機械課程設(shè)計(共28頁)

1、目 錄Content課程設(shè)計任務(wù)書 21傳動裝置的總體設(shè)計 32齒輪(chln)規(guī)格的設(shè)計 63軸的設(shè)計(shj) 154滾動軸承(gndngzhuchng)的校核計算 205平鍵聯(lián)接的選用和計算 216聯(lián)軸器的選擇計算 227潤滑方式 238減速器附件 239總結(jié) 25參考資料目錄 26設(shè)計(shj)任務(wù)書設(shè)計(shj)題目 設(shè)計(shj)帶式運輸機傳動裝置的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計參數(shù) 運輸帶牽引力：F=1600N運輸帶速度：V=1.4m/s滾筒直徑：D=300mm輸送帶滾輪效率：0.97工作條件：用于鍋爐房送煤，三班制工作，每班8小時，常溫下連續(xù)、單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)使用期限：12

2、年檢修間隔：3年生產(chǎn)批量及條件：小批量生產(chǎn)5臺，無鑄鋼設(shè)備減速器總體 交流異步電機一臺；斜、直齒輪各一對；角接觸球軸承2對；深溝球軸承1對；聯(lián)軸器兩個；殼體。傳動裝置布置簡圖設(shè)計要求 1.二級減速器傳動設(shè)計及計算；2.二級減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計；3.繪制減速器裝配圖；4.編寫設(shè)計計算說明書；5.減速器仿真模擬。設(shè)計時間 2013年12月20日至2013年12月30日指導(dǎo)教師：學(xué)生姓名：計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果1傳動裝置的總體設(shè)計1.1分析和確定運動方案根據(jù)傳動裝置的工作特性和對它的工作要求，并查閱相關(guān)資料，可選擇二級展開式減速器傳動方案，如圖所示。1.2選擇電動機選擇電動機類型按工作要求和工作條件選用Y

3、系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V選擇電動機的功率工作機的有效功率為從電動機到工作機輸送帶的總效率（分別為聯(lián)軸器、滾動軸承、齒輪傳動及卷筒效率）電動機所需輸出的功率kW（由于運輸機載荷穩(wěn)定，長期連續(xù)工作，因此實際所選電機額定功率略大于此值即可）確定電動機的轉(zhuǎn)速V帶的合理傳送比為二級圓柱斜齒輪減速器的合理傳送比為則總的傳送比合理范圍是 電動機的可選轉(zhuǎn)速范圍是兼顧電機成本和減速器體積及其成本，初步選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min交流異步電機1.3確定電動機型號查資料1表（14.5）選用Y132M1-6電動機，其主要參數(shù)如下:電動機額定功率P4kW電動機滿載轉(zhuǎn)速960r/min

4、電動機軸伸出端直徑38mm電動機伸出端安裝長度80mm1.4傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核1.4.1總傳動比運輸機驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)速nw=89r/min總傳動比1.4.2傳動比分配與齒數(shù)比考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級齒輪應(yīng)有相近的浸油深度，為使兩級大齒輪尺寸直徑相近，取。低速傳動比高速傳動比因此閉式傳動取高速級小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)，取大齒輪齒數(shù)為90，齒數(shù)比低速級小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比實際總傳動比i=u1u2=10.731.4.3核驗工作機驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速誤差卷筒的實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差1.5減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計算1.5.1各軸功率計算帶式運輸機為通用工作機，取電動機額定功率為設(shè)計功率。高速軸輸入功率：

5、中間軸輸入功率：低速軸輸入功率：1.5.2各軸轉(zhuǎn)速計算高速軸的轉(zhuǎn)速：中間軸的轉(zhuǎn)速：低速軸的轉(zhuǎn)速：1.5.3各軸轉(zhuǎn)矩的計算高速軸轉(zhuǎn)矩：中間軸轉(zhuǎn)矩：低速軸轉(zhuǎn)矩：各軸運動動力參數(shù)列入下表:軸名稱功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩高速軸3.9696039.4中間軸3.76248145低速軸3.5889384.15滿足要求2齒輪規(guī)格的設(shè)計注：本部分所設(shè)計圖表、公式均來自資料22.1低速級齒輪傳動設(shè)計計算2.1.1選定齒輪類型、精度等級齒輪類型：按傳動方案，選擇直齒圓柱齒輪傳動；精度等級：運輸機為一般工作機器，速度不高、載荷平穩(wěn)、工作周期長，故選用8級精度；（P130）材料：鍛鋼，軟齒面齒輪，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度

6、為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。（表7-1）2.1.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（7-15）進行計算，即a.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)低速軸傳遞轉(zhuǎn)矩由表7-5選取齒寬系數(shù)由表7-6查得材料的彈性影響系數(shù)由圖7-12查取節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5由圖7-18按齒面接觸疲勞強度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限主要結(jié)果；大齒輪的接觸疲勞強度極限由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪由圖7-19取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許局部點蝕）計算解除疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（7-18）得b.確定傳動尺寸1）試算小齒

7、輪分度圓直徑，代入中較小的值計算載荷系數(shù)由圓周速度，查圖7-7得動載系數(shù)，由表7-2查得使用系數(shù)，由表7-3,假設(shè)取得，由圖7-8查取齒向載荷分布系數(shù)（設(shè)軸剛性大）故載荷系數(shù)3）按K值對d3t修正，即計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果c.確定模數(shù)取m=2.5，中心距，圓整中心距為5的倍數(shù)，取，此時傳動比為，傳動比誤差=，傳動比誤差在允許的范圍內(nèi)。分度圓直徑則中心距由 得，大齒輪齒寬b3=120mm，小齒輪齒寬b4=125mm2.2.3校核齒根彎曲疲勞強度a.確定各參數(shù)由表7-4查得齒形系數(shù)YF3=2.55，YF4=2.22，應(yīng)力校正系數(shù)YS3=1.61，YS4=1.77由圖7-17查得YN3=0.90，Y

8、N4=0.93由圖7-16按齒根彎曲疲勞強度查得小齒輪的齒根彎曲強度極限；大齒輪的齒根彎曲強度極限取S=1.25，由式（7-16）得同理b.驗算齒根彎曲疲勞強度小于許用值450MPa,則彎曲強度足夠c.驗算所以彎曲強度滿足條件。2.2.4低速級齒輪傳動的幾何尺寸低速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表齒輪齒輪4結(jié)構(gòu)草圖計算：2.3高速級齒輪傳動設(shè)計計算2.3.1選定齒輪類型、精度等級、材料齒輪類型：按傳動方案，為減小噪音，選用斜齒圓柱齒輪傳動；精度等級和材料和低速級相同2.3.2按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（7-15）進行計算，即a.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)由圖7-15查得，則高速軸傳遞

9、轉(zhuǎn)矩由表7-5選取齒寬系數(shù)由表7-6查得材料的彈性影響系數(shù)由圖7-12查取節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.5由圖7-18按齒面接觸疲勞強度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小齒輪大齒輪斜齒圓柱齒輪傳動8級精度小齒輪調(diào)質(zhì)處理大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理由圖7-19取接觸疲勞壽命系數(shù)（允許局部點蝕）計算解除疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（7-18）得b.確定傳動尺寸初選螺旋角=14o試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值計算載荷系數(shù)由圓周速度，查圖7-7得動載系數(shù)，由表7-2查得使用系數(shù)，由表7-3，假設(shè)取得，由圖7-8查取齒向載荷分布系數(shù)（設(shè)軸剛

10、性大）故載荷系數(shù)按K值對d1t修正，即c.確定模數(shù)取確定螺旋角計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果由，取b1=50mm，b2=55mm2.1.3校核齒根彎曲疲勞強度a.確定各參數(shù)由表7-4按查得YF1=2.69，YF2=2.20，YS1=1.575，YS2=1.78由縱向重合度查圖7-14得螺旋角系數(shù)0.87由圖7-17查得YN1=0.88，YN2=0.90由圖7-16按齒根彎曲疲勞強度查得小齒輪的齒根彎曲強度極限；大齒輪的齒根彎曲強度極限取S=1，由式（7-16）得b.驗算齒根彎曲疲勞強度彎曲強度足夠c.驗算，合適。名稱計算公式結(jié)果法面模數(shù)2.0法面壓力角螺旋角 15分度圓直徑48186齒頂圓直徑5219

11、0齒根圓直徑47185中心距117齒寬 5055a.高速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表：b.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪1由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪2的結(jié)構(gòu)尺寸計算如下表：代號結(jié)構(gòu)尺寸計算公式結(jié)果輪轂處直徑70輪轂軸向長L55倒角尺寸n1齒根圓處厚度6腹板最大直徑173（取150）板孔分度圓直徑110板孔直徑20（取10）腹板厚15c.齒輪2結(jié)構(gòu)草圖計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果3軸的設(shè)計在二級展開式減速器中，三根軸跨距應(yīng)該相近，而中間軸跨距確定的自由度較小，齒輪數(shù)量多，故一般先進行中間軸的設(shè)計，以確定跨距。軸和齒輪的初步設(shè)計要保證兩齒輪間或齒輪與內(nèi)壁間距離至少10mm。注：本部分所設(shè)計圖表、公式均來自資

12、料23.1中間軸設(shè)計3.1.1選擇軸的材料中間軸受力適中，因此選擇材料為45#鋼調(diào)質(zhì)，由表9-1查出，3.1.2軸的初步估算，由式（9-2） 由表9-2查出C=118因此當軸上有兩個鍵槽時，最小直徑應(yīng)增加10%，即3.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計a.各軸段直徑的確定由于此軸受軸向載荷，優(yōu)選7207C角接觸球軸承，軸頸直徑，D=72mm，B=17mm齒輪2處軸頭直徑齒輪2定位軸肩高度該處直徑齒輪2的直徑：，齒輪3的直徑：，軸承的安裝尺寸b.軸的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計選用普通平鍵連接，由表4-1查得鍵槽尺寸鍵長L1=70mm，L2=40mm砂輪越程槽尺寸倒角C=1mmc.根據(jù)軸上零件的定位、轉(zhuǎn)配及軸的公藝性要求，參考

13、圖9-16，初步確定出中間軸的結(jié)構(gòu)如圖：計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果確定各軸段的軸向長度兩軸承頸間距（跨距）A為箱體內(nèi)壁間距離，由中間軸段設(shè)計知A=151mm軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁面之距取=10mmB為軸承寬B=17mm軸伸段長度由聯(lián)軸器軸向長決定，根據(jù)下文設(shè)計，此段長度65mm軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸向位置由中間軸2齒輪所需嚙合位置確定直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得直徑為軸段長由端蓋外與端蓋內(nèi)兩部分尺寸組成端蓋外尺寸：，k為端蓋螺釘（M8）厚度，h取15mm，端蓋內(nèi)尺寸：根據(jù)，其中，為壁厚軸承旁聯(lián)接螺栓扳手位置尺寸端蓋凸緣厚度軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁的距離B軸承

14、寬度，7207C軸承 B=17mm軸段長度3.2.4軸的結(jié)構(gòu)草圖計算項目及內(nèi)容主要結(jié)果3.3低速軸的設(shè)計3.3.1軸的材料該軸材料與中間軸材料相同，均為45#鋼調(diào)質(zhì)3.3.2按切應(yīng)力估算軸徑由表9-2查出系數(shù)C=106，取最小值38mm3.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）劃分軸段軸伸段；過密封圈處軸段；軸頸；軸承安裝定位軸段；齒輪定位軸肩；齒輪軸段2）確定各軸段的直徑軸伸段直徑選擇角接觸球軸承6209，軸徑直徑根據(jù)軸承的安裝尺寸齒輪定位軸肩確定各軸段的軸向長度軸伸段長度由聯(lián)軸器軸向長決定，根據(jù)下文的設(shè)計，此段長65mm軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸向位置由中間軸2齒輪嚙合位置確定

15、直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得直徑為軸段長與高速軸一樣由端蓋外與端蓋內(nèi)兩部分尺寸組成5）軸的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計選用普通平鍵連接，由表4-1查得鍵槽尺寸鍵長L3=63mm，砂輪越程槽尺寸，倒角C=1mm3.3.4軸的結(jié)構(gòu)草圖3.3.5校核低速軸由于低速軸承受轉(zhuǎn)矩和彎矩較大，其最小直徑接近理論計算值，因此有必要對該軸進行強度校核。由于運輸機速度恒定，載荷平穩(wěn)，故校核軸在彎扭組合變形下的應(yīng)力值小于許用應(yīng)力即可。a.簡化模型并做出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖（假設(shè)運輸機只承受轉(zhuǎn)矩作用）b.根據(jù)第三強度理論校核危險(wixin)截面強度(qingd)條件為其中(qzhng)，為折合系數(shù)，考慮與的循環(huán)特征

16、不同帶來的影響，對于不變的轉(zhuǎn)矩，=0.3經(jīng)分析，危險截面為齒輪所在截面軸的強度足夠4.2深溝球軸承壽命估算a.此對軸承主要受徑向力，軸向力很小，因此只對其徑向力校核b.減速器設(shè)計工作時間 QUOTE c.由資料2式（10-3）得基本額定壽命為查資料2附表5得C=31.5kN， QUOTE 因此， QUOTE 軸承具有足夠的使用壽命5平鍵聯(lián)接的選用和計算5.1鍵類型的選擇選擇45#鋼，其許用擠壓應(yīng)力5.1.1高速軸右端聯(lián)接彈性聯(lián)軸器，鍵槽部分軸徑為32mm，軸段長65mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）b=10mm,h=8mm,L=45mm5.1.2低速軸,軸徑為52mm，軸段長73mm，所以選

17、擇雙圓頭普通平鍵（A型）b=16mm,h=10mm,L=63mm鍵槽部分軸徑為38mm，軸段長65mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）b=10mm,h=8mm,L=45mm5.1.3中間軸,軸徑為42mm，軸段長78mm和45mm，所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵, b=12mm,h=8mm,L1=70mm, L2=40mm5.2鍵類型的校核5.2.1高速軸鍵的接觸長度 接觸高度 由資料2式（4-2）得則強度足夠，合格5.2.2中間軸鍵的接觸長度 ，接觸高度 則強度足夠，合格5.2.3低速軸鍵的接觸長度 接觸高度 則強度足夠，合格6聯(lián)軸器的選擇計算6.1高速軸輸入端聯(lián)軸器的選擇高速級的轉(zhuǎn)速較高

18、，轉(zhuǎn)矩較低，選用有緩沖功能的彈性套柱銷聯(lián)軸器由前面分析，選擇載荷系數(shù)K=1.5，則計算轉(zhuǎn)矩 工作轉(zhuǎn)速 軸徑，電動機查資料1表12-7選用聯(lián)軸器為：與原設(shè)計鍵槽匹配，合乎上述工作要求。6.2低速軸輸出端聯(lián)軸器的選擇低速級由于轉(zhuǎn)速不高，轉(zhuǎn)矩較大，工作平穩(wěn)，為降低成本，選用剛性凸緣聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩 工作轉(zhuǎn)速 軸徑，查資料1表12-4選用聯(lián)軸器為：與原設(shè)計鍵槽匹配，合乎上述工作要求。7潤滑方式由于所設(shè)計的減速器齒輪圓周速度適中，最大值約為2.07m/s2m/s，故齒輪和軸承的潤滑方式均選用油潤滑?？紤]到減速器的工作載荷不是太大，故潤滑油選用中負荷工業(yè)齒輪油（GB59031986），牌號選68號。潤滑油在

19、油池中的深度保持在6880mm之間。由于軸承選用了油潤滑，故要在端蓋和箱體內(nèi)壁上設(shè)置油槽和油溝，當齒輪攪油使油飛濺到箱體內(nèi)壁時，軸承可得到充分潤滑。由于減速器工作在煤粉煙塵環(huán)境中，而且箱體內(nèi)壁油液很多，為保證減速器內(nèi)清潔，在端蓋處設(shè)有擋油環(huán)。8減速器附件8.1窺視孔及窺視孔蓋由于受集體內(nèi)壁間距的限制，窺視孔的大小選擇為長99mm，寬55mm。蓋板尺寸選擇為長115mm，寬90mm。蓋板周圍分布4個M8的全螺紋螺栓。由于要防止污物進入機體和潤滑油飛濺出來，因此蓋板下應(yīng)加防滲漏的墊片?？紤]到濺油量不大，故選用石棉橡膠紙材質(zhì)的紙封油圈即可?？紤]到蓋板的鑄造加工工藝性，故選擇帶有凸臺的鑄鐵蓋板。8.2

20、通氣器為防止由于機體密封而引起的機體內(nèi)氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙及密封處向外滲漏，使密封失靈。故在窺視孔蓋凸臺上加安通氣裝置。由于減速器工作在情節(jié)的室內(nèi)環(huán)境中，故選用結(jié)構(gòu)簡單的通氣螺塞即可，其規(guī)格為M271.5。8.3放油孔及放油螺塞：為了能在換油時將油池中的污油排出，清理油池，應(yīng)在機座底部油池最低處開設(shè)放油孔。為了能達到迅速放油地效果，選擇放油螺塞規(guī)格為M201.5。考慮到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈選用材質(zhì)為工業(yè)用革的皮封油圈。8.4油面指示器為了能隨時監(jiān)測油池中的油面高度，以確定齒輪是否處于正常的潤滑狀態(tài)，故需設(shè)置油面指示器。在本減速器中選用桿式油標尺，放置于機座側(cè)壁，油標

21、尺型號選擇為M20。8.5吊耳和吊鉤為了方便裝拆與搬運，在機蓋上設(shè)置吊耳，在機座上設(shè)置吊鉤。吊耳用于打開機蓋，而吊鉤用于搬運整個減速器。考慮到起吊用的鋼絲直徑，吊耳和吊鉤的直徑都取17.4mm。8.6定位銷本減速器機體為剖分式，為了保證軸承座孔的加工和裝配精度，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)接后，在鏜孔之前，在機蓋與機座的連接凸緣上應(yīng)裝配定位銷。定位銷采用圓錐銷，安置在機體縱向兩側(cè)的聯(lián)接凸緣得結(jié)合面上，呈非對稱布置。圓錐銷型號選用GB117-86 A835。8.7起蓋螺釘在機蓋與機座聯(lián)接凸緣的結(jié)合面上，為了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封膠。因此聯(lián)接結(jié)合較緊，不易分開。為了便于拆下機蓋，在機蓋地凸緣上設(shè)

22、置一個起蓋螺栓。取其規(guī)格為M1022。其中螺紋長度為16mm，在端部有一個6mm長的圓柱。8.8減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸（資料1表4-1）項目結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚8mm箱蓋壁厚8mm箱蓋凸緣厚度12mm箱座凸緣厚度12mm箱底座凸緣厚度20mm箱蓋、箱座筋厚7mm軸承旁凸臺半徑20mm凸緣軸承蓋外徑115mm，125mm（低速軸）地腳螺釘直徑與數(shù)目16mm，6個通孔直徑20mm沉頭座直徑38mm底座凸緣尺寸25mm連接螺栓軸承旁連接螺栓直徑12mm箱座、箱蓋連接螺栓直徑及間距8mm，120mm連接螺栓直徑12mm通孔直徑13.5mm沉頭座直徑26mm凸緣尺寸20mm定位銷直徑6mm軸承蓋螺釘直徑8mm視孔蓋螺釘直徑6mm吊環(huán)螺釘直徑16mm外箱壁至軸承座端面距離45mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離10mm大齒輪端面與內(nèi)箱壁距離12.5mm機械設(shè)計(shj)設(shè)計心得這一學(xué)期，我參加了為期數(shù)周的機械設(shè)計課程，感慨很多。這是一門(y mn)要同時考察我們多種能力的課程，算術(shù)能力，分析能力，識圖能力，畫圖能力。在設(shè)計得過程中，得同時查閱多種資料，對增長我們的知識起了很大的作用。但是，作為一名機電學(xué)院的學(xué)生，我真的感到很慚愧，因為我連最基本的畫圖的能力都還沒有掌握，更不用說去設(shè)計，計算各種( zhn)復(fù)雜的機器。主要是大二的時候沒有認真學(xué)，或者是根本沒有學(xué)，直到掛科