二級減速器課程設(shè)計-- 設(shè)計帶式輸送機(jī)中的傳動裝置

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：設(shè)計帶式輸送機(jī)中的傳動裝置專業(yè)年級：學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：系完成時間 年月日機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 學(xué)號： 專業(yè)： 任務(wù)起止時間： 設(shè)計題目：設(shè)計帶式輸送機(jī)中的傳動裝置一、 傳動方案如圖1所示：F 1輸送膠帶； 2傳動滾筒； 3兩級圓柱齒輪減速器； 4V帶傳動； 5電動機(jī)圖1 帶式輸送機(jī)減速裝置方案二、 原始數(shù)據(jù)表2-1滾筒直徑d /mm800傳送帶運(yùn)行速度v /(m/s)1.8運(yùn)輸帶上牽引力F /N2200每日工作時數(shù)T /h24傳動工作年限5單向連續(xù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，常溫空載啟動三、設(shè)計任務(wù)：1.減速器裝配圖1張（A0圖紙）2.低速軸零件圖1張（A3圖紙）3.低速軸齒輪零件圖1張（A3圖紙）4.設(shè)計說明書1份在三周內(nèi)完成并通過答辯參考資料：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 機(jī)械設(shè)計手冊 工程力學(xué) 機(jī)械制圖指導(dǎo)教師簽字：目錄一、電機(jī)的選擇11.1 選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式：11.2 電機(jī)容量的選擇11.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定1二、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算22.1 分配傳動比及計算各軸轉(zhuǎn)速22.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算2三、V帶傳動設(shè)計33.1 確定計算功率43.2 選擇普通V帶型號43.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速43.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長度43.5 驗算小帶輪包角43.6 計算V帶根數(shù)Z53.7 計算壓軸力5四、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件（直齒圓柱齒輪）54.1 高速級齒輪傳動設(shè)計計算54.2 低速級齒輪傳動設(shè)計計算74.3 傳動齒輪的主要參數(shù)9五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算95.1 高速軸的計算（1軸）95.2 中間軸的計算（2軸）115.3 低速軸的計算（3軸）13六、軸的強(qiáng)度校核166.1 高速軸校核166.2 中間軸校核176.3 低速軸校核19七、校核軸承壽命207.1 高速軸207.2 中間軸207.3 低速軸21八、鍵連接的選擇和計算21九、箱體的設(shè)計22十、心得體會22一、電機(jī)的選擇1.1 選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式：依工作條件的要求，選擇三相異步電機(jī)：封閉式結(jié)構(gòu)U=380 VY型1.2 電機(jī)容量的選擇工作機(jī)所需的功率PW=Fv /1000= 3.96 kWV帶效率h1：0.96 滾動軸承效率（一對）h2：0.99 閉式齒輪傳動效率（一對）h3:0.97 聯(lián)軸器效率h4： 0.99 工作機(jī)（滾筒）效率h5(hw)： 0.96 傳輸總效率h= 0.825 則，電動機(jī)所需的輸出功率Pd=Pw/h= 4.8 kW1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速= 42.99 r/minV帶傳動比的合理范圍為24，兩級圓柱齒輪減速器傳動比的合理范圍為840，則總傳動比的合理范圍為=16160，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：= 688 6878 r/min 在此范圍的電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有：750r/min 1000r/min 1500r/min 3000r/min依課程設(shè)計指導(dǎo)書表18-1：Y系列三相異步電機(jī)技術(shù)參數(shù)（JB/T9616-1999）選擇電動機(jī)型 號： Y132S-4 額定功率Ped：5.5kw 同步轉(zhuǎn)速n：1500 r/min 滿載轉(zhuǎn)速nm：1440r/min 二、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算總傳動比： 33.4962.1 分配傳動比及計算各軸轉(zhuǎn)速取V帶傳動的傳動比i0= 3 則減速器傳動比i=i/i0= 11.165 取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比 3.954 則低速級傳動比 2.824 2.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算0軸（電動機(jī)軸）4.8 kW 1440 r/min 31.83 N×m1軸（高速軸） 4.608 kW 480 r/min 91.68 N×m2軸（中間軸） 4.425 kW 121.396 r/min 348.107 N×m3軸（低速軸） 4.249 kW 42.99 r/min 493.959 N×m4軸（滾筒軸） 4.164 kW 42.99 r/min 925.010 N×m以上功率和轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入值，13軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩為各自輸入值與軸承效率的乘積。各軸運(yùn)動和動力參數(shù)如下表：表2-1 各軸運(yùn)動和動力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/N×m轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i效率h輸入輸出輸入輸出0軸4.831.8314401軸4.6084.56291.6890.76348030.962軸4.4254.381348.107344.626121.3963.9540.963軸4.2494.207943.959934.51942.992.8240.964軸4.1644.122925.010915.76042.9910.98三、V帶傳動設(shè)計3.1 確定計算功率根據(jù)已知條件結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計 由表 8-7得到工作情況系數(shù)KA= 1.3 ，故Pca=KA×Pd= 6.24 kW。3.2 選擇普通V帶型號已知Pca，nm，結(jié)合教材機(jī)械設(shè)計 由圖 8-11 確定所使用的V帶為 A 型。3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速(1) 結(jié)合教材機(jī)械設(shè)計由表 8-8 ，初選小帶輪直徑dd1=100 mm。(2) 驗算帶速：7.536 m/s，滿足5m/s<v<30 m/s。(3) 計算大齒輪的基準(zhǔn)直徑300mm。3.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長度(1) 根據(jù)，初定中心距a0=600 mm。(2) 計算所需的帶長 =1844.67 mm。由圖/表 8-2，對A型帶進(jìn)行基準(zhǔn)長度Ld=1800 mm。(3) 實際中心距578 mm 中心距的變化范圍 551 632 mm。3.5 驗算小帶輪包角 160°>120°合格。3.6 計算V帶根數(shù)Z由nm，dd1結(jié)合教材機(jī)械設(shè)計查圖/表 8-4a得P0=1.31kW。由nm，i0，A型帶，查圖/表8-4b 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 8-5得Ka= 0.95，已知Ld查表 8-2得KL= 1.01則V帶根數(shù) 4.39 ，取z= 5。3.7 計算壓軸力 由教材機(jī)械設(shè)計 表 8-3 ，可知 A型帶單位長度質(zhì)量q=0.10 kg/m。單根V帶的初拉力最小值：= 140.78 N。壓軸力的最小值：= 1386.41 N。四、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件（直齒圓柱齒輪）4.1 高速級齒輪傳動設(shè)計計算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力由教材機(jī)械設(shè)計表 10-1 10-20（c） 10-21(d) 確定以下參數(shù)：表4-1 高速級齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調(diào)質(zhì)280700600大齒輪調(diào)質(zhì)240600500由p206 ，取安全系數(shù)SH= 1，SF= 1.4 。則許用應(yīng)力為：700MPa 600MPa 428.57MPa 357.14 MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計設(shè)齒輪按 8級精度制造，由教材機(jī)械設(shè)計表 10-7 得載荷系數(shù)K= 1.3，由表 10-7得齒寬系數(shù)d= 1，由表 10-6可得彈性系數(shù)ZE=189.8 。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T1= 91680 N×mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑：58.315 mm。齒數(shù)取z1=24，z2=i1z1 95，故實際傳動比i1=z2/ z1=3.958 。齒寬58 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2=58 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) =65 mm。模數(shù)m=d1t/z1= 2.43 ，按表 10-1 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 2.5 ，實際分度圓直徑60 mm，2327.5 mm，中心距148.75 mm。(3) 驗算齒輪彎曲強(qiáng)度由教材機(jī)械設(shè)計圖/表10-5，取齒形系數(shù)YFa1=2.65 , YFa2= 2.19 ，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.785 。判斷： 114.718 F1判斷： 107.105 F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度1.5072 m/s。對照機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表 9-2可知，選著 8 級精度是合適的。4.2 低速級齒輪傳動設(shè)計計算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力由教材 機(jī)械設(shè)計 表10-1 10-20（c） 10-21(d)確定以下參數(shù)：表4-2 低速級齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調(diào)質(zhì)280700600大齒輪調(diào)質(zhì)240600500由表10-5 ，取安全系數(shù)SH=1 ，SF= 1.4 。則許用應(yīng)力為： 700 MPa 600 MPa 428.57MPa 357.14MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計設(shè)齒輪按 8 級精度制造，由教材 機(jī)械設(shè)計表10-7得載荷系數(shù)K=1.3，由表10-7得齒寬系數(shù)d= 1，由表 10-6 可得彈性系數(shù)ZE= 189.8。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T2= 348107 N×mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑：92.726 mm。齒數(shù)取z1=24 ，z2=i1z1 68 ，故實際傳動比i1=z2/ z1= 2.83 。齒寬93 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2=93 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) =100 mm。模數(shù)m=d1t/z1= 3.86 ，按表 10-1 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 4，實際分度圓直徑96 mm，272 mm，中心距184 mm。(3) 驗算齒輪彎曲強(qiáng)度由教材機(jī)械設(shè)計圖/表10-5 ，取齒形系數(shù)YFa1=2.65 , YFa2= 2.312，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.746 。判斷： 106.115 F1判斷： 102.307 F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度0.61 m/s。對照指導(dǎo)書表 9-2 可知，選著8 級精度是合適的。4.3 傳動齒輪的主要參數(shù)表4-3 傳動齒輪的主要參數(shù)高速級低速級齒數(shù) z24952468中心距a /mm148.75184模數(shù) m /mm2.54齒寬b /mm655810093分度圓直徑d/mm60237.596272齒頂高h(yuǎn)a /mm2.52.544齒根高h(yuǎn)f /mm3.1253.12555齒高h(yuǎn) /mm5.6255.62599齒頂圓直徑da /mm65242.5104280齒根圓直徑df /mm53.75231.2586262五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算5.1 高速軸的計算（1軸）根據(jù)表 15-1 得，高速軸材料為： 45cr ，熱處理方式： 調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0=110 23.378 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為24.08 mm，圓整后暫取d1=25 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）：表5-1 高速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說明d1=2525 mm初選直徑d2=30d1+(34)*1.6定位軸肩d3=35由6407軸承確定軸承選定d4=45低于軸承內(nèi)圈定位軸肩d5=65da尺度圓直徑d6=45d4同軸d7=35d3定位軸肩(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長度及支撐點距離，表格內(nèi)用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）經(jīng)驗值的計算與選取：軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢= 12 箱座壁厚d= 8 聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 20；至凸緣邊距離C2= 18軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)= 54 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 5（指導(dǎo)書38頁圖5-12）表5-2 高速軸軸向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=60表9-8L2=69.2L2=l+e+L-4-BB軸承寬L3=25B軸承寬L4=1182+4+小齒輪齒寬+3+另一個小齒輪齒寬-齒寬差+2+4-L5-L6L5=65B1低速軸齒寬L6=154+2L7=25B軸承寬l1=60(L7+L5)/2+L6指導(dǎo)書圖5-17l2=163(L5+L3)/2+L4指導(dǎo)書圖5-17l3=111.7(L3+L1)/2+L2指導(dǎo)書圖5-175.2 中間軸的計算（2軸）根據(jù)表 15-1得，中間軸材料為：45Cr，熱處理方式：調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0= 110 36.5 mm(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）：表5-3 中間軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說明d1=45由軸6409確定6409d2=56低于軸承內(nèi)圈定位軸肩d3=62d2+（34）*1.6定位軸肩d4=56d2同軸d5=45d16409(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長度及支撐點距離，表格內(nèi)用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）： 經(jīng)驗值的計算與選?。狠嗇瀸挾扰c軸段長度之差D=2mm（指導(dǎo)書38頁圖5-10）齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 5（指導(dǎo)書38頁圖5-12）表5-4中間軸軸向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=46B+4+2+B軸承寬L2=56B(中速軸大齒輪)- B中速軸大齒輪L3=6.53-齒寬差/2L4=98B（中速軸小齒輪）-B中速軸小齒輪L5=51B+2+4+l1=62B大/2+齒寬差/2+2+4+B/2指導(dǎo)書圖5-17l2=85.5B大/2+L3+B小/2指導(dǎo)書圖5-17l3=79.5B小/2+2+4+B/2指導(dǎo)書圖5-175.3 低速軸的計算（3軸）根據(jù)表 15-1 得，低速軸材料為： 45Cr，熱處理方式：調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算初估。由表15-3 得常數(shù)A0=110 50.86 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為57.5 mm，圓整后暫取d1=60 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）：表5-5 低速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說明d1=6060 mm初選軸徑d2=65d1+（34）*2.5定位軸肩d3=70軸承6414軸承選定d4=85低于軸承內(nèi)圈d5=90d4+（34）*2.5定位軸肩d6=85d5-（34）*2.5定位軸肩和鍵槽d7=70d3軸承選定表5-6 所選用聯(lián)軸器的主要參數(shù)型號公稱轉(zhuǎn)矩Tn /N×m許用轉(zhuǎn)速n /mm軸孔直徑d /mm軸孔長度L /mm軸孔長度L1 /mmHL52000355060142107DD1D2bA2501665(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長度及支撐點距離，表格內(nèi)用充分的文字說明支撐計算結(jié)果）：經(jīng)驗值的計算與選?。狠S承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢= 12 箱座壁厚d= 8 聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 20；至凸緣邊距離C2= 18 軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)= 54 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 12 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 5 （指導(dǎo)書38頁圖5-12）表5-7低速軸軸向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=105表9-8L2=30.2L+e+L-4-BB軸承寬L3=42BB軸承寬L4=752+4+B大+3-L5B中間軸大齒輪齒寬L5=121.4*hh=0.1d4軸肩高度L6=91B大-B低速大齒輪齒寬L7=59B+2+4B軸承寬l1=103.7(L1+L3)/L2指導(dǎo)書圖5-17l2=151.5(L3+L6)+L4+L5指導(dǎo)書圖5-17l3=83.5L6/2+L7-B/2B軸承寬六、軸的強(qiáng)度校核6.1 高速軸校核軸的受力分析如下圖:(1) 齒輪的受力 3056 N； 1112 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖(5) 合成彎矩（考慮最不利的情況下）帶輪的壓軸力FP在支點產(chǎn)生的反力彎矩圖合成彎矩 1.77*105 N×mm （注意單位換算）(6) 按第三強(qiáng)度理論校核 6.75 MPa < 滿足強(qiáng)度要求。6.2 中間軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力大齒輪 2931 N； 1066.8 N小齒輪 7252 N； 2639.5 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險截面的合成彎矩 452392 N×mm （注意單位換算）(5) 按第三強(qiáng)度理論校核 28.37 MPa < 滿足強(qiáng)度要求。6.3 低速軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力 6940.9 N； 2526.3 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險截面的合成彎矩 397584 N×mm （注意單位換算）(5) 按第三強(qiáng)度理論校核 11.268 MPa < 滿足強(qiáng)度要求。七、校核軸承壽命表7-1 所選用的軸承主要參數(shù)軸名稱軸承代號d / mmD / mmB /mmCr / kN高速軸6407351002556.8中間軸6409451202977.5低速軸64147018042140 軸承設(shè)計要求壽命 43800 h7.1 高速軸根據(jù)軸的受力情況可知，高速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 d7 ， 3071 N。 127136 h 滿足要求。7.2 中間軸根據(jù)軸的受力情況可知，中間軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 d5， 5693.9 N。 200343.95 h 滿足要求。7.3 低速軸根據(jù)軸的受力情況可知，低速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 d7 ， 4762 N。 5701032 h 滿足要求。八、鍵連接的選擇和計算本設(shè)計減速器共需鍵： 5 個。表8-1 鍵的主要參數(shù)軸名安裝直徑 d / mm類型h / mmb /mm輪轂長度/ mm鍵長L /mm高速軸25平鍵7837.55051中間軸56平鍵10168411247.656平鍵10168411283.3低速軸85平鍵1422127.517077.3560平鍵11189012089.25九、箱體的設(shè)計表9-1 鑄鐵減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸（mm）名稱符號尺寸機(jī)座壁厚d8機(jī)蓋壁厚d18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d114蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d210連接螺栓d2的間距l(xiāng)180軸承端蓋螺釘直徑d38窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷直徑d8df, d1, d2至外機(jī)壁距離C120df, d2至凸緣邊緣距離C218軸承旁凸臺半徑R118凸臺高度h64外機(jī)壁與軸承座端面距離l145大齒輪端面圓與內(nèi)機(jī)壁距離D110齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離D210機(jī)蓋，機(jī)座筋厚m1,m6.8,6.8軸承端蓋外徑D2222軸承旁聯(lián)接螺栓距離s222