機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書.

1、目錄一、設(shè)計任務(wù) 41、設(shè)計帶式運輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計 42、原始數(shù)據(jù) 43、工作條件 44、機(jī)器結(jié)構(gòu)圖 4二、傳動方案分析三、傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 5（一）、電動機(jī)的選擇 6（二）、傳動比分配 6（三）、傳動裝置的運動和動力參數(shù) 7四、傳動零件的設(shè)計計算 錯誤！未定義書簽。（一）、各主要尺寸計算 8（二）、強度校核 9五、軸的設(shè)計和計算 11（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計 11（二）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12（三）、軸的強度校核 13（一）、高速軸的校核 13（二）、低速軸的校核 14六、鍵連接的選擇和計算 15（一）、高速軸上鍵的選擇和校核 15（二）、中間軸上的鍵選擇和校核 15（三）

2、、低速軸的鍵選擇和校核 15七、滾動軸承的選擇和校核 錯誤！未定義書簽。（一）、軸承的選擇 16（二）、高速軸軸承的校核 17（一）、低速軸軸承的校核 18八、聯(lián)軸器的選擇 20九、潤滑、密封裝置的設(shè)計 21十、箱體的設(shè)計 22十一、參考文獻(xiàn) 24、設(shè)計任務(wù)計算項目計算及說明結(jié)果1、設(shè)計帶式運輸機(jī)傳動裝置2、設(shè)計數(shù)據(jù)：1）運輸帶工作拉力：F=1350N2）運輸帶工作速度：V=1.6m/s3）運輸帶滾筒直徑：D=260mm4） 工作年限：10年（每年按300天計算）；3班制。3、工作條件工作中有輕微振動，單向運轉(zhuǎn)，運送帶速度允許誤差為設(shè)計任務(wù)5%;工作期限為10年，每年工作300天，三班制工作,

3、 一般用途；檢修期間隔為3年。4、機(jī)器結(jié)構(gòu)如圖di帶式輸送機(jī)傳動裝置運動簡圖1-電動機(jī)；2-V帶傳動；3-斜齒圓柱齒輪減速器；4-聯(lián)軸 器；5-帶式運輸機(jī)構(gòu)、傳動方案分析項目計算及說明結(jié)果1傳動方式外傳動為V帶傳動。2減速器類型減速器為斜齒圓柱齒輪減速器3方案優(yōu)點該工作機(jī)有輕微振動，由于V帶有緩沖吸振能力，米用 V帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機(jī)屬于小 功率、載荷變化不大，可以采用 V帶這種簡單的結(jié)構(gòu)， 并且價格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度咼，大幅降低了成本?？傮w 來講，該傳動方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條 件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳 動效率咼。三、傳動裝置運動和動力參

4、數(shù)計算計算項目計算及說明結(jié)果1電動機(jī)類型選擇根據(jù)動力源和工作條件，選用 丫型三相異步電動機(jī)2電動機(jī)1運輸機(jī)主軸上所需要的功率容量選擇P=FV/1000=1250 X 1.5/1000=1.875KW2傳動總效率傳動裝置的總效率：H =叩2叱叩5P=1.875KW“1，口2， n3，“4，115分別是：V帶傳動，齒輪傳動（閉 =0.872式，精度等級為8），滾動軸承（深溝球軸承一對），聯(lián)軸器（彈 性聯(lián)軸器），運輸帶的效率。查課程設(shè)計表 2-3，?。篐! =0.96,“2 =0.97亠=0.99,5 =0.995,口5 =0.96F0 =2.16kw所以：n =0.96 x0.97x0.992x

5、0.995x0.96= 0.8723電動機(jī)輸出功率Ped=2.2kw電動機(jī)所需功率：Pd=KPw/n =1X 1.875/0.872=2.16kW 式 中，取載荷系數(shù)K二1查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表16-1取電動機(jī)的額定功率Ped = 2.2kW3電動機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速：n 筒=60 X 1000V/ n D=60 X 1000X 1.5/n X 240=119.43r/min轉(zhuǎn)速選電動機(jī)的合理同步轉(zhuǎn)速：取V帶傳動比范圍（表2-2） h = 24;單級齒輪減速器傳動比擇i2 = 36.則總傳動比合理時范圍為=624。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 n 筒=（624）X 119.42=7172867r/minnm =

6、1420符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min和1500r/minr/min綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選n=1500r/min其滿載轉(zhuǎn)速為1420 r/min4電動機(jī)根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選 定電動機(jī)型號為Y100L1-4。型號確疋5傳動比1、傳動裝置總傳動比 ：i =nm/n=1420/119.42=11.89i 總=.892、分配傳動比：取i2=4分配帶傳動的傳動比i1 =11.89/i2 =11.89/4=2.9725i2=4i1=2.97256傳動裝1各軸轉(zhuǎn)速：no=nm =1420 r/

7、mi nn0=1420置的運nm 478/ .n1 =-=478 r/mini。4n1 =478動和動n2=119.5力參數(shù)n2 = = =119.5 r/minh_24n =119.5w計算n =n 2=119.5 r/minw厶2、各軸功率：Pi=Po 口帶=2.07 匯 0.99 匯 0.97 kw=2.07kwp1 =2.07kwp2 = p1-2 =2.07 沁 0.99 漢 0.97 kw=1.99kwp2 1.99kwpw = p2 n2-w = 1.99 m 0.99 疋 0.99 kw=1.95kwpw =1.95kw3、各軸轉(zhuǎn)矩：To=9550=9550N m =14.53

8、 N mn11420T =14.53 N mp12.07=9550 H =9550 N m =41.36 N mn1478T, =41.36 N mP21.99=159.13 N m12 955U 955UX=159.13 N mn2119.43P1 95TW =155.93 N m1 w = 9550 9550 %=155.93 N mnw119.5上述數(shù)據(jù)制表如下:軸名參數(shù)輸入功率(kW )轉(zhuǎn)速(r /min )輸入轉(zhuǎn)矩(N|_m)傳動比i電動機(jī)軸2.16142014.532.9725軸I(減速器咼速軸)1.9947841.364軸n(減速器低速軸)1.95119.43159.13四、傳動

9、零件的設(shè)計計算計算項目計算及說明結(jié)果1選擇材料、選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB3=230 (考45號鋼熱處理方式慮到齒輪使用壽命較長(GB699-1988);大齒輪材料取為：大小齒輪皆ZG310-570調(diào)質(zhì)處理，HBS2 =240和公差等級選取齒輪為8級的精度(GB 10095- 1998)調(diào)資處理8級精度2計算確定初選螺旋角P=12：，傳動的主要選小齒輪的齒數(shù)z =25 ;大齒輪的齒數(shù)z2 =425 = 100尺寸按齒面接觸疲勞強度設(shè)計式中：bH_弗imSH1、中心距心 4+1305 ：41.36000 =122.69 23mm 認(rèn)460丿0.4漢4式中：如imShm

10、=2mm查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖11-1式中：Hlim =570MPa ;查表：SH =1K =1.3 ；齒寬系數(shù)?。哄鴄 =0.4a=130mm、旨丄卄町2acosP 2x123漢cos12 “ “2、 計算模數(shù)m* =1.93乙 +z225+100取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值mn = 23、 計算中心距mm圓整中心距，取 a =130mm4、 修正螺旋角：0 = arccos = 1$572a5、計算兩齒輪分度圓直徑,.mnZi225_小齒輪 d!=代=0 , =52mmcos P cos15 57斗正仏mnz22 x 100大齒輪 d2 口 一0 - 208mmcos P cos15 576、計算齒寬b =屮a

11、漢a =130 = 52mm取小齒輪齒寬d -58mm （齒輪軸）；大齒輪齒寬b? - 52mm （大齒輪）d1 = 52mmd2 = 208mm0 = 58mmb2 = 52mm3校核彎曲疲勞強度按課本P171表11-5取安全系數(shù)SH = 1，Sf=1.25Zh =2.5 ，Ze =189.8 (課本 P171 表 11-4)(T H1 = o H2 = o Hlim1 /SH=590/1MPa=590Mpao F1= o F2=0.7 oe1/Sf=0.7 X 450/1.25MPa=252MpaZv1 = Z1/ cos3 (3 =28.12ZV2= Z2 /cos 3 3 =112.4

12、8滿足彎曲疲勞強度查查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P173表11-8，得YFal =2.648YFa2=2.23查查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P174 表11-9 ,得YSa1=1.62Y Sa2=1.81YFa1 YSa1 / & F1=2.648 x 1.62/252=0.017啟丫Fa2 YSa2 / & F2=2.23 x 1.81/252=0.016故用小齒輪進(jìn)行彎曲強度校核法面模數(shù)：mn =2 (2kT|/ dZ22 X Y Fa2 Ysa2 / & F2 X cos2 (3 )1/3=(2 沢 1.3X159.13 沢 1000/0.4/1002 沃 0.16 匯 COS2 3 )1/3=1.154、驗算齒面

13、接觸強度& H=ZE Zh Z 3(2kT|/bd x u+1/u ) 1/2=189.8漢2.5 沢(COS 3) 1/2 (2 .3漢 159.13漢 1000汽5/58/52/52/4 )1/2=304.77 Mpa 蘭& H1 = & H2 =590Mpa驗證安全5齒輪的圓周速度計算V=n dni / (60X1000) =3.14X 208 X 119.43/60/1000= 1.3 m/s對照機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P168表11-2，選9級制造精度是合宜的齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下：（詳細(xì)見零件圖）名稱代號計算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距a(Z1+Z2)mn/n/2cos P130mm傳動比

14、i4法面模數(shù)mn設(shè)計和校核得出2法面壓力角n略20：螺旋角P一般為8 2015*57全齒高h(yuǎn)h = ha +hf4.5齒數(shù)Z略25100分度圓直徑d略52mm208mm齒頂圓直徑dada=+2 ha56mm212mm齒根圓直徑dfdf = d -2 hf49.5mm205.5mm五、軸的設(shè)計及校核計算1、輸入軸的設(shè)計計算計算計算及說明結(jié)果項目1選材1、因傳動效率不大并對重量及機(jī)構(gòu)沒有特殊要求，故選擇軸的材料為：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS = 2302已知條件高速軸傳遞功率 p1 =2.07kw，轉(zhuǎn)速n1 =478r/min，小齒輪分度圓直徑 dj =52mm，齒輪寬度 b1 =58mm，轉(zhuǎn)矩

15、T1=41360 N mm3、初算軸2、初步估算軸的最小直徑徑根據(jù)表15-3，取C=106，則mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則主動軸：dd C(Pi/ nJ 1/3 =min1 =20mmd mi n1 x (1+5%)mm=18.12mm由機(jī)械設(shè)計手冊選d min1 =20mmd , =35mmmin 2從動軸：d C(Pi /n II ) 1/3 =28.43mm取 d =35mmmin 24結(jié)構(gòu)設(shè)計1、主動軸：帶領(lǐng)寬度為主動軸：(1.52.5) d1=(1.52.5)25=37.550mm 取為 50mm,則軸段L1 =48mm（1）長度比帶輪寬度略小， 取L1 =48mm。軸段（3.

16、）與軸段（7）d3 =d7 =35 mm安裝軸承。取 7007AC軸承，故取d3=d7=35mmL4=L68mmL2 = 41mm軸段（2）的長度除與軸上零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承蓋等零件有關(guān)，綜合考慮，取L2=41mm，d2=30mm。咼速軸軸段（5） 上為齒輪，d5 =52mm, L5 =齒寬=58mm。軸段（4）與軸段（6）對稱，起固定作用，綜合比較，取d4 =d6=45mm , L4=L6 =対-R =8mm2、從動軸：軸段（3）與軸段（7）上安裝軸承，取 7009AC軸承，查表得 其尺寸d=45mm D=75mm B=14mm ,故取d3=d7=45mm，取 L3=b2 - L

17、4+d+B=43mm , L7=16mm從動軸軸段（4） 上安裝齒輪，其長度比齒輪寬度小23mm,d4比d3稍大取其長度為 L4 =50mm，取d4=50mm 軸段（1）上安裝聯(lián)軸器，考慮到聯(lián)軸器尺寸，取d1=35mm ,Li=50mm .考慮到聯(lián)軸器軸向固定及密封圈尺寸，取L2 =45mm , d2 =40mm。d2 =30mm d5 = 52mm L5 = 58mm從動軸：L3 =43mmL7=16mmL4=50mm d4=50mm d1 =35mmL1 =50mmL2 = 45mm d2 = 40mm5強度校核主動軸：圓周力 Ft=2/d1=2X 41.36/52=1.59kN徑向力 F

18、r = Fttan a / cosp=1.59 x tan20 7cos1557=06kN軸向力 Fa=Fttanp=1.59X tan 15.470=0.427N按扭矩和彎曲組合變形強度條件進(jìn)行校核計算1水平面H內(nèi)的支座反力：主動軸校核從動軸校核Fh1 =FH2= Fr/2=0.6/2=0.3kN2鉛垂平面V內(nèi)的支座反力：RV1 =RV2= Ft/2=1.59/2=0.795kNMH=50FH1 =50 X).3=15kN mmMv=50R V1 =50x0.795=39.75kN mmM合=(MH2+MV2)1/2=(152+39.752)1/2=42.48kN mm校核軸的強度危險截面處

19、的強度條件：3(T =MC/W=MC/0.1d353=4.248 X 10 /0.1 X 583=2.178 Mpa c-1 原結(jié)構(gòu)設(shè)計方案符合要求從動軸：圓周力 Ft= 2T 2 /d2=2 X 163.64/160=1.53KN徑向力 Fr= Ft tan a cos 3 =2.05tan20。/cos18。驗證符合 要求驗證符合要求20 =0.58 KN軸向力 Fa= Ft tan p =2.05 xtan18 20 =0.41KN按扭矩和彎曲組合變形強度條件進(jìn)行校核計算1水平面H內(nèi)的支座反力：FH1 =FH2= Fr/2=0.58/2=0.29kN2鉛垂平面V內(nèi)的支座反力：RV1 =R

20、V2= Ft/2=1.53/2=0.765kNMH=50FH1 =50 X0.29=14.5kN mmMV=50R V1 =50x0.765=38.25kN mmM合=(MH2+MV2)1/2=(14.52+38.25 2)1/2=40.91kN mm校核軸的強度危險截面處的強度條件：(T =MC/W=MC/0.1d353=4.091 X 10 /0.1 X 583=2.097 Mpa 30GB/T1096-1990,b=10mm,L=30mm,h=8mm,t=5mm,k=h-t=3mm,選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力(T p=100MPa(T p=2T/dkl=2 x41360/25x 3x48=

21、22.98Mpa彷 R】(100Mpa)則強度足夠，合格驗證合格2從軸鍵連 接的選擇從動軸外伸端d=35mm,考慮到鍵在軸中部安裝，故選鍵 10X55GB/T1096-1990,b=10mm,L=50mm,h=8mm,t=5mm,k=h-t=3mm, 選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力(T p=100MPa(T p=2T/dkl=2 x 159130/35x 3 x 50=60.63Mpa(T R(100Mpa)則強度足夠，合格驗證合格3從動軸與齒輪聯(lián)接處鍵連接的選擇從動軸與齒輪聯(lián)接處d=50mm考慮鍵槽在軸中部安裝，故選鍵 16X50 GB/T1096-1990, b=16mm,L=50mm,h=10

22、mm,t=6mm, k=h-t=4mm, 選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力(T p=100MPa(T p=2T/dkl=2 x 159130/58x 4x 50=27.44Mpa彷R(100Mpa)則強度足夠，合格驗證合格七、滾動軸承的選擇和校核計算項目計算及說明結(jié)果1條件根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命10年，要求 天工作24小時，一年工作日為300天，得24X 300X 10=72000小時2軸承選擇1、由上面的設(shè)計，初選軸承的內(nèi)徑小齒輪軸的軸承內(nèi)徑 d仁25mm大齒輪軸的軸承內(nèi)徑 d2=35mm由于軸承要承受徑向和軸向的載荷，故選擇角接 觸球軸承,查手冊：小齒輪軸上的軸承選擇型號為7007C大齒輪軸上的軸

23、承選擇型號為7009C7007 C型號的軸承的主要參數(shù)；d=35mm D=62mm B=14mCr=19.5KN Cor=14.2KN7009 C型號軸承的主要參數(shù)：d = 45 mm Cr = 25.8KNCor= 20.5KN D= 75mmB= 16mm3軸承的校核小齒輪軸的軸承(1)計算軸承的軸向載荷和徑向載荷小齒輪軸的軸向力Fa1=427NA端軸承所受的徑向力Fra=(Rah2+Rav2) 1/2=(431) 2+(300)2 1/2=525.1NB端軸承所受的徑向力Frb=(Rbh2+Rbv2) 1/2=(2360.7) 2+(300) 2 1/2=2125.1N兩軸承的派生軸向力

24、查表得：Fs=0.68Fr則 Fsa=0.68Fra=357N則 Fsb=0.68Frb =1445.1N由于Fsa水平向右Fsb水平向左Fa1水平向右主動軸軸承校核有 Fsa + Fa仁357+427=784N0.68FAb/FRB=1445/2415=0.68查手冊，得：Pl= (0.41FRa+0.87FAa)=(0.41 X 612.2+0.87X 890)=1025.3NP2= Frb= 1642.2NP2 P1所以只需校核軸承2的壽命(3)軸承壽命計算由于有輕微沖擊，故由表13-6，取fp=1工作溫度低于100C,查表13-4 ,得fT=1.0軸承2的壽 命為:Lh=106/60n

25、(ftC/fpP) 3=106/ (60 x 960) x (22500/1 x 1445)3=44649.8h40000h二預(yù)期壽命足夠2、計算從動軸承(1)計算軸的軸向載荷和徑向載荷驗證合格從動軸軸承校核大齒輪軸的軸向載荷 Fa=727.47NA端所承受的徑向力Fra=(Rah2+Rav2) 1/2=(150) 2+(602.2)2 1/2=620.6NB端軸承所受的徑向力Frb=(Rbh2+Rbv2) 1/2=(1354.4) 2+(602.2) 2 1/2=1482.2N兩軸承的派生軸向力查表得：Fs=0.68Fr則 Fsa=0.68Fra=422.0N則 Fsb=0.68Frb =1

26、007.9N由于Fsa水平向右Fsb水平向左Fa2水平向右 有：Fsa + Fa2=422+889.89=1311.9NFsb=1007.9N因而軸有向右移動的趨勢，即軸承B被壓緊，軸承A被放松FAa = FSa=422NFAb=FsB=Fa+Fsa=1311.9N(2)計算當(dāng)量動載荷FAa/FRA=422/620.6=0.68=0.68FAb/FRB=1311.9/1482.2=0.885驗證合格查手冊得：Pl= (0.41FRa+0.87FAa)=(0.41 X 620.6+0.87 X 422)=622NP2= Frb=1445N P2 Pi所以只需校核軸承2的壽命(3)軸承壽命計算由于

27、有輕微沖擊，故由表13-6，取fp=1.2工作溫度低于100C,查表13-4，得fT=1.0軸承2的 壽命為：Lh=106/60n(ftC/fpP) 3=106/ (60 x 960) x (28500/1.2 x 1445)3=69575h40000h二此軸承合格八、聯(lián)軸器的選擇計算項目計算及說明結(jié)果1聯(lián)軸器類型根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器 的正常工作，輸出軸 選用彈性柱銷聯(lián)軸器。2聯(lián)軸器型號軸的最小直徑d min 1=20mm ,則聯(lián)軸器的最小直徑為20mm有HL1 HL2兩種型號確定型號公稱轉(zhuǎn)矩Tn軸孔直徑軸孔長度選用HL2HL116020 22 (24)52HL231520

28、22 2452彈性主銷聯(lián)軸器中考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取 Ka= 1.3Tn=KaTw=1.3 X 155.93 N m=202.71 N m因此選擇HL2型號彈性柱銷聯(lián)軸器九、減速器潤滑和密圭寸方式的選擇計算項目計算及說明結(jié)果1、潤滑齒輪傳動的圓周速度 V=n dni / ( 60X000)=3.14X 208 X 119.43/60/1000=1.3 m/s因為：vw12m/s，所以采用浸油潤滑；查表， 選用L AN68全損耗系統(tǒng)用油(GB443-1989), 大齒輪浸入油中的深度大約1-2個齒，單不應(yīng)少 于10mm。對軸承的潤滑，因為：vc2m/s，采 用脂潤滑，只需要填充軸承空間的1/21/3并在 軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能浸入軸 承稀釋潤滑酯。齒輪傳動 的圓周速 度v = 1.3m/ s齒輪采用浸油潤滑軸承采用 脂潤滑2、密封為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處 和外伸軸處必須采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧Ｏ潴w與箱 蓋的密圭寸可以通過改善接合處的粗糙度， 般為 小于或