課程設計 帶式運輸機

1、機械設計基礎(chǔ)課程設計設計人：班級：學號：指導老師：設計要求設計一用于帶式運輸機上的單級圓柱齒輪減速器。運輸機連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動。減速機小批量生產(chǎn)，使用期限10年，兩班制工作。運輸帶容許速度誤差為5%。環(huán)境最高溫度35。原始數(shù)據(jù)已知條件數(shù)據(jù)輸送帶工作拉力Fw=2750N輸送帶速度Vw=1.6m/s卷筒軸直徑D=350mm目錄一 確定傳動方案二選擇電動機（1） 選擇電動機（2） 計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比（3） 計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)三 傳動零件的設計計算（1） 普通V帶傳動（2） 圓柱齒輪設計四 低速軸的結(jié)構(gòu)設計（1） 軸的結(jié)構(gòu)設計（2） 確定各軸段

2、的尺寸（3） 確定聯(lián)軸器的型號（4） 按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進行強度校核五 高速軸的結(jié)構(gòu)設計六 鍵的選擇及強度校核七 選擇軸承及計算軸承壽命八選擇軸承潤滑與密封方式九箱體及附件的設計（1） 箱體的選擇（2） 選擇軸承端蓋（3） 確定檢查孔與孔蓋（4） 通氣器（5） 油標裝置（6） 騾塞（7） 定位銷（8） 起吊裝置十設計小結(jié)十一.參考書目設計項目 計算及說明 主要結(jié)果一確定傳動方案二選擇電動機(1)選擇電動機機械傳動裝置一般由原動機.傳動裝置.工作機和機架四部分組成。單機圓柱齒輪減速器由帶傳動和齒輪傳動組成，根據(jù)各種傳動的特點，帶傳動安排在高速級，齒輪傳動放在低速級。傳動裝置的如圖A-1所示 圖A-

3、1 1） 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作要求和條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，結(jié)構(gòu)形式為臥式封閉結(jié)構(gòu)2)確定電動機功率 工作機所要的功率Pw(kw)按下式計算 Pw= 式中，F(xiàn)w=2750,Vw=1.6m/s,帶式輸送機的效率w=0.95，代入上式得：Pw =Kw=4.63Kw電動機所需功率Po（Kw）按下式計算 Po= Pw=4.63Kw(2)計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比（3）計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)三傳動零件的設計計算（1）普通V帶傳動1） 計算功率2）選擇V帶類型3）確定V帶基準直徑4）驗算帶速5）確定帶的基準長度Ld和實際中心距6）驗算小帶輪包角7）確定V

4、帶根數(shù)8）計算初拉力9）計算對軸的壓力（2）圓柱齒輪設計1）選擇材料及精度等級2）按齒面接觸疲勞強度設計計算及許用應力3）確定齒輪的參數(shù)及計算主要尺寸4）驗算齒根的彎曲疲勞強度5）驗算齒輪圓周速度四低速軸的結(jié)構(gòu)設計1）軸的結(jié)構(gòu)設計（2）確定各軸的尺寸（3）確定聯(lián)軸器（4）按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合五、高速軸的結(jié)構(gòu)設計六、鍵的選擇及強度校核七、選擇軸承及計算軸承壽命八、選擇軸承潤滑與密封方式九、箱體及附件的設計（1）箱體的選擇（2）選擇軸承端蓋、（3）確定檢查孔與孔蓋（4）通氣器（5）油標裝置（6）螺塞（7）定位銷（8）起吊裝置十、設計小結(jié)十一、參考書目式中，為電動機到滾筒工作軸的傳動裝置總效率，根據(jù)傳動

5、特點，由表2-4查得：V帶傳動帶=0.96 ，一對齒輪傳動齒輪=0.97，一對滾動軸承軸承=0.99，彈性聯(lián)軸器聯(lián)軸器=0.99，因此總效率=帶齒輪軸承聯(lián)軸器，即 =帶齒輪軸承聯(lián)軸器=0.96=0.904 Po=Kw=5.12Kw確定電動機額定功率Pm（Kw）,使Pm=(11.3)Po=5.12（11.3）=5.126.66Kw，查表2-1取Pm=5.5 Kw3） 確定電動機轉(zhuǎn)速工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速nw為 nw=根據(jù)表2-3推存的各類轉(zhuǎn)動比范圍，取V帶轉(zhuǎn)動比i帶=24，一級齒輪減速器i齒輪=35，傳動裝置的總傳動比i總=620，故電動機的轉(zhuǎn)速可取范圍為nm=i總nm=(620)84.93=509

6、.581698.6r/min符合此轉(zhuǎn)速要求的同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min三種，考慮綜合因素，查表2-1，選擇同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列電動機Y132M2-6,其滿載轉(zhuǎn)速為nm=960r/min電動機的參數(shù)見表A-1。型號額定功率/Kw滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）額定功率最大轉(zhuǎn)速Y132M2-65.59602.01） 傳動裝置的總傳動比為i總=nm/nw=960/84.93=11.32） 分配各級傳動比為了符合各級傳動形式的工作條件特點和結(jié)構(gòu)緊湊，必須使各級傳動比都在各自的合理范圍內(nèi)，且使各自傳動件尺寸協(xié)調(diào)合理均稱，傳動裝置總體尺寸緊湊，重量最小，齒輪

7、浸油深度合理本傳動裝置由帶傳動和齒輪傳動組成，因i總=i帶i齒輪，為使減速器部分設計方便，取齒輪傳動比i齒輪=4.3，則帶傳動的傳動比為 i帶=i總/i齒輪=12.57/4.19=2.631） 各軸轉(zhuǎn)速軸軸滾筒軸2)各軸功率軸軸滾筒軸2） 各軸轉(zhuǎn)軸電動機軸軸軸滾筒軸根據(jù)以上計算列出本傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)數(shù)據(jù)表，見表A-2 A-2參數(shù) 軸 號電動機軸I軸II軸 III軸轉(zhuǎn)速n(r/min)960365.0284.8984.89功率P（kw）5.124.924.724.21轉(zhuǎn)矩T(N.mm)50933128596531010520443傳動比i2.634.31效率0.960.960.98本

8、題目高速級采用普通V帶傳動，應根據(jù)已知的減速器參數(shù)確定帶的型號，根數(shù)和長度，確定帶傳動的中心距，初拉力及張緊裝置，確定大小帶輪的直徑，材料，結(jié)構(gòu)尺寸隊內(nèi)容帶傳動的計算參數(shù)見表A-3表A-3項目參數(shù)5.129602.63根據(jù)工作條件，查教材表6-7取 由，查教材圖6-8，因處于A-B的中間區(qū)域，可同時選擇A-B兩種帶型來計算，最后根據(jù)計算結(jié)果來分析選擇查教材表6-4可取：A型帶取,取滑動率 取B型帶取,取滑動率取A型帶帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適B型帶A型帶因沒有給定中心距的尺寸范圍，按公式計算中心距252mm<<720mm取=500mmB型帶 中心距范圍：350mm<<

9、;1000mm 取=700mmA型帶計算V帶基準長度 =mm =1578mm查教材表6-3取標準值Ld=1600mm計算實際中心距考慮安裝，調(diào)整和補償張緊力的需要，中心距應有一定的調(diào)節(jié)范圍，調(diào)節(jié)范圍為B型帶計算V帶基準長度 =mm =2202.29mm查教材表6-3取標準值Ld=2240mm計算實際中心距考慮安裝，調(diào)整和補償張緊力的需要，中心距應有一定的調(diào)節(jié)范圍，調(diào)節(jié)范圍為A型帶合適B型帶合適A型帶查教材表6-5，單根V帶的額定功率（插值法計算，），（插值法計算）;查教材表6-10；，查教材表6-11，因大于6，應取Z=7根B型帶與A型帶類似，可查得：，帶入公式計算得Z=2.25，取Z=3根根

10、據(jù)以上兩種計算結(jié)果，A型帶根數(shù)較多，選B型帶合理查普通V帶單位長度質(zhì)量表6-2，B型帶Q=0.17Kg/m已知齒輪傳動的參數(shù)，見表A-5齒輪相對于軸承為對稱布置，單向運轉(zhuǎn)，輸送機的工作狀態(tài)應為輕微沖擊 表A-5項目參數(shù)4.92365.024.3考慮是普通減速器，無特殊的要求，故采用軟齒輪面?zhèn)鲃?。由?-4，選大.小齒輪的材料和熱處理方式為小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS（比大齒輪高2550HBS）。大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為200HBS。查表7-5知，初取齒輪傳動精度等級為8級。該齒輪傳動屬閉式軟齒輪面，針對齒面點蝕，先按齒面接觸疲勞強度計算幾何尺寸，然后按齒根彎曲疲勞校核。

11、由式（7-19）求小齒輪分度圓直徑，即查表7-6取載荷系數(shù)K ，K=1.2.查表7-7取齒寬系數(shù)，齒輪相對于軸承對稱布置，兩齒輪均軟齒輪面故=1。小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為材料的彈性系數(shù)，兩齒輪均為鋼，查表7-8，得=189.8，許用接觸應力，齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)和正火，據(jù)此查表得，小齒輪：硬度為240HBS，=460Mpa大齒輪：硬度為200HBS，=460Mpa取較小值和其他參數(shù)代入公式，可初算小齒輪的分度圓直徑為 =1.確定齒數(shù)對于軟齒輪閉式傳動，值一般在2040之間，取=25,=i=105，根據(jù)實際傳動比驗算傳動比誤差，即（在內(nèi)，允許）2.確定模數(shù) =2.95mm，取m=33.確定中心距 初

12、算中心距= =（25+105）3mm=1954.計算主要幾何尺寸分度圓尺寸 齒頂圓尺寸 齒輪寬度 取大齒輪齒寬，小齒輪齒寬查教材圖7-10得：復合齒系數(shù)；齒根彎曲強度足夠課程設計一般是先涉及低速軸，把低速軸設計出來后根據(jù)低速軸的長度尺寸就可確定箱體的寬度等尺寸，故先設計低速軸。低速軸的參數(shù)見表A-6 表A-6項目參數(shù)4.7284.89 軸上零件的布置對于單級減速器，低速軸上安裝一個齒輪、一個聯(lián)軸器，齒輪安裝在箱體的中間位置；兩個軸承安裝在箱體的軸承座孔內(nèi)，相對于齒輪對稱布置；聯(lián)軸器安裝在箱體的外面一側(cè)。為保證齒輪的軸相位置，還應在齒輪和軸之間加一個套筒零件的裝拆順序軸上的主要零件是齒輪，齒輪的

13、安裝可以從左側(cè)裝拆，也可以從右側(cè)拆裝。本題目從方便加工的角度選軸上的零件從軸的右側(cè)裝拆，齒輪、套筒、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器一次從軸的右側(cè)裝入，左端的軸承從左端裝入軸的結(jié)構(gòu)設計為便于軸上零件的安裝，把軸設計為階梯軸，后段軸的直徑大于前段軸的直徑，低速軸的具體設計如下軸段安裝聯(lián)軸器，用鍵周向固定軸段高于軸段形成軸肩，用來定位聯(lián)軸器軸段高于軸段，方便安裝軸承軸段高于軸段，方便安裝齒輪；齒輪在軸段上用鍵周向固定軸段高于軸段形成軸環(huán)，用來定位齒輪軸斷直徑應和軸段直徑相同，以使左右兩端軸承型號一致。軸段高于軸段形成軸肩，用來定位軸承；軸段高于軸段的部分取決與軸承標準軸段與軸段高低沒有什么直接的影響，只是一般

14、的軸身連接低速軸的結(jié)構(gòu)如圖A-2所示各軸段的直徑因本減速器為一般常規(guī)用減速器，軸的材料無特殊要求，故選用45鋼查教材表11-5； 45鋼的A=118107代入設計公式=（118107）mm=45.0440.84mm考慮該軸上有一個鍵槽，故應該將軸徑增大5%，即d=（40.8445.04）mm=42.8847.29mm軸段的直徑確定為=45mm軸段的直徑應在的基礎(chǔ)上加上兩倍的定位軸肩高度。這里取定位軸肩高度=（0.070.01）=4.5m即=+2=45mm+2，考慮該軸段安裝密封槽，故直徑還應符合密封圈的標準，取=55mm軸段的直徑應在的基礎(chǔ)上增加兩倍的非定位軸肩高度，但應該軸段要安裝滾動軸承，

15、故其直徑要與滾動軸內(nèi)經(jīng)相符合。這里取=60mm同一根軸上的兩個軸承，在一般情況下應取同一型號，故安裝滾動軸承處的直徑相同，即=60mm軸段上安裝齒輪，為安裝齒輪方便，取=63mm軸段的直徑=+2，是定位軸環(huán)的高度，取=6mm，即=63mm+2軸段的直徑應根據(jù)所用的軸承類型即型號查軸承標準取得，預選該軸段用6312軸承（深溝球軸承，軸承數(shù)據(jù)見附錄B），查得=72mm2各軸段的長度注：課程設計時，在確定出各軸段的直徑后，就應該進入畫圖階段，要邊計算邊畫圖，邊畫圖邊計算。一般從圖5-2開始畫起，確定軸的長度時要先確定箱體的結(jié)構(gòu)。例如，軸段2，軸段3的長度只有在確定了箱體的結(jié)構(gòu)，潤滑方式等才能確定各自

16、的長度。軸段6的長度要先確定箱體的潤滑方式才能確定，軸段1的長度由所選的聯(lián)軸器來確定。這個階段也就是非標準圖設計階段 為后面進行軸段的強度校核方便，本例按常規(guī)給出各軸段的長度，確定方法如圖3-3所示，具體確定過程略。課程設計時一定要先畫圖，先確定有關(guān)箱體，潤滑方式等，參考例3-1中確定長度的方法確定軸的長度尺寸，并在說明書中詳細寫出確定依據(jù)和步驟 為了補償由于制造，安裝等的誤差及兩軸線的偏移，優(yōu)先考慮彈性套柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)安裝聯(lián)軸器軸段的直徑，查附錄F選聯(lián)軸器型號為TL7，聯(lián)軸器安裝長度L=84mm 因本例轉(zhuǎn)速較低，最后確定軸承潤滑方式為脂潤滑，故此處按脂潤滑確定軸的長度。取軸承距箱體內(nèi)壁的距

17、離為10mm。課程設計時應根據(jù)實際情況確定 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)需要，各軸段長度確定如下：軸段、之間的砂輪越程槽包含在段軸的長度之內(nèi)低速軸軸承的支點之間距離為1) 繪制軸的計算簡圖為計算軸的強度，應將載荷簡化處理，直齒圓柱齒輪，其受力可分解為圓周力F。徑向力F.兩端軸承可簡化為一端活動鉸鏈，一端固定鉸鏈，如圖A-3b所示。為計算方便，選擇兩個危險截面1-1、2-2、1-1危險截面選擇安裝齒輪的軸段的中心位置，位于兩個支點的中間，距B支座的距離為134/2mm=68mm；2-2危險截面選擇在軸段4和軸段3的截面處，距B支座的距離為20/2mm+27mm+2mm=39mm2）計算軸上的作用力從動輪的轉(zhuǎn)矩

18、T=318939N.mm 圖A-3 軸的強度計算 齒輪分度圓直徑=324mm齒輪的圓周力齒輪的徑向力3） 計算支反力及彎矩計算垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩a. 求支反力：對稱布置，只受一個力，故b. 求垂直平面的彎矩 計算水平面內(nèi)的支反力及彎矩a. 求支反力：對稱布置，只受一個力，故b. 求水平面的彎矩求各截面的合成彎矩I-I截面：II-II截面： 計算轉(zhuǎn)矩 T=318933N.mm確定危險截面及校核其強度按彎扭組合計算時，轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化考慮，?。篴=0.6.按兩個危險截面校核：I-I截面：II-II截面：查表得。，均小于，故軸的強度滿足要求高速軸的設計主要是設計各軸的直徑，為設計俯視圖做準備

19、。有些軸段的長度可以根據(jù)軸上的零件來確定；有些周段的長度在確定低速軸處的箱體后，取箱體內(nèi)壁為一直線就可確定經(jīng)設計，高速軸可以做成單獨的軸而不是齒輪軸。為使零件穩(wěn)定和固定，高速軸也為五段，各軸段直徑尺寸為： (去軸承型號為6207)1)選擇鍵的尺寸低速軸上在段軸和段軸兩處各裝一個鍵，按一般使用情況選擇采用A型普通平鍵連接，差教材 選取鍵的參數(shù)，見表A-7表A-7段軸段軸標記為：鍵1：GB/T1096 鍵 14X9X65鍵2：GB/T1096 鍵 18X11X552)校核鍵的強度軸段上安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，載荷性質(zhì)為輕微沖擊，查教材表 11-8 軸段上安裝齒輪，齒輪的材料為鋼，載荷性質(zhì)為

20、輕微沖擊，靜聯(lián)接校核擠壓強度：軸段：，計算應力略大于許用應力軸段：所以鍵連接滿足要求 1）軸承型號的選擇高速軸選軸承類型為深溝球軸承，型號為6208低速軸選軸承類型為深溝球軸承，型號為63122）軸承壽命計算高速軸：高速軸的外端安裝有帶輪，中間安裝有齒輪，要計算軸承的壽命，就要先求出軸承支座的支反力，進一步求出軸承的當量動載荷然后計算軸承的壽命畫出高速軸的受力分析圖并確定指點之間的距離見圖A-5，帶輪安裝在輪轂寬L=（1.52），為安裝帶輪處的軸徑，即高速軸的長度的第一段軸徑，=25mm，L=（1.52）X27mm=40.554mm，取第一段軸的長度為50mm。第二段軸的長度取和低速軸的第二段

21、軸長一樣的對應關(guān)系，但考慮該軸段上的軸承寬度，故取該軸段的長度為49 mm，帶輪中心到軸承A支點的距離45/2+40+17/2mm=83mm。高速軸兩軸承之間的支點距離為原低速軸的兩支點的距離減去兩軸承寬度之差，應為152mm-4mm=148mm，因?qū)ΨQ布置，故148mm/2=74mm高速軸上的齒輪的受力和低速軸的力大小相等，方向相反，即：N，N注：高速軸上安裝有帶輪，帶對軸的壓力N作用在高速軸上，對軸的支反力計算有影響，安裝不同，該力對軸的支反力影響不同。在這里有三種情況，本示例給出三種計算方法，實際計算時可選其中一種 本實例具體情況不明，故方向不確定，采用在求出齒輪受力引起的支反力后直接和

22、該壓力引起的支反力相加來確定軸承最后的受力因齒輪相對于軸承對稱布置，A、B支座的支反力數(shù)值一樣，故只計算一邊即可。求軸承A處支反力：水平平面：垂直平面：求合力：考慮到帶的壓力對軸承支反力的影響，因方向不定，以最不利因素考慮： =0 =0 軸承受到的最大力為正常使用情況，差教材表10-7 和 10-9 得：，查附錄B：軸承 6207 的基本額定動載荷C=25.5kN，代入公式： 假設帶對軸的壓力作用如圖A-5所示，和作用在同一平面，求軸承A處支反力：水平平面：垂直平面：， =求軸承處B處支反力：水平平面：垂直平面：還有一種計算方法： ，說明原假設方向反了，應該方向向上比較軸承A處和軸承B處的受力

23、情況，可以看出軸承A處的受力較大，軸承壽命以A處計算即可，軸承的當量動載荷正常使用情況，,查附錄B軸承6207的基本額定動載荷C=25.5，代入公式： 假設帶對軸的壓力和作用在同一平面，求軸承A處支反力：水平平面： ，垂直平面：低速軸：正常使用情況，查教材表10-7 和 10-9得：,查附錄B：軸承6312的基本額定動載荷C=81.8KN，因齒輪現(xiàn)對于軸承為對稱布置，軸承的受力一樣，可只算一處，計算A處，當量動載荷P=代入公式：從計算結(jié)果來看，高速軸軸承使用時間較短。按最短時間算，如按每天兩班制工作，每年按250 天計算，約使四年，這只是理論計算，實際情況比較復雜，應根據(jù)使用情況，注意檢查，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換。低速軸軸承因轉(zhuǎn)速過低，使用時間太長，實際應用中會有很多因素影響，要注意觀察，發(fā)現(xiàn)損壞及時更換軸承的潤滑方式取決于浸油齒