機械設計課程設計-輸送傳動裝裝置

1、 九江學院機械設計課程設計機械設計基礎課程設計 設計計算說明書題 目 機械設計輸送傳動裝置系 別 機械工程系專 業(yè) 化工設備維修技術姓 名 朱琳年 級 二年級指導教師 蔡廣新二零一一年十二月目 錄一 課程設計書 2二 設計要求 2三 設計步驟 21. 傳動裝置總體設計方案 32. 電動機的選擇 43. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 54. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 55. 設計V帶和帶輪 66. 齒輪的設計 87. 滾動軸承和傳動軸的設計 198. 鍵聯(lián)接設計 269. 箱體結構的設計 2710.潤滑密封設計 3011.聯(lián)軸器設計 30四 設計小結 31五 參考資料 32 設計輸送傳

2、動裝置【設計任務書】 題目：設計輸送傳動裝置 1 總體布置簡圖 如圖1 2 總傳動比誤差為±5%，單向回轉，輕微沖擊。 三原始數(shù)據(jù)： 輸出軸功率P/KW3輸出軸轉速n/(r/min)35傳動工作年限（年）6工作制度（班/日）2工作場所車間批量小批四設計內(nèi)容： 1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算； 2. 齒輪傳動設計計算； 3. V帶傳動設計計算； 4. 軸的結構尺寸設計； 5. 鍵的選擇； 6. 滾動軸承的選擇； 7. 裝配圖、零件圖的繪制； 8. 設計說明書的編寫?！倦妱訖C的選擇】1電動機類型和結構的選擇 ：按照已知條件的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電 動機。 2電動機

3、容量的選擇： 工作機所需功率：Pw3kW 電動機的輸出功率：PdPw/ ， 0.82 ，Pd3.66kW 電動機轉速的選擇：nw=35r/min，V帶傳動比i1=24，單級齒輪傳動比i2=35（查表2.3） nd（i1×i2×i2）nw。電動機轉速范圍為6303500r/min3電動機型號確定：由附錄八查出符合條件的電動機型號,并根據(jù)輪廓尺寸、重量、成本、傳動比等 因素的考慮，最后確定選定Y112M4型號的電動機，額度功率為4KW，滿載轉速1440r/min【計算總傳動比和分配傳動比】1由選定電動機的滿載轉速nm和輸出軸轉速nw，總傳動比為i=nm/nw，得i=41.142

4、合理分配各級傳動比：V帶傳動比i1=3，閉合齒輪傳動比i2=3.5，開式齒輪傳動比i3=3.923運動和動力參數(shù)計算結果列于下表：項 目 電動機軸軸I 軸II軸III 轉速（r/min）1440480137 35功率（kW）3.663.48 3.313.01轉矩（N·m）24.2769.20230.18821.83傳動比 33.53.92效率 0.960.96 0.92【傳動件設計計算】減速器齒輪設計： 1按表11.8選擇齒輪材料 小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS 大齒輪材料為45鋼正火，硬度為170210HBS 2因為是普通減速器，由表11.20選用9級精度，要求齒

5、面粗糙度Ra=6.3 3按齒面接觸疲勞強度設計 確定有關參數(shù)與系數(shù)： 轉矩：T=69154 N·mm 查表11.10得：載荷系數(shù)K1.1 選小齒輪齒數(shù)Z130，則大齒輪齒數(shù)Z2iZ1=3.5×30=105。實際齒數(shù)比u=3.5 因單級直齒圓柱齒輪為對稱布置，又為軟齒面，由表11.19選取d（齒寬系數(shù)）=1 4許應接觸應力H： 由圖11.23查得 Hlim1560MPa Hlim2530MPa 由表11.19查得 Sh=1。 N160·n1·j·Lh60×480×1×（6×52×80）7.2

6、15;10e8N2N1/i7.2×10e8/3.5=2.05×10e8 由表11.26查得 Zn11 Zn21.05 計算接觸疲勞許用應力：H1Zn1·Hlim1/Sh560MPa H2Zn2·Hlim2/Sh557MPa 試算小齒輪分度圓直徑，確定模數(shù)： d1 76.43׳KT1（+1）/dHe2=51.82mm m=d1/z1=1.73mm 由表11.3取標準模數(shù) m=2mm5主要尺寸計算： 分度圓直徑 d1=mz1=2×30=60mm d2=mz2=2×105=210mm 齒寬 b=dd1=1×6

7、0=60mm 取b2=60mm 則b1=b2+5=65mm 中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=135mm6按齒根彎曲疲勞強度校核: 由式（11.12）得出，如FF，則校核合格。 確定有關系數(shù)和參數(shù)： 齒形系數(shù)YF，查表11.12得 YF1=2.54 YF2=2.14 應力學整系數(shù)Ys，查表11.13得 Ys1=1.63 Ys2=1.88 許應彎曲應力F 由圖11.24查得 Flim1=210Mpa Flim2=190Mpa 由表11.9查得 SF=1.3 由圖11.25查得 YNI=YN2=1 由式（11.16）可得 F1=YNI·Flim/SF=162Mpa F2=YN

8、I·Flim/SF=146MPa 故計算出 F1=21Mpa F1 F2=20MpaF2 齒根彎曲疲勞強度校核合格。7 驗算齒輪的圓周速度： V=·d1·n1/（60×1000）=1.5m/s 由表11.21可知，選9級精度合適8 幾何尺寸計算及繪制齒輪零件工作圖： 以大齒輪為例，齒輪的直頂圓直徑為：da2=d2+2ha=214mm，由于200da2500之間，所以 采用腹板式結構。齒輪零件工作圖略。開式齒輪設計：1按表11.8選擇齒輪材料 小齒輪選用40Cr合金鋼表面淬火，硬度為4855HRS 大齒輪選用40Cr合金鋼調(diào)質(zhì)，硬度為240260HBS 2

9、 由表11.20選用9級精度，要求齒面粗糙度Ra=6.3 3按齒面接觸強度設計 確定有關參數(shù)與系數(shù)： 轉矩：T=230000N·mm 查表11.10得 載荷系數(shù)K1.1 選小齒輪齒數(shù)Z120，則大齒輪齒數(shù)Z2iZ1=3.92×20=78.4，圓整數(shù)78。 實際齒數(shù)比u=3.9，誤差為0.5%±5% 因單級直齒圓柱齒輪為不對稱布置，又為硬齒面，由表11.19選取d（齒寬系數(shù)）=0.5 4許應接觸應力H： 由圖11.23查得 Hlim1800MPa Hlim2720MPa 由表11.19查得 Sh=1.1 N160·n1·j·Lh60&#

10、215;137×1×（6×52×80）2.05×10e8 N2N1/i2.05×10e8/3.9=5.26×10e7 由表11.26查得 Zn11.11 Zn21.25 計算接觸疲勞許用應力：H1Zn1·Hlim1/Sh807MPa H2Zn2·Hlim2/Sh818MPa 試算小齒輪分度圓直徑，確定模數(shù)： d1 76.43׳KT1（+1）/dHe2=75.82mm m=d1/z1=3.791mm 由表11.3取標準模數(shù) m=4mm5主要尺寸計算： 分度圓直徑 d1=mz1=4

11、15;20=80mm d2=mz2=4×78=312mm 齒寬 b=dd1=0.5×80=40mm 取b2=40mm 則b1=b2+5=45mm 中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=196mm6按齒根彎曲疲勞強度校核: 由式（11.12）得出，如FF，則校核合格。 確定有關系數(shù)和參數(shù)： 齒形系數(shù)YF，查表11.12得 YF1=2.81 YF2=2.25 應力學整系數(shù)Ys，查表11.13得 Ys1=1.56 Ys2=1.77 許應彎曲應力F 由圖11.24查得 Flim1=720Mpa Flim2=250Mpa 由表11.9查得 SF=1.5 由圖11.25查得 Y

12、NI=YN2=1 由式（11.16）可得 F1=YNI·Flim/SF=480Mpa F2=YNI·Flim/SF=167MPa 故計算出 F1=173Mpa F1 F2=157MpaF2 齒根彎曲疲勞強度校核合格。7驗算齒輪的圓周速度： V=·d1·n1/（60×1000）=0.57m/s 由表11.21可知，選9級精度合適8幾何尺寸計算及繪制齒輪零件工作圖： 以大齒輪為例，齒輪的直頂圓直徑為：da2=d2+2ha=320mm，由于200da2500之間，所以 采用腹板式結構。齒輪零件工作圖略?！綱帶傳動設計】1確定功率Pc： 查表9.21得

13、 Ka（工作情況系數(shù)）=1.1 Pc=Kap=4.4KW。2 選取普通V帶型號： 根據(jù)Pa=4.4Kw，n1=1440r/min，由圖9.13選用A型普通V帶。3 確定帶輪基準直徑： 根據(jù)表9.6和圖9.13選?。篸d1=100mmdmin=90mm 大帶輪基準直徑為 dd2=(n1/n2)dd1=270mm，按表9.3選取標準直值dd2=265mm 實際n2轉速489.8r/min，誤差相對率2%，總誤差±5%允許。4 驗算帶速V： V=·d1·n1/（60×1000）=6.78m/s，帶速在5-25m/s范圍內(nèi)。5確定帶的基準長度Ld和實際中心距a：

14、 初定中心距a0=1200mm，則Ld0：Ld0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)²/4a0=2963.38mm 查表9.4取基準長度Ld=2800mm 實際中心距a為aa0+(ld-Ld0）/2=1118.31mm 中心距變動范圍為 amin=a-0.015Ld=1076mm amax=a+0.03Ld=1202mm6 驗算小帶輪的包角： a1=180º-57.3º（dd2-dd1）/a=171º120º,合格。7 確定V帶根數(shù)z： 確定有關系數(shù)和參數(shù) 根據(jù)dd1=90mm，n=1440r/min，查表9.9，得P0=1.0

15、7Kw 由表9.18查得Ka=0.001275 根據(jù)傳動比i=2.94，查表9.19得Ki=1.1373，則P0=Kb·n·(1-1/Ki)=0.18Kw 由表9.4查得帶長度修正系數(shù)KL=1.11，由圖9.12查得包角系數(shù)Ka=0.98 得zPc/(P0+P0)KaKL=3.24，圓整得z=48 求單根V帶初拉力： 由表9.6查得A型普通V帶的每米長質(zhì)量q=0.10Kg/m 得F0=（500Pc/ZV）·（2.5/Ka-1)+qv²=46.78N.9計算帶輪軸上所受的壓力F=2·F0·z·sin(a1/2)=373.08N

16、10帶輪結構設計略11設計結果：選用4根A2800 GB/T 13575.192 V帶，中心距a=1118mm，小帶輪直徑90mm，大帶 輪直徑265mm，軸上壓力F=373.08N【軸的設計計算】軸的設計1 選擇軸的材料，確定許用應力： 由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì) 處理。由表16.1查得強度極限B=637Mpa，再由表16.3查得許用彎曲應力-1b=60Mpa2按鈕轉強度估算軸徑（最小直徑） 查表16.2得 C=118107 得 dC³p/n=（107118）·³3.48/480=20.722.8mm。

17、考慮到軸的最小直徑處要安裝帶輪，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%-5%，取為21.32 23.94mm，由設計手冊取標準直徑d=24mm3 軸的結構設計草圖: 軸的結構草圖軸的設計：1選擇軸的材料，確定許用應力： 由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì) 處理。由表16.1查得強度極限B=637Mpa，再由表16.3查得許用彎曲應力-1b=60Mpa2按鈕轉強度估算軸徑（最小直徑） 查表16.2得 C=118107 得 dC³p/n=（107118）·³3.31/137=30.934.1mm。 考慮到軸的最小直徑處要

18、安裝齒輪，會有鍵槽存在，故需將估算直徑加大3%-5%，取為31.83 35.81mm，由設計手冊取標準直徑d=34mm3軸的結構設計草圖: 軸的結構草圖軸的設計：1選擇軸的材料，確定許用應力： 由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì) 處理。由表16.1查得強度極限B=637Mpa，再由表16.3查得許用彎曲應力-1b=60Mpa2按鈕轉強度估算軸徑（最小直徑） 查表16.2得 C=118107 得 dC³p/n=（107118）·³3.01/35=47.2952.16mm。 由設計手冊取標準直徑d=50mm3軸的結構設

19、計草圖略【鍵連接的選擇】 均選擇A型平鍵。代號軸徑/mm鍵寬/mm鍵高/mm鍵長/mm軸鍵248750軸鍵3410856軸鍵3410836軸鍵4514950【滾動軸承的選擇及計算】 I軸： 1經(jīng)強度校核，選擇滾動軸承 6206型 d=30mm D=62mm B=16mm2公差等級選擇：選普通級PO軸承。 II軸： 1經(jīng)強度校核，選擇滾動軸承 6208型 d=40mm D=80mm B=18mm2公差等級選擇：選普通級PO軸承?！鞠潴w結構尺寸計算】 1類型選擇：選擇一級鑄鐵圓柱齒輪減速器。2箱體主要結構尺寸：（mm）名 稱箱座壁厚箱蓋壁厚1箱蓋凸緣厚度b1尺 寸/mm8812箱座凸緣厚度b箱底凸

20、緣厚度b2地腳螺釘直徑df地腳螺釘數(shù)目n軸承旁連接螺栓直徑d1122016412蓋與座連接螺栓直徑d2連接螺栓d2的間距l(xiāng)軸承端蓋螺釘直徑d3檢查孔蓋螺釘直徑d4定位銷直徑d10150868df、d1、d2至外箱壁直徑C1df、d2至凸緣邊緣距離C2軸承旁凸臺半徑R1凸臺高度h外箱壁至軸承座端蓋的距離l11614164040齒頂圓與內(nèi)箱避間的距離1齒輪端面與內(nèi)箱避間的距離2箱蓋、箱座肋厚m1、m2軸承端蓋外徑D2軸承旁連接螺栓距離S12126.8、6.8102125【減速器附件的選擇】 通氣器：由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5 油面指示器：選用游標尺M16 起

21、吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞：選用外六角油塞及墊片M16×1.5 【潤滑與密封】 一、齒輪的潤滑：采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。 二、滾動軸承的潤滑：由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。 三、潤滑油的選擇：齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用L-AN15潤滑油。 四、密封方法的選?。哼x用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q

22、定。附錄：裝配圖：零件工作圖1.圖6-2為軸的工作圖示例，為了使圖上表示的內(nèi)容層次分明，便于辨認和查找，對于不同的內(nèi)容應分別劃區(qū)標注，例如在軸的主視圖下方集中標注軸向尺寸和代表基準的符號。2. 齒輪的軸向尺寸標注比較簡單，對于小齒輪只有齒寬b和輪轂長度l兩個尺寸前者為自由尺寸，后者為軸系組件裝配尺寸鏈中的一環(huán)。當齒輪尺寸較大時，為了減輕重量可采用盤形輻板結構如輻板用車削方法形成時，則標注凹部的深度，以便于加工時測量。對于用鍛、鑄方法形成的輻板，則宜直接標注輻板的厚度。對于輪緣厚度、輻板厚度、輪轂及輻板開孔等尺寸，為便于測量，均應進行圓整為了保證齒輪加工的精度和有關參數(shù)的測量，標注尺寸時要考慮到基準面，并規(guī)定基準面的尺寸和形位公差齒輪的軸孔和端面既是工藝基準也是測量和安裝的基準。為了保證安裝質(zhì)量和切齒精度，對端面與孔中心線的垂直度和端面跳動度均應有要求。齒輪的齒頂圓作為測量基準時有兩種情況：一是加工時用齒頂圓定位或找正，此時要控制齒頂圓的徑向跳動；另一種情況是用齒頂圓定位檢驗齒厚或基節(jié)