機械設(shè)計課程設(shè)計鏈板式輸送機傳動裝置錐齒輪單級減速器的設(shè)計說明書

1、電子科技大學(xué)中山學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計報告機械設(shè)計課程設(shè)計報告系別：機電工程學(xué)院班級：機械 11A(本)學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：完成時間：電子科技大學(xué)中山學(xué)院目目錄錄課程設(shè)計題目第一部分傳動方案擬定第二部分電動機的選擇第三部分傳動比的分配第四部分傳動參數(shù)計算第五部分傳動零件的設(shè)計計算第六部分軸的設(shè)計計算第七部分圓錐滾子軸承的選擇及校核計算第八部分鍵聯(lián)接的選擇及校核計算第九部分聯(lián)軸器的選擇第十部分潤滑及密封第十一部分 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇參考資料課程設(shè)計題目：課程設(shè)計題目：設(shè)計帶式運輸機傳動裝置（簡圖如下）原始數(shù)據(jù)：輸送鏈的牽引力 F/kN1.0運輸機鏈速 V/(m/s)0.9傳送鏈鏈輪的節(jié)圓

2、直徑 d/mm105工作條件： 連續(xù)單向轉(zhuǎn)動，工作時有輕微振動，使用期 10 年（每年300 個工作日） ，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差為5%。鏈板式輸送機的傳動效率為 0.95。計算與說明計算與說明主要結(jié)果主要結(jié)果第一部分第一部分傳動方案擬定傳動方案擬定傳動方案（已給定） ：外傳動為 V 帶傳動；減速器為一級展開式圓錐齒輪減速器。方案簡圖如下：傳動類別精度結(jié)構(gòu)及潤滑效率錐齒輪傳動3開式傳動（脂潤滑）0.920.95（取中間值 0.93）滾動軸承246滾子軸承0.98V 帶傳動10.96滾子鏈傳動70.96聯(lián)軸器5彈性、齒式0.99第二部分第二部分電動機的選擇電動機的選擇1

3、、電動機類型的選擇： Y 系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：a、工作機所需功率：11000 0.90.947410001000 0.95FVpkWb、傳動總效率：170.96 0.98 0.93 0.98 0.99 0.98 0.960.7986所需電動機的功率Pd= Pw/=0.9474/0.7986=1.1863kwc、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算鼓輪工作轉(zhuǎn)速：60 10000.9 60 1000163.7 / min3.14 105Vnrd按推薦的傳動比合理范圍，取圓錐齒輪傳動一級減速器傳動比范圍1i=23。取 V 帶傳動比2i=24，則總傳動比理想范圍為 i=412。 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)

4、速有 1000 和 1500r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見轉(zhuǎn)速 1500r/min 比較適合，則選 n=1500r/min 。d、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，由理論需求電機功率 Pd=1.1863kw 及同步轉(zhuǎn)速， 選定電動機型號 Y90L-4。其主要性能：額定功率：1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速 1400r/min。pw=1.1052kw=0.7986Pd=1.1863kw電動機 型號為 Y90L-4第三部分第三部分計算總傳動比及分配各級的傳動比計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i=1400/163.7=8.5522、分配各構(gòu)件

5、傳動比：21iii3、初定減速器內(nèi)的傳動2i=3，則帶傳動的傳比就為128.5522.853iii第四部分第四部分運動參數(shù)及動力參數(shù)計算運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、各軸轉(zhuǎn)速：電動機轉(zhuǎn)速0n=1400r/min小錐齒輪軸轉(zhuǎn)速101inn =1400/2.85=491.228r/min大錐齒輪轉(zhuǎn)速212inn163.7427r/min鏈輪軸轉(zhuǎn)速23nn163.7427r/min2、各軸功率：111.5 0.961.44MPPkW21231.44 0.93 0.981.3124PPkW 32451.3124 0.98 0.991.2733PPkW 3、各軸轉(zhuǎn)矩：電動機軸：1.59550955010.2

6、3211400dddPTN mn軸 1：1119550/27.995TP nN m軸 2：2229550/76.5434TPnN m軸 3：3339550/74.2629TPnN mi=8.5521i=2.852i=31491.228 /minnr2163.7427 / minnr11.44Pkw21.3124kwP 31.2733kwP 12327.99576.543474.2629TN mTN mTN m4、參數(shù)匯總參數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）功率（kW） 轉(zhuǎn)矩（mN ）軸491.2281.4427.995軸163.74271.312476.5434軸163.74271.273374.2629第

7、五部分第五部分傳動零件的設(shè)計計算傳動零件的設(shè)計計算1. 皮帶輪傳動的設(shè)計計算皮帶輪傳動的設(shè)計計算（1）選擇普通 V 帶截型，由機械設(shè)計教程表 8-8 得：3 . 1AK1.3 1.51.95caApK pkw01400 /minnr所以選擇 Z 型 V 帶（2）確定帶輪基準直徑，并驗算帶速為提高 V 帶的壽命，應(yīng)選取較大的直徑， 故選?。?80mmdd 211i(1)2.85 801 0.01225.72ddddmm查表8-9 應(yīng)選取2250ddmm軸的實際轉(zhuǎn)速：1122(1)(1 0.01) 1400 80443.52 / min250ddn dnrd驗證帶的速度：Z 型 V 帶180mmd

8、d2250ddmmv=5.8643m/s1 180 14005.8643/60 100060 1000dd nvm s一般 v 不得低于 5m/s，故帶的速度合適。（3）確定帶長和中心矩按設(shè)計要求120120.7()2()ddddddadd取0400amm：2210120()21336.4224dddddddLaddmma查表 6-2 取1330dLmm實際軸間距：001330 1336.42400396.7922ddLLaamm安裝時所需最小軸間距離：min0.015396.790.015 1330376.84daaLmm張緊或補償伸長所需最大軸間距離：max0.03395.1 0.03 1

9、400437.1daaLmm(4) 驗算小帶輪包角：21118057.3155.45120dddda包角合適。(5)確定帶的根數(shù)由1400 / minnr，180ddmm得10.35pkw,10.03p,0.943ak ,1.11Lk 1400dLmma=396.79mmz=5111.954.90250.350.030.943 1.11dLpzppK K可以選取5z (6)計算軸壓力單根 v 帶的初拉力：由表 6-3 得 m=0.06kg/m2205002.5500 1.952.5(1)10.06 5.864356.96635 5.8643 0.943dPFmvNzvk壓軸力：0150.992

10、sin2 5 56.9663sin551.522rFzFN 根據(jù)查 6-10 取 ha=2.0mm,f=8mm,e=12mm,則小輪基準直徑：dd1=80mm小輪外徑：11284adaddhmm帶輪寬：( -1)2(5 1) 122 864Bzefmm 大輪基準直徑 ：2280ddmm大輪外徑：2222802 2284adaddhmm 2齒輪傳動的設(shè)計計算齒輪傳動的設(shè)計計算1、選定精度等級，材料熱處理方式，齒數(shù)初定：1)本運輸機工作速度、功率都不高，選用 7 級精度；2) 選 擇 小 齒 輪 材 料 為 40Cr ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 硬 度HBS1=2412863) 大 齒 輪 材 料 為

11、 45 鋼 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 ， 硬 度 為HBS2=2172554)選取小齒輪齒數(shù) Z1=20， 初步確定傳動比為 i2=3 則大齒輪齒數(shù) Z2= i2Z1=320=60056.9663NF 551.5rFNZ1=20Z2=601u=35)此時傳動比21160320zuz2、按齒面接觸疲勞強度計算：錐齒輪以大端面參數(shù)為標準值，取齒寬中點處的當(dāng)量齒輪作為強度計算依據(jù)進行計算。（1）初擬載荷系數(shù) K=1.2，取齒寬系數(shù)L=0.3（2）計算節(jié)錐角1cotcot318.4349arcuarc21909018.434971.5651（3)按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限應(yīng)以大齒輪材料所決定的許用

12、接觸應(yīng)力為準,對 45 號鋼,取2230HBS ,大齒輪：lim2539HaMP(4)接觸疲勞強度壽命系數(shù)。取安全系數(shù)1.0Hs計算接觸疲勞的壽命系數(shù)06HNNKN86060 491.10743 16 300 104.715 10nNnt ,2.42.47030()30 (230)1.397 10NHBS,因0NN,故1HNK(5)計算接觸疲勞許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力：lim/539HHNHaKSMP(6)按齒面接觸強度設(shè)計傳動區(qū)域系數(shù)2.5Hz，彈性影響系數(shù)189.8EazMP2131224()d(1 0.5)HELLHKT z zu33224 1.2 34.27 1058.0935390.3(

13、1 0.5 0.3)3 ()2.5 189.8mm 齒輪模數(shù)1158.0932.90520dmmmZ3、按齒根彎曲疲勞強度計算：對小齒輪取1260HBS ,對大齒輪仍用接觸強度時的數(shù)據(jù),取2230HBS ,按線性插值得彎曲疲勞極限分別為lim1278218218(260200)241.5353200FaMPlim2185 155155(230 120)192210 120FaMP許用應(yīng)力： lim11186FNFaFFKMPS； lim22148FNFaFFKMPS112.770.01489 186FaFY；222.130.015 148FaFY兩者相比較可知11 FaFY大，故選其進行校驗：

14、21132124(1 0.5)11 0.51 LFaLLFkTYmZu332214 1.2 34.27 10 (1 0.5 0.3) 2.801 0.5 0.30.3 2031 186 2.08mm4、確定模數(shù)：綜上所述 ,應(yīng)取模數(shù)較大值3m 5、齒輪參數(shù)計算：兩齒輪的當(dāng)量齒數(shù)1112021.08coscos18.4349VZZ22260189.74coscos71.5651VZZ查表 8-8 表 得12.77FaY,22.13FaY由齒數(shù)求分度圓直徑1120 360dZ mmm 2260 3180dZ mmm 錐距 R，由2211316094.868322uRdmm齒寬0.3 94.8683

15、28.4605RbRmm圓整取128bmm228bmm6、齒輪參數(shù)匯總：名 稱代 號小錐齒輪大錐齒輪齒數(shù)Z2060模數(shù)m3mm節(jié)錐角18.434971.5651分度圓直徑d(mm)60180齒頂高ha(mm)3齒根高hf(mm)3.6齒頂圓直徑da(mm)65.6921181.8974齒根圓直徑df(mm)53.1695177.7232錐距R(mm)94.8683頂隙c(mm)0.6分度圓齒厚S(mm)4.7124當(dāng)量齒數(shù)ZV21.08189.74齒寬B(mm)28齒寬系數(shù)R0.3第六部分第六部分軸的設(shè)計計算軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1、按照扭轉(zhuǎn)強度初定直徑選用 45 號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)

16、處理，取 35MPa33min95500009550000 1.4416.710.2 0.2 491.1074 30TPdmmn考慮有鍵槽， 將直徑增大 5%， 則16.71 1.0517.55dmm因鍵槽對軸強度的削弱以及帶輪對小軸有較大的拉力，我們選擇小軸最小徑20dmm。2、輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計( 1 )軸上零件的定位，固定和裝配123456( 2 )確定軸各段直徑和長度段：d1=20mm長度取 L1=60mmA 型平鍵：鍵長 50mmb=h=6mm段：d2=25mm長度取 L2=30mm段：d3=30mm 長度取 L3=15mm 用來和軸承進行過度配合，初選用 30206 型圓錐滾子軸承。

17、段：d4=28mm 長度為 L4=42mm段：d5=30mm 長度為 L5=26mm 用來和軸承進行過度配合，初選用 30206 型圓錐滾子軸承。段：齒輪部分( 3 )軸強度校核齒輪之間的力：對小錐齒輪受力分析：Ft1=2T1/dm1=2*34.27/51=1.34392KN（外）Fa1=Ft1*tan20*sin18.4349=0.15468KN（左）Fr1=Ft1*tan20*cos18.4349=0.4640456KN（下）帶輪處：0150.992sin2 5 56.9663sin0.551522rFzFkN （下）對輸入軸進行受力分析得軸 1 段 ：Fr1=1.144KN（上）Ft1=

18、1.029KN（外）軸 2 段： Fr=0.206KN（下）Ft2=2.127KN（里）軸 3 段位置為危險截面這里只校核危險截面 3 的強度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)59. 0首先計算截面 3 的抗彎截面系數(shù) W13.286HMN m；49.41VMN m2251.165VHMMMNm333302650.7193232ccdWmm軸的計算應(yīng)力222219()51.165(0.59 34.27)20.7552650.719 10caacMTMPW該軸材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得其許用應(yīng)力 60aMP因此， ca，故滿足要求。輸出軸的設(shè)計計算1、按照扭轉(zhuǎn)強度初定直

19、徑選用 45 號鋼最為軸的材料233min295500009550000 1.312424.99560.2 0.2 133.76 30Pdmmn考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，則24.9956 1.0526.2454dmm考慮到聯(lián)軸器的尺寸，選大軸最小徑28dmm2、輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計( 1 )軸上零件的定位，固定和裝配123456( 2 )確定軸各段直徑和長度段: d1=28mm、 長度取 L1=60mm， 與聯(lián)軸器相連。A 型平鍵：鍵長 50mmb*h=8*7段: d2=32mm 長度取 L2=33mm。段: d3=35mm 長度取 L3=38mm 用來和軸承進行過度配合，初選用 30207

20、型圓錐滾子軸承。段：d4=40mm 長度為 L4=82mm，定位。段：d5=37mm 長度為 L5=42mm，與大齒輪配合。A 型平鍵：鍵長 36b*h=10*8VI 段：d6=35mm 長度為 L6=31mm，和軸承進行過度配合,初選用 30207 型圓錐滾子軸承。( 3 )軸強度校核齒輪之間的力：Fa2=0.379KN；Fr2=0.126KN；Ft2=Ft1=1.098KN大齒輪上的動力參數(shù)：P2=1.382832kw轉(zhuǎn)速 n2=163.7025r/min ；T2=80.6710Nm危險面 2 處的彎矩：17.112HMN m；43.958VMN m2247.171VHMMMN m；293

21、.901TN m3330374972.653232dWmm由于軸單向轉(zhuǎn)動，扭矩可以認為按脈動循環(huán)變化，故取折合系數(shù)0.59222229()47.171(0.59 93.901)14.632624972.65 10caaMTMPW前已選定軸的材料為 45 號鋼，正火處理，查得 60aMP，因此 ca，故滿足要求。第七部分第七部分圓錐滾子軸承的選擇及校核計算圓錐滾子軸承的選擇及校核計算由于軸承會受到較大的軸向力，故選擇圓錐滾子軸承。1、對于從動軸，選擇 30207 軸承，由受力分析知：22221110.7090.2760.761VHRRR，22222220.3890.1500.417VHRRR10

22、.68*0.7610.517S ；20.68*0.4170.284S 10.663A ；20.284A ；0.37e 11/0.87ARe22/0.68ARe而查表 15-1 知 基本額定動載荷54.2CkN故查表得10.4X ，11.6Y ，20.4X ,21.6Y 則當(dāng)量動載荷, 載荷系數(shù)1.2pf 11111()1.2 (0.4 0.761 1.6 0.663)1.638pPfX RY AkN，22222()1.2 (0.4 0.417 1.6 0.284)0.745pPfX RY AkN，因12PP,所以按軸承 1 的受力大小驗算663611101054200()()3.688 106

23、060 163.7025 1638hCLhnP因軸承預(yù)計壽命 L=1030016=48000h，故hLL，滿足要求。2、對于主動軸，選擇 30206軸承，由受力分析知：1R1.539kN，2R2.137kN，10.68*1.5391.047S ；20.68*2.1371.453S 11.579A ；21.453A 11/1.026ARe；22/0.680ARe而查表 15-1 知基本額定動載荷43.2CkN,0.37e 故查表得10.4X ，11.6Y ，20.4X ,21.6Y 則當(dāng)量動載荷,載荷系數(shù)1.2pf 11111()1.2 (0.4 1.539 1.6 1.579)3.77pPfX

24、 RY AKN22222()1.2 (0.4 2.137 1.6 1.453)3.816pPfX RY AKN且2491.1074 / minnr，則663412101043.2()()4.92 106060 491 3.816hCLhnP而使用期限10 300 1648000Lh， 故hLL， 滿足要求。第八部分第八部分鍵聯(lián)接的選擇及校核計算鍵聯(lián)接的選擇及校核計算（1）帶輪與輸入軸所用鍵的校核軸徑28dmm，軸長60lmm選用 A 型平鍵，通過查表得到5066Lmm bmm hmm輪轂的材料是鑄鐵，鍵和軸的材料是 45 號鋼，選用較小的材料做為計算，即 5060bsMpa144 34271.

25、217.3628 6 (503)bsbsTMPadhl ，滿足要求。（2）輸出軸和齒輪連接采用的鍵的校核軸徑37dmm，軸長42lmm采用 A 型平鍵連接。通過查表得到36108Lmm bmm hmm軸和齒輪的材料都是 45 號鋼，所以抗壓需用應(yīng)力是： 100 120bsMpa144 34271.218.71237 6 (363)bsbsTMPadhl ，滿足要求。（3）輸出軸和聯(lián)軸器連接采用的鍵的校核A 型鍵6650A 型鍵10836A 型鍵軸徑28dmm，軸長60lmm采用 A 型平鍵連接。通過查表得到5087Lmm bmm hmm輪轂的材料是鑄鐵，鍵和軸的材料是 45 號鋼，選用較小的材

26、料做為計算，即 50 60bsMpa344 90909.240.3328 7 (504)bsbsTMPadhl ， 滿足強度要求第九部分第九部分聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇減速器的輸出軸與工作機之間用聯(lián)軸器連接，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，綜合考慮選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，聯(lián)軸器上的扭矩為 93.901Nm，選用型號為 LT5。第十部分第十部分潤滑及密封潤滑及密封齒輪的潤滑齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為 1.54m/s，為錐齒輪傳動，浸油高度應(yīng)沒過大錐齒輪齒寬，至少應(yīng)沒過 1/2 齒寬， 齒頂距箱底至少 30mm,這里為設(shè)計為45mm。選用 CKC150 潤滑油。軸承的潤滑軸承的潤滑

27、由于浸油齒輪的圓周速度2/m s，齒輪不能有效的把油飛濺到箱壁上，因此選用脂潤滑方式。脂潤滑具有形成潤滑膜強度高，不容易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長一段時間，也有利于傳動裝置的 維 護 。 選 用 ZL-2 號 通 用 鋰 基 潤 滑 脂 （ GB7324-1994） 。端蓋與軸間的密封端蓋與軸間的密封軸承用軸承蓋緊固，已知軸承用脂潤滑，且軸的8750彈性套 柱銷聯(lián)軸器CKC150 潤滑油鋰基潤滑脂氈圈油封最高圓周速度不超過 2m/s，屬于低速范疇，因此這里可以使用氈圈油封。氈圈油封結(jié)構(gòu)簡單，摩擦較大，易損耗，應(yīng)注意及時更換。第十一部分第十一部分 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇減速器附件的選擇減速