機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置</p><p>　　院 系：機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　設(shè)

2、計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間： 2013年 1 月 16日 </p><p><

3、b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　一、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　(一)設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目為：帶式運(yùn)輸機(jī)傳送裝置</p><p>　　1.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求：</p><p>　　設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)要求：</p

4、><p>　　F=2000N；d=290mm；v=1.18m/s</p><p>　　機(jī)器年產(chǎn)量：大批；機(jī)器工作環(huán)境：車間；</p><p>　　機(jī)器載荷特性：平穩(wěn)；機(jī)器最短工作年限：三年2班。</p><p><b>　?。ǘ┻x擇電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　1.選擇電動(dòng)機(jī)的類型<

5、;/p><p>　　按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。</p><p>　　2.選擇電動(dòng)機(jī)的容量</p><p>　　工作機(jī)的有效功率為：</p><p>　　從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為：</p><p>　　式中：分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)、卷筒的傳動(dòng)效率。由

6、表9.1取。則：</p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)所需要的工作功率為：</p><p><b>　　3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　按表9.1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：</p><p>　

7、　符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)，另需要其中電機(jī)工作所需工作功率：。</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由本書的表14.1或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6。其主要性能如下表：</p><p>

8、　　電動(dòng)機(jī)的主要安裝尺寸及外形尺寸如下：</p><p>　?。ㄈ?、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比</p><p><b>　　1.總傳動(dòng)比為：</b></p><p><b>　　2．分配傳動(dòng)比：</b></p><p>　　考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相接近，取，故：</p><

9、;p>　?。ㄋ模┯?jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b>　　1.各軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　Ⅰ軸</b></p><p><b>　?、蜉S</b></p><p><b>　　Ⅲ軸</b></p>

10、;<p><b>　　卷筒軸</b></p><p><b>　　2.各軸的輸入功率</b></p><p><b>　?、褫S</b></p><p><b>　　Ⅱ軸</b></p><p><b>　?、筝S</b&

11、gt;</p><p><b>　　卷筒軸</b></p><p><b>　　3.各軸的輸出轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為</p><p><b>　　所以： </b></p><p><b>　?、褫S</b

12、></p><p><b>　　Ⅱ軸</b></p><p><b>　?、筝S</b></p><p><b>　　卷筒軸</b></p><p>　　將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表得:</p><p>　　二.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p>

13、;<p>　?。ㄒ唬?、高速齒輪傳動(dòng)</p><p>　　1．選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí)</p><p>　　材料：大，小齒輪均采用45號(hào)鋼，軟齒面，由參考文獻(xiàn)1表6.2查得，小齒輪調(diào)制處理，齒面硬度為217-255HBW,平均硬度為236HBW；大齒輪正火處理，齒面硬度為162-217HBW，平均硬度為190HBW。大，小齒輪齒面平均硬度差為46HBW，在30-50HBW

14、范圍內(nèi)。按GB/T10095－1998，均選擇8級(jí)精度</p><p>　　2.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸</p><p>　　因?yàn)榇?、小齒輪均選用軟齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)：</p><p><b>　　式中各參數(shù)為：</b></p><p>　　1)小齒輪傳遞的扭矩</p&

15、gt;<p>　　2)初選21,則，考慮中心距及減速器的結(jié)構(gòu)尺寸問(wèn)題，選取，則。</p><p><b>　　3)初選。</b></p><p>　　4)初選螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:</p><p>　　則查教材圖6.22查得重合度系數(shù)</p><p>　　5)軟齒面非對(duì)稱布置，按表6.6選取

16、</p><p>　　6)由式(6.2)，軸面重合度：</p><p>　　由參考文獻(xiàn)1圖6.15查得： =0.775。</p><p>　　由圖6.24查得螺旋角系數(shù)=0.99</p><p>　　7) 由參考文獻(xiàn)1式6.26，許用接觸應(yīng)力 ,</p><p>　　由參考文獻(xiàn)1圖6.28（e）得接觸疲勞極限應(yīng)力 =5

17、70MPa =390MPa </p><p>　　小齒輪1與大齒輪2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為</p><p>　　N=60na =60×960×（2×8×250×3）=6.912×h</p><p><b>　　N= h </b></p><p>　　8）由參考文

18、獻(xiàn)1圖6.29查得壽命系數(shù)：=1.0, =1.05。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)6.7，取安全系數(shù) </p><p><b>　　[]=</b></p><p><b>　　[]= </b></p><p><b>　　故取 </b></p&g

19、t;<p>　　9）初算小齒輪1的分度圓直徑 ，得</p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　3.計(jì)算傳動(dòng)尺寸</b></p><p><b>　　1)計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　由表6.3查得使用系數(shù)（平穩(wěn)）</

20、p><p>　　由圖6.7查得動(dòng)載系數(shù)</p><p>　　由圖6.12查得齒向載荷分布系數(shù)</p><p>　　由圖6.4查得齒間載荷分布系數(shù)（直齒輪、表面硬化）</p><p><b>　　則</b></p><p>　　2)對(duì)進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)</p><p>&

21、lt;b>　　3)確定模數(shù)</b></p><p><b>　　由表6.1圓整后取</b></p><p><b>　　4)計(jì)算傳動(dòng)尺寸</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p><b>　　圓整為 </b>&

22、lt;/p><p><b>　　則修整螺旋角</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　K、T、、同上 K=1.60、T=2.86Nmm、、

23、</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1],圖6.20查得=2.69，=2.72</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]由圖6.21查得=1.56，=1.78</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1] 由圖6.22查得重合度系數(shù) </p><p>

24、　　由參考文獻(xiàn)[1] 由圖6.26查得螺旋角系數(shù)</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]  由圖6.28  查得彎曲疲勞極限應(yīng)力， 小齒輪 大齒輪</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]圖6.30查得得彎曲疲勞壽命系數(shù):.Y=1.0 Y=1.0</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]表6.7 查得彎曲疲

25、勞安全系數(shù) S=1.25(1%失效概率)</p><p><b>　　[]=MPa</b></p><p><b>　　[]=</b></p><p>　　結(jié)論：滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p><b>　　高速級(jí)齒輪參數(shù)列表</b></p><p&g

26、t;　　（二）、低速直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（二級(jí)傳動(dòng)）</p><p>　　1．選擇材料、熱處理方式及精度等級(jí)</p><p>　　材料：大，小齒輪均采用45號(hào)鋼，軟齒面，由參考文獻(xiàn)1表6.2查得，小齒輪調(diào)制處理，齒面硬度為217-255HBW,平均硬度為236HBW；大齒輪正火處理，齒面硬度為162-217HBW，平均硬度為190HBW。大，小齒輪齒面平均硬度差為46HBW，在30-50HBW

27、范圍內(nèi)。按GB/T10095－1998，均選擇8級(jí)精度</p><p>　　2.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸</p><p>　　因?yàn)榇蟆⑿↓X輪均選用軟齒面，齒面抗點(diǎn)蝕能力較強(qiáng)所以初步?jīng)Q定按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)：</p><p><b>　　式中各參數(shù)為：</b></p><p>　　1)小齒輪傳遞的扭矩</p&

28、gt;<p><b>　　2)初選,則</b></p><p><b>　　3)初選。</b></p><p>　　4)軟齒面非對(duì)稱布置，按表6.6選取</p><p>　　5) 由參考文獻(xiàn)1圖6.16查得： =0.775。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)1圖6.15查得：</

29、p><p>　　6) 由參考文獻(xiàn)1式6.26，許用接觸應(yīng)力 ,</p><p>　　由參考文獻(xiàn)1圖6.28（e）得接觸疲勞極限應(yīng)力 =570MPa =390MPa </p><p>　　小齒輪3與大齒輪4的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為</p><p>　　7）由參考文獻(xiàn)1圖6.29查得壽命系數(shù)：</p><p>　　由參考文獻(xiàn)6.7

30、，取安全系數(shù) </p><p><b>　　[]=</b></p><p><b>　　[]= </b></p><p><b>　　故取 </b></p><p>　　9）初算小齒輪1的分度圓直徑 ，得</p><p><b

31、>　　= </b></p><p><b>　　3.計(jì)算傳動(dòng)尺寸</b></p><p><b>　　1)計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　由表6.3查得使用系數(shù)（平穩(wěn)）</p><p>　　由圖6.7查得動(dòng)載系數(shù)</p><p>　　由圖6.12

32、查得齒向載荷分布系數(shù)</p><p>　　由圖6.4查得齒間載荷分布系數(shù)（直齒輪、表面硬化）</p><p><b>　　則</b></p><p>　　2)對(duì)進(jìn)行修正，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)</p><p><b>　　3)確定模數(shù)</b></p><p><b>　　

33、由表6.1圓整后取</b></p><p><b>　　4)計(jì)算傳動(dòng)尺寸</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　取 </b></p><p

34、>　　4 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　1） K、T、、同上 K=1.60、T=1.12 Nmm、、</p><p>　　2）  由參考文獻(xiàn)[1],圖6.20查得=2.62，=2.26</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]由圖6.21查得=1.58，=1.74</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1] 

35、;由圖6.22查得重合度系數(shù) </p><p>　　4）    由參考文獻(xiàn)[1]  由圖6.28  查得彎曲疲勞極限應(yīng)力， 小齒輪 大齒輪</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]圖6.30查得得彎曲疲勞壽命系數(shù):.Y =1.0 Y =1.0</p><p>　　由參

36、考文獻(xiàn)[1]表6.7 查得彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.25(1%失效概率)</p><p><b>　　[]=MPa</b></p><p><b>　　[]=</b></p><p>　　結(jié)論：滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p><b>　　低速級(jí)齒輪參數(shù)列表</b><

37、;/p><p><b>　　三.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　輸出軸(即軸Ⅲ)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1. 軸的基本參數(shù)--Ⅲ軸：</p><p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算可得作用在齒輪上的力：</p><p><b>　　2.選擇軸的材料</b></p>

38、<p>　　考慮使用45號(hào)鋼的時(shí)候軸可能會(huì)比較粗，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且第三根軸傳遞力矩較大，故選用40Cr，熱處理方式為調(diào)質(zhì)，能獲得良好的綜合機(jī)械性能。</p><p><b>　　3.初算軸徑</b></p><p><b>　　按彎扭強(qiáng)度計(jì)算：</b></p><p>　　考慮到軸上鍵槽適當(dāng)增加軸直徑，。</

39、p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[1]表9.4中查得C值，45號(hào)鋼的值為118~106考慮扭矩大于彎矩，取小值C=106。</p><p>　　P2——軸Ⅱ傳遞的功率（單位kW）。 \* MERGEFORMAT </p><p>　　n——軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速。

40、 \* MERGEFORMAT </p><p>　　4.軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體用剖分結(jié)構(gòu)形式。因傳遞功率小，齒輪減速器效率高，發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)很長(zhǎng)，故軸承部件的固定方式采用兩端固定。由此所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖：中間軸的草圖1 所示，然后，可按軸上零件的安裝

41、順序，從最小直徑的軸端7開始設(shè)計(jì)。</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1</p><p>　　(2)軸段7及聯(lián)軸器</p><p>　　軸段7的直徑，需要考慮到上述所求的及軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　由于

42、輸出軸傳遞轉(zhuǎn)矩較大采用剛性聯(lián)軸器(參考文獻(xiàn)[1])可?。篕=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　其中型號(hào)為GY7的剛性聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩滿足，型號(hào)記作LT7 38×60 GB/T 5014。</p><p><b>　　取長(zhǎng)度為52</b></p><

43、p><b>　　(3)軸段6</b></p><p>　　考慮聯(lián)軸器的軸向固定，軸段6直徑。</p><p>　　(4)軸段5和軸段1</p><p>　　考慮使用直齒輪，齒輪有沒(méi)軸向力，軸承類型為深溝球軸承。軸段5需要考慮軸承直徑及安裝，暫取6309,查得d=45mm,D=90mm,B=25mm。一根軸上兩個(gè)軸承應(yīng)該為相同型號(hào)，故取軸段

44、5和軸段1的直徑為：。</p><p>　　(5)軸段2和軸段4</p><p>　　由公式計(jì)算得，軸段6的軸肩應(yīng)為。初取軸肩h=3.0mm,則初算可得直徑為48mm，軸段2處用以安裝低速軸大齒輪-齒輪4，軸段4處為方便定位。</p><p><b>　　(6)軸段3</b></p><p>　　軸肩取2mm,則直徑為5

45、2mm。</p><p><b>　　(7)軸段長(zhǎng)度</b></p><p>　　軸段長(zhǎng)度可綜合草圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　如圖</b></p><p><b>　　5.軸的強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　1)畫軸

46、的受力簡(jiǎn)圖</b></p><p><b>　　輸出軸的受力:</b></p><p>　　2)計(jì)算支反力（取向上為垂直正方向，向前為水平正方向）</p><p><b>　　水平面上:</b></p><p><b>　　垂直平面上:</b></p>

47、<p><b>　　軸承1的總支承反力</b></p><p><b>　　軸承2的總支承反力</b></p><p><b>　　3)畫彎矩圖</b></p><p><b>　　4)畫轉(zhuǎn)矩圖</b></p><p><b>　　5

48、)校核軸的強(qiáng)度</b></p><p>　　由彎矩圖可知，a-a截面左側(cè)，軸的彎矩最大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]P205頁(yè)附表10.1 ：</p><p><b>　　抗彎剖面模量：</b></p><p><b>　　抗扭剖面模量</

49、b></p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　扭剪應(yīng)力</b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]P192頁(yè)表10.1和P201頁(yè)表10.4得，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理， \* MERGEFORMAT </p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]表10.1查得材料的等

50、效系數(shù)，</p><p>　　鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由附表10.4查得</p><p>　　絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1]附圖10.1查得</p><p>　　軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)，</p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　危險(xiǎn)面是安全的，強(qiáng)度滿足要求。</

51、p><p><b>　　6.校核軸承壽命</b></p><p>　　由表12.3（參考文獻(xiàn)2）查得7208C軸承的。</p><p>　　1)計(jì)算軸承的軸向力</p><p><b>　　2)校核軸承壽命</b></p><p>　　軸承在以下工作，由表10.10查得。平穩(wěn)，由

52、表10.11查得。</p><p><b>　　軸承I的壽命為</b></p><p>　　已知減速器使用3年兩班，則預(yù)期壽命為</p><p>　　>，故軸承壽命充裕。</p><p><b>　　7.校核鍵的強(qiáng)度</b></p><p>　　鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為

53、鋼，查參考文獻(xiàn)1表6.1得 。</p><p><b>　　聯(lián)軸器處</b></p><p>　　A型平鍵工作長(zhǎng)度為l=L-b=30 k=0.5h=4mm</p><p><b>　　滿足強(qiáng)度要求</b></p><p><b>　　齒輪處</b></p>&

54、lt;p>　　A型平鍵工作長(zhǎng)度為l=L-b=49 k=0.5h=4.5mm</p><p><b>　　滿足強(qiáng)度要求</b></p><p><b>　　8.明細(xì)表</b></p><p><b>　　四.設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　【1】.《機(jī)械設(shè)計(jì)