河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)

1、成績:機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：機(jī)制2013學(xué)生姓名：關(guān)志剛學(xué) 號(hào):指導(dǎo)教師：姚貴央河北工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院2015年12月20 日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1二、傳動(dòng)方案分析 3三、電動(dòng)機(jī)的選擇 3四、V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 7五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 9（一）高速齒輪傳動(dòng) 9（二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 18六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及初步選擇鍵與聯(lián)軸器 27（一）輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 27（二）中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 31（三）輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 35七、滾動(dòng)軸承的選擇和校核 40八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 43九、潤滑和密封方式的設(shè)計(jì) 45十、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45十一、設(shè)計(jì)總結(jié) 47十二、參

2、考文獻(xiàn) 47河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、機(jī)器的功能要求 膠帶輸送機(jī)是機(jī)械廠流水作業(yè)線上運(yùn)送物料常用設(shè)備之一， 其主要功能是由 輸送帶完成運(yùn)送機(jī)器零、部件的工作。2、機(jī)器工作條件（1）載荷性質(zhì) 單向運(yùn)輸，載荷較平穩(wěn)；（2）工作環(huán)境 室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境溫度不超過 35° C；（3）運(yùn)動(dòng)要求 輸送帶運(yùn)動(dòng)速度誤差不超過 5%；滾筒傳動(dòng)效率為 0.96 ；（4）使用壽命 8 年，每年 350天，每天 16 小時(shí)；（5）動(dòng)力來源 電力拖動(dòng)，三相交流，電壓 380/220V；（6）檢修周期 半年小修，二年中修，四年大修；（7）生產(chǎn)條件 中型機(jī)

3、械廠，小批量生產(chǎn)。3、工作裝置技術(shù)數(shù)據(jù)（1）輸送帶工作拉力 :F 6.2 kN；（2）輸送帶工作速度 : V 0.9 m/s ；（3）滾筒直徑：D 550 mm.二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)工作內(nèi)容（1）膠帶輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（包括方案構(gòu)思、比選、決策） ；（2）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)及規(guī)格；（3）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算；（4）減速器設(shè)計(jì) （ 包括傳動(dòng)零件、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸承、連接件、潤滑和密 封方式選擇，機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì) ） ；（5）V帶（或鏈）傳動(dòng)選型設(shè)計(jì)；（ 6 ）聯(lián)軸器選型設(shè)計(jì)；（ 7 ）繪制減速器裝配圖和零件工作圖；（8）編寫設(shè)計(jì)說明書；（9）設(shè)計(jì)答辯。2、提交設(shè)計(jì)成品需要提交的設(shè)計(jì)

4、成品： 紙質(zhì)版、電子版（以班級(jí)學(xué)號(hào)中文姓名作為文件名） 各 1 份。內(nèi)容包括：（1）減速器裝配圖一張；（2）零件圖 2張 （ 完成的傳動(dòng)零件、軸和箱體的名稱 ）；（3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。三、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意事項(xiàng)1. 計(jì)算和繪圖應(yīng)交替進(jìn)行，并注意隨時(shí)整理結(jié)果，列表保存。2. 設(shè)計(jì)中要貫徹標(biāo)準(zhǔn)。（標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)尺寸）3. 全面考慮問題：強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、加工工藝等。4. 設(shè)計(jì)應(yīng)有創(chuàng)造性，多方案比較，擇優(yōu)選用。5. 設(shè)計(jì)過程中注意培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。6. 提交的設(shè)計(jì)成品應(yīng)符合指導(dǎo)教師給出的格式要求。四、設(shè)計(jì)階段1.計(jì)劃階段； 2.方案設(shè)計(jì)； 3.技術(shù)設(shè)計(jì)； 4.設(shè)計(jì)文件匯總五、完成時(shí)間要求在 2015年 12月

5、 20日之前完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。指導(dǎo)教師：姚貴英2015年10月 8日1、傳動(dòng)方案分析傳動(dòng)方案：電機(jī)f帶傳動(dòng)f兩級(jí)圓柱齒輪減速器f工作機(jī)總體傳動(dòng)簡圖-W.=匚123X X /I 一減速爲(wèi)2麻軸器3滾筒電一運(yùn)送芾刁一電動(dòng)機(jī)帶件動(dòng)圖1-1三、電動(dòng)機(jī)的選擇3.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇按工作條件和要求選用一般用途的 丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉3.2電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的工作效率為：Pd電動(dòng)機(jī)功率；Pw-工作機(jī)所需功率；工作機(jī)所需要功率為:PWFV5.58kW 1000傳動(dòng)裝置的總效率為:河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)421 234 5按表2-3確定各部分效率:V帶傳動(dòng)效率10.96，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 2

6、0.99，閉式齒輪傳動(dòng)效率30.99,聯(lián)軸器效率40.99，傳動(dòng)滾筒效率50.96，則減速器傳動(dòng)的總效率：42123450.96 0.994 0.992 0.99 0.96 0.86所需電動(dòng)機(jī)功率為：巳 弘5.586.48 KW0.86選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率入要略大于R，由丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇電動(dòng)機(jī)額定Ped為7.5KW3.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為60 1000 O'9 31”min3.14 55060 1000 v n wd其中：V-輸送帶的速度（m/s）D-提升機(jī)鼓輪的直徑（mm）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可調(diào)范圍：nd i nw，其中：i h i2，取V帶傳動(dòng)比：h 2

7、 5，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比：i2840i i1 i2(840) (25)16 200所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd i nw (16 200) 31.3 500.8 6260r/min根據(jù)Pd、nd，查閱相關(guān)手冊得到符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min ，1000r/min , 1500r/min和3000r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì) 量和價(jià)格因素，決定選用同步轉(zhuǎn)速為丨：川的電動(dòng)機(jī)。表3.1 Y160L 8型電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(Kvy同步轉(zhuǎn)速n(r / min )滿載轉(zhuǎn)速n(r/min )Y132M-47.5150014003.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和

8、分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比i為：nmn w144031.346.00取帶傳動(dòng)比為i帶3，貝U圓柱直齒輪高級(jí)速傳動(dòng)比和低級(jí)速傳動(dòng)比的乘積為ii i2 15.33。因?yàn)?i1 (1.31.5)i2 ，取 i 1.3i2，經(jīng)計(jì)算得：i1 4.46, i帶i23.43。3.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：nm 1440I軸：n1-480r/minn帶3U軸：n2迴 107.62r/mini14.46川軸：n3i2107.623.4331.38r / minW軸：n4n331.38r / min各級(jí)效率：第一級(jí)效率:01 120.960.990.95第二級(jí)效率:12 230.990.990.98

9、第三級(jí)效率：231240.99 0.99 0.990.97第四級(jí)效率：34230.99 0.990.98計(jì)算各軸的輸入功率：I軸：PlPd017.50.957.13kWU軸：P2P127.130.986.99kW川軸：P3P2236.990.976.78kWW軸：P4P3346.780.986.64kW計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)所需的實(shí)際轉(zhuǎn)矩即為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩:PdTd 955049.7N mn mI軸：T1Tdi 帶 0149.73 0.95141.76N mU 軸：T2T1h 12141.764.460.98 619.60N m川軸：T3丁2匚2 23619.603.430.972061

10、.49N mW軸：T4T3 342061.490.982020.26N m3.6.將運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列成表:軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速nr/mi n傳動(dòng)比i輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸7.549.7414403輸入軸7.13141.76480中間軸6.99619.60107.624.46輸出軸6.782061.4931.383.43四、V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1確定計(jì)算功率PCa由表8-8查得工作情況系數(shù)氐=12，故Pea GPd 1.2 7.5 9kW4.2選擇V帶的帶型根據(jù)FCa 9kW和小帶輪轉(zhuǎn)速nm 1440r / min查表可知，選用A型V帶。4.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶

11、速 v:(1) 初選小帶輪直徑ddi，小帶輪直徑(dd)min 75mm,根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列初選，初選 (2) 驗(yàn)算帶速v:60X 10009.42m/ir因?yàn)?m/s<v<30m/s,故帶速合適。(3) 計(jì)算大帶輪的直徑： 3 X 125 375mm根據(jù)表8-9，取整為一 一二二。4.4確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度Ld(1)根據(jù) 0.7(dd1 dd2)a。2(dd1 dd2)， 7Smm < aA < 1050mm，初定中心距-mw(2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度Ld 02a0(dd1dd2 )(dd2dd1)24a°2 8003.14(125“c、 (400212

12、5)400)mm248002247 mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度:-：。(3)計(jì)算實(shí)際中心距Ld-Lda (224-7-2200a a0 4- “2-(宮°° +j mm = 823.2mmNrain = a O.OlSLj = 779.5mm; a, = a + O.OSL = 890.6mm 所以，中心距的變化范圍為 ：二，門一。4.5驗(yàn)算小帶輪上的包角57 3a57 3°180c - (dd2 -ddl)= 180Q -(400- 125)161.69&3860.54.6計(jì)算帶的根數(shù)z(1)計(jì)算單根V帶的額定功率Pr由-!：.：和: 一一一 一，查表

13、8-4得J 1山!皿。根據(jù)nm = 144Qi7min，城三3和A型帶，查表8-5算得AP0 = 0,17kW.。查表8-6得心=表8-2得反=1.06，于是斗=(% + AP0) X Ka X KL = CL92 + 0.17) X 0.95 X 1.06kW = 2A0kW（2）計(jì)算V帶的根數(shù)zP 9E = - = = 4.28 取弓根4.7計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q 0.105kg/m，所以（卩九廠迦%瀘+腐500 X 2'"刃 * ° + 04 X 9422 N0.95 X4 X 9.43=203.73 N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉

14、力 .4.8計(jì)算壓軸力Fp壓軸力的最小值為(%)=22 (Fq)r mtnsin 2 X 5 X 203.73 X sintN 2011.35Nmin2由以上計(jì)算可得帶的選擇如下：帶類型：普通V帶A型；長度2200mm；根數(shù)5根；傳動(dòng)中心距823.2mm;帶輪基準(zhǔn)直徑125mm（主），375mm（從）。五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)5.1.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒輪選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為 20 o1. 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級(jí)精度。2. 材料選擇。選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS,大齒輪材 料為45剛（調(diào)質(zhì)），齒面硬度

15、為240HBS。3. 選小齒輪齒數(shù)z 24，大齒輪齒數(shù)Z2 24 ii 24 4.46 107.04取 107。5.1.2齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t 32KHtT1U 1（ZHZEZ ）2V d u h（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)KHt 1.32）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩由前面算得尸 ,7.135T. = 9.55 X 10s = 9.55 X 106N mm = 1.42 X lirpnim1m4803）由表10 7選取齒寬系數(shù)d 1 o4）由圖10 20查得區(qū)域系數(shù)-=。i5）由表10 5查得材料的彈性影響系數(shù) Ze 189.8MPa2。6）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系

16、數(shù)-.。aai = ar ccos z t cosa /+ 2k；） = arccos 24xcos207（24 + 2X 1）=29B411aa2 = arcccsz2cosa/(22 2fe*) = arccos107 x co520*/(107 + 2 X 1J =22J1：£a = r1(ta?ittai tana ) (tanaa； tancrf)/2jr=24 X (tan25+37" ran20 ) + 107(tan22.71 tari2O /2n =1.7397）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力也由圖1025d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hiim1 600M

17、Pa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hiim2 550MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)107一 =4.4624N1N260mjLh 60 480 1 (8 350 8 2)9N1 1.29 102.89 108u 4.461.29 1098）由圖10 23取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) Khn1 0.90，Khn2 0.92取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，得接觸疲勞許用應(yīng)力h1KHN1 lim1 0.90 600MPa 540MPa sH 2Khn2 lim2 0.92 550MPa 506MPa s河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)取hi和H】2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即如=加L = 506MPa試

18、算小齒輪分度圓直徑dit，有計(jì)算dit3 ,'2KHtT1 U 1（ZHZEZ ）2.d u （ h）dit（'21.3 1.4210 竺了5189.80.87）2 67mmV14.46506(2)調(diào)整小齒輪分度圓直徑計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。1) 計(jì)算圓周速度小汕1v60 10003.14 67 48060 10001.68m/ s2) 齒寬bb dd1t 1 67mm 67mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)匕。由表10 2差得使用系數(shù)Ka 1，根據(jù)v 1.68m/s，7級(jí)精度，由圖108 查的動(dòng)載系數(shù)Kv 1.08。齒輪的圓周力。2T.2 X 1,42 X 10s0耳17 = 4,2

19、38 X 103?VdtLr6 7心粘 1 X 4,238 X ID3=63.27N/mm < lOON/nimb67.25查表10 3得齒間載荷分配系數(shù)二：-o由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向 載荷分布系數(shù)Kh1.320 o由此得到實(shí)際載荷系數(shù)Kh KaKvKh Kh 1 1.08 1.2 1.320 1.71河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)按實(shí)際載荷數(shù)算的的分度圓直徑673 1"mm1.373.4mm13由圖1018查得Ys 11.58 ； Ys 21.81及相應(yīng)的齒輪模數(shù)d± 73.4 m = = 3.06 mm巧 245.1.3按

20、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)試算齒輪模數(shù)mn ）計(jì)算 YFaYaf查齒形系數(shù)由圖 1017 查得 Yf 12.65 ； Yf 22.15查取應(yīng)力校正系數(shù)禹辛確定計(jì)算參數(shù)1）試選- -二2）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)0.750.75Y_ = 0.25 += OS + i73= 0.683由圖10 24c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限fe1 500MPa ;大齒輪的彎曲 疲勞極限fE2 380MPa由圖10 22取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 0.85，KFN2 0.9計(jì)算彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4F】1F 2303.57MPa244.29MPaKFN1 FE1 0.85 500S1.4K FN

21、2 FE20.9 380S1.4河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)因?yàn)榇簖X輪的晉大于小齒輪，所以取YFaSa Fa lYsa2T7T f22.15 1.81244.290.01619試計(jì)算模數(shù)mt2心"丫Vrzr詐aYsafmn2 1.3 1.42 10521 2420.5560.0161.787mm(2)調(diào)整齒輪模數(shù)圓周速度(12 = U87 X 24 = 42.88mm314 往88 4801.077m/sd1n160 1000v60 1000齒寬bbdd1 1 42.88 42.88mmh =+ L)叫=(2 X 1 -|- 0.25) X 1.918 = 4.316mmb 42.8

22、8r= 9-935nmi計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v 1.156m/s，7級(jí)精度，由圖10 8查的動(dòng)載系數(shù) 心1.08。由42.88罷電=1 X 6.17 X 10 Nm = 144N/mm> lOON/mmb42.88查表10 3得齒間載荷分配系數(shù):-由表104用插值法查得 心 = 1.33，結(jié)合b/h = 9935查圖1013得KF3 = 1.28則載荷系數(shù)為Kp = KAKvKp=Kpp =IX 1.08 X 1.1 X 1.28 = 1.52按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)1 応I I1S2in = m_ 1787 X mm = 1.88mm馬心J 1-3對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)

23、算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的 承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算的的模數(shù)1.88mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸疲勞強(qiáng) 度算得的分度圓直徑= 734mm，算出小齒輪齒數(shù)= di/m = 73.4/2 = 36.7 0取珀=37，則大齒輪齒數(shù)z2 = 4,6 X 37 = 165,02，取二立=165與2互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5.1.4幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算分度圓直徑di = z1m

24、= 37x2 = 74mm.= 165 X 2mm = 330mm.2）計(jì)算中心距d-L + d; 744 330a = =mm = 202mm2Z3）計(jì)算齒輪寬度b = 0ddi = 1 X 74mm = 74mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪 略加寬(5T0) mm，即.'-5 _ . i：.：-.: _. ：/：.-.二上一二 取b± = 80mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即 竝=b = 74mm。5.1.5圓整中心距后的強(qiáng)度校上述齒輪副的中心距不便于相關(guān)零件的設(shè)計(jì)和制造，為此，可以通過調(diào)整傳動(dòng)比、改變齒數(shù)或變位法進(jìn)行調(diào)整。采用

25、變位法將中心距就近圓整至a' = 200nLm。在圓整時(shí)，以變位系數(shù)和不超出圖10-21a中推薦的合理工作范圍為宜。其他幾何參數(shù)，如Z!、Z2、m、b等保持不變。齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度，以明確 齒輪的工作能力。計(jì)算變位系數(shù)和1)計(jì)算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。a' = arccos(acosa)/aj = arccos202 X cosZO'/OO = 1836'zT = zL + z2 = 37 + 165 = 202(inva lnva)zrf202= X-. -hx2 = = (invl8.3

26、6 一 lnv20)X = 0.966_亠2 tana2tan20- a 200 - 202y = = 1m2Ay =- y = -0.966 - (-1) = 0.034)從圖10 21a可知，當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強(qiáng)度，但重合度有所下 降。由圖10 21b可知，坐標(biāo)點(diǎn)(住/2七三C101f -0.483)位于L17和L9線之間。齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核心=1.717 = 1.4-2 X IQN= 1d1 = 37 X 2 = 74mm165=4.4637ZE = 189.3MPa1/:aal = tarccoslzcosa/Qz + 2k：) = arccos37 X cos20 /(37

27、 4-2X1) = 26.94(za2 = drcco5z3casct/(z2 + 2A*) = arceos165 X cas2Cf /(165 + 2 X 1) =2i.srca = tana1) + z2(tanaa2 tana' )/2n=37 X (tau2,946 tan20") + 165(tan21.81' 2.3 X 189,8 XO.85齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度校核r2 = 1.4-2 X 1QN根據(jù)v1.156m/ s ,7級(jí)精度，由圖10 8查的動(dòng)載系數(shù) K 1. 082Tt2 X 1占

28、 X 訶=§禺4 乂 103741 X 3.84 X 10374N/mni = 51.2N/mm < 100N/mm查表10 3得齒間載荷分配系數(shù)一：-.-由表104用插值法查得 心p = 1.33，結(jié)合b/h = 17,15查圖1013得則載荷系數(shù)為心=kakvkFqkfP =IX 1.03 X 1.2 X 1.28 = 1.66軍門=2.45=1.64也=2.170.750.75Y. = 0.25 += 02S +1.81 = 066也=1.82=1 m = 2 mm1 X 2a x 37a&drn3zZ X 1.66 X 1.42 K 10、X 2.45 X 1.

29、64 X 0.66 葉士 =_=H4MPa < Eh_ 2 X 1.66 X 1.42 X 10& X 2.17 X 1.82 X 0.66 叫n?疋一1 X 2s X 37a=112MPa < 譏齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大 齒輪。5.1.6主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒數(shù)zi =37，Z2=165，模數(shù)m=2mm，壓力角h = 20，中心距a=200mm，齒寬bi=80mm，b2=74mm。小齒輪選用40Cr （調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。 齒輪安七級(jí)精度設(shè)計(jì)。（二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)5.2.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒輪選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)

30、，壓力角取為 20。1. 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級(jí)精度。2. 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)），齒面硬度為280HBS，大齒輪材 料為45剛（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為240HBS。3. 選小齒輪齒數(shù)z124，大齒輪齒數(shù)z224 i124 3.43 82.32 取 83。5.2.2齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t3 2KHtT2 u 1(ZhZeZ)2 'd u ( h)（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)KHt 1.32）小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩由前面算得T. = 4弓5 X 1O6 =9.55 X 10s 6，" N mm = 6.20 X 10=N

31、- mm 107.62河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)3）由表10 7選取齒寬系數(shù)d 1 o4）由圖10 20查得區(qū)域系數(shù)-=。i5） 由表10 5查得材料的彈性影響系數(shù) Ze 189.8MPa26）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)-.。= arccoslzcosa/(z + 2血：)=arccos24 X cg520*/(24+ 2 X 1) =29.841*aaZ = arccos s2 cosa/ (z2 + 2h* = ar eras 83 x cos20*/(83 + 2X 1) =23,425= tana*) -|-Zh(tana蟲tana,)/2n=24 x (tavt29.841 ta

32、n2O') + 83(tm23A25' tan20*)#7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力孫由圖1025d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限屮計(jì)600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H lim 2 550MPa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)83LL =3.4624N1N260n2jLh 60 107.62 1 (8 350 8 2)8N1 2.89 10u 3.468.35 1072.89 108由圖10 23取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)Khn1 0.92，Khn2 0.95取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，得接觸疲勞許用應(yīng)力KH1 HN1 lim1 0.92 600MPa 552MPasKH2 HN

33、2 lim2 0.95 550MPa 523MPas取h1和h2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)=譏=523MPa試算小齒輪分度圓直徑ditd2t2Kh“2U 1/ZhZeZd2t53 2 1.3 6.20 10 4.46(2.5 189.8 0.872*3.46(523109.15mm2（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。2）計(jì)算圓周速度d2tn23.14 109.15 107.62 門一，v 空 20.61m/s60 1000 60 10003）齒寬bb dd2t 1 109.15mm109.15mm計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)匕。由表1

34、0 2差得使用系數(shù)KA 1，根據(jù)v 0.61m/s， 7級(jí)精度，由圖108查的動(dòng)載系數(shù)Kv 1.051 x 1.13 x 10*109.15=10+.08N/mni > lOON/mm齒輪的圓周力2T.=2 訶=1.13X1F/V109.15查表10 3得齒間載荷分配系數(shù)二：-o由表104用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)Kh1.320 o由此得到實(shí)際載荷系數(shù)KhKAKvKh Kh 1 1.05 1.1 1.320 1.52河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)按實(shí)際載荷數(shù)算的的分度圓直徑d2d2t3K：1 52109.15 1.3 mm 118.02mm及相應(yīng)的

35、齒輪模數(shù)d2 1LB.02m = = 4,9 lmm24523按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）試算齒輪模數(shù)m.2心兀丫 YFaYsadZ2 f29確定計(jì)算參數(shù)1）試選- -二2）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。0.75環(huán)=06873）計(jì)算晉查齒形系數(shù)由圖1017查得Yf 12.65 ； Yf 22.20。查取應(yīng)力校正系數(shù)由圖1018查得Ys !1.58 ； Ys 21.80。由圖10 24c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1 500MPa ;大齒輪的彎曲 疲勞極限fE2 380MPa由圖10 22取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1 0.91，KFn2 0.95。計(jì)算彎曲許用應(yīng)力KfN1 FE1SK FN 2

36、FE 2SfiF 2取彎曲疲勞安全系數(shù)S=140.91 5001.40.95 3801.4325MPa257.85MPa因?yàn)榇簖X輪的晉大于小齒輪，所以取1.58 1.81257.850.011試計(jì)算模數(shù)mt2心兀丫2 d Z1YFaYsafmn3 2 1.3 1.42 105 0.5560.0111.577mm調(diào)整齒輪模數(shù)圓周速度d2 = mti = 1.577 X 24 = 37,84mmd2n2v60 10003.14 37.84 107.6260 10000.213m/s齒寬bbdd2 1 37.84 37.84mmh = (2h += (2 X 1 + 0.25) X 1,577 =

37、3.55mmb 37.84=10.67mmh 3.55計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v 0.213m/s，7級(jí)精度，由圖108查的動(dòng)載系數(shù)KV 1ZT, _ 2 X 6.20 X 105 d237.84=3,28 X 1O4JV匹.b1 X 3.28 X 10*二詢/ = S6S.BN/mm> lOON/mm查表10 3得齒間載荷分配系數(shù)一：二.-丄“由表104用插值法查得= 1.33，結(jié)合b/h = 10,67查圖1013得Kp(3 = L2S則載荷系數(shù)為KP = KAKvKP£rKpp = 1 X 1.08 X 1.1 X 1.25 = 1.485按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)對(duì)比計(jì)算

38、結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的 承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力， 僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由 彎曲疲勞強(qiáng)度算的的模數(shù)1.65mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸疲勞強(qiáng) 度算得的分度圓直徑d2 = 118,02mm，算出小齒輪齒數(shù)L = dn/m = 118,02/2 = 59.01取對(duì)=59，則大齒輪齒數(shù)S = 3曲X 59 = 20237，取二=202，引與氐互為質(zhì)數(shù)。這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞 強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5.2.4幾何

39、尺寸計(jì)算1) 計(jì)算分度圓直徑(12 = z1zn = 59 X 2 = 118mm.= 202 X 2 mm = 404mm.2) 計(jì)算中心距<1丄 + d? 1 丄 8 + 404a = =nwi = 261mni3）計(jì)算齒輪寬度b = 0ddi = 1 X 118mm = 118mm考慮不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪 略加寬（510） mm，即-.二二 -：:二一一二 _= ：.：取 = 125mm，而使大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即 b2 = b = 118mm。5.2.5圓整中心距后的強(qiáng)度校核上述齒輪副的中心距不便于相關(guān)零件的設(shè)計(jì)和制造，為此，可以通

40、過調(diào)整傳動(dòng)比、改變齒數(shù)或變位法進(jìn)行調(diào)整。采用變位法將中心距就近圓整至 =。在圓整時(shí)，以變位系數(shù)和不超出圖10-21a中推薦的合理工作范圍為宜。其他幾何參數(shù)，如z1、z2、m、b等保持不變齒輪變位后，齒輪副幾何尺寸發(fā)生變化。應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度，以明確 齒輪的工作能力。計(jì)算變位系數(shù)和1）計(jì)算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)。a（ = arcco5（acosa）/aj = arccos261 X cos20V260j = 19.59+ z2 = 59 + 202 = 261finva in叱=k1 +x2Invalzr=261a ay =m260-261=-0.522 ta

41、nar = (invl9.39 - inv20) X = -0.472tan20Ay =- y = -0.+7 (0.5) = 0,03從圖10 21a可知，當(dāng)前的變位系數(shù)和提高了齒輪強(qiáng)度，但重合度有所下 降。由圖10 21b可知，坐標(biāo)點(diǎn)- -.位于Ln 和L12線之間齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核K垃=L52r2 = 6,20 X77!皿= 1rfi = z2m = 59X 2 = 118mmS3IL =3.4624Z y 2,5ZE = 189.3MPa1/: aal = tarccoslzcosa/Qz + 2k：) = arccos53 X cos20 /(59 4- 2X1) = 24.65(

42、ta2 = oTccosz2cosaf(Z2 + 2A*) = arceo5202 X cos20*/(202 + 2 X 1) =2149£a = z1ta?itta;L tan出)-Fz = (tanaa； tancrr)/2jt=59 X (tan24,65' tan20*) + 202(tan2149* tan20*)/2Tr =1.85u + 12X 1.52 X 6.20 X 10&3,46 + 11 X11833.46 2.5 X 189,8 X0.85=490A4MPa < 帀齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。齒根彎曲

43、疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度校核T1 - 6.20 X 丄0'“ mm根據(jù)v 0.213m/s，7級(jí)精度，由圖108查的動(dòng)載系數(shù) K 1。由222° XI少=105 x 沖v1181 X 1.05 X 10*118N/mm = 89N/mm < lOON/nim查表10 3得齒間載荷分配系數(shù)一：-.-由表104用插值法查得 心p = 1.33，結(jié)合b/h = 33.24查圖1013得則載荷系數(shù)為KF = KAKvKFaKF3 = IX 1.03 X 1.2 X 1.Z8 = 1.67=2.3=1.8也=2.15 = 1-840.750.75Y. = 0.25 += 02S +1.85

44、= °66=1m = 2 mm|巫應(yīng)齊門嶺“斗U °>11Z X 1.67 X 6.20 X 10& X 2.3 X 1,8 X 0,66_1 X23 X 592- 202MPA河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)2町兔年口嶺_ 2 X 1.67 X 6.20 X 10& X 2.15 X 1.84 X 0.660&沁疋 一1 X 23 X 59a齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大 齒輪。526主要設(shè)計(jì)結(jié)論齒數(shù)zi =59，Z2=202，模數(shù)m=2mm，壓力角a = 泅，中心距a=260mm，齒 寬bi=125mm，b2=

45、118mm。小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)） 齒輪安七級(jí)精度設(shè)計(jì)。六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及初步選擇鍵與聯(lián)軸器（一）輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1輸入軸上的功率Pi,轉(zhuǎn)速ni，轉(zhuǎn)矩Ti由前面已經(jīng)算出 R 7.13KW，ni 480r/min，Ti 141.76N m求作用在齒輪上的力軸（高速級(jí)）的小齒輪的直徑di 74mm，有圓周力：Fti2Ti 2 i4i.76 i000“丄2402.7iNdiii8徑向力：FriFtita n2402.7i tan20 874.5iN6.i.2初步確定軸的最小直徑先按課本初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本表 i5-3，取

46、 Ao ii2dminAii2 3 73 48027.53mm ，2河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)因軸上應(yīng)開2個(gè)鍵槽，所以軸徑應(yīng)增大5%-7滋d=29.4mm又此段軸與大帶輪裝配，綜合考慮兩者要求取 dmm=29mm查機(jī)械設(shè)計(jì)P160知帶輪寬L=（1.5-2）dmn故此段軸長取 50mm 即 I 50mm6.1.3輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案裝配圖如下圖6-1（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段的直徑和長度1）因U-川要有一軸肩，取d ii “I 32mm2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐 滾子軸承.參照工作要求并根據(jù)d “川32mm,由軸承產(chǎn)目

47、錄中初步選取0基本游 隙組標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30307型。其尺寸為d D T 35 80 22.75 故dm iv dvi vii 35mm；而 © vii liii iv 22.75mm,左端軸承進(jìn)行軸肩定位，查表得，h=4.5mm,diVV 44mm,右軸承采用套筒定位。3）V - W軸段裝齒輪，為齒輪安裝方便，該段值應(yīng)略大于切-%軸段的直徑， 可取dV VI 38mm，齒輪右端用套筒固定，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸 段應(yīng)略短于輪轂寬度，已知齒寬 b1=80mm,故選取V - W軸段的長度為Iv Vi 78mm。齒輪左端用軸間定位則 d V 38 38 2 0

48、.08 44mm。4） 軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）.根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取幾皿50mm。5） 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離17.25mm,考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾 動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8mm,已知滾動(dòng)軸承寬度T=22.75mm,則lVI VII T s 80 7822.75 8 17.25 80 78 50mm6）根據(jù)箱體寬，取liv v 154.5mm6.1.4軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按dvvi 38mm由表6-1查得平鍵截面 b h 14mm 9mm鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為

49、60mnp同時(shí)為了保證齒輪與軸的H 7配合有良好的對(duì)中性，故選取齒輪輪轂與軸的配合為 花；同樣帶輪與軸的連接，H 7選用平鍵為14mm 9mm 35mm，帶輪與軸的配合為76。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m66.1.5確定軸上圓角和倒角尺寸參考課本表15-2,取軸端倒角為C2,各軸肩處的圓角半徑見輸入軸零件圖。6.1.6求軸上的載荷。首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)做出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊中查取C值。對(duì)于30307型圓錐滾子軸承，查得 C=18因此，作為簡支粱的軸 的支承跨距 L 269.25mm。且可得 L? 199.25mm，L3 70mm，L

50、1 93mm。先作 出軸上的受力圖以及軸的彎矩圖和扭矩圖如圖所示29mm河北工程大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面川 -W是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面川-W段處的Mh , Mv和M的值如下:Fnhi 1778N, Fnh2 624.7NFnvi47.54N, Fnv2 2933.4NM h 124460N mmMv 187055.55N mmM 18705555N mmT 141760N mm6.1.7按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力cam2( t)2W187055.552 (0.6 1 41760)20.1 35348MPa前面選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15- 1查得1 60MPaca 1，因此安全。（二）中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1中間軸上的功率P2,轉(zhuǎn)速n2，轉(zhuǎn)矩T2由前面已經(jīng)算出 F> 6.99KW，n2 107.62r/min ， T2 619.6N m 6.2.2求作用在齒輪上的力低速級(jí)的小齒輪與大齒輪嚙合，其軸向力