級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)中的傳動(dòng)裝置

1、.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)中的傳動(dòng)裝置 專業(yè)年級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 01010101 學(xué)生姓名： * 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間 ;機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 任務(wù)起止時(shí)間： 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)中的傳動(dòng)裝置一、 傳動(dòng)方案如圖1所示：圖1 帶式輸送機(jī)減速裝置方案1、輸送膠帶 2、傳動(dòng)滾筒3、兩級(jí)圓柱齒輪減速器 4、V帶傳動(dòng) 5、電動(dòng)機(jī)二、 原始數(shù)據(jù)表2-1滾筒直徑d /mm800傳送帶運(yùn)行速度v /(m/s)1.5運(yùn)輸帶上牽引力F /N2300每日工作時(shí)數(shù)T /h24傳動(dòng)工作年限5單向連續(xù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，常溫空載啟動(dòng)三、設(shè)計(jì)任務(wù)：1.減速器裝配圖1張（A0圖

2、紙）2.低速軸零件圖1張（A3圖紙）3.低速軸齒輪零件圖1張（A3圖紙）4.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份在三周內(nèi)完成并通過(guò)答辯參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 工程力學(xué) 機(jī)械制圖目 錄一、電機(jī)的選擇11.1 選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式：11.2 電機(jī)容量的選擇11.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定1二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算22.1 分配傳動(dòng)比及計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速22.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2三、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)33.1 確定計(jì)算功率43.2 選擇普通V帶型號(hào)43.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速43.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長(zhǎng)度43.5 驗(yàn)算小帶輪包角43.6 計(jì)算V帶根數(shù)Z53.7 計(jì)算

3、壓軸力5四、設(shè)計(jì)減速器內(nèi)傳動(dòng)零件（直齒圓柱齒輪）54.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算54.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算74.3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)9五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算95.1 高速軸的計(jì)算（1軸）95.2 中間軸的計(jì)算（2軸）115.3 低速軸的計(jì)算（3軸）13六、軸的強(qiáng)度校核166.1 高速軸校核166.2 中間軸校核176.3 低速軸校核19七、校核軸承壽命207.1 高速軸207.2 中間軸207.3 低速軸21八、鍵連接的選擇和計(jì)算21九、箱體的設(shè)計(jì)22十、心得體會(huì)22一、電機(jī)的選擇1.1 選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式：依工作條件的要求，選擇三相異步電機(jī)：封閉式結(jié)構(gòu)U=380 VY型1.2 電

4、機(jī)容量的選擇工作機(jī)所需的功率PW=Fv /1000= 3.45 kWV帶效率h1： 0.96 滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）h2： 0.98 閉式齒輪傳動(dòng)效率（一對(duì)）h3: 0.97 (8級(jí)精度)聯(lián)軸器效率h4；0.995 （彈性）工作機(jī)（滾筒）效率h5(hw)： 0,96 （傳動(dòng)滾筒）傳輸總效率h=0.872 則，電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率PW=Pd/h= 3.96 kW1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速= 35.81 r/minV帶傳動(dòng)比的合理范圍為24，兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的合理范圍為840，則總傳動(dòng)比的合理范圍為=16160，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：= 572.96 5729.6 r/min

5、在此范圍的電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有： 750r/min 1000r/min 1500r/min 3000r/min 依課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表18-1：Y系列三相異步電機(jī)技術(shù)參數(shù)（JB/T9616-1999）選擇電動(dòng)機(jī)型 號(hào)： Y112M-4 額定功率Ped：4kw 同步轉(zhuǎn)速n：1500r/min 滿載轉(zhuǎn)速nm： 1440r/min 二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算總傳動(dòng)比： 40.21 2.1 分配傳動(dòng)比及計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i0= 3（帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般小于齒輪傳動(dòng)）則減速器傳動(dòng)比i=i/i0= 13.14 取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比 4.33 則低速級(jí)傳動(dòng)比 3.09 2.2 傳動(dòng)裝置

6、的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸） 3.96 kW 1440 r/min 26.2625 N×m1軸（高速軸） 3.8 kW 480 r/min 75.64 N×m2軸（中間軸） 3,61 kW（傳動(dòng)部分的功率是指各軸的 110.85 r/min 輸入功率，轉(zhuǎn)矩是指輸出轉(zhuǎn)矩） 311 N×m3軸（低速軸） 34.3 kW 35.87 r/min 913 N×m4軸（滾筒軸） 3.34 kW 35.87 r/min 889 N×m以上功率和轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入值，13軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩為各自輸入值與軸承效率的乘積。各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表：表2

7、-1 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/N×m轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率h輸入輸出輸入輸出0軸3.9614401軸3.83.79767548030.962軸3.613.57311308110.854.330.953軸3.433.4091390435.873.090.954軸3.343.3188988035.8710.98三、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 確定計(jì)算功率根據(jù)已知條件結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8-7 得到工作情況系數(shù)KA= 1.3（工作情況系數(shù)），故Pca=KA×Pd= 5.184 （計(jì)算功率） kW。3.2 選擇普通V帶型號(hào)已知Pca，nm，結(jié)合教材

8、機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8-6 確定所使用的V帶為 A型。3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速(1) 結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8-6 8-8 ，初選小帶輪直徑dd1= 125 mm。(2) 驗(yàn)算帶速： 9.42 m/s，滿足5m/s<v<30 m/s。(3) 計(jì)算大齒輪的基準(zhǔn)直徑 312.5 mm。3.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長(zhǎng)度(1) 根據(jù)，初定中心距a0=500 mm。(2) 計(jì)算所需的帶長(zhǎng) = 1709 mm。由圖/表 8-2 ，對(duì)A 型帶進(jìn)行基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld= 545.5 mm。(3) 實(shí)際中心距 506 mm 中心距的變化范圍 482 425 mm。3.5 驗(yàn)算小帶輪包角 1

9、60 >120°合格。3.6 計(jì)算V帶根數(shù)Z由nm，dd1結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 查圖/表 8-4a 得P0= 1.07 kW。由nm，i0， A 型帶，查圖/表 8-4b 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 8-5 得Ka= 0.95 ，已知Ld查表 8-2 得KL= 1.01 則V帶根數(shù) 3.2 ，取z= 4 （考慮軸段長(zhǎng)度此處帶輪不宜過(guò)寬，帶輪帶數(shù)應(yīng)小于等于4為宜）。3.7 計(jì)算壓軸力 由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 8-3 ，可知 A型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q= 0.1 kg/m。單根V帶的初拉力最小值：= 119 N。壓軸力的最小值：= 935 N。四、設(shè)計(jì)減速器內(nèi)傳動(dòng)零件（直齒圓柱

10、齒輪）4.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力機(jī)械設(shè)計(jì)表4-1 高速級(jí)齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調(diào)制300770650大齒輪調(diào)制250700600由表 10-20 ，取安全系數(shù)SH= 1 ，SF= 1.5 。則許用應(yīng)力為： 770 MPa 700 MPa 520 MPa 480 MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按7 級(jí)精度制造，由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 得載荷系數(shù)K=KaKvKhaKhb ，由表 10-7 得齒寬系數(shù)d= 1 ，由表 10-6 可得彈性系數(shù)ZE= 1889.8 。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T1= 76000 N×

11、;mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑： 56.89 mm。齒數(shù)取z1=24 ，z2=i1z1 104 ，故實(shí)際傳動(dòng)比i1=z2/ z1=4.33 。齒寬 56.89 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2= 57 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) = 63 mm。模數(shù)m=d1t/z1= 2.37 ，按表 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 2.5 ，實(shí)際分度圓直徑 60 mm， 260 mm，中心距 160 mm。(3) 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖/表 10-5 ，取齒形系數(shù)YFa1=2.65 , YFa2= 2.33 ，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 1.58 ，YSa2=1.7932

12、。判斷： 96.8 F1判斷： 96.6 F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度 1.51 m/s。對(duì)照表 10-8可知，選著 7級(jí)精度是合適的。4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 10-1 確定以下參數(shù)：表4-2 低速級(jí)齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調(diào)制280820650大齒輪調(diào)制240750620由表10-5，取安全系數(shù)SH= 1 ，SF= 1.3 。則許用應(yīng)力為： 820 MPa 750 MPa 500 MPa 477 MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按 8 級(jí)精度制造，由教材機(jī)械設(shè)計(jì) 表10-8

13、得載荷系數(shù)K= 1.3，由表 10-7 得齒寬系數(shù)d= 1 ，由表 10-6 可得彈性系數(shù)ZE= 188.9 。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T2= 913000 N×mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑：134.8 mm。齒數(shù)取z1=23 ，z2=i1z1 71 ，故實(shí)際傳動(dòng)比i1=z2/ z1= 3.1 。齒寬 134.8 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2= 140 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) =145 mm。模數(shù)m=d1t/z1= 6 ，按表 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 6 ，實(shí)際分度圓直徑 138 mm， 426 mm，中心距 282mm。(3) 驗(yàn)算齒輪彎曲

14、強(qiáng)度由教材 機(jī)械設(shè)計(jì)圖/表 10-5 ，取齒形系數(shù)YFa1= 2.97 , YFa2= 2,91 ，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 1.52 ，YSa2= 1.53 。判斷： 92.4F1判斷： 89.9F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度 0.26 m/s。對(duì)照表10-8 可知，選著 7 級(jí)精度是合適的。4.3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)表4-3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)高速級(jí)低速級(jí)齒數(shù) z241042371中心距a /mm160282模數(shù) m /mm2.56齒寬b /mm6357145140分度圓直徑d/mm60260138426齒頂高h(yuǎn)a /mm2.52.566齒根高h(yuǎn)f /mm3,1253.1257

15、.57.5齒高h(yuǎn) /mm5.6255.625135135齒頂圓直徑da /mm65265157438齒根圓直徑df /mm53.75253.75123411五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速軸的計(jì)算（1軸）根據(jù)表 15-1 得，高速軸材料為： 45 ，熱處理方式： 調(diào)制 ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0=110 21.92 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為 22.8 mm，圓整后暫取d1=25 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的

16、文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：表5-1 高速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1=25 d1=d1由初估直徑確定d2=30 d2=d1+(3-4)定位軸肩d3=356407滾動(dòng)軸承6407滾動(dòng)軸承d4=45齒根圓直徑d5=54 d5=d4+0.07d4d6=45 d6=d4齒根圓直徑d7=35 d7=d36407軸承(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選?。狠S承端蓋至箱外傳動(dòng)件間的距離L¢= 18 箱座壁厚d= 10 聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 24；至凸緣邊距離C2= 22 （C1、

17、C2通過(guò)螺栓直徑查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表4-2確定）軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)=61 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 12 （D2.>1.2壁厚）大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 （D3>壁厚 ）軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 4寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1=42L1=(1.52)d1L1略小于帶輪寬L2=38L2=L+e+L-b-4L2=L+e+L-B-D4L3=25L3=BL3=6407軸承寬度L4=160L4=3+b低小L5=63L5=b高小L6=15L6 取10-15L7=25L7=BL7=6407軸承寬度l1=600.5T+0.5L5+2+4l2=2040.5

18、L5+L4+0.5Bl3=720.5L1+L2+0.5B5.2 中間軸的計(jì)算（2軸）根據(jù)表 15-1 得，中間軸材料為： 45 ，熱處理方式： 調(diào)制 ，許用彎曲應(yīng)力-1b=60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0=110 36 mm(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：表5-3 中間軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1=35最小直徑d2=37d2=d1+2過(guò)度軸肩d3=43d3=d2=(34)C2定位軸肩d4=37d4=d5+0.07d

19、5d5=37d5=d1(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選?。狠嗇瀸挾扰c軸段長(zhǎng)度之差D= 3（指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-10）齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 12 （同上）大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 （同上）軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 4（取3-5） （指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-12）表5-4中間軸軸向尺寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1=39L1=B+4+2+(23)6307滾動(dòng)軸承L2=61L2=b高大+L3=70.5齒寬差+3L4=142b低小-L5=474+2+B+齒寬差l1=60l2=1080

20、.5b高大+L3+0.5b低小l3=940.5b低小+L5-0.5B5.3 低速軸的計(jì)算（3軸）根據(jù)表 15-1 得，低速軸材料為： 45 ，熱處理方式：調(diào)制 ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3得常數(shù)A0= 110 50.3 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為 51.8 mm，圓整后暫取d1= 52 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：表5-5 低速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1=53d2=57d2=d

21、1+0.07d1定位軸肩d3=656013 滾動(dòng)軸承過(guò)度軸肩d4=73d4=d3+(34)C1定位軸肩d5=75d5=d4+(23)d6=67d6=d5-(34)x2.5d7=65d7=d3表5-6 所選用聯(lián)軸器的主要參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩Tn /N×m許用轉(zhuǎn)速n /mm軸孔直徑d /mm軸孔長(zhǎng)度L /mm軸孔長(zhǎng)度L1 /mmTL91000210060142107DD1D2bA2501665 (3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）：經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選?。狠S承端蓋至箱外傳動(dòng)件間的距離L¢= 18 箱座壁厚d=

22、 10 （箱座=0.02a+3，a是低速級(jí)中心距）聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 20 ；至凸緣邊距離C2=18 軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)= 55 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 12 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 4（指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-12）表5-7 低速軸軸向尺寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1=88L1=(1.52)d11.75L2=76L3=18L3=B6013滾動(dòng)軸承寬度L4=672+4+b+3-L5-0.5齒寬差L5=24L5=1.4hh=0.07d4L6=138L6=b低大-=12L7=39L7=B+4+2+0.5齒寬差=12l

23、1=1290.5L1+L2+0.5Bl2=1580.5B+L4+L5+0.5L6l3=990.5L6+L7-0.5B六、軸的強(qiáng)度校核6.1 高速軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力 2521 N； 918 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖 (5) 合成彎矩（考慮最不利的情況下）帶輪的壓軸力FP在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 彎矩圖合成彎矩 131 N×mm （注意單位換算）(6) 按第三強(qiáng)度理論校核 10.6 MPa < 滿足強(qiáng)度要求。6.2 中間軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力大齒輪 2392 N；870 N小齒輪 4570 N； 1640 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險(xiǎn)截面的合成彎矩 319 N×mm （注意單位換算）(5) 按第三強(qiáng)度理論校核 38 MPa < 滿足強(qiáng)度要求。6.3 低速軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力 4286 N； 1560 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險(xiǎn)截面的合成彎矩 419 N×mm （注意單位換算）(5) 按