機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書

1、目錄一設(shè)計(jì)任務(wù)書 2二 傳動(dòng)方案的分析 3三 電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 5四傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 8五軸的計(jì)算 13六 軸承的選擇和校核 17七 聯(lián)軸器的選擇 19八鍵聯(lián)接的選擇和校核 19九 減速器的潤(rùn)滑、密封和潤(rùn)滑牌號(hào)的選擇 20十 減速器箱體設(shè)計(jì)及附件的選擇和說(shuō)明 22十一設(shè)計(jì)小結(jié) 25參考資料 26設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、主要容決定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算； 軸承、聯(lián)接件、 潤(rùn)滑密封和聯(lián)軸器的選擇及校驗(yàn)計(jì)算； 機(jī)體構(gòu)造及其附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配圖及零件圖；編寫計(jì)算說(shuō)明書并進(jìn)展

2、設(shè)計(jì)辯論。三、具體要求原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶線速度 v =0.75 m/s 運(yùn)輸帶牽引力 F= 4100 N 驅(qū)動(dòng)滾筒直徑 D= 275 mm工作條件： 使用期 5 年，雙班制工作，單向傳動(dòng)； 載荷有輕微振動(dòng)； 運(yùn)送煤、鹽、砂、礦石等松散物品。傳動(dòng)方案的分析傳動(dòng)方案見圖如下：I1 電動(dòng)機(jī)，2彈性聯(lián)軸器，3兩級(jí)圓柱齒輪減速器，4 咼速級(jí)齒輪，5低速級(jí)齒輪 6卷筒方案分析 :由計(jì)算可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速的圍為：416.6962083.48r/mi n由經(jīng)濟(jì)上考慮可選擇 常用電機(jī)為1000r/min .功率為4kw又可知總傳動(dòng)比為18.4如果電機(jī)輸出軸上采 用帶傳動(dòng),再連接減速箱，那么減速器的傳動(dòng)比為 5 1 0

3、,在這個(gè)傳動(dòng)比下， 用二 級(jí)圓柱齒輪減速器那么傳動(dòng)比太小 ,而一級(jí)齒輪減速器那么有點(diǎn)過(guò)大 ,從而使得 齒輪過(guò)大 ,箱體也隨之增大大 .因此，該減速傳動(dòng)裝置不采用帶傳動(dòng)而是直接用 聯(lián)軸器將電機(jī)軸與齒輪軸相連 ,因有輕微振動(dòng) ,所以選用彈性聯(lián)軸器與電機(jī)相連 .兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的特點(diǎn)及應(yīng)用：構(gòu)造簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸 承的位置不對(duì)稱， 因此要求軸有較大的剛度。 高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入 端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形 可局部地互相抵消， 以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。 高速級(jí)一般做成斜 齒，低速級(jí)可做成直齒。兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速：特點(diǎn)及應(yīng)用：減速

4、器橫向尺寸較小，兩對(duì)齒 輪浸入油中深度大致一樣。 但軸向尺寸大和重量較大， 且中間軸較長(zhǎng)、 剛度差， 使載荷沿齒寬分布不均勻，高速級(jí)齒輪的承載能力難于充分利用。從性能和尺寸以及經(jīng)濟(jì)性上考慮選擇兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速 .且采用直 齒圓柱齒輪。卷筒和輸出軸直接通過(guò)聯(lián)軸器相連 ,這樣可以減少能量的損耗 .三電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算(一) 電動(dòng)機(jī)的選擇1確定電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和條件，選用y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2. 確定電動(dòng)機(jī)的容量1工作機(jī)卷筒上計(jì)算功率PwPw = Fv/1000 =4100 X 0.75/1000 =3.075kw(2 )電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所

5、需的工作功率Pd，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總功率n總。設(shè)n、n、n,分別為滾動(dòng)軸承、彈性聯(lián)軸器，閉式齒輪傳動(dòng)設(shè) 齒輪精度為7級(jí)的傳動(dòng)效率，由1俵1 P7及P12可查得n = 0.99, n = 0.99, n = 0.97,那么傳動(dòng)裝置的總效率為n二 n3n2 n2= 0.99x 0.9&X 0.90 =0.8948Pd P 2.8/0.877=3.437kw總3. 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由1表1推薦的傳動(dòng)副傳動(dòng)比合理圍聯(lián)軸器傳動(dòng) i聯(lián)=1兩級(jí)減速器傳動(dòng)i減=840那么傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理圍為i總=i聯(lián)xi齒1 x i齒2i總=1 x 840= 840又卷筒的工作轉(zhuǎn)速為n 60 1/ =60x

6、1000x0.75/3.14x275= 52.087r/mi n Dnd=i 總 x nw=840x nw=8nw40rw=416.6962083.48r/min根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查1 P145 丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù),符合這一圍的常用同步加速有 750 1000 1500r min。選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6。二傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比確實(shí)定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i 總二 nm / n w=960/52.087= 18.4式中nm-電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n w-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速2. 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比i 總=i 1X i2分配傳動(dòng)

7、比時(shí)，對(duì)于展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器， 主要考慮滿足浸油潤(rùn)滑的要 求，由1P17圖12可查得i1=5.3減速器的總傳動(dòng)比為18.4所以低速級(jí)傳動(dòng)比為3.47三運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1. 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算n0二 nm =960r/m inn i 二 nm / i 聯(lián)=960r/minnn = n i/ i 產(chǎn)960/5.3=181.13 r/minn皿=n n /i 齒 2=181.12/3.47=52.199r/min2. 各軸輸入功率=Pd n產(chǎn) Pn = P In12Pm = P Hn33. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩T0 = 9550Pd/n 0 =9550x3.437/960=34.2N mT i = 9

8、550Pi/n i =9550x3.369/960=33.86N mT n = 9550Pn/n n = 9550x3.235/181.13=172.33 mT皿=9550Pm/n 皿=9550x3.107/52.199=574.2 m表1傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表工程軸號(hào)功率kw轉(zhuǎn)速n r/min轉(zhuǎn)矩T N m傳動(dòng)比0軸3.43796034.21i軸3.36996033.865.3n軸3.235181.13172.333.47川軸3.10752.19574.25四傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校驗(yàn)計(jì)算1齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸模數(shù)m=2，齒數(shù)Z仁23，Z2=122;分度圓直徑d仁

9、46,d2=244;中心距 a=145; 齒寬 b1=50,b2=45;齒數(shù)比u=5.3; z1齒寬與齒高之比 b/h=50/(2.25 x m)=11.1圓周速度v 沁=2.31m/s60 1000(2)齒輪的材料和硬度小齒輪材料為40cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS大齒輪材料為45調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS3許用應(yīng)力由2圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hiimi 600MPa大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2 550MPa由2式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1jLh=60X 960X 1X 2X 8X 300X 5=1.382X 10N2 Ni/ii=0.261X I

10、C9根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由2圖10-19選取接觸疲勞壽命系數(shù) Khni = C.9CKhn2 =1 ,取失效概率為1%,平安系數(shù)S=1,由2式10-12得接觸疲勞許用應(yīng)力：訶1= KHN1sHlim1 =0.9X600/1=540MPa訶2= Khn2 訕2 =1X550/1=55M PaS由2圖10-20C得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1 500MPa FE2 380MPa由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1 0.85, Kfn2 0.89,取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力為：閱=KFN1 FE1S=0.85X500/1.4=303.57MPa鬧2= Kfn； F

11、E2 = 0.89X380/1.4=241.57MPa4小齒輪轉(zhuǎn)矩由上文知，小齒輪轉(zhuǎn)矩 T仁33.86 N.m5載荷系數(shù)由圓周速度V=2.31m/s,齒輪精度等級(jí)為7級(jí)，查2圖10-8得動(dòng)載荷系 數(shù)Kv=1,因?yàn)槭侵饼X輪，所以由P193表10-3查得Kh Kf 1,由表10-2查得 使用系數(shù)Ka 1，根據(jù)b/h=11.1，由表10 4 P194查得Kh薩1.423,由此再根據(jù)圖10-13,得 心薩= 1.35,故總的載荷系數(shù)：K=K aKvKh $H 薩1 X 1X 1X 1.423=1.423K=K aKvKf Jf S=1 X 1X 1X 1.35=1.35(6)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由2式

12、10-8a接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式2.5ZeKFt u 1bd1uh式中2.5ZeKFt u_1 bd1u2.5 189.8飛 45519.5775 MPa H 11.423 2 33.86 103 15.3 15.346 46540 MPaFt=2/d1d二b/d 1 ;又由P198表10-6查出彈性影響系數(shù) ZE=189.8MPa/27齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式10 5a得2 KT g YSa根據(jù)2 P197表10-5查出齒形系數(shù) YFa仁2.65, YFa2=2.25應(yīng)力校正系數(shù)Ysa=1.58, Ysa2=1.81，由此計(jì)算出込空上0.01379f1303.57YFa2YSa2F】2遠(yuǎn)空

13、 0.01611241.57因大齒輪更平安，故校核小齒輪即可2 KT 1Y Fa 1Ysa1F 132d m Z12 1 .3533 .8610 2d m Z!2 .651 .582低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算(注：此處計(jì)算因書寫習(xí)慣均以符號(hào)Z1代替Z3 , Z2代替Z4)1齒輪的主要參數(shù)和幾何尺寸模數(shù) m=2.5，齒數(shù) Z1=37, Z2=129;分度圓直徑d仁92.5,d2=322.5;中心距 a=207.5; 齒寬 b仁 100,b2=95;齒數(shù)比 u=3.14; Z1 齒寬與齒高之比 b/h=100/(2.25 x m)=17.78圓周速度v蟲J =0.877m/s60 1000(2)齒輪

14、的材料和硬度小齒輪材料為40cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS大齒輪材料為45調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS3許用應(yīng)力由2圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 Hiimi 600MPa大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2 550MPa由2式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60門卩山=60乂 181.13X 1x 2x 8x 300x 5=0.262x 109N2 N1 /i1=0.076X 1C9根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由2圖10-19選取接觸疲勞壽命系數(shù)KhN1 = 1.01 Khn2 =1.07,取失效概率為1%,平安系數(shù)S=1，由2式10-12得接觸疲勞許用應(yīng) 力：葉1= KHN1sHlim

15、1 =1.0X600/1=606MPa皿2= Khn2 Hlim2 =1.07550/仁588MPaS由2圖10-20C得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限fei 500MPa fe2 380MPa由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni 0.89, Kfn2 0.92,取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，由式10-12得彎曲疲勞許用應(yīng)力為：閱=KFN1 FE1S=0.89X500/1.4=317.86MPa鬧2= Kfn； FE2 = 0.92X380/1.4=249.71MPa4小齒輪轉(zhuǎn)矩由上文知，小齒輪轉(zhuǎn)矩 T=172.33 N.m5載荷系數(shù)由圓周速度V=0.877m/s,齒輪精度等級(jí)為7級(jí)，查2圖10-8

16、得動(dòng)載荷 系數(shù)Kv=1，因?yàn)槭侵饼X輪，所以由P193表10-3查得Kh Kf 1,由表10-2查 得使用系數(shù)Ka 1，根據(jù)b/h=17.78，由表10 4 P194查得Kh匸425， 由此再根據(jù)圖10-13,得 心薩= 1.45,故總的載荷系數(shù)：K=K aKvKh $H 薩1 X 1X 1X 1.425=1.425K=K aKvKf Jf 歹1 X 1X 1X 1.45=1.45 (6)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算由2式10-8a接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式2.5Zeh式中Ft=2Td1d=b/d 1 ;又由P198表10-6查出彈性影響系數(shù) Ze=189.8mpS/2418.53MPa H 2588.5

17、MPa7齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由式10 5a得f2 KT g YsaF 32d m Z!根據(jù)2 P197表10-5查出齒形系數(shù) YFa仁2.52, YFa2=2.1752.5ZeKFt bd1u 1u2.5 189.81.425 2 172.33 10395 92.5 92.53.4713.47應(yīng)力校正系數(shù) Ysa=1.625, Ysa；=1.793,由此計(jì)算出YFa1YSa1F12.52 1.625317.860.01288YFa2YSa2f22.175 1.793249.710.01562因大齒輪更平安，故校核小齒輪即可2 KT、Fa 1丫 Sa1F 132d m Z12 1 .45仃2 .

18、3310 32 .521 .62512.5 337 295 .673 MPa f 1317 .86 MPa校核結(jié)果是齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度裕度較大， 但因是傳動(dòng)齒輪，模數(shù)不能再 取小，故維持原設(shè)計(jì)結(jié)果不變五軸的計(jì)算因軸強(qiáng)度的校核方法完全一樣，故在此僅對(duì)低速級(jí)輸出軸進(jìn)展強(qiáng)度的校核計(jì)算，其余兩軸僅給出構(gòu)造簡(jiǎn)圖。1高速軸構(gòu)造如圖1所示，因小齒輪較小，而軸徑又足夠大，故將小齒輪直接在軸上加工，將高速軸做成了齒輪軸2中間軸構(gòu)造如圖2所示圖23 低速軸構(gòu)造如圖3所示圖3將低速軸進(jìn)展簡(jiǎn)化，并標(biāo)出軸的跨度和齒輪在軸上的位置及軸的受力情況，畫出如圖4所示力學(xué)模型圖4巧 1JLFr+|jP惻 111按彎扭合成強(qiáng)度校核

19、軸徑齒輪上圓周力 Ft = 2T3/d= 574.25X 1000X 2/322.5= 3561.24N徑向力Fr= Ftta na-3561.2X tan20= 1296.17N支點(diǎn)與齒輪間距離 L1 = 128.5L2=741作垂直面的受力分析及彎矩圖支點(diǎn)反力為 Fva = L2&/( L1 + L2= 1296.1X 74/( 128.5+ 74)=473.66 NFvc = L1Fr/( L+ L2 )= 1296.17X 128.5/( 128.5+ 74)=822.5 NB-B 截面的彎矩 Mvb 左=FVA X L1 = 473.66X 128.5- Mvb 右=FVc X L2

20、 = 822.5X 74= 60865N.mm(2) 作水平面的受力分析和彎矩圖支點(diǎn)反力為 FHA=L2FT( L1+L2)=3561.24X74( 128.5+74)=1301.39NFHc=L1FT( L1+L2)=3561.24X128.5( 128.5+74=2259.85NB-B 截面的彎矩Mhb 左=Fha X L1= 1301.39X 128.5- 167228.615 N.mmMhb 右=FHC X L2= 2259.85X 74= 167228.9 N.mm(3) 合彎矩Me左=(Mhb 左)2+( Mvb 左)2 廣2=( 167228.615) 2+( 60865.31)

21、 212=177960.66 N.mmMe 右=(Mhb 右)2+( Mvb 右)2 廠2=( 167228.9) 2+( 60865) 212= (4) 作轉(zhuǎn)矩圖。T3= 574250N.mm5求當(dāng)量彎矩。取修正系數(shù)a= 0.6Me= ( M)2+ (aT) 2L2=( 177960.82) 2+( 0.6X574250) 212=387794.73 N.mm校核危險(xiǎn)截面強(qiáng)度。削=Me/W= 387794.7V0.1 583= 19.875MPa查2表15-1得=60mpa得知 滿足同e d = 60MPa的條件 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的余量，是平安的。六軸承的選擇和校核1. 軸承

22、的選擇根據(jù)各軸的軸徑，在依據(jù)盡可能少的選擇不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件的原那么，所 以，每根軸所用軸承一樣，三根軸的類型，系列一樣。由1 P121軸承表可得高速軸所選軸承為6207,中間軸所選軸承為6206,低速軸所選軸承為6211 2選取一對(duì)軸承，進(jìn)展壽命計(jì)算，校核其是否符合工作要求1根據(jù)滾動(dòng)軸承代號(hào)6211,查出根本額定動(dòng)載荷Cr和根本額定靜載荷CorCr=43.2KNCor=29.2KN2畫出軸的受力簡(jiǎn)圖求出軸承徑向支反力FM、Fr2Q垂直平面支反力F1v、F2vFiv = F va=473.66NF2v= F vc=822.5Nb水平面支反力Fih、F2hFih = Fha = 131.39NF2

23、h= Fhc=2259.85NC合成支反力Fri、Fr2Fri=473.6621301.3921384.9 NFr2= 822.522259.852 =2404.88N3計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷PM、Pr2由于Fa=0查2表 13-5 : X1 = 1,Y1= 0, X2= 1,Y2= 0查2表13-6取載荷系數(shù)fp1.1P1= fPXFr1=1.1X 1384.9=1523.39NP2= fp XF2 = 1.1X 2404.88=2645.368NP2計(jì)算，查2,計(jì)算軸承工作4校核所選軸承由于兩支承用一樣的軸承，故按當(dāng)量動(dòng)載荷較大的軸承表13-6取載荷系數(shù)fP1 ,查2表13-4取溫度系數(shù)ft

24、1壽命：Lh 嚴(yán)()3二10( 43200 )3=1390527.3h60n P 60 52.1992645.368預(yù)期工作壽命L=2 X 8X 300X 5=24000h顯然，軸承壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求壽命。結(jié)論：所選的軸承滿足壽命要求。七聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸徑及構(gòu)造需要，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，具體選擇情況如下:型號(hào)公稱扭矩N m許用轉(zhuǎn)速r/ min軸徑mm軸孔長(zhǎng)度mmD mmLH363050003060160LH4125040004584195八鍵聯(lián)接的選擇和校核1. 鍵的選擇因無(wú)構(gòu)造性能上的特殊要求，應(yīng)選用普通圓頭平鍵。根據(jù)軸徑大小與輪轂長(zhǎng)度，查1表6-1P117,得高速軸上與聯(lián)軸器相連平鍵

25、bx h=8X 7, L=56;中間軸上與 Z2相連平鍵bx h=10x 8, L=40;與Z3相連平鍵bx h=10x 8, L=90低速軸上與聯(lián)軸器相連平鍵bx h=14 x 9, L=80;與齒輪相連平鍵 bxh=18x11, L=902. 鍵的校核同前面零件的強(qiáng)度計(jì)算一樣，只選取低速軸上平鍵進(jìn)展校核。因?yàn)槭瞧?通平鍵的靜連接，因此只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)展強(qiáng)度校核計(jì)算。前面算得大齒輪寬度95根據(jù)鍵的長(zhǎng)度系列選鍵長(zhǎng)L=90mm。（查 表6-1）。鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，查表6-2得許用擠壓應(yīng)力cp=100120Mpa, 取=100Mpa.鍵的工作長(zhǎng)度I二L b=90-18=72mm,鍵

26、與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5x 11=5.5mm由式6-1得32T 10kld32 574.25 105.5 72 58=50Mpa 1.21.2X 8=9.610齒輪端面與箱壁距離2101510箱蓋、箱座m10.85 10.85X 87筋厚m1、mm 0.857二附屬零件設(shè)計(jì)1窺視孔和窺視孔蓋其構(gòu)造見1 p134其尺寸選擇為：A 210,B 160,4 180, B1 130, A, 150, B2 100, d M10,n 6, L 202.通氣塞和通氣器通氣器構(gòu)造見【1】p135,選用提手式通氣器3. 油標(biāo)、油尺 由于桿式油標(biāo)構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，選擇桿式油標(biāo)尺，其構(gòu)造見 1 p133 其尺寸選擇為 :M124. 放油螺塞其構(gòu)造見【 1】 p 1 34其尺寸選擇為 :M16X1.55. 起吊裝置 選擇箱蓋吊環(huán)和箱座吊鉤，具體構(gòu)造見 p1346. 定位銷由1P118查得，選擇圓錐銷，公稱直徑 d=87 啟蓋螺釘因剖封面上用密封膠或水玻璃加以密封， 為便于拆裝， 可在凸緣上加裝一 顆啟蓋螺釘， 啟蓋螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于