項(xiàng)目綜合實(shí)踐訓(xùn)練說明書

1、.項(xiàng)目綜合實(shí)踐訓(xùn)練說明書設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)圓柱齒輪減速器班 級(jí)：機(jī)制103011設(shè)計(jì)者：李博學(xué) 號(hào)：10153033指導(dǎo)教師： 劉小蘭目 錄一、傳動(dòng)方案擬定.1二、電動(dòng)機(jī)的選擇.1三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.3四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.4五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.8六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.10七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.14八、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.17九、課程設(shè)計(jì)總結(jié).19；.計(jì)算過程及計(jì)算說明主要結(jié)果一、傳動(dòng)方案擬定第一組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)1、 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。2、原始數(shù)據(jù)：輸送帶工作拉力F=4.8KN；

2、帶速V=1.4m/s；滾筒直徑D=440mm；二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇：按工作要求和工作條件，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)應(yīng)保證： PedPd Pd=Pw/總 Pw=FV/1000（1）傳動(dòng)裝置的總效率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒 =0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率：Pw=FV/1000=4800×1.4/1000=6.72KWPd=Pw/總=6.72/0.85=7.9KW 由P282頁附錄-

3、B選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped=11kw3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1.4/×440=60.8 r/min 按P217表12-1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范I1=36。取V帶傳動(dòng)比I2=24，則總傳動(dòng)比合理范圍為I總=624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=I總×n筒=（624）×60.8=364.81459.2r/min符合這一范圍的額定轉(zhuǎn)速有730、970r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由課本P282查出有二種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：因此有二種傳動(dòng)比方案：綜合考慮電

4、動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第1方案比較適合，則選n=970r/min 。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，由P283表B1選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6。其主要性能：額定功率：11KW，滿載轉(zhuǎn)速970r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=970/60.8=15.952、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 根據(jù)課本P217表12-1，取齒輪i1=6（單級(jí)減速器i=36合理）（2） i總=i1×i2i2=i總/i1=15.95/6=2.66四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

5、1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機(jī)=970r/minnII=nI/i2=970/2.66=364.66(r/min)nIII=nII/i1=364.66/6=60.78(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（Kw）PI=Ped=11KwPII=PI×帶=11×0.96=10.56KwPIII=PII×軸承×齒輪=10.56×0.98×0.97 =10.04Kw3、 計(jì)算各軸扭矩（N·mm）T1=9.55×103PI/nI=9.55×103×11/970=108.29N·m T2=9

6、.55×103PII/nII=9.55×103×10.56/364.8 =276.45N·m T3=9.5×103PIII/nIII=9.55×103×10.04/60.78 =1595.9N·m五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇普通V帶型號(hào)由課本P116表5-8得：kA=1.1 PC=KAPed=1.1×11=12.1KW由課本P117圖5-8得：選用B型V帶（2）確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由課本圖5-8得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為125140mm 則取dd1=132mm dd2=

7、i2·dd1=2.66×132=351.12mm由課本P109表5-2，取dd2=355mm i2= dd2/ dd1=355/132=2.7實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=970×(132/355) =360.7r/min傳動(dòng)比誤差為：i2-i2/i2=2.7-2.66/2.66 =1.5%<5%(允許)帶速V：V=dd1n1/60×1000=×132×970/60×1000 =6.7m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（3）確定帶長(zhǎng)和中心矩根據(jù)課本P117式（5-16）得0.7(dd1+dd2)a02(d

8、d1+dd2)0.7(132+355)a02×(132+355) 所以有：340.9mma0974mm 由課本P117式（5-17）得：Ld0=2a0+/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 =2×600+1.57(132+355)+(355-132)2/4×600 =1985.31mm根據(jù)課本P109表（5-3）取Ld=2000mm根據(jù)課本P117式（5-18）得：aa0+(Ld-L0)/2=600+（2000-1985.31）/2 =600+7.345 =607.345mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角1=1800-(dd2-dd1)/a×57.

9、30 =1800-（355-132）/607×57.30=1800-21.10 =158.90>1200（適用）（5）確定帶的根數(shù)根據(jù)課本P114表（5-5）P1=1.86KW根據(jù)課本P115表（5-6）P1=0.3KW根據(jù)課本P115表（5-7）K=0.95根據(jù)課本P109表（5-3）KL=0.98 由課本P120式（4-18）得ZPC/P=PC/(P1+P1)KKL 12.1/(1.86+0.3) ×0.95×0.98 6(6)計(jì)算軸上壓力由課本P108表5-1查得q=0.17kg/m，由式（5-23）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV×

10、（2.5/K-1）+qV2=500×12.1/6×6.7×(2.5/0.95-1)+0.17×6.72 =248.43N則作用在帶輪軸上的壓力FQ，由課本P118式（5-24）FQ=2ZF0sin（1/2）=2×6×248.43sin158.9/2=2033.08N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料及熱處理工藝 考慮減速器傳遞功率不大，所設(shè)計(jì)的齒輪屬于閉式傳動(dòng)，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為217255HBS。大齒輪選用45鋼正火處理，齒面硬度162217HBS。 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 式

11、1)轉(zhuǎn)矩T2T2=9.55×103PII/nII=9.55×103×10.56/364.8 =276.45N·m 2)載荷系數(shù)k 由下表查得取k=1.5載荷狀態(tài)工作機(jī)舉例原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)多缸內(nèi)燃機(jī)單缸內(nèi)燃機(jī)平穩(wěn)、輕微沖擊均勻加料的運(yùn)輸機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)11.2121.61.61.8中等沖擊不均勻加料的運(yùn)輸機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)球磨機(jī)121.61.61.81.82.0較大沖擊沖床、剪床、鉆機(jī)、挖掘機(jī)、破碎機(jī)等1.61.81.92.12.22.43)齒寬系數(shù)d：由下表查得取d=1齒輪相對(duì)軸承的位置齒面硬度350HBS350HBS對(duì)稱布置0.81.40.40.9非對(duì)稱布置0.6

12、1.20.30.6懸臂布置0.30.40.20.254)許用接觸應(yīng)力H由課本P143表6-4查得：H1=513-545MPa, H2=468-513MPa通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選：H1=530MPa, H2=490MPa故得： d1=103.5mm確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=6 取小齒輪齒數(shù)Z1=24。則大齒輪齒數(shù)：Z2=i1Z1=6×24=144(3)確定主要參數(shù)及計(jì)算主要幾何尺寸模數(shù)：m=d1/Z1=103.5/24=4.31m根據(jù)課本P132表6-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=5mm分度圓直徑：d1=mZ1=5×24mm=120mmd2=mZ2=5×

13、144mm=720mm齒寬：b2=dd1=1×120=120mm取b2=120mm b1=130mm計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=5/2(24+144)=420mm (4)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本P144（6-17）式 F1=(Cm3Am3kT1YFs1)/bd1mF1 F2=F1(YFs2/ YFs1) F2由下表可查的大小齒輪的齒形系數(shù)Z20212223242526272829YFS4.364.334.304.274.244.214.194.174.154.13Z303540455060708090100YFS4.124.064.044.024.014.00

14、3.993.983.973.96Z150200YFS4.004.034.06YFs1=4.24 YFs2=4.0 由課本P143表6-4查得許用彎曲應(yīng)力 F1=301-315MPa F2=280-301MPa 計(jì)算兩輪的彎曲應(yīng)力F1=Cm3Ad3 kT2 YFs1/bd1m=48.84Mpa F2=F1(YFs2/ YFs1) =48.84×（4.0/4.24）Mpa =46.08Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-17）F1=48.84MpaF1F2=46.08MpaF2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 (5)計(jì)算小齒輪圓周速度VV=d1n2/60×1000=3.14×1

15、20×364.66/60×1000=2.29m/s六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS根據(jù)課本P182（9-2）式，并查表9-2，取c=115d115 (10.04/60.78)1/3mm=63.1mm考慮有鍵槽，將直徑增大3%，則d=63.1×(1+3%)mm=64.99選標(biāo)準(zhǔn)軸徑d=65mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪靠軸環(huán)和套筒軸向定位，周向定位靠平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)，聯(lián)軸器靠軸肩、平鍵和過盈配合分別實(shí)現(xiàn)軸向和周向定位

16、，兩軸承分別以軸肩和套筒定位。 （2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段：d1=65mm ，由此段軸頸可選定聯(lián)軸器型號(hào)，查課本P264表17-6得聯(lián)軸器L1=107mm，則取L=142mmII段：因?yàn)閍=(0.07-0.1)d=5d2=d1+2a=65+2×5=75mm其長(zhǎng)度為自由段，根據(jù)選定的軸承端蓋寬度及聯(lián)軸器與箱體外壁應(yīng)有一定距離來確定。取L2=70mm III段：由課本P254表17-2初選用7016c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為80mm，寬度為22mm。則取標(biāo)準(zhǔn)直徑d3= d2+5=80mm 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離（3-5mm）。取套筒長(zhǎng)為20mm，安裝齒輪

17、段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2-3mm,故L3=（3+22+20）=45mm段：此段軸徑與配合，軸肩a=（0.07-0.1）d3取標(biāo)準(zhǔn)直徑d4=d3+2a=95mm長(zhǎng)度L4=b2-2=120-3=117mm用來定位齒輪的軸環(huán)尺寸:a=（0.07-0.1）d4=7，b=1.4a=10mm段：考慮齒輪相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離（3-5mm），則取d5= d4-2×5=85mm，L5=10mm段：與III段相同，此段與軸承配合，直徑d6=80mm. 長(zhǎng)度L6=22mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=182mm 結(jié)構(gòu)草圖如圖：(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑：已知d大=

18、720mm轉(zhuǎn)矩：已知T3=1595.9N·m求圓周力：根據(jù)課本P141（6-11）式得Ft=2000T3/d大=2000×1595.9N·m /720=4433N求徑向力Fr根據(jù)課本P141（6-11）式得Fr=Ft·tan=4433×tan200=1613.5N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=L/2=91mm (1) 繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）軸承支反力：FAZ=FBZ=Fr/2=806.75NFAY=FBY=Ft/2=2216.5N（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。在垂直面彎矩為MV=FAZ×L

19、/2=806.75×0.091=321.43N·m (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MH=FAY×L/2=2216.5×0.091=883.05N·m (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MV2+MH2)1/2=(73.412+201.72)1/2=214.6N·m (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T3=1595.9N·m (6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）由于軸的應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取=0.6，截面C處的當(dāng)量彎矩： Mec=MC2+(T)21/2 =214.62+(0.6×1595.9)21/

20、2 =981.3N·m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（9-3）及課本P184表9-3查得-1 =55MPar3=Mec/0.1d33=981.3/0.1×953×10-9=11.445MPa< -1 =55MPa該軸強(qiáng)度足夠。 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（與輸出軸的方法相同）1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)課本P212頁式（7-2），表（7-2）取c=115d1c(P2/n2)1/3=115(10.56/364.66)1/3=35.31mm考慮有鍵槽，將直徑增大3%，則d1=35.31×(1+3%)mm=36.4取標(biāo)準(zhǔn)直徑d

21、1=38mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面用軸環(huán)定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選7210c型角接球軸承，其內(nèi)徑為50mm，寬度為20mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)42mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度小2mm。 (3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=120m

22、m求轉(zhuǎn)矩：已知T2=168884.2N·mm求圓周力Ft：根據(jù)課本P141（6-11）式得Ft=2T2/d1=2×168884.2/72=4691.23N求徑向力Fr根據(jù)課本P141（6-11）式得Fr=Ft·tan=4691.23×0.36397=1707.47N兩軸承對(duì)稱LA=LB=68.5mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAZ=FBZ =Fr/2=1707.47/2=853.735NFAY=FBY =Ft/2=4691.23/2=2345.62N (2)由兩邊對(duì)稱，截面C在垂直面彎矩為MC1= FAZ×L/2=853.73

23、5×68.5×10-3=58.48N·m (3)截面C在水平面彎矩為MC2= FAY×L/2=2345.62×68.5×10-3=160.68N·m (4)計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（58.482+160.682）1/2 =170.99N·m (5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P213得=0.6Mec=MC2+(T2)21/2=170.992+(0.6×168.9)21/2 =198.77N·m (6)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（10-3）取 d=38mm(與齒輪配合段)r3=M

24、ec/（0.1d13）=198.77×103/(0.1×383)=36.24Mpa<-1 =55Mpa此軸強(qiáng)度足夠七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算（備用可以不校核）根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×8=48720小時(shí)1、計(jì)算輸入軸承 （1）已知n2=364.8r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1707.47N初先兩軸承為角接觸球軸承7207C型根據(jù)課本P230（8-13）得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.68FR 則FS1=FS2=0.68×FR1=1161.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端

25、FA1=FS1=1161.1N FA2=FS2=1161.1N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=1161.1N/1707.47N=0.68FA2/FR2=1161.1N/1707.47N=0.68根據(jù)課本P229表（8-12）得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1 y1=0 y2=0 (4)計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本P195表（10-7）取fP=1.2根據(jù)課本P195（10-1）式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.2×(1×1707.47+0)=2048.97NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.2

26、5;(1×1707.47+0)= 2048.97N (5)軸承壽命計(jì)算P1=P2 故取P=2048.97N查課本P196得角接觸球軸承=3 、fT=1根據(jù)手冊(cè)得7207C型的Cr=30500N由課本P197（10-5）式得 =87113.7h>48720h預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸承 (1)已知n=60.8r/min Fa=0 FR=FAY=4870.15N試選7014AC型角接觸球軸承根據(jù)課本P198表（10-11）得FS=0.68FR,則FS1=FS2=0.68FR=0.68×4870.15=3311.7N (2)計(jì)算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 F

27、a=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=3311.7N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=3311.7/4870.15=0.68FA2/FR2=3311.7/4870.15=0.68根據(jù)課本P196表（10-8）得：e=0.68FA1/FR1<e x1=1 y1=0FA2/FR2<e x2=1 y2=0 (4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2根據(jù)課本P195表（10-7）取fP=1.2根據(jù)課本P195式（10-1）得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.2×(1×4870.15)=5844.18NP2=fP(x2FR2

28、+y2FA2)=1.2×(1×4870.15)= 5844.18N (5)計(jì)算軸承壽命LHP1=P2 故P=5844.18，根據(jù)課本P196取=3根據(jù)課本P254 7014AC型軸承Cr=45.8KN根據(jù)課本P197 表（10-9）得：ft=1根據(jù)課本P197 （10-5）式得 =76329.5h>48720h此軸承合格八 、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1、輸出軸與聯(lián)軸器采用普通平鍵聯(lián)接該聯(lián)接為靜聯(lián)接，為了便于裝配和固定，選用圓頭平鍵（A型）。根據(jù)軸徑d1=56mm, L1= 82mm，查表得鍵寬b=16mm，鍵高h(yuǎn)=10mm，根據(jù)聯(lián)軸器輪轂長(zhǎng)度L1=84mm,則鍵長(zhǎng)l=8

29、4-(4-10)=74-80mm取L=80鍵16×80 GB/T1096-2003 T3=963.324N·m h=10mm根據(jù)課本P165（8-2）式,由表8-2查得p=(110Mpa)p=4T3/dhL=4×963324/56×10×80 =86Mpa<p(110Mpa)2、輸入軸與齒輪1聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接（同上）3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接（同上）F=4.8KNV=1.4m/sD=440mmPed：電動(dòng)機(jī)額定功率Pd：電動(dòng)機(jī)輸出功率Pw：卷筒軸的輸出功率總=0.85Pw=6.72 KWPd=7.9KWPed=11kwn滾筒=60.8r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160L-6i總=15.95i1=6i2=2.66nI =970r/minnII=364.66r/minnIII=60.78r/minPI=11KwPII=10.56KwPIII=10.04KwT1=10