1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 帶式輸送機(jī)減速裝置設(shè)計(jì) 姓 名: zcp68941125 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 日 期:2007 年 4 月 20 2 目 錄 目 錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 4 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4 窄 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6 減速器高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 7 減速器低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 11 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （輸入軸） 14 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （中間軸） 15 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （輸出軸） 16 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 19 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 21 連軸器的選擇 22 減速器附件的選擇 22 潤(rùn)滑與密封 22 參考資料 22 心得體會(huì) 23 3 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

2、任務(wù)書(shū) 傳動(dòng)方案的分析與擬定 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 傳動(dòng)方案的分析與擬定 1設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)某車(chē)間零件傳送設(shè)備的傳動(dòng)裝置 1）傳動(dòng)布置方案 2）已知條件 輸送帶主動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩 T=720Nm 輸送帶工作速度 V=1.00m/s（允許輸送帶速度誤差5%） 滾筒直徑 D=350mm 滾筒效率=0.96（包括滾筒軸承的效率損失） 3）設(shè)備工作條件，室內(nèi)工作，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，每日兩班，工作 8 年，車(chē)間有三相交流 電源。 2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的對(duì)象為普通減速器，具體內(nèi)容是： 1） 設(shè)計(jì)方案論述。 2） 選擇電動(dòng)機(jī)。 3） 減速器外部傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)（含連軸器選擇） 。 4） 減速器設(shè)計(jì)。 設(shè)

3、計(jì)減速器的傳動(dòng)零件； 對(duì)各軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按彎扭合成強(qiáng)度條件驗(yàn)算個(gè)軸的強(qiáng)度； 按疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算輸出軸上軸承的強(qiáng)度； 選擇各對(duì)軸承，計(jì)算輸出軸上軸承的壽命； 選擇各鍵，驗(yàn)算輸出軸上鍵連接的強(qiáng)度； 選擇各配合尺寸處的公差與配合； 決定潤(rùn)滑方式，選擇潤(rùn)滑劑。 5） 繪制減速器的裝配圖和部分零件工作圖。 4 6） 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 按工作要求：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)；選用 Y 系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)， 電壓 380V。 2 選擇電動(dòng)機(jī)容量 按式（2-2） ，電動(dòng)機(jī)工作效率為 w d P P = 按式（2-3） ，工作機(jī)所需工作功率wP（KW

4、）為 10009550 vw w FTn P = （其中，T 為工作機(jī)所需轉(zhuǎn)矩，wn為轉(zhuǎn)速） 傳動(dòng)裝置的總效率為 42 12345 = 按表 2-5 確定各部分效率為：V 帶傳動(dòng)效率 1 =0.96，滾動(dòng)軸承（一對(duì)） 2 =0.99，閉式齒 輪傳動(dòng) 3 =0.97，聯(lián)軸器： 4 =0.99，傳動(dòng)滾筒： 5 =0.96，代入，得 42 0.96 0.990.970.99 0.960.825= 由傳送帶工作速度 v=0.75m/s，滾筒直徑 D=250mm，確定轉(zhuǎn)速wn=57.3r/min；輸出轉(zhuǎn)矩 T=680N m，故所需電動(dòng)機(jī)功率為： 680 57.5 4.95 95509550 0.825

5、w d Tn PKW = 由 Y 系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選取電動(dòng)機(jī)額定功率edP為 5.5KW 3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 滾筒工作轉(zhuǎn)速 wn=54.6r/min 總傳動(dòng)比范圍通常取16 160i=，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 (16 160) 54.6 /min873.6 8736 /mindwni nrr= 4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 由表 20-1 查出符合設(shè)計(jì)要求并綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等選定電動(dòng) 機(jī)型號(hào)為 Y132S-4。 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1分配傳動(dòng)比 1440 26.37 54.60 m w n i n = 2分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 5 取 V 帶傳

6、動(dòng)傳動(dòng)比13i =，則減速器傳動(dòng)比 1 26.37 8.79 3 i i i =減，取兩級(jí)圓柱齒輪減速器 高 速 級(jí) 的 傳 動(dòng) 比 21.41.4 8.793.51ii=減， 則 低 速 級(jí) 的 傳 動(dòng) 比 為 3 2 8.79 2.51 3.51 i i i = 減 。 4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1 軸（電動(dòng)機(jī)軸） 1 1 1 1 1 4.99 1440 /min 4.99 9550955033.09 1440 d d PPKW nnr P TN m n = = =? 2 軸（高速軸） 211 2 1 2 2 2 22 12 4.99 0.964.79 1440 480 /min 3 9550

7、95.3 0.994.742 0.9998.3 d PPKW n nr i P TN m n PPKW TTN m = = = = = 3 軸（中間軸） 323 2 3 2 3 3 3 33 33 4.6 480 136.8 /min 3.51 9550321.13 0.994.55 0.99317.92 PPKW n nr i P TN m n PPKW TTN m = = = = = 4 軸（低速軸） 433 3 4 3 4 4 4 44 44 4.42 136.8 54.5 /min 2.51 9550774.5 0.994.38 0.99766.8 PPKW n nr i P TN m

8、 n PPKW TTN m = = = = = 5 軸（滾筒軸） 6 544 54 5 5 5 55 55 4.34 54.5 /min 9550760.5 0.994.3 0.99752.9 PPKW nnr P TN m n PPKW TTN m = = = = = 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總列出表格（表 1） 表 1 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 功率 P/KW 轉(zhuǎn)矩 T/Nm 軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉(zhuǎn)速 n/(r/min) 傳動(dòng)比 i 效率 電動(dòng)機(jī)軸 - 4.990 - 33.091440 3 096 2 軸 4.79 4.742 95.3094.35480 3.51 0.96 3 軸

9、 4.6 4.544 321.13317.92136.8 2.51 0.96 4 軸 4.42 4.38 774.5766.854.5 滾筒軸 4.34 4.3 760.5752.954.5 1 0.98 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 窄 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算 窄 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1確定計(jì)算功率caP 由表 8-6 查得工作情況系數(shù)1.1AK =，故 1.1 4.955.445caAPK PKW= 2選取窄 V 帶帶型 根據(jù)caP、年，由圖 8-9 確定選用 SPZ 型。 3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由 表 8-7 取 主 動(dòng) 輪 基 準(zhǔn) 直 徑180ddmm=。 根 據(jù) 式 （ 8-15 ） ， 從

10、動(dòng) 輪 基 準(zhǔn) 直 徑 213 80240dddidmmmm= =。根據(jù)表 8-7，取2250ddmm=。 按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度 113.14 80 1440 6.029/3.5/ 60 100060 1000 dd n vm sm s = 所以帶的速度合適。 4 確定窄 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)120120.7()2()ddddddadd+16Omm，而又小于 5OOmm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其 它有關(guān)尺寸按圖薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)(尺寸計(jì)算從略)， 并繪制大齒輪零件圖 (從略)。 減速器低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 減速器低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）選用斜

11、齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2）設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88） 3）材料選擇。由表 10-1 選小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HB，大齒輪為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ， 硬度為 240HB，二者材料硬度差為 40HB。 4）選小齒輪齒數(shù)125Z=，大齒輪22.51 2562.75Z=，故選263Z=。 5）初選螺旋角 14 2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式為： 1 2 31 21 () tHE t dH KTuZ Z d u + 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選 Kt=1.6。 由圖選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433。 由圖標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)的端面重

12、合度查得 1=0.77，2=0.84，則=12+=1.61 由表 10-7 選取齒寬系數(shù)1d=。 由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)189.8EZMPa=。 由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim1600HMPa=；大齒輪 lim 2550HMPa=。 由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 8 11 88 21 6060 136.8 1 (2 8 300 8)3.15 10 /3.15 10 /2.511.25 10 hNn jL NNu = = = 由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)10.95HNK=，20.96HNK=。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為

13、1%，安全系數(shù) s=1，由式（10-12）得 1 2 12 0.95 600570 0.96 550528 ( )/2549 H H HHH MPa MPa MPa = = =+= 2）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑d1t 由計(jì)算公式得 12 3 2 3 1 2 1.6 321.13 103.51 2.433 189.8 () 1 1.64 2.51549 85.91 td mm = 計(jì)算圓周速度 1185.91 136.8 0.615/ 60 100060 1000 td n vm s = 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)ntm 1 1 1 1 85.9185.91 cos85.91 cos14 3.33

14、25 2.252.25 3.337.49 /85.91/7.4911.47 dt t nt nt bdmm d mmm z hmmm b h = = = = = o 計(jì)算縱向重合度 10.318tan0.318 1 25 tan141.584dZ= = o 計(jì)算載荷系數(shù)K 取1AK =，根據(jù)0.615/vm s=，7 級(jí)精度，由圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)1.05VK=；由表 10-4 查 得 223 1.120.18(1 0.6 1 ) 10.23 1085.911.43HK =+=； 由 表10-13查 得 1.39FK=；由表 10-3 查得1.4HFKK=。故載荷系數(shù) 1 1.05 1.

15、4 1.432.1AVHHKK K KK= = 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 33 11/85.912.1/1.693.36ttddK Kmm= 計(jì)算模數(shù)nm 1 1 cos93.36 cos14 3.62 25 n d mmm Z = o 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-17） 2 1 3 2 1 2cos FSa n dF KT YY Y m Z 1）確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù) 1 1.05 1.4 1.392.04AVFFKK K KK= = 根據(jù)縱向重合度1.584=，從圖查得螺旋角影響系數(shù)0.88Y=。 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 1 1 33 2 2 33 2

16、5 27.39 coscos 14 63 69.03 coscos 14 V V Z Z Z Z = = o o 13 查取齒形系數(shù) 由表查得12.62FY=；22.268FaY= 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表查得11.59SaY=；21.736SaY= 查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖 10-20c 查得小齒輪 1500FEMPa=，大齒輪 2380FEMPa= 查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖 10-18 查得 10.93FNK=，20.94FNK= 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)1.4s=，由式（10-12） ，得 11 1 22 2 0.93 500 332.14 1.4 0.94 380 2

17、55.14 1.4 FNFE F FNFE F K MPa s K MPa s = = 計(jì)算大、小齒輪的 FaSa F Y Y 并加以比較 11 1 22 2 2.62 1.59 0.0125 332.14 2.268 1.736 0.0154 255.14 FaSa F FaSa F YY YY = = 大齒輪的數(shù)值大。 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 32 3 2 2 2.1 321.13 100.88 0.97 0.0154 1 251.61 2.58 nm mm = 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)nm大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法 向模數(shù)，取nm=3mm，可滿足彎曲強(qiáng)度。為滿足接觸疲勞強(qiáng)

18、度，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 193.00dmm=，由 1 1 cos93.36 0.97 30.2 3n d Z m =， 取130Z=，則2175.3ZuZ=,取275Z=。 4.幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算中心距 12()(3075) 3 162.37 2cos2 cos14 ZZmn ammmm + = o 將中心距圓整為 162mm。 2）按圓整后的中心距修正螺旋角 12() arccos13 3224 2 ZZmn a + = o 3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 14 1 1 2 2 30 3 92.57 cos0.9722 75 3 231.4 cos0.9722 Z mn dmm

19、Z mn dmm = = 4）計(jì)算齒輪寬度 11 92.5792.57dbmm= = 圓整后取293Bmm=；198Bmm=。 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑16Omm，而又小于 5OOmm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其 它有關(guān)尺寸按圖薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)(尺寸計(jì)算從略)， 并繪制大齒輪零件圖 (從略)。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2 軸軸(輸入軸輸入軸)： 1 作用在齒輪上的力 1 1 22 95.3 2989 63.77 tantan20 29891121.5 coscos13 3224 tan760.75 t n rt at T FN d FFN FFN = = = o o 2

20、 初步確定軸的最小直徑 11 3 3 min0 1 4.79 11224.11 480 P dAmm n = 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 確定軸上零件的裝配方案 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑 由于 安裝帶輪，所以該段直徑尺寸選為 25mm。 考慮到軸向定位可靠，所以 段直徑選為 30 段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，則軸承選用 30307 型，即該段直 徑定為 35mm。 段軸為小齒輪，齒頂圓直徑為 67.77mm。 、 軸肩固定軸承，直徑為 45mm。 15 段軸要安裝軸承，直徑定為 35mm。 3）各段長(zhǎng)度的確定 、 長(zhǎng)度定為 50mm。 ， 安裝軸承長(zhǎng)度定為 22.

21、75mm,取整數(shù)為 23mm。 段為齒輪，定為 69mm。 段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取 156mm。 定為 24mm。 4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 求 得 支 反 力11639.3NHFN=，22893.7NHFN=； 彎 矩123439.3HMN mm=， 153790.56VMN mm=；最大總彎矩 1 134650.23MN mm= 根據(jù)選定材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 1 60MPa=，取6 . 0=，軸的計(jì)算應(yīng)力為 2222 13 1 3 ()134650.23(0.6 95300) 0.749 0.1 68.77 ca MT MPa W + = 所以安全。 3 軸（中間

22、軸） ： 3 軸（中間軸） ： 1 初步確定軸的最小直徑 d 3 0 N P A 3 4.6 112 136.8 =36.15mm 2 求作用在齒輪上的受力 Ft1= d T2 =6938.1N Fr1=Ft tan cos n =2597.47N Fa1=Fttan=1670.8N Ft2=2864.3N Fr2=1072.3N Fa2=689.57N 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 16 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑 -段軸用于安裝軸承 30308，故取直徑為 40mm。 -段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為 50mm。 -段為小齒輪，齒頂圓直徑為 98.57m

23、m。 -段分隔兩齒輪，直徑為 55mm。 -段安裝大齒輪，直徑為 45mm。 -段安裝套筒和軸承，直徑為 40mm。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長(zhǎng)度 -段軸承寬度為 25.25mm，所以長(zhǎng)度取 26mm。 -段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙 16mm，軸承和箱體的間隙 8mm，所以為 24mm。 -段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度 98mm。 -段用于隔開(kāi)兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為 40mm。 -段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為 60mm。 -長(zhǎng)度為 53mm。 4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 求 得 支 反 力176.63NHFN= ，24150.43NHFN=； 彎 矩16034.6HM

24、N mm=， 2264589.9HMN mm=，2117067VMN mm=；最大總彎矩 2 289331MN mm= 根據(jù)選定材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得 1 60MPa=，取6 . 0=，軸的計(jì)算應(yīng)力為 2222 2 1 3 ()289331(0.6 321130) 38.15 0.1 45 ca MT MPa W + = + 故安全。 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 2 軸：軸承 30307 的校核 2 軸：軸承 30307 的校核 1）徑向力 20 2222 11 1639.3714.351788.2 rANHNV FFFN=+=+= 2222 22 2893.7407

25、.152922.2 rBNHNV FFFN=+=+= 2) 派生力 1788.2 470.6 22 1.9 rA dA F FN Y = ， 2922.2 769 22 1.9 rB dB F FN Y = 3) 軸向力 由于 1 760.757691529.75 adBdA FFNF+=+=，所以軸向力為760.75 aA F=，769 aB F= 4) 當(dāng)量載荷 由 于 e=0.31, 760.75 0.43 1788.2 aA rA F e F =， 769 0.26 2922.2 aB rB F e F = 所以符合要求。 3 軸：軸承 30308 的校核 3 軸：軸承 30308 的

26、校核 1) 徑向力 2222 11 76.631833.381834.5 rANHNV FFFN=+=+= , 2222 22 1836.394150.434538.5 rBNHNV FFFN=+=+= 2) 派生力 1834.5 539.56 22 1.7 rA dA F FN Y = , 4538.5 1334.85 22 1.7 rB dB F FN Y = 3) 軸向力 由于 1 1670.8 1334.853005.65 adBdA FFNF+=+=，所以軸向力為2466.1 aA FN=， 1334.8 aB FN= 4) 當(dāng)量動(dòng)載荷 由于1.34 aA rA F e F =，0.

27、29 aB rB F e F = 所以符合要求。 4 軸：軸承 30312 的校核 4 軸：軸承 30312 的校核 1) 徑向力 2222 11 4770.63960.744866.4 rAHV FFFN=+=+= 22 22 2688.9 rbHV FFFN=+= 2) 派生力 4866.4 1431.3 22 1.7 rA dA F FN Y = ， 2688.9 790.85 22 1.7 rB dB F FN Y = 3) 軸向力 由于 1 1758.28790.852549.13 adBdA FFNF+=+=，所以軸向力為1117.8 aA FN=， 790.85 aB FN= 4）當(dāng)量動(dòng)載荷 由于 1117.8 0.23 4866.4 aA rA F e F =， 790.85 0.29 2688.9 aB rB F e F = 所以符合要求。 鍵連接的選擇及校核計(jì)算鍵連接的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)軸長(zhǎng)及工作需要選擇圓頭平鍵（4 個(gè)） ，具體數(shù)據(jù)列表如下： 鍵 直徑 （mm） 工作長(zhǎng)度 （mm） 工作高度 （mm） 轉(zhuǎn)矩 （N m） 極限應(yīng)力 （MPa） 高速軸 8740 25 32 3.5 95.3 68.07 中間軸 14950 45 36 4.5 321.13 99.1 14980 50 66