機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)踐設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　課程名稱:機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐</p><p>　　學(xué) 院: ××學(xué)院 </p><p>　　班 號(hào): ×××× </p><p>　　姓 名:

2、××× </p><p>　　學(xué) 號(hào): ********** </p><p>　　指導(dǎo)老師: ××× </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1</p><p

3、>　　一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　二、選擇電動(dòng)機(jī)2</b></p><p>　　三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配3</p><p>　　四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3</p><p>　　五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3</p><p><b>　　（一）V帶

4、傳動(dòng)3</b></p><p><b>　?。ǘX輪傳動(dòng)4</b></p><p>　　（三）聯(lián)軸器的選擇5</p><p>　　六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5</p><p>　?。ㄒ唬└咚佥S的設(shè)計(jì)6</p><p>　　（二）低速軸的設(shè)計(jì)8</p><p>

5、;　　七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算10</p><p>　　八、潤(rùn)滑和密封11</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>

6、;　　一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)示意圖如下：</p><p>　　二、已知條件1）鼓輪直徑D=350mm2）鼓輪上的圓周力F=1.5kN3）運(yùn)輸帶速度V=1.5m/s</p><p>　　三、技術(shù)條件1）傳動(dòng)裝置的使用壽命預(yù)定為8年，單班制；2）工作機(jī)的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動(dòng)過(guò)載不大于5%，單向回轉(zhuǎn)；3）電動(dòng)機(jī)的電源為三相交流電，電壓為380/220伏；4）允許鼓

7、輪的速度誤差為±5%；5）工作環(huán)境：室內(nèi)。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)要求1）減速器裝配圖一張；2）零件圖2張（由指導(dǎo)老師指定）；3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，按指導(dǎo)書的要求書寫。</p><p>　　一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　根據(jù)已知條件：</b></p><p>　　1）鼓輪直徑D=

8、350mm</p><p>　　2）鼓輪上的圓周力F=1.5kN</p><p>　　3）運(yùn)輸帶速度V=1.5m/s</p><p>　　4）傳動(dòng)裝置的使用壽命預(yù)定為8年，單班制；</p><p>　　6）工作機(jī)的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動(dòng)過(guò)載不大于5%，單向回轉(zhuǎn)；</p><p>　　7）電動(dòng)機(jī)的電源為三相交流電，電壓為38

9、0/220伏；</p><p>　　8）允許鼓輪的速度誤差為±5%；</p><p>　　9）工作環(huán)境：室內(nèi)。</p><p>　　宜選用帶-圓柱齒輪傳動(dòng)。其中減速器外傳動(dòng)選擇V帶傳動(dòng)，減速器選擇一級(jí)圓柱齒輪減速器。</p><p><b>　　二、選擇電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　

10、　1.電動(dòng)機(jī)類型選擇：Y系列三相交流異步電機(jī)。</p><p>　　2.電動(dòng)機(jī)功率選擇：</p><p><b>　　Pd=Pw/η</b></p><p>　　Pw=FV=2.25kW</p><p>　　η=ηb·ηr2·ηg·ηc</p><p><b&g

11、t;　　查表得：</b></p><p>　　V帶傳動(dòng)效率ηb=0.96</p><p>　　球軸承傳動(dòng)效率ηr=0.99</p><p>　　8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)效率ηg=0.97</p><p>　　齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率ηc=0.99</p><p><b>　　所以，</b></

12、p><p>　　η=0.96×0.992×0.97×0.99</p><p><b>　　=0.9035</b></p><p>　　Pd=2.25/0.9035=2.49kW</p><p>　　3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇：</p><p>　　鼓輪轉(zhuǎn)速nw=1000×

13、;60v/(πD)=81.85r/min</p><p>　　V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=2～4，一級(jí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比i2=3～5，所以總傳動(dòng)比i=6～20，nd=492～1640。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min。</p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，1000r/min的同步轉(zhuǎn)速比較合適。所以選擇Y13

14、2S-6電動(dòng)機(jī)，額定功率3kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。</p><p>　　三、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比分配</p><p>　　1.總傳動(dòng)比：i=nd/nw=11.728</p><p><b>　　2.各級(jí)傳動(dòng)比：</b></p><p>　　V帶傳動(dòng)比取i1=3（V帶傳動(dòng)比的常用值為2～4）；</p>

15、<p>　　i2=i/i1=3.9</p><p>　　四、裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　1.計(jì)算各軸功率：</b></p><p>　　P1=Pd·ηb=2.39kW</p><p>　　P2=P1·ηr·ηg=2.2955kW</p>&

16、lt;p>　　Pw= P2·ηc=2.27kW</p><p><b>　　2.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　n1=nd/i1=320r/min</p><p>　　nw=n2=n1/i2=82.05r/min</p><p>　　nw的誤差小于5%，符合要求。</p><

17、;p><b>　　3.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　T1= 9550P1/ n1=71.3N·m</p><p>　　T2= 9550P2/ n2=267.2N·m</p><p>　　Tw= 9550Pw/ nw=264.2N·m</p><p>　　五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)

18、計(jì)算</p><p><b>　?。ㄒ唬￢帶傳動(dòng)</b></p><p><b>　　1.確定計(jì)算功率：</b></p><p>　　Pc=KA·P，查表得KA=1.0，</p><p>　　故Pc=P=3kW。</p><p>　　根據(jù)Pc、nd查圖得：選用A型V

19、帶。</p><p>　　2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1、D2：</p><p>　　查表得：D1min=75mm，參照基準(zhǔn)直徑系列值取D1=100mm。</p><p>　　D2=i·=3×80=300。</p><p>　　3.驗(yàn)算帶的線速度：</p><p>　　v=π·D1·

20、nd/(60×1000)=5m/s</p><p>　　滿足5m/s≤v≤30m/s，故合適。</p><p>　　4.確定中心距及帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：</p><p>　　根據(jù)0.7(D1+ D2) ≤a0≤2(D1+ D2)得：</p><p>　　280mm≤a0≤800mm</p><p>　　初定中心距a

21、○=700mm。</p><p>　　Ld’≈2 a0+π(D1+ D2)/2+( D2- D1)2/(4 a○)</p><p><b>　　=2042.6mm</b></p><p>　　從普通V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度表中選取Ld=2000mm。</p><p>　　實(shí)際中心距a≈a0+(Ld -Ld’)/2=679mm。<

22、;/p><p>　　5.驗(yàn)算小帶輪包角：</p><p>　　α1=180°-（D2- D1）/a×57.3°=163°≥120°</p><p>　　所以小帶輪包角合適。</p><p><b>　　6.確定V帶跟數(shù)：</b></p><p>　　查

23、表得：P0=0.95kW，ΔP0=0.11kW，Kα=0.96，KL =0.95。</p><p>　　z=Pc/[( P0+ΔP0)· Kα·KL]=3.1</p><p><b>　　取z=4.</b></p><p><b>　　7.確定初拉力</b></p><p>　　

24、查表得：q=0.10kg/m</p><p>　　F0=500 Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv2=122.8N</p><p>　　8.計(jì)算作用在軸上的壓力：</p><p>　　FQ=2z F0sin(α1/2)=971.6N</p><p><b>　　（二）齒輪傳動(dòng)</b></p><p

25、>　　1.選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力：</p><p>　　小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度取260HBS；大齒輪用45調(diào)質(zhì)，硬度取225HBS，小齒輪硬度與大齒輪硬度差為35HBS較合適。查圖表得：σHlim1=700MPa，σHlim2=540MPa，SH=1.1；σFlim1=240MPa，σFlim2=180MPa，SF=1.3故</p><p>　　[σH1]= σHlim1/S

26、H=636MPa</p><p>　　[σH2]= σHlim2/SH=491MPa</p><p>　　[σF1]= σFlim1/SF=185MPa</p><p>　　[σF2]= σFlim2/SF=138MPa</p><p>　　2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：</p><p>　　取載荷因數(shù)K=1.1，齒寬因數(shù)ψ

27、a=0.4。已知小齒輪上轉(zhuǎn)矩T1=71.3N·m =7.13×104N·mm，u=i2=3.9，則</p><p>　　取齒數(shù)z1=31，則z2=i2 z1=121，故實(shí)際傳動(dòng)比i2=121/31=3.903，模數(shù)m=2a/( z1+ z2)=1.84mm，故取m=2mm。</p><p>　　確定中心距a=m(z1+ z2)/2=152mm</p>

28、;<p>　　齒寬b=ψaa=60.8mm</p><p>　　取b2=60mm，b1=65mm。</p><p>　　3.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度：</p><p>　　查表得：齒形因數(shù)YF1=2.58，YF2=2.15。所以，</p><p>　　σF1=2KT1YF1/(bm2z1)=54.4MPa≤[σF1]</p>

29、<p>　　σF2=σF1 (YF2/ YF1)=45.3MPa≤[σF2]，安全。</p><p>　　4.齒輪的圓周速度：</p><p>　　v=πmz1n1/(60×1000)=1.04m/s，查表可知，選用8級(jí)精度是合適的。</p><p><b>　　（三）聯(lián)軸器的選擇</b></p><

30、p>　　減速器輸出軸與工作機(jī)軸之間常選用具有較大補(bǔ)償兩軸線偏移作用的聯(lián)軸器，如齒式聯(lián)軸器。所以選用</p><p><b>　　六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　?。ㄒ唬└咚佥S的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.選擇軸的材料及熱處理方式：</p><p>　　由于高速軸為

31、齒輪軸，可選45Cr，調(diào)制。查表得：σb=750MPa，σs=550MPa，[σ-1b]=69MPa。</p><p><b>　　2.最小軸徑估算</b></p><p>　　式中P1=2.39kW，n1=320r/min，C=100，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=19.5mm，考慮到有一個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大5%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d1=1.05dmin=25mm。

32、</p><p><b>　　3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖</p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p>　?。?）由于小齒輪的直徑較小，因此做成齒輪軸的結(jié)構(gòu)。其齒根圓的直徑df1=59mm。</p><p>　

33、　（2）因?yàn)閹л嗇瀸挾菻=(1.5～2)dmin=37.5～50mm，取H=48mm，軸段1安裝帶輪部分應(yīng)略小于轂孔寬度，故L1=45mm。該處軸周轉(zhuǎn)速度小于3m/s，可選用氈圈油封，軸承內(nèi)徑暫定25mm。</p><p>　　（3）軸段3和7的設(shè)計(jì)。此段安裝軸承。因軸承不受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承6007，其尺寸為d×D×B=35mm×62mm

34、5;14mm，故d3=35mm，該軸承采用脂潤(rùn)滑，考慮到需要安裝封油盤，取L3=25mm。因?yàn)閮蓚€(gè)軸承相同，則d7=35mm，L7=25mm。</p><p>　?。?） 軸段2的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。箱座壁厚δ=0.025a+1≥8mm，0.025a+1=4.8mm，取δ=8mm，箱蓋壁厚δ1=0.02a+1≥8mm，0.02a+1=4.04mm，取δ1=8mm；由指導(dǎo)書表5-4公式可確定：</p><

35、p>　　箱座凸緣厚度b=12mm</p><p>　　箱蓋凸緣厚度b1=12mm</p><p>　　箱座低凸緣厚度b2=20mm</p><p>　　地腳螺釘直徑df=18mm</p><p><b>　　地腳螺釘數(shù)目n=4</b></p><p>　　軸承旁邊連接螺栓直徑d1=12mm&

36、lt;/p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2=10mm</p><p>　　軸承端蓋螺釘直徑d3=8mm</p><p>　　窺視孔蓋螺釘直徑d4=6mm</p><p>　　定位銷直徑d=6mm</p><p>　　df、d1、d2至外箱壁距離c1=22mm</p><p>　　df、d1、

37、d2至凸緣邊緣距離c2=20mm</p><p>　　軸承旁凸臺(tái)半徑R1=20mm</p><p>　　凸臺(tái)高度h=45mm</p><p>　　外箱壁至軸承座端面距離l1=50mm</p><p>　　大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1=12mm</p><p>　　齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2=11mm</p>

38、<p>　　箱蓋肋厚m1=7mm</p><p><b>　　箱壁肋厚m=7mm</b></p><p>　　軸承端蓋外徑D2=102mm</p><p>　　軸承端蓋凸緣厚度t=10mm</p><p>　　綜合考慮到箱體尺寸，L2≥δ+ l1+t-L3=43mm，考慮到調(diào)整墊片厚度，及帶輪轂與箱體之間的間隙

39、，取L2=55mm。</p><p><b>　　4.鍵連接：</b></p><p>　　采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵8×7×40。</p><p><b>　　5.軸上受力分析：</b></p><p>　　按第三強(qiáng)度理論校核，</p><

40、;p>　　其中，W=πdf13/32。軸的強(qiáng)度符合要求。</p><p><b>　　6.軸承壽命校核：</b></p><p>　　查表得，C=16.2kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，ε=3；</p><p>　　P=XFr+YFa=430N</p><p>　　Lh=106/(60n)·

41、[(ftC)/( fpP)]ε=2092475h≥23360h=8年</p><p>　　所以軸承壽命符合要求。</p><p><b>　?。ǘ┑退佥S的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.選擇軸的材料及熱處理方式：</p><p>　　由于減速器的軸為一般用途軸，可選45鋼，調(diào)制。查表得：σb=650MPa，σs=

42、360MPa，[σ-1b]=54MPa。</p><p><b>　　2.最小軸徑估算</b></p><p>　　式中P2=2.2955kW，n2=82r/min，C=90，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=27.3mm，考慮到有兩個(gè)鍵槽，軸徑擴(kuò)大10%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d2=1.1dmin=30mm。</p><p><b>　

43、　3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖</p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p>　?。?）由于所選聯(lián)軸器寬度為82mm，軸段1長(zhǎng)度應(yīng)略小于聯(lián)軸器寬度，所以取L1=80mm。</p><p>　　（2）考慮到箱體尺寸及大小齒輪的嚙合關(guān)系，取L2=55

44、mm。</p><p>　?。?）軸段3和6的設(shè)計(jì)。此段安裝軸承。因軸承不受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承6008，其尺寸為d×D×B=40mm×68mm×15mm，故d3=40mm，該軸承采用脂潤(rùn)滑，考慮到需要安裝封油盤，取L3=27mm。因?yàn)閮蓚€(gè)軸承相同，所以d6=40mm，L6=27mm?？紤]到箱體尺寸，取L6=40mm。</p>

45、<p>　?。?）考慮到軸段5需要安裝齒輪，結(jié)合齒輪尺寸，取D5=50mm比較合適。</p><p><b>　　4.鍵連接：</b></p><p>　　軸與聯(lián)軸器間采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵8×7×40；</p><p>　　軸與大齒輪間采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵14&

46、#215;9×50。</p><p><b>　　5.軸上受力分析：</b></p><p>　　彎矩圖、扭矩圖與高速軸類似，Mmax=52N·m，T2=267.2 N·m，</p><p>　　其中，W=πD53/32。軸的強(qiáng)度符合要求。</p><p><b>　　6.軸承壽命

47、校核：</b></p><p>　　查表得，C=17.0kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，ε=3；</p><p>　　P=XFr+YFa=430N</p><p>　　Lh=106/(60n)·[(ftC)/( fpP)]ε=9436224h≥23360h=8年</p><p>　　所以軸承壽命符合要求。&

48、lt;/p><p>　　七、箱體及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.箱體參數(shù)：（高速軸計(jì)算時(shí)已給出）</p><p>　　箱座凸緣厚度b=12mm</p><p>　　箱蓋凸緣厚度b1=12mm</p><p>　　箱座低凸緣厚度b2=20mm</p><p>　　地腳螺釘直徑df=18mm&

49、lt;/p><p><b>　　地腳螺釘數(shù)目n=4</b></p><p>　　軸承旁邊連接螺栓直徑d1=12mm</p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2=10mm</p><p>　　軸承端蓋螺釘直徑d3=8mm</p><p>　　窺視孔蓋螺釘直徑d4=6mm</p><

50、;p>　　定位銷直徑d=6mm</p><p>　　df、d1、d2至外箱壁距離c1=22mm</p><p>　　df、d1、d2至凸緣邊緣距離c2=20mm</p><p>　　軸承旁凸臺(tái)半徑R1=20mm</p><p>　　凸臺(tái)高度h=45mm</p><p>　　外箱壁至軸承座端面距離l1=50mm&l

51、t;/p><p>　　大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1=12mm</p><p>　　齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2=11mm</p><p>　　箱蓋肋厚m1=7mm</p><p><b>　　箱壁肋厚m=7mm</b></p><p>　　軸承端蓋外徑D2=102mm</p><p>

52、;　　軸承端蓋凸緣厚度t=10mm</p><p><b>　　2.附件選擇：</b></p><p>　　通氣器：由于在室內(nèi)使用，選簡(jiǎn)易式通氣器，采用M12×1.25；</p><p>　　油面指示器：選用游標(biāo)尺M(jìn)12；</p><p>　　起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳；</p><p

53、>　　放油螺塞：選用外六角油塞及封油墊圈M14×1.5；</p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓GB/T 5782-2000 M10×35，材料Q235A；</p><p>　　軸承旁連接螺栓GB/T 5782-2000 M12×110，材料Q235A；</p><p>　　軸承端蓋螺釘GB/T 5783-2000 M8&#

54、215;20，材料Q235A；</p><p>　　窺視孔蓋螺釘GB/T 5782-2000 M6×16，材料Q235A；</p><p>　　定位銷6×35，材料35鋼。</p><p><b>　　八、潤(rùn)滑和密封</b></p><p><b>　　1.齒輪的潤(rùn)滑：</b>

55、</p><p>　　采用浸油潤(rùn)滑，由于為單級(jí)圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，當(dāng)m<20 時(shí)，浸油深度h約為1個(gè)齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。</p><p>　　2.滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑，設(shè)封油盤。</p><p><b>　　3.潤(rùn)滑油的選擇：</b></p><p>　　考慮到該裝

56、置用于小型設(shè)備，選用GB/T 443-1999全損耗系統(tǒng)用油L-AN150潤(rùn)滑油。</p><p>　　4.密封方法的選?。?lt;/p><p>　　選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用半粗羊毛氈圈。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是大學(xué)本科學(xué)生學(xué)完基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課后進(jìn)行的一次實(shí)踐，旨在

57、開(kāi)拓我們的視野，增強(qiáng)專業(yè)意識(shí)，鞏固和理解專業(yè)課程，它是不同于理論學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)是更注重實(shí)際應(yīng)用，與生產(chǎn)生活更加接近。</p><p>　　經(jīng)過(guò)兩周的努力,我體會(huì)到了把機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成機(jī)械實(shí)體的困難；運(yùn)用CAD技術(shù)完成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、繪制裝配圖、零件圖及編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書的能力得到了很大的提高；而且還在此期間鞏固了自己所學(xué)的機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等基本理論、基本知識(shí)。</p>

58、;<p>　　這兩周的課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。在此，我要感謝學(xué)校和老師為我們提供了一個(gè)如此寶貴的學(xué)習(xí)和鍛煉的機(jī)會(huì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)踐[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[2]馬寶吉.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)