 2 4 . 8 0 4 0 . 0 1 6 0 3 1 . 61 24m m m ； 按彎曲強度算得的模數(shù)范圍進行圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，得 m=2按 接 觸 強 度 算 得 的 分 度 圓 直 徑 為得小齒輪齒數(shù)： Z1=d1/m= 27; 大齒輪齒數(shù)： 27=取 134 m=2; ; 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 9 / 33 4. 幾何尺寸計算 （ 1） 分度圓直徑： 小齒輪： d1= 274齒輪： d2= 13468 2） 中心距： a=(d1+2=(54+268)/261 3） 齒寬： b= d 1d=1 544此取大齒輪齒寬 4齒輪齒寬0二） 低速級齒輪設(shè)計： 1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及次數(shù)： 2. 按齒面接觸強度設(shè)計： 1） 選定直齒圓柱齒輪； 2） 選用 7 級精度； 3） 材料：小齒輪 40質(zhì)），硬度 280齒輪用 45 號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 240者硬度差為 40 4） 選擇小齒輪齒數(shù)為 4，大齒輪齒數(shù)則為24= 5； 由式 10： 23( 1 )2 . 3 2 k T u （ 1） 確定公式中各變量值： 1) 試選載荷系數(shù)2) 小齒輪轉(zhuǎn)矩由第二部分計算已知：= 3) 由表 10取齒寬系數(shù)d=1； 4) 由表 10得材料彈性影響系數(shù)= 5) 由前一部分已知低速級的傳動比是機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 10 / 33 6) 由圖 10得小齒輪接觸強度為600大齒輪接觸強度為550 7) 按式 10算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 大齒輪： 196 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 1 02 . 7 6 5 10N 小齒輪： 9 922 . 7 6 5 0 . 7 8 3 24 . 9 410 10N 8) 由圖 10接觸疲勞壽命系數(shù)：1 ; 2 ； 9) 計算接觸許用應(yīng)力： 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式（ 10 1 110 . 9 6 0 0 5 4 0 I a M P 1 220 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5 I a M P （ 2） 計算： 1） 帶入H中較小者，小齒輪分度圓直徑： 23253( 1 )2 . 3 21 . 3 2 . 3 1 5 4 . 5 32 . 3 23 . 5 38 6 . 0 11 8 9 . 8105 2 2 . 5k T u 2） 計算圓周速度 械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 11 / 33 116 0 1 0 0 08 6 . 0 1 1 9 4 . 3 3 0 . 8 76 0 1 0 0 03） 齒寬：1 1 8 6 . 0 1 8 6 . 0 1d 4） 計算齒寬與高之比 模數(shù)： 3 8 6 . 0 1 3 . 5 83 2 4tt 齒高： h=b/h=） 計算載荷系數(shù)： 根據(jù) V=s， 8 級精度，由圖 10v= 直齒輪： 1; 由表 10， 1 ; 由表 10， ; 由 b/h=查圖 10， 1 . 0 5 1 1 . 4 2 3 1 . 4 9 4A V H K K K ; 6） 按實際載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑： 33331 . 4 9 48 6 . 0 1 9 0 . 0 91 . 3 ; 7） 計算模數(shù) 139 0 . 0 9243 . 7 5； 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 12 / 33 3. 按齒根彎曲強度計算 計算公式為： 13212 （ 3） 確定參數(shù)： 1） 由圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限為1 500 P a ，大齒輪的彎曲強度極限為2 380 P a ； 2） 由圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù)1 ,2 3） 彎曲疲勞許用應(yīng)力： 取安全系數(shù) S=式（ 10 1 130 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 91 . 4M P a M P 2 240 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4M P a M P ； 4） 計算載荷系數(shù) K 1 1 . 0 5 1 1 . 3 5 1 . 4 1 7A V F K K K ; 5） 查取齒形系數(shù)： 由表 10得：3 ,4 ； 6） 查應(yīng)力校正系數(shù) ： 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 13 / 33 4. 幾何尺寸計算： 由表 10： 3 ，4 ； 7） 小齒輪： 2 . 6 5 1 . 5 5 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7 大齒輪： 2222 . 1 7 1 . 8 0 0 . 0 1 6 0 32 3 8 . 8 6 可見，大齒輪的數(shù)值比較大。 （ 3） 設(shè)計計算： 53 22 1 . 4 1 7 2 . 3 1 5 0 . 0 1 6 512 . 71024m m 按彎曲強度算得的模數(shù)范圍進行圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，得 m=3按接觸強度算得的分度圓直徑為得小齒輪齒數(shù)： Z3=d3/m= 31; 大齒輪齒數(shù)： 31=2 110 （ 1） 分度圓直徑： 小齒輪： d3= 313齒輪： d4= 11030 2） 中心距： a=(d1+2=(93+330)/2 3） 齒寬： b= d =1 933此取大齒輪齒寬 3齒輪齒寬 00mm m=33=31 10 （三） 齒輪參數(shù)表： 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 14 / 33 小齒輪 大齒輪 小齒輪 大齒輪中心距 a m z 27 134 31 110分度圓直徑 d 4 268 93 330齒寬 b 0 54 100 93齒頂圓直徑 da 8 272 99 336齒根圓直徑 df 9 262 號 單位高速級 161（四） 齒輪公差值的計算（僅確定低速級齒輪）： 1. 確定齒輪的精度等級： 2. 確定齒輪傳動的 最小側(cè)隙和齒厚上偏差： 3. 齒厚公差： 有前面齒輪設(shè)計以確定齒輪的精度等級為 8級。 查表 8： 最小側(cè)隙 齒厚上偏差（由表 8 由表 8得： 低速級兩齒輪的分度圓直徑： 查表 8 查表 8 故 查表 8： 8 級精度 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 15 / 33 4. 齒厚下偏差： 5. 公法線長度偏差 6. 公法線長度 7. 選擇檢驗項目及公差值： 齒輪公法線長度上偏差 齒輪公法線長度下偏差 齒輪公法線長度上偏差 齒輪公法線長度上偏差 由表 8前面已計算的數(shù)據(jù)： 故 該部分都簡單的可查表的出，并且在低速級大齒輪的零件圖上已經(jīng)有所注明，故這里不再累述。 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 16 / 33 五、 軸的設(shè)計 一、高速軸的設(shè)計： 1. 初步計算軸徑： 2. 軸上零件裝配方案： 選取軸的材料為 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)機械設(shè)計課本表 15得，取 18，于是 最小直徑 330m i n 4 . 8 31 1 2 1 9 . 1 9960p ，考慮軸端鍵槽的影響，將最小軸徑增加 5%7%，并圓整，得到 11 軸的最小軸徑 d 顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸徑，為使選取的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需選取聯(lián)軸器的型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 0T K T ,查表 14慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ： 0T K T = m =m 按計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查國標(biāo)取 彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為 T=160，半聯(lián)軸器的孔徑 d=24動端，孔長度 8聯(lián)軸器長度 L=52圓柱直徑 D=120取 d=24 d =24械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 17 / 33 3. 確定軸的各段直徑和長度： 4. 軸上零件的周向定位： 5. 確定軸1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 取 的直徑 1端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度8了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 1的長度應(yīng)比 取 L =36 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù) 1 ，查 297，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承 6207，其尺寸為 177235 故5 ,。右端滾動軸承采用軸肩軸向定位。由手冊查得，定位軸段直徑為 - - 42 2） 安 裝 齒 輪 處 的 軸 段 - 的 直 徑 最 小0 ,于是鍵槽底端距齒根圓距離e=9/2以該齒輪應(yīng)加工成齒輪軸，齒寬 60以 V 60 。 3） 取齒輪距軸承距離為 20此 4） 去軸承端蓋厚度為 36據(jù)軸承端蓋的拆卸及便于添加潤滑脂的要求，取端蓋外斷面與半聯(lián)軸器的右端面間距 L=30，故取。 5） 根據(jù)齒輪的嚙合要求和距箱體內(nèi)壁 15條件，確定。 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接。按軸直徑d 和長度 L 由表 6得 A 型平鍵規(guī)格為 b hl=10 8 25，材料選用剛制。經(jīng)校核，該鍵滿足強度要求。 取軸端倒角為 2 45，各軸肩處圓角半徑以零件圖上尺寸為準(zhǔn)。 31L =36溝球軸承6207 mm - -42 0 V 60 。 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 18 / 33 上圓角和倒角尺寸： 二、中間軸的設(shè)計 1. 初步計算軸直徑： 2. 軸上零件裝配方案： 3. 確定軸的各段直徑和長度： 選取軸的材料為 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)機械設(shè)計課本表 15得，取 18，于是 最小軸徑330m i n 4 . 7 11 1 2 3 2 . 4 11 9 4 . 3 3p ，經(jīng)圓整得， 33 1） 2軸的最小軸徑為 33考慮軸承壽命，因此查表 207， d D T=35 72 17,固定軸肩直徑為 2承外徑 5以（ 1 5段直徑 d（ 1=d(555 2） 取齒輪端面與軸承端面的距離為 20是套筒能完全頂住齒輪端面實現(xiàn)齒輪的軸向定位，因此軸肩內(nèi)縮 3 L（ 1 L（ 5長度為 40 3） 取 齒 輪 輪 轂 孔 的 內(nèi) 徑 為 60即 - 60速級小齒輪的輪轂長度為 100速級齒輪輪轂的長度為 60（ 2（ 4段分別為 977 4） 兩齒輪中間采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度d=40 3以軸肩（ 3直徑為深溝球軸承6207 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 19 / 33 4. 軸上零件的周向定位： 5. 確定軸上圓角和倒角尺寸： 三、低速軸的設(shè)計： 1. 初步計算軸直徑： d - 46度取做 12 齒輪與軸的配合采用平鍵連接。按軸直徑 -平鍵規(guī)格為 b h l=12 880， -平鍵規(guī)格為 b h l=12 8 45，材料均選用剛制。經(jīng)校核，兩鍵均滿足強度要求。 取軸端倒角為 2 45，各軸肩處圓角半徑如圖上尺寸所示。 選取軸的材料為 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 根據(jù)機械設(shè)計課本表 15得，取 18，于是 最小軸徑 330m i n 4 . 5 91 1 2 4 8 . 9 35 5 . 0 5p ，考慮軸端鍵槽的影響，將最小軸徑增加 5%7%，并圓整 ，得到 31 軸的最小軸徑 d 顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸徑，為使選取的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需選取聯(lián)軸器的型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 0T K T ,查表 14慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 ： 0T K T =m =m 按計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查國標(biāo)取 彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為 T=1250，半聯(lián)軸器的孔徑 d=55動端， 孔長度 4聯(lián)軸器長度 L=112圓柱直徑 D=195取 d=55 d =55械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 20 / 33 2. 軸上零件裝配方案： 3. 確定軸的各段直徑和長度： 1） 3軸的最小直徑為 55使聯(lián)軸器軸向定位，所以左端制出一個臺階，取（ 2直徑為62聯(lián)軸器的輪轂長度為 84，為使保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸上，故（ 1長度比聯(lián)軸器的轂孔長度略短，取 L（ 1=82 2） 初步選擇滾動軸承。因軸承只受軸向力的作用，故選深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)2 ，查 267，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取深溝球軸承 6213，其尺寸為2312065 故V 65 ，而 23 。 3） 查表同時可確定 ，固定軸承的軸段（ 4徑為 76據(jù)與 2 軸的配合關(guān)系可確定（ 4長度為 80 4） 為使軸承和齒輪與箱體內(nèi)壁有適當(dāng)間距，取齒輪端面距軸承端面距離為 20，又為使套筒只壓在輪轂上，應(yīng)使軸肩內(nèi)縮適當(dāng)距離，所以?。?6段軸長度為 46,(5軸長度 97 5） 齒輪輪轂內(nèi)徑取 70 d 70轂右端采用軸肩定位，軸肩高度 h 取h=6軸環(huán)出直徑 d 82環(huán)寬度 d 取 l 12 6） 去軸承端蓋總寬度為 20據(jù)軸承端蓋拆卸和潤滑要求， 械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 21 / 33 4. 軸上零件的周向定位： 5. 確定軸上圓角和倒角尺寸： 的距離為 l=30取 l - 50 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的配合采用平鍵連接。按軸直徑 d 和長度 L 由表 6得 -平鍵規(guī)格為 b h l=20 12 80， -平鍵規(guī)格為 b h l=1610 70，材料均選用剛制。經(jīng)校核，兩鍵均滿足強度要求。 取軸端倒角為 2 45，各軸肩處 圓角半徑如圖上尺寸所示。 六、 軸的校核： 一、高速軸 強度校核： 1. 確定支承跨距： 2. 作出載荷分析圖： 由于選定的軸承為向心軸承，因此支點在軸承中點處，于是可得簡支梁的軸的支承跨距 L=17+132+60+20=229. 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 22 / 33 3受力分析結(jié)果： 4. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險截面，先將計算截面 C 處的受力情況列表于下：（表一） 載荷 垂直面V 水平面F 2 13 24 F 1 1 6 5 F 2 48 F 50 17 H N m m 22 22 9 2 3 9 1 5 7 5 0 1 7 M N m M 3 48040 N m 只校核軸的危險截面 C，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力，所以取 a=是軸的計算應(yīng)力為： 機械設(shè)計課程設(shè)計之減速器設(shè)計 23 / 33 強度： 二、中間軸 的強 度 校核 2. 作出載荷分析圖： 223 2 1 . 80 . 10 . 3 4 8 0 4 09 2 3 9 1 . 135 P a前面選定的周材料為 45 號鋼，由表 15得 1=60，因此， 取 =9蓋壁厚 1 0 85 8,取 1=8 座凸緣厚度 b b =4 蓋凸緣厚度 b1 2 座底凸緣厚度 b2 2 腳螺釘直徑 = 16腳螺釘數(shù)目 n 取 a =6 軸承旁聯(lián)接 螺栓直徑 d1 2 蓋與箱座連 接螺栓直徑 0.6