西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）PAGE14目錄1引言 22傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 32.1電動(dòng)機(jī)的選擇 32.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 32.1.2電動(dòng)機(jī)功率的確定 32.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 32.2總傳動(dòng)比的計(jì)算和分配各級傳動(dòng)比 42.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 43傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 53.1第一級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 53.2第二級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 104箱體尺寸計(jì)算與說明 155裝配草圖的設(shè)計(jì) 165.1初估軸徑 165.2初選聯(lián)軸器 175.3初選軸承 175.4潤滑及密封 186軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 186.1中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 186.2低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 217滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 257.1高速軸軸承的計(jì)算 257.2中間軸軸承的計(jì)算 267.3低速軸軸承的計(jì)算 278鍵連接的選擇和計(jì)算 288.1高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 288.2中間軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 288.3中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 288.4低速軸與齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 298.5低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 299減速器附件的選擇及說明 299.1減速器附件的選擇 299.2減速器說明 3010結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1引言機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其基本目的是：1）通過課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計(jì)思想；2）學(xué)會從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型，制定傳動(dòng)方案，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)部件的類型和型號，正確計(jì)算零件的工作能力，確定其尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力；3）通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱科技文獻(xiàn)資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能和獲取有關(guān)信息的能力。在本課程設(shè)計(jì)中用計(jì)算機(jī)繪圖或手工繪圖都能達(dá)到以上要求，但是由目前發(fā)展趨勢應(yīng)盡量采取計(jì)算機(jī)繪圖。2傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2.1.2電動(dòng)機(jī)功率的確定工作機(jī)效率=1傳動(dòng)裝置各部分的效率，查表1-78級精度齒輪傳動(dòng)效率=0.97彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率=0.99齒式聯(lián)軸器傳動(dòng)效率=0.99球軸承傳動(dòng)效率=0.99（一對）球軸承傳動(dòng)效率=0.99（一對）球軸承傳動(dòng)效率=0.99（一對）==0.990.990.970.990.970.990.99=0.89工作機(jī)所需輸入功率所需電動(dòng)機(jī)功率2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查表13-2，得圓柱齒輪傳動(dòng)比常值為3~5，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：對Y系列電動(dòng)機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)，如無特殊需要，不選用低于750r/min的電動(dòng)機(jī)。查表12-1，選用Y160L-8,額定功率7.5kW,滿載轉(zhuǎn)速為720r/min，D=42mm，E=110mm2.2總傳動(dòng)比的計(jì)算和分配各級傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求為又由于取解得： 2.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（1）各軸轉(zhuǎn)速（2）各軸功率=6.74kW=6.740.990.97=6.41kW=kW（3）各軸轉(zhuǎn)矩3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1第一級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及說明結(jié)果1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）由于斜齒輪嚙合性能好，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，重合度大，承載能力強(qiáng)，故第一級選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，由表10-4可選用8級精度3）由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS4）初選小齒輪齒數(shù)為20，則大齒輪齒數(shù)，圓整取=925）初選螺旋角2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按教材公式10-21試算，即（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)=1.32）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.433）由圖10-26查得=0.76，=0.87，故=0.76+0.87=1.634）由表10-7選取齒寬系數(shù)=15）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=6）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限7）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得=541.75（2）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑直徑，由公式計(jì)算得2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬及模數(shù)4）計(jì)算齒寬與齒高之比齒高=2.25=2.252.41=5.42==9.215）計(jì)算縱向重合度6）計(jì)算載荷系數(shù)已知使用系數(shù)=1由=1.88m/s,8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.05由表10-3查得由表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)，由圖10-13查得=1.38故載荷系數(shù)7）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得8）計(jì)算模數(shù)=3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-17（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得4）計(jì)算載荷系數(shù)5）根據(jù)縱向重合度，由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)6）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)7）查取齒形系數(shù)由表10-5查得；8）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5用插值法得；9）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值較大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=2已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=55.97來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，圓整取=27；，圓整取1244.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距，圓整取157（2）按圓整后的中心距修正螺旋角（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度圓整后??；選用斜齒圓柱齒輪8級小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)），280HBS大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），240HBS20，=92=1.3=2.43=1.63=1=，49.94=5.42=9.21=1=1.05=1.38=27，1241573.2第二級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及說明結(jié)果1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）該級為低速級齒輪傳動(dòng)，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，由表10-4可選用8級精度3）由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS4）初選小齒輪齒數(shù)為25，則大齒輪齒數(shù)2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)=1.32）由表10-7選取齒寬系數(shù)=13）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=4）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限5）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)6）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得（2）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑直徑，代入中較小的值2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬4）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高==11.115）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.02直齒輪，由表10-2查得使用系數(shù)由表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)，查圖10-13得故載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得7）計(jì)算模數(shù)=3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得4）計(jì)算載荷系數(shù)5）查取齒形系數(shù)由表10-5查得；6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5用插值法得；7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，取=4已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=103.64來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，圓整取=26，圓整取854.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度??；選用直齒圓柱齒輪8級小齒輪：40Cr（調(diào)質(zhì)），280HBS大齒輪：45鋼（調(diào)質(zhì)），240HBS25，=82=1.3=1==11.11=1.02=26，85表1傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)表類型模數(shù)中心距材料齒數(shù)齒寬分度圓直徑第Ⅰ級小齒輪斜齒圓柱齒輪2mm157mm40Cr2765mm56.145mm大齒輪4512460mm257.854mm第Ⅱ級小齒輪直齒圓柱齒輪4mm222mm40Cr26110mm104mm大齒輪4585105mm340mm4箱體尺寸計(jì)算與說明表2箱體尺寸數(shù)據(jù)表名稱符號具體數(shù)值箱座壁厚8mm箱蓋壁厚8mm箱蓋凸緣厚度12mm箱座凸緣厚度12mm箱座底凸緣厚度20mm地腳螺釘直徑20mm地腳螺釘數(shù)目4軸承旁連接螺栓直徑16mm蓋與座連接螺栓直徑12mm軸承端蓋螺釘直徑10mm視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑10mm、、至外箱壁距離26mm、22mm、18mm、、至凸緣邊緣直徑24mm、20mm、16mm軸承旁凸臺半徑20mm鑄造過渡尺寸、4mm、20mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離10mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離9mm箱蓋、箱座肋厚、8mm、箱體其他尺寸由后續(xù)計(jì)算與畫圖確定5裝配草圖的設(shè)計(jì)5.1初估軸徑（1）高速軸選取高速軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由教材表15-3取=110由于此處要安放鍵，故該最小軸徑應(yīng)再放大7%由手冊表12-3查得機(jī)座號為160L的機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣的電動(dòng)機(jī)軸伸直徑D=42mm。高速軸的最小軸徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑，可取。（2）中間軸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由教材表15-3取=110此最小直徑是安裝軸承處的直徑，可取。（3）低速軸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由教材表15-3取=110由于此處要安放鍵，故該最小軸徑應(yīng)再放大7%，可取。5.2初選聯(lián)軸器（1）高速軸聯(lián)軸器考慮到工作條件，高速軸采用彈性聯(lián)軸器較好。由教材表14-1取，則，查手冊表8-7可知，選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器合適，其公稱轉(zhuǎn)矩為>。半聯(lián)軸器軸孔直徑為30mm，軸孔長度為60mm，與軸配合長度為58mm，標(biāo)記為。（2）低速軸聯(lián)軸器考慮到工作條件，低速軸采用非彈性聯(lián)軸器較好。由教材表14-1取，則，查手冊表8-3可知，選用GIGL4型鼓形齒式聯(lián)軸器合適，其公稱轉(zhuǎn)矩為>。半聯(lián)軸器軸孔直徑為60mm，軸孔長度為107mm，與軸配合長度為105mm，標(biāo)記為。5.3初選軸承（1）高速軸軸承第一級齒輪傳動(dòng)是斜齒輪傳動(dòng)，高速軸同時(shí)承受徑向力和軸向力作用，故采用角接觸球軸承，由于，考慮到軸向定位和軸承裝拆方便，應(yīng)將軸承內(nèi)徑放大兩次，查手冊6-6初選0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的角接觸球軸承7208AC，基本尺寸為。（2）中間軸軸承中間軸也同時(shí)受到軸向力和徑向力作用，采用角接觸球軸承，由于，考慮到軸向定位和軸承裝拆方便，應(yīng)將軸承內(nèi)徑放大兩次，查手冊6-6初選0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的角接觸球軸承7309AC型，基本尺寸為。（3）低速軸軸承第二級齒輪傳動(dòng)是直齒輪傳動(dòng)，低速軸只受徑向載荷，故采用深溝球軸承，由于，考慮到軸向定位和軸承裝拆方便，應(yīng)將軸承內(nèi)徑放大兩次，查手冊表6-1，初選0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6015C型，基本尺寸為。5.4潤滑及密封軸承采用脂潤滑，并設(shè)置擋油環(huán)；齒輪采用油池潤滑；在伸出與軸承端蓋之間采用氈圈密封。6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核6.1中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核中間軸的受力情況如圖(1)計(jì)算齒輪受力第一級大斜齒輪受力分析（，）周向力徑向力軸向力第二級小直齒輪受力分析（）周向力徑向力(2)做出彎扭矩圖以軸左端為原點(diǎn)，經(jīng)簡化后各段長度分別為L1=77.5mm，L2=93mm,L3=55mm水平方向：解得=-5658.89N=-4863.65N垂直方向：解得=-2003.84N=419.17N彎矩圖如下：扭矩T==389.91，扭矩圖如下:（3）校核軸的強(qiáng)度載荷水平面H豎直面V支反力,彎矩總彎矩扭矩T=389910根據(jù)教材式15-5及上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力（公式中）由表15-1查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力符合要求。6.2低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核低速軸的受力情況如圖（1）計(jì)算齒輪受力由作用力與反作用力可得(2)做出彎扭矩圖以軸左端為原點(diǎn)，經(jīng)簡化后各段長度分別為L1=84mm，L2=154.5mm水平方向：解得=4857.37N=2640.90N解得=1767.94N=961.21N彎矩圖如下：扭矩T==1223.59，扭矩圖如下:（3）校核軸的強(qiáng)度載荷水平面H豎直面V支反力,彎矩,總彎矩扭矩T=1223590根據(jù)教材式15-5及上表中數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力（公式中）由表15-1查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力符合要求。7滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算7.1高速軸軸承的計(jì)算查手冊表6-6可知角接觸球軸軸承7208AC的基本額定動(dòng)載荷C=35.2KN。（1）求兩軸承受到的徑向載荷和由力與力矩平衡方程，求得兩軸承受力為又左端承受到徑向載荷右端承受到徑向載荷（2）求兩端軸承的計(jì)算軸向力和對于70000AC型軸承，由教材13-7查得派生軸向力因?yàn)椋?，由教材?3-12又由教材表13-5有：x=0.41y=0.87而對于右端軸承所以，x=1y=0又由表13-6，取，則當(dāng)量動(dòng)載荷為：因?yàn)樗园摧S承1來計(jì)算壽命（3）計(jì)算軸承壽命11680=2年（式中）符合要求。7.2中間軸軸承的計(jì)算查手冊表6-6可知角接觸球軸軸承7309AC的基本額定動(dòng)載荷C=47.5KN。（1）求兩軸承受到的徑向載荷和由力與力矩平衡方程，求得兩軸承受力為又左端承受到徑向載荷右端承受到徑向載荷（2）求兩端軸承的計(jì)算軸向力和對于70000AC型軸承，由教材13-7查得派生軸向力因?yàn)?，，由教材?3-12又所以，取x=1y=0而對于右端軸承由教材表13-5有：x=0.41y=0.87又由表13-6，取，則當(dāng)量動(dòng)載荷為：因?yàn)樗园摧S承2來計(jì)算壽命（3）計(jì)算軸承壽命11680=2年（式中）符合要求。7.3低速軸軸承的計(jì)算（1）求兩軸承受到的徑向載荷和，，由于低速軸不受軸向載荷，且由教材表13-5知：深溝球軸承最小e值為0.22，即所以，取x=1y=0又由表13-6，取，則當(dāng)量動(dòng)載荷為：因?yàn)樗园摧S承1來計(jì)算壽命（2）計(jì)算軸承壽命11680=2年（式中）符合要求。8鍵連接的選擇和計(jì)算8.1高速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算鍵將軸端與聯(lián)軸器連接起來，選用圓頭平鍵，軸徑d=30mm，查手冊表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為58mm,取鍵長L=50mm，由教材式6-1有：，式中k=0.5h=3.5mm，l=L-b=50-8=4又由教材表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強(qiáng)度滿足要求。8.2中間軸與小齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算此處選用圓頭平鍵，軸徑d=48mm,查手冊表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為108mm,鍵長取L=100mm，由教材式6-1有：，式中k=0.5h=4.5mm，l=L-b=100-14=86又由教材表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強(qiáng)度滿足要求。8.3中間軸與大齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算此處選用圓頭平鍵，軸徑d=48mm,查手冊表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為108mm,鍵長取L=56mm，由教材式6-1有：，式中k=0.5h=4.5mm，l=L-b=56-14=42又由教材表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強(qiáng)度滿足要求。8.4低速軸與齒輪鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算此處選用圓頭平鍵，軸徑d=80mm，查手冊表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為103mm,取鍵長L=90mm，由教材式6-1有：，式中k=0.5h=7mm，l=L-b=90-22=68又由教材表6-2查得許用應(yīng)力>，該鍵強(qiáng)度滿足要求。8.5低速軸與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算鍵將軸端與聯(lián)軸器連接起來，選用圓頭平鍵，軸徑d=60mm，查手冊表4-1應(yīng)選鍵的截面尺寸為，此段軸長為105mm,取鍵長L=100mm，由教材式6-1有：，式中k=0.5h=5.5mm，l=L-