1、§1機械設計課程設計任務書一、 設計題目：設計鑄造車間型砂輸送機的兩級斜齒圓柱齒輪減速器。二、 設計條件：整機使用壽命為5年，每天兩班制工作，每年工作300天，工作時不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，允許輸送帶速度偏差為5%。工作機效率為0.95，要求有過載保護，按單件生產(chǎn)設計。vF二、原始數(shù)據(jù)：學號1-910-1819-2829-3738-46輸送帶拉力FN38002500220028003200輸送帶速度vm/s鼓輪直徑Dmm300430450380340三、設計內(nèi)容：1 分析傳動方案；2 減速器部件裝配圖一張(0號圖幅)；3 繪制軸和齒輪零件圖各一張；4 編寫設計計算說明書一份。§2

2、傳動方案的分析本設計中采用原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為展開式二級斜齒圓柱齒輪減速器。帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護的優(yōu)點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動的傳動效率高，適用于繁重及惡劣的條件下長期工作，使用維護方便，斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒好，是現(xiàn)代機器中應用最為廣泛的機構(gòu)之一。二級斜齒圓柱齒輪減速器的傳動比一般為8 - 40，結(jié)構(gòu)簡單，應用廣泛，展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大的剛度。高速

3、級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可局部地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。所以本設計采用的是兩級斜齒圓柱齒輪傳動。§3電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)計算一、電動機的選擇1.確定電動機類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。1工作機卷筒上所需功率Pw(2)電動機所需的輸出功率為了計算電動機的所需的輸出功率Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總功率總。設1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動設齒輪精度為7級、滾動軸承、V形帶傳動、工作機的效率，由2表1-7查得1 = 0.99，2 = 0.9

4、8，3 = 0.99，4 = 0.95，5 = 0.95，那么傳動裝置的總效率為 總=1223345 = 0.99 x2 x3 x 0.95 x3.選擇電動機轉(zhuǎn)速由2表13-2推薦的傳動副傳動比合理范圍 普通V帶傳動 i帶=24 圓柱齒輪傳動 i齒=35那么傳動裝置總傳動比的合理范圍為 i總=i帶×i齒1×i齒2 i總=24×35×35=18100電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i總×nw=18100×nw=18nw100nw=18×50.581000×50.58910.455058r/min根據(jù)電動機所需功率和同步轉(zhuǎn)

5、速，查2表12-1，符合這一范圍的常用同步加速有1500、1000。選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min選定電動機型號為Y112M - 4二、傳動裝置總傳動比確實定及各級傳動比的分配 i總= nm / nw=式中nm-電動機滿載轉(zhuǎn)速，1440 r/min nw-工作機的轉(zhuǎn)速，50.58 r/min i總=i帶×i齒1×i齒2 分配原那么： 1i帶i齒 2i帶=24 i齒=35 i齒1=1.31.5i齒2 根據(jù)2表2-3，V形帶的傳動比取i帶 =，那么減速器的總傳動比為 取 i齒1=1.3i齒2雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 i齒1 = 低速級的傳動比 i齒2 = i/i齒1

6、 =三、運動參數(shù)和動力參數(shù)計算 1440 r/min n= nm / i帶 = n= n / i齒1 =n= n / i齒2 = P0= Pd=P= Pd4 = P= P23 =P= P23 =T0 = 9550Pd/n0 =T = 9550P/n = T = 9550P/n = T = 9550P/n = 表1 傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表 工程軸號功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳動比0軸3.461440軸576軸軸§4傳動零件的設計計算一、V帶傳動設計工程計算或選擇依據(jù)計算過程單位計算或確定結(jié)果(1)確定計算功率PcaPca=d查1表8-7(2)選擇帶的型號查1圖8-11取A型帶A型帶(3)選

7、擇小帶輪直徑100查1 表8-6及8-8(4)確定大帶輪直徑=2.5×100取標準值250250(5)驗算傳動比誤差=0(6)驗算帶速(7)初定中心距取500(8)初算帶長(9)確定帶的基準長度查1表8-2取=1600=1600(10)計算實際中心距離取整 取=520=520(11)安裝時所需最小中心距取整(12)張緊或補償伸長量所需最大中心距(13)驗算小帶輪包角度(14) 單根V帶的根本額定功率查1表8-4a插值法=1.31kw (15) 單根V帶額定功率的增量查1表8-5b插值法(16) 長度系數(shù)查1表8-2(17)包角系數(shù)查1表8-5插值法(18)單位帶長質(zhì)量查1表8-3(1

8、9)確定V帶根數(shù)取Z=32Z=3(20)計算初拉力查1表8-3得q=(21)計算帶對軸的壓力帶型A型1002505203503帶輪結(jié)構(gòu)相關尺寸工程計算或選擇依據(jù)計算過程單位計算或確定結(jié)果(1)帶輪基準寬bd查1表8-10(2)帶輪槽寬b13(3)基準寬處至齒頂距離ha查1表8-10取ha3ha3(4)基準寬處至槽底距離hf查1表8-10取hf9(5)兩V槽間距e查1表8-10(6)槽中至輪端距離查1表8-10(7)輪槽楔角查1表8-10度(8)輪緣頂徑(9)槽底直徑=232(10)輪緣底徑D1查1表8-10 6=220(11)板孔中心直徑D0=135(12)板孔直徑d0取d040=40(13)

9、大帶輪孔徑d由裝帶輪的軸I決定軸I為45鋼，=126103，取120取d=25d=25(14)輪轂外徑d1取(15)輪轂長L取L60L60(16)輻板厚SS=()B取S=10S=10(17)孔板孔數(shù)取8個個8個二、漸開線斜齒圓柱齒輪設計一高速級斜齒圓柱齒輪設計計算表工程計算或選擇依據(jù)計算過程單位計算或確定結(jié)果1選齒輪精度等級查1表10-868級，選用7級級7級2材料選擇查1表10-145鋼(調(diào)質(zhì))45鋼(調(diào)質(zhì))3選擇齒數(shù)Z取取=93個84選取螺旋角5按齒面接觸強度設計1試選Kt取2區(qū)域系數(shù)ZH由1圖ZHZH3a由1圖6查得a1=a2= a(4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1Nmm Nmm(5)齒寬系

10、數(shù)d由1表0.71.15，取d=1d=1(6)材料的彈性影響系數(shù)ZE由1表ZEMPa1/2ZE MPa1/2(7) 齒輪接觸疲勞強度極限由1圖6304806304808應力循環(huán)次數(shù)N由1式N160n1jLh= N2= N1/i齒1 = 9接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHN由1圖KHN1 = KHN2 =KHN1 =KHN2 =10計算接觸疲勞強度許用應力H取失效概率為，平安系數(shù)為S=1，由1式得H1= = H2= H= = 11試算小齒輪分度圓直徑按1式1021試算=mmmm12計算圓周速度vm/s= m/s13計算齒寬Bb = dd1tB1=40.37 圓整取B1=45B2=40mmB1=45 mm

11、B2=40 mm14模數(shù)nt =b/h =度b/h15計算縱向重合度dz1tan=16計算載荷系數(shù)K由1表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)v= m/s，級精度，由1圖查得動載荷系數(shù)由1表查得KHd2) d2×10-3b =××1)××10-3×45=由1圖查得KF=1.28假定，由1表查得故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1.05KF=KH=K=817按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑由1式d1=d1t=d1=418計算模數(shù)mm=1.906按齒根彎曲強度設計1計算載荷系數(shù)KK=KAKVKFKFK= =2.022螺旋角影響系數(shù)根據(jù)縱向重合度=，從1圖

12、0.873計算當量齒數(shù)ZV =4齒形系數(shù)YFa由1表YFa1=YFa2=YFa1=YFa2=5應力校正系數(shù)YSa由1表YSa1=YSa2=YSa1=YSa2=6齒輪的彎曲疲勞強度極限由1圖5504207彎曲疲勞強度壽命系數(shù)由1圖0.888計算彎曲疲勞許用應力F取彎曲疲勞平安系數(shù)S1.3，由式得F1= =F2= F1=F2=9計算大小齒輪的并加以比擬結(jié)論：大齒輪的數(shù)值大 = =10齒根彎曲強度設計計算由1式 =結(jié)論：比照計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取2 mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=

13、mm來計算應有的齒數(shù)。于是由= 取23 ， 那么Z2 = Z1×i齒1 = 23× 取Z2 =893幾何尺寸計算1計算中心距a將中心距圓整為a=117mma=117 mm2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。度=3計算齒輪的分度圓直徑dmm mmmm4計算齒輪的齒根圓直徑dfmm=5計算齒輪寬度Bb = dd1圓整后?。築1 =45 B2 = 40 mmB1 =45B2 = 406驗算= N = N= N/mm = N/mm100N/mm適宜二低速級斜齒圓柱齒輪設計計算表工程計算或選擇依據(jù)計算過程單位計算或確定結(jié)果1選齒輪精度等級查1表10-11選用

14、7級級7級2材料選擇45鋼(調(diào)質(zhì))45鋼(調(diào)質(zhì))3選擇齒數(shù)Z取=30=88.8 取=89個=30=894選取螺旋角 取5按齒面接觸強度設計1試選Kt取KtKt2區(qū)域系數(shù)ZH由1圖ZHZH3a由1圖6查得a3a4 a(4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T查表1Nmm Nmm(5)齒寬系數(shù)d由1表d=1d=1(6)材料的彈性影響系數(shù)ZE由1表ZE MPa1/2MPa1/2ZE MPa1/2(7) 齒輪接觸疲勞強度極限由1圖630480630 4808應力循環(huán)次數(shù)N由1式N3 = 60n3jLh N4 = N3/ i齒2 =9接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHN由1圖KHN3 = KHN4 = 5 KHN3 = KHN

15、4 = 10計算接觸疲勞強度許用應力H取失效概率為，平安系數(shù)為S=1，由1式得H3= = H4= = H= = H3H4=552H11試算小齒輪分度圓直徑按1式1021試算=mm12計算圓周速度v =m/sm/s13計算齒寬Bb = dd3tB3= 取B3 =65B4=60mmB3 =65B4=6014模數(shù)nt =b/h =度b/h15計算縱向重合度dz3tan=16計算載荷系數(shù)K由1表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)v= m/s，級精度，由1圖查得動載荷系數(shù)由1表查得KH=d2) d2×10-3b =××1)×1+0.23×10-3 ×65

16、=由1圖查得KF=假定，由1表查得故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1×××KF=KH=K17按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑d3由1式D3=d3t=d3 18計算模數(shù)=mm=36按齒根彎曲強度設計1計算載荷系數(shù)KK=KAKVKFKFK1××1.5×1.29K2螺旋角影響系數(shù)根據(jù)縱向重合度= ，從1圖3計算當量齒數(shù)ZV=4齒形系數(shù)YFa由1表YFa3=YFa4=YFa3=YFa4=5應力校正系數(shù)YSa由1表YSa3=YSa4=YSa3=YSa4=6齒輪的彎曲疲勞強度極限由1圖5504205504207彎曲疲勞強度壽命系數(shù)由1圖8計算彎曲疲

17、勞許用應力F取彎曲疲勞平安系數(shù)S1.3，由式得F3= F4= F1=F2=9計算大小齒輪的并加以比擬結(jié)論：大齒輪的數(shù)值大 10齒根彎曲強度設計計算由1式 =結(jié)論：比照計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取2 mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d3= mm來計算應有的齒數(shù)。于是由= 取35 ， 那么Z4 = Z3×i齒2 =35 取Z4 =104 3幾何尺寸計算1計算中心距a將中心距圓整為144mm144mm2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。度3計算齒輪的分度圓直徑

18、dmm mmmm4計算齒輪的齒根圓直徑dfmm= mmmm5計算齒輪寬度Bb = dd3圓整后取：B3 = 80 B4 =75 mmB3 = 80 B4 =756驗算= N = N= N/mm N/mm100N/mm 適宜三斜齒輪設計參數(shù)表傳動類型模數(shù)齒數(shù)中心距齒寬螺旋角高速級斜齒圓柱齒輪2a=117 B1=45 B2=40 =低速級斜齒圓柱齒輪2144B3 = 80B4 =75§5軸的設計計算減速器軸的結(jié)構(gòu)草圖一、軸的結(jié)構(gòu)設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公

19、式：再查 1表15-3， 考慮鍵：齒輪直徑小于100 ，有一鍵時，軸徑增大57，那么3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果用鍵與V帶連接，帶有鍵槽 取25=25考慮氈圈，查2表7-12，取3030軸承同時受到徑向力和軸向力作用選用角接觸軸承，查2表6-6, 考慮大于，選用7007AC， =35=35查表66，取=42 ， =42=42=42=354選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2， 應選用 潤滑。將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果箱體壁厚查 2表11-1取 8 8地腳螺栓直徑及數(shù)目n查 2表11-120mm=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑查 2表11-1，取161

20、6軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間、查 2表11-1,軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑查 2表11-1軸承蓋厚度查 2表11-10小齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離查 2 >，8mm,取10mm10 軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁距離查 2選擇脂潤滑，=812mm,取1010軸承支點距軸承寬邊端面距離a查2表6-6 因為是7007AC軸承故5.計算各軸段長度。名稱計算公式單位計算結(jié)果查2P209 ，取=60=60=25=92=B1=45=45 取=8=8=25=25L總長L=+=313L=313支點距離=+-2a=135=135二、軸的結(jié)構(gòu)設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，

21、熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公式：再查 1表15-3， 考慮鍵：最小直徑處沒有裝鍵，故不考慮鍵的影響。3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果選用軸承7207AC,=35=35裝小齒輪,考慮鍵，裝大齒輪,考慮鍵，=40選用軸承7207AC,=35=354選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2 = 應選用 脂潤滑。將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果軸承支點距軸承寬邊端面距離a查表26-6，5.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結(jié)果=28=78=c=5=5=38=28L總長L=+=177L=177支點距離= L-2a=17

22、7-42=135=135三、軸的結(jié)構(gòu)設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公式：再查 1表15-3， 考慮鍵：齒輪直徑小于100，有一鍵時，軸徑增大57，那么3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果查表28-7，選用LT8J1型彈性柱銷聯(lián)軸器，55=55考慮聯(lián)軸器定位考慮密封圈：=65=65查表26-6，選用7214AC軸承, =70, B=24 ，a=35.1,=70考慮軸承定位，取安裝直徑并查2表，取標準值=80=80取95=95非定位軸肩，查2表1-16取

23、71，考慮鍵，=80=704選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2 應選用 脂 潤滑。將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果軸承支點距軸承寬邊端面距離a查表26-6，5.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結(jié)果選聯(lián)軸器軸孔長度為84 =82取=60=60=35=52 =5=B4-2=75-2=73=73=35=35L總長L=+=342L=342支點距離=+-2a=129.8二、校核軸的強度齒輪的受力分析：高速級齒輪2受力:低速級齒輪3受力:齒輪2上的圓周力齒輪2上的徑向力齒輪2上的軸向力= = = 齒輪3上的圓周力齒輪3上的徑向力齒輪3上的軸向力= 1求支反力、繪彎矩、扭矩圖

24、1垂直平面支反力 FAV，F(xiàn)DV為軸承垂直支反力：由FAV+Fr2+FDV=Fr3,FDV*LAD+Fr2*LAB=Fr3*LACFAV=-N 力的方向垂直平面向下 FDV=N 力的方向垂直平面向上2垂直平面彎矩圖MBV-= , MBV+= MCV+= MCV-= FDV LCD=Nm3水平平面支反力由FAH+FDH= =0 FAH=N FDH=N4水平平面彎矩圖MBH=-FAH LAB=-N.m, MCH=-FDH LCD=-N.m5合成彎矩圖6扭矩圖2按彎扭合成校核軸的強度1確定軸的危險截面 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和彎矩圖可知：危險截面是出C截面2按彎矩組合強度校核軸危險截面強度查1表15-1得

25、 ,因此,故平安。§6軸承的選擇和校核一、軸承的選擇和校核1軸軸承的選擇選擇軸軸承的一對 7207AC 軸承，校核軸承，軸承使用壽命為5年，每年按300天計算。2根據(jù)滾動軸承型號，查出和。3校核軸軸承是否滿足工作要求1畫軸的受力簡圖。2求軸承徑向支反力、a垂直平面支反力、b水平面支反力、c合成支反力、3求兩端面軸承的派生軸向力、4確定軸承的軸向載荷、5計算軸承的當量載荷、查1 表13-5、13-6 ：6校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當量動載荷較大的軸承2計算，滾子軸承的 ，查1表13-6取沖擊載荷系數(shù) ，查1表13-4取溫度系數(shù)1，計算軸承工作壽命：結(jié)論：軸承受命合格

26、67;7鍵聯(lián)接的選擇和校核一、軸大齒輪鍵1鍵的選擇選用普通圓頭平鍵 A 型,軸徑 40 mm ,查1表6-1得2鍵的校核鍵長度小于輪轂長度，前面算得大齒輪寬度36mm,的長度系列選鍵長 36mm1表16-2得所以所選用的平鍵強度足夠。§8聯(lián)軸器的選擇查1表14-1得查2表8-5，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器:§9減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇一、傳動零件的潤滑1齒輪傳動潤滑因為齒輪圓周速度，應選擇浸油潤滑。2滾動軸承的潤滑因為小于,滾動軸承采用脂潤滑。軸承內(nèi)側(cè)應設置甩油環(huán)，以免稀油進入軸承而將潤滑脂稀釋二、減速器密封因為軸承選用脂潤滑，工作環(huán)境較清潔，軸頸圓周速度，工作溫度不超

27、過，所以軸外伸端選用毛氈圈密封因為軸承采用脂潤滑，為防止箱內(nèi)潤滑油和潤滑脂混合，所以在軸承前設置擋油環(huán)。查圖16-12可得為保證密封，箱體剖分面連接凸緣應有足夠?qū)挾?，并要?jīng)過精刨或刮研，連接螺栓間距也不應過大小于150-200mm，以保證跢的壓緊力。為了保證軸承孔的精度，剖分面間不得加墊片。為提高密封性，可在剖分面上制出回油溝，使?jié)B出的油可沿回油溝的斜槽流回箱內(nèi)。§10減速器箱體設計及附件的選擇和說明一、箱體主要設計尺寸名稱計算依據(jù)計算過程計算結(jié)果箱座壁厚取88箱蓋壁厚取88箱座凸緣厚度=12箱蓋凸緣厚度=12箱座底凸緣厚度=20地腳螺栓直徑查 2表11-1=20地腳螺釘數(shù)目=6=6

28、軸承旁聯(lián)接螺栓直徑取1616箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 =(0.50.6)×20=1012取=10=100聯(lián)接螺栓的間距查2表11-1：(150200)mm ,取15015軸承端蓋螺釘直徑定位銷直徑(0.70.8)×10=78 取=8=8、至外箱壁距離、至凸緣邊緣距離軸承旁凸臺半徑查2表11-1凸臺高度根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準=48=48軸承座寬度=8+20+22+(5+10)=5560 取=55鑄造過渡尺寸查2表11-1和1-38X=3，Y=15X=3Y=15大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離=,取1010齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10151015,取1010箱蓋、箱昨筋厚、=7=7軸承端蓋外徑112122180軸承旁聯(lián)接螺栓距離二、附屬零件設計1窺視孔和窺視孔蓋查2 表11-4得，因為，所以選取蓋厚為mm，