機械原理課程設計熱處理車間零件輸送設備的傳動裝置

1、 目錄一、概述 （頁碼）二、電動機的選擇三、傳動裝置的主要運動和動力參數(shù)的計算四、V帶傳動的設計計算1、V帶的傳動設計2、V帶輪的結構設計5、 斜齒圓柱齒輪的設計計算1、 高速級齒輪的設計2、 低速級齒輪的設計6、 軸及其軸上相關零件（軸承，鍵）的設計與校核1、 高速軸(輸入軸) 2、 中間軸3、低速軸(輸出軸)七、機座(箱體)結構尺寸的計算八、潤滑劑及齒輪、軸承的潤滑方法及密封方法的選擇1、齒輪潤滑2、軸承潤滑3、密封方法九、設計總結十、參考文獻一、概述1，題目熱處理車間零件輸送設備的傳動裝置2，運動簡圖1電動機2V帶3斜齒圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5滾筒6輸送帶3，工作條件該裝置單向傳送，載荷

2、平穩(wěn)，空載運動，兩班制工作，試用期10年（每年按255天計算），容許誤差為5。4，原始數(shù)據(jù)滾筒的扭矩T（N·m）：299.84滾筒的直徑D（mm）：300運輸帶速度V（m/s）：0.80輸送帶輪轂傳動效率為：0.97二、電動機的選擇工作機的轉(zhuǎn)速n=1000v*60/D=1000*0.8*60/300=50.96r/min工作機（滾筒）需要的輸入功率P=T*n/9550kw=299.84*50.96/9550=1.60kw（或FV/1000）工作機（滾筒）實際需要的電動機的輸出功率為其中總效率 0.83則1.98kw故選取電動機的型號:Y100L1-4(同步轉(zhuǎn)速1500r/min,4極

3、)其相關參數(shù)如下：額定功率滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量2.2kw1430r/min2.22.334Kg三、傳動裝置的主要運動和動力參數(shù)的計算傳動裝置的總傳動比執(zhí)行機構（滾筒）的轉(zhuǎn)速為則而展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器的兩級傳動比的關系如下：普通V帶傳動的傳動比,故可取則，即，故，取，故從而知，則有如下計算結果：將計算數(shù)據(jù)列表如下:項目電機軸高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速(r/min)1440576133.642743.3905功率(kw)43.843.08763.5412轉(zhuǎn)矩(Nm)26.527863.6667263.5097779.3890四、V帶傳動的設計計算（一）V帶的傳動設計已知條件:普通V帶；

4、電動機的功率p=4kw，轉(zhuǎn)速n=1440r/min；傳動比1，確定計算功率pca由工作情況系數(shù)KA知，KA=1.1故pca=kA P=1.24kw=4.8kw2，選擇V帶類型由普通V帶選型圖知，選擇A型V帶3，確定帶輪的基準直徑并驗算帶速V1）初選小帶輪基準直徑由V帶輪的最小基準直徑和普通V帶輪的基準直徑系列知，取小帶輪的基準直徑=90mm2）驗算帶速因為，故帶速合適3）計算大帶輪的基準直徑由普通V帶輪的基準直徑系列知，圓整4，確定V帶的中心距a和基準長度1）根據(jù)知，初定中心距2）帶長由V帶的基準直徑系列及長度條數(shù)知，選帶的基準長度，帶長修正系數(shù)3）實際中心距則故中心距變化范圍為524.896

5、0-572.8960mm5，驗算小帶輪上的包角 6，計算帶的根數(shù)1）計算單根V帶的額定功率根據(jù)，由單根普通V帶的基本額定功率知,根據(jù),和A型帶，由單根普通V帶額定功率的增量知,=0.1692kw由包角修正系數(shù)知,2)計算V帶的根數(shù)z.故取V帶根數(shù)為4根,則z=47，計算單根V帶的初拉力的最小值由V帶單位長度的質(zhì)量知,z=0.1kg/m8，計算壓軸力的最小值(二)V帶輪的結構設計五、斜齒圓柱齒輪的設計計算（一）高速級齒輪的設計1，選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）按運動簡圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動2）零件輸運設備為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度等級即可3）材料選擇選擇小齒

6、輪的材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。4）選小齒輪的齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)，取=915）選取螺旋角2，按齒面接觸強度設計（1）確定公式內(nèi)的各計算值1)試選載荷系數(shù)2)由區(qū)域系數(shù)知，=2.433)由標準圓柱齒輪傳動的端面重合度知，4)由調(diào)質(zhì)處理的鋼知，小齒輪接觸疲勞強度極限，大齒輪的5)由計算應力循環(huán)次數(shù)，6)由接觸疲勞壽命系數(shù)知，7)由計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1則故8)由圓柱齒輪的齒寬系數(shù)知，=19)由彈性影響系數(shù)知，10)(2)計算1)試算小齒輪分度圓直徑2)計算圓周速度3)計算齒寬b及模數(shù)4)計算縱向重合度5

7、)計算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)，根據(jù)V=1.3488m/s，7級精度由動載系數(shù)值知，由接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)知，由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)知，由齒向載荷分配系數(shù)知，故載荷系數(shù)6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑7)計算模數(shù)3，按齒根彎曲強度設計1)計算載荷系數(shù)2)根據(jù)縱向重合度知，由螺旋角影響系數(shù)知，3)計算當量齒數(shù)，4)查取齒形系數(shù)和應力檢正系數(shù)由齒形系數(shù)及應力校正系數(shù)知，5)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，由和齒輪的彎曲疲勞強度極限知，由彎曲疲勞壽命系數(shù)知，則6)計算大、小齒輪的并加以比較知，7)設計計算對比計算可知,由齒面接觸疲勞強度設計計算的法面模數(shù)大于由

8、齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，故可取按接觸強度算得的分度圓的直徑則小齒輪的齒數(shù)取,則,取4，幾何尺寸計算(1)計算中心距故中心距圓整為127mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角因值變化不多,故系數(shù)都不必修正(3)計算大小齒輪的分度圓直徑(4)計算齒輪寬度圓整后取（二）低速級齒輪的設計1，選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1)選用7級精度等級2)選擇小齒輪的材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS3)選小齒輪的齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)4)選取螺旋角2，按齒面接觸強度設計(1)確定公式內(nèi)的各計算值1)試選載荷系數(shù)2)由區(qū)域系數(shù)知，=2.433)齒輪端面

9、重合度4)由調(diào)質(zhì)處理的鋼知，小齒輪接觸疲勞強度極限,大齒輪5)由計算應力循環(huán)次數(shù)小齒輪次，大齒輪次6)取7)由計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1則故8)由圓柱齒輪的齒寬系數(shù)知，=19)由彈性影響系數(shù)知，10)(2)計算1)試算小齒輪分度圓直徑2)計算圓周速度3)計算齒寬b及模數(shù)4)計算縱向重合度5)計算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)，根據(jù)V=0.5018m/s，7級精度由動載系數(shù)值知，由接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)知，由3彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)知，由齒向載荷分配系數(shù)知，故載荷系數(shù)6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑7)計算模數(shù)3，按齒根彎曲強度設計1)計算載荷系

10、數(shù)2)根據(jù)縱向重合度知，由螺旋角影響系數(shù)知，3)計算當量齒數(shù)4)查取齒形系數(shù)和應力校正系數(shù)5)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，,則6)計算大、小齒輪的并加以比較知，7)設計計算對比計算可知,由齒面接觸疲勞強度設計計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù).取按接觸強度算得的分度圓的直徑則小齒輪的齒數(shù)取,則,取4.幾何尺寸計算(1)計算中心距故中心距圓整為150mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角因值變化不多,故系數(shù)都不必修正.(3)計算大小齒輪的分度圓直徑(4)計算齒輪寬度圓整后取六、軸及其軸上相關零件（軸承，鍵）的設計與校核（一）高速軸(輸入軸) 一,求作用在齒輪上的力高速級

11、小齒輪分度圓直徑為則圓周力徑向力軸向力二,初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,取mm由于軸截面上開有鍵槽,則取高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的軸的直徑,取三，軸的結構設計1,擬定軸上零件的裝配方案(畫結構草圖)2,根據(jù)軸向定位的要求,確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足大帶輪軸向定位的要求,-軸段右端需制出一軸肩,故-段直徑左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑大帶輪與軸配合的轂孔長度為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上面而不壓在軸的端面上,故-軸段長度應比略短一些,故取2）將齒輪與軸做成整體，形成齒輪軸3）軸承端蓋的總寬度為35mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要

12、求，取4）取齒輪距箱體內(nèi)壁距離考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內(nèi)壁一段距離，取，則由于中間軸上小齒輪的輪轂長，并且大齒輪與小齒輪之間的距離，則取3，選擇滾動軸承因為,取已知:正裝(面對面)安裝兩個角接觸球軸承；切向力,徑向力,；齒輪分度圓直徑,齒輪轉(zhuǎn)速；運轉(zhuǎn)中沒有沖擊載荷,則,取,初選兩個軸承型號為:7306AC則基本額定動載荷,基本額定靜載荷,判斷系數(shù),由于兩軸承均采用軸肩進行軸向定位,查得軸肩定位高度取,1）求兩軸承的徑向載荷和帶傳動有壓軸力，而，故可取將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系上，兩個平面上的受力情況如下：有計算可知AB=103.2mm

13、,BC=129.3mm,CD=44.3mm由受力分析可知，代入數(shù)據(jù)可知，從而知兩軸承所受的徑向載荷分別為，2）求兩軸承的計算軸向力和對于70000AC型軸承，派生軸向力3）求兩軸承的當量動載荷和對軸承1，則對軸承2，則4）求軸承應具有的額定動載荷值4，求軸上的載荷載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩4,按彎扭合成校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。由于軸為單向旋轉(zhuǎn)，則扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取故軸的計算應力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸的常用材料及其主要力學性能知因此，故安全四、軸上零件的周向定位1）選擇鍵連接的類型和尺寸帶輪與軸的周

14、向定位采用圓頭普通平鍵A型連接根據(jù)由普通平鍵和普通楔鍵盤的主要尺寸知，L=50mm2）校核鍵連接的強度鍵、軸承和輪轂材料都為鋼，由鍵連接的許用擠壓應力，許用應力知，取其平均值則鍵的作用長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適3）帶輪，齒輪和軸承與軸的配合的選擇為了保證帶輪和軸配合有良好的對中性，選擇配合為H7/r6；滾動軸承和軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為，孔的直徑尺寸公差為H7；軸承端蓋與軸承座的配合為H7/f9。（二）中間軸一、求作用在齒輪上的力中間軸大齒輪2的分度圓直徑，小齒輪3的分度圓直徑小齒輪：圓周力徑向力軸向力大齒輪：二、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為4

15、5鋼，調(diào)質(zhì)處理，取中間軸的最小直徑顯然是安裝軸承處的直徑，取三、軸的結構設計1，擬定軸上零件的裝配方案（畫結構草圖)）2，根據(jù)軸向定位的要求,確定軸的各段直徑和長度1）齒輪與軸承之間均采用套筒定位，且和大、小齒輪的輪轂寬度分別為和為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度故取，2）齒輪均采用軸肩進行定位，且，取，則軸肩高度而軸環(huán)（）寬度，則結合高速軸尺寸，取3）取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離：，滾動軸承距箱體內(nèi)壁距離：，大、小齒輪間的距離為：3，選定滾動軸承初選兩個軸承型號為7307AC，則其基本額定動載荷，基本額定靜載荷，安裝尺寸，則取1）求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系各部件受到的空間力系

16、分解到鉛垂面和水平面兩個平面力系，經(jīng)計算可知，AB=57mm,BC=72mm,CD=42mm則軸向力鉛垂面水平面故2）求兩軸承的計算軸向力和對于70000AC型軸承，派生軸向力3）求兩軸承的當量動載荷和對軸承1，則對軸承2，則4）求該軸承具有的額定動載荷值4，求軸上的載荷水平面： 鉛垂面載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩4，按彎扭合成校核軸的強度截面B為危險截面，取四、軸上零件的周向定位1）選型鍵連接的類型和尺寸齒輪與軸的周向定位采用圓頭平鍵連接小齒輪:根據(jù)知，由普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸知：，大齒輪：根據(jù)知，L=402）校核鍵的連接強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由鍵連接的作用擠壓應力

17、，許用應力知：取小齒輪鍵的作用長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度經(jīng)校核合適大齒輪鍵的作用長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度經(jīng)校核合適3）齒輪和軸承與軸的配合的選擇為了保證齒輪和軸的配合有良好的對中性，選擇配合為H7/n6；滾動軸承和軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為，孔的直徑尺寸公差為H7；套筒與軸的配合為H7/r6；軸承端蓋與軸承座的配合為H7/f9。（三）低速軸(輸出軸)一、求作用在齒輪上的力二、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取則按照計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸承器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查彈性柱

18、銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2003）知,選用型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為，半聯(lián)軸器的孔徑半聯(lián)軸器長度為,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度,故三、軸的結構設計1，擬定軸上零件的裝配方案（畫結構草圖)）2，根據(jù)軸向定位的要求,確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，段右端需制出一軸肩，故取右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=60半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故段長度應比L略短一些，故取2）確定軸承端蓋的總寬度為40，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離，故3）考慮到箱體的鑄造誤

19、差,以確定滾動軸承位置時,應距箱體內(nèi)壁一段距離,取，取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離3，選定滾動軸承選定軸承型號為7312AC角接觸球軸承，則基本額定動載荷，基本額定靜載荷，安裝尺寸1）求兩軸承所受的徑向載荷和水平面：鉛垂面：2）求兩軸承的計算軸向力和3）求兩軸承的當量動載荷和對軸承1，則對軸承2，則4）求軸承具有的額定動載荷值4，求軸上的載荷垂直面：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩5，按彎扭合成校核軸的強度四、軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接齒輪連接：1，選擇鍵的類型和尺寸由于7級精度的齒輪有定心精度要求，則應采用平鍵連接根據(jù)知，bh=2214,L=13mm2，校核

20、鍵的強度鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度聯(lián)軸器的連接：1)根據(jù)，取mm2)校核鍵的強度鍵的工作長度3，聯(lián)軸器，齒輪和軸承與軸的配合的選擇為了保證聯(lián)軸器，齒輪和軸配合有良好的對中性，分別選擇配合為H7/k6，H7/n6；滾動軸承和軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為，孔的直徑尺寸公差為H7；軸承端蓋與軸承座的配合為H7/f9；套筒與軸的配合為H7/k6。七、機座(箱體)結構尺寸的計算箱體起著支撐軸系，保證傳動件和軸系正常運轉(zhuǎn)的重要作用。現(xiàn)選用的減速器箱體采用灰鑄鐵鑄造成箱體和箱蓋兩部分，剖分式，采用螺栓聯(lián)接成一體（詳細結構尺寸見裝配圖）。1，箱座高度因傳動件采用浸沒潤滑，

21、箱座高度應滿足齒頂圓到油池的距離不小于30-50mm，以使箱體能容納一定的潤滑油，以便潤滑和散熱。設計時，在離大齒輪齒頂圓3050mm的時候，畫出箱體油池底面，初定箱座的支撐高度：，其中為大齒輪齒頂圓直徑，再根據(jù)浸油深度，修訂箱座高度。2，箱體要有足夠的剛度（1）箱體的厚度：箱體應有合理的厚度，軸承座箱體底座等處承受的載荷較大，壁厚座厚些；（2）軸承座螺栓凸臺的設計：為提高軸承座的剛度，軸承座兩聯(lián)接螺栓應盡量靠近，需在軸承座旁設置螺栓凸臺。（3）設置加強肋板:為了提高軸承座附近箱體的剛度，在平壁式箱體上可適當設置加強肋板。3，箱體外輪廓的設計箱蓋頂部外輪廓常以圓弧和直線組成，大齒輪所在一側的箱

22、蓋外表面圓弧半徑。4，箱體凸緣尺寸軸承座外端面應向外凸出510mm，以便切削加工。箱體凸緣聯(lián)接螺栓應合理布置，螺栓間距不宜過大，一般不大于150200mm。1)箱體壁厚2)箱蓋壁厚3)箱座凸緣厚度b=12mm4)箱蓋凸緣厚度b1=12mm5)箱座底凸緣厚度b2=20mm6)地腳螺栓直徑df=17mm7)地腳螺栓數(shù)目n=48)軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1=12mm9)蓋與座連接螺栓直徑d2=10mm10)聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)=150mm11)軸承端蓋螺釘直徑d3=10mm12)視孔蓋螺釘直徑d4=7mm13)定位銷直徑d=8mm14)df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=18mm15)df、d2至凸

23、緣邊緣的距離C2=16mm16)軸承旁凸臺半徑R1=14mm17)外箱壁至軸承座端面距離L1=52mm18)大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1=15mm19)齒輪端面與內(nèi)箱壁距離2=19mm20)箱蓋，箱座肋厚m1=8mm,m=8mm八、潤滑劑及齒輪、軸承的潤滑方法及密封方法（一）齒輪潤滑1，潤滑方式的選擇該裝置為開式齒輪傳動，高速級齒輪的圓周速度故采用大齒輪浸油潤滑，大齒輪浸入油的深度為12mm2，潤滑劑的選擇結合裝置的工作條件，選用中負荷工業(yè)齒輪油（GB5903-1995）高速級齒輪的圓周速度V=低速級齒輪的圓周速度平均速度=又因為齒輪的材料為45鋼，所以運動粘度=118cSt（50C），故潤滑油牌號GB5903-1995-100（二）軸承潤滑1)高速軸上軸承：30576=17280<2×102）中間軸上軸承：35×133.6427=4677.4945<2×103)低速軸上軸承：60×43.3905=2603.43<2×10所以三對軸承都采用脂潤滑。（三）密封方法1）軸伸出處密封：軸伸出處密封的作用是使?jié)L動軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥停ㄖ┞┏觯渫怆s質(zhì)和水基