東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)zl10

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書31.1 題目名稱 設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置31.2 工作條件41.3 技術(shù)數(shù)據(jù)42 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算42.1 選擇電動(dòng)機(jī)系列42.2 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率42.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速53 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算53.1 分配傳動(dòng)比53.1.1 總傳動(dòng)比53.1.2 各級傳動(dòng)比的分配53.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算63.2.1 軸（高速軸）63.2.2 軸（中間軸）63.2.3 軸（低速軸）63.2.4 軸（傳動(dòng)軸）63.2.5 軸（卷筒軸）63.3 開式齒輪的設(shè)計(jì)63.3.1 材料選擇73.3.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)73.3.3 齒輪強(qiáng)

2、度校核83.3.4 齒輪主要幾何參數(shù)94 閉式齒輪設(shè)計(jì)94.1 減速器高速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算94.1.1 材料選擇94.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距104.1.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度114.1.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度- 13 -4.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)- 2 -4.2 減速器低速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算- 2 -4.2.1 材料選擇- 2 -4.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距- 3 -4.2.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度- 4 -4.2.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度- 5 -4.2.5 齒輪主要幾何參數(shù)- 6 -5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算- 7 -5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算- 7 -5.2 中間軸的設(shè)

3、計(jì)計(jì)算- 8 -5.3 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算- 8 -6 低速軸的強(qiáng)度校核- 9 -6.1 繪制低速軸的力學(xué)模型- 9 -6.2 求支反力- 9 -6.3 作彎矩、轉(zhuǎn)矩圖- 10 -6.1.4 作計(jì)算彎矩Mca圖- 11 -6.1.5 校核該軸的強(qiáng)度- 11 -6.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度- 11 -7 低速軸軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算- 13 -7.1 確定軸承的承載能力- 13 -7.2 計(jì)算軸承的徑向支反力- 14 -7.3 作彎矩圖- 14 -7.4 計(jì)算派生軸向力S- 14 -7.5求軸承軸向載荷- 14 -7.6 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P- 14 -8 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算- 15 -8.1

4、低速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算- 15 -8.1.1 齒輪處- 15 -8.1.2 聯(lián)軸器處- 15 -8.2 中間軸上鍵的選擇與驗(yàn)算- 15 -8.3 高速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算- 15 -9 聯(lián)軸器的選擇- 16 -9.1 低速軸軸端處- 16 -9.2 高速軸軸端處- 16 -10 減速器的潤滑及密封形式選擇- 16 -11 參考文獻(xiàn)- 17 -1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 題目名稱 設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置FvD1.2 工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量102多灰塵稍微波動(dòng)小批1.3 技術(shù)數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力F(N)帶速v(m/s)滾筒直徑 D(mm)滾筒長度 L(mm)ZL-10160000

5、.244008502 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算2.1 選擇電動(dòng)機(jī)系列 根據(jù)工作要求及工作條件應(yīng)選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，Y系列。2.2 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率傳動(dòng)裝置總效率 查表17-9得 所以2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒軸轉(zhuǎn)速 所需電動(dòng)機(jī)的功率 查表27-1，可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比Y132S-45.515001440125.22Y132M2-65.5100096083.48為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，選用Y132M26型 ，額定功率5.5kW,同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速960r/min。查表

6、27-2，電動(dòng)機(jī)中心高 H=132mm，外伸段 D×E=38mm×80mm3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3.1 分配傳動(dòng)比3.1.1 總傳動(dòng)比 3.1.2 各級傳動(dòng)比的分配查表17-9 取減速器的傳動(dòng)比 高速級齒輪傳動(dòng)比低速級齒輪傳動(dòng)比 3.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 3.2.0 0軸 P=4.70kw,n=960r/min,T=9.55*4.70/960=46.76N*m 3.2.1 軸（高速軸）3.2.2 軸（中間軸） 3.2.3 軸（低速軸）3.2.4 軸（傳動(dòng)軸）3.2.5 軸（卷筒軸） 3.3 開式齒輪的設(shè)計(jì)3.3.1 材料選擇小齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，

7、齒面硬度217-255HBS大齒輪:45#鍛鋼，正火處理，齒面硬度162-217HBS 3.3.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)按齒面硬度217HBS和162HBS計(jì)算初取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查圖5-19 查圖5-18(b) ，由式5-32 取 ,計(jì)算許用彎曲應(yīng)力由式5-31 查圖5-14 查圖5-15 則 取初選綜合系數(shù)，查表5-8 由式5-26考慮開式齒輪工作特點(diǎn)m加大10%-15%，取m=123.3.3 齒輪強(qiáng)度校核取則小齒輪轉(zhuǎn)速為查圖5-4（d） 查表5-3 由圖5-7(a) 查表5-4 計(jì)算載荷系數(shù) 與相近 ，無需修正計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力3.3.4 齒輪主要幾何參數(shù)

8、 4 閉式齒輪設(shè)計(jì)4.1 減速器高速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 材料選擇小齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217-255HBS大齒輪:45#鍛鋼，正火處理，齒面硬度162-217HBS 按齒面硬度217HBS和162HBS計(jì)算計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N查圖5-17 （允許一定點(diǎn)蝕）由式5-29 取（精加工）查圖5-16（b） ,由式5-284.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初定螺旋角初取，查表5-5 減速傳動(dòng) 取端面壓力角基圓螺旋角由式5-42 由式5-41 由式5-39 取中心距 估算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角 與初

9、選相近, ,可不修正輪分度圓直徑 圓周速度 查表5-6 取齒輪精度為8級4.1.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度電機(jī)驅(qū)動(dòng),稍有波動(dòng),查表5-3 查圖5-4（b） 齒寬查圖5-7（a） 查表5-4 載荷系數(shù) 齒頂圓直徑 端面壓力角齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-43 由式5-42 由式5-41由式5-41- 19 -4.1.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查圖5-18（b） ，查圖5-19 由式5-32 取 由式5-31 查圖5-14 查圖5-15 由式5-47計(jì)算，因，取由式5-48 由式5-444.1.5 齒輪主要幾何參數(shù) 4.2 減速器低速級齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 材料選擇小齒輪: 40Cr ，調(diào)

10、質(zhì)處理，齒面硬度241-286HBS大齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217-235HBS按齒面硬度241HBS和217HBS計(jì)算查圖5-17 （允許一定點(diǎn)蝕）由式5-29 ?。ň庸ぃ┎閳D5-16（b） ,由式5-284.2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初定螺旋角初取，查表5-5 減速傳動(dòng) 取端面壓力角基圓螺旋角由式5-42 由式5-41 由式5-39 取中心距 估算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角 與初選相近, ,可不修正輪分度圓直徑 圓周速度 查表5-6 取齒輪精度為8級4.2.3 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度電機(jī)驅(qū)動(dòng),

11、稍有波動(dòng),查表5-3 查圖5-4（b） 齒寬查圖5-7（a） 查表5-4 載荷系數(shù) 齒頂圓直徑 端面壓力角齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-43 由式5-42 由式5-41由式5-41 4.2.4 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查圖5-18（b） ，查圖5-19 由式5-32 取 由式5-31查圖5-14 查圖5-15 由式5-47計(jì)算，因，取由式5-484.2.5 齒輪主要幾何參數(shù) 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的材料為選擇45#, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個(gè)鍵槽，則估定減速器高速軸外伸段軸徑查表17-2 電機(jī)軸徑軸伸長則取 根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件選用HL型彈性

12、柱銷聯(lián)軸名義轉(zhuǎn)矩查表11-1 工作情況系數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表22-1 選TL6公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速軸孔直徑取減速器高速軸外伸段軸徑d=32mm,可選聯(lián)軸器軸孔聯(lián)接電機(jī)的軸伸長聯(lián)接減速器高速軸外伸段的軸伸長5.2 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的材料為選擇45#, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率，轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個(gè)鍵槽，則 取5.3 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的材料為選擇40Cr, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率，轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個(gè)鍵槽，則 取因?yàn)槭切∨a(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件選用HL型彈性柱銷聯(lián)軸名義轉(zhuǎn)矩查表11-1 工作情況系數(shù).k取1.25計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表22-1 選TL9公稱直徑許用轉(zhuǎn)速6

13、低速軸的強(qiáng)度校核6.1 繪制低速軸的力學(xué)模型 作用在齒輪的圓周力 徑向力軸向力 6.2 求支反力水平支反力 ,垂直支反力 6.3 作彎矩、轉(zhuǎn)矩圖（上圖）水平彎矩C點(diǎn) 垂直彎矩C點(diǎn)左 C點(diǎn)右 合成彎矩C點(diǎn)左 C點(diǎn)右 轉(zhuǎn)矩 6.1.4 作計(jì)算彎矩Mca圖（上圖）該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮取C點(diǎn)左C點(diǎn)右D點(diǎn)6.1.5 校核該軸的強(qiáng)度根據(jù)以上分析，C點(diǎn)彎矩值最大，而D點(diǎn)軸徑最小，所以該軸危險(xiǎn)斷面是C點(diǎn)和D點(diǎn)所在剖面。軸的材料為40Cr查表8-1 查表8-3 C點(diǎn)軸徑 因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽D點(diǎn)軸徑因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽6.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度-均為有應(yīng)力集中的剖面，均有可能是危險(xiǎn)剖面。其中

14、-剖面計(jì)算彎矩相同，、剖面相比較，只是應(yīng)力集中影響不同。可取應(yīng)力集中系數(shù)值較大的值進(jìn)行驗(yàn)算即可。同理、剖面承載情況也接近，可取應(yīng)力集中系數(shù)較大者進(jìn)行驗(yàn)算。校核、剖面的疲勞強(qiáng)度剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1（插值），剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-2 因、剖面主要受轉(zhuǎn)矩作用，起主要作用，按鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算查表8-1 查附表1-4 查附表1-5 查表1-5 ，取，校核、的疲勞強(qiáng)度剖面因配合(H7/r6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1， 剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-2 ， 剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1，按配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)校核剖面剖面承受的

15、彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為：剖面產(chǎn)生正應(yīng)力 ，剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為查附表1-4 查附表1-5 ,查表1-5 ,取，其它剖面與上述剖面相比，危險(xiǎn)性小，不予校核7 低速軸軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算低速軸軸承選擇一對30210圓錐滾子軸承條件：d=50mm,轉(zhuǎn)速n=96.6r/min，工作環(huán)境多灰塵，載荷稍有波動(dòng)，工作溫度低于，預(yù)計(jì)壽命7.1 確定軸承的承載能力查表21-3 軸承30210的=55200N7.2 計(jì)算軸承的徑向支反力7.3 作彎矩圖（如前）7.4 計(jì)算派生軸向力S查表9-8 30210軸承Y=1.5，C=722000 ，e=0.4的方向如圖7.5求軸承軸向載荷故1松2緊7.6

16、計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P由查表9-6 由查表9-6 查表9-7 根據(jù)合成彎矩圖取，故按計(jì)算查表9-4 故圓錐滾子軸承30210適用8 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算8.1 低速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算8.1.1 齒輪處 選擇鍵16×10 其參數(shù)為L=56mm，t=6.0mm，R=b/2=8mm，k=h-t=10-6=4mm，l=L-2R=56-2×8=40mm，d=54mm。齒輪材料為40Cr，載荷平穩(wěn)，靜聯(lián)接查表2-1 8.1.2 聯(lián)軸器處 選擇鍵14×9,其參數(shù)為L=70mm，t=5.5mm，R=b/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L-2R=70-2×

17、;7=56mm，d=48mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動(dòng)，靜聯(lián)接查表2-1 8.2 中間軸上鍵的選擇與驗(yàn)算選擇鍵14×9 GB1096-2003A型，其參數(shù)為L=40mm，t=5.5mm，R=b/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L-2R=50-2×7=26mm，d=50mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動(dòng)，靜聯(lián)接查表2-1 8.3 高速軸上鍵的選擇與驗(yàn)算選擇鍵10×8 GB1096-2003A型，其參數(shù)為L=45mm，t=5mm，R=b/2=5mm，k=h-t=8-5=3mm，l=L-2R=45-2×5=35mm，d=32mm

18、。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動(dòng)，靜聯(lián)接由表2-1，查得9 聯(lián)軸器的選擇9.1 低速軸軸端處選擇TL8聯(lián)軸器, GB/T4323-2002名義轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速減速器低速軸外伸段9.2 高速軸軸端處選擇TL5聯(lián)軸器，GB/T4323-2002名義轉(zhuǎn)矩 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速 減速器高速軸外伸段從動(dòng)端10 減速器的潤滑及密封形式選擇減速器的潤滑采用脂潤滑。油標(biāo)尺M(jìn)16,材料Q235A密封圈選用毛氈，JB/ZQ4606-198611 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，1. 機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)

19、了軸承座剛度2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動(dòng)件速度大于2m/s，故采用侵油潤油。為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為3. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8，圓角半徑為R=2。機(jī)體外型簡單，拔模方便.4. 對附件設(shè)計(jì) A 視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M8緊固B 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油標(biāo)和油尺：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出.D 通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡.E 蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F 定位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，