機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書.doc

成績：_機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 帶式輸送機傳動裝置設(shè)計 專業(yè)班級： 裝控2015-02 學(xué)生姓名： 曹夢菲 學(xué) 號： 150640214 指導(dǎo)教師： 姚貴英 河北工程大學(xué)材料工程學(xué)院2017年 6月 10 日機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書班級：裝控2015 02 班 學(xué)號：150640214 學(xué)生姓名：曹夢菲一、設(shè)計題目：膠帶輸送機傳動系統(tǒng)設(shè)計1、機器的功能要求圖1-1 傳動方案示意圖1輸送帶；2滾筒；3聯(lián)軸器；4減速器； 5V帶傳動；6電動機膠帶輸送機是機械廠流水作業(yè)線上運送物料常用設(shè)備之一，其主要功能是由輸送帶完成運送機器零、部件的工作。其傳動示意圖參見圖1-1。2、機器工作條件（1）載荷性質(zhì) 單向運輸，載荷較平穩(wěn)；（2）工作環(huán)境 室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境溫度不超過35C；（3）運動要求 輸送帶運動速度誤差不超過5%；滾筒傳動效率為0.96；（4）使用壽命 8年，每年350天，每天16小時；（5）動力來源 電力拖動，三相交流，電壓380/220V；（6）檢修周期 半年小修，二年中修，四年大修；（7）生產(chǎn)條件 中型機械廠，批量生產(chǎn)。3、工作裝置技術(shù)數(shù)據(jù)（1）輸送帶工作拉力: F= 2200 kN；（2）輸送帶工作速度: V= 2.4 m/s；（3）滾筒直徑： D= 350 mm.二、設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計工作內(nèi)容（1）膠帶輸送機傳動系統(tǒng)方案設(shè)計（包括方案構(gòu)思、比選、決策）；（2）選擇電動機型號及規(guī)格； （3）傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算；（4）減速器設(shè)計(包括傳動零件、軸的設(shè)計計算，軸承、連接件、潤滑和密封方式選擇，機體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計)；（5）V帶傳動選型設(shè)計；（6）聯(lián)軸器選型設(shè)計；（7）繪制減速器裝配圖和零件工作圖；（8）編寫設(shè)計說明書；（9）設(shè)計答辯。2、提交設(shè)計成品需要提交的設(shè)計成品：紙質(zhì)版、電子版（以班級學(xué)號中文姓名作為文件名）各1份。內(nèi)容包括：（1）減速器裝配圖一張；（2）零件圖2張 (完成的傳動零件、軸和箱體的名稱)；（3）設(shè)計計算說明書一份。三、設(shè)計中應(yīng)注意事項1.計算和繪圖應(yīng)交替進(jìn)行，并注意隨時整理結(jié)果，列表保存。2.設(shè)計中要貫徹標(biāo)準(zhǔn)。（標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)尺寸）3.全面考慮問題：強度、結(jié)構(gòu)、加工工藝等。4.設(shè)計應(yīng)有創(chuàng)造性，多方案比較，擇優(yōu)選用。5.設(shè)計過程中注意培養(yǎng)獨立工作能力。6.提交的設(shè)計成品應(yīng)符合指導(dǎo)教師給出的格式要求。四、完成時間要求在2017年6月10日之前完成全部設(shè)計任務(wù)。指導(dǎo)教師：姚貴英 2017年4月21日目錄第一章 緒論1第二章 總設(shè)計方案22.1 傳動方案特點22.2 計算傳動裝置總效率2第三章 電動機的選擇23.1選擇電動機類型：23.2選擇電動機的功率：33.3確定電動機轉(zhuǎn)速：3第四章 總傳動比和分配傳動比44.1總傳動比44.2分配傳動比：4第五章 運動與動力參數(shù)的計算45.1各軸轉(zhuǎn)速：45.2各軸功率：45.3各軸轉(zhuǎn)矩：4第六章 帶傳動的設(shè)計56.1求計算功率56.2選V帶型號：56.3求大小帶輪基準(zhǔn)直徑：56.4驗算帶速：66.5求V帶基長與中心距a:66.6驗算小輪包角：66.7求V帶根數(shù)z：76.8求作用在帶輪軸上的壓力:76.9V帶輪寬度的確定：7第七章 齒輪傳動的設(shè)計計算87.1選擇材料及確定許用應(yīng)力：87.2按齒面接觸強度設(shè)計：87.3驗算齒輪彎曲強度：107.4齒輪的圓周速度：10第八章 軸的設(shè)計118.1選擇高速軸的材料、熱處理方式：118.2初步估算高速軸最小直徑：118.3高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：11（1）徑向尺寸：11（2）軸向尺寸：128.4對高速軸進(jìn)行彎扭強度校核：138.5選擇低速軸的材料、熱處理方式：168.6初步估算低速軸最小直徑：168.7低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：16（1）徑向尺寸：16（2）軸向尺寸：17第九章 聯(lián)軸器及箱體的選擇18第十章 對軸承的校核2010.1對軸承6208的壽命計算：2010.2對軸承6212的壽命計算：21第十一章 普通平鍵的選擇及校核2111.1帶輪處鍵連接：2111.2小齒輪處鍵連接：2211.3大齒輪處鍵連接：2211.4聯(lián)軸器處鍵連接：22第十二章 潤滑方式與密封形式的選擇2312.1潤滑方式：2312.2密封方式：23參考資料24第一章 緒論機械設(shè)計課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計則是機械設(shè)計課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時也是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學(xué)生第一次全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，其目的是：（1）通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用機械設(shè)計課程和其他先修課程的的理論與實際知識去分析和解決機械設(shè)計問題的能力。（2） 學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律。（3） 通過制定設(shè)計方案，合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件的工作能力，確定尺寸及掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護(hù)要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和方法。（4）學(xué)習(xí)進(jìn)行機械設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊、運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。第二章 總設(shè)計方案2.1 傳動方案特點1.組成：傳動裝置由電機、V帶、減速器、工作機組成。2.特點：齒輪相對于軸承對稱分布。3.確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，V帶具有緩沖吸振能力，將V帶設(shè)置在高速級。選擇V帶傳動和一級直齒圓柱齒輪減速器。2.2 計算傳動裝置總效率工作機所需電動機輸出功率：（為傳動總機械效率）由任務(wù)書中的運動簡圖分析可知：V帶傳動效率；齒輪傳動的軸承效率；聯(lián)軸器的效率；滾筒軸承的效率；滾筒效率。查【2】表1-7得：（初選齒輪為八級精度）則有：（減速器內(nèi)部有2對軸承，其機械效率相同，均為）第三章 電動機的選擇3.1選擇電動機類型：根據(jù)任務(wù)書要求可知：本次設(shè)計的機械屬于恒功率負(fù)載特性機械，且其負(fù)載較小，故采用Y型三相異步電動機（全封閉結(jié)構(gòu)）即可達(dá)到所需要求。另外，根據(jù)此處工況，采用臥式安裝。3.2選擇電動機的功率：工作機功率：工作機所需電動機輸出功率：（為傳動總機械效率）3.3確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒轉(zhuǎn)速為：取V帶傳動的傳動比范圍為：取單級齒輪傳動的傳動比范圍為：（工程經(jīng)驗）則可得合理總傳動比的范圍為：故電動機轉(zhuǎn)速可選的范圍為：查【2】表12-1，得滿足要求的可選用電動機轉(zhuǎn)速為：970 r/min、1440 r/min。為了使得電動機與傳動裝置的性能均要求不是過高，故擇中選用1440 r/min的轉(zhuǎn)速。其初定總傳動比為：綜上，可選定電動機型號為：Y132M-4。其相應(yīng)參數(shù)列于表3-1：表3-1.電動機的相關(guān)參數(shù)。電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比Y132M-47.5KW1500 r/min(4級)1440 r/min10.99第四章 總傳動比和分配傳動比4.1總傳動比：由上一步算得知4.2分配傳動比：由工程經(jīng)驗知頂分配傳動比除了滿足、外，還應(yīng)滿足。故?。篤帶傳動比為，齒輪傳動比為。第五章 運動與動力參數(shù)的計算5.1各軸轉(zhuǎn)速：軸：；軸：。5.2各軸功率：軸：；軸：。5.3各軸轉(zhuǎn)矩：軸：；軸：。表5-1.初步計算傳動參數(shù)功率（kW）初算轉(zhuǎn)速(r/min)初算轉(zhuǎn)矩(N*m)軸6.11516.13113.05II軸5.87131.87425.10帶輪傳動比齒輪傳動比2.793.914第六章 帶傳動的設(shè)計6.1求計算功率帶輪（?。┹斎牍β剩?，根據(jù)任務(wù)書所述要求及所選電動機（三相一步電動機，工作于16小時內(nèi)，載荷變動?。◣捷斔蜋C）查【1】表13-8，得工況系數(shù)：。故有。6.2選V帶型號：由于此處傳動功率適中，考慮到成本，故選用普通V帶。根據(jù)、查【1】圖13-15，可得該交點位于A型區(qū)域，故選用A型V帶。6.3求大小帶輪基準(zhǔn)直徑：查【1】表13-9可知（帶輪直徑不可過小，否則會使帶的彎曲應(yīng)力過大，降低其壽命）。查【2】表12-4得（小輪下端不可超過電動機底座，否則于地面相干涉，設(shè)計不合理）。查【1】表13-9下方推薦值，稍比其最小值大即可，故取。由【1】式13-9得，其中為滑動率（見【1】的211頁，此取0.02）。查【1】表13-9下方帶輪直徑推薦值，尋其最近值得。雖實際取之較原定值小，但實際傳動比，其誤差，故滿足誤差范圍。6.4驗算帶速：，在內(nèi)，適合。（功率恒定時，速度越大則受力越?。坏鶕?jù)公式知，速度越大會使帶的安裝初拉力及其對軸壓力增大，故應(yīng)適中；根據(jù)工程實踐，得此范圍5到25間）6.5求V帶基長與中心距a:初步估算中心距：，為圓整計算，?。M足，工程經(jīng)驗）。由【1】式13-2得帶長：，查【1】表13-2，對于A型帶選用帶長。再由【1】式13-16反求實際中心距：。6.6驗算小輪包角：由【1】式13-1得：，合適。6.7求V帶根數(shù)z：由【1】式13-15得：。此處查【1】表13-3得；根據(jù)，查【1】表13-5得；由查【1】表13-7得，查【1】表13-2得。故，取整根。6.8求作用在帶輪軸上的壓力:查【1】表13-1得。由【1】式13-17得為其安裝初拉力。作用在軸上的壓力為：。6.9V帶輪寬度的確定：查【1】表13-10得A型帶輪，故有帶輪寬度，故取。表6-1.帶傳動中基本參數(shù)帶型號長度根數(shù)A型1400mm7根中心距帶輪直徑寬度450mmd1=80,d2=21248mm安裝初拉力對軸壓力實際傳動比317.27N4392.92N2.704第七章 齒輪傳動的設(shè)計計算7.1選擇材料及確定許用應(yīng)力：小齒輪：初選45鋼，調(diào)制處理。查【1】表11-1得知其力學(xué)性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取585計算，試其為線性變化取均值），彎曲疲勞極限（取445計算）。大齒輪：初選45鋼，正火處理。查【1】表11-1得知其力學(xué)性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取375計算），彎曲疲勞極限（取310計算）。由表【1】11-5得：（一般可靠度，取值稍偏高用于安全計算）。由此得：，；，。7.2按齒面接觸強度設(shè)計：根據(jù)前計算可得齒輪傳動所需傳動比為，軸實際轉(zhuǎn)速為。設(shè)齒輪按8級精度制造，查【1】表11-3得(電動機，中等沖擊)，此取1.3計算。查【1】表11-6得齒寬系數(shù)為（軟齒面，對稱分布），此取1計算。則小齒輪上轉(zhuǎn)矩為：。齒數(shù)?。ㄜ淉X面，硬齒面），則有，取整得（滿足傳動比的前提下，盡可能使兩齒數(shù)互質(zhì)）。端面壓力角：aa1 = arccosz1cosa/(z1+2ha*) = arccos20cos20/(20+21) = 31.331aa2 = arccosz2cosa/(z2+2ha*) = arccos93cos20/(93+21) = 23.09端面重合度：ea = z1(tanaa1-tana)+z2(tanaa2-tana)/2 = 20(tan31.331-tan20)+93(tan23.09-tan20)/2 = 1.702重合度系數(shù)：Ze = = = 0.875查【1】表11-4?。ㄥ戜摚?，令取，故有：上公式中所代是為了安全計算，使得兩齒輪均適用。齒數(shù)?。ㄜ淉X面，硬齒面），則有，取整得（滿足傳動比的前提下，盡可能使兩齒數(shù)互質(zhì)）。故實際傳動比；其誤差為；故滿足誤差范圍。初估模數(shù)為，查【1】表4-1得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為，故實際分度圓直徑為：。中心距為：。初估齒寬為：，圓整?。ūＷC嚙合，故取小齒輪比大齒輪寬5到10毫米）。7.3驗算齒輪彎曲強度：查【1】圖11-8，可得齒形系數(shù)；齒根修正系數(shù)。由【1】式1-5知：，。安全。7.4齒輪的圓周速度：，對照【1】表11-2知即可，故選取8級便可達(dá)到要求。表7-1.齒輪傳動設(shè)計的基本參數(shù)材料熱處理齒數(shù)分度圓直徑齒寬齒頂高齒根高小齒輪45鋼調(diào)制27819033.75大齒輪45鋼正火1053158533.75模數(shù)齒形角中心距320198第八章 軸的設(shè)計8.1選擇高速軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調(diào)制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】表14-3得：彎曲需用應(yīng)力（靜）。8.2初步估算高速軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。故，由于開了一個鍵槽，故（圓整）。8.3高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)高速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝大帶輪，處安裝軸承端蓋，處安裝一號軸承與套筒，處安裝小齒輪，處安裝二號軸承）（1）徑向尺寸：根據(jù)常用結(jié)構(gòu)，??；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大帶輪）倒角推薦值為1mm，故取，由于查【2】表7-12得知氈圈系列中要求的軸徑均為0、5圓整數(shù)，故此修正為；此先選軸承為6208型號軸承（無軸向力，故選深溝球軸承，直徑系列選2號輕系列；為便于安裝及軸上尺寸基準(zhǔn)，選08號內(nèi)徑），查表1知所選軸承內(nèi)徑為40mm，且軸承寬度，故??；為方便加工測量，?。ù艘矠樾↓X輪內(nèi)孔直徑）；查表得安裝直徑，故查表選取“”，故；對齒輪內(nèi)孔倒角1.6mm，故?。ㄈ?2mm）;由于對稱分布故，。（2）軸向尺寸：由【1】圖13-17得：根據(jù)大帶輪的內(nèi)孔寬（取1.5計算），為防止由于加工誤差造成的帶輪晃動，?。淮_定軸承潤滑方式：，故選取脂潤滑方式；為防止箱體內(nèi)部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內(nèi)壁距離取大于8mm（由于所選套筒長度25mm，故軸承斷面到箱體內(nèi)壁的距離取15mm），為適宜齒輪傳動時散熱，取齒輪距箱體內(nèi)壁為（此取10mm）,故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；軸環(huán)取，故?。挥捎诎惭b時齒輪箱體軸承均對稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內(nèi)壁的距離，前所選軸承端蓋螺釘知：由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級M8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，此時取。圖8-1高速軸結(jié)構(gòu)示意圖8.4對高速軸進(jìn)行彎扭強度校核：據(jù)【1】式11-1可求得：圓周力，徑向力（標(biāo)準(zhǔn)安裝，故壓力角為20）；根據(jù)前軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計可得：帶輪中心到一號軸承中的距離；一號軸承到齒輪中心的距離；齒輪中心到二號軸承中心的距離；故有兩軸承中心距為。（1）求垂直面的支承反力：根據(jù)受力分析，可列方程：（齒輪在兩軸承中心）。故可求得：。（2）求水平支撐反力：（3）帶輪對軸的作用力在指點產(chǎn)生的反力：；（外力F作用方向與帶傳動的布置有關(guān)，在具體布置尚未確定前，可按最不利情況考慮）。（4）繪制垂直面的彎矩圖（如圖b）：。（5）繪制水平面的彎矩圖（如圖c）：。（6）力產(chǎn)生的彎矩圖（如圖d）：。（7）求合成彎矩圖（如圖e）：考慮最不利情況，直接由公式得（其中）。（8）折合當(dāng)量彎矩（如圖f）：由前算出,查【1】中246面“由轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)”知故，。（9）作轉(zhuǎn)矩圖（如圖g）（10）計算危險截面處軸的許用直徑：已知軸上安裝小齒輪的截面為危險截面，故由【1】式14-6可得：。由此可知，此軸安全。 圖8-2高速軸彎扭強度校核圖8.5選擇低速軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調(diào)制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】表14-3得：彎曲需用應(yīng)力（靜）。8.6初步估算低速軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。由前計算可知：，故，由于開了一個鍵槽，故。8.7低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)低速軸上所需安裝的零件，可將其分為6段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝聯(lián)軸器，處安裝軸承端蓋，處安裝三號軸承與套筒，處安裝大齒輪，處安裝四號軸承）（1）徑向尺寸：聯(lián)軸器的初步選擇：根據(jù)低速軸的計算轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速查【2】表8-2可選用凸緣聯(lián)軸器，型號為“”，可得其軸孔直徑為，深孔長度為。根據(jù)上所選聯(lián)軸器，取；根據(jù)密封氈圈的標(biāo)準(zhǔn)，取；根據(jù)此處尺寸選擇6212型號軸承（查表知所選軸承內(nèi)徑為60mm，外徑為110mm，且軸承寬度），故?。粸榉奖銣y量?。徊楸淼冒惭b直徑，故查表11-3選取“”，故；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大齒輪）倒角推薦值為2mm，故??；為對稱分布，故取。（2）軸向尺寸：確定軸承潤滑方式：故選取脂潤滑方式。根據(jù)上定箱體兩內(nèi)壁間的寬度可算得大齒輪到箱體內(nèi)壁的距離為12.5mm, 為防止箱體內(nèi)部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內(nèi)壁距離取大于8mm（為套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；由于安裝時齒輪箱體軸承均對稱分布，?。唬òㄔ匠滩鄢叽纾?；軸承到端蓋內(nèi)壁的距離，由于軸承外徑為110mm故，選端蓋螺釘為，由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取A級M8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，故此取，由上選聯(lián)軸器可知。圖8-3低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖第九章 聯(lián)軸器及箱體的選擇根據(jù)前選出的聯(lián)軸器設(shè)計的低速軸校核得知，軸滿足要求，故聯(lián)軸器定為：。表9-1箱體及其附件主要尺寸名稱符號公式與計算結(jié)果取值箱座壁厚0.025a+3=0.025169.5+3=5.2取8mm箱蓋壁厚10.02a+3=0.02169.5+3=4.4取8mm箱蓋凸緣厚度b11.51=1.58=12取12mm箱座凸緣厚度b1.5=1.58=12取12mm箱座底凸緣厚度b22.5=2.58=20取20mm地腳螺釘直徑df0.036a+12=0.036169.5+12=18.1取M20地腳螺釘數(shù)目na250時，取n=4取4軸承旁連接螺栓直徑d10.75df=0.7520=15取M16蓋與座連接螺栓直徑d2(0.5-0.6)df=(0.5-0.6)20=10-12取M10連接螺栓d2的間距l(xiāng)150-200取150軸承端蓋螺釘直徑d3(0.4-0.5)df=(0.4-0.5)20=8-10取M8視孔蓋螺釘直徑d4(0.3-0.4)df=(0.3-0.4)20=6-8取M6定位銷直徑d(0.7-0.8)d2=(0.7-0.8)10=7-8取8mmdf、d1、d2至外箱壁距離C1根據(jù)螺栓直徑查表取26、22、16df、d1、d2至凸緣邊緣距離C2根據(jù)螺栓直徑查表取24、20、14軸承旁凸臺半徑R1=20取20凸臺高度h根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外箱壁至軸承座端面距離L1C1+C2+(5-10)=22+20+(5-10)取47大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離11.2=1.28=9.6取12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離=8取16箱蓋、箱座肋厚m1、m0.85=0.858=6.8取7第十章 對軸承的校核10.1對軸承6208的壽命計算：將任務(wù)書中的使用期限換算為小時得其使用壽命必須大于44800小時。根據(jù)【1】式16-2知其壽命計算為，查【1】附表1可知其徑向基本額定動載荷為，而球軸承取，由上軸的校核計算得知其當(dāng)量動載荷為，故帶入公式得：其壽命為，滿足要求。10.2對軸承6212的壽命計算：將任務(wù)書中的使用期限換算為小時得其使用