精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 江x 學(xué) 號(hào) 31003020xx 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 測(cè)控10xx指導(dǎo)教師 陸x二一二 年 六 月 目錄一、精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).2二、精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 傳動(dòng)方案擬定.52 電動(dòng)機(jī)的選擇.53 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.74 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.75 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.86 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.147 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.218 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.229聯(lián)軸器的選擇2310減速器潤(rùn)滑方式、密封形式.2311個(gè)人心得2612參考資料26三、設(shè)計(jì)圖紙27精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班級(jí) 姓名設(shè)計(jì)題目：帶

2、式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)布置形式：設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：原始數(shù)據(jù)：一、 課程設(shè)計(jì)的題目設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的一級(jí)圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，使用期限10年，一班制工作。運(yùn)輸帶速度允許誤差5%。設(shè)計(jì)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(hào)1234567891011121314151617181920

3、21222324252627282930繪制零件機(jī)蓋工作圖機(jī)座工作圖要求：中心距a250mm，模數(shù)m2mm； 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i齒4，且?guī)鲃?dòng)的傳動(dòng)比i帶=24但必須滿(mǎn)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(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一份）；l 精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（一份）；l 設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)（1） 工作條件：使用年限10年，運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動(dòng)。減速器小批量生產(chǎn)，一班制工作。運(yùn)輸帶速度允許誤差5%。（2） 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)

4、輸帶工作拉力F=3000N；帶速V=1.2m/s；滾筒直徑D=280mm；二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：（1）、工作機(jī)所需功率： Pw =FV/1000=3.6kw；（2）、工作機(jī)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(jí)精度 3=0.97； 卷筒：w=0.96； 電機(jī)到第一根軸的傳動(dòng)比：01=0.96； 兩根軸之間傳動(dòng)比：12=23=0.9603； 2軸和卷筒傳動(dòng)比：2w=221=0.9703； 電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)總效率：

5、=01122w=0.8945；（4）、所需電動(dòng)機(jī)輸出功率： Pd=Pr/=4.19kw； 查表確定選擇額定功率為5.5kw的電動(dòng)機(jī)，無(wú)特殊要求，初選Y132s1-2、Y132s-4、Y132m2-6三種方案，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速分別為2900、1440、960r/min；3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：nw=601000V/D=6010001.2/(220)=104.17r/min 圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍 i齒=4， V帶傳動(dòng)比i帶=24，i帶i齒，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為i=416。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n =inw=（416）104.17=416.71667r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)

6、速有1440和960r/min。綜合考慮，選滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1440r/min的電動(dòng)機(jī)。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4。其主要性能：額定功率：5.5KW，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440r/min。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i =nm/nw=1440/104.17=13.8242、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 要求：i齒=4，i帶=24，i帶Dmin=75，e=0.02 D2=i帶D1（1-e）=3.4561000.98=338.688mm由課本P123表7-7，取D2=335mm 實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1D1/D2=1440100

7、/335 =429.85r/min轉(zhuǎn)速誤差為：（n2-n2）/n2=（416.667-429.85）/416.667 =-0.0321200（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) 0.951.03 =4.1496取Z=5(6)計(jì)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、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪

8、材料及精度等級(jí) 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(jí)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(jì)算，即只需求出H2，對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的齒輪，SH=1.1因?yàn)檩d荷穩(wěn)定所以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NH=60n2tn2=104.167r/min t=830010h=24000h所以 NH=15107查表得：循環(huán)基數(shù)NH0=2.5107所以NHNH0 則KHL=1所

9、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(dòng)取KFc=1因?yàn)镹FvNFo,所以KFL=1所以F1=300MPa，F(xiàn)2=270MPa（3） 計(jì)算齒輪的工作轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106PI/nI=9.551065.28/416.667 =121017.5Nmm（4） 根據(jù)接觸強(qiáng)度求小齒輪分度圓直徑 d1Kd(KbT1(u+1)/duH2)1/3 初步設(shè)計(jì)取Kd=84(MPa)1/3，d=1，Kb=1.05所以d1=63.38mm 取d1=64齒寬b=dd1

10、=64mm選定齒數(shù)Z1=32，Z2=uZ1=432=128模數(shù)m=d1/Z1=2，中心距a=m/2(Z1+Z2)=160（5） 驗(yàn)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(jí)精度）所以H=529.65MPaH2（符合）（6） 驗(yàn)算彎曲應(yīng)力F=YF2 KbKVT1/( d12dm)查表得： Z1=32，YF1=3.87 Z2=128，YF2=3.75（x=0） F1/YF1=300/3.87=77.5M

11、Pa F2/YF2=270/3.75=72MPa F2/YF2F1/YF1故應(yīng)計(jì)算大齒輪的彎曲應(yīng)力F2=133.78MPaF2（彎曲強(qiáng)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(jì)計(jì)算 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)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=2

12、8mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)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(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)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(dòng)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）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度G段：dG=28mm 長(zhǎng)度取LG=42mmF段：dF=30mm 長(zhǎng)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(zhǎng)度LE=18mmD

13、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(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=216mm （3）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=64mm求轉(zhuǎn)矩：已知T1=121017.5Nmm求圓周力：Ft=2T1/d1=121017.5/64=3781.797N求徑向力：Fr=Fttan=3781.797tan200=1376.46N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱(chēng)，所以：L1=L2=52.5mm （1）繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支

14、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FBYFAY，校核A軸承FAZ =Ft/2=1890.9N由兩邊對(duì)稱(chēng)，知截面C的彎矩也對(duì)稱(chēng)。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=1574.7352.5/1000=96.059Nm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=1890.952.5/1000=115.345Nm （4）繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(96.0592

15、+115.3452)1/2=150.1Nm （5）繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=121.017Nm （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(dòng)循環(huán)變化，材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得：B=650MPa，-1b=60MPa0b=102.5所以=-1b /0b=0.585截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=150.12+(0.585102.017)21/2=161.5Nm （7）校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度e=Mec/0.1dC3=49.3MPa -1b =60MPa該軸強(qiáng)度足夠。 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)手冊(cè)表 取

16、c=110dc(PII/nII)1/3=110 (5.07/104.167)1/3=40.162mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)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(zhǎng)度F段：有鍵，選LX3J型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器所以dF=42mm 長(zhǎng)度LF=84mmE段：dE=48mm 長(zhǎng)度LE=50mmD段：初選用6211型深溝球軸承，其內(nèi)徑為55mm

17、, 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=22mm（3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=256mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=464.816Nm求圓周力：Ft=2T3/d2=3631.375N求徑向力：Fr=Fttan=1321.712N兩軸承對(duì)稱(chēng)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(duì)稱(chēng)，所

18、以截面C的彎矩也對(duì)稱(chēng)截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=660.8654.5/1000=36.017Nm (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1815.68854.5/1000=98.95Nm (4)計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（36.0172+98.952）1/2 =105.3Nm (5)計(jì)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(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=1.35Mpa24000h符合2、計(jì)算輸出軸

19、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(dòng)載荷Cr=43.2kw（3） 計(jì)算軸承壽命ft、fp取1，當(dāng)量動(dòng)載荷P=Fr=1815.7N，e=3Lh=16670/n(ftCr/P) =2155425h24000h符合八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1、輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接dG=28mm，LG=42mm，T=121.017Nm查手冊(cè)得，選用A型平鍵，得：鍵A 87 鍵寬b=8mm，鍵高h(yuǎn)=7mm，鍵長(zhǎng)L=36mm深度：軸t=4.0mm，轂t1=3.3mm所以p=

20、4T/dhL=68.6MpaR(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=464.816Nm查手冊(cè)得，選A型平鍵鍵A 1811 鍵寬b=18mm，鍵高h(yuǎn)=11mm，鍵長(zhǎng)L=56mm深度：軸t=7.0mm，轂t1=4.4mmp=4T/dhL=50.3MpaR(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(cè)得，選用A型平鍵鍵128 鍵寬b=12mm，鍵高h(yuǎn)=8mm，鍵長(zhǎng)L=70mm深度：軸t=5.0mm，轂t1=3.3mmp=4T/dhL=79.05MpaR(110Mpa)九、聯(lián)軸器的選擇（

21、1）類(lèi)型選擇由于兩軸相對(duì)位移很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)緩沖要求不高，故選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。（2）載荷計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KAT=1.4464.816=650.742Nm，其中KA為工況系數(shù)，由表得K A=1.4（3）型號(hào)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(xiāo)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(rùn)滑方式、密封形式一、潤(rùn)滑的選擇確定對(duì)于齒輪來(lái)說(shuō)，由于傳動(dòng)件的的圓周速度v 12m/s,采用浸油潤(rùn)滑，因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤(rùn)滑油，用以潤(rùn)滑和散熱。同時(shí)為了避免油攪動(dòng)時(shí)泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐?/p>

22、面的距離H不應(yīng)小于30-50mm。對(duì)于單級(jí)減速器，浸油深度為一個(gè)齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級(jí)傳動(dòng),每傳遞1KW需油量約為350-700cm3。對(duì)于滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)，由于傳動(dòng)件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。這樣不僅密封簡(jiǎn)單，不宜流失，同時(shí)也能形成將滑動(dòng)表面完全分開(kāi)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(guān)察孔和油孔等處接合面的密封:在觀(guān)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(duì)應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于V3（m/s），故選用半粗羊毛氈加以密封軸承靠近機(jī)體內(nèi)壁處用擋油加油密封，

23、防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部F=1500NV=1.7m/sD=280mmPw=3.6kwPr=3.75kw=0.8945Pd=4.19kwnw=104.17r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S-4i =13.824i齒=4i帶=3.456nI =416.667r/minnII=104.167r/minnw=104.167r/minPI=5.28KWPII=5.07KWTI=121.02NmTII=464.816 NmTIII=343.799 NmD2=338.688mm取標(biāo)準(zhǔn)值D2=335mmn2=429.85r/minV帶=7.5398m/s304.5mma0870mm取a0=652.5mmLd=200

24、0mma=647.77mmZ=5根F0=136.6NFZ=1343.58NHlimb1=836MpaHlimb2=669MpaNH=15107NH0=2.5107H2=608MPaFlimb2=540MpaFlimb1=600MpaF1=300MPaF2=270MPaT1=121017.5Nmmd1=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 =1541.89NFAZ =1890.9NMC1=96.059NmMC2=115.345NmMC =150.1NmT=121.017NmMec =161.5Nme