機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計(jì) 課題名稱：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué)院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)： 13 粉 體 姓名： 胡 小 蘭 學(xué)號： 201310260128 指導(dǎo)教師：肖 志 鋒 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書2二、帶式運(yùn)輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)4三、普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)11四、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)13五、低速軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核17六、高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25七、低速軸軸承的選擇計(jì)算28八、低速軸鍵的設(shè)計(jì)29九、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)30十一設(shè)計(jì)小結(jié)31參考資料31第 36 頁 共 38 頁1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置。（二）、工作條件及設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。2.該機(jī)室內(nèi)

2、工作，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動(dòng)。運(yùn)輸帶速允許誤差為5%。3.在中小型機(jī)械廠小批量生產(chǎn)，兩班制工作。要求試用期為十年，大修期為3年。（三）、原始數(shù)據(jù)第八組選用原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=1200N 運(yùn)輸帶工作速度V=2.1m/s 卷筒直徑D=400mm（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 1、軸系裝配圖（2# 圖 1 張）； 2、減速器零件工作圖2張：（1）齒輪零件圖（3 #圖 1張）；（2）軸零件圖（3 #圖 1張）；3、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書二.帶式運(yùn)輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（一）原動(dòng)機(jī)的選擇：機(jī)械系統(tǒng)通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)和控制操縱部件及其它輔助零部件組成。工作 機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，原動(dòng)機(jī)是機(jī)械

3、系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分，傳動(dòng)裝置則是把原動(dòng)機(jī)和工作 機(jī)有機(jī)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換不可缺少的部分。原動(dòng)機(jī)按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不 同分為第一類原動(dòng)機(jī)和第二類原動(dòng)機(jī)。第一類原動(dòng)機(jī)包括蒸氣機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、水輪機(jī)和 燃?xì)廨啓C(jī)；第二類原動(dòng)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、液動(dòng)機(jī)（液壓馬達(dá)）和氣動(dòng)機(jī)（氣動(dòng)馬達(dá)）。機(jī)械設(shè)計(jì)課 程設(shè)計(jì)中常選用的原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，特性見表 31表 31 常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍類型名稱結(jié)構(gòu)特征優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍一 般 異 步 電 動(dòng) 機(jī)Y 系列 三相異步 電動(dòng)機(jī)該系列電機(jī)能防止水滴、灰 塵、鐵屑或其它雜物浸入 電機(jī)內(nèi)部，它是我國近年 來研制成功的節(jié)能型電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行可靠壽命長，使用維

4、護(hù)方便，性能優(yōu)良，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，用料省等。適用于不含易燃，易爆或腐蝕性氣體的場所和無特殊要求的機(jī)械上，如：金屬切削機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等YZ、YZR系列起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)采用封閉式外部風(fēng)冷結(jié)構(gòu)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度及過載能力，能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊 及振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過載能力大，適用于經(jīng)?？焖倨饎?dòng) 及逆轉(zhuǎn)、電氣及機(jī)械制動(dòng)的場合，還適用于有過負(fù)荷、有 顯著振動(dòng)和沖擊的設(shè)備，如：各種形式的起重、牽引機(jī)械 及冶金設(shè)備的電力拖動(dòng)變 速 異 步 電 動(dòng) 機(jī)YD系列變極多速三相異步電 動(dòng)機(jī)是取代 JD02 系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代

5、產(chǎn)品，其機(jī)械結(jié)構(gòu)具有雙速、三速、四速三種調(diào)整范圍，轉(zhuǎn)速可逐級調(diào)節(jié)， 適用于各式萬能和專用金屬切削機(jī)床、木工機(jī)床以及起重 傳動(dòng)設(shè)備等需要多級調(diào)速傳動(dòng)的裝置，還可驅(qū)動(dòng)高頻發(fā)電 機(jī)，借以改變高頻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速防爆異步電動(dòng)機(jī) YB、JAO2 系列防爆 三相異步 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與 Y 系列相似，為 了滿足防爆，適當(dāng)加固具有運(yùn)行可靠，使用安全，壽命長，維修方便，性能優(yōu)良 ， 重量輕，體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和用料省等優(yōu)點(diǎn)，適用于具 有爆炸危險(xiǎn)性混合物的場所電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)YCD 電磁 調(diào)速三相 異步電動(dòng) 機(jī)有組合式和整體式兩種 結(jié)構(gòu)。這兩種調(diào)速電動(dòng)機(jī) 均為防護(hù)式，空氣自冷， 臥式安裝，且無碳刷，集 電環(huán)等滑動(dòng)接

6、觸部件具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠、速度調(diào)節(jié)均勻平滑，無失控區(qū)，使 用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。對于起動(dòng)力矩高、慣性大的負(fù)載有緩 沖起動(dòng)的作用，同時(shí)有防止過載等保護(hù)作用。適用于恒轉(zhuǎn) 矩負(fù)載的速度調(diào)節(jié)和張力控制的場合，更適合于鼓風(fēng)機(jī)和 泵類負(fù)載場合。它廣泛用于紡織、印染、水泥、造紙、印 刷、食品、冶金、橡膠、塑料、制糖、攪拌、鼓風(fēng)、水泵 、 纖維、線纜等工業(yè)部門，作動(dòng)力、傳輸、自控用直流電動(dòng)機(jī)Z4 系列直 流電動(dòng)機(jī)采用多角形結(jié)構(gòu)，空間利 用率高。定子磁軛為迭片 式，磁極安裝有精確定 位，因而換向良好具有運(yùn)行可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高，用料省，體積小，重 量輕、性能好，工藝先進(jìn)合理，廣泛用于金屬切削機(jī)床和 造紙、水泥、鋼

7、鐵、染織等部門1.電動(dòng)機(jī)類型的選擇：按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇：=Fv/1000=1200×2.1/1000=2.52kw3. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：卷筒工作的轉(zhuǎn)速=60×1000×v/(×D)=60×1000×2.1/(3.14×400)=100.32r/min 4.初步估算傳動(dòng)比：=/=/=1000/100.32或1500/100.32=9.9714.95因?yàn)楦鶕?jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的工作要求可知，電動(dòng)機(jī)選1000r/min或1500r/min的比較合適。（二）分析傳動(dòng)比，并確定傳動(dòng)方

8、案 1、機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作的性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低廉，傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 2、本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用兩級傳動(dòng)，第一級傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，第二級傳動(dòng)為單級直齒圓柱齒輪減速器（由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表2.2V帶傳動(dòng)比在24比較合適，圓柱齒輪傳動(dòng)比在35比較合適，=620在8.3712.55范圍內(nèi)） 3、選用V帶傳動(dòng)是V帶傳動(dòng)承載能力較低，

9、在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可以緩和和沖擊振動(dòng)。 4、齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，使用的功率和速度范圍廣、使用壽命較長。 5、由于本運(yùn)輸送機(jī)是在室內(nèi)，考慮工作的背景和安全問題，固在齒輪區(qū)采用封閉式，可達(dá)到更好的效果。故其方案示意圖如下圖所示：方案簡圖6. 傳動(dòng)裝置的總功率由圖可知：不必考慮滾筒的效率、滾筒上軸承的效率查表可知：初選彈性聯(lián)軸器、球軸承、8級齒輪精度查表可知=096×099×0.97×0.99×0990.907.電動(dòng)機(jī)所需的工作功率查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄8可知。符合同步轉(zhuǎn)速1000r/min Y132S-

10、6和1500r/min Y100L2-4適合，考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格比較，則選n=1000r/min。即確定Y132S-6，其額定功率，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。8.分配傳動(dòng)比又 取 則 9.計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 10.計(jì)算各軸的功率 11.計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)12.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果列出表軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n（r/min）960401.7100.42100.32輸入功率P（kw）2.22.112.031.99輸入轉(zhuǎn)矩T()21.8950.16193.05189.44傳動(dòng)比i2.394 1效率 0.96 0.96 0.983. 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書步驟計(jì)算及說明結(jié)果

11、（1）計(jì)算功率查表10-4可知取則（2）選擇帶型據(jù)和由 圖10-3可知 選A型帶A型（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表10-1可知，確定則查表取標(biāo)準(zhǔn)值（4）驗(yàn)算帶速V=5.024 因?yàn)?m/sv25m/s符合要求（5）計(jì)算帶長初定中心距取帶的基準(zhǔn)長度由表10-3選取相近的（6）確定中心距a=400.065 mm（7）驗(yàn)算包角 符合要求（8）確定帶的根數(shù)Z據(jù)和 ，查表10-5可知。i=2.01和查表10-6可知.由小輪包角查表10-7。查表10-3可知. 則有取Z=3(9)單根V帶的的初拉力（10）作用在軸的力4. 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書步驟計(jì)算及說明結(jié)果（1）選擇齒輪材料和精度小齒輪選用45鋼

12、調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為169217HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器，有表11-2選用8級精度。小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS;大齒輪選用45鋼正火，硬度為169217HBS(2)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)載荷系K小齒輪轉(zhuǎn)矩齒數(shù)和齒寬系數(shù)兩齒輪均為剛質(zhì)齒輪，由式（11.6）可求出值，先確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)；查表11-3取K=1.1K=1.1 小齒輪齒數(shù)取.則大齒輪齒數(shù)為,單級齒輪傳動(dòng)對稱布置，由表11-5取齒寬系數(shù)由圖11-8查得查表11-7查得安全系。按預(yù)期壽命10年，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，兩班制工作，計(jì)算應(yīng)許用接觸應(yīng)力分度圓直徑力循環(huán)次數(shù)、.則由圖11-11得

13、,由式（11.9）有由式（11.6）得 （3）幾何尺寸計(jì)算查表4-3.取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm. 則 （3）幾何尺寸計(jì)算（4）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核許用彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)強(qiáng)度校核齒輪圓周速度根據(jù)式11.7,如,則校驗(yàn)合格 由表11-9查得 由表11-7查得。由圖11-10查得由表11-6查得 由式11.7得可知選8級精度合適大齒輪圖及其參數(shù)五. 低速軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核一.低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.選擇軸的材料及熱處理方法，并確定許用應(yīng)力。 選用45號鋼，正火處理，查表12.1得抗拉強(qiáng)度，查表12-4得許用彎曲應(yīng)力2.估算最小直徑：查表12-2 取C=110 則 考慮軸外伸端和聯(lián)軸器用一

14、個(gè)鍵連接，故將軸徑放大5%。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附表9.3可知聯(lián)軸器選HL2。軸徑放大5%即取合適。2、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，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以套筒定位，則采用過渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長度I段：聯(lián)軸器取D=30,L=82則 長度取h=2c c=2mmII段: 初選用6008型深溝球軸承，其內(nèi)徑為40mm,寬度為15mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外

15、壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為42mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：III段直徑段直徑長度取但此段左面的套筒的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，因此將段直徑為55mm由手冊得：c=2.25 h=2c=2×2.25=4.5mm段直徑. 長度段直徑. 長度由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=107mm2. 低速軸的校核按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知求轉(zhuǎn)矩：已知=162370N/mm求圓周力：根據(jù)課本式得求徑向力根據(jù)課本式得因?yàn)樵撦S兩軸承對稱，所以： (1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b） MC1=16N/m軸承支反力：由兩邊對稱，知截

16、面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為(3)繪制水平面彎矩圖（如圖c） 截面C在水平面上彎矩為： =43.984N/m(4)繪制合彎矩圖（如圖d） =46.8N/m(5)繪制扭矩圖（如圖e） =162.37N/m轉(zhuǎn)矩： =162.37N/m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f） =106.62N/m轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.59，截面C處的當(dāng)量彎矩： =+(T)= (7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）該軸強(qiáng)度足夠。6. 高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45號調(diào)質(zhì)處理，硬度（217255HBS）根據(jù)課本取c=110d110mm=19.12mm考慮有鍵槽，將直徑增大5

17、%，則d=19.12×(1+5%)mm=20.08選d=20mm2、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，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以套筒定位，則采用過渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長度I段：直接連V帶輪長度取h=2c c=2.5mmII段: 初選用6007型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為14mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為18mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為42mm，故

18、II段長：III段直徑段直徑長度取此段為齒輪軸部分，且齒輪軸在中間左面的套筒的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，因此將段直徑為42mm由手冊得：c=1.75 h=2c=2×1.75=3.5mm段直徑. 長度段直徑. 長度七.低速軸軸承的選擇計(jì)算(1)已知 2、計(jì)算輸出軸承(2)計(jì)算軸向載荷、兩軸承徑向反力： (3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P (4)計(jì)算軸承壽命根據(jù)手冊6008型軸承Cr=17000N, =3根據(jù)工作要求，查課本表19-9得：f=1.0, 表12-10得f=1.0.故此軸承預(yù)期壽命足夠八.低速軸鍵的設(shè)計(jì)由前面可知，低速軸齒輪的直徑為，輪寬度50mm（1） 平鍵類型和尺寸選擇：選A型

19、平鍵，根據(jù)軸徑直徑d=40mm和輪 寬度50mm。從表12-6查得鍵的截面尺寸b=12 h=8 L=40mm。此鍵的標(biāo)記為GB/T10951990。（2） 校核擠壓強(qiáng)度工作長度 由，查表12-6得，則（3） 校核剪切強(qiáng)度查表12-6得故擠壓和剪切強(qiáng)度足夠。九聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)（1）類型選擇 由于兩軸相對位移很小，運(yùn)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)。 （2）載荷計(jì)算 由可知其中為工作情況系數(shù)，由課本表5-2得計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3）型號選擇根據(jù)，軸徑d，軸的轉(zhuǎn)速n， 查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003，選用HL2型彈性柱銷聯(lián)，其額定轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速n=5600r/min 。因?yàn)楣史弦笫?

20、設(shè)計(jì)小結(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實(shí)踐性環(huán)節(jié)。(1) 通過這次機(jī)械設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。(2) 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過程。(3) 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理等。 （4）機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械課程當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過三周的課程設(shè)計(jì)使我從各個(gè)方面都受到了機(jī)