課程設(shè)計：膠帶輸送機的傳動裝置

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計專用紙機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 膠帶輸送機的傳動裝置(ZZ-9-B) 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 滕 騰 學(xué) 號： 1201013105 起迄日期：2015年1月15日2015年3月1日 指導(dǎo)教師： 摘 要 減速器是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電

2、，鐘表等等.其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。 本設(shè)計采用的是二級錐齒斜齒圓柱齒輪傳動，先利用兩個大小錐齒輪減速，然后利用兩個大小斜齒輪減速，達到最終的目的，由于齒輪的效率高，傳動比精確，所以可以實現(xiàn)很精準(zhǔn)的傳動。關(guān)鍵字：減速器、齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵 目 錄1 電動機的選擇計算41.1 選擇電動機系列41.2 選擇電動機功率41.3 確定電動機轉(zhuǎn)速42 分配傳動比63 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算74 閉式齒輪傳動設(shè)計94.1 圓錐圓柱減速器低速級斜齒圓柱齒輪設(shè)計94.1.1 材料的選擇94.1.2 按

3、齒面接觸疲勞強度確定中心距并確定有關(guān)參數(shù)和幾何尺寸94.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度114.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度124.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)134.2 圓錐圓柱減速器高速級直齒錐齒輪設(shè)計144.2.1 材料的選擇144.2.2 預(yù)選小錐齒輪齒數(shù)154.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度174.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度184.2.5 齒輪主要幾何參數(shù)185 軸的設(shè)計及計算和聯(lián)軸器的選擇195.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計195.1.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器195.1.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定195.1.3 軸的軸向尺寸的確定205.2 中間軸的設(shè)計215.2.1 初步確定軸的直徑215

4、.2.3 軸的軸向尺寸的確定225.3 低速軸的設(shè)計235.3.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器235.3.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定245.3.3 軸的軸向尺寸的確定246 軸的校核266.1 低速軸的強度校核266.1.1 參數(shù)計算266.1.3 作彎矩圖276.1.4 校核軸的強度306.2 高速軸的強度校核306.3 中間軸的強度校核307 滾動軸承的選擇及壽命驗算317.1 軸承的選擇317.2 軸承壽命驗算（低速軸）318 鍵連接的選擇和校核338.1 鍵的選擇338.2 鍵的校核339 減速器的潤滑、密封形式及聯(lián)軸器的選擇3410 總結(jié)3511 參考文獻3631 電動機的選擇計算1

5、.1 選擇電動機系列 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。1.2 選擇電動機功率 卷筒所需有效功率傳動裝置總效率按機械設(shè)計課程設(shè)計表17-9?。糊X輪嚙合效率（齒輪精度為8級）滾動軸承效率聯(lián)軸器效率卷筒效率則傳動總效率所需電動機功率按機械設(shè)計課程設(shè)計查表27-1，可選Y系列三相異步電動機Y132S-4型，額定功率，或選Y系列三相異步電動機Y132M2-6型，額定功率。1.3 確定電動機轉(zhuǎn)速 滾筒軸轉(zhuǎn)速 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min及1000r/min兩種方案進行比較，由表27-1查得電動機數(shù)據(jù)，計算出的總傳動比列于表1。表1-1 電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號

6、電動機型號額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速/（r/min）滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)質(zhì)量/kg總傳動比1Y132S-45.5150014405113.922Y132M2-65.510009607311.72 比較兩方案可見，方案1選用的電動機雖然質(zhì)量和價格較低，但總傳動比大。為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2。所以選擇電機型號為Y132M2-6，額定功率為5.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。由表27-2查得電動機中心高H=132mm，外伸軸段DE=38mm80mm。432 分配傳動比 傳動裝置的總傳動比： 減速器的傳動比為： 圓錐圓柱減速器高速級的傳動比： 則低速級的傳動

7、比：3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 0軸：0軸即電動機軸 軸：軸即電動機至圓錐齒輪的軸 軸：軸即減速器高速軸 軸：軸即減速器低速軸 軸：軸即傳動卷筒軸 將上述計算結(jié)果匯總列于表2，以便查用。 表3-1 各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率p/KW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/（N.m）傳動形式傳動比效率04.6196045.86聯(lián)軸器1.00.984.5696045.36齒輪傳動2.930.954.33331.03124.92齒輪傳動40.954.1282.76475.42聯(lián)軸器1.00.984.0082.76461.584 閉式齒輪傳動設(shè)計 4.1 圓錐圓柱減速器低速級斜齒圓柱齒輪設(shè)計4.1.1

8、材料的選擇小齒輪材料選35CrMo鋼，調(diào)制處理，齒面硬度為207269HBS，大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，齒面硬度156217HBS（表5-1）由式（5-33）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60j=查圖5-17得,（允許有一定的點蝕）由式（5-29）得取,按齒面硬度250HBS和162HBS，由圖5-16（b）得由式（5-28）計算許用接觸應(yīng)力因，計算中取4.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距并確定有關(guān)參數(shù)和幾何尺寸小齒輪轉(zhuǎn)矩初定齒輪螺旋角，由式（5-42）計算初取，由表5-5得，取，由式（5-41）計算端面壓力角基圓螺旋角由式（5-39）計算中心距 取中心距估算模數(shù)m=(0.0070

9、.02)a=(0.0070.02) 179=1.333.8mm由表5-7取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)小齒輪數(shù)大齒輪數(shù)取，實際傳動比傳動比誤差在允許范圍內(nèi)。修正螺旋角與初選相近，,可不修正。齒輪分度圓直徑（mm）（mm）圓周速度（mm）由表5-6選取齒輪精度為8級4.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度電動機驅(qū)動，載荷稍有波動，由表5-3取=1.25由圖5-4（b）按8級精度和（m/s）得齒寬mm由圖5-7（a）,按，考慮軸的剛度較大，齒輪在兩軸承間非對稱布置，得由表5-4，得載荷系數(shù)計算重合度，齒輪齒頂圓直徑（mm）（mm） 端面壓力角 齒輪基圓半徑（mm）（mm） 端面齒頂壓力角 =1.661 由式（5-43）計算

10、由式（5-42）計算 由式（5-41）計算 基圓螺旋角 由式（5-39）計算齒面接觸應(yīng)力 故安全。4.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度由圖（5-14）得；由圖（5-15）得；由圖（5-18（b）得；由圖（5-19）得；由式（5-32）；取由式（5-31）計算許用彎曲應(yīng)力，；由圖（5-47）計算, 因；由圖（5-48）計算：；由式（5-44）計算齒根彎曲應(yīng)力4.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)；齒寬.4.2 圓錐圓柱減速器高速級直齒錐齒輪設(shè)計4.2.1 材料的選擇 小錐齒輪選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241286HBS，大錐齒輪選用45鋼， 調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為217255HBS（表5-1） 由式5

11、-33計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得(允許有一定的點蝕) 由式（5-29）得 取 按齒面硬度260HBS和220HBS， 由圖5-16（b）得 由式（5-28）計算許用接觸應(yīng)力 因，計算中取 小錐齒輪大圓直徑設(shè)計式 取 取 由表5-5查得 則4.2.2 預(yù)選小錐齒輪齒數(shù) 取小錐齒輪齒數(shù)大錐齒輪齒數(shù)則取 ； 由于， 故 （式中，-小，大齒輪的分度圓錐角） （，-小、大齒輪的分度圓直徑） 計算當(dāng)量齒數(shù) 由圖5-14得 由圖5-15得 查圖5-18（b）得， 查圖5-19得， 由公式（5-32）得 彎曲疲勞許用應(yīng)力按下式計算 大小錐齒輪大端模數(shù)設(shè)計式為 由表5-9查得錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取m=2m

12、m 由表5-3查電機運行平穩(wěn)，有輕微沖擊取 齒寬中點分度圓直徑和模數(shù)，由 由得 圓周速度 由表5-6選取齒輪精度為7級 查圖5-4（a）得， 查圖5-7（a）得 所以載荷系數(shù)4.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度 直齒錐齒輪齒面接觸疲勞強度條件為 安全4.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 直齒錐齒輪齒根彎曲疲勞強度條件為 安全 安全4.2.5 齒輪主要幾何參數(shù) 5 軸的設(shè)計及計算和聯(lián)軸器的選擇5.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器 （1）先按機械設(shè)計課程設(shè)計式5-1估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼，調(diào)制處理， 于是得 初步估定減速器高速軸外伸段直徑 （2）選擇聯(lián)軸器，確定減速

13、器外伸段軸徑 根據(jù)傳統(tǒng)裝置的工作條件擬選用TL型彈性套注銷聯(lián)軸器（GB/T4323-2002） 計算轉(zhuǎn)矩為 式中：T-聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 K-工作情況系數(shù)，由文獻（孫志孔等2008）中表11-1差得K=1.3 查TL6聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 ，軸孔直徑 。 若取減速器高速軸外伸段軸徑d=35mm,可選取軸器孔 ,所以TL6取軸器能滿足要求。5.1.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 I段軸徑：安裝聯(lián)軸器，該軸端需要開一個鍵槽，則應(yīng)將此處軸徑加大3%5%。 由表17-10查，取Ra40系列圓整。 根據(jù)表17-12取I-II段軸肩的高度為3.5mm。 II段軸徑：取II，III段軸肩2.5mm

14、安裝軸承端蓋并加密封。 III段軸徑：裝配軸承 由表21-3取30210，內(nèi)徑為50mm的圓錐滾子軸承，III-IV段軸肩高度根據(jù)表 21-3取3.5mm。 IV段軸徑： V段軸徑：裝軸承IV-V端軸肩為3.5mm。 VI段軸徑：由表17-12取軸肩為6mm，則,裝配小齒輪。5.1.3 軸的軸向尺寸的確定 I段軸長：查表22-2得，聯(lián)軸器，TL6的從動端 因為軸的外伸段上安裝有聯(lián)軸器為保證定位。 軸端面也應(yīng)交輪轂面縮進的距離，。 I軸段的鍵位為圓頭普通圓頭平鍵（A型），平鍵長度比輪轂長度短 5-10mm，為。據(jù)表20-1得鍵的長度為，I軸的軸徑 為38mm。所以鍵的公稱尺寸。 II段軸長：由于

15、軸承外徑D=90mm。 由表24-4查得螺釘直徑，端蓋上螺釘數(shù)目為6 ，m取15mm；故軸承端蓋的長度為e+m=24.6mm 螺釘由表19-10選內(nèi)六角圓柱頭螺釘選M8,K=8；取II段軸肩端面與螺 釘圓柱頭端面軸向距離15mm 故，將其取整即： III段軸長： V段軸長：安裝圓錐滾子軸承。 VI段軸長：安裝小錐齒輪，小錐齒輪與軸配合寬度，ds為 與錐齒輪相匹配軸段的直徑，所以 取8mm，查閱5-17取c=12mm，取20mm。 所以 IV段軸長： 取120mm。 VI段的鍵由表20-1選取普通圓頭平鍵（A型），取鍵的長度為32mm，公稱直徑 為30到38mm，公稱尺寸為。 綜上所述，高速軸的

16、具體結(jié)構(gòu)見圖5-1所示。圖5-15.2 中間軸的設(shè)計5.2.1 初步確定軸的直徑 選取軸的材料為45號鋼，調(diào)制處理， 初步確定中間軸的外伸段直徑 其軸頸可按下式求得 （mm）5.2.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 段軸徑：安裝圓錐滾子軸承，選取型號為30211軸承 -段軸肩取2.5mm 段軸徑：安裝大錐齒輪 -段軸肩取10mm III段軸徑：，為齒輪部分。 III-IV段軸肩高度根據(jù)表21-3取10mm。 IV段軸徑：,IV-V端軸肩為2.5mm。 V段軸徑：，裝軸承。5.2.3 軸的軸向尺寸的確定 段軸長：由表21-3查得30211軸承的T=22.75mm 套筒長度取31mm 則 段軸長：需

17、要在此處安裝一個鍵 先選取 鍵則由表20-1選取，圓頭普通平鍵（A型），平鍵的長度取40mm， 公稱尺寸為 段軸長： 段軸長： 段軸長：由表21-3查得30211軸承的T=22.75mm 則 綜上所述，中間軸的結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。圖5-25.3 低速軸的設(shè)計5.3.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器 (1) 選取軸的材料為45號鋼，調(diào)制處理， 初步確定低速軸外伸段直徑，其軸徑可接下式求得 (2)選擇聯(lián)軸器，確定減速器外伸段軸徑 根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選用型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T4323-2002） 計算轉(zhuǎn)矩為： 式中：T聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 工作情況系數(shù)由文獻(孫志禮等2008)中表查得取K=

18、14 查聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速許用轉(zhuǎn)速 軸孔直徑 若取減速器低速軸外伸段軸徑可選取軸器孔 ，；所以聯(lián)軸器能滿足要求。 5.3.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 段軸徑：安裝聯(lián)軸器該軸端需要開一個鍵槽，則應(yīng)將此處軸徑加大3%至5% 由表17-10查系列圓整 根據(jù)表17-12取-軸肩的高度為3.5mm 段軸徑：安裝軸承端蓋并加密封，選內(nèi)徑55mm的30211軸承； -段軸肩取4mm； 段軸徑：； -段軸肩取2mm； 段軸徑：； 和段軸肩為3mm； 段軸徑：； -段軸肩為3mm 段軸徑：；安裝軸承5.3.3 軸的軸向尺寸的確定 段軸長：查表22-2得聯(lián)軸器TL8軸孔長度為112mm，軸端面較輪轂端面

19、縮進l=2-3mm的距離， 軸段的鍵為圓頭普通平鍵（A型），平鍵長度比輪轂長度短 5-10mm，據(jù)表20-1得鍵的長度為軸的軸徑為48mm， 所以鍵的公稱尺寸b×h=14mm×9mm。 段軸長：由表5-1查得箱蓋壁厚=8 軸承旁凸緣尺寸（扳手空間） 由表24-4查得e=1.2×8=9.6mm 由表19-8查得M8：k=8， 取段軸肩端面與螺釘圓柱頭端面的軸向距離為15mm 所以段： 段軸長： 段軸長： 段軸長： 選A型鍵的長度為56mm，公稱尺寸18mm×11mm 段軸長：套筒寬度取31mm 軸承寬度T=22.75mm 綜上所訴，低速軸的結(jié)構(gòu)如圖5-3所

20、示。圖5-36 軸的校核6.1 低速軸的強度校核6.1.1 參數(shù)計算 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 軸向力：6.1.2 計算支反力 (1)水平方向支反力（ 如圖6-1） 圖6-1 (2)垂直方向支反力（如圖6-2） 圖6-2 6.1.3 作彎矩圖 （1）水平面彎矩圖 （2）垂直方向彎矩圖 合成彎矩圖如圖6-3所示： 圖6-3 （3） 轉(zhuǎn)矩T （4）計算彎矩圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.6 A點右邊: A點左邊: （5）計算D點彎矩 圖6-4 水平方向彎矩（如圖6-4） 圖6-5 鉛垂方向彎矩（如圖6-5） 合成彎矩： D點左邊彎矩：6.1.4 校核軸的強度

21、 由以上分析可見A點彎矩A最大，而D點軸徑最小，所以軸危險斷面是A點和 D點所在剖面。 查表8-1得， 查表8-3得， A點軸徑： 因為有一個鍵槽，軸徑加大5%： 設(shè)計該點處軸徑為63mm，故安全。 D點軸徑: 因為有一個鍵槽，軸徑加大5%： 設(shè)計該點處軸徑為48mm，故安全。6.2 高速軸的強度校核 高速軸強度校核與低速軸相同，采用相同的方法校核之后，驗證軸的強度達到要 求可用。6.3 中間軸的強度校核 中間軸強度校核與低速軸相同，采用相同的方法校核之后，驗證軸的強度達到要 求可用。7 滾動軸承的選擇及壽命驗算7.1 軸承的選擇 高速軸 滾動軸承30210（GB/T297-94） 中間軸 滾

22、動軸承30211（GB/T297-94） 低速軸 滾動軸承30211（GB/T297-94）7.2 軸承壽命驗算（低速軸） (1)確定軸承的承載能力 查表21-3，軸承30211的 (2)計算徑向支反力 (3)計算派生軸向力S S=R/2Y 查手冊，30211軸承的Y=1.5 C=86.5kN e=0.4 (4)求軸承的軸向載荷A： 由結(jié)構(gòu)知 (5)計算軸承的當(dāng)量動載荷P： 查表， 查表 按傳動裝置查取 根據(jù)合成彎矩圖，取 (6)校核軸承壽命 因為，故按軸承1計算，查表 滿足壽命要求8 鍵連接的選擇和校核8.1 鍵的選擇 高速軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 安裝聯(lián)軸器處 ： GB/T 1095-20

23、03 安裝小錐齒輪處 ： GB/T 1095-2003 中間軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 GB/T 1095-2003 低速軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 安裝聯(lián)軸器處： GB/T 1095-2003 安裝大圓柱齒輪處： GB/T 1095-20038.2 鍵的校核 （1）齒輪處的鍵 齒輪材料為45鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接， 查得 因，故安全。 （2）外伸處的鍵 ,因，故安全。9 減速器的潤滑、密封形式及聯(lián)軸器的選擇 （1）減速器的齒輪潤滑選用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油 軸承采用稀油滑。 （2）密封裝置 采用氈圈油封 （3）聯(lián)軸器的選擇 高速軸選用TL6型 低速軸選用TL8型 10 總結(jié) 這次的課程設(shè)計是一次理論

24、與實際的結(jié)合，在這段時間內(nèi)，我學(xué)習(xí)了很多，課本上的知識也得以更好的吸收。在一遍一遍的修改，重新校核的過程中，我知道了設(shè)計一個成品的具體流程以及應(yīng)該要考慮的問題。做好一個機械產(chǎn)品的設(shè)計，首先要有足夠的基礎(chǔ)功底。這樣能才在設(shè)計的過程中，知道有哪些方便是需要注意的，哪些零件應(yīng)該如何設(shè)計。而這些與我們已經(jīng)學(xué)過的機械原理，材料力學(xué)，機械設(shè)計都息息相關(guān)。這次設(shè)計，也讓我們學(xué)會了如何運用課本上的知識。剛剛開始設(shè)計的那幾天，僅僅是照搬課本，照著課本上的例題一步一步的對號入座，設(shè)計完一遍，只有手酸的感覺。而對每一步到底是為了什么，是什么功能還是不能夠知根知底。具體的思路也不是很明確，但是這段跟無頭蒼蠅一樣的過程也讓我學(xué)會了一個重要的技能-查閱手冊。機械設(shè)計手冊是一個設(shè)計者最重要的工具。記得一次在網(wǎng)上看見一個人提了一個有關(guān)機械方面的問題，回答的答案都是查手冊。不會查手冊的都不敢說自己是學(xué)機械的。手冊提供了我們很多的資料數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化的零件尺寸設(shè)