機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).doc

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題 目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)學(xué) 院：交通運(yùn)輸與管理學(xué)院專 業(yè)：機(jī)電技術(shù)教育班 級(jí)：2012級(jí)5班姓 名：周中華學(xué) 號(hào)：1209050513指導(dǎo)教師：謝剛老師日 期：2014年七月綿陽(yáng)師范學(xué)院目 錄一原始數(shù)據(jù)3二 設(shè)計(jì)題目3三設(shè)計(jì)的基本步驟31.電動(dòng)機(jī)的選擇42.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比43.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)54.V帶的設(shè)計(jì)和帶輪設(shè)計(jì)65.齒輪的設(shè)計(jì)76.傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)97.鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算14 8. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)17四. 設(shè)計(jì)小結(jié)18五 參考資料.18 設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)的目的械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是為機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類

2、課程以后所設(shè)置的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的，規(guī)范的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其主要目的是：（1）培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他選修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。（2）通過對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹立正面的工程大合集思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力。（3）課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力。2、設(shè)計(jì)任務(wù)

3、設(shè)計(jì)一用于帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器。要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有單級(jí)圓柱齒輪減速器及V帶傳動(dòng)。 在課程設(shè)計(jì)中，一般要求每個(gè)學(xué)生完成以下內(nèi)容： 1）減速器裝配圖一張（A1號(hào)圖紙） 2）零件工作圖23張（如齒輪、軸或箱體等 3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（約60008000字）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中使用的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器一、原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力F=2500N，運(yùn)輸帶速度V=0.75m/s，滾筒的計(jì)算直徑D=300mm，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，齒輪單向傳動(dòng)，有輕微沖擊，工作時(shí)間10年，每年按300天計(jì)，單班工作（每班8小時(shí)）。二、設(shè)計(jì)題目 試按下列一組數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

4、如下。 工作條件及要求：用于運(yùn)輸碎粒物體，工作時(shí)載荷有輕微沖擊，輸送帶允許速度誤差4，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)于下表：組 別運(yùn)輸帶牽引力FW（N）運(yùn)輸帶速度VW（m/s）傳動(dòng)滾筒直徑D（）126001.25320235001.45420圖1 帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置1、電動(dòng)機(jī)；2、三角帶傳動(dòng)；3、減速器；4、聯(lián)軸器；5、傳動(dòng)滾筒；6、皮帶運(yùn)輸機(jī)三、設(shè)計(jì)的基本步驟1、電動(dòng)機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算一般電動(dòng)機(jī)均采用三相交流電動(dòng)機(jī)，如無特殊要求都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其中首選Y系列全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)。（一）電動(dòng)機(jī)的選擇確定皮帶輸送機(jī)所需功率 PW=FW

5、VW/1000（kw） 式（11） PW=2600*1.25/1000=3.25KW傳動(dòng)裝置的效率=12345 式（1-2）式中： 1-三角帶傳動(dòng)效率 2-齒輪傳動(dòng)效率 3-滾動(dòng)軸承的效率 4-聯(lián)軸器的效率 5-運(yùn)輸機(jī)平型帶傳動(dòng)效率 常見機(jī)械效率參見附表1;由表1查的數(shù)據(jù): 1=0.95;2=0.98;3=0.98;4=0.99;5=0.96 =0.867電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率： PPW/= FWVW/（kw）式（1-3） P3.25/0.867=3.75Kw確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)：（1）滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nW=601000VW/D（r/min）式（1-4）nw=60*1000*1.25/(

6、3.14*320)=74.6r/min式中：VW-皮帶輸送機(jī)的帶速D-滾筒的直徑（1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： n=inW 式（1-5）式中：i是由電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的減數(shù)比 i=i1i2i3in 式（1-6） i1i2i3in是各級(jí)傳動(dòng)比的范圍。 按n的范圍選取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n （2）常用機(jī)械傳動(dòng)比的范圍見附表2,由表2查的數(shù)據(jù)如下： V帶傳輸比i1=24,圓柱齒輪傳動(dòng)比i2=35則： 總傳動(dòng)比i=i1*i2=(2-4)*(3-5)=(6-20)n=inw=(6-20)*nw=(447.6-1492)r/min列出電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)電動(dòng)機(jī)額定功率P（KW）4KW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm（r/min）1440r/mi

7、n電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑d（mm）28mm電動(dòng)機(jī)軸伸出端的安裝高度（mm）112mm電動(dòng)機(jī)軸伸出端的長(zhǎng)度（mm）60mm常用機(jī)械傳動(dòng)效率附表1機(jī)械傳動(dòng)類型傳動(dòng)效率圓柱齒輪傳動(dòng)閉式傳動(dòng)0.960.98（7-9級(jí)精度）開式傳動(dòng)0.940.96圓錐齒輪傳動(dòng)閉式傳動(dòng)0.940.97（7-8級(jí)精度）開式傳動(dòng)0.920.95帶傳動(dòng)平型帶傳動(dòng)0.950.98V型帶傳動(dòng)0.940.97滾動(dòng)軸承（一對(duì)）0.980.995聯(lián)軸器0.99-0.995常用機(jī)械傳動(dòng)比范圍附表2傳動(dòng)類型選用指標(biāo)平型帶三角帶 齒 輪 傳 動(dòng)功率（KW）?。?0）中（100） 大（最大可達(dá)50000）單級(jí)傳動(dòng)比（常用值） 2-42-4 圓柱 圓

8、錐3-52-3 最大值 6 15 106-10由查表可得電動(dòng)機(jī)選用Y112M-4 額定功率4kw 同步轉(zhuǎn)速1440r/min2.總傳動(dòng)比的計(jì)算及傳動(dòng)比的分配（1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i=nm/nW 式（21）取電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為1440r/min,反推i,i=1440/74.6=19.3取i=20（2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 i=i1i2i3in 式（22） 式中：i1、i2、i3in從附表2中選值 I1=4;i2=5;3.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算(1)、各軸的功率計(jì)算： P1=P13 式（31） 軸 P1=3.75*0.95*0.98=3.5kw P2=P123 式（32） 軸 P2=3.75*0

9、.98*0.98*0.95=3.42kw (2)、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：高速軸轉(zhuǎn)速n1=nm/i1（r/min） 式（33） 軸 n1=nm/i1=1440/4=360(r/min)低速軸轉(zhuǎn)速n2=nm/（i1i2）（r/min） 式（34） 軸 n2=nm/(i1*i2)=1440/(4*5)=72(r/min)(3)、各軸扭矩的計(jì)算：T=9.55106PK/nK (N.mm) 式（35） 軸 T1=9.55*106*3.5/360=9.28*104 (N.mm) 軸 T2=9.55*106*3.42/72=45.36*104 (N.mm)4.三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)、選擇三角帶型號(hào)； 選擇V帶型號(hào)

10、查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 表13-1得 =1.4 查圖13-2選用A型V帶(2)、選擇帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速（5m/sV25m/s）；確定帶輪直徑和；i=4由圖9-7取=112mm， 取=450mm，驗(yàn)算帶速 介于525m/s范圍內(nèi)，合適。(3)、確定中心距和帶長(zhǎng)，驗(yàn)算小輪包角；（1120）確定帶長(zhǎng)和中心距a， 所以有 。 初定中心距=800mm，則帶長(zhǎng) 由表13-2 選用=2500mm，則實(shí)際中心距 驗(yàn)算小帶輪上的包角， 合適(4)、按許用功率計(jì)算帶的根數(shù)；確定帶的根數(shù) 分別查表13-3得 =1.20kw，表13-6 =0.11kw，表13-7=0.96，表13-2=1.03 圓整為整數(shù) 取3根

11、，(5)、確定作用在軸上的壓力；查表得13-1 q=0.10kg/m，初拉力 作用在軸上的壓力 (6)、確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸（只要求繪制大帶輪的零件圖）；由于帶輪直徑和屬于中等直徑，所以帶輪采用腹板式，材料選用HT150，帶輪的輪槽尺寸查表13-10得 5.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，選用20CrMnTiA合金鋼, 該對(duì)齒輪為硬齒面齒輪，熱處理工藝：滲碳淬火,齒面硬度56-62HRC， =1100，=850。因?yàn)槭瞧胀p速器，由表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二版中表選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra3.26.3um。因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可 求出d1值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1） 轉(zhuǎn)矩

12、T1 （3） 齒輪Z1和齒寬系數(shù)d小齒輪的齒數(shù)z1取為30，則大齒輪齒數(shù)Z2=530=150。故Z2=150,因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表11-6選取 d=1。（4） 許用接觸應(yīng)力 由圖機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中11-1查的=1100，=850,由表（11-5）?。篠H=1.0，SF=1.25，H1= Hlim/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaH2= Hlim2/SH=1100/1.0Mpa=1100MpaF1= FE/SF=850/1.25Mpa=680MpaF2= Hlim/SH=850/1.25Mpa=680Mpa載荷系數(shù)K 查表11-3取K=1;i=5 應(yīng)為Z1

13、=30所以Z2=Z1*i=150;模數(shù) 齒寬 取b2=75mm;b1=80mm由表10.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm分度圓 d1=mz1=2.530mm=75mmd2=mz2=2.5150=375mm a= m（z1+z2）=0.52.5（30+150）=225mm校核輪齒彎曲強(qiáng)度則校核合格確定有關(guān)系與參數(shù)：（1）、齒形系數(shù)YF 查圖118可得：YF1=2.6 ， YF2=2.21（2）、應(yīng)力修正系數(shù)YS查 圖119 得YS1=1.625， YS2=1.8（3）、許用彎曲應(yīng)力齒輪的圓周速度：由表11-2可知，選8級(jí)精度是合適的。輸送帶允許帶速誤差為5%合格。 6.考慮到減速器為普通中用途中小功率

14、減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞齒輪轉(zhuǎn)矩。輸入功率P=3.42kW，輸出轉(zhuǎn)速n=72r/min可得 聯(lián)軸器的選擇類型：考慮到輸出裝置的載荷較平穩(wěn)，功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器（查表GB/T 5014-85）聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：工作轉(zhuǎn)矩：故計(jì)算轉(zhuǎn)矩：確定型號(hào)：查設(shè)計(jì)手冊(cè)（GB 584386）選用TL8型彈性套柱銷聯(lián)軸器GB GB/T 5014-85 TL公稱扭矩（亦即許用轉(zhuǎn)矩）為710N/m，允許的軸的直徑為45mm，采用鑄鐵結(jié)構(gòu)時(shí)許用轉(zhuǎn)速為，采用鋼制時(shí)為。軸孔直徑45mm，這些數(shù)據(jù)均符合本題要求，故選用。查表GB 5014-85 TL8彈性套柱銷連軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=45mm，即軸伸直徑為45

15、mm，軸孔長(zhǎng)度為84mm，從聯(lián)軸器向左起第一段，由于聯(lián)軸器處有一鍵槽，軸徑應(yīng)增加5%，取50mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)84mm，軸段長(zhǎng)L1=80mm；右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段直取55mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離為30mm，故取該段長(zhǎng)L2=55mm；右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，因?yàn)檩S承只有徑向力，選用深溝球軸承6212 ，GB/T 276-94，并采用凸緣式軸承蓋，實(shí)現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處用C型普通平鍵聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)周向固定。其尺寸為dDB=60mm95mm18mm，該段直徑為60mm，長(zhǎng)度L3=軸承寬+（0.08-0.

16、1）a+（1020）mm，取L3=35mm右起第四段，該段裝有齒輪，直徑取65mm，齒輪寬b=80mm,為了保證定位的可靠性，取軸段長(zhǎng)度L4=78mm；右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，需有定位軸肩，取軸肩直徑為70mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=10mm右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈外徑，取75mm，長(zhǎng)度L6=10mm，右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝處，取軸徑60mm，長(zhǎng)度L7=18mm。作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：圓周力：徑向力： 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置建立如下所示的力學(xué)模型。該軸兩軸承對(duì)稱繪制軸受力簡(jiǎn)圖，（圖a）繪制垂直面彎矩圖，（圖b）由兩邊對(duì)稱

17、知截面c的彎矩也對(duì)稱繪制水平彎矩圖，（圖c）截面c在水平面上的彎矩繪制合彎矩圖，（圖d）繪制扭矩圖，（圖d）繪制當(dāng)量彎矩圖，（圖e）剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險(xiǎn)截面。查表13-1，60MPa故確定的尺寸是安全的。7.滾動(dòng)軸承的選擇 選擇深溝球軸承 代號(hào)6209 直徑因?yàn)檩S承主要受徑向力，所以P=Fr=徑向力：軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷壽命校核所以軸承壽命足夠，軸承合格。8.鍵的選擇及強(qiáng)度校核（低速軸的鍵），鍵的尺寸選擇可參照公差與配合教材的相關(guān)章節(jié)。(1).選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用普通平鍵A型根據(jù) =45mm =

18、55mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，?。?(2).聯(lián)軸器和帶輪鍵的選擇 =45mm =29mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，?。?聯(lián)軸器 b=14 h=9 L=74 帶輪 b=8 h=7 L=38(3).主動(dòng)軸鍵的校核由普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度校核 查課本表10-11 =110MP則其工作長(zhǎng)度h2k， T=143.2Nm由式（6-1）得： 兩者都合適.9 潤(rùn)滑及密封1、減速器的潤(rùn)滑 為了降低摩擦，減少磨損和發(fā)熱，提高機(jī)械效率，減速器的傳動(dòng)零件和軸承等必須進(jìn)行潤(rùn)滑。由于齒輪轉(zhuǎn)速低，可以選擇油池潤(rùn)滑。2、減速器的密封 為了阻止?jié)櫥瑒┝魇Ш头乐雇饨缁覊m、水分及其他雜物滲入，減速器中應(yīng)該設(shè)置密封裝置。 由減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可選擇接觸式密封中的氈圈油封密封四、設(shè)計(jì)小結(jié) 在經(jīng)歷了這次的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的了解有加深了一層。在這個(gè)過程中，我遇到了很多的問題，比如：數(shù)據(jù)，公式的不熟悉，假設(shè)的不太靠譜，計(jì)算出錯(cuò)等。這暴露了我在學(xué)習(xí)中的不足之處。缺少自己動(dòng)手。經(jīng)過這次的作業(yè)，我發(fā)現(xiàn)了自己的問題所在。