機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)作業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的單級(jí)圓柱齒輪減速器數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶牽引力：3800運(yùn)輸帶速度：1.0滾筒直徑：400工作條件：帶式輸送機(jī)用于送料。兩班制，每班工作8小時(shí)，常溫下連續(xù)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。輸送帶滾輪效率為0.96。使用期限及檢修間隔：使用期限為9年；檢修間隔為2年。生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件：小批量生產(chǎn)。二、傳動(dòng)方案的分析與擬定斜齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒輪傳動(dòng)好，且結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高，沖擊和噪聲小。常用于速度高、載荷大或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。由帶式運(yùn)輸機(jī)的工作條件來(lái)看，選擇斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)是十分適宜的。單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比一般在之間，能滿足帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的需求。因此該帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案擬定為單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。本方案完全能滿足工作需要，符合實(shí)際情況。該減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此軸應(yīng)該具有較大的剛度，高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減緩軸在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。選用8級(jí)精度，油潤(rùn)滑的斜齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率為0.97，外廓尺寸小，傳動(dòng)精度高，工作平穩(wěn)性好，無(wú)自鎖能力，無(wú)過(guò)載保護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，但緩沖吸振能力差，制造及安裝精度高，要求潤(rùn)滑條件高。該傳動(dòng)方案能適應(yīng)在繁重及惡劣的條件下長(zhǎng)期工作，且使用維護(hù)方便。傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如下：1----電動(dòng)機(jī)；2----V型帶傳動(dòng)；3----減速器；4----聯(lián)軸器；5----傳送帶；6----滾筒；7----開(kāi)式齒輪傳動(dòng)三、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的類型選擇電動(dòng)機(jī)的功率選擇工作機(jī)的所需功率：===3.8KW傳動(dòng)裝置總效率：=其中：——聯(lián)軸器效率——軸承的效率——減速器齒輪傳動(dòng)的效率——滾筒的效率——V型帶效率——開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效率查表確定個(gè)局部效率：與減速器和開(kāi)始齒輪相連的聯(lián)軸器選擇彈性聯(lián)軸器，，軸承選用滾動(dòng)軸承，閉式圓柱齒輪傳動(dòng)，精度等級(jí)選擇8級(jí)，滾筒效率為條件，，V型帶效率，，開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效率代入得：∴因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可。查表，Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為5.5KW。確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：觀察整個(gè)裝置的傳動(dòng)過(guò)程，V帶傳動(dòng)比為2-4，一級(jí)減速器傳動(dòng)比一般為3-5；減速器輸出軸通過(guò)外齒輪嚙合與滾筒軸相連，外齒輪嚙合傳動(dòng)比通常為4-6，所以總傳動(dòng)比可選范圍為，那么電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為：通過(guò)查表發(fā)現(xiàn)，在滿足功率要求的發(fā)動(dòng)機(jī)中我們有和兩種機(jī)型可供選擇。查相關(guān)手冊(cè)，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)如下：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)質(zhì)量總傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S1-25.5300029006460.662Y132S-45.5150014406830.13綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器和開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)比，選擇第一種方案，即選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S1-2，主要外形尺寸如下：Y132S1-2電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸和安裝尺寸四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算：1、總傳動(dòng)比確實(shí)定和分配總傳動(dòng)比：分配傳動(dòng)比：式中：——V型帶傳動(dòng)比——減速器傳動(dòng)比——聯(lián)軸器傳動(dòng)比——開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比其中，聯(lián)軸器傳動(dòng)比；綜合考慮根據(jù)小于、，取根據(jù)以上確定的個(gè)傳動(dòng)比分配值算出V型帶的傳動(dòng)比：解得：2、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算〔1〕各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算：電機(jī)軸：高速軸：低速軸：開(kāi)式齒輪高速軸：滾筒軸：各軸功率的計(jì)算：電機(jī)軸輸出：高速軸輸入：高速軸輸出：低速軸輸入：低速軸輸出：開(kāi)式齒輪高速軸輸入：開(kāi)式齒輪高速軸輸出：滾筒軸輸入：滾筒軸輸出：〔3〕各軸的扭矩計(jì)算：電機(jī)軸：高速軸輸入：高速軸輸出：低速軸輸入：低速軸輸出：開(kāi)式齒輪高速軸輸入：開(kāi)式齒輪高速軸輸出：滾筒軸輸入：滾筒軸輸出：最后將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總與下表中：軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)數(shù)輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸4.6315.252900高速軸4.454.4046.0145.50923.6低速軸4.274.23194.09192.27210.1開(kāi)式齒輪高速軸4.184.14190.0188.18210.1滾筒軸3.973.93793.17785.1847.8五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算〔一〕、V型帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率，小帶輪的轉(zhuǎn)速為：，大帶輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命9年〔設(shè)每年工作300天〕，兩班制每天工作8小時(shí)，常溫下連續(xù)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。1，求計(jì)算功率：查表得故。，選擇V帶型號(hào)根據(jù)，由13-15查得：坐標(biāo)點(diǎn)位于Z型區(qū)，應(yīng)選Z型V帶進(jìn)行計(jì)算。3，求大，小帶輪基準(zhǔn)直徑查表13-9及圖13-15【【4】第219頁(yè)】得小帶輪的最小直徑不得小于50mm，應(yīng)選；從而可得大帶輪直徑查表13-9取〔略有減小，但其誤差小于5%，故允許〕4，驗(yàn)算帶速帶速在范圍內(nèi)，適宜。5，求V帶的長(zhǎng)度查表13-2【【4】第212頁(yè)】對(duì)于Z型V帶選用那么實(shí)際中心距為6，驗(yàn)算小帶輪包角適宜7，求V帶根數(shù)數(shù)Z由查表13-3【第214頁(yè)】得：?jiǎn)胃鵙帶的根本額定功率由傳動(dòng)比及小帶輪轉(zhuǎn)速查表13-5【第216頁(yè)】得：由查表13-7【第217頁(yè)】得；查表13-2【第213頁(yè)】得由此可得取9根8，求作用在帶輪上的壓力查表13-1得故得單根V帶的初拉力為：作用在軸上的壓力：9，V型帶設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整理，Z=9，，，V型帶型號(hào)：Z1400GB/T13575.1-1992〔二〕、閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率，小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比,工作壽命9年〔設(shè)每年工作300天〕，兩班制每天工作8小時(shí)，轉(zhuǎn)向不變。1,選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料〔1〕由以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可得圓柱齒輪的傳動(dòng)在Ⅱ軸的軸向力為0故閉式齒輪變速裝置選用直齒圓柱齒輪?！?〕運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，應(yīng)選用8級(jí)精度的齒輪?！?〕材料選擇，小齒輪材料為40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為280HBS，，；大齒輪材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為240HBS，?！镜?66頁(yè)，表11-1和表11-5】2,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按8級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.1,齒寬系數(shù)，小齒輪上的轉(zhuǎn)矩,區(qū)域系數(shù)取,彈性系數(shù)【表11-3，表11-6，表11-4】故查表4-1【【4】第57頁(yè)】取模數(shù)m=2mm3,驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度平安。4,齒輪的圓周速度：對(duì)照11-2可知選用8級(jí)精度是適宜的?！踩?、開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入功率，小齒輪的轉(zhuǎn)速為：，大齒輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比,工作壽命9年〔設(shè)每年工作300天〕，兩班制每天工作8小時(shí)，轉(zhuǎn)向不變。1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料〔1〕由以上計(jì)算的數(shù)據(jù)可得圓柱齒輪的傳動(dòng)在IV軸的軸向力為0故開(kāi)式齒輪變速裝置選用直齒圓柱齒輪。〔2〕運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，應(yīng)選用8級(jí)精度的齒輪，軟齒面。〔3〕材料選擇，小齒輪材料為40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為280HBS，，；大齒輪材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為240HBS，?！尽?】表11-1和表11-5】2,按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪按8級(jí)精度制造。取載荷系數(shù)K=1.1,齒寬系數(shù)，小齒輪上的轉(zhuǎn)矩【圖11-8，11-9】、齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整理1.閉式圓柱齒輪齒輪類型：直齒圓柱齒輪〔壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)〕。精度8級(jí)，小齒輪材40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，大齒輪材料45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度分別為280HBS和240HBS。2.開(kāi)式圓柱齒輪齒輪類型：直齒圓柱齒輪〔壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)〕。精度8級(jí)，小齒輪材40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，大齒輪材料45剛〔調(diào)質(zhì)〕，硬度分別為280HBS和240HBS。(四〕驗(yàn)算滾筒的轉(zhuǎn)速誤差軸的計(jì)算〔一〕、減速器高速軸II的設(shè)計(jì)軸名功率P(Kw)轉(zhuǎn)矩〔〕轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出I軸〔電機(jī)軸〕4.6315.2529003.040.96II軸4.454.4046.0145.50923.64.4III軸4.274.23194.09192.27210.11.0IV軸4.184.14190.0188.18210.14.4V軸〔卷筒軸〕3.973.93793.17785.1847.81.數(shù)據(jù)1.1，II軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面的計(jì)算可得1.2求作用在大帶輪上的力1.3求作用在小齒輪上的力2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取,于是得取最小直徑為28mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1，擬定II軸上零件的裝配方案并初步選擇滾動(dòng)軸承。II軸裝配方案定為如下圖,因?yàn)樾↓X輪分度圓直徑較小，故軸II設(shè)計(jì)成齒輪軸：軸承選用深溝球軸承，型號(hào)初定為6207，其具體尺寸如下：dDB3572171.142651標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)。3.2，根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，如下列圖：d1d1d2d3d4d5d6d7L1L2L3L4L5L6L73.3、軸上的零件的周向定位帶輪與軸的周向定位均采用普通平鍵聯(lián)接。查手冊(cè)得，帶輪與軸的聯(lián)接處的普通平鍵截面，鍵長(zhǎng)取50mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm〔標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)〕。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。3.4、確定軸上圓角，倒角尺寸和退刀槽尺寸取軸端倒角為，其余各軸肩處的圓角半徑，均為。此軸上有L2,L6兩處需要磨削加工，故在這三處取退刀槽尺寸為mm3.5、按彎扭強(qiáng)度校核軸II的強(qiáng)度3.5.1，求垂直面內(nèi)的支反力畫(huà)出垂直面內(nèi)的計(jì)算簡(jiǎn)圖和彎矩圖如下列圖：AABCACB圖7其中3.5.2，求水平面內(nèi)的力：畫(huà)出水平面內(nèi)的計(jì)算簡(jiǎn)圖彎矩圖l1l1l2l3ABCAACB3.5.3,求危險(xiǎn)截面的的合成彎矩由以上分析可知危險(xiǎn)截面可能為A截面和C載面求A載面的合成彎矩求C截面的合成彎矩故危險(xiǎn)截面為A載截面3.5.4，求軸傳遞的扭矩由前面數(shù)據(jù)可知：AAB3.5.5，求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩在此認(rèn)為扭切應(yīng)力是脈動(dòng)的，取折合系數(shù)為計(jì)算危險(xiǎn)截面處的直徑：由表14-1查得由表14-3查得故設(shè)計(jì)符合要求。3.6,軸承的使用壽命校核：軸承選用深溝球軸承，型號(hào)定為6207，其具體尺寸如下：dDB3572171.142651標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)。軸承壽命的校核：求當(dāng)量動(dòng)載荷P軸承只受徑向載荷，軸向載荷可忽略。故當(dāng)量動(dòng)載荷P=2099.5N查附表1，得:6207型軸承的根本額定動(dòng)載荷，故軸承壽命在使用期內(nèi)兩年一大修，故軸承設(shè)計(jì)滿足使用要求。選擇6207型軸承是適宜的?！捕?，減速器低速軸III的設(shè)計(jì)1.求III軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，，2，求作用在大齒輪上的力3,按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取,于是得取最小直徑為38mm4，擬定III軸上零件的裝配方案并初步選擇滾動(dòng)軸承。III軸裝配方案定為如下圖：5,選擇連軸器型號(hào)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：查表，那么選用凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)YL9聯(lián)軸器，即，該端選用的半聯(lián)軸器的孔徑，故取軸徑，半聯(lián)軸器轂孔的長(zhǎng)度L=60mm。6，根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，如下列圖：dd1d2d3d4d5d6L1L2L3L4L5L67，選擇滾動(dòng)軸承。軸承所受軸向力較小，應(yīng)選用單列深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù)尺寸，選取0根本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列深溝球軸承6208，其尺如下dDB4080181.147731標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)。8，軸上的零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊(cè)查得，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為25mm〔標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)〕。為了保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對(duì)中性，應(yīng)選擇聯(lián)軸器輪轂與軸配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接處的平鍵截面，