機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計-南工大

第頁設(shè)計內(nèi)容主要結(jié)果一、設(shè)計任務(wù)書1設(shè)計題目：設(shè)計膠帶輸送機的傳動裝置2工作條件：工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量151灰塵較少輕微沖擊單件3技術(shù)數(shù)據(jù)：題號滾筒圓周力F/N帶速v/m/s滾筒直徑D/mm滾筒長度L/mmZL-8150000.25450900二、傳動系統(tǒng)方案的擬定帶式輸送機傳動系統(tǒng)方案如圖所示：FFvD帶式輸送機由電動機驅(qū)動。電動機將動力經(jīng)聯(lián)軸器傳入二級減速器，再經(jīng)聯(lián)軸器2將動力傳至輸送機滾筒，帶動輸送帶工作。傳動系統(tǒng)中采用帶傳動及二級圓柱齒輪減速器，采用直齒圓柱齒輪傳動。三、電動機的選擇計算1選擇電動機系列按工作要求及工作條件選用封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，三相異步電動機Y系列2選擇電動機功率滾筒轉(zhuǎn)動所需有效功率根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率: 傳動滾筒效率=0.96聯(lián)軸器效率=0.99（0.99~0.995）滾動軸承效率=0.99（深溝球軸承）開式齒輪的傳動效率=0.95（0.94~0.96）閉式齒輪的傳動效率=0.97（8級精度）則傳動總效率所需電動機總功率為：查表[1]4.12-1，可選Y系列三相異步電動機Y132S-4型，額定功率=5.5kW，轉(zhuǎn)速1500r/min，或選Y132M2-6型，額定功率=5.5kW，轉(zhuǎn)速1000r/min。3確定電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速為現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩種方案進行比較，由表4.12-1查得電動機數(shù)據(jù)，并計算出總傳動比列于下表：方案號電動機型號額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比1Y132S-45.515001440135.71722Y132M2-65.5100096090.4781為使傳動裝置內(nèi)零件尺寸適當(dāng)，結(jié)構(gòu)緊湊，降低成本，選用方案2。電動機為Y132M2—6型，額定功率5.5kw,同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速960r/min。由[1]表4.12-2查得電動機中心高H=132mm，外伸軸段D×E=38mm×80mm。四、傳動比的分配1總傳動比為：2根據(jù)[1]表4.2-9，取(i小于等于8即可)3減速器傳動比為：4減速箱內(nèi)高速級齒輪的傳動比為：5減速箱內(nèi)低速級齒輪的傳動比為：*說明：以上分配的傳動比僅為初步值。五、傳動裝置的運動與動力參數(shù)的選擇和計算1、0軸：即電動機軸2.Ⅰ軸：減速器高速軸3.Ⅱ軸：減速器中間軸4.Ⅲ軸：減速器低速軸5.Ⅳ軸：減速器和開式齒輪相連的傳動軸6.Ⅴ軸：滾筒軸將上述計算結(jié)果綜合匯總于下表：軸序號功率P/kW轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/傳動型式傳動比效率η04.688796046.6428聯(lián)軸器1.00.99Ⅰ4.641896046.1762閉式齒輪傳動4.51190.97Ⅱ4.4575212.7707200.0704閉式齒輪傳動3.34220.97Ⅲ4.280563.6619642.1231聯(lián)軸器1.00.99Ⅳ4.195363.6619629.3421開式齒輪傳動60.95Ⅴ3.945710.61033551.4015六、傳動零件的設(shè)計計算㈠開式齒輪的設(shè)計1選擇材料小齒輪45鋼正火處理齒面硬度235-255HBW大齒輪ZG310-570正火處理齒面硬度162-185HBW傳動比u=6，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：2按齒根彎曲疲勞強度確定中心距初選小輪的齒數(shù)為查[1]表5-18(b)，得，由[1]圖5-19，得由[1]式（5-32），得取安全系數(shù)考慮磨損影響，將值降低30%，則由式5-31計算許用彎曲應(yīng)力：由[1]圖5-14知,由[1]圖5-15知,則因為故取取則由此可預(yù)取當(dāng)m=5mm時，與相差不大，不需要修正m所以可選取m=5mm此時中心距由表5-3,按電機平穩(wěn)驅(qū)動，載荷有輕微沖擊，取齒寬由于齒輪懸臂布置，按圓周速度由[1]圖5-4(b)，按8級精度和得由[1]表5-4，則計算重合度齒頂圓直徑:壓力角：齒輪基圓直徑:齒頂壓力角：重合度為由式（5-24）計算許用彎曲應(yīng)力故取m=5mm3齒輪主要幾何參數(shù)㈡減速器高速級齒輪的設(shè)計1選擇材料小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度235-255HBW大齒輪45鋼正火處理齒面硬度190-217HBW傳動比u=4.5119，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖5-17，由式（5-29），取按齒面硬度235HBW和190HBW，由圖5-16(b)，得由式（5-28）計算許用接觸應(yīng)力2按齒面接觸強度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初取，由表5-5得減速傳動，;取。由式（5-41）計算。由式（5-39）計算中心距取中心距。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)：取，實際傳動比傳動比誤差:，在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級。3驗算齒面接觸疲勞強度按電機平穩(wěn)驅(qū)動，載荷有輕微沖擊，由表5-3取由圖5-4(a)，按8級精度和得齒寬mm由圖5-7(a)，按,考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，得。由表5-4，得則計算重合度齒頂壓力角由式（5-13）得，由式（5-17），計算齒面接觸應(yīng)力 4驗算齒根彎曲疲勞強度按由圖5-18(b)得由圖5-19，得由式（5-32），,故。取由式（5-31）計算許用彎曲應(yīng)力由圖（5-14）得由圖（5-15）得由式（5-23）計算由式（5-44）計算齒根彎曲應(yīng)力5齒輪主要幾何參數(shù)㈢減速器低速級齒輪的設(shè)計1選擇材料小齒輪45Cr調(diào)質(zhì)處理齒面硬度250-280HBW大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度235-250HBW傳動比u=i=3.3422，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查圖5-17，由式（5-29），取按齒面硬度250HBS和235HBS，由圖5-16(b)，得由式（5-28）計算許用接觸應(yīng)力2按齒面接觸強度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初取，由表5-5得減速傳動，;取。由式（5-14）計算。由式（5-18）計算中心距取中心距。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)：取，實際傳動比傳動比誤差，在允許范圍內(nèi)。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度由表5-6,取齒輪精度為8級。3驗算齒面接觸疲勞強度按電機平穩(wěn)驅(qū)動，載荷有輕微沖擊，由表5-3取由圖5-4(a)，按8級精度和得齒寬mm由圖5-7(a)，按,考慮軸的剛度較大和齒輪相對軸承為非對稱布置，得。由表5-4，得則計算重合度齒頂壓力角由式（5-13）得，由式（5-17），計算齒面接觸應(yīng)力4驗算齒根彎曲疲勞強度按由圖5-16(b)得由圖5-15，得由式（5-23），,故。取由式（5-31）計算許用彎曲應(yīng)力由圖（5-14）得由圖（5-15）得由式（5-23）計算由式（5-44）計算齒根彎曲應(yīng)力5齒輪主要幾何參數(shù)七、軸的設(shè)計及校核和聯(lián)軸器的選擇㈠高速軸的設(shè)計及校核1初步估定減速器高速軸外伸段軸徑軸材料選為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.6418kW，轉(zhuǎn)速n=960r/min。轉(zhuǎn)矩為，其許用彎曲疲勞強度為由《機械設(shè)計》表8-2，查得因軸端處需開一個鍵槽，軸徑加大5%,取d=25mm。2選擇聯(lián)軸器并確定減速器外伸段軸徑根據(jù)所選Y132M2—6型電機查表4-12-2選電機軸徑則根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-1985）。聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩為：由表11-1查得K=1.25~1.5，取K=1.5則計算轉(zhuǎn)矩為：查TL6聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩：若取減速器高速軸外伸段軸徑d=25mm,可選聯(lián)軸器軸孔，所以TL6聯(lián)軸器能滿足條件。3初選軸上零件的裝配尺寸并確定軸上零件的裝配方案見附圖所示：見于附圖一。a、1-2/4-5段用于安裝軸承6307和軸套（用于固定軸承），故取直徑為35mm，長度為2×21+2×10=62mmb、2-3段為小齒輪，直徑取為46mm長度為60mm。c、3-4段為自由段考慮中間軸上的Z3齒輪的寬度為74mm，所以直徑取為40mm,長度取為84mm。d、5-6段為端蓋布置及預(yù)留裝配端考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度所以外徑取30mm，長度取為45mm。e、6-7段用于與聯(lián)軸器配合，直徑取25mm，長度取為50mm，考慮到聯(lián)軸器需要44mm及預(yù)留6mm。所以總長及各段直徑如下：長度：L=L1-2+L2-3+L3-4+L4-5+L5-6+L6-7=31+60+84+31+45+50=301mm各段直徑：L1-2、L4-5為直徑35mmL2-3為直徑46mmL3-4為直徑40mmL5-6為直徑30mmL6-7為直徑25mm4、校核高速軸的強度計算對于這一級的傳動軸我們利用扭彎合成強度條件來校核，強度理論為第三強度理論。其結(jié)構(gòu)可以簡化為下圖受力分析以及扭彎合成計算齒輪受力可以分解為徑向力Fr和圓周力Ft其大小和方向計算如下：b、求d點的彎矩以便畫扭彎圖：Xy平面內(nèi)的彎矩：所以：第三強度理論校核：經(jīng)分析最容易破壞的是b點，所以對該點進行校核。所以設(shè)計的高速軸滿足強度要求，不需要剛度校核，設(shè)計合理不用修改。㈡中間軸的設(shè)計及校核軸的材料選為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.4575kW，轉(zhuǎn)速n=212.7707r/min。由《機械設(shè)計》表8-2，查得，取d2＝40mm見附圖2，采用與校核高速軸相同的方法校核，經(jīng)驗證中間軸的強度符合要求。㈢低速軸的設(shè)計1初步估定減速器低速軸外伸段軸徑軸的材料選為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率P=4.4575kW，轉(zhuǎn)速n=212.7707r/min,因軸端處需開一個鍵槽，軸徑加大5%,，取d3=50mm2選擇聯(lián)軸器并確定減速器外伸段軸徑根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB4323-1985）。聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩為：由表11-1查得K=1.25~1.5，取K=1.5則計算轉(zhuǎn)矩為：查TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩：若取軸外伸段軸徑d=50mm,則選TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器能滿足條件。圓周力：2）計算支點反力ａ.鉛垂面支反力，b.水平面支反力采用與校核高速軸相同的方法校核，經(jīng)驗證低速軸的強度符合要求。 八、軸承的選擇及其壽命驗算㈠軸承的選擇：高速軸滾動軸承6208（GB/T297-1994）中間軸滾動軸承6208（GB/T297-1994）低速軸滾動軸承6212（GB/T297-1994）…㈡軸承壽命驗算1低速軸軸承壽命驗算⑴計算軸承支反力水平支反力垂直支反力合成支反力⑵確定軸承的承載能力查表4.6-1，軸承6212的計算當(dāng)量動載荷，由其安裝支承結(jié)構(gòu)知，全部由軸承2承受，故⑶校核軸承的壽命按軸承工作溫度在120以下，由《機械設(shè)計》9-4知2中間軸軸承壽命驗算通過與低速軸軸承相同的壽命驗算方法驗算，中間軸軸承壽命夠用，故6208軸承適用。3高速軸軸承壽命驗算通過與低速軸軸承相同的壽命驗算方法驗算，高速軸軸承壽命夠用，故6208軸承適用。九、鍵聯(lián)接的選擇和驗算㈠中間軸上鍵的選擇與驗算1中間軸上鍵的選擇齒輪處選擇A型鍵L=63GB1096-79外伸處選擇B型鍵L=45GB1096-792鍵的校核⑴齒輪處選擇普通平鍵12×63GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=12/2=6mm，k=h-t=8-5=3mm，l=L-2×R=63-2×8=47mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機械設(shè)計》2-10，查得⑵外伸處選擇普通平鍵12×45GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=12/2=6mm，k=h-t=8-5=3mm，l=L=45=45mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機械設(shè)計》2-10，查得2低速軸上鍵的選擇齒輪處選擇A型鍵L=56GB1096-79外伸處選擇B型鍵L=70GB1096-792鍵的校核⑴齒輪處選擇普通平鍵18×56GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=18/2=9mm，k=h-t=11-7=4mm，l=L-2×R=56-2×9=38mm，d=62mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機械設(shè)計》2-10，查得⑵外伸處選擇普通平鍵14×70GB1096-79型，其參數(shù)為R=b/2=14/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=L=70mm，d=42mm。齒輪材料為45鋼，載荷有輕微沖擊，靜聯(lián)接，由表《機械設(shè)計》2-10，查得十、減速器的潤滑及密封形式選擇1減速器的潤滑采用油潤滑，潤滑油選用中負荷工業(yè)齒輪油GB5903-86。2密封圈采用旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈低速軸選用FB065072GB13871-92高速軸選用FB050072GB13871-923油標(biāo)尺采用M16,材料Q235A。十一、設(shè)計總結(jié)這次的課程設(shè)計是一次理論與實際的結(jié)合，在這段時間內(nèi)，我學(xué)習(xí)了很多，課本上的知識也得以更好的吸收。在一遍一遍的修改，重新校核的過程中，我知道了設(shè)計一個成品的具體流程以及應(yīng)該要考慮的問題。做好一個機械產(chǎn)品的設(shè)計，首先要有足夠的基礎(chǔ)功底。這樣能才在設(shè)計的過程中，知道有哪些方便是需要注意的，哪些零件應(yīng)該如何設(shè)計。而這些與我們已經(jīng)學(xué)過的機械原理，材料力學(xué)，機械設(shè)計都息息相關(guān)。這次設(shè)計，也讓我們學(xué)會了如何運用課本上的知識。剛剛開始設(shè)計的那幾天，僅僅是照搬課本，照著課本上的例題一步一步的對號入座，設(shè)計完一遍，只有手酸的感覺。而對每一步到底是為了什么，是什么功能還是不能夠知根知底。具體的思路也不是很明確，但是這段跟無頭蒼蠅一樣的過程也讓我學(xué)會了一個重要的技能查閱手冊。機械設(shè)計手冊是一個設(shè)計者最重要的工具。記得一次在網(wǎng)上看見一個人提了一個有關(guān)機械方面的問題，回答的答案都是查手冊。不會查手冊的都不敢說自己是學(xué)機械的。手冊提供了我們很多的資料數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化的零件尺寸設(shè)計也方便了我們的設(shè)計以及零件的通用性。而查閱手冊也是每一個機械人必須要掌握的技能。在一段時間的設(shè)計以后，我的思路也明細起來，機械設(shè)計的課本也被我翻得破破爛爛的。但是收獲也是非常的明顯，比如齒輪，軸的設(shè)計過程中計算出的結(jié)果應(yīng)該滿足一定的要求，這樣減速器的整體結(jié)構(gòu)才能正常的工作。起初我所計