帶式運輸機傳動裝置設計機設課程設計說明書

《工程設計工具》機械設計課程設計說明書設計題目帶式運輸機傳動裝置設計III產品名稱帶式運輸機傳動裝置III目錄 第頁帶式運輸機傳動裝置設計1前言1.1設計背景機械設計課程設計是各大高校工科學生的必修課，也是培養(yǎng)學生機械設計能力的基礎課程，其重要性和意義是十分顯然的。1.2設計目的（1）以機械系統(tǒng)運動方案設計與擬定為結合點，把機械設計課程中分散于各章理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學生所學的理論和知識；（2）通過擬定減速器的方案，使我們初步具有機構和零件配合的組合能力；（3）進一步提高我們運算、繪圖、整理和查閱技術資料的能力；（4）通過編寫說明書，培養(yǎng)我們的表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。2設計題目2.1設計帶式運輸機的傳動裝置傳動裝置簡圖如下圖所示：1）帶式運輸機數(shù)據運輸機滾筒軸功率P=4.4kW運輸機滾筒軸轉速n=82r/min運輸帶滾筒直徑D=300mm滾筒輪中心高度H=300mm2）工作條件用于鍋爐房運煤，三班制工作，每班工作四小時，空載啟動，單向、連續(xù)運轉，載荷平穩(wěn)。3）使用期限工作期限為十年，每年工作300天；檢修期間隔為三年。4）生產批量及加工條件小批量生產，無鑄造設備。2.2設計任務1)選擇電動機型號；2)確定開始齒輪傳動的主要參數(shù)及尺寸；3)設計減速器；4)選擇聯(lián)軸器。2.3具體作業(yè)1)減速器裝配圖一張；2)零件工作圖二張（大齒輪，大齒輪軸）；3)設計說明書一份。3設計方案3.1傳動方案的擬定根據任務書確定傳動方案為：閉式齒輪，二級(閉式+開式)斜齒輪傳動3.2電動機的選擇、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算項目計算內容計算結果3.2.1電動機的選擇工作機所需功率傳動效率實際需要功率工作機轉速電動機轉速由于齒輪傳動的傳動比，所以電動機的轉速范圍738~4018r/min。常用的電動機轉速為750r/min，1000r/min和1500r/min，而選用1500r/min較為合適。由文獻2表19-1，電動機型號可選為Y132S-4型，其額定功率為5.5kW，滿載轉速1440r/min。Y132S-4型額定功率5.5kW滿載轉速3.2.2傳動比分配總傳動比帶傳動比減速器傳動比由取3.2.3各級傳動的動力參數(shù)計算各軸轉速（分別為小齒輪軸轉速，大齒輪軸轉速，輸出軸轉速）各軸輸入功率pm各軸輸入轉矩3.2.4將運動和動力參數(shù)計算結果進行整理并列表軸名功率P/kW轉矩T/N·m轉速nr/min傳動比iη輸入輸出輸入輸出電機軸4.9232.63144010.99I軸4.87084.822132.331.9814404.190.96II軸4.67744.6307129.97128.67343.684.190.95卷筒軸4.44544.4001517.73512.5582.023.3減速器齒輪（閉式、斜齒）設計3.3.1選擇材料及確定許用應力材料選擇由于是小批量生產，無鑄造設備，所以采用工藝過程比較簡單的軟齒面。因為I軸轉速為1440r/min，經估算可知小齒輪外緣的轉速≈4.3m/s（小于10m/s），所以初步選用齒輪8級精度。小齒面選用45號鋼表面調質，硬度220~286HBS大齒面選用45號鋼表面調質，硬度220~286HBS力學性能：接觸疲勞極限、彎曲疲勞極限由文獻1表11-1，有安全系數(shù)SH、SF由文獻1表11-5取SH=1.25，SF=2SH=1.0，SF=2許用應力3.3.2按齒面接觸疲勞強度初步計算載荷系數(shù)K由文獻1表11-3取K=1K=1齒寬系數(shù)由文獻1表11-6，取小齒輪轉矩大小齒輪齒數(shù)z1，z2取小齒輪齒數(shù)z1=31，則大齒輪齒數(shù)z1=31z2=130實際傳動比i彈性系數(shù)查文獻1表11-4，初定螺旋角螺旋角系數(shù)初定初步估計分度圓直徑模數(shù)mn確定中心距根據文獻1表4-1，取m=1.75mm取整數(shù)值mn=1.75mm確定螺旋角分度圓直徑d1，d2齒寬b1，b2取b2=45mm3.3.3校驗彎曲強度當量齒數(shù)zv1，zv2齒型系數(shù)YFa1，YFa2YSa1，YSa2查文獻1圖11-8得YFa1=2.47，YFa2=2.15查文獻1圖11-9得YSa1=1.66，YSa2=1.84YFa1=2.47YFa2=2.15YSa1=1.66YSa2=1.84驗算彎曲強度安全齒輪圓周速度3.3.4齒輪其他傳動的參數(shù)端面壓力角齒頂高ha齒根高hf全齒高h頂隙cha=mn=1.75mmhf=1.25mn=2.1875mmh=ha+hf=3.9375mmc=hf-ha=0.4375mmha=1.75mmhf=2.1875mmh=3.9375mmc=0.4375mm齒頂圓直徑dada1=d1+2ha=61.264mmda2=d2+2ha=245.736mmda1=61.264mmda2=245.736mm齒根圓直徑dfdf1=d1－2hf=53.389mmdf2=d2－2hf=237.861mmdf1=53.389mmdf2=237.861mm齒輪結構齒輪精度小齒輪為實心式大齒輪為腹板式根據上述計算可知，兩齒輪邊緣線速度v=4.355m/s<10m/s所以八級精度合適。計算項目計算內容計算結果3.3.5齒輪傳動參數(shù)列表中心距a/mm模數(shù)mn/mm螺旋角β端面壓力角αt1501.7520°5’16.52”25°齒數(shù)齒寬/mm分度圓直徑/mmz1z2b1b2d1d231130504557.764242.236齒高/mm齒頂圓/mm齒根圓/mmhahfda1da2df1df21.752.187561.264245.73653.389237.8613.4開式齒輪（斜齒）設計3.4.1選擇材料及確定許用應力材料選擇由于是開式齒輪，所以采用硬度較高的硬齒面。因為II軸轉速為343.68r/min，經估算可知小齒輪外緣的轉速小于10m/s，所以初步選用齒輪8級精度。小齒面選用45號鋼表面淬火，硬度52~56HRC大齒面選用45號鋼表面淬火，硬度52~56HRC力學性能：彎曲疲勞極限由文獻1表11-1，有安全系數(shù)SF由文獻1表11-5取SF=2SF=2許用應力3.4.2按齒面彎曲強度初步計算載荷系數(shù)K由文獻1表11-3取K=1K=1齒寬系數(shù)由文獻1表11-6，取小齒輪轉矩大小齒輪齒數(shù)z1，z2取小齒輪齒數(shù)z1=19，則大齒輪齒數(shù)取z2=80z1=19z2=80實際傳動比i當量齒數(shù)當量齒數(shù)初定螺旋角螺旋角系數(shù)齒型系數(shù)YFa1，YFa2YSa1，YSa2初定查文獻1圖11-8得YFa1=2.92，YFa2=2.24查文獻1圖11-9得YSa1=1.57，YSa2=1.78YFa1=2.92YFa2=2.24YSa1=1.57YSa2=1.78模數(shù)mn查文獻1表4-1，取mn=4mmmn=4mm確定中心距取整數(shù)值確定螺旋角分度圓直徑d1，d2齒寬b1，b2取b2=30mm3.4.3校驗接觸強度因是開式齒輪，故可不用校驗接觸強度3.4.4齒輪其他傳動的參數(shù)端面壓力角齒頂高ha齒根高hf全齒高h頂隙cha=mn=4mmhf=1.25mn=5mmh=ha+hf=9mmc=hf-ha=1mmha=4mmhf=5mmh=9mmc=1mm齒頂圓直徑dada1=d1+2ha=88.606mmda2=d2+2ha=347.394mmda1=88.606mmda2=347.394mm齒根圓直徑dfdf1=d1－2hf=70.606mmdf2=d2－2hf=329.394mmdf1=70.606mmdf2=329.394mm齒輪結構齒輪精度小齒輪為實心式大齒輪為腹板式根據上述計算可知，兩齒輪邊緣線速度v開<所以八級精度合適。計算項目計算內容計算結果3.4.5齒輪傳動參數(shù)列表中心距a/mm模數(shù)mn/mm螺旋角β端面壓力角αt210419°27’46.62”25°齒數(shù)齒寬/mm分度圓直徑/mmz1z2b1b2d1d21980353080.606339.394齒高/mm齒頂圓/mm齒根圓/mmhahfda1da2df1df24588．606347.39470.606329.3943.5軸的設計與校核3.5.1軸的初步設計材料選取選用45號鋼，調質處理45號鋼調質初估最小直徑I軸：d=16.6mmII軸：d=26.3mm取dI=18取dII=28dI=18mmdII=28mm初選軸承I軸選用6205，d=25mm，B=15mmII軸選用6308，d=40mm，B=23mmI軸選用6205II軸選用63083.5.2I軸的強度校核小齒輪受力切向力徑向力軸向力簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計算傳遞扭矩圖垂直面支撐反力垂直面彎矩計算水平面支撐反力水平面彎矩計算合成最大彎矩計算危險截面當量彎矩取α=0.6危險截面的校核由文獻1表14-3，45鋼的，則考慮鍵槽對軸的削弱，將d值增大5%，d≥19.36mm，d危險取I軸結構合理3.5.3II軸的強度校核大齒輪（閉式）受力切向力：F徑向力：F=軸向力：F=1.074FFF小齒輪（開式）受力切向力：F徑向力：F=軸向力：F=3.217FFF簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計算傳遞扭矩圖垂直面支撐反力F=1139=2813.8NFFF垂直面彎矩計算M=×=M=水平面支撐反力F=1074=-4047.7NFFF水平面彎矩計算M=3.217M=2.505×1032NMM合成彎矩計算最大彎矩合成M==249.90NM危險截面當量彎矩T=取α=0.6M==261.79N?mM危險截面的校核由文獻1表14-3，45鋼的，則，考慮鍵槽對軸的削弱，將d值增大5%，d≥36.96mm，d危險取II軸結構合理3.6滾動軸承的選擇與校核3.6.1I軸軸承的選擇與校核軸承受力圖徑向載荷Fr內部軸向力F’確定軸承當量載荷的X、YF查文獻1表16-11，取e=0.25F取X=0.56,Y=1.75X=0.56Y=1.75確定壓緊端左端軸承壓緊。軸承受的軸向載荷FF由于Fr2>Fr1，所以以軸承P=0.56×686.2+1.75×405.5N=1094.1NP由文獻1表16-9，取使用期限為：工作期限為十年，每年工作300天；檢修期間隔為三年,三班制工作，每班工作四小時，L>L3.6.2II軸軸承的選擇與校核軸承受力圖徑向載荷FrF=(-4647.7)=5433.1NF=2504.7=2598NFr1Fr2內部軸向力F右端軸承受軸向力F=748.1NFa確定軸承當量載荷的X、YF查文獻1表16-11，取e=0.23F取X=1,Y=0X=1Y=0由于，所以以軸承1的徑向當量動載荷為計算依據，PP由文獻1表16-9，取軸承選擇合理軸承選擇合理3.7鍵聯(lián)接的選擇與校核材料選擇許用擠壓應力選用鑄鐵或者45鋼，取鑄鐵，45鋼3.7.1I軸與小齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵8×45GB1096-2003）其中b=8mm，h=7mm，L=45mm，t=4.0mm，t1=3.3mm鍵8×45鍵的校核鍵選取合適3.7.2I軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵8×28GB1096-2003）其中b=8mm，h=7mm，L=28mm，t=4.0mm，t1=3.3mm鍵的校核鍵選取合適3.7.3II軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（GB1096-2003），L=40mm，t=5.0mm，t1=3.3mm鍵的校核鍵選取合適3.7.4II軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（鍵10×25GB1096-2003）其中b=10mm，h=8mm，L=25mm，t=5.0mm，t1=3.3mm鍵的校核鍵選取合適3.8聯(lián)軸器的選擇與校核聯(lián)軸器的選擇I軸外伸端需使用聯(lián)軸器選用凸緣聯(lián)軸器GY2型(GB/T5843-2003)凸緣聯(lián)軸器GY2型彈性柱銷聯(lián)軸器HL2型的參數(shù)公稱轉矩Tn（N·m）許用轉矩n(r/min)軸孔直徑d（mm）631000018軸孔長度外徑D(mm)軸孔類型鍵槽類型LL1423090JA聯(lián)軸器的計算由文獻1表17-1取工作情況系數(shù)KA=1.5，則計算轉矩聯(lián)軸器選擇合適,3.9潤滑和密封形式的選擇，潤滑油及潤滑脂牌號的選擇潤滑方式大齒輪線速度故齒輪選用油池潤滑，需油量2L左右，最高最低油面相距18mm左右由于減速箱內有齒輪的潤滑油，所以軸承采用油溝潤滑齒輪選用油池潤滑軸承采用油溝潤滑潤滑油牌號選用全損耗系統(tǒng)用油代號L-AN32(GB443-89)L-AN3密封形式①②觀察孔和放油孔等處的密封選用石棉橡膠紙墊片密封③軸承端蓋處使用橡膠密封圈3.10其他技術說明3.10.1箱體結構相關尺寸長×寬×高475mm×186mm×332mm機座壁厚δ機蓋壁厚δ1機座凸緣厚b機蓋凸緣厚b1機座底凸緣厚b2δ=8mmδ1=8mmb=1.5δ=12mmb1=1.5δ1=12mmb2=2.5δ=20mmδ=8mmδ1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mm地腳螺栓直徑df地腳螺栓數(shù)目n軸承旁連接螺栓直徑d箱蓋與箱座連接螺栓直徑d軸承端蓋螺釘直徑d窺視孔蓋螺釘直徑d定位稍直徑d軸承旁凸臺半徑R凸臺高度h外箱壁至軸承座端面距離l大齒輪頂圓與內機壁距離Δ1小齒輪端面與內機壁距離Δ2箱蓋、箱座肋厚m1、軸承與箱體內機壁距離Δ3I軸軸承端蓋外徑DIII軸軸承端蓋外徑DIIdf=16.32mm選M20n=4d1=0.75dfd2=d3=(0.4~0.5)d4=d=（0.7~0.8）d2=7~8Rh=18mml1=c1Δ1>1.2δ，取Δ1=10mm取Δ2=10mmm1Δ3=5mmt=8mmdf=20mmn=4d1dddd=8mmRh=18mmlΔ1=10mmΔ2=10mmmm=10mmΔ3=5mmDI=82mmDII=130mmt=8mm3.10.2減速器技術要求裝配前，所有零件用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，機體內不許存在有任何雜物。內壁涂刷抗機油侵蝕的涂料兩次。嚙合側隙用鉛絲檢驗不小于0.16mm，鉛絲直徑不得大于最小側隙4倍。用涂色法檢驗斑點。按齒高方向接觸斑點不小于40%；按齒長方向接觸斑點不小于50%；必要時可以進行研磨以達到以上要求。應調整軸承軸向間隙。取0.015-0.03mm檢查減速器剖分面，各接觸面及密封處不許漏油；剖分面允許涂以密封膠或水玻璃。減速器安裝后應按逐步加載發(fā)進行試運轉，切不可直接滿載運轉。4參考文獻[1]機械設計基礎（第六版）楊可楨程光蘊李仲生主編高等教育出版社2013年8月第6版[2]機械設計課程設計任嘉卉李建平王之櫟馬綱編著北京航空航天大學出版社2012年1月第2版基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)