膠帶輸送機(jī)卷筒的傳動裝置課程設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計

1、機(jī) 械 設(shè) 計 課 程 設(shè) 計姓 名 學(xué) 號 班 級 指導(dǎo)老師：目 錄一、設(shè)計任務(wù)書2二、前言3三、電動機(jī)的選擇4四、計算總傳動比及分配各級的傳動比5五、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算5六、傳動零件的設(shè)計計算6七、軸的設(shè)計計算及校核14八、軸承的選擇和計算18九、鍵聯(lián)接的選擇和計算19十、聯(lián)軸器選擇和校核21十一、箱體的設(shè)計22十二、潤滑23十三、傳動裝置的附件及說明24十四、設(shè)計小節(jié)25十五、參考資料25一、設(shè)計任務(wù)書題目：設(shè)計一用于膠帶輸送機(jī)卷筒的傳動裝置。原始條件和數(shù)據(jù)： 膠帶輸送機(jī)兩班制連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，室內(nèi)工作，有粉塵；使用期限10年，大修期3年。該機(jī)動力來源為三相交流電機(jī)，

2、在中等規(guī)模機(jī)械廠小批生產(chǎn)。輸送帶速度允許誤差為5%。輸送帶工作拉力F（N）2900輸送帶速度V（m/s）1.5卷筒直徑D（mm）400運(yùn)動方案：二、前 言分析機(jī)器通常由原動機(jī)、傳動裝置和工作裝置三部分組成。傳動裝置用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和動力、變換其運(yùn)動形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動裝置的傳動方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的基本要求，同一種運(yùn)動可以有幾種不同的傳動方案來實(shí)現(xiàn)，這就是需要把幾種傳動方案的優(yōu)缺點(diǎn)加以分析比較，從而選擇出最符合實(shí)際情況的方案。合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低

3、廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。所以擬定一個合理的傳動方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、運(yùn)動及機(jī)器的其他要求外，還應(yīng)熟悉各種傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，以便選擇一個合適的傳動機(jī)構(gòu)。設(shè)計內(nèi)容計算及說明結(jié)果（1）選擇電動機(jī)的類型（2）確定電動機(jī)的功率（3）確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速（4）確定電機(jī)的的型號（1）裝置總傳動比（2）分配各級傳動比（1）各軸轉(zhuǎn)速（2）各軸輸入功率(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩(一).高速級齒輪傳動的設(shè)計計算（1）選定齒輪類型精度等級材料選擇選擇小齒輪齒數(shù)(2)許用接觸應(yīng)力(3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計確定各參數(shù)的值小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)彈性影響系數(shù)接觸疲勞極限計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)小齒輪的分度圓直徑

4、（4）設(shè)計計算計算圓周速度計算齒寬b計算模數(shù)和齒高比計算載荷系數(shù)K按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑計算模數(shù)m(5) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計確定公式內(nèi)各計算數(shù)值彎曲疲勞極限疲勞壽命系數(shù)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力載荷系數(shù)K查取齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)計算大小齒輪的（5）設(shè)計計算（6）幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度（二）低速級齒輪傳動的設(shè)計計算選定齒輪類型精度等級材料選擇選擇小齒輪齒數(shù)(2)許用接觸應(yīng)力(3)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計確定各參數(shù)的值小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)彈性影響系數(shù)接觸疲勞極限計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)小齒輪的分度圓直徑（4）設(shè)計計算計算圓周速度計算齒寬計算模數(shù)和齒高比計算

5、載荷系數(shù)K按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑計算模數(shù)m(5) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計確定公式內(nèi)各計算數(shù)值彎曲疲勞極限疲勞壽命系數(shù)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力載荷系數(shù)K查去齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)計算大小齒輪的（5）設(shè)計計算（6）幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度（一）軸的設(shè)計（1）選取材料（2）初步確定軸的最小直徑（3）選擇聯(lián)軸器(4)確定最小直徑(4) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度（5）確定軸承的型號（二）、軸的設(shè)計（1）選取材料（2）初步確定軸的最小直徑（3）確定軸承型號（4）確定最小直徑（三）、軸的設(shè)計（1）選取材料（2）初步確定軸的最小直徑（3）確定軸承型號（四）軸的校核

6、（1）計算圓周力，徑向力（2）計算各力（3）計算合彎矩（4）校核軸軸承的校核（1）軸承的選擇（2）軸承的使用時間（3）計算各力左邊軸承徑向力右邊軸承徑向力（4）當(dāng)量動載荷（5）校核（1）高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計算（2）軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算（3）軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算（4）軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計算（5）低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計算（一）低速軸上的聯(lián)軸器（1）類型選擇（2）選擇型號（3）校核（二）高速級軸上的聯(lián)軸器（1）類型選擇(2)選擇型號(3)校核（1）箱座壁厚（2）箱蓋壁厚（3）箱座、箱蓋、箱座底凸緣厚度（4）地腳螺釘直徑及數(shù)目（5） 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑（6）箱蓋

7、與箱座聯(lián)接螺栓直徑（7）軸承端蓋螺釘直徑（8）視孔蓋螺釘直徑(9)、至箱外壁距離(10)軸承座蓋外徑(11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離（12）軸承旁凸臺半徑（13）軸承旁凸臺高度（14）外機(jī)壁至軸承座端面距離（15）機(jī)蓋，機(jī)座肋厚(16)大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離(17)齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離（1）潤滑（2）密封軸伸出處的密封蓋與箱座接合面密封其他地方（1）軸承蓋（2）油標(biāo)（3）排油孔螺塞（4）檢查孔蓋板（5）通氣器（6）起吊裝置（7）定位銷（8）起蓋螺釘三、電機(jī)的選擇電動機(jī)是常用的原動機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制簡便和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。電動機(jī)的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、功率和轉(zhuǎn)速、確定具體型號

8、。按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)。工作裝置所需的功率：考慮到卷筒及其軸承的效率取=0.94kW由電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率為：7級精度齒輪傳動效率，軸承效率，聯(lián)軸器效率 =0.90kW高速級齒輪傳動比范圍，低速級齒輪傳動比范圍，總傳動比范圍r/min 為減少電動機(jī)的重量和價格。查1327頁，表8-184取同步轉(zhuǎn)速1500r/min的Y132s-4,滿載轉(zhuǎn)速r/min 額定功率5.5kW,輸出軸直徑38k6 四、計算傳動比和分配各級傳動比 一般推薦展開式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比,取,則低速級傳動比五、運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)的計算 軸 1440r/m

9、in 軸 313.7r/min 軸 /313.7/3.5=89.6 r/min工作軸 =89.6 r/min軸 5.50.995.44kW軸 25.440.990.975.22kW 軸 25.220.990.975.01kW工作軸 24=5.010.990.994.91kW電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =95505.5/1440=36.48 Nm 軸 =21.552.30.96=47.58 Nm=47.583.240.980.95=143.53 Nm=143.532.330.980.95=311.35Nm=311.350.950.97=286.91 Nm運(yùn)動和動力參數(shù)結(jié)果如下表輸入功率kW輸入

10、轉(zhuǎn)矩Nm轉(zhuǎn)速r/min電動機(jī)軸5.536.481440軸5.4436.081440軸5.22158.91313.7軸5.01533.9989.6工作軸4.91523.3389.6六、傳動零件的設(shè)計計算 根據(jù)傳動方案，選用漸開線直齒圓柱齒輪運(yùn)輸機(jī)一般工作機(jī)器，速度不高，按（GB 1009588），選擇7級精度。查2191頁，表10-1小齒輪：選用40Cr， 調(diào)質(zhì)處理280HBS大齒輪：選用45鋼， 調(diào)質(zhì)處理240HBS 選小齒輪齒數(shù)Z1=20,Z2= iZ1=4.5920=91.8 取Z2=92取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由2205頁，式（10-12） 查2203頁，式（10-9a）試選=

11、1.3T=36.08 N*m查2205頁，表10-7選取齒寬系數(shù)=1查2201頁，表10-6ZE=189.8查2209頁，圖10-21得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限N=60nj =6014401（2830010）=4.14710hN=4.14710/4.59 =0.910h由2207頁，圖10-19得 K=0.9 K=0.95 = =45.489mm=3.34m/sb=145.489=45.489mm=b/h=45.489/5.11=8.9使用系數(shù)=1根據(jù),7級精度, 查2198頁，圖10-13得動載系數(shù)K=1.14直齒輪，K=1查2197頁，表10-4用插值法得7級精度、

12、小齒輪相對支承對稱布置時，K=1.421由b/h=8.9, K=1.421查2198頁，圖10-13得K=1.33故載荷系數(shù):KK K K K =11.1411.421=1.62d=d=49.498=48.95=由2201頁，式10-5查2208頁，圖10-21（c）得小齒輪彎曲疲勞極限，大齒輪查2206頁，圖10-18得K=0.85 K=0.9取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4=303.57MPa=244.29MPaKK K K K=11.1211.331.4896由2200頁，表10-5齒形系數(shù)：Y2.80 Y2.20應(yīng)力校正系數(shù)：Y1.55 Y1.78 =0.=0.01603大齒輪的數(shù)值大

13、=1.63mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，二齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑有關(guān)，按標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=48.95來計算小齒輪的齒數(shù)Z1= =25大齒輪的齒數(shù)z=4.5925=114.75 取z=115這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。d=z1m=252=50mmd=z2m=1152=230mm=140mmB=50mm取 選漸開線直齒圓柱齒輪7級由2191頁，表

14、10-1小齒輪：選用40Cr， 調(diào)質(zhì)處理280HBS大齒輪：選用45鋼， 調(diào)質(zhì)處理240HBS 選小齒輪齒數(shù)Z3=24,Z4= iZ1=3.524=84取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由2205頁，式（10-12） 由2203頁，式（10-9a）試選=1.3T=158.91 N*m由2205頁，表10-7選取齒寬系數(shù)=1由2201頁，表10-6ZE=189.8由2209頁，圖10-21得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限N3= N=0.910N4=0.910/3.5 =0.2610h由2207頁，圖10-19得 K=0.95 K=0.97 = =74.876mm=1.23m/s

15、B3=174.876=74.87mm=使用系數(shù)=1根據(jù),7級精度, 查2194頁，圖10-8得動載系數(shù)K=0.75直齒輪，K=1查2197頁，表10-4用插值法得7級精度、小齒輪相對支承對稱布置時，K=1.426由b/h=8.9, K=1.421查2198頁，圖10-13得K=1.35故載荷系數(shù):KK K K K =10.7511.426=1.0695d3=d3t=74.876=70.16=由2201頁，式10-5查2208頁，圖10-21（c）得小齒輪彎曲疲勞極限，大齒輪查2206頁，圖10-18得KFN3=0.85 KFN4=0.88取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.43=303.57MPa4=

16、238.86MPaKK K K K=10.7511.351.4896由2200頁，表10-5齒形系數(shù)：YFa32.65 YFa42.20應(yīng)力校正系數(shù)：YSa31.58 YSa41.78 =0.01379=0.0164大齒輪的數(shù)值大 =2.09mm取m=2.5Z3= =30大齒輪的齒數(shù)Z4=3.530=105 d3=z3m=302.5=75mmd4=z4m=1052.5=262.5mm=168.7mmB3=75mm取mm mm七、軸的設(shè)計和校核45鋼,調(diào)質(zhì)處理軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合且與所選好的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的直徑相匹配,故需同時選取聯(lián)軸器的型號查1320頁，

17、表8-179選擇LX2彈性柱銷聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度L=62mmd=30mm為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,需要制出一軸肩,再考慮到安裝的軸承并查手冊，確定第二段的直徑為35mm,按照軸承安裝尺寸要求，可確定第三段的直徑為40mm,軸向尺寸依據(jù)箱體具體考慮，考慮到高速軸小齒輪徑向尺寸較小，使得齒輪較薄，因此做成齒輪軸。查1300頁，表8-159選用30207具體機(jī)構(gòu)圖 1 圖 145鋼,調(diào)質(zhì)處理查1300頁，表8-159選用30207最小直徑為軸承內(nèi)徑，d=35mm,根據(jù)軸承的安裝尺寸要求第二段的直徑為40mm,再做個臺肩作為兩個齒輪的軸向定位，具體結(jié)構(gòu)見圖2 圖 245鋼,調(diào)質(zhì)處理為了滿

18、足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,需要制出一軸肩,再考慮到安裝的軸承并查手冊，確定第二段的直徑為50mm,按照軸承安裝尺寸要求，可確定第三段的直徑為56mm,軸向尺寸依據(jù)箱體具體考慮。查1300頁，表8-159選用30209具體結(jié)構(gòu)如圖3 圖 3 圖 4 彎矩圖如圖4 =按第三強(qiáng)度理論校核=軸材料45，調(diào)質(zhì)處理，=60MP= 因此，此軸符合強(qiáng)度要求同理、軸校核符合強(qiáng)度要求八、軸承的選擇和計算選用的軸承的型號為30210，查1300頁，表8-159，得因選用的齒輪是直齒的，所以不派生軸向力查2321頁，表13-6，取 =CCr所以此軸承安全九、鍵的選擇和校核高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的軸的直徑30mm,查12

19、17頁表8-16 選用鍵bhL=8766鍵標(biāo)記：GB/T1096-2003、鍵8766材料45鋼，查2106頁表6-2p=120MPa p此鍵滿足強(qiáng)度要求軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑35mm,查1217頁表8-16 選用鍵bhL=12839鍵標(biāo)記：GB/T1096-2003、鍵12839材料45鋼，查2106頁表6-2p=120MPa p此鍵滿足強(qiáng)度要求軸與小齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑35mm,查1217頁表8-16 選用鍵bhL=12868鍵標(biāo)記：GB/T1096-2003、鍵12868材料45鋼，查2106頁表6-2p=120MPa p此鍵滿足強(qiáng)度要求軸與大齒輪鍵聯(lián)接的軸的直徑56mm,查1217

20、頁表8-16 選用鍵bhL=161064鍵標(biāo)記：GB/T1096-2003、鍵161064材料45鋼，查2106頁表6-2p=120MPa p此鍵滿足強(qiáng)度要求低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的直徑45mm,查1217頁表8-16 選用鍵bhL=14968鍵標(biāo)記：GB/T1096-2003、鍵14968材料45鋼，查2106頁表6-2p=120MPa 1.2=1.28=9.6=8十二、潤滑和密封齒輪采用浸油潤滑，軸承采用飛濺潤滑. 齒輪圓周速度5m/s所以齒輪采用浸油潤滑，軸承采用飛濺潤滑;浸油潤滑不但起到潤滑作用，同時有助箱體散熱。為了避免浸油潤滑的攪油功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的

21、深度不宜太深或太淺，設(shè)計的減速器的合適浸油深度對于圓柱齒輪一般為1個齒高，但不應(yīng)小于10 ，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到池底面的距離為30-50mm。換油時間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、污染的程度。查手冊選擇L-CKB 150號工業(yè)齒輪油潤滑。減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、箱體接合面和軸承蓋，窺視孔和放油孔的接合面等處。作用是使?jié)L動軸承與箱外隔絕,防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。選用氈圈式密封，氈圈式密封結(jié)構(gòu)簡單、價廉、安裝方便、但對軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈

22、圈壽命短。在接合面上涂上密封膠采用橡膠紙密封十三、減速器的附件及說明選用螺釘聯(lián)接式，材料HT150，結(jié)構(gòu)參照181頁油標(biāo)用來指示箱內(nèi)油面的高度，結(jié)構(gòu)見183頁，表4-10,選用帶油標(biāo)尺套的，用它的好處是可以在不停車的情況下隨時檢查油面，選M20為了換油及清洗箱底時排出油，在箱座底部油池最低處設(shè)有排油孔，平時排油孔用螺塞及封油墊圈封住，材料Q235，結(jié)構(gòu)見185頁，表4-13,選用M161.5為了檢查傳動件嚙合情況、潤滑狀態(tài)以及向箱內(nèi)注油，在箱蓋上部便于觀察傳動件嚙合區(qū)的位置開足夠大的檢查孔，用螺釘予以固定，材料為鑄鐵，結(jié)構(gòu)見185頁，表4-14由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于

23、排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡，結(jié)構(gòu)見186頁，表4-15（e）M24在箱蓋上直接鑄出吊耳環(huán)，用來拆卸和吊運(yùn)箱蓋；在箱體上鑄出吊鉤，用來吊運(yùn)整臺減速器。結(jié)構(gòu)見187頁，表4-16為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度查1222頁，表8-67選6X30為起蓋方便，起蓋螺釘?shù)闹睆脚c箱體凸緣聯(lián)接螺栓直徑相同，其羅紋長度應(yīng)大于箱蓋凸緣的厚度，釘桿端部制成較細(xì)的圓柱端或錐端，以免經(jīng)常擰動時損壞桿端螺紋，十四、設(shè)計小結(jié)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械課程當(dāng)中一個重要環(huán)節(jié)通過這次的課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機(jī)械設(shè)計的訓(xùn)

24、練，在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力，在這些過程中我們深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力，為以后更深層次的設(shè)計而努力。十五、參考文獻(xiàn)1陳秀寧，施高義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計.浙江大學(xué)出版社2濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.高等教育出版社kWn=806.4-3584r/min型號：Y132s-4總傳動比：i=16.71440r/min313.7r/min=89.6 r/min=89.6 r/min5.44kW5.22kW5.01kW4.91kW=36.48 Nm=47.58 Nm=143.53 Nm=311.35Nm=286.91 Nm7級精度小齒輪：40Cr 280HBS 大齒輪：45 240HBSZ1=20Z2=92 =1.3T=36.08 N*m=1ZE=189.8小齒輪：大齒輪：N=4.14710hN=0.910hK=0.9K=0.95d1t=45.489mm=3.34m/sb=45.489mm=2.27mmb/h=8.9=1K=1.14K=1.421K=1.33K=1.62d=48.95m=2.45m