單級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)

帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(一)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)8/31/20238/31/2023一、性質(zhì)：

實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)第一章概述8/31/2023第一章概述二、機(jī)械設(shè)計(jì)的目的（1）通過課程設(shè)計(jì)使同學(xué)綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識(shí)，起到鞏固、深化、融會(huì)貫穿及擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面知識(shí)的作用，樹立正確的設(shè)計(jì)思想。（2）通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，培育同學(xué)分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使同學(xué)掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡潔機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。（3）提高同學(xué)的有關(guān)設(shè)計(jì)能力，如計(jì)算能力、繪圖能力以及計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)（CAD）能力等，使同學(xué)熟識(shí)設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)）的使用，掌握閱歷估算等機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。8/31/2023三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)內(nèi)容：1、擬訂，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；3、進(jìn)行傳動(dòng)件、分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案；2、選擇電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等；4、繪制減速器裝配圖；5、繪制零件工作圖；6、編寫計(jì)算說明書。第一章概述8/31/2023任務(wù)（記）1、繪制減速器裝配圖1張；（1號(hào)圖紙，1：2畫）2、零件工作圖1張；（畫低速軸，2號(hào)圖紙，1：1畫）3、設(shè)計(jì)說明書一份；第一章概述8/31/2023四、課程設(shè)計(jì)的步驟1設(shè)計(jì)籌備工作（1）熟識(shí)任務(wù)說明書，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求；（2）熟識(shí)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，有關(guān)資料、圖紙等；（3）觀察錄像、實(shí)物、模型，或進(jìn)行減速器裝拆實(shí)驗(yàn)等，了解減速器等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與制造過程。第一章概述8/31/20238/31/20238/31/20238/31/2023

減速器的結(jié)構(gòu)1—下箱體2—油標(biāo)指示器3—上箱體4—透氣孔5—檢查孔蓋6—吊環(huán)螺釘7—吊鉤8—油塞9—定位銷釘10—起蓋螺釘孔8/31/20232總體設(shè)計(jì)（1）確定傳動(dòng)方案；（2）選擇電動(dòng)機(jī)；（3）計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，安排各級(jí)傳動(dòng)比；（4）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。第一章概述8/31/20233、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）計(jì)算帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸；（2）計(jì)算各傳動(dòng)件上的作用力。第一章概述8/31/20234、裝配圖的草圖的繪制 （1）確定減速器的結(jié)構(gòu)方案（2）繪制裝配圖的草圖（草圖紙），進(jìn)行軸、軸上零件和軸承組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）校核軸的強(qiáng)度、校核深溝球軸承的壽命；（4）繪制減速器附件。第一章概述8/31/20235、裝配圖的繪制（1）畫底線圖，畫剖面線；（2）選擇協(xié)作，標(biāo)注尺寸；（3）編寫零件序號(hào)，列出明細(xì)欄；（4）加深線條，整理圖畫；（5）書寫技術(shù)條件、減速器特性等。第一章概述8/31/20236、零件工作圖的繪制 （1）繪制軸類零件工作圖；（2）繪制其他零件的工作圖。

第一章概述8/31/20237、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（1）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，內(nèi)容包括全部的計(jì)算，并附有必要的簡圖；（2）說明書中最后一段內(nèi)容應(yīng)寫出設(shè)計(jì)總結(jié)。一方面總結(jié)設(shè)計(jì)課題的完成情況，另一方面總結(jié)個(gè)人所設(shè)計(jì)的收獲和體會(huì)以及不足之處第一章概述8/31/2023五、課程設(shè)計(jì)的有關(guān)注意事項(xiàng)1）草圖是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵草圖也應(yīng)該按正確圖的化例尺寸化，而且作用的挨次要得到畫草圖時(shí)應(yīng)注意的各零件之間的相關(guān)位置，有些細(xì)部結(jié)構(gòu)可簡化畫出。2）設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該準(zhǔn)時(shí)檢查準(zhǔn)時(shí)修改設(shè)計(jì)過程是一個(gè)邊繪制、邊計(jì)算、邊修改的過程。應(yīng)該常常進(jìn)行自查或互查有錯(cuò)誤準(zhǔn)時(shí)修改。3）注意計(jì)算數(shù)據(jù)的記錄和管理數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)的依據(jù)、應(yīng)準(zhǔn)時(shí)記錄與管理計(jì)算數(shù)據(jù)如有變動(dòng)準(zhǔn)時(shí)修改，以便下一部的使用。4）要有集體觀念。第一章概述8/31/2023六、要求1、分組；2、認(rèn)真；3、在教室設(shè)計(jì)，不許到寢室，班長每天考勤。第一章概述8/31/2023七、評(píng)分（記）裝配圖50%，零件圖15%，設(shè)計(jì)說明書20%，出勤15%成果評(píng)分等級(jí)：優(yōu)（A）、良（B）、中（C）、及格（D）、不及格（E）。第一章概述8/31/2023時(shí)間支配第1周周一至周二：運(yùn)動(dòng)學(xué)及V帶、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算周三至周五：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算、裝配圖初步第2周裝配圖、零件圖、設(shè)計(jì)說明書8/31/2023其次章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)8/31/2023工作條件1）帶式輸送機(jī)送碎粒物料，如含物型砂、煤等。2）輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定。3）工作機(jī)傳動(dòng)效率為0.904）使用期限10年，每年300個(gè)工作日，兩班制工作，每日工作8小時(shí)，輸送帶速度允許誤差±5%其次章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)8/31/2023參數(shù)：輸送帶牽引力F=3.2KN，輸送帶速度V=1.6s/mm滾筒直徑D=450mm

其次章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)8/31/2023§2.3電動(dòng)機(jī)的選擇(見實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書P117)目前應(yīng)用最廣泛的是Y系列自扇三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡潔，起動(dòng)性能好，工作牢靠，價(jià)格低廉，維護(hù)便利適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體，無特殊要求的場(chǎng)合，如運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床、風(fēng)機(jī)、農(nóng)機(jī)、輕工機(jī)械等。其次章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)8/31/2023§2.3電動(dòng)機(jī)的選擇（記）1、選擇電動(dòng)機(jī)類型按已知工作條件和要求選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2、同步轉(zhuǎn)速選1000r/min或1500r/min(電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，極對(duì)數(shù)越多，價(jià)格越貴)8/31/20233、選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)工作機(jī)所需的輸出功率為：Pw=Fv/1000（KW）（F---N,V---m/s）或Pw=Fv（KW）

（F---KN,V---m/s）§2.3電動(dòng)機(jī)的選擇（記）8/31/2023電動(dòng)機(jī)輸出功率:Pd=Pw/ηPw=Fvη=η2聯(lián)×η帶×η齒×η2軸承×η卷筒取：η聯(lián)=0.99η帶=0.96η齒=0.97η軸承=0.99η卷筒=0.90則η=0.992×0.96×0.97×0.992×0.90=0.81所以Pd=3.2×1.6÷0.81=6.32KW

§2.3電動(dòng)機(jī)的選擇（記）8/31/2023確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)(1)依據(jù)Pd=6.32KW

<Ped（電動(dòng)機(jī)的額定功率）,符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/mm、1000r/mm和1500r/mm查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)其技術(shù)參數(shù)及傳功比的比較情況見下表：§2.3電動(dòng)機(jī)的選擇（記）8/31/2023所選電動(dòng)機(jī)的主要處型和安裝尺寸如下所示：型號(hào)Y132M-4額定功率Ped=7.5KW，滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，伸出軸長度E=80mm直徑D=38mm鍵槽G=33mm,F=10mm中心高H=132mm外廓尺寸=L×HD=515×315說明:后面的計(jì)算功率用實(shí)際功率Pd=6.32KW計(jì)算,轉(zhuǎn)速用滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的是專用減速器?！?.3電動(dòng)機(jī)的選擇選方案3

8/31/2023§2.4傳動(dòng)比的安排計(jì)算（記）由于卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速

n卷筒=60×1000V/3.14×D=60×1000×1.6/（3.14×450）=67.8r/min（取68r/min）而：i總=i帶×i齒輪一般i齒輪=3-5，取i齒輪=4.5(傳動(dòng)比為小數(shù)好，即兩齒輪的齒數(shù)互質(zhì))一般i帶=2-5(常用值),i帶≤7即：i帶=i總/i齒輪=21.2/4.5=4.7總傳動(dòng)比8/31/2023§2.5傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算一、各軸的轉(zhuǎn)速n0=nm=1440r/min(電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速)n1=nm/i帶=1440/4.7=306r/minn2=n1/i齒=306/4.5=68r/min卷筒軸n卷筒=n2=68r/min8/31/2023二、各軸的輸入功率P0=Pd·η聯(lián)=6.36×0.99=6.3kwP1=P0×η帶×η軸承=6.3×0.96×0.99=5.98kwP2=P1×η齒=5.98×0.97=5.8kw（只考慮箱內(nèi)，所以軸承就沒有考慮了）卷筒輸入P3=P2×η軸承×η聯(lián)=5.8×0.99×0.99==5.68kw§2.5傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算8/31/2023三、各軸輸出轉(zhuǎn)矩0軸T0=9550×P0/nm=9550×6.3/1440=41.78N·mⅠ軸T1=9550×P1/n1=9550×5.98/306=186.6N·mⅡ軸T2=9550×P2/n2=9550×5.8/68=814.5N·m卷筒軸T3=T2=814.5N·m§2.5傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算8/31/2023Pd=3.2×1.6÷0.81=6.32KWnm=1440r/mini齒輪=4.5i帶=i總/i齒輪=21.2/4.5=4.7計(jì)算結(jié)果8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(一)選擇三角帶型號(hào)由傳動(dòng)系統(tǒng)方案：帶式輸送機(jī)、工作16小時(shí)計(jì)算功率：Pc=KsP查表得：Ks=1.3（工況系數(shù)）選用型號(hào)：B型V帶(n=1440r/min)計(jì)算功率Ps(kW)小帶輪轉(zhuǎn)速n(rpm)ZABCDF第三章傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(二)確定帶輪節(jié)圓直徑D1、D2查表選推舉值：Dmin=140(125)，選擇D1=140mm取滑動(dòng)率：e=0.02D2=idD1(1-e)=2.6339×140(1-0.02)=361.371mm?。篋2=355mm帶實(shí)際傳動(dòng)比：i’d===2.5875355140×(1–0.02)D2D1(1–e)運(yùn)輸機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速：n”===122.151r/minni’dic14402.5875×4.556誤差：122.151–120120n”–n’

n’=%=1.793%<5%滿意8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(三)驗(yàn)算帶速vv===10.556m/spD1n60×1000p×140×144060×1000≤[v]=(

5~25

)m/s合適(四)確定帶長度Lp

，中心距a1）初定中心距：a0公式：0.7(D1+D2)<a0<2(D1+D2)0.7(140+355)<a0<2(140+355)346.5<a0<990初?。篴0=500mm8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(四)確定帶長度Lp

，中心距a2）計(jì)算所需帶長：L0查表取：a0=500mmL0≈2a0+(D1+D2)+p2(D2–D1)24a0=2×500+(140+355)+p2(355–140)24×500=1800.659mm3）確定帶的節(jié)線長度Lp和內(nèi)周長度Li：

Lp=1840mm，Li=1800mm4）確定實(shí)際中心距：aa≈a0+(Lp–L0)2=500+≈520mm(1840–1800.659)2?。?/p>

a

=500mm8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(五)驗(yàn)算小帶輪包角：a1a0=500mma1≈180°–×57.3°(D2–D1)a=180°–×57.3°=156.309>120°(355–140)500滿意(六)確定三角帶根數(shù)：ZZ=Ps(P0+DP0)KqKaKL查表：皮帶單根功率P0[內(nèi)插值計(jì)算]P0=2.81kW查表：皮帶彎曲影響系數(shù)KbKb=2.65×10-3查表：皮帶傳動(dòng)比系數(shù)KiKi=1.121KiDP0=Kbn(1

–)=2.65×10-3×1440(1–)11.128/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(六)確定三角帶根數(shù)：Z查表：化纖結(jié)構(gòu)膠帶材質(zhì)系數(shù)Kq=0.409kW查表：皮帶長度系數(shù)KLKL=0.95故：Kq=0.91KiDP0=Kbn(1

–)=2.65×10-3×1440(1–)11.12查表：皮帶包角系數(shù)Ka[內(nèi)插值計(jì)算]Ka=0.939Z=Ps(P0+DP0)KqKaKL==2.7677.15(2.81+0.409)×0.9×0.939×0.95取：Z=3根8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(七)計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力：Q1）計(jì)算單根三角帶的張力：F0查表：皮帶單位長度質(zhì)量qq=0.17kg/mF0=(–1)+qv21000Ps2Zv2.5Ka=(–1)+0.17×10.55621000×7.152×3×10.5562.50.939=206.61（N）2）作用在軸上的作用力：QQ=2.Z.F0.sin(a/2)=2×3×206.612sin(156.309/2)=1213.273（N）8/31/20238/31/2023V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(八)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（僅從動(dòng)輪）查表：f=5mm,m=15mm,e=20±0.4mmg=12.5mm,d=7.5mm,b=17.4mmegbjdfDeDmBB=(Z-1)e+2g=65mmD=355mmDe=D+2f=365mm采納孔板結(jié)構(gòu)，ZG45鑄造，查表：軸孔徑：d=32mm孔轂徑：d1=2d=64mm緣轂徑：D0=De–2(m+d)=320mm其他結(jié)構(gòu)尺寸（查圖冊(cè)）孔轂長：L=64mm8/31/2023二、設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)

（設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容按《機(jī)械基礎(chǔ)》教材）1、選擇材料熱處理方式及精度等級(jí)依據(jù)工作條件一般用途的減速器采納閉式傳動(dòng)軟齒面，查表得小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HBS1=250大齒輪45鋼正火處理HBS2=210大、小齒輪硬度差為20-30HBS精度等級(jí)：選8級(jí)（GB10095-88）齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)8/31/20232、齒數(shù)取Z1=20--40，Z2=Z1i齒輪注意：Z1、Z2取整數(shù)3、齒寬系數(shù)d=b/d1=1

(由于是對(duì)稱分布，取大點(diǎn)）大、小齒輪同寬b1=b2，通常小齒輪取寬點(diǎn)。b1=b2+5--8。載荷系數(shù)K：取K=1.3--1.5

齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)8/31/20234、依據(jù)接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪的分度圓直徑《機(jī)械基礎(chǔ)》d1≥直接取=470MPa

由d1求m(m肯定要取標(biāo)準(zhǔn)值，盡量用第一系列)

齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)8/31/2023m定后，先校核彎曲強(qiáng)度，取=400MPa，若彎曲強(qiáng)度合格，計(jì)算齒輪全部尺寸，若彎曲強(qiáng)度不合格，加大m，再重算尺寸。(齒輪直徑、齒頂高、齒根高、全齒高、中心距、小齒輪寬）5、結(jié)構(gòu)：小齒輪：齒輪軸大齒輪：腹板式、鍛造齒輪（結(jié)構(gòu)見機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì))結(jié)構(gòu)尺寸：（記）d1=1.6d(d為孔徑）D1=df-20(df為齒根圓)D0=0.5(D1+d1)c1=0.3b(b為大齒輪寬)L=b(b為大齒輪寬)d0=0.25(D1-d1)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)8/31/20238/31/2023高速軸（1）選擇軸的材料和熱處理方法（45鋼，調(diào)質(zhì)處理或者正火處理）（2）按抗扭強(qiáng)度估算軸的最小直徑（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)書）（4）軸的強(qiáng)度校核低速軸同樣的過程第四章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8/31/20238/31/2023第五章滾動(dòng)軸承的選擇8/31/20238/31/2023高速軸滾動(dòng)軸承的選擇(一)軸承所承受的載荷由于軸承僅受徑向載荷作用，選用深溝球軸承因RA>RB，故取RA=2763.523N計(jì)算RA=R2AX+R2AZ=1280.9722+2448.7082=2763.523NRB=R2BX+R2BZ=1280.9722+302.9642=1316.312N(二)軸承的當(dāng)量載荷查表：軸承的當(dāng)量載荷為：P=R=2763.523N8/31/20238/31/2023高速軸滾動(dòng)軸承的選擇(三)軸承型號(hào)確定查表：取軸承的壽命為：Lh=10000(h)查表得：fh=2.71，fF=1.5由軸轉(zhuǎn)速：n1=546.718(r/min)查表：fn=0.394(內(nèi)插值計(jì)算)，ft=1(工作溫度<100°)由此得：Cf=P=fhfFfnft2.71×1.50.394×1×2763.523=28511.982N查表得：308型號(hào)軸承的C=32000(N)滿意Cj<C的要求，故高速軸軸承選用合適。額定載荷8/31/20238/31/2023低速軸滾動(dòng)軸承的選擇(一)軸承所承受的載荷同高速軸，軸承僅受徑向載荷作用，選用深溝球軸承因RA=RB，取R=2763.523N計(jì)算RA=R2AX+R2AZ=1280.9722+466.2362=1363.182NRB=R2BX+R2BZ=1280.9722+466.2362=1363.182N(二)軸承的當(dāng)量載荷查表：軸承的當(dāng)量載荷為：P=R=RA=RB=1363.182N8/31/20238/31/2023低速軸滾動(dòng)軸承的選擇(三)軸承型號(hào)確定查表：取軸承的壽命為：Lh=10000(h)查表得：fh=2.71，fF=1.5由軸轉(zhuǎn)速：n2=120(r/min)查表：fn=0.652，ft=1(工作溫度<100°)由此得：Cf=P=fhfFfnft2.71×1.50.652×1×1363.182=8498.98N所需C值甚小，但依據(jù)低速軸結(jié)構(gòu)要求，必須保證軸承內(nèi)徑d=50mm因此改選210型軸承，C=27500(N)軸承B=20mm，D=90mm。低速軸跨度轉(zhuǎn)變?yōu)閘=150mm，小于初定的l=157mm，軸強(qiáng)度足夠。8/31/20238/31/2023第六章鍵的選擇及強(qiáng)度校核8/31/20238/31/2023高速軸與帶輪聯(lián)結(jié)鍵(一)鍵的型號(hào)確定帶和軸協(xié)作選鉤頭楔型鍵：b×h=10×8取鍵長：L=80mm鍵的工作長度：l=L-(b+h)=62mm(二)鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵的材料45號(hào)鋼，帶輪為鑄鋼查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為：[p]=100~120N/mm2鋼對(duì)鑄鋼的摩擦系數(shù)取：f

=0.15工作比壓：12T6l(b+6fd)p==12×922306×62(10+6×0.15×32)=76.679N/mm2<[p]合適8/31/20238/31/2023低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵(一)鍵的型號(hào)確定齒輪和軸協(xié)作選一般A型平鍵：b×h=18×11取鍵長：L=70mm。即：鍵18×70GB/T1096-90鍵的工作長度：l=L-b=52mm高度：k=h/2=11/2=5.5mm(二)鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵的材料45號(hào)鋼，齒輪為45鋼查表得鍵聯(lián)結(jié)的許用比壓為：[p]=100~120N/mm2鍵的許用切應(yīng)力為：[t]=90N/mm28/31/20238/31/2023低速軸與齒輪聯(lián)結(jié)鍵(二)鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵聯(lián)結(jié)的工作比壓：2Tdklp==2×40348860×5.5×52=47.027N/mm2<[p]合適鍵的切應(yīng)力：2Tdblt==2×403488