精密機械課程設(shè)計帶式運輸機傳動裝置設(shè)計

1、精密機械設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計說明書題 目 帶式運輸機傳動裝置設(shè)計 目錄一、精密機械課程設(shè)計任務(wù)書.2二、精密機械課程設(shè)計說明書 21 傳動方案擬定.52 電動機的選擇.53 計算總傳動比及分配各級的傳動比.74 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.75 傳動零件的設(shè)計計算.86 軸的設(shè)計計算.147 滾動軸承的選擇及校核計算.218 鍵聯(lián)接的選擇及計算.229聯(lián)軸器的選擇2310減速器潤滑方式、密封形式.2311個人心得2612參考資料26三、設(shè)計圖紙27精密機械課程設(shè)計任務(wù)書班級 姓名設(shè)計題目：帶式運輸機傳動裝置設(shè)計布置形式：設(shè)計用于帶式運輸機的一級直齒圓柱齒輪減速器傳動簡圖如下：原始數(shù)據(jù)：一、 課程設(shè)計的題目

2、設(shè)計一用于帶式運輸機上的一級圓柱齒輪減速器。運輸機連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限10年，一班制工作。運輸帶速度允許誤差±5%。設(shè)計參數(shù)及分配如下：F(N)1500220023002500260028003000220025001700V(m/s)1.11.11.51.251.11.41.21.61.451.2D(mm)220240300250200300220300300220學(xué)號123456789101112131415161718192021222324252627282930繪制零件機蓋工作圖機座工作圖要求：中心距a250mm，模數(shù)m2m

3、m； 齒輪傳動的傳動比i齒4，且?guī)鲃拥膫鲃颖萯帶=24但必須滿足i帶i齒。最終提交的文件（全部為Word電子文件）包括：l 精密機械課程設(shè)計任務(wù)書（一份）；l 精密機械課程設(shè)計說明書（一份）；l 設(shè)計圖紙（兩張零件圖大齒輪以及與大齒輪相連的軸）。要求完成日期：本學(xué)期結(jié)束前設(shè)計計算說明書一、傳動方案擬定設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（1） 工作條件：使用年限10年，運輸機連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動。減速器小批量生產(chǎn)，一班制工作。運輸帶速度允許誤差±5%。（2） 原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=3000N；帶速V=1.2m/s；滾筒直徑D=280mm；二、電動機選擇1、

4、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：（1）、工作機所需功率： Pw =FV/1000=3.6kw；（2）、工作機輸入功率： Pr= Pw /滾筒=3.75kw；（3）、各部分效率： V帶：=0.96； 聯(lián)軸器：1=0.99； 軸承：深溝球軸承2=0.99； 齒輪：圓柱直齒輪 7級精度 3=0.97； 卷筒：w=0.96； 電機到第一根軸的傳動比：01=0.96； 兩根軸之間傳動比：12=2×3=0.9603； 2軸和卷筒傳動比：2w=22×1=0.9703； 電動機到工作機總效率： =01×12×2w=0.8945；（4）、所需電

5、動機輸出功率： Pd=Pr/=4.19kw； 查表確定選擇額定功率為5.5kw的電動機，無特殊要求，初選Y132s1-2、Y132s-4、Y132m2-6三種方案，滿載轉(zhuǎn)速分別為2900、1440、960r/min；3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：nw=60×1000V/D=60×1000×1.2/(×220)=104.17r/min 圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍 i齒<=4， V帶傳動比i帶=24，i帶<i齒，則總傳動比理時范圍為i=416。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n =i×nw=（416）×104.17=41

6、6.71667r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1440和960r/min。綜合考慮，選滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動機。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132S-4。其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i =nm/nw=1440/104.17=13.8242、分配各級傳動比（1） 要求：i齒<=4，i帶=24，i帶<i齒；（2） 定i齒=4；（3） i =i齒×I帶i帶=i /i齒=13.824/4=3.456。四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算

7、1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=nm/i帶 =1440/3.456=416.667r/minnw=nII=nI/i齒=416.667/4=104.167(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI =Pd01=5.5×0.96=5.28KWPII=PI×12 =5.28×0.9603=5.07KWPr=3.75KW。（工作機輸入功率）3、計算各軸扭矩（N·mm）TI=9550×PI/nI=9550×5.28/416.667=121.02N·mTII=9550×PII/nII=9550×5.07/10

8、4.167 =464.816N·mTw=9550×Pr/nW=9550×3.75/104.167 =343.799N·m五、 傳動零件的設(shè)計計算1、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算（1） 小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min大帶輪轉(zhuǎn)速n2=416.667r/min（2） 選擇普通V選帶截型傳遞的名義功率P=5.5kw由課本P122表7-5得：kA=1.1P=KAP=1.1×5.5=6.05kw由課本P122圖7-17得：選用A型V帶（3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由課本圖7-17得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm 則取D1=100mm>Dm

9、in=75，e=0.02 D2=i帶·D1（1-e）=3.456×100×0.98=338.688mm由課本P123表7-7，取D2=335mm 實際從動輪轉(zhuǎn)速n2=n1D1/D2=1440×100/335 =429.85r/min轉(zhuǎn)速誤差為：（n2-n2）/n2=（416.667-429.85）/416.667 =-0.032<0.05(允許)帶速V帶：V帶=D1n1/（60×1000）=×100×1440/（60×1000） =7.5398m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。（4） 確定帶長和中心矩根據(jù)

10、課本P123式（7-29）得0. 7(D1+D2)a02(D1+D2)0. 7(100+335)a02×(100+335) 所以有：304.5mma0870mm 初定中心距a0=652.5mm 由課本P118式（7-12）得：L=2a0+(/2) (D1+D2)+(D2-D1)2/(4a0) =2×652.5+(/2) (100+335)+(335-100)2/(4×652.5) =2009.46mm根據(jù)課本P116表（7-3）取Ld=2000mmaa0+(Ld-L)/2=652.5+(2000-2009.46)/2 =647.77mm（5） 驗算小帶輪包角1=1

11、800-(D2-D1)/a×57.30 =1800-(335-100)/647.77×57.30 =159.210>1200（適用）（6） 確定帶的根數(shù)查表：P0=1.32KW P0=0.17KWK=0.95 KL=1.03得V帶根數(shù)Z=P/(P0+P0)KKL =6.05/(1.32+0.17) ×0.95×1.03 =4.1496取Z=5(6)計算軸上壓力由課本表 查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：F0=500P(2.5/K-1)/(ZV) +qV2 =136.6N則作用在軸承的壓力FZ，F(xiàn)Z=2ZF0sin1/2=1343.58N2、

12、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220250HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)表選7級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m（1） 許用接觸應(yīng)力H： H= HlimKHL/SH由課本查得：Hlimb1=836Mpa Hlimb2=669Mpa所以應(yīng)按接觸極限應(yīng)力較低的計算，即只需求出H2，對于調(diào)質(zhì)處理的齒輪，SH=1.1因為載荷穩(wěn)定所以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NH=60n2tn2=104.167r/min t=8×300×10h=24000h所以 NH=15×1

13、07查表得：循環(huán)基數(shù)NH0=2.5×107所以NH>NH0 則KHL=1所以H2=669/1.1=608MPa（2） 許用彎曲應(yīng)力 F= FlimbKFcKFL/SF查表得：Flimb2=1.8HBS=540MPa Flimb1=600MPa取SF=2，單向傳動取KFc=1因為NFv>NFo,所以KFL=1所以F1=300MPa，F(xiàn)2=270MPa（3） 計算齒輪的工作轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55×106×PI/nI=9.55×106×5.28/416.667 =121017.5N·mm（4） 根據(jù)接觸強度求小齒輪分度圓直徑 d

14、1Kd(KbT1(u+1)/duH2)1/3 初步設(shè)計取Kd=84(MPa)1/3，d=1，Kb=1.05所以d1>=63.38mm 取d1=64齒寬b=dd1=64mm選定齒數(shù)Z1=32，Z2=uZ1=4×32=128模數(shù)m=d1/Z1=2，中心距a=m/2(Z1+Z2)=160（5） 驗算接觸應(yīng)力H=ZnZEZe(2 KbKVT1(u+1)/(d13d)1/3查表得：ZH=1.76，Ze=1(直齒)ZE=271(MPa)1/2(鋼制齒輪)齒輪圓周速度v=d1 nI/60000=1.3946m/s查表得KHV=1.13（7級精度）所以H=529.65MPa<H2（符合）

15、（6） 驗算彎曲應(yīng)力F=YF·2 KbKVT1/( d12dm)查表得： Z1=32，YF1=3.87 Z2=128，YF2=3.75（x=0） F1/YF1=300/3.87=77.5MPa F2/YF2=270/3.75=72MPa F2/YF2<F1/YF1故應(yīng)計算大齒輪的彎曲應(yīng)力F2=133.78MPa<F2（彎曲強度足夠）齒輪相關(guān)數(shù)據(jù)：模數(shù)m=2，壓力角a=200標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm分度圓直徑d1=64mm，d2=256mm齒頂圓直徑da1=68mm，da2=260mm齒寬b=64mm六、軸的設(shè)計計算 輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度2

16、17255HBS根據(jù)設(shè)計手冊例題，并查表10-2，取c=110d110(5.28/416.167)1/3mm=25.656mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=25.656×(1+5%)mm=26.939mm選d=28mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）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，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖）1，5滾動軸承 2軸 3齒輪軸的輪齒段 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9帶輪 10鍵 （2）確定

17、軸各段直徑和長度G段：dG=28mm 長度取LG=42mmF段：dF=30mm 長度LF=50mmE段：初選用6207型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm, 外徑為72mm，寬度為17mm。所以定dE=35mm 長度LE=18mmD段：為軸肩，所以dD=44mm，LD=8mmC段：為齒輪段，根據(jù)小齒輪尺寸，確定： LC=72mmB段：為軸肩，所以dB=44mm，LB=8mmA段：同E段，dA=35mm，LA=18mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=216mm （3）按彎矩復(fù)合強度計算求分度圓直徑：已知d1=64mm求轉(zhuǎn)矩：已知T1=121017.5N·mm求圓周力：Ft=2T1/d1=

18、121017.5/64=3781.797N求徑向力：Fr=Ft·tan=3781.797×tan200=1376.46N因為該軸兩軸承對稱，所以：L1=L2=52.5mm （1）繪制軸受力簡圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：由前面算得大帶輪作用于軸上的力F=1343.58N所以FA帶輪=886.5N，F(xiàn)B帶輪=2230.12NFAY=Fr/2+FA帶輪=1574.73NFBY= FB帶輪- Fr/2=1541.89N所以FBY<FAY，校核A軸承FAZ =Ft/2=1890.9N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FA

19、yL/2=1574.73×52.5/1000=96.059N·m繪制水平面彎矩圖（如圖c）（3）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1890.9×52.5/1000=115.345N·m （4）繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(96.0592+115.3452)1/2=150.1N·m （5）繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=121.017N·m （6）繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得：B=650MPa，-1b=60MPa0b=102.5所以=-1

20、b /0b=0.585截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=150.12+(0.585×102.017)21/2=161.5N·m （7）校核危險截面C的強度e=Mec/0.1dC3=49.3MPa< -1b =60MPa該軸強度足夠。 輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)設(shè)計手冊表 取c=110dc(PII/nII)1/3=110 (5.07/104.167)1/3=40.162mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定

21、位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長度F段：有鍵，選LX3J型彈性柱銷聯(lián)軸器所以dF=42mm 長度LF=84mmE段：dE=48mm 長度LE=50mmD段：初選用6211型深溝球軸承，其內(nèi)徑為55mm, 外徑為100mm，寬度為21mm。所以dD=55mm，LD=35mmC段：為齒輪段，根據(jù)大齒輪尺寸，確定： dC=60mm，LC=63mmB段：為軸肩，所以dB=64mm，LB=12mmA段：同D段，dA=55mm，LA=

22、22mm（3）按彎扭復(fù)合強度計算求分度圓直徑：已知d2=256mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=464.816N·m求圓周力：Ft=2T3/d2=3631.375N求徑向力：Fr=Ft·tan=1321.712N兩軸承對稱LA=LB=54.5mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=660.86NFAZ=FBZ=Ft/2=1815.7N (2)兩邊對稱，所以截面C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=660.86×54.5/1000=36.017N·m (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1815.688&

23、#215;54.5/1000=98.95N·m (4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（36.0172+98.952）1/2 =105.3N·m (5)計算當(dāng)量彎矩：查表得：B=650MPa，-1b=60MPa0b=102.5所以=-1b /0b=0.585Mec=MC2+(T)21/2=291.6MPa (6)校核危險截面C的強度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=1.35Mpa<-1b=60Mpa此軸強度足夠七、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命10×300×8=24000小時1、計算輸入軸承 （1）已知

24、nI =416.667r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=FAZ=1890.9N初先兩軸承為深溝球軸承6207型軸頸d=35mm，外徑D=72mm，F(xiàn)r=1890.9N，F(xiàn)a=0基本額定動載荷Cr=25.5kw（2）軸承壽命計算LH=16670/n(ftCr/P)ft取1，當(dāng)量動載荷P=Fr=1890.9N，e=3LH=98120.86h>24000h符合2、計算輸出軸承 （1）已知nII=104.167r/min Fa=0 FR=FAZ=1815.7N試選6211型深溝球軸承軸頸d=55mm，外徑D=100mm，F(xiàn)r=1815.7基本額定動載荷Cr=43.2kw（3） 計算軸承壽

25、命ft、fp取1，當(dāng)量動載荷P=Fr=1815.7N，e=3Lh=16670/n(ftCr/P) =2155425h>24000h符合八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1、輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接dG=28mm，LG=42mm，T=121.017N·m查手冊得，選用A型平鍵，得：鍵A 8×7 鍵寬b=8mm，鍵高h(yuǎn)=7mm，鍵長L=36mm深度：軸t=4.0mm，轂t1=3.3mm所以p=4T/dhL=68.6Mpa<R(110Mpa)2、輸出軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑dC=60mm LC=63mm T=464.816N·m查手冊得，選A型平鍵鍵A 1

26、8×11 鍵寬b=18mm，鍵高h(yuǎn)=11mm，鍵長L=56mm深度：軸t=7.0mm，轂t1=4.4mmp=4T/dhL=50.3Mpa<R(110Mpa)3、輸出軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑dG=42mm LG=84mm T=464.816Nm查手冊得，選用A型平鍵鍵12×8 鍵寬b=12mm，鍵高h(yuǎn)=8mm，鍵長L=70mm深度：軸t=5.0mm，轂t1=3.3mmp=4T/dhL=79.05Mpa<R(110Mpa)九、聯(lián)軸器的選擇（1）類型選擇由于兩軸相對位移很小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。（2）載荷計算計算轉(zhuǎn)矩TC=K

27、A×T=1.4×464.816=650.742Nm，其中KA為工況系數(shù)，由表得K A=1.4（3）型號選擇根據(jù)TC，軸徑d，軸的轉(zhuǎn)速n， 查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50142003，選用LX3J型彈性柱銷聯(lián)軸器，其額定轉(zhuǎn)矩T=1250Nm, 許用轉(zhuǎn)速n=4700r/min ,故符合要求。十、 減速器潤滑方式、密封形式一、潤滑的選擇確定對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度v< 12m/s,采用浸油潤滑，因此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于30-50mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油

28、量，單級傳動,每傳遞1KW需油量約為350-700cm3。對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。二、密封形式箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法觀察孔和油孔等處接合面的密封:在觀察孔或螺塞與集體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封軸承孔的密封:悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于V<3（m/s），故選用半粗羊毛氈加以密封軸承靠近機體內(nèi)壁處用擋油加油密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部F=1500NV=1.7m/sD=280mmPw=3.6kwP

29、r=3.75kw=0.8945Pd=4.19kwnw=104.17r/min電動機型號Y132S-4i =13.824i齒=4i帶=3.456nI =416.667r/minnII=104.167r/minnw=104.167r/minPI=5.28KWPII=5.07KWTI=121.02N·mTII=464.816 N·mTIII=343.799 N·mD2=338.688mm取標(biāo)準(zhǔn)值D2=335mmn2=429.85r/minV帶=7.5398m/s304.5mma0870mm取a0=652.5mmLd=2000mma=647.77mmZ=5根F0=136.

30、6NFZ=1343.58NHlimb1=836MpaHlimb2=669MpaNH=15×107NH0=2.5×107H2=608MPaFlimb2=540MpaFlimb1=600MpaF1=300MPaF2=270MPaT1=121017.5N·mmd1=64mmm=2mmZ1=32Z2=128a=160v=1.3946m/sH=529.65MPaF2=133.78Mpad=28mmdG=28mmLG=42mmdF=30mm LF=50mm dE=35mmLE=18mmdD=44mmLD=8mmLC=72mmdB=44mmLB=8mmdA=35mmLA=18mmL=216mmFt =1000.436NFr=364.1NFAY =1574.73NFBY =1541.8