成果機械設計

1、設計說明書帶式輸送機傳送裝置中的一級圓柱直齒輪鏈器院系：儀器科學與：、學號：22011318、22011319日期：2014.8.26目錄一、設計任務書 3二、傳動方案的擬定 3三、電的選擇 3四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 4五、傳動零件的設計計算 4六、軸的設計 7七、鍵連接的選擇計算 10八、滾動軸承的計算 11九、聯(lián)軸器的計算 11十、箱體的設計 12十一、潤滑及密封的選擇 12十二、總結(jié) 13十三、參考資料 13一、設計任務書設計一個帶式輸送機傳動裝置，完成由輸送帶運送機器零、的工作。其中原始數(shù)據(jù)為：輸送帶工作拉力 F 為 3kN，輸送帶速度 v 為 1.5m/s，卷筒直徑 D

2、為 400mm。工作條件：帶式輸送機連續(xù)單向運荷變化不大，空載啟動；輸送帶速度允許誤差為5%，室內(nèi)工作，有粉塵；兩班制工作（每班按 8h 計算），使用期限 10 年，大修期 3 年；在中小型機械廠批量生產(chǎn)。二、傳動方案的擬定根據(jù)課程要求，選擇設計一直齒輪鏈式傳動方式進行傳動裝置設計，傳動方案示意圖如下：該傳動裝置采用一級齒輪，鏈傳動方式進行傳動，由兩對軸承、兩個齒輪（大、小齒輪）、一個鏈傳動裝置、一個聯(lián)軸器、一個滾動卷筒組成。三、電電由于選擇所需的功率選擇 = 輸送機輸出功率/輸送機效率電所需功率P = F vP =0總總= 1 2 2 45總31為鏈式傳動效率（閉式）；2為圓柱直齒輪傳動效率

3、（7 級精度）；3為一對滾子軸承效率； 4為彈性聯(lián)軸器效率；5為滾筒傳送效率； 總 = 0.96 0.98 0.982 0.993 0.96 = 0.86 = 31.5 = 6.8(Kw)00.86 = 1.3 0 = 8.84（Kw）電轉(zhuǎn)速選擇筒6010001.5滾筒轉(zhuǎn)速：n 筒 = 43（r/min）D400圓柱直齒輪常用傳動比：3 輪 5；鏈（閉式）傳動常用傳動比：2 鏈 4；故，系統(tǒng)總傳動比總 = 620 電轉(zhuǎn)速范圍為： = (620) 64 = 3841280 ( r/min)查閱資料得：電應選擇 Y 型三相異步電機，型號為 Y225M-6該型號電的額定功率和轉(zhuǎn)速如下表：四、傳動裝置

4、的運動和動力參數(shù)的計算傳動裝置的總傳動比和各級傳動比的分配總傳動比1000= 16.744總筒64其中，取鏈傳動的傳動比為：1 = 4 圓柱直齒輪的傳動比為： = 15。625 = 4.18624運動參數(shù)和動力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速主動軸：1 = = 720 r/min從動軸：2 = 2 = 172 r/min滾動軸：3 = 21 = 43 r/min各軸輸入功率和輸出功率主動軸：1 in = 0 4 = 5.23 0.993 = 6.75 Kw1 out = 1 in 3 = 5.19 0.98 = 6.615 Kw從動軸：2 in = 1 out 2 = 5.09 0.98 = 6.48 Kw2 o

5、ut = 2 in 3 = 4.99 0.98 = 6.35 Kw滾動軸：3 in = 2 out 1 = 4.89 0.96 = 6.1 Kw3 out = 3 in 5 = 4.69 0.96 = 5.86 Kw各軸輸入轉(zhuǎn)矩= 9550 0=95505.23 0.993 = 89.56 103主動軸：N mm141000從動軸：2 = 1 3 2 2 = 49.60 103 0.98 0.98 2.79 = 360.05 103 N mm滾動軸：額定功率（Kw）轉(zhuǎn)速（r/min）7.5720T3 = T2 3 1 i1 = 186.26 103 0.98 0.96 4 = 1354.94

6、103 N mm五、傳動零件的設計計算鏈傳動設計確定鏈輪齒數(shù) i1 = 4 選取小鏈輪齒數(shù)為z1 = 23，由z2 = i1 z2，得z2 = 23 4 = 92 5.16Kw，故采用 16A 鏈條，節(jié)距 p=25.40mm確定實際中心距將中心距設計成可調(diào)節(jié)的， 不必計算中心距， 可取a 0 = 40p = 40 25.4 = 1016mm確定鏈數(shù)v = z12 = 2325.4172 = 1.67m/s6010006010006) 確定作用在軸上的壓力F = 1000 = 1000 6.35 = 3802.4 N1.67 = 1.3F = 4943.11 N選擇潤滑方式為油浴潤滑圓柱直齒輪的

7、設計1）選擇材料熱處理齒輪精度等級和許用應力齒輪類型：直齒圓柱齒輪材料： 小齒輪采用 40MnB， 調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS ，Hlim1 = 730 MPa，F(xiàn)E1 = 600 MPa大齒輪采用 45 號鋼，正火，硬度156217HBS, Hlim2 = 380 MPa，F(xiàn)E2 = 320 MPa對于一般工業(yè)用齒輪傳動，采用一般可靠度 最小安全系數(shù) = 1.0， = 1.25 =Hlim1 = 730 = 730 MPaH11.0 = FE1 = 600 = 480 MPaF11.25 =Hlim2 = 380 = 380 MPaH21.0 = FE2 = 320 = 256 MPaF2

8、1.252）按齒面接觸強度計算分度圓直徑和中心距設齒輪按 7 級精度制造，取中等沖擊下的載荷系數(shù) K=1.5，齒寬系數(shù) = 1.0（軟齒面對稱布置）小齒輪的轉(zhuǎn)矩為1 = 89.56 103 N mm。 取彈性系數(shù)zE =188（鑄鋼），齒數(shù)比u = z2 = = 4.186，對于標準齒輪z = 2.5，則小圓分度圓直2Hz1徑為：221+1zEzH31 （ ）H2) = 79.85 mm21.589.561034.186+131882.5= (1.04.186380小齒輪齒數(shù)取z1 = 24，則z2 = z12 = 24 4.186 = 100.464 101故，實際傳動比為： = z2 =

9、101 = 4.2，誤差為 0.33%，在允許范圍內(nèi)。cz124齒寬：b = 1 = 1.0 79.85 = 79.85 mm取2 = 80 mm，1 = 80 + (510) = 88 mm模數(shù)：m = 1 = 79.85 = 3.327 mmz124因此模數(shù)取第二系列的m = 3.5則實際的小齒輪和大齒輪的分度圓直徑分別為：1 = z1 = 24 3.5 = 84 mm2 = z2 = 101 3.5 = 353.5 mm中心距為：a = 1+2 = 84+353.5 = 218.75 mm223）驗算齒輪彎曲強度分別根據(jù)小齒輪和大齒輪的齒數(shù)查出各自的齒形系數(shù)和齒根修正系數(shù)：Fa1 = 2

10、.75， Sa1 = 1.58Fa2 = 2.25， Sa2 = 1.82則小齒輪和大齒輪的齒輪彎曲強度為：3= 2 Fa1Sa11 = 21.52.751.5889.5610 = 49.63 MPa 480MPaF122z1803.5224= Fa2Sa2 = 49.63 2.251.82 = 46.77MPa 256 MPaF2F1Fa1Sa12.751.58 兩齒輪的彎曲強度均小于許用應力，故安全。4）輪的圓周速度計算和驗算精度小齒輪轉(zhuǎn)速為1 = 720 r/min 113.14 84 720v = 3.16m/s 10m/s60 100060 1000因此選用 7 級精度是合適的。5）

11、齒輪的結(jié)構(gòu)設計a）大齒輪的結(jié)構(gòu)設計由于大齒輪的分度圓直徑在 200mm 到 500mm 之間，所以大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，選擇正常齒制，具體幾何尺寸計算如下：齒輪模數(shù)：m = 3.5齒數(shù)：分度圓直徑： 2 = 353.5 mmz2 = 101齒頂圓直徑： 2 = 2 + 2 = 353.5 + 2 1.0 3 = 359.5 mm齒根圓直徑：2 = 2 2( + )m = 353.5 2 (1.0 + 0.25) 3 = 346 mm齒寬：2 = 80 mmb）小齒輪的結(jié)構(gòu)設計由于小齒輪的分度圓直徑小于 200mm，所以小齒輪采用實心式結(jié)構(gòu)，選擇正常齒制，具體幾何尺寸計算如下：齒輪模數(shù)：齒數(shù)：分

12、度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：m = 3.5z1 = 241 = 84 mm1 = 1 + 2 = 84 + 2 1.0 3 = 90 mm1 = 1 2( + )m = 84 2 (1.0 + 0.25) 3 = 76.5 mm齒寬：1 = 88 mm六、軸的設計主動軸的設計1.軸的材料主動軸的材料采用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的最小直徑的計算由于主動軸的輸入功率為1 in = 0 4 = 6.8 0.993 = 6.75 Kw，輸入轉(zhuǎn)矩為1 =89.56 N m，轉(zhuǎn)速為1 = 720 r/min。根據(jù) 45 號鋼的資料，查得 C=110，則2.1 in6.7533d

13、C= 110 = 23.19 1720又 在第一部分已選擇電機型號為Y160L-8，直徑D=42 mm，故軸的最小直徑為 = 30 確定軸的軸向尺寸和各段軸徑1）確定主動軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，軸的簡圖如下：3.2）主動軸的尺寸如下：a）第一段用于連接聯(lián)軸器，故d1 = 28 mm，根據(jù)轉(zhuǎn)矩 T1=89.56N.m 查表可知，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器 TL5GB4323.05.00，軸孔長度1 = 62 mm，為了保證軸肩對半聯(lián)軸器的可靠定位，故選擇1 = 60 mmb） 第二段用于伸出箱體外，不承受軸向力也不固定軸上零件，則相鄰直徑變化較小，通過水平面彎矩圖計算L134M= F1H 2

14、= 1.06619 = 71.43 N maH2求彎矩Ma = MaV2 + MaH2 = 262 + 71.432 = 76.01 N m求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T = F D1 = 2.13238 84 = 89.56 N mt122求截面的當量彎矩齒輪中心截面最，其當量彎矩為Me = Ma2 + (T)2 ，如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)應變力，取折合系數(shù) = 0.6，代入上式：e = 76.012 + (0.6 89.56)2 = 93.08 N m計算截面處軸的直徑由于軸的材料為45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，因此查表可知： = 640 MPa，1b = 60 MPa，3 Me93.08 1033則：d

15、= = 24.94 mm，由于軸端有一個鍵槽，所以軸的直徑0.11b0.160擴大3%5%，故d 26.18mm顯然d 5 = 84 mm，故，所選軸符合要求，安全。從動軸的設計1.軸的材料主動軸的材料采用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS確定軸的軸向尺寸和各段軸徑1）確定從動軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，軸的簡圖如下：2.從動軸的尺寸如下：） 第一段用于連接鏈輪，故d1 = 40 mm，軸孔長度L1 = 50 mm） 第二段用于伸出箱體外，d2 = d1 + (34)c，查表可知 c=2.0，因此d2 40 + 4 2.0 = 48 mm由于軸承與箱體壁應有一定距離，故2 = 50

16、 mmc） 第三段用于固定軸承，d3 = 48 + (34) 2.0 = 54 56 mm，查表知，可選用深溝球軸承 6011，d D B = 55 mm 90 mm 18 mm,故，d3 = 55 mm，考慮到與套筒的配合，L3 = 18 mmd） d4 = 55 + 3 2.5 = 62.5 mm，L4 = 45？ mm第五段用于連接大齒輪，5 = 70 ？ mm，5 = 80 mm第六段用于定位大齒輪，6 = 76 mm，6 = 18mmg） 7 = 4 = 62.5 mm，7 = 45？ mmh） 第八段用于固定軸承，8 = 3 = 55 mm，考慮到倒角，8 = 18 + 1.2 =

17、 19.2mm3. 從動軸強度校核計算1）已知大齒輪分度圓直徑2 = 282 mm，主動軸扭矩2 = 186.26 N m，壓力角 =20，則軸上所受的圓周力和徑向力分別為：3= 2T2 = 2 360.0510 =F2037.06Nt2D2353.5Fr2 = Ft2tan = 2037.06 tan20 = 741.43 N通過繪制軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的結(jié)構(gòu)圖（L=206mm，F(xiàn)= FQ = 2.55 kN）以及彎矩圖可計算：求垂直面的支承反力：LF r2 =2 =0.74143KN = 0.3707 kN，F(xiàn)F= F F= 00.3707kN1V2Vr11VL2求水平面的支承反力=

18、F= Ft2 = 2.03706 = 0.1019kNF1H2H22F 力在支點產(chǎn)生的反力= FK = 4.89178 = 9.26 kNF?1FL94F2F = F + F1F = 4.89 + 9.26 = 14.15 kN通過垂直面彎矩圖計算94M= M= F2V = 0.37 = 17.39 N m2LaVaV2通過水平面彎矩圖計算941H 2 = 1.018 = 47.85 N mLM= FaH2F 力產(chǎn)生的彎矩圖M2F = F K = 4.89 178 = 870.42 N m941F 2 = 9.26 = 435.22 N mLM= FaF2求彎矩Ma = MaV2 + MaH2

19、 + MaF = 17.392 + 47.852 + 435.22 = 486.13 N m求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T = F d2 = 2.035 350 = 356.125 N mt222求截面的當量彎矩齒輪中心截面最，其當量彎矩為Me = Ma2 + (T)2 ，如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)應變力，取折合系數(shù) = 0.6，代入上式：e = 486.132 + (0.6 356.125)2 = 531.02 N m計算截面處軸的直徑由于軸的材料為45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，因此查表可知： = 640 MPa，1b = 60 MPa，3 Me531.021033則：d = = 44.56 mm，由于軸端有一

20、個鍵槽，所以軸的直徑0.11b0.160擴大3%5%，故d 46.8 mm顯然d 5 = 80mm，故，所選軸符合要求，安全。?七、鍵連接的選擇計算主動軸上鍵的設計主動軸上僅在與聯(lián)軸器的連接處需要加入鍵連接，可采用 A 型平鍵。根據(jù)軸直徑d1 =28 mm，查表得平鍵的公稱尺寸為：b h = 10 8，對于該鍵進行校核：由L1 =60 mm，l = L1 b = 60 10 = 50 mm= 4T1 = 489.56= 25.59 MPa = 110 MPappd1bl28 1050因此該鍵符合要求，其長度比聯(lián)軸器短510 mm即可，綜上，該鍵的尺寸為b h l = 10 8 55 mm從動軸

21、上鍵的設計從動軸上有兩個鍵，一個用于配合鏈輪，一個用于配合齒輪。先計算配合鏈輪的鍵：根據(jù)d1 = 40 mm，L1 = 50 mm，查表知可選用 A 型平鍵，公稱尺寸為：b h = 12 8，對于該鍵進行校核：由L1 = 50 mm，l = L1 b = 50 12 = 48 mm= 4T2 = 4356.1= 61.82MPa = 110 MPappd1bl401248因此該鍵符合要求，其長度比鏈輪尺寸短510 mm即可，綜上，該鍵的尺寸為b h l = 12 8 40 mm再計算配合齒輪的鍵，根據(jù)d5 = 80 mm， L5 = 90 mm，查表知可選用 A 型平鍵，公稱尺寸為：b h =

22、 22 14，對于該鍵進行校核：由L5 = 90 mm22 = 68mml = L5 b = 90 = 4T2 = 4356.1= 11.9 MPa 11.54 kN，故，符合要求。從動軸上軸承的設計由之前的計算可知軸徑3 = 7 = 54 mm，轉(zhuǎn)速 n=256 r/min，軸承受徑向載荷 Fr2 =Ft1tan = 2034.86 tan20 = 740.63 N，使用于沒有軸向載荷，因此當量載荷為：P = Fr1 = 740.63 NLp = 10 365 16 = 58400 h。由1fpP60n計算所需的徑向基本額定動載荷值為：Cr =（ 106 Lh）N，其中fp = 1.1，ft

23、 = 1。ft所以1.1 0.7406360 1721Cr = ( 58400) 3 = 6.88 kN1061查表可知，可選深溝球軸承 6011，該軸承Cr = 30.2 kN 6.88 kN，故，符合要求。九、聯(lián)軸器的計算選擇凸緣聯(lián)軸器，因其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，裝拆和的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，適用于載荷較平穩(wěn)的場合。均較簡潔，能保證兩軸有較高根據(jù)主動軸的轉(zhuǎn)矩1 = 89.13 N m ，軸徑d1 = 30 mm，查表可選用 YL6YLD6 型聯(lián)軸器該型號聯(lián)軸器的主要參數(shù)如下表：十、箱體的設計箱體采用部分式結(jié)構(gòu)，詳細數(shù)據(jù)如下：名稱尺寸（mm）箱座壁厚5箱蓋壁厚5箱座凸緣厚12箱蓋凸緣厚12平凹緣底座厚20斜凸緣底座厚、地腳