武漢理工大學課程設(shè)計模版

1、武漢理工大學課程設(shè)計模版機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目帶式運輸機單級斜齒圓柱齒輪減速器能動學院院( 系)輪機 1201班設(shè)計者李澤之指導老師盧耀舜武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書目錄1. 設(shè)計任務書32. 傳動方案設(shè)計33. 電動機的選擇計算44. 齒輪傳動的設(shè)計計算65. 軸的設(shè)計計算及聯(lián)軸器的選擇106. 鍵連接的選擇計算157. 滾動軸承的校核158. 潤滑和密封方式的選擇179. 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算1710. 設(shè)計小結(jié)1911. 參考資料20- 1-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書1減速器的設(shè)計任務書1 1 設(shè)計目的：設(shè)計帶式運輸機的單級斜齒圓柱齒輪減速器。

2、1 2 工作條件及要求：用于鑄工車間運型砂，單班制工作（8 小時工作制），工作有輕微振動，使用壽命為10 年。帶式運輸機的工作數(shù)據(jù)如下：運輸帶工作拉力 F運輸帶的速度 V卷筒的直徑 D（ N）（m/s）（ mm）8002.72302傳動方案設(shè)計根據(jù)已知條件可計算出卷筒的轉(zhuǎn)速為V6010002.7601000nwD224.31r / min230若選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min 或 1500r/min 的電動機則可估算出傳動裝置的總傳動- 2-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書比為 4.15 或 6.22 ，考慮減速器的工作條件和要求，暫選下圖所示傳動方案，其特點為：減速器的尺寸緊湊，閉式

3、齒輪傳動可保證良好的潤滑和工作要求。運卷軸聯(lián)軸齒齒 輪聯(lián)軸軸電 動3電動機的選擇計算3 1 電動機的選擇311 電動機類型的選擇根據(jù)動力源和工作要求，選Y 系列三相異步電動機。312 電動機功率 Pe 的選擇FV800 2.7工作機所需有效功率 。 PW2.16KW10001000P由傳動示意圖可知：電動機所需有效功率PdW KW- 3-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書式中，為傳動裝置的總效率1234n =0.886。設(shè)1， 2， 3，4 分別為滾動軸承（3 個）、閉式齒輪（設(shè)齒輪精度為8 級）、彈性連軸器（ 2 個）、運輸機卷筒的效率。查表得10.99 ， 20.97 ， 3 0.99

4、， 4 0.96，則傳動裝置的總效率320.9930.970.9920.960.8861234電動機所需有效功率PdPw2.162.44KW 。0.886查表選取電動機的額定功率Pe 為3KW 。313 電動機轉(zhuǎn)速的選擇工作機所需轉(zhuǎn)速V6010002.7601000224.31r / min 。nwD230查表 2-3 知總傳動比i =3 5。則電動機的滿載轉(zhuǎn)速。 nw = nmx i+251.88x(35)=(755.641259.4)r / min查表選取滿載轉(zhuǎn)速為nm =960r/min同步轉(zhuǎn)速為 1000r / min 的 Y132S-6 型電動機，則傳動nm9604.28 ，且查得電

5、動機的數(shù)據(jù)及總傳動比如下：裝置的總傳動比 inw224.31電動機型號額定功率 KW同步轉(zhuǎn)速 r/min滿載轉(zhuǎn)速 r/minY132S-63KW1000r/min960r/min總傳動比軸伸尺寸 D ×中心高 mm平鍵尺寸 F ×GE3.9838mm×80mm132mm10mm×33mm3 2 傳動比的分配由傳動示意圖可知：只存在減速器的單級傳動比，即閉式圓柱齒輪的傳動比，其值i=4.283 3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算331 各軸的轉(zhuǎn)速計算由傳動示意圖可知 ,軸，的轉(zhuǎn)速：n1nm960r / minn2n1960i224.30r / min4.28

6、n3n2224.30r / min- 4-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書332 各軸的輸入功率計算因為所設(shè)計的傳動裝置用于專用機器，故按電動機的所需功率Pd 計算。軸，的輸入功率：P1Pd12.44 0.99 2.42KWP2P1232.42 0.97 0.992.32KWP3P2132.32 0.99 0.992.27 KW333 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算軸，的輸入轉(zhuǎn)矩：T1 =9550 P1n1 =24.07 N.mT2=9550 P2n2=98.78 N.mT3=9550 p3n3=89.47 N.m以供查詢。軸號轉(zhuǎn)速 n功率 P轉(zhuǎn)矩 T傳動比 ir/minKWN· M960

7、2.4224.074.28224.302.3298.781224.302.2796.654齒輪傳動的設(shè)計計算如傳動示意圖所示：齒輪和的已知數(shù)據(jù)如下表：齒輪功率 P KW轉(zhuǎn)速 n轉(zhuǎn)矩 T N ·M- 5-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書r/minP12.42 KWn1960r / minT124.07 NMP2 =2.32kwn3224.30r / minT3=98.78 NM4 1 選擇齒輪精度按照工作要求確定齒輪精度為8 級。4 2 選擇齒輪材料考慮到生產(chǎn)要求和工作要求，查圖表，可得（?。ⅲù螅X輪的選材，及相應數(shù)據(jù)如下：材熱處理彎曲疲勞極限應接觸疲勞極限應齒輪硬度料45

8、調(diào)質(zhì)HB1220 HBS鋼45 正火HB2210 HBS鋼力F lim 1220 MPaF lim 2210MPa力H lim 1565MPaH lim 2621 .5MPa由于該齒輪傳動為閉式軟齒面?zhèn)鲃?，主要失效形式為齒面疲勞點蝕，故應按接觸疲勞強度進行設(shè)計，并校核其齒根彎曲疲勞強度。4 3 許用應力計算齒輪、的循環(huán)次數(shù)（使用壽命為10 年）為：N160n2at60 960 10 300 81.38 109N260n3at60224.30 10 3008 3.23108查圖得 YN1 YN 21,ZN11,ZN21.1 ,設(shè) mn 5mm 取 YST1,YX 1YX 21, SF min 1

9、.4, SH min1.1, ZW1（兩輪均為軟齒面）- 6-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書可求得：HP 1H lim 1ZN1ZW565 11481.83MPaSH min1.1HP 2H lim 2 Z N 2 ZW621.511565MPaSH min1.14 4 按接觸疲勞強度進行設(shè)計441 小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T132.23NM442 選取各系數(shù)并列表載荷系數(shù)K 1.7 （斜齒輪電動機傳動）齒寬系數(shù)重合度系數(shù)d 1.0（軟齒面）Z0.85443 初定齒輪的參數(shù)Z120, Z2iZ14.282085 .6，取 Z2=77u86154.3,20444 初算分度圓直徑并確定模數(shù)和螺旋角

10、因兩齒輪均為鋼制，故ZE189.8 MPa ，則- 7-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書Z21d1754KT1 uuHP 2d0.85224.074.3175431.7481.831.04.340.672mmd2ud14.340.672174.890mmad1d240.672174.890107.781mm22所以 a取圓整值為a110mm；法向模數(shù)：mn2a cos2100COS15mm ，Z1Z220861.823圓整為標準值 mn2mm 。調(diào)整螺旋角：arccosmn (Z1Z 2 )arccos2 (20 86)15.499 15 29'56"2a2100445

11、 計算齒輪的幾何尺寸螺旋角15 29'56" ，法向模數(shù) mn 2mm ，齒數(shù) Z120,Z286 ，中心距 a 110mm .d1mn Z12 2041.667mm,coscos15 29'56"分度圓直徑：mn Z22 102d 2179.167mmcoscos15 29'56"d a1d12mn41.667 2245.667mm,齒頂圓直徑：d 22mn179.1672 2183.167mmd a2d f 1d12.5mn41.6672.5236.667mm,齒根圓直徑：d22.5mn179.1672.52174.167mmd f 2

12、b2d d11.041.66741.667，取 b241.667mm齒寬：b1b2 (5 10)46.667 51.667mm, 取b146.667mm- 8-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書446 計算齒輪的圓周速度齒輪實際傳動比i=86/20=4.3，相對誤差百分比為（ 4.3-4.28 ） /4.3=0.5%<5%符合精度要求。448 齒輪的受力分析齒輪，的受力情況如下圖所示：Fr2齒接運輸帶Ft2 F a2FrFa1 F t1齒接電機- 9-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書各力的大小分別為：圓周力：2000T1200024.071155.351 NFt 141.667

13、d12000T2200098.78Ft 2d21102.658N179.167徑向力： Fr 1Ft 1 tann1155.351tan 20483.035 Ncoscos15 29 '56"Fr 2Ft 2tan ntan 20cos1102.658418.057 Ncos15 29'56"軸向力： Fa1Ft 1 tan1155.351tan15 29'56"320.385 NFa2Ft 2 tan1102.658 tan15 29'56" 305.773N5軸的設(shè)計計算及聯(lián)軸器的選擇5 1 選擇軸的材料該軸無特殊要求

14、，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45 鋼。查表知B650MPa 。5 2 初算軸徑軸的軸徑即為電動機外伸軸直徑D38mm高速軸（與齒輪配合） ： 查表取 C=110并且安裝聯(lián)軸器處有一個鍵槽，故軸徑：dmin 1 1.10 C 3 P121.10 110 3 2.4216.468mmn960低速軸（與齒輪配合）： 查表取 C=110，并且安裝聯(lián)軸器處有一個鍵槽，故軸徑dmin 2 1.10 C 3 P21.10 110 32.32n26 .364mm3224.30- 10-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書軸：查表取 C=110，并且安裝聯(lián)軸器處有一個鍵槽，故軸徑dmin 3 1.05 C 3 P41

15、.05 110 32.2724.983mmn 4224.305 3 聯(lián)軸器的選擇由電動機外伸軸徑 D 38mm及傳動要求，公稱轉(zhuǎn)矩 TnT1T2 ，查表選取 LT7 彈性套柱銷聯(lián)軸器 YA3882 GB 4323 2002，故取軸與聯(lián)軸器連接的軸徑為30mm。YC3282因為軸與軸的最小軸徑分別為dmin 2 26.364mm, d min 324.983mm 并考慮傳動要求，公稱轉(zhuǎn)矩 Tn T3YA3282GB584386 ，故軸與T4 ，查表選取凸緣聯(lián)軸器 YL1082YC32聯(lián)軸器連接的的軸徑為 32mm，軸與聯(lián)軸器連接的的軸徑為32mm。5 4 軸承的選擇根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的軸

16、向定位和固定，假設(shè)選用深溝球軸承，查表可估選出裝軸承處的軸徑及軸承型號，見下表：裝軸承處的軸軸號軸承型號徑滾動軸承 620630mmGB/T27694滾動軸承 621050mmGB/T276-945 5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計551 大齒輪因為齒頂圓直徑：da 2183.167mm200mm ，為了減輕重量和節(jié)約材料，并考慮機械性能，故大齒輪采用實心式齒輪結(jié)構(gòu)，且取與軸連接處的直徑為50mm。- 11-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書552 小齒輪因為齒頂圓直徑：da 145.667mm100mm , 故作成齒輪軸形式。5 6 軸的設(shè)計計算561 軸徑和軸長的設(shè)計高速軸 :D1=32mm D2=

17、40mm D3=45mm D4=55mm D5=41.237mm D6=55mm D7=45mm L1=80mm L2=58mm L3=17mm L4=15mm L5=46.237mm L6=15mm L7=17mm低速軸：D1=32mm D2=40mm D3=50mm D4=52mm D5=60mm D6=55mm D7=50mm L1=80mm L2=49mm L3=37mm L4=35mm L5=5mm L6=13mm L7=17mm- 12-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書低速軸的校核（1）受力分析：低速軸上齒輪的受力情況，已經(jīng)分析清楚（見齒輪部分“7）”）。各力的大小分別為：圓

18、周力：Ft 22000T22000 98.78Nd21102.658179.167徑向力： Fr 2tan ntan 20418.057 NFt 21102.658coscos15 29'56"軸向力： Fa 2Ft 2 tan1102.658tan15 29'56"305.773NAD Ft2BC水平面的受力和彎矩圖FRAFRB垂直面的受力和彎矩圖Fa2Fr2FRAFRB合成彎矩圖- 13-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書轉(zhuǎn)矩圖T2當量彎矩圖T2（2）軸承的支反力：水平面上的支反力： FRAFt 21102.658551.329NFRB22垂直面上的

19、支反力：FRA'( Fa 2 d2 / 2)FR 248.59 / 97.18305.773 179.167 / 2418.057 48.59 / 97.18 36.990NFRB'( Fa 2d2 / 2)FR 2 48.59 / 97.18305.773179.167 / 2418.057 48.59 / 97.18 543.997N（ 3）畫彎矩圖：剖面 C處水平面的彎矩： M C 48.59 FRA10 332.510Nm垂直面上的彎矩：M 'C14859F 'RA 10 31.780N mM ;C2(48.59 F ' RAFa 2d2 / 2

20、)10 326.177 NmM合成彎矩：M2'232.51021.780232.559 NmC1M CM C1M C2M C'232.510226.177241.739 NmC 22（4）畫轉(zhuǎn)矩圖 T2 98.78 N m（5）畫當量彎矩圖：因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)。已知B650MPa , 查表得 1 b 59MPa , 0 b 98MPa ，則1 b /0 b 0.602M剖面 C處的當量彎矩M-'C1M C21( T2)2M c1 72.315Nm'C 2M C22( T2)241.7392(0.602 107.26) 276.886N m- 14武漢理

21、工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書（6）判斷危險剖面并驗算強度：剖面 D 當量彎矩最大，而其直徑與鄰段相差不大，估剖面D為危險剖面。已知M eM C'272.886Nm, 1 b59.0MPaM e76.8861091 be0.15036.15MPa 0.1d 3剖面 C 處的直徑最小，顧該剖面也為危險剖面M D(T )2T0.602 107.26 64.571MPaM e64.5691091 be0.1d30.132319.706 MPa 所以其強度足夠。6. 鍵連接的選擇計算各處的鍵均采用有輕度沖擊的普通平鍵半圓鍵的聯(lián)接方式，查表可得p 100 120MPa電動機處的鍵是查表所得，故

22、無須校核。低速軸聯(lián)軸器處選鍵C10× 70 GB1096-2003 ，其擠壓強度為4T2498781000p p32822.05MPadhl70低速軸齒輪處選鍵A16×32 GB1096-79 ，其擠壓強度為4T2498.781000p p501024.70MPadhl32所以各鍵強度足夠 .- 15-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書7. 滾動軸承的校核在軸的設(shè)計計算部分已經(jīng)選用如下表所示深溝球軸承：裝軸承處的軸軸號軸承型號徑滾動軸承 620630mmGB/T276-94滾動軸承 621050mmGB/T276-94低速軸軸承的校核7.1 軸的受力狀況及軸承載荷計算水

23、平面上的支反力： FRAFt 21102.658FRB2551.329N2FRA'( Fa 2 d 2 / 2)FR 248.12 / 96.2436.990N垂直面上的支反力：FRB'( Fa 2d2 / 2) FR248.12 / 96.24 543.97 NFR1FRA2FRA'2551.329236.9902552.568N軸承所承受的徑向載荷FRB2FRB'2551.3292543.9972FR 2774.511N軸向外載荷 FA305.373 N軸承的轉(zhuǎn)速 n=224.30r/min單班制工作，預期壽命10 年，則L10 300824000h7.2

24、求當量動載荷FA- 16-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書FRFR查表取 f p 1.2,軸承 2處 Cr 31.5KN ,C 0r20.5KN按圖，軸承未承受軸向載荷，故P1f p FR11.2 552 .568 663.082N軸承受軸向載荷 FA2 FA ； FA 2 / C 0r286.007 / 205000.014 ，查表取e 0.19, FA2 / FR2305.373 / 774.5100.39e0.19 ，查表取 X 0.56, Y2.3P2 f p ( XFR 2 YFA 2 ) 1.2 (0.56867.3942.3252.189)1856.304P1故僅計算軸承的

25、壽命即可。7.3 求軸承的壽命Lh106( Cr )106（ 31500 ) 30.323 106 h L60nP260 251.97 1856.304實際壽命比預期壽命大，故所選軸承合適。8. 潤滑和密封方式的選擇8.1 齒輪潤滑劑的選擇因是閉式齒輪傳動，且齒輪選用45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度HB 2180HBSHB1220HBS280HBS,且節(jié)圓處： v2.090m / s2m / s- 17-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書所以兩個齒輪均采用油潤滑，開油溝，油溝尺寸為a× b× c=5mm× 8mm× 5mm。查表，選擇潤滑油的黏度為118，

26、選擇油的代號為AN150全損耗系統(tǒng)用油GB443-19898.2 齒輪的潤滑方式因為 v2.090m / s2m / s 故采用油池浸潤潤滑。8.3 軸承的潤滑采用飛濺方式直接用減速器油池內(nèi)的潤滑油進行潤滑。8.4 密封方式的確定根據(jù)減速器的密封要求，選擇接觸式密封方式，根據(jù)軸徑查表選擇氈圈油封及槽，分別選：氈圈 40JB/ZQ4406-86、氈圈 40 JB/ZQ4406-86 。箱體剖分面上允許涂密封膠或水玻璃，不允許塞入任何墊片或填料。9. 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算9.1 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸參照表 5-1 各部位尺寸列于下表：符結(jié)構(gòu)符結(jié)構(gòu)名稱名稱號尺寸號尺寸連軸螺栓直箱體壁厚8m

27、md110mm接承徑- 18-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書螺旁沉頭座箱蓋壁厚18mmD1栓直徑通孔直d1/b12mm徑箱座C1凸緣尺寸C2凸緣螺栓d2直徑厚B112mm箱箱蓋沉頭度體D座直2箱徑座B225mm通孔d2/底座直徑-26mm13.5mm20mm16mm10mm18mm10mm- 19武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書高h35mm螺栓l150m軸承m度間距旁凸半20mm15mm臺11RC徑凸緣軸承蓋外D280mm,尺寸C212mm805mm徑12mm軸承蓋螺釘直8mm直徑f3dd徑地數(shù)目N4 個視孔蓋螺釘直d6mm4腳徑螺 通孔直D/15mm定位銷螺釘直d6mmf釘徑徑

28、沉頭座D032mm箱體外壁至軸L150mm直徑承端面的距離- 20-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書大齒輪頂圓與底座凸C122mm1 10mm箱體內(nèi)壁距離緣20mm齒輪端面與箱10mm尺寸22C體內(nèi)壁的距離箱座135m箱座m7mmH肋高度m厚箱蓋m17mm油面高度h50mm鑄件有 1：20 的拔模斜度，鑄造圓角半徑取R=2mm,沉頭座锪平。9.2 附件設(shè)計窺視孔和視孔蓋窺視孔開在嚙合區(qū)的上方并有適當?shù)拇笮?，窺視孔平時用蓋板蓋住， 加密封墊圈， 螺釘連接。尺寸如下：l190mm, l2 75mm, l 3 60mm, b1 70mm,b2 55mm,b3 40mm, 4mm，R 5mm, d 7mm, 孔數(shù)為 4通氣器選 M12× 1.25 型通氣塞。起吊裝置選吊耳環(huán)和吊鉤。吊耳環(huán)尺寸為：d16mm, R16mm,e16mm, b16mm吊鉤尺寸為： B27 mm, H21.6mm,h10.8mm, r6.75mm, b16 mm- 21-武漢理工大學機械設(shè)計基礎(chǔ)