機械設計課程設計傳動裝置軸系零件裝配設計

1、課程設計說明書題目 傳動裝置軸系零件裝配設計院 系 機電與信息工程學部 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 目錄設計課題- 3 -摘 要- 4-一、傳動方案的擬定- 5-二、電動機的選擇- 5 -三、傳動裝置的運動和動力設計- 6 -四、齒輪傳動的設計- 8 -五、V帶設計- 9 -六、設計箱體的結構尺寸- 11 -七、傳動軸的設計- 12 -八、滾動軸承的選擇和計算- 19-九、鍵聯(lián)接得選擇和強度校核- 21 -十、聯(lián)軸器得選擇和計算- 22 -十一、減速器的潤滑- 22 -十二、附圖- 23 -十三、設計心得- 27 -十四、參考文獻- 27 -設計課題1. 課程設計的內容帶式運輸機傳動裝置設

2、計的內容包括：單級減速器傳動零件設計，包括齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器的設計計算和選擇；畫出減速器裝配圖；編寫設計計算說明書。2. 課程設計的要求與數(shù)據(jù)已知條件：（1）運輸帶工作拉力F=3.8 KN；（2）運輸帶工作速度v= 1.5 m/s；（3）卷筒直徑D= 300 mm；（4）使用壽命：8年；（5）工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)；（6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機械廠制造，小批量；（7）工作環(huán)境：室內，輕度污染環(huán)境；3. 課程設計應完成的工作（1）減速器裝配圖1張；（2）設計說明書1份。4. 設計題目：傳動裝置軸系零件裝配設計 5. 應完成的項目：（1）傳動方案擬定 （2）電動機選擇

3、（3）傳動裝置的運動和動力設計 （4）齒輪傳動設計 （5）V帶的設計 （6）設計計算箱體的結構尺寸（7）傳動軸的設計 （8）選擇滾動軸承及壽命計算 （9）選擇和校核鍵聯(lián)接 （10）選擇聯(lián)軸器 （11）選擇潤滑方式、潤滑劑牌號及密封件 6. 課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1設計準備：明確設計任務；準備設計資料和繪圖工具傳動裝置的總體設計；選擇電動機；計算傳動裝置運動和動力參數(shù)；傳動零件設計計算；齒輪傳動主要參數(shù)的設計計算1號樓4092減速器裝配草圖設計；軸系部件的結構設計；軸、軸承、鍵聯(lián)接等的強度計算1號樓4093減速器裝配圖設計1號樓4094整理和編寫設計計算說明書1號樓409

4、摘要隨著機械化生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，除機械制造部門外，在動力、采礦、冶金、石油、化工、輕紡、食品等許多生產(chǎn)部門工作的工程技術人員，都會經(jīng)常接觸各種類型的通用機械和專用機械。他們必須對機械具備一定的基礎知識。因此，機械設計基礎如同機械制圖，電工學，計算機應用技術一樣是機械專業(yè)很重要的一門基礎課程。我們平時上課就是按部就班地學習，學的比較散、知識掌握得不是很牢固、沒有真正地聯(lián)系貫通和通過實踐檢驗過。此次設計課程將我們所學的知識系統(tǒng)地聯(lián)系起來，讓我們用自身所學的知識去處理實際生活中的問題真正地做到“學以致用”。減速器是我們日常生產(chǎn)中經(jīng)常用到的部件，在各個行業(yè)都用用到。它在我們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代

5、的作用為我們帶來了很多的便捷使得我們的設備能夠按需求運轉從而提高生產(chǎn)效率其重要性不言而喻。 本減速器說明書是本人按照課本題目要求，根據(jù)自身所學和一些參考資料設計編制而成。其中各個參數(shù)全部嚴格按照手冊相關規(guī)定進行選擇，真實而有效。本說明書系統(tǒng)地闡述了一級減速器的設計步驟和設計原理，以及設計參數(shù)的選取方法。由于參考資料的版本改變個別參數(shù)可能有所變化。 一、傳動方案的擬定由于本設計的要求較低，并已知輸出功率，為增大效率，故建立如圖所示的傳動方案及減速器構造。二、電動機選擇1、電動機類型和結構的選擇：選擇Y系列的三相異步電動機，此系列電動機是屬于一般用途的全封閉式自扇冷電動機，結構簡單，工作可靠，并且

6、價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。 2、電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：d總 (kw) 其中FV/1000=3800×1.5/1000=5.7 (kw)帶傳動軸承齒輪傳動聯(lián)軸器驅動卷筒傳動效率帶軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒0.960.980.970.990.96總=帶×3軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒  =0.96×0.983×0.97×0.99×0.96=0.833   Pd =總=5.7/0.833=6.84(kw)1、 確定各級轉速滾筒轉速

7、工作轉速v=n. .d/(60×1000)n筒=60×1000v/D=60×1000×1.5/（×300）=95.49(r/min) 取v帶傳動比i1=24一級圓柱齒輪減速器傳動比i2=36 則總傳動比合理范圍為=624電動機的轉速范圍可選為 n=n×=95.49×(624)=527.942231.76(r/min)查設計手冊附表8.1取電動機型號Y160M6電動機型號額定功率kw電動機轉速(r/min)電動機質量k同步轉速滿載轉速Y160M67.51000970116查設計手冊附表8.2電動機主要外形和安裝尺寸中心高H外形

8、尺寸L（AC/2+AD）×HD地腳安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×GD160600×417.5×385254×2101542×11012×8三、傳動裝置的運動和動力設計：1、運動參數(shù)及動力參數(shù)的計算 （1）計算各軸的轉數(shù)： i總= n電動機/n=970/95.49=10.16 初步取 i齒輪=4 則 i帶=10.16/4=2.54 n0=n電機=970r/minnI = n0/i帶 =970/2.54=381.89 r/minnII = nI /i

9、齒輪=381.89/4=95.47r/min（2）計算1： I0軸：P = P工作=6.84KW軸： PI=P×帶=6.84×0.96=6.57（KW）軸： PII= P×軸承×齒輪=6.57×0.98×0.97=6.25（KW）（）計算各軸的輸出功率：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率故：P=P×軸承=6.57×0.98=6.24 KWP= P×軸承=6.25×0.98=6.13 KW（）計算各軸的輸入轉矩：電動機軸輸出轉矩為：T=9.55×106×P電/n=955

10、0×6.84/970=67.34（N·m）軸：TI = T· ·帶67.34×2.54×0.96=164.2（N·m） 軸： TII= TI·i齒輪·軸承·齒輪 =164.2×4×0.98×0.97=624.35（N·m） ()計算各軸的輸出轉矩：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則：T= TI×軸承164.2×0.98=160.92（N·m）T = TII×軸承=624.35×0.98=605.

11、62（N·m）綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：軸名效率P （KW）轉矩T （N·m）轉速nr/min輸入輸出輸入輸出電動機軸6.8467.34970軸6.576.24164.2160.92381.89軸6.256.13624.35605.6295.47四、齒輪傳動的設計：(1)、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。初估速度：小齒輪選軟齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45鋼調質，齒面硬度為241286HBS ，（表11-1），大齒輪選用ZG35SiMn調質，齒面硬度為200HBS，（表11-1）。(2)、由上述計算可知i= ，nI =381.89 r/min，P=6.4

12、4 KW；(3)、由表得，得：(4)、按齒輪接觸面強度設計設齒輪按8級精度制造。去載荷系數(shù)K=1.5（表11-3），齒寬系數(shù)（表11-6）小齒輪上的轉矩為去材料彈性系數(shù)（表11-4）齒數(shù)取=32，則=4×32=128 。故實際傳動比i=128/32=4模數(shù) 齒寬 按表4-1取m=3mm，實際的，中心距 （5）驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù)，；，由式（11-5）（6）、齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。其他計算從略。五、V帶設計（1）確定計算功率查書本表13-8得KA=1.2 則PC=PKA=1.2×6.25kw=7.5kw n=970 r/min（2）選擇V帶

13、的型號根據(jù)PC= 7.5kw，n=970 r/min，由書本圖13-15查出此坐標點位于A型和B型交界處，先暫按選用B型計算。（3）確定大、小帶輪基準直徑、由課本表13-9查得: 應不小于125mm，現(xiàn)取140mm，由式（13-9）得由課本13-9 V帶的基準直徑系列中取標準直徑=400mm（4）、驗算帶速V此帶速在525m/s范圍內，帶輪直徑選擇合適。（5）、求V帶的基準長度和中心矩 根據(jù)課本中推薦公式初步確定中心距：符合。由式（13-2）得帶長查表13-2，對B型帶選用=2500mm。再由式（13-16）計算實際中心距（6）、驗算小帶輪包角由式（13-1）得 合適（7）、求V帶根數(shù)由式（1

14、3-15）得 令,查表13-3得kW由式（13-9）得傳動比查表13-5得 kW由查表13-7得，查表13-2得,由此可得 取4根（8）、求作用在帶輪軸上的壓力查表13-1得q=0.17/m，故由式（13-17）得單根V帶的初拉力 作用在軸上的壓力（9）、帶輪結構設計（略）六、設計箱體的結構尺寸名稱結果（mm）名稱結果(mm)機座壁厚 8軸承蓋螺釘分布圓直徑130機蓋壁厚 8軸承座凸緣端面直徑150機座凸緣厚度12螺栓孔凸緣的配置尺寸22，20，30機蓋凸緣厚度12地腳螺栓孔凸緣尺寸25，23，45機座底凸緣厚度20箱體內壁與齒輪距離12地腳螺栓直徑18.75箱體內壁與齒輪端面距離12地腳螺栓

15、數(shù)目6底座深度230軸承座旁聯(lián)接螺栓直徑14.05外箱壁至軸承端面距離47機座與機蓋聯(lián)接螺栓直徑9.38視孔蓋固定螺釘直徑6軸承蓋固定螺釘直徑7.5機座加強筋厚度8窺視孔蓋螺釘直徑5.63機蓋加強筋厚度7定位銷直徑 7.5七、傳動軸的設計1、輸入軸的設計（1）、按扭矩初算軸徑因小齒輪分圓直徑太小，選用齒輪與軸同體結構，共用材料45鋼調質，由課P241表14-1得硬度217255HBS根據(jù)課本P245（14-2）式查P245,表14-2，取C=115  （因作用于軸上的彎矩比傳遞的轉矩大）考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d =29.68×(1+5%)=31.17mm選擇標準直徑

16、尺寸d=32mm（2）、軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪右端由軸肩定位，左端用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，采用過渡配合固定，結構方案如下圖。 （3）、確定軸各段直徑和長度按從左到右，順序排列各個軸直徑段的序號，以此為段、段以上面計算為依據(jù)，并考慮該段軸零件的要求，確定州的最小直徑為。故： 段：V型皮帶輪安裝段，該段安裝v型皮帶輪，在各軸段中直徑最小。考慮結構尺寸等因素,取直徑為：d1=32mm 。 （大于按扭矩計算之軸頸）由P224表13-10，可計算帶輪寬度B：Bmin

17、 =（z-1）e+2fmin =（5-1）×15 + 2×11.5=83mm，選取B=83mm考慮到軸端擋圈的安裝，此段軸長度取L1=81mm，軸與帶輪由平鍵連接，軸上平鍵鍵槽：寬b=7mm，深t=4mm。軸頭倒角C=1.0×45° 段：潤滑密封段，根據(jù)，同時考慮半聯(lián)軸器的轂孔倒角為C=2mm，需保證h>C，故取h=4，則確定d2=d1+8=40mm。該段軸位置處于安裝帶毛氈圈密封的軸承蓋中，因d2為58mm并非是氈圈密封軸徑的標準尺寸，因而可參考毛氈圈密封標準尺寸d2=60mm來設計。毛氈圈寬度可定為b=7mm，軸承蓋內端頂軸承外環(huán)的凸

18、臺寬度為t=10mm。安裝軸承的軸頭伸出軸承1mm。考慮到螺釘頭及預留空間長度j=15mm，所以該段軸長度為：L2= l2+t-3-b-1+j=32+10-0.3-7-1+15=48.3mm，取L2=50。 段：滾動軸承安裝段初選6207型深溝球軸承，其內徑為d3=45mm 裝軸承的軸頸倒角為1×45，軸承寬度為b=17mm。考慮齒輪在箱體內的潤滑散熱空間需要，齒輪端面和箱體內壁的距離為：，取2=10mm?？紤]該段軸的長度應略大于軸承寬度。故該段軸長度為：L3= b軸承+2+20=17+2+9=39mm， 段：該段為安裝齒輪處，此處設計一個非定位軸肩，取d4=50，L4=76mm 該

19、段長為齒輪寬度，故安裝齒輪處要設計一個非定位軸肩，取段為軸環(huán)的直徑，用來定位齒輪，故須在軸段和軸段之間設計一定位軸肩，按，同時考慮齒輪輪轂倒角C=2.5，取h=6，故d5 =62.L4=85-1=84mm 段：軸段應按照軸承的安裝尺寸確定，查手冊得，d6 =57，L6=8mm 段：右軸承安裝段， 初選6207型深溝球軸承，其內徑為d7=45mm, 裝軸承的軸頸倒角為1×45，軸承寬度為：b=17mm。考慮齒輪在箱體內的潤滑散熱空間需要，齒輪端面和箱體內壁的距離為：2=10mm ?？紤]該段軸的長度應略大于軸承寬度，故該段軸長度為：L7=38mm設計結構尺寸時應注意以下細節(jié)： a. 處于

20、軸承孔中的軸長度比軸承寬度大2，這樣可以避免軸端部倒角減其與軸承內孔的接觸長度。b. 處于帶輪孔中的軸長度比帶輪寬度小2，這樣便于用軸端擋圈使帶輪軸向定位和夾緊。c. 處于齒輪安裝孔中的軸長度比齒輪寬度小2，其目的是使左邊套筒能緊緊頂住齒輪左端面，使齒輪軸向定位和固定。高速軸的各段結構尺寸表（單位：mm）   段號軸頸直徑號軸頸直徑尺寸軸頸長度代號軸頸長度尺寸相關零件配合部位配合部位結構尺寸1d132L181帶輪寬度782d240L250密封寬度123d345L339軸承寬B174d450L476齒輪寬度 85 5d562L5846d657L6

21、87d745L738                        1. 高速軸的設計。 選擇軸的材料：選取45號鋼，調質， 217255HBS 初步估算軸的最小直徑 根據(jù)教材公式：，取C=115，則考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d =46.35×(1+5%)=31.17mm選擇標準直徑尺寸d=32mm 軸的結構設計 考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處

22、軸徑，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為 兩軸承支點間的距離：，式中： 小齒輪齒寬， 箱體內壁與小齒輪端面的間隙， 箱體內壁與軸承端面的距離，=12mm 軸承寬度，選取6213型深溝球軸承，查表13-3，得到得到： 帶輪對稱線到軸承支點的距離 式中：軸承蓋的凸緣厚度，=32mm（） 螺栓頭端面至帶輪端面的距離， 軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得帶輪寬度，得到：2.按彎扭合成應力校核軸的強度。 計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力 水平面： 垂直面： 得： 作彎矩圖 水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩：作轉矩圖 當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數(shù)，

23、 則： 按彎扭合成應力校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理，其拉伸強度極限，對稱循環(huán)變應力時的許用應力。 由彎矩圖可以知道，A剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應力為： D 剖面的軸徑最小，該處的計算應力為：軸的結構圖見零件圖所示2. 低速軸的設計。 選擇軸的材料：選取45號鋼，調質，217255HBS 初步估算軸的最小直徑 根據(jù)教材公式，取C=115，則 軸的結構設計 考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為 兩軸承支點間的距離：，式中： 小齒輪齒寬， 箱體內壁與小齒輪端面的間隙， 箱體內壁與軸承端面的距離， 軸承寬度，選取6312型深溝球軸承

24、，查表13-3，得到得到：2.按彎扭合成應力校核軸的強度。 計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力 水平面：垂直面： 得： 作彎矩圖 水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩：作轉矩圖 當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數(shù)， 則： 按彎扭合成應力校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理，其拉伸強度極限，對稱循環(huán)變應力時的許用應力。有彎矩圖可知，C處彎矩最大，假設C處為最小直徑，若 ，則軸其他地方都必符合要求。 (安全)軸的結構圖見零件圖所示八、 滾動軸承的選擇和計算1.高速軸選取滾動軸承 選取的軸承：型號為6308深溝球軸承（每根軸上安裝一對）查課程設計表1

25、3-3和查機械基礎表18-11， 軸承A的徑向載荷軸向載荷： 軸承B的徑向載荷軸向載荷： 由此可見，軸承A的載荷大，應該驗算軸承A.計算軸承A 的徑向當量動載荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：則其徑向當量動載荷因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查機械基礎表18-8得；按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設計要求，軸承得壽命為：則：由查課程設計表13-3,6309深溝球軸承得額定動載荷，所以選取得軸承合適。2.低速軸選取滾動軸承 選取的軸承：型號為6312深溝球軸承（每根軸上安裝一對）查課程設計表13-3和查機械基礎表18-11，

26、 軸承A的徑向載荷軸向載荷： 軸承B的徑向載荷：軸向載荷： 由此可見，軸承A的載荷大，應該驗算軸承A.計算軸承A 的徑向當量動載荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：則其徑向當量動載荷因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查機械基礎表18-8得；按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設計要求，軸承得壽命為：則：由查課程設計表13-3,6312深溝球軸承得額定動載荷，所以選取得軸承合適。九、鍵聯(lián)接得選擇和強度校核1、 高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（C型）按軸徑d=32mm，及帶輪寬，查課本P156表10-9選擇C1070（GB/

27、T 1096-2003）強度校核：鍵得材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接得許用應力鍵得工作長度，擠壓應力： (安全)2、 低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=50mm,及齒輪寬，查表10-1選鍵C1480（GB/T 1096-2003） 強度校核：鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力鍵得工作長度；擠壓應力：(安全)3、 聯(lián)軸器鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=40mm,及輪轂，查表10-1選鍵1680（GB/T 1096-1979）強度校核：鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力鍵得工作長度；擠壓應力：(安全)十、聯(lián)軸器得選擇和計

28、算聯(lián)軸器得計算轉矩，因在前面已經(jīng)考慮功率備用系數(shù)1.2，故 式中：查表取工作系數(shù)根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，許用轉矩許用轉速；配合軸徑，配合長度。十一、減速器的潤滑 齒輪傳動的圓周速度 因為：，所以采用油池潤滑；大齒輪浸入油池一定的深度，齒輪運轉時就把潤滑油帶到嚙合區(qū)，同時也甩到箱壁上，借以散熱。當V較大時，浸入深度約為一個齒高；當V較小時，如（0.50.8m/s）時，可達到齒輪半徑的1/6。由課本P184表11-7，根據(jù)齒面接觸應力大小可選用LCKB抗氧防銹工業(yè)齒輪油。對軸承的潤滑， 因 為：，采用脂潤滑，由表14-2選用鈣基潤滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)，只需要填充軸承空間的1/21/3.并在軸承內側設擋油環(huán)。 十二、附圖 三維模型圖工程圖三維圖齒輪造型圖工作圖傳動軸十三、設計心得這次關于傳動裝置軸系零件裝配設計的課程設計使我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機