二級減速器課程設(shè)計-- 設(shè)計帶式輸送機中的傳動裝置

1、<p><b>　　機械設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目： 設(shè)計帶式輸送機中的傳動裝置 </p><p>　　專業(yè)年級： </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　系</b></p><p>　　完成時間 年 月 日</p><p>　　機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書</p><

3、p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、電機的選擇1</b></p><p>　　1.1 選擇電機的類型和結(jié)構(gòu)形式：1</p><p>　　1.2 電機容量的選擇1</p><p>　　1.3 電機轉(zhuǎn)速確定1</p><p>　　二、傳

4、動裝置的運動和動力參數(shù)計算2</p><p>　　2.1 分配傳動比及計算各軸轉(zhuǎn)速2</p><p>　　2.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算2</p><p>　　三、V帶傳動設(shè)計3</p><p>　　3.1 確定計算功率4</p><p>　　3.2 選擇普通V帶型號4</p><

5、p>　　3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速4</p><p>　　3.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長度4</p><p>　　3.5 驗算小帶輪包角4</p><p>　　3.6 計算V帶根數(shù)Z5</p><p>　　3.7 計算壓軸力5</p><p>　　四、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件（直齒圓柱齒輪）5&l

6、t;/p><p>　　4.1 高速級齒輪傳動設(shè)計計算5</p><p>　　4.2 低速級齒輪傳動設(shè)計計算7</p><p>　　4.3 傳動齒輪的主要參數(shù)9</p><p>　　五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算9</p><p>　　5.1 高速軸的計算（1軸）9</p><p>　　5.2 中間軸

7、的計算（2軸）11</p><p>　　5.3 低速軸的計算（3軸）13</p><p>　　六、軸的強度校核16</p><p>　　6.1 高速軸校核16</p><p>　　6.2 中間軸校核17</p><p>　　6.3 低速軸校核19</p><p>　　七、校核軸承壽命

8、20</p><p>　　7.1 高速軸20</p><p>　　7.2 中間軸20</p><p>　　7.3 低速軸21</p><p>　　八、鍵連接的選擇和計算21</p><p>　　九、箱體的設(shè)計22</p><p><b>　　十、心得體會22</b&

9、gt;</p><p><b>　　一、電機的選擇</b></p><p>　　1.1 選擇電機的類型和結(jié)構(gòu)形式：</p><p>　　依工作條件的要求，選擇三相異步電機：</p><p><b>　　封閉式結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　U=380 V&

10、lt;/b></p><p><b>　　Y型</b></p><p>　　1.2 電機容量的選擇</p><p>　　工作機所需的功率PW=Fv /1000= 3.96 kW</p><p>　　V帶效率1：0.96 </p><p>　　滾動軸承效率（一對）2：0.99 </p

11、><p>　　閉式齒輪傳動效率（一對）3:0.97 </p><p>　　聯(lián)軸器效率4： 0.99 </p><p>　　工作機（滾筒）效率5(w)： 0.96 </p><p>　　傳輸總效率= 0.825 </p><p>　　則，電動機所需的輸出功率Pd=Pw/= 4.8 kW</p>

12、<p>　　1.3 電機轉(zhuǎn)速確定</p><p>　　卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速= 42.99 r/min</p><p>　　V帶傳動比的合理范圍為2~4，兩級圓柱齒輪減速器傳動比的合理范圍為8~40，則總傳動比的合理范圍為=16~160，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：</p><p>　　= 688 ~ 6878 r/min </p&g

13、t;<p>　　在此范圍的電機的同步轉(zhuǎn)速有：750r/min 1000r/min 1500r/min 3000r/min</p><p>　　依課程設(shè)計指導(dǎo)書表18-1：Y系列三相異步電機技術(shù)參數(shù)（JB/T9616-1999）選擇電動機</p><p>　　型 號： Y132S-4 額定功率Ped：5.5kw </p>

14、<p>　　同步轉(zhuǎn)速n：1500 r/min 滿載轉(zhuǎn)速nm：1440r/min </p><p>　　二、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算</p><p>　　總傳動比： 33.496 </p><p>　　2.1 分配傳動比及計算各軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　取V帶傳動的傳動比i0= 3 <

15、/p><p>　　則減速器傳動比i=i/i0= 11.165 </p><p>　　取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比 3.954 </p><p>　　則低速級傳動比 2.824 </p><p>　　2.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算</p><p>　　0軸（電動機軸） 4.8 kW&

16、lt;/p><p>　　1440 r/min</p><p>　　31.83 Nm</p><p>　　1軸（高速軸） 4.608 kW</p><p>　　480 r/min</p><p>　　91.68 Nm</p><p>

17、;　　2軸（中間軸） 4.425 kW</p><p>　　121.396 r/min</p><p>　　348.107 Nm</p><p>　　3軸（低速軸） 4.249 kW</p><p>　　42.99 r/min</p>

18、<p>　　493.959 Nm</p><p>　　4軸（滾筒軸） 4.164 kW</p><p>　　42.99 r/min</p><p>　　925.010 Nm</p><p>　　以上功率和轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入值，1~3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

19、。各軸運動和動力參數(shù)如下表：</p><p>　　表2-1 各軸運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　三、V帶傳動設(shè)計</b></p><p>　　3.1 確定計算功率</p><p>　　根據(jù)已知條件結(jié)合教材《 機械設(shè)計 》由表 8-7得到工作情況系數(shù)KA= 1.3 ，故Pca=KAPd= 6.24 kW

20、。</p><p>　　3.2 選擇普通V帶型號</p><p>　　已知Pca，nm，結(jié)合教材《機械設(shè)計 》由圖 8-11 確定所使用的V帶為 A 型。</p><p>　　3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速</p><p>　　(1) 結(jié)合教材《機械設(shè)計》由表 8-8 ，初選小帶輪直徑dd1=100 mm。</p

21、><p>　　(2) 驗算帶速： 7.536 m/s，滿足5m/s<v<30 m/s。</p><p>　　(3) 計算大齒輪的基準(zhǔn)直徑 300mm。</p><p>　　3.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長度</p><p>　　(1) 根據(jù)，初定中心距a0=600 mm。</p><p>　　(2) 計算所需的帶

22、長 </p><p>　　= 1844.67 mm。</p><p>　　由圖/表 8-2，對A型帶進(jìn)行基準(zhǔn)長度Ld=1800 mm。</p><p>　　(3) 實際中心距 578 mm </p><p>　　中心距的變化范圍 551 ~632 mm。</p><p>　　3.5 驗算小帶輪包角<

23、;/p><p>　　160° >120°合格。</p><p>　　3.6 計算V帶根數(shù)Z</p><p>　　由nm，dd1結(jié)合教材《機械設(shè)計》查圖/表 8-4a得P0=1.31kW。</p><p>　　由nm，i0，A型帶，查圖/表8-4b 得P0= 0.17 kW。</p><p>　

24、　已知1查表 8-5得K= 0.95，已知Ld查表 8-2得KL= 1.01</p><p>　　則V帶根數(shù) 4.39 ，取z= 5。</p><p><b>　　3.7 計算壓軸力</b></p><p>　　由教材《機械設(shè)計 》表 8-3 ，可知 A型帶單位長度質(zhì)量q=0.10 kg/m。</p><p&g

25、t;　　單根V帶的初拉力最小值：</p><p>　　= 140.78 N。</p><p><b>　　壓軸力的最小值：</b></p><p>　　= 1386.41 N。</p><p>　　四、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件（直齒圓柱齒輪）</p>

26、<p>　　4.1 高速級齒輪傳動設(shè)計計算</p><p>　　(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力</p><p>　　由教材《機械設(shè)計》表 10-1 10-20（c） 10-21(d) 確定以下參數(shù)：</p><p>　　表4-1 高速級齒輪材料及許用應(yīng)力</p><p>　　由p206 ，取安全系數(shù)SH= 1，SF= 1.4

27、。</p><p><b>　　則許用應(yīng)力為：</b></p><p>　　700MPa 600MPa</p><p>　　428.57MPa 357.14 MPa</p><p>　　(2) 按齒面接觸強度設(shè)計</p><p>　　設(shè)齒輪按 8級精度制造，由教材《機械設(shè)計》表 1

28、0-7 得載荷系數(shù)K= 1.3，由表 10-7得齒寬系數(shù)Φd= 1，由表 10-6可得彈性系數(shù)ZE=189.8 。</p><p>　　小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T1= 91680 Nmm (注意單位換算)</p><p><b>　　小齒輪分度圓直徑：</b></p><p>　　58.315 mm。</p>

29、<p>　　齒數(shù)取z1=24，z2=i1z1≈ 95，故實際傳動比i1=z2/ z1=3.958 。</p><p>　　齒寬 58 mm（圓整）。</p><p>　　取大齒輪齒寬b2= 58 mm，為補償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(5~10) = 65 mm。</p><p>　　模數(shù)m=d1t/z1= 2.43 ，按表 10-1 ，取標(biāo)

30、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。</p><p>　　(3) 驗算齒輪彎曲強度</p><p>　　由教材《機械設(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 。</p><p>　　判斷： 1

31、14.718 ≦[σF1]</p><p>　　判斷： 107.105 ≦[σF2]</p><p><b>　　滿足條件，安全。 </b></p><p>　　(4) 齒輪的圓周速度</p><p>　　1.5072 m/s。</p><p>　　對照《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)

32、計指導(dǎo)書》表 9-2可知，選著 8 級精度是合適的。</p><p>　　4.2 低速級齒輪傳動設(shè)計計算</p><p>　　(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力</p><p>　　由教材《 機械設(shè)計 》表10-1 10-20（c） 10-21(d)確定以下參數(shù)：</p><p>　　表4-2 低速級齒輪材料及許用應(yīng)力</p>

33、<p>　　由表10-5 ，取安全系數(shù)SH=1 ，SF= 1.4 。</p><p><b>　　則許用應(yīng)力為：</b></p><p>　　700 MPa 600 MPa</p><p>　　428.57MPa 357.14MPa</p><p>　　(2) 按齒面接觸強度設(shè)計</

34、p><p>　　設(shè)齒輪按 8 級精度制造，由教材《 機械設(shè)計》表10-7得載荷系數(shù)K=1.3，由表10-7得齒寬系數(shù)Φd= 1，由表 10-6 可得彈性系數(shù)ZE= 189.8。</p><p>　　小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T2= 348107 Nmm (注意單位換算)</p><p><b>　　小齒輪分度圓直徑：</b></p>

35、<p>　　92.726 mm。</p><p>　　齒數(shù)取z1=24 ，z2=i1z1≈ 68 ，故實際傳動比i1=z2/ z1= 2.83 。</p><p>　　齒寬 93 mm（圓整）。</p><p>　　取大齒輪齒寬b2= 93 mm，為補償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(5~10) = 100 mm。</p>

36、<p>　　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。</p><p>　　(3) 驗算齒輪彎曲強度</p><p>　　由教材《機械設(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= 1.7

37、46 。</p><p>　　判斷： 106.115 ≦[σF1]</p><p>　　判斷： 102.307 ≦[σF2]</p><p><b>　　滿足條件，安全。 </b></p><p>　　(4) 齒輪的圓周速度</p><p>　　0.61 m/s。</p&g

38、t;<p>　　對照《指導(dǎo)書》表 9-2 可知，選著8 級精度是合適的。</p><p>　　4.3 傳動齒輪的主要參數(shù)</p><p>　　表4-3 傳動齒輪的主要參數(shù)</p><p>　　五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算</p><p>　　5.1 高速軸的計算（1軸）</p><p>　　根據(jù)表 15-1 得，

39、高速軸材料為： 45cr ，熱處理方式： 調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]= 60MPa。</p><p><b>　　初估軸徑</b></p><p>　　初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度計算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0=110 </p><p>　　23.378 mm</p><p>　　考慮到鍵槽的作用，軸徑增加

40、3%為 24.08 mm，圓整后暫取d1= 25 mm。</p><p><b>　　軸的徑向尺寸設(shè)計</b></p><p>　　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）：</p><p>　　表5-1 高速軸徑向尺寸確定</p><p><

41、;b>　　軸的軸向尺寸設(shè)計</b></p><p>　　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）</p><p>　　經(jīng)驗值的計算與選?。?lt;/p><p>　　軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L= 12 </p><p><b>　　箱座壁厚= 8 </b

42、></p><p>　　聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 20；至凸緣邊距離C2= 18 </p><p>　　軸承座寬度L=C1+C2++(5~10)= 54 </p><p>　　齒輪至機體內(nèi)壁的距離2= 10 </p><p>　　大齒輪齒輪端面的距離3= 10 </p><p&g

43、t;　　軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離4= 5（指導(dǎo)書38頁圖5-12）</p><p>　　表5-2 高速軸軸向尺寸確定</p><p>　　5.2 中間軸的計算（2軸）</p><p>　　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[σ-1b]= 60 MPa。</p><p><b>　　初估

44、軸徑</b></p><p>　　初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度計算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0= 110 </p><p>　　36.5 mm</p><p><b>　　軸的徑向尺寸設(shè)計</b></p><p>　　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

45、充分的文字說明支撐計算結(jié)果）：</p><p>　　表5-3 中間軸徑向尺寸確定</p><p><b>　　軸的軸向尺寸設(shè)計</b></p><p>　　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）：

46、 </p><p>　　經(jīng)驗值的計算與選?。?lt;/p><p>　　輪轂寬度與軸段長度之差= 2mm（指導(dǎo)書38頁圖5-10）</p><p>　　齒輪至機體內(nèi)壁的距離2= 10 </p><p>　　大齒輪齒輪端面的距離3= 10 </p><p>　　軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距

47、離4= 5（指導(dǎo)書38頁圖5-12）</p><p>　　表5-4中間軸軸向尺寸確定</p><p>　　5.3 低速軸的計算（3軸）</p><p>　　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[σ-1b]= 60 MPa。</p><p><b>　　初估軸徑</b>&l

48、t;/p><p>　　初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度計算初估。由表15-3 得常數(shù)A0=110 </p><p>　　50.86 mm</p><p>　　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。</p><p><b>　　軸的徑向尺寸設(shè)計</b></p>

49、<p>　　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）：</p><p>　　表5-5 低速軸徑向尺寸確定</p><p>　　表5-6 所選用聯(lián)軸器的主要參數(shù)</p><p><b>　　軸的軸向尺寸設(shè)計</b></p><p>　　軸的結(jié)

50、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）：</p><p>　　經(jīng)驗值的計算與選?。?lt;/p><p>　　軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L= 12 </p><p>　　箱座壁厚= 8 </p><p>　　聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 20；至凸緣邊距離C2= 18 </

51、p><p>　　軸承座寬度L=C1+C2++(5~10)= 54 </p><p>　　齒輪至機體內(nèi)壁的距離2= 10 </p><p>　　大齒輪齒輪端面的距離3= 12 </p><p>　　軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離4= 5 （指導(dǎo)書38頁圖5-12）</p><p>　　表5-7 低速軸軸

52、向尺寸確定</p><p><b>　　六、軸的強度校核</b></p><p><b>　　6.1 高速軸校核</b></p><p>　　軸的受力分析如下圖:</p><p><b>　　齒輪的受力</b></p><p>　　3056 N；

53、 1112 N</p><p><b>　　水平面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　豎直面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　彎矩圖和扭矩圖</b></p><p><b>　　水平面內(nèi)彎矩圖</b></p>

54、<p><b>　　豎直面內(nèi)彎矩圖</b></p><p><b>　　扭矩圖</b></p><p>　　合成彎矩（考慮最不利的情況下）</p><p>　　帶輪的壓軸力FP在支點產(chǎn)生的反力</p><p><b>　　彎矩圖</b></p><

55、p><b>　　合成彎矩 </b></p><p>　　1.77*10∧5 Nmm （注意單位換算）</p><p><b>　　按第三強度理論校核</b></p><p>　　6.75 MPa < </p><p><b>　　滿足強度要求。</b&

56、gt;</p><p><b>　　6.2 中間軸校核</b></p><p>　　軸的受力分析如下圖：</p><p><b>　　齒輪的受力</b></p><p>　　大齒輪 2931 N； 1066.8 N</p><p>　　小齒輪 725

57、2 N； 2639.5 N</p><p><b>　　水平面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　豎直面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　彎矩圖和扭矩圖</b></p><p><b>　　水平面內(nèi)彎矩圖</b>&

58、lt;/p><p><b>　　豎直面內(nèi)彎矩圖</b></p><p><b>　　扭矩圖</b></p><p>　　最危險截面的合成彎矩 </p><p>　　452392 Nmm （注意單位換算）</p><p><b>　　按第三強度理論校核</

59、b></p><p>　　28.37 MPa < </p><p><b>　　滿足強度要求。</b></p><p><b>　　6.3 低速軸校核</b></p><p>　　軸的受力分析如下圖：</p><p><b>　　齒輪的受力</

60、b></p><p>　　6940.9 N； 2526.3 N</p><p><b>　　水平面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　豎直面內(nèi)軸承約束力</b></p><p><b>　　彎矩圖和扭矩圖</b></p><p>

61、<b>　　水平面內(nèi)彎矩圖</b></p><p><b>　　豎直面內(nèi)彎矩圖</b></p><p><b>　　扭矩圖</b></p><p>　　最危險截面的合成彎矩 </p><p>　　397584 Nmm （注意單位換算）</p><p&g

62、t;<b>　　按第三強度理論校核</b></p><p>　　11.268 MPa < </p><p><b>　　滿足強度要求。</b></p><p><b>　　七、校核軸承壽命</b></p><p>　　表7-1 所選用的軸承主要參數(shù)</p>

63、<p>　　軸承設(shè)計要求壽命 43800 h</p><p><b>　　7.1 高速軸</b></p><p>　　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。</p><p>　　127136 h ＞ </p><p><b>　

64、　滿足要求。</b></p><p><b>　　7.2 中間軸</b></p><p>　　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。</p><p>　　200343.95 h ＞ </p><p><b>　　滿足要求。</b&g

65、t;</p><p><b>　　7.3 低速軸</b></p><p>　　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。</p><p>　　5701032 h ＞ </p><p><b>　　滿足要求。</b></p>&l