機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書

1、、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器2、系統(tǒng)簡圖系統(tǒng)簡圖如下列圖所示滾筒聯(lián)軸器減速器3、工作條件單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單班制工作一大8小時(shí)，使用期限5年，輸送帶速度容許誤差為土5%。4、原始數(shù)據(jù)速度v=09m/s直徑D=300mm機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10第23頁共22頁、總體設(shè)計(jì)一、選擇電動(dòng)機(jī)1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用2、確定電動(dòng)機(jī)的功率1計(jì)算工作所需的功率Y型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。PwFwVw2.210000.91000w10000.952.08kW其中，帶式輸送機(jī)的效率w0.952通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-1確定

2、各級(jí)傳動(dòng)的機(jī)械效率：V帶1=0.96;齒輪2=0.97；軸承3=0.99;聯(lián)軸器4=0.99?？傂?32_232123：0.960.9720.9930.9920859。電動(dòng)機(jī)所需的功率為：P0旦2082.42kW0.859由表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10-110選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為3kW3電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選960r/min和1420r/min兩種作比較。工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：nw60000v57.3r/minD力殺電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/r，min1傳動(dòng)比IY132S-63960RY100L2-431420現(xiàn)將兩種電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較如下表所示由上表可知方案R的總傳動(dòng)比過大，為了能合理分配傳

3、動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案I。4選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6。查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10-111得電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑D=38外伸軸長度E=80,如下列圖所示。二、傳動(dòng)比分配根據(jù)上面選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)可知道現(xiàn)在的總傳動(dòng)比i=16.76,高速級(jí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比ii4.76,低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比i23.52。三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算nm960r / minii960201.7r/min4.762、i2130.14 57.3r / min3.52各軸輸出功率計(jì)算PF0430.99kW2.97kWP2P322.970.990.97kW2.85kWF3F2322.850.990.9

4、7kW2.74kW3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算P297T1955019550Nm29.5NmR960F22.85T295509550一Nm134.9Nmn2201.7P274T395509550Nm456.7Nmrt57.3各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表所小參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速n/rmin1960功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動(dòng)比i三、傳動(dòng)零件的計(jì)算一、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、選定高速級(jí)齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度足夠。2通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBsHiim1730MPa,fe600MPa,大齒輪為

5、ZG35Si,調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBsHiim2620MPa,fe510MPa。3選小齒輪齒數(shù)為Z1=26,則大齒輪齒數(shù)Z2=i1XZ1=26X4.76=123.76,取Z2=124,實(shí)際彳動(dòng)比iz21244.77。z1262、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式d132KT1u1ZE,duH1確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值2小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1-m=29500Nmm14通過查教材表11-4得彈性系數(shù)ZE188MPa±5計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5,取Sh1.1H min1H1ShH min 2H2飛丁7301.16641.1664MPa564MPa2計(jì)算試計(jì)算小齒輪分度圓的最小

6、直徑d1145.3mm45.3 36.24,取 b2 40mmh 45mm計(jì)算模數(shù)45.3261.74 ,取 m=2mm實(shí)際直徑d14m26252mm,d21242248mm4驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表11-5,取SF1.25由圖11-8和11-9查得YFaYFa2.71,YSr1.62e,Sa1，則2.12,21.83F1F22KTYFa1YSa1bm2z1F1YFa2YSa2YFa1YSa193.4MPa82.5MPaF1480MPaF2408MPad1nl2.61m/s5齒輪的圓周速度名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2壓力角n200齒數(shù)Z1Z226124傳動(dòng)比i分度圓直徑d1d252248

7、齒頂圓直徑-.*da1d2ham*da2d22ham56252齒根圓直徑*df1d12(hac)m._.*、df2d22(hac)m47243中心距m(z1Z2)a2150bb5b2b4540601000對(duì)照表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。局速齒輪各參數(shù)如下表所小二、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、選定高速級(jí)齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度足夠。2通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBsHlm1730MPa,fe600MPa,大齒輪為ZG35Si,調(diào)質(zhì)處理，硬度為 241-269HBsHlim2 620MPa

8、, FE 510MPa。3選小齒輪齒數(shù)為Z1=34,則大齒輪齒數(shù)Z2n2XZ1=34X3.52=119.68,取Z2=120,實(shí)際傳動(dòng)比i衛(wèi)1203.53。z1342、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式d132KT2 u 1 Ze 21d u H確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值2小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T2 - m=134900N mm451通過查教材表11-4得彈性系數(shù)ZE 188MPa工 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5,取 Sh1.1H min1H1飛丁H min 2H2 W"7301.16641.1664MPa564MPa2計(jì)算1試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑&76.7mm計(jì)算齒寬bdd

9、120.8 76.7 61.36, M b2 65mm,b1 70mm計(jì)算模數(shù)76.72.2534實(shí)際直徑d135 2.5 85mmid2 120 2.5 300mm4驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表11-5,取SF 1.25由圖11-8和11-9查得YFai2.61%1.63YFa22.15私21.78F1 480MPaF2 408MPa2KTYFa1YSa1F1F21F141.3MPabm4F1YFa2YSa2127.1MPaYFa1YSa15齒輪的圓周速度dQ八八，v10.79m/s601000對(duì)照表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。低速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm模數(shù)m壓力角

10、n200齒數(shù)乙z234120傳動(dòng)比i分度圓直徑d1d285300齒頂圓直徑-.*da1d2ham.*da2d22ham90305齒根圓直徑.，*、df1d12(hac)m.,*、df2d22(hac)m中心距m(zZ2)a2195hb5b2b7065四、軸的設(shè)計(jì)一、軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計(jì)算公式dminC3P,C的值通過查教材表14-2確定為：C=107。1、高速軸d'miniC3，P11079715.6mm因?yàn)楦咚佥S最小直徑處n1-960安裝聯(lián)軸器設(shè)一個(gè)鍵槽，因此dmin1dmin115%16.4mm。2、中間軸dmin2

11、C3A2107胃"28525.9mm。n2.201.73、低速軸dmin1cf1073m38.8mm因?yàn)榈退佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸器設(shè)一個(gè)鍵槽，因此dmin1dmin115%40.7mm。二、減速器的裝配草圖設(shè)計(jì)減速器草圖如下列圖所示三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、高速軸1高速軸的直徑確實(shí)定dn：最小直徑處與電動(dòng)機(jī)相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此dn38mmdi2:密封處軸段di242mmd13:滾動(dòng)軸承軸段d1345mm滾動(dòng)軸承選取6009:dXDXB=45mm：75mmx16mmd14:過渡段d1448mm齒輪軸段由于齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。d15:滾動(dòng)軸承段，d1545mm2高速軸各

12、段長度確實(shí)定l11:l1150mmI12:由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定11240mmI13：由滾動(dòng)軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定11330mm114:由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定11480mm%：由高速小齒輪齒寬確定I.45mm心:由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定k40mm2、中間軸1中間軸各軸段的直徑確定d/最小直徑處滾動(dòng)軸承軸段，因此d2145mm.滾動(dòng)軸承選取6009dXDXB=45mm(75mme16mmd22:低速小齒輪軸段取d2248mmd23：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求取d2352mmd24:高速大齒輪軸段取d2448mmd25:滾動(dòng)軸承段d2545mm2中間軸各軸段長度

13、確實(shí)定121:由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系取12132.5mm八:由低速小齒輪齒寬取12265mmI23：軸環(huán)取12310mmI14：由高速大齒輪齒寬取12440mmI25:I2542.5mm3、低速軸1）低速軸各軸段的直徑確定d3i：滾動(dòng)軸承軸段，因此d3i50mm.滾動(dòng)軸承選取6010dxDXB=50mmx80mrK16mmd32:低速大齒輪軸段取d3252mmd33：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求取怎356mmd34：過度段取，考慮擋油盤的軸向定位取d3454mmd35:滾動(dòng)軸承段d3550mmd36:封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標(biāo)注，取d3648mmd37：最小直徑，安

14、裝聯(lián)軸器的外伸軸段d37452低速軸各軸段長度確實(shí)定131:由滾動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定取13132.5mmI32：由低速大齒輪齒寬取I3265mml33：軸環(huán)取l3310mmI34：由裝配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu)取以45mmI35：滾動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系13542.5mml36:由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定13640mm137:13775mm五、軸的校核低速軸1、低速軸的受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小如下：2T2245673044.67Nd，0.3FrFttan3044.670.361096.08N2、低速軸的受力情況如下列圖所示3、求垂直面的支承反力F1vFr?L1096.

15、08 119.5179731.74NF2V Fr F1v 364.34N4、求水平面的支承反力F1H F 2H Ft 3044.67/2 1522.34N5、繪制垂直面的彎距圖如下列圖所示MavMavF2v?L2X'MavF1v?L2X6、繪制水平面的受力與彎距圖如下列圖所示MaHF1HLi1522.340.1195181.92N?m7、求合成彎距Ma.MaV2MaH2,21.682181.922183.21NmaavaHMaMaV2MaH287.442181.922201.84Nm8、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎距由下列圖可見，截面a-a最危險(xiǎn)，其轉(zhuǎn)距T3456.7N.mMejWill|IIII

16、IIH當(dāng)量彎距如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變力，取折合系數(shù)=0.6,代入上式Me,Ma2(T)2,183.212(0.6456.7)2329.63Nm9、計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1查得b=650MPa,由表14-3查得化=60MPa3 Me,0.1 1bI3329.63,0.1 60 10610338.02mmx38.02=39.92mm<44mm故軸符合強(qiáng)度要求。六、鍵的選擇一、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑d=38mm,通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸：bXh=12X8t=5.0,r

17、=0.25。標(biāo)記：鍵12XX8=4mm傳遞的轉(zhuǎn)矩TT129.5Nm0按表6-2差得鍵的靜連接時(shí)需用應(yīng)力p100MPa則p2T 103kld2 29.5 1034 44 388.82MPa p J所以高速軸上的鍵強(qiáng)度足夠。二、中間軸鍵的選擇中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的，因此選用圓頭普通平鍵。因?yàn)楦咚俅簖X輪齒寬B=40mm,軸段直徑d=48mm,所以通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選用bXh=14X9t=5.5,r=0.25，標(biāo)記：鍵14X9GB/T1096-2003。低速小齒輪齒寬B=70,軸段直徑d=48,所以選用bXh=14X9t=5.5,r=0.25，標(biāo)記：鍵14xx9=4.5mm傳

18、遞白轉(zhuǎn)矩TT2134.9Nm則34.70MPa D p J2T1032134.9103pkld4.53648故軸上的鍵強(qiáng)度足夠。三、低速軸鍵的選擇低速上有兩個(gè)鍵，一個(gè)是用來安裝低速級(jí)大齒輪，另一個(gè)是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑d=95mm,輪寬B=130mm,通過查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選用bXh=14X9t=5.5,r=0.25標(biāo)記:鍵14xx9=4.5mm傳遞白W矩TT3456.7Nm則2T1032456.710366.16MPa0pkld4.55952p故安裝齒輪的鍵強(qiáng)度足夠。2T 103 p kld 故選的鍵強(qiáng)度足夠。安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵

19、，軸直徑d=45mm所以選鍵bXh=14X9標(biāo)記：鍵14xx=4.5mm傳遞白轉(zhuǎn)矩T工456.7Nm則2456.7103-57.10MPaD4.57945p七、滾動(dòng)軸承的選擇一、高速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d13d1545mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-35選軸承型號(hào)為6009二、中間軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d21d2545,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-35選軸承型號(hào)為6009。三低速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)d31d3550,選軸承型號(hào)為6010。八、聯(lián)軸器

20、的選擇根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸低速軸選用凸緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取Ka1.3,則T1KAT11.329.538.35NmT2KaT21.3134.9175.37Nm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-41,高速軸選用YL7聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩Tn160Nm,孔徑d=38mmL=60mm許用轉(zhuǎn)速n=7600r/min,故適用；低速軸選用YL10聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩Tn630Nm,孔徑d=45mmL=84mm許用轉(zhuǎn)速n=6000r/min,故適用。九、箱體的設(shè)計(jì)箱體各部分尺寸關(guān)系如下表所示名稱符號(hào)尺寸關(guān)系mm箱座壁厚610箱蓋壁厚61箱

21、蓋凸緣厚度b1箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑rdfM16地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1M16蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2M8聯(lián)接螺栓d2的間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢查孔蓋螺釘直徑d4M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓與箱體壁的跑離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面的跑離L2凸緣尺寸C1C21614箱坐上的肋厚m1十、潤滑、密封的設(shè)計(jì)1、潤滑因?yàn)辇X輪的速度都比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導(dǎo)入軸承，或難以使軸承浸油潤滑。所以，減速器齒輪選用潤脂脂潤滑的方式潤滑。1、密封為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧Ｏ潴w與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度，一般為小于或等于6.3,另外就是連接箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大，安裝時(shí)必須把螺栓擰緊。外伸軸處的密封根據(jù)軸的直徑選用國家標(biāo)注U型密封圈。二周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是二級(jí)圓柱齒輪減速器。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，同學(xué)們展開了激烈的討論。我也查閱了大量資料，然后才開始設(shè)計(jì)。但其中還是出了很多問題，主要有兩個(gè)：1、齒輪設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題齒輪設(shè)計(jì)中首先遇到的是齒數(shù)和模數(shù)的決定。后來，通過與同學(xué)們的互相討論。為使工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)盡量把模數(shù)取小，齒數(shù)增大，這樣也便于加工，且運(yùn)動(dòng)過程