帶式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)范例一

1、設(shè)計(jì)題目

帶式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器

2、系統(tǒng)簡圖

系統(tǒng)簡圖如下圖所示

3、工作條件

單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動，經(jīng)常滿載，空載啟動，單班制工作（一天8小時），使用期

限5年，輸送帶速度容許誤差為±5%。

4、原始數(shù)據(jù)

拉力F=2.2kN

速度v=09m/s

直徑D=300mm

二、總體設(shè)計(jì)

（一）、選擇電動機(jī)

1、選擇電動機(jī)的類型

根據(jù)動力源和工作條件，選用Y型三相交流異步電動機(jī)。

2、確定電動機(jī)的功率

1）計(jì)算工作所需的功率

其中，帶式輸送機(jī)的效率大.=0.95o

2）通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-1確定各級傳動的機(jī)械效率:V帶=0.96；

齒輪少=0.97；軸承中=0.99；聯(lián)軸器小=0.99?？傂?/p>

4=7遍戊=0.96x0.972xO.993xO.992=0859。

p7AR

電動機(jī)所需的功率為：綜=—=M3=2.4"W。

°〃0.859

由表《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》10-110選取電動機(jī)的額定功率為3kW。

3）電動機(jī)的轉(zhuǎn)速選960r/min和1420r/min兩種作比較。

工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：=空出業(yè)=57.3r/min

7lD

現(xiàn)將兩種電動機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較如下表所示

額定功率滿載轉(zhuǎn)速

方案電動機(jī)型號/kW/rmin-1傳動比

IY132S-6396016.76

IIY100L2-43142024.78

由上表可知方案II的總傳動比過大，為了能合理分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊,

決定選用方案I。

4）選定電動機(jī)型號為Y132S-6。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》10-111得電動機(jī)

外伸軸直徑D=38,外伸軸長度E=80,如下圖所示。

（二）、傳動比分配

根據(jù)上面選擇的電動機(jī)型號可知道現(xiàn)在的總傳動比i=16.76,高速級齒輪轉(zhuǎn)動比

彳=4.76,低速級齒輪傳動比％=3.52。

（三）、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)

1、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算

n|=nm=960r/min

?1960.

='=----=201.7r/mm

z,4.76

”,130.14.

=—=------=57.3r/min

i23.52

2、各軸輸出功率計(jì)算

Px=6小=3X0.99ZW=2.97ZW

P2=劭3%=2.97x0.99xO.97ZW=2.85ZW

A=&A%=2.85x0.99xO.97ZW=2.74ZW

3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算

7；=95504：2.97

9550x——Nm=29.5N-m

n\960

(=9550285

號9550x——N-〃z=134.9N-m

n2201.7

7；=95502.74

片9550x——N"=456.7M〃？

%57.3

各軸運(yùn)動和動力參數(shù)如下表所示

參數(shù)軸名

高速軸中間軸低速軸

960201.757.3

轉(zhuǎn)速〃/八miJ

功率P/HV2.972.852.74

轉(zhuǎn)矩29.5134.9456.7

傳動比i4.763.52

三、傳動零件的計(jì)算

（一）、高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)

1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。

1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度足夠。

2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB,調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為

241-286HBS,cyHlM=730MPa,cTFE=600MPa,大齒輪為ZG35Si,調(diào)質(zhì)處理，硬度為

241-269HBS,crHlim2=620MPa,<rre=51OMPa。

3）選小齒輪齒數(shù)為Zi=26,則大齒輪齒數(shù)Z2=iiXZi=26X4.76=123.76,取Z2=124,

實(shí)際傳動比i=三=坦=4.77。

Z126

2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

?工八t>\2KT,u+\（Z?1

設(shè)計(jì)公式4——Lx-------

（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值

1）試選載荷系數(shù)K=1.5

2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩Ti=29.5N?m=29500N?mm

3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.8

\_

4）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)ZE=188MR?3

5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力

通過查教材表11-5,取S4=l.l

[crwl]==型=6MMPa

S"L1

1

[%2]=a皿=—=564MPa

SH11

（2）計(jì)算

1）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑4

I2K7；j+1

=45.3mm

u

2）計(jì)算齒寬念4=0.8x45.3=36.24,取仇=40“%,々=45“篦

3）計(jì)算模數(shù)/〃=4=竺^=1.74,取m=2mm

Z126

實(shí)際直徑4=Z]xm=26x2=52mm,d?=124x2=248m/n

4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度

通過查教材表H-5,?。?1.25

由圖11-8和11-9查得

%=2.71%=1.62則

%2=212,%2=L83''

二2叼勺及“

93AMPa<回J=480Mpa

2

bmzl

=S2.5MPa<I%]=408Mpa

5）齒輪的圓周速度

v=-7rdM-=2.6b/7/5

60x1000

對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。

高速齒輪各參數(shù)如下表所示

名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm

模數(shù)m2

壓力角

%20°

齒數(shù)26

Z1

124

Z2

傳動比i4.77

分度圓直徑52

4

248

d2

齒頂圓直徑dai=d[+2h：ni56

252

r

da2=d2+2ham

齒根圓直徑47

dfl=4-2（h：+c）m

243

df2=d2-2（瓦+c）m

中心距m（z+z/150

a=-----x!------

2

齒寬

b]=b+545

40

b2=b

（二）、低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)

1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。

1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度足夠。

2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB,調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為

241-286HBS,aHVml=730MPa,aFE=600MPa,大齒輪為ZG35Si,調(diào)質(zhì)處理，硬度為

241-269HBS,awlim2=620MPa,aFE=5\0MPa。

3）選小齒輪齒數(shù)為Zi=34,則大齒輪齒數(shù)Z2=i2XZi=34X3.52=119.68,取Z2=120,

120

實(shí)際傳動比i=&3.53o

434

2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)公式4V也四組

\裔U

（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值

1）試選載荷系數(shù)K=L5

2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=134.9N?m=134900N?mm

3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.8

\_

4）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)乙=188MPa5

5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力

通過查教材表11-5,取S“=l.l

[%]==—=664Mpa

分加心_664564Mpa

SH~1.1

（2）計(jì)算

i）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑4

2）計(jì)算齒寬ZJ=4M=0.8X76.7=61.36,取b,=65mm,l\=70mm

3）計(jì)算模數(shù)m=—=I^L-2.25,取m=2.5mm

Z134

實(shí)際直徑4=Z1xzn=35x2.5=85mm,<7,-120x2.5=300mm

4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度

通過查教材表11-5,取S「=1.25

由圖11-8和11-9查得

%=2.61,31.63則

%2=215,&=L78'、

2附爭上=1413MPa<⑸j=480MPa

。八//與注=127.<[crF2]=408Mpa

5）齒輪的圓周速度

乃

v=二0.79m/s

60x1000

對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。

低速齒輪各參數(shù)如下表所示

名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm

模數(shù)m2.5

壓力角

%20°

齒數(shù)34

Z1

120

Z2

傳動比i3.53

分度圓直徑85

4300

d2

齒頂圓直徑%=4+2碗90

305

da2=d2+2h'am

齒根圓直徑%[=4-2(/z*+c)m78.75

293.75

df2=d2-2(/z；+c)m

中心距m(z,+zj195

a=-----!-----

2

齒寬A=/7+570

65

b2=b

四、軸的設(shè)計(jì)

(一)、軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)

根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計(jì)算公式

，C的值通過查教材表14-2確定為：C=107o

1、高速軸力而1=°3囚=107xj垣=15.6加〃，因?yàn)楦咚佥S最小直徑處安裝聯(lián)

m,nl

1nlV960

軸器設(shè)一個鍵槽，因此dminl=dminl(1+5%)=16.4〃?〃7。

2、中間軸J=Cap-=107xJ^-=25.9mmo

mm2q%V201.7

3、低速軸因?yàn)榈退佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸

器設(shè)一個鍵槽，因此dnM=4^10+5%）=40.7mm。

（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計(jì)

減速器草圖如下圖所示

（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、高速軸

1）高速軸的直徑的確定

公：最小直徑處與電動機(jī)相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此公=38即

如：密封處軸段dI2=42mm

《3：滾動軸承軸段43=45加”滾動軸承選取6009：dXDXB=45mmX75mmX16mm

4」過渡段44=48〃〃〃

齒輪軸段由于齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。

dl5：滾動軸承段，dt5=45mm

2）高速軸各段長度的確定

/11：/1（-50mm

/12：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定心=40m加

/13：由滾動軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定/l3=30mm

/14：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定兒=8。帆加

/15：由高速小齒輪齒寬確定％=45mm

/,6：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定％=40〃"%

2、中間軸

1）中間軸各軸段的直徑確定

d2,：最小直徑處滾動軸承軸段，因此4=45〃"〃.滾動軸承選取6009dXDXB=45mm

X75mmX16mm。

J22：低速小齒輪軸段取42=48〃加？

d23：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求取43=52〃jm

d24:高速大齒輪軸段取g=48〃7m

d25：滾動軸承段d25=45mm

2）中間軸各軸段長度的確定

/21：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系取J=32.5利”

/12：由低速小齒輪齒寬取G=65相加

/23：軸環(huán)取

/14：由高速大齒輪齒寬取L=40〃7m

,25:125=42.5mm

3,低速軸

1）低速軸各軸段的直徑確定

J31：滾動軸承軸段，因此4=50/加.滾動軸承選取6010dXDXB=50mmX80mniX

16mm。

g：低速大齒輪軸段取42=52M加

%：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求取43=56〃加

4〉過度段取，考慮擋油盤的軸向定位取44=54〃7m

d35：滾動軸承段d35=5Qmm

46：封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標(biāo)注，取46=48〃"〃

47：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段47=45

2）低速軸各軸段長度的確定

/31：由滾動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定取4=32.55

Z32：由低速大齒輪齒寬取&=65m/n

/33：軸環(huán)取/33=10mm

/34：由裝配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu)取4=45〃?加

/35：滾動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系/35=42.5mm

左：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定4=4。斷

l37：l37=15mm

五、軸的校核（低速軸）

1、低速軸的受力分析

圓周力、徑向力、軸向力大小如下：

F=24=2^^=3044.67'

“匕0.3

F,=Rtan。=304467x0.36=109608N

2、低速軸的受力情況如下圖所示

ha

F2V

Flv

3、求垂直面的支承反力

p="4」°9608XU9.5=73174N

rxvL179

E=364.34N

4、求水平面的支承反力

P}H=F〃=與=304467/2=152234N

5、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示

Mav

Mav'

Mav=p2v?L2=364.34X0.0595=21.68N.m

=731.74X0.1195=87.44N.m

Mav=F\V*^2

6、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示

〃=產(chǎn)］〃?乙=152234x0.1195=181.927V*m

7、求合成彎距

2222

Ma=^MaV+MaH=A/21.68+181.92=183.2IN?m

M'a=+MJ=,87.442+181.922=201.84N?m

8、危險截面的當(dāng)量彎距

由下圖可見，截面a-a最危險，其轉(zhuǎn)距73=4567?7.加

當(dāng)量彎距

如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變力，取折合系數(shù)a=0.6,代入上式

22

Me==A/183.21+(0.6X4567)=329.63N?tn

9、計(jì)算危險截面處軸的直徑

軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1查得q=650MPa,由表14-3查得

[cr-i*]=60MPa

一3329.63

xlO3=38.02mm

d"V0.1x60xl06

考慮到鍵槽對軸的削弱,將d值增大5%,d=1.05X38.02=39.92mm<44mm

故軸符合強(qiáng)度要求。

六、鍵的選擇

(一)、高速軸鍵的選擇

高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑d=38mm,通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸：bXh=12X8(t=5.0,r=0.25)o

標(biāo)記:鍵12義868/口096-2003。鍵的工作長度1=44廊,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5X8=4mm,

傳遞的轉(zhuǎn)矩

T=E=29.5N?mo

按表6-2差得鍵的靜連接時需用應(yīng)力［bJ<100MPa則

2TxlQ32x29.5x103

=S.S2MPa<[a]

kid4x44x38i)

所以高速軸上的鍵強(qiáng)度足夠。

(二)、中間軸鍵的選擇

中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的，因此選用圓頭普通平鍵。因?yàn)楦咚俅簖X輪齒寬

B=40mm,軸段直徑d=48mm,所以通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-33選用b

Xh=14X9(t=5.5,r=0.25),標(biāo)記:鍵14X9GB/T1096-2003。低速小齒輪齒寬B=70,

軸段直徑d=48,所以選用bXh=14X9(t=5.5,r=0.25),標(biāo)記：鍵14X9GB/T1096-2003。

由于兩個鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩都相同，所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長度L=36m,鍵的接觸

高度k=0.5h=0.5X9=4.5mm,傳遞的轉(zhuǎn)矩T=134.9N?根則

2Txi()32x134.9x1(33

=34.70加&<[%,]

kid4.5x36x48

故軸上的鍵強(qiáng)度足夠。

(三)、低速軸鍵的選擇

低速上有兩個鍵，一個是用來安裝低速級大齒輪，另一個是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪

選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑d=95mm,輪寬B=130mm,通過查表《機(jī)械設(shè)

計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-33選用bXh=14X9(t=5.5,r=0.25)標(biāo)記：鍵14X

9GB/T1096-2003。鍵的工作長度L=59mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5X9=4.5mm,傳遞的

轉(zhuǎn)矩T=13=456.7N?m則

2Txi()32x456.7x1(33

Op=66A6MPa<[cyp]

kid4.5x59x52

故安裝齒輪的鍵強(qiáng)度足夠。

安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵，軸直徑d=45mm,所以選鍵bXh=14X9。標(biāo)記:

鍵14X9GB/T1096-2003o鍵的工作長度L=78mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5X=4.5mm,

傳遞的轉(zhuǎn)矩丁=4=456.7N?根則

27X1()32x456.7x1()3

=57.10MP”[b/」

kid4.5x79x45

故選的鍵強(qiáng)度足夠。

七、滾動軸承的選擇

（一）、高速軸軸承的選擇

根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)

43=d1^45加，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-35選軸承型號為6009。

（二）、中間軸軸承的選擇

根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)°21=d25=45,

查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-35選軸承型號為6009。

（三）低速軸軸承的選擇

根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)41=45=50,

選軸承型號為6010。

八、聯(lián)軸器的選擇

根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸（低速軸）選用凸

緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取KA=1.3,則

.=KR=1.3x29.5=38.35N?m

北=陽心=1.3x134.9=175.37N?加

按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表10-41,

高速軸選用YL7聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩7；=160N?〃z,孔徑d=38mm,L=60mm,許用轉(zhuǎn)速

n=7600r/min,故適用；低速軸選用YL10聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩（=630N-〃z,孔徑d=45mnb

L=84mm,許用轉(zhuǎn)速n=6000r/iiiin,故適用。

九、箱體的設(shè)計(jì)

箱體各部分尺寸關(guān)系如下表所示

名稱符號尺寸關(guān)系

mm

箱座壁厚810

箱蓋壁厚518.5

箱蓋凸緣厚度bi12.75

箱座凸緣厚度b15

地腳螺釘直徑dfM16

地腳螺釘數(shù)量n6

軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑diM16

蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2M8

聯(lián)接螺栓d2的間距L

軸承端蓋螺釘直徑d3MIO

檢查孔蓋螺釘直徑

d4M4

定位銷直徑d8

大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離LI

軸承座軸承蓋外徑DI125

D2125

D3130

箱體外壁到軸承座端面的距離L2

凸緣尺寸Cl16

C214

箱坐上的肋厚ml8.5

十、潤滑、密封的設(shè)計(jì)

］、潤滑

因?yàn)辇X輪的速度都比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導(dǎo)入軸承，或難以使軸承浸

油潤滑。所以，減速器齒輪選用潤脂脂潤滑的方式潤滑。

1、密封

為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧?/p>

箱體與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度，一般為小于或等于6.3,另外就是連接

箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大，安裝時必須把螺栓擰緊。外伸軸處的密封根據(jù)

軸的直徑選用國家標(biāo)注U型密封圈。

十一、設(shè)計(jì)小結(jié)

二周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是二級圓柱齒輪減速器。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)

書的要求，同學(xué)們展開了激烈的討論。我也查閱了大量資料，然后才開始設(shè)計(jì)。但其中

還是出了很多問題，主要有兩個：

1、齒輪設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

齒輪設(shè)計(jì)中首先遇到的是齒數(shù)和模數(shù)的決定。后來，通過與同學(xué)們的互相討論。為

使工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)盡量把模數(shù)取小，齒數(shù)增大，這樣也便于加工，且運(yùn)動過程中噪

聲、振動均小。

2、軸設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題

軸的設(shè)計(jì)過程中，開始是按順序先設(shè)計(jì)I軸，但是在設(shè)計(jì)中I軸的軸向尺寸定不下

來，這是因?yàn)镮軸的尺寸與n軸和in軸的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，故應(yīng)先把第I、n、in軸的

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排列在一張紙上，綜合考慮才能正確把握各軸的軸向定位。

由于設(shè)計(jì)過程中開始沒有注意到Z2的齒頂圓應(yīng)e到in軸外端的距離這一條件，導(dǎo)致

設(shè)計(jì)后，這一要求不符合。解決辦法是重新確定齒數(shù)，加大各軸中心距以滿足這一要求。

從這里我注意到：設(shè)計(jì)過程中綜合考慮全盤布局是十分重要的，否則會顧此失彼。

因此，必須繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣，提高計(jì)算能力和操作能力。

通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更加深入地了解了機(jī)械設(shè)計(jì)這一門課程。機(jī)械設(shè)計(jì)不僅僅

是一門課，我們必須通過理論接合實(shí)際，深入地去了解其中的概念和設(shè)計(jì)過程，這樣我

們不但學(xué)到了理論知識，而且有助于提高我們的綜合素質(zhì)。這次設(shè)計(jì)不但涉及到我們學(xué)

過的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《畫法幾何及機(jī)械制圖》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、CAD

制圖等知識，還涉及到我們還沒學(xué)過的《公差與配合》等?？梢?，機(jī)械設(shè)計(jì)是一門廣泛

綜合的課程，單單靠教材學(xué)的點(diǎn)點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們很有必要多點(diǎn)吸收課外的有關(guān)知

識。今后一定要注意綜合思考問題和解決問題能力的提高，盡可能在工作和學(xué)習(xí)中少走

彎路，但決不能回避困難，遇到困難時要冷靜思考，多看參考書，問老師和同學(xué)們，力

爭盡快解決問題，設(shè)計(jì)中的問題請老師多多指教。

十二、參考資料

1、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（教材）第五版，高等教育出版社，主編：楊可楨、程光蘊(yùn)、李仲生。

2、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：張建中。

3、《畫法幾何及機(jī)械制圖》（教材），中國礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：李愛軍、陳國平。

4、《AutoCAD2004》（教材），中國礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：莊宗元。

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)范例2

姓名：_____________

班級：________

學(xué)號：_____________

指導(dǎo)教師：__________

成績：__________

日期：2011年6月

目錄

1.設(shè)計(jì)目的............................................2

2.設(shè)計(jì)方案............................................3

3.電機(jī)選擇............................................5

4.裝置運(yùn)動動力參數(shù)計(jì)算................................7

5.帶傳動設(shè)計(jì)..........................................9

6.齒輪設(shè)計(jì)............................................18

7.軸類零件設(shè)計(jì)........................................28

8.軸承的壽命計(jì)算......................................31

9.鍵連接的校核........................................32

10.潤滑及密封類型選擇................................33

11.減速器附件設(shè)計(jì)....................................33

12.心得體會..........................................34

13.參考文獻(xiàn)..........................................35

1.設(shè)計(jì)目的

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)則

是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)

學(xué)生第一次全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，其目的是：

(1)通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，培

養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與實(shí)際知識去分析和

解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力。

(2)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。

(3)通過制定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算

零件工作能力，確定尺寸和掌握機(jī)械零件，以較全面的考慮制造工藝，

使用和維護(hù)要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件，機(jī)械

傳動裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)過程和方法。

(4)學(xué)習(xí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算，繪圖，查閱

設(shè)計(jì)資料和手冊，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。

2.設(shè)計(jì)方案及要求

據(jù)所給題目：設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動裝置（兩級展開式圓柱直齒輪減

速器）方案圖如下：

1—輸送帶

2—電動機(jī)

3—V帶傳動

4一減速器

5-聯(lián)軸器

技術(shù)與條件說明：

1）傳動裝置的使用壽命預(yù)定為8年每年按350天計(jì)算，每天16小時計(jì)

算；

2）工作情況：單向運(yùn)輸，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境溫度不超

過35度；

3）電動機(jī)的電源為三相交流電，電壓為380/220伏；

4）運(yùn)動要求：輸送帶運(yùn)動速度誤差不超過5%；滾筒傳動效率0.96；

5）檢修周期：半年小修，兩年中修，四年大修。

設(shè)計(jì)要求

1）減速器裝配圖1張；

2）零件圖2張（低速級齒輪，低速級軸）；

3）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，按指導(dǎo)老師的要求書寫

4）相關(guān)參數(shù)：F=8KN,V=0.6m/5,D=400mmo

3.電機(jī)選擇

3.1電動機(jī)類型的選擇

按工作要求和工作條件選用Y系列鼠籠三相異步電動機(jī)。其結(jié)構(gòu)為全封

閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。

3.2選擇電動機(jī)的容量

工作機(jī)有效功率P-襦，根據(jù)任務(wù)書所給數(shù)據(jù)F=8KN,V=0.6%。則有:

PH.=3=-x-=4.8KW

10001000

從電動機(jī)到工作機(jī)輸送帶之間的總效率為

”二nF小X術(shù)乂小乂小

式中小，％,彷，％,%分別為V帶傳動效率，滾動軸承效率，齒輪傳

動效率，聯(lián)軸器效率，卷筒效率。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》知名=0.96,%=0.99,

7=0.97,%=0.99,%=0.99,則有:

公=0.96x0994x0.972x0.99x099

=0.85

所以電動機(jī)所需的工作功率為:

P4.8

P4=K=5.88KW

0.9〃x0.96x0.85

取P4=6.0KW

3.3確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速

按推薦的兩級同軸式圓柱斜齒輪減速器傳動比I齒=8?40和帶的傳動比

I帶=2?4,則系統(tǒng)的傳動比范圍應(yīng)為：

人=1齒、端=(8~40)x(2?4)=16?200

工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為

60x1000v60x1000x0.6

riw---------------—-=---2--8-.-7--/-V--m---i-n--

兀D3.14x400

所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為

nd=Ixx*=（16~200）x28.7r/min

=（459-5740）r/min

符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min和1500r/min三種，由于

本次課程設(shè)計(jì)要求的電機(jī)同步轉(zhuǎn)速是1000r/min。查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（軟

件版）【常有電動機(jī)】-【三相異步電動機(jī)】-【三相異步電動機(jī)的選型】

-[Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)技術(shù)條件】-【電動機(jī)的機(jī)座號與轉(zhuǎn)

速對應(yīng)關(guān)系】確定電機(jī)的型號為Y160M-6.其滿載轉(zhuǎn)速為970r/min,額定

功率為7.5KW。

4.裝置運(yùn)動動力參數(shù)計(jì)算

4.1傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比

1）傳動裝置總傳動比卜=%=等=33.8

小.28.7

2）分配到各級傳動比

因?yàn)?“=，?帶,i齒已知帶傳動比的合理范圍為2?4。故取V帶的傳動比

ZO.=2.2則1齒=旦=15.5分配減速器傳動比,參考機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書圖12分

201

配齒輪傳動比得高速級傳動比八=4.70,低速級傳動比為小=里=3.27

4.70

4.2傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算

電動機(jī)軸：

轉(zhuǎn)速：no=97Or/min

輸入功率：Po=P4=6.OKW

66

輸出轉(zhuǎn)矩：To=9.55x10x=9.55x10x12

no970

=5.9x10“N,相加

I軸（高速軸）

*土、擊970...._..

轉(zhuǎn)速：ni=——=--------17mm=4407min

，帶2.2

輸入功率：p1=poX701=PoX771=6.0x0.96=5J6KW

輸入轉(zhuǎn)矩

T1=9.55xlO6x—=9.55x=1.3x10'N?mm

m440

II軸（中間軸）

轉(zhuǎn)速：112=-=-^^-=93.6r/min

in4.7

輸入功率：P2=Pix72=Pix力、〃3=5.76x0.99x0.97

=5.5KW

輸入轉(zhuǎn)矩：

65

T2=9.55x1（Fx生=9.55x10x-^-=5.6xl0A^-/m?

m93.6

HI軸（低速軸）

'ril〃293.6-c//.

轉(zhuǎn)速：113=-=---=28.6r/min

1233.27

輸入功率：P3=P2X〃23=P2X〃2*〃3=5.5x0.99x0.97

=5.28KW

輸入轉(zhuǎn)矩：

T?=9.55xl()6￡1=9.55x106x”=1.76x106

3小28.6

卷筒軸：

轉(zhuǎn)速：n卷=n3=28.6r/min

輸入功率：P卷=P3x〃34=尸3*〃2X〃4=5.28x0.99x0.99

=5.17KW

輸入轉(zhuǎn)矩：T卷=9.55x106￡￡=9.55x1()6x生=1.73x106Nmm

〃428.6

各軸運(yùn)動和動力參數(shù)表4.1

釉號功率轉(zhuǎn)矩(Nsm)轉(zhuǎn)速(%")

(KW)

電機(jī)軸65.9X10，970

1軸5.761.3x105440

2軸5.55.6'1。593.6

3軸5.281.76x10628.6

卷同軸5.171.73'10628.6

圖4-1

5.帶傳動設(shè)計(jì)

5.1確定計(jì)算功率

據(jù)⑵表8-7查得工作情況系數(shù)KA=L1。故有：

p”，=K，ixp=l.lx6.0=6.6KW

5.2選擇V帶帶型

據(jù)P“和n有⑵圖8-11選用A帶。

5.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑S并驗(yàn)算帶速

(1)初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d#有⑵表8-6和8-8,取小帶輪直徑

ddi=125mm。

(2)驗(yàn)算帶速v,有：

_X%_3.14x125x970

60x100060x1000

=6.35/

因?yàn)?.35m/s在5m/s~30m/s之間，故帶速合適。

(3)計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑d”2

d"2=%xdm=2.2xl25=275mm取dd2=280mm

新的傳動比ix等=2.24

125

5.4確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度L」

(1)據(jù)［2］式8-20初定中心距a°=700mm

(2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度

71(ddi-4/2)一

Ldo=2ao+—(6?^]++

4ao

2x700+昔(280+125)+等系

=2044mm

由⑵表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Le/=2000mm

(3)計(jì)算實(shí)際中心距

L,—Z/J2000—2044?

a?a+」——如0=700+--------------°618mm

n°22

中心局變動范圍：amin=a一°Ol》=64的加

6網(wǎng)=。+0.。%=738mm

5.5驗(yàn)算小帶輪上的包角

573°

a=18tf-(J-J)x^^=1669°>90°

rf24/Ia

5.6計(jì)算帶的根數(shù)z

(1)計(jì)算單根V帶的額定功率P，

由〃=12。?根和〃0=970r/min查⑵表8-4a得

Po=1.39KW

據(jù)no=97O%M,i=2.2和A型帶,查⑵8-4b得

△Po=O.UKW

查⑵表8-5得Ko=0.96,—=1.03,于是：

P，.=(P()+APO)XKLXK?

=(1.39+0.11)x0.96xl.03=1.48KW

(2)計(jì)算V帶根數(shù)z

故取5根。

5.7計(jì)算單根V帶的初拉力最小值(F。)min

由⑵表8-3得A型帶的單位長質(zhì)量q=0.1%。所以

(Fo)min=500XQ5-Ka)P”,十

K&XZXU

(2.5-0.96)x6.6

500x+0.1x6.352

0.96x5x6.35

=170.76N

應(yīng)使實(shí)際拉力泣大于（F。）min

5.8計(jì)算壓軸力FP

壓軸力的最小值為：

a

（F。）min=2xzx（F。）minXSinI=2X5X179.96X0.99

=1696.45N

5.9帶輪設(shè)計(jì)

（1）小帶輪設(shè)計(jì)

由Y160M電動機(jī)可知其軸伸直徑為d=mm,故因小帶輪與其裝配，故

小帶輪的軸孔直徑do=42mm0有[4]P622表14-18可知小帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)

心輪。

（2）大帶輪設(shè)計(jì)

大帶輪軸孔取32mm,由[4]P622表U-18可知其結(jié)構(gòu)為輻板式。

6.齒輪設(shè)計(jì)

6.1高速級齒輪設(shè)計(jì)

1.選定齒輪類型，精度等級，材料及模數(shù)

1）按要求的傳動方案，選用圓柱直齒輪傳動；

2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故用8級精度；（GB10095—88）

3）材料的選擇。由⑵表10-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS,

大齒輪的材料為45鋼（正火）硬度為200HBS,兩者硬度差為40HBS；

4）選小齒輪齒數(shù)為Z=24,大齒輪齒數(shù)Z2可由Z2=%2XZ|得

Z2=112.8,取113；

2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

按公式：

d\,>2.32x3

V由〃⑸]

（1）確定公式中各數(shù)值

1）試選K<=1.3o

2）由⑵表10-7選取齒寬系數(shù)由=1。

3）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面計(jì)算可知：

Ti=1.3x105N-/n^o

￡

4）由⑵表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MP2

5）由⑵圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限

%5=580MP；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限％癡2=5疲MP。

6）由⑵圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K"M=0.95；

K加2=1.05。

7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。

取失效概率為1%,安全系數(shù)S=l,有

尸〃]匚KHN6=095X580=55IMP

S

尸〃]2=K-"mI=105x560=588Mp

S

（2）計(jì)算確定小齒輪分度圓直徑d”,代入產(chǎn)口中較小的值

1）計(jì)算小齒輪的分度圓直徑du,由計(jì)算公式可得：

」Jl.3xl.3xlO55.7,189.8,2入r

dlr>2.32x1------------------------X—x（-----------）2=66.7mm

V14.7551

2）計(jì)算圓周速度。

㈤3.14x66.