鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書

1、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2021級(jí)機(jī)制1班 xx xxxx目 錄1 傳動(dòng)簡圖的擬定22 電動(dòng)機(jī)的選擇33 傳動(dòng)比的分配34 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算45 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算46 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算57 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算88 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算129 鍵連接的選擇和計(jì)算1810 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算1811 聯(lián)軸器的選擇1812 箱體的設(shè)計(jì)1913 潤滑和密封設(shè)計(jì)2114設(shè)計(jì)總結(jié)2215 文獻(xiàn)檢索221 傳動(dòng)簡圖的擬定 技術(shù)參數(shù)：曳引鏈的牽引力： 9500N ，曳引鏈的速度 ：0.42m/s， 曳引鏈齒數(shù)Z: 8 曳引鏈鏈節(jié)距： 80mm1.2 工作條件： 設(shè)計(jì)用于鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的圓錐圓柱齒輪減速器。連續(xù)單

2、向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期5年每年300個(gè)工作日，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，曳引鏈工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差±5%。1.3 擬定傳動(dòng)方案傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)，減速器，工作機(jī)等組成。減速器為二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)。方案簡圖如圖。 方案圖2 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 電動(dòng)機(jī)的類型：三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y系列2.2 功率確實(shí)定 工作機(jī)所需功率 (kw):=/(1000)=9500×0.42/(1000×0.94) 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的總效率：=×××××××××為聯(lián)軸器的效率，為軸承的

3、效率，為圓錐齒輪傳動(dòng)的效率，為圓柱齒輪的傳動(dòng)效率，為鏈傳動(dòng)的效率，為卷筒的傳動(dòng)效率 所需電動(dòng)機(jī)的功率 (kw): =/電動(dòng)機(jī)額定功率: 2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)因同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)磁極多的，尺寸小，質(zhì)量大，價(jià)格高，但可使傳動(dòng)比和機(jī)構(gòu)尺寸減小，其中=4kN，符合要求，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)容易制造且體積小。由此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132S4電動(dòng)機(jī)額定功率=5.5kW,滿載轉(zhuǎn)速=1440r/min工作機(jī)轉(zhuǎn)速=60*V/(電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kw)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132S-41440 選取B3安裝方式3 傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比：=/=1440/18.0754=79.6

4、67 設(shè)高速輪的傳動(dòng)比為,低速輪的傳動(dòng)比為,鏈傳動(dòng)比為，減速器的傳動(dòng)比為,鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比推薦<6，選=3 ，=4 ,=3 =3x4x3=36符合要求。4 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算4.1 各軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)高速軸的轉(zhuǎn)速：=1440 r/min中間軸的轉(zhuǎn)速：=/=1400/3=480 r/min低速軸的轉(zhuǎn)速：=/=480/4=120 r/min滾筒軸的轉(zhuǎn)速：=/=120/3=40r/min4.2 各軸的輸入功率Pkw高速軸的輸入功率：中間軸的輸入功率：低速軸的輸入功率：滾筒軸的輸入功率：4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T(N·m)高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：·m中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩：·m

5、低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 390N·m滾筒軸的輸入轉(zhuǎn)矩：·m5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1 選擇鏈輪齒數(shù)取小齒輪齒數(shù)=21，大鏈輪的齒數(shù)=×=213=63 。5.2 確定計(jì)算功率 查表9-6得=1.0，查圖9-13得=2.5，單排鏈，功率為 =××5.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速=120r/min，由圖9-11得鏈條型號(hào)為24A.5.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距=(3050)p=(3050)×38.1=11431905mm。取=1200mm，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù): =2×1200/80+(21+63)/2+(63-2

6、1)/ 2×80/1200123.12 故取鏈長節(jié)數(shù)=124節(jié) 由-/(-=100-11/59-11=2.04，查表9-7得=0.24421，所以得鏈傳動(dòng)的最大中心距為：=p2-(+)7148mm5.5 計(jì)算鏈速v，確定潤滑方式 v=/s由圖9-14查得潤滑方式為：滴油潤滑。5.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 有效圓周力：=1000P/v =1000×鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)=1.15 那么×計(jì)算鏈輪主要幾何尺寸5.7 鏈輪材料的選擇及處理 根據(jù)系統(tǒng)的工作情況來看，鏈輪的工作狀況是，采取兩班制，工作時(shí)由輕微振動(dòng)。每年三百個(gè)工作日，齒數(shù)不多，根據(jù)表9-5得 材料

7、為40號(hào)鋼，淬火 、回火，處理后的硬度為4050HRC 。6 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，按齒形制齒形角，頂隙系數(shù)，齒頂高系數(shù)，螺旋角，軸夾角，不變位，齒高用頂隙收縮齒。 根據(jù)課本表10-1，材料選擇，小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS。 根據(jù)課本表10-8，選擇7級(jí)精度。 傳動(dòng)比u=/節(jié)錐角， 不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)： 選=18，=u=18×3.5=636.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 公式： 試選載荷系數(shù)=2 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩×10/×10N&

8、#183;mm 選取齒寬系數(shù) 由課本表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。 由圖10-21d按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) .8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 試算小齒輪的分度圓直徑代入中的較小值得 =13.9 mm 計(jì)算圓周速度v mm ××1440/60×1000=/s 計(jì)算載荷系數(shù) 齒輪的使用系數(shù)載荷狀態(tài)均勻平穩(wěn)，查表10-2得=1.0。由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.1。由表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)=1.1。依據(jù)大齒輪兩端支承，小齒輪懸臂布置，查表10-9得軸承系數(shù)由公式=

9、5;=1××× 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 ×=12.7 mm m=/0.7 mm 取標(biāo)準(zhǔn)值m = 1 mm 。 計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù)=m=1×18=18 mm=m=1×63=63 mm = =90-=74 mm 確定并圓整齒寬 b=×43.68=13.1 mm圓整取13mm6.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù) K= 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) =/cos=18/cos =/cos=63/cos74 查表10-5得 =2.91,=1.53,=2.29, 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.

10、82， 取平安系數(shù) 由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500Mpa =380Mpa 按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力 校核彎曲強(qiáng)度 根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式 =34 MPa =90 Mpa 滿足彎曲強(qiáng)度要求，所選參數(shù)適宜。7 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算7.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 根據(jù)課本表10-1，選擇小齒輪材料40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度280HBS；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度240HBS 。 根據(jù)課本表10-8，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，應(yīng)選用7級(jí)精度。 試選小齒輪齒數(shù)=30,那么=u=3×30=907.2 按齒面接觸疲勞

11、強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 試選載荷系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ×10 /×10N·mm 由表10-7選取齒寬系數(shù) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa。.6 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60×480×1×2×8×300××10=×10×10 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力×600/1.4=437.14 MPa× 試算試算小齒輪的分度圓直徑，帶

12、入中的較小值得= mm= 計(jì)算圓周速度 =m/s=/s 計(jì)算齒寬b ×90mm=72 mm 計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)=90/30=3 mm齒高×3=6.75 mm 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=/s，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.13； 直齒輪，= 由表10-2查得使用系數(shù)由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，=1.32。由=10.67，=1.32 查圖10-13得=1.25;故載荷系數(shù)=×3×× 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 =90mm 計(jì)算模數(shù)m：=90/30=3mm7.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 由圖10-20c

13、查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.87, 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，那么×600/1.4=432 Mpa×350/1.4=310 Mpa 計(jì)算載荷系數(shù)K =××× 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得=2.76， 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得=1.56， 計(jì)算大、小齒輪的并加以比擬 ××大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 =mm= 比照計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的

14、承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.04并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=69.444，算出小齒輪齒數(shù):=30 大齒輪齒數(shù):=3×30=90，即取=90這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，防止浪費(fèi)。7.4 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 =m=30×3mm =90mm =m=90×3mm =270mm 計(jì)算中心距 a=(+)/2=(90+270)/2=180mm 計(jì)算齒輪寬度 ， 取 -8 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8.1 輸出軸的設(shè)計(jì) 求輸入軸

15、上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 =4.9kW =120r/min =390N·m 求作用在齒輪上的力 大圓柱直齒輪的分度圓半徑 =270mm= 初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，根據(jù)課本表15-3，取，得中間軸的最小值顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑。因軸上有兩個(gè)鍵槽，故直徑增大10%15%，故 擬定軸上零件的裝配方案如圖。 由圖可得為整個(gè)軸直徑最小處選=42 mm 。為了滿足齒輪的軸向定位，取。根據(jù)鏈輪寬度及鏈輪距箱體的距離綜合考慮取，。 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，應(yīng)選用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)=，由指導(dǎo)書表15-1中初步選取03根本

16、游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310，其尺寸為，所以=50mm。這對(duì)軸承均采用套筒進(jìn)行軸向定位，由表15-7查得30310型軸承的定位軸肩高度，因此取。去安裝支持圓柱齒輪處直徑。 圓柱直齒輪齒寬=70mm，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應(yīng)略短于輪轂長，故取=68mm。 由于中間軸在箱體內(nèi)部長為228mm，軸承30310寬為，可以得出，。至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。 軸上的周向定位圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，應(yīng)選擇齒輪輪轂與軸的配合為；鏈輪的周向定位采用平鍵連接，

17、按由課本表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為56mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，應(yīng)選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角為。 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡圖，支承從軸的結(jié)構(gòu)圖，以及彎矩和扭矩圖中可以看出圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算出的圓柱齒輪位置的中點(diǎn)截面處的、及的值列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T=390N·m按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的

18、計(jì)算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表15-1查得許用彎曲應(yīng)力，因此，故平安。判斷危險(xiǎn)截面：截面6右側(cè)受應(yīng)力最大截面6右側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6右側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 ·m 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為45，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因，經(jīng)插值后查得 =2.018 又由課本附圖3-1可得軸的材料敏感系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為= = 由課本附圖3-2查得尺寸系數(shù)，附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得外表質(zhì)量系數(shù)為=軸未經(jīng)外表強(qiáng)化處理，即，那么綜合系數(shù)

19、為/+1/ /+1/計(jì)算平安系數(shù)值故可知平安。 截面6左側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面6左側(cè)彎矩 截面6上的扭矩 ·m截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力由課本附表3-8用插值法求得/=3.75，那么/3.75=3軸按磨削加工，有附圖3-4查得外表質(zhì)量系數(shù)為=故得綜合系數(shù)為/+1/ /+1/又取碳鋼的特性系數(shù)所以軸的截面5右側(cè)的平安系數(shù)為故可知其平安。9 鍵連接的選擇和計(jì)算9.1 輸出軸與滾子鏈輪的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長L=56mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=5.0mm，輪轂深度3.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要

20、求。9.2 輸出軸與大圓柱齒輪的鏈接軸徑，選取的平鍵界面為，長L=70mm。由指導(dǎo)書表14-26得，鍵在軸的深度t=6.0mm，輪轂深度4.3mm。圓角半徑r=0.3mm。查課本表6-2得，鍵的許用應(yīng)力。 滿足強(qiáng)度要求。10 滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算10.1 輸出軸上的軸承計(jì)算 ：=120r/min，=，=874.2N， ，求兩軸承的軸向力 求軸承擔(dān)量動(dòng)載荷 < e 由指導(dǎo)書表15-1查的=2402 N 驗(yàn)算軸的壽命>48000h故可以選用。11 聯(lián)軸器的選擇在軸的計(jì)算中已選定聯(lián)軸器型號(hào)，選LT4型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為5700 r/min。12 箱體的設(shè)計(jì)12.1

21、 箱體的根本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體是減速器的一個(gè)重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動(dòng)件的嚙合精度，使箱體有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及本錢等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，各局部民尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式在減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過程中確定。 箱體的材料及制造方法選用HT200，砂型鑄造。 箱體各局部的尺寸如表1、2表1：箱體參數(shù)名 稱符 號(hào)圓錐圓柱齒輪減速器計(jì)算結(jié)果機(jī)座壁厚+3mm8mm8機(jī)蓋壁厚0.858mm8機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座底凸緣厚度p20地腳螺釘直徑df+12m

22、m20地腳螺釘數(shù)目na 250mm4軸承旁連接螺栓直徑d10.75 df16機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑d2(0.50.6) df12連接螺栓d2的間距l(xiāng)150200mm軸承端螺釘直徑d3(0.40.5) df10窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4) df8定位銷直徑d(0.70.8) d29df、d1 、d2至外機(jī)壁距離見表2d1 、d2至緣邊距離見表2軸承旁凸臺(tái)半徑凸臺(tái)高度h根據(jù)低速軸承座外徑確定50外機(jī)壁到軸承端面距離c1+ c2+(58)mm50內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離+ c1+ c2+(58)mm58大齒輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離10齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離10機(jī)蓋、機(jī)座肋厚、mm11，m7軸承端蓋外

23、徑軸承座孔直徑+(55.5) d3110 / 130軸承端蓋凸緣厚度e(11.2) d310軸承旁連接螺栓距離s盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干預(yù)為準(zhǔn)表2：連接螺栓扳手空間c1 、c2值和沉頭座直徑螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉頭座直徑1822263340486113 潤滑和密封設(shè)計(jì)13.1 潤滑齒輪圓周速度v<5m/s所以采用浸油潤滑，軸承采用脂潤滑。浸油潤滑不但起到潤滑的作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了防止浸油的攪動(dòng)功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的適宜浸油深度H1 對(duì)于圓柱齒輪一般為1個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、被污染的程度。查手冊選擇L-CKB 150號(hào)工業(yè)齒輪潤滑油。13.2 密封減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內(nèi)側(cè)、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。 軸伸出處的密封：作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室