武漢理工機械設計基礎課程設計(權威版)

1、1 .傳動方案的設計1.1 電機的選擇 21.2 計算各軸的運動及動力參數(shù) 42 .齒輪的設計2.1 齒輪材料的數(shù)據(jù) 52.2 齒輪的設計及強度校核 53 .軸的設計計算3.1 軸的材料的選擇和最小直徑的估算 83.2 軸的強度校核 104 .滾動軸承的選擇與計算4.1 滾動軸承的選擇 134.2 滾動軸承的校核 135 .鍵連接的選擇與計算5.1 鍵連接的選擇 155.2 鍵連接的校核 156 .聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的選擇 166.2 聯(lián)軸器的校核 167 .潤滑方式、潤滑油型號及密封方式的選擇7.1 潤滑方式的選擇 167.2 密封方式的選擇 178 .箱體及附件的結構設計和選擇8.

2、1 箱體的結構尺寸 178.2 附件的選擇 189 .設計小結 2010 .參考資料 20設計題目：帶式輸送機中單級斜齒圓柱齒輪減速器。工作條件：兩班制工作，使用年限為 5年，單向 連續(xù)運轉，載荷平穩(wěn)。已知條件：項目運輸帶工作拉力F (N)運輸帶速度 v (m/s)卷筒直徑D(mm)參數(shù)46002.2220結口電動機二聯(lián)軸器111 1二構.減速翳L111 1簡y* 聯(lián)軸罌卷筒V -(運輸帶圖11111傳動系統(tǒng)的方案設計1.1電機的選擇電動機的類型和結構形式應根據(jù)電源種類、工作環(huán)境、工作時間及載荷 的性質、大小、啟動性能和過載情況等來選擇。Y系列綜合性能好，本課程設計采用Y系列三相異步電動機。1

3、.1.1電動機功率的選擇假設：pw一工作機所需功率（kw）；Pe 電動機的額定功率（kw）；Pd 電動機工作功率（kw）；一工作機到電動機之間的總效率（）。則：Pw Fv/1000 4600 2 .2/1000=10.12kw2軸承2聯(lián)軸器 滾筒 齒輪查表可得:0.99，軸承 0.98,齒輪 0.97,滾筒 0.96 ,所以：=0.99*0.97*0.99*0.98*0.98*0.96 =0.8756 ,Pd Pw /11 .5459 kw 。1.1.2電動機的數(shù)據(jù)及總傳動比60 1000vD60 1000 2.23.14 220190.9859r/minnmi 一nw730190.98593

4、.822力殺 號電動機型號額定功 率（kw）同步轉速（r/min ）滿載轉速（r/min ）總傳 動比軸伸尺寸DX E mm1Y200L 6B?157507303.82255 X1101.2計算各軸的運動及動力參數(shù)1.2.1各軸的轉速軸一：nnm 730r/min,軸二：nnw 190986r/min。1.2.2各軸的輸入功率PPd ?聯(lián)軸器 11.546 0.99 11.430kWP P ?齒輪？軸承 11.436 0.97 0.98 10.866kW1.2.3各軸的輸入轉矩T9550P955011.430149.529N mn730P10.866T9550n9550190.986543.3

5、40N m1.2.4各軸的運動及動力參數(shù)軸號轉速n r/min功率P kW轉矩TN.m傳動比iI73011.430149.5293.822II190.98610.866543.3402齒輪的設計2.1齒輪材料的原始數(shù)據(jù)材料熱處理方法彎曲強度F lim/ Mpa屈服極限Hlim/Mpa硬度HBS45鋼正火160390180調質2206102202.2齒輪的設計及強度校核(1)由上述硬度可知，該齒輪傳動為閉式軟尺面?zhèn)鲃?，軟尺面硬?lt;350HBS,所以齒輪的相關參數(shù)按接觸強度設計，彎曲強度校核。H limHPSH min?ZnZwF limYSTFPSH minYnYx上式中各參數(shù):SHmin

6、接觸強度的最小安全系數(shù)，取SHmin1.3；Zn接觸疲勞強度計算的壽命系數(shù)，取Zn 1；Zw工作硬化系數(shù)，取Zw1；SFmin彎曲強度的最下安全系 數(shù)，取SFmin1.6；YST試驗齒輪額應力修正系數(shù)，取Yst 2；YN彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)，一般取YN 1；YX彎曲疲勞強度計算的尺寸系數(shù)，一般取YX 1。由教材圖529查得：小齒輪：Hlim1 610Mpa大齒輪：Hlim2 390 Mpa所以:HP1H lim1 7 7ZnZwSh min”11.3Hlim2HP2SHminZNZW390 11.3469231Mpa300MpaFlim1 Yst v v 220 2FP1FP2Yn1 Y

7、d1 1 275MpaSFmin1.6Flim2 Yst160-2 1 1 200MpaSFmin1.6(2)按接觸疲勞強度進行設計：2ZKT1ou 1 ?HP d U式中：正號表示外嚙合，負號表示內嚙合；Z 一重合度系數(shù)，對于斜齒輪傳動 Z =0.750.88 ,取Z =0.8;K-載荷系數(shù)，一般近視取K=1.31.7，因是斜齒輪傳動，故K取小 K=1.3 ；d一齒寬系數(shù)，對于軟尺面(V350HBS),齒輪相對于軸承對稱布置時；d 0.81.4，取為 1;U一齒數(shù)比，對于斜齒圓柱齒輪，u?=67可取為3.9。初選 Z122,則Z23.822 22 84.1，取為 85,23。則：d17123

8、2Z KTHP 2 d263.516mm0.81.3 149.529 3.9 17123 .30013.9確定中心距取mnmnd cos乙3mm o63.516 cos23222.657mm,di d2mn(Zi Z2)a 22 cos圓整得中心距 a 250 mm,則 cosmn-z1-z 0.917,23 29172a(4)計算傳動的幾何尺寸小齒輪：d1 mnZ1 71.9626mm,cos大齒輪：d2 mnZ2 2780374mm, cosb2dd1 1 71.9626 71.9626mm 取b2 72mm,b b2 510 7782mm,取b1 80mm(5)齒輪彎曲疲勞強度的校核3

9、22 852cos23174.36mm,FPF limSF minYnYx上述式中：K一試驗齒輪的應力修正系數(shù)，取 匕=2;Flim 一試驗齒輪的齒根的彎曲強度極限應力，F(xiàn)iim1 220Mpa, Fhm2 160Mpa,SFlim彎曲強度的最小安全系 數(shù),SFlim 1.6 3.0,取1.6Yn 一彎曲疲勞強度壽命系數(shù)，取 Yn =1;Yx 一彎曲疲勞強度的計算尺寸系數(shù)，取 Yx =1。所以：FP1 Flim1 Yst Yn1 Yx1 220 2 1 1 275MpaSF min1.6fp2 Flim2 Yst Yn1Yx1 160- 1 1 200MpaSFmin1.6又因為：F12000

10、KT!2b2mnZiYfsiY2000 1.3 149.529Z 2 Z72 3254.32 0.684.82Mpa fpi 275MPaF22000KTb2m2Z2YFS 2Y2000 1.3 543.34072 32 1274.02 0.679.78Mpa FP2 200MPa式中：Yfs 一外齒輪的符合齒形系數(shù);Y 一螺旋角系數(shù)。(其他字符的意義同前。)Zv1 T cos220.917328.52,Zv2Z cos3850.917311.48。由教材圖 526 可得：Yf，4.32,Yfs2 4.02,? =1.88-3.2(1/Z 1+1/Z2)cos =1.56由教材圖541可得，螺

11、旋角系數(shù)Y 0.6綜上所述:兩齒輪符合強度條件。2齒輪的相關參數(shù)名稱代號單位小齒輪大四輪中心距amm175傳動比i3.822模數(shù)mnmm3螺旋角23 29'17'變位系數(shù)X0齒數(shù)Z2285分度圓直 徑dmm71.963278.037齒頂圓直 徑damm64.463270.537齒根圓直 徑dfmm52.422258.283齒寬bmm80723軸的設計計算3.1 軸的材料選擇和最小直徑估算3.1.1 軸的材料選用45號鋼，調質處理3.1.2 高速軸直徑和軸長的確定初算直徑時，若最小直徑段開于鍵槽，應考慮鍵槽對軸強度的影響，當該段 截面上有一個鍵槽時，d增加5%7%兩個鍵槽時，d增

12、加10%15%由教材表12-2,高速軸C1 110,同時要考慮電動機的外伸直徑 d=48mm。所以：d1 C13叵 1.05 110 Ji1：430 1.05 28.895mm117 730D1(0.8 1.2)d電動機 44.4 66.4mm取兩者的最大值，則d1 45mmY48 112初選 LT球軸器,LT7GBT4323 2002Y40 112d2 d1 (2 7)mm 47 52mm,Md2 50mmd3 d2 (1 5)mm取5的倍數(shù),d3 55mm則：安裝在豺的軸承類型選擇：6211d4 根據(jù)滾動軸承查da 64mmd5 小齒輪d6 d4 64mmd7 d3 55mm 高速軸:l

13、i=110mm,b=45mm,3=18mm,4=18mml 5=bi=80mm,b=l 4=18,1 7=13=163.1.3低速軸直徑和軸長的確定d3 d3高速級(510) mm,取5勺倍數(shù)為60則：安裝在3處的軸承類型為6212d2 d3 (1 5)mm,取為 55mmd1 d2 (5 10) mm 45 50mmd1 C3巨 1.05 110 3! 10.8661.05 44.42n190.9859取兩者之間的最大值，則d1 50mmd4 d3 (2 5)mm,Md4 65mmd5 d4 (10 12)mm,Md5 75mmd6 根據(jù)滾動軸承da,da 69mm軸環(huán)定位高度h (0.07

14、 0.1)軸環(huán)寬度b 1.4h 1.4 5 7mmdy d3 60mmY45 112低速軸的聯(lián)軸器選擇LT9聯(lián)軸器，LT8Y412GB/T4323 2002Y45 112所以低速軸的軸長初步確定為I1 l聯(lián)軸器-(23) mm,取I 110mml2 由結構定，要保證(10 15) mm和B,取l2 45mmI3 ly由高速軸確定l3 52mm, l4 b2 70mm,l5 b 7mm,l6 13.5mm, l7 18mm3.2軸的強度校核 (低速軸所受轉矩大，且兩軸的直徑相差很小，只校核低速軸)(1)求齒輪上作用力的大小、方向齒輪上作用力的大小：543.35N m2000 543.35278.

15、0373908.395N轉矩：T29550 P2nl22000T2圓周力：Ft2 2d2徑向力：Fr2Ft2 ta 3908.395 tan23 1551.055N cos0.917軸向力：Fa2Ft2 tan3908.395 tan23 29'17 1698.453N(2)求軸承的支反力水平面上支力FraFF./2 1954.1975NRB t2do 垂直面上支力Fra( Fa2 -22Fr2 70)/140910.821Nd2 lFrb (Fa2 -22 Fr2 70)/140 2462073N(3)畫彎矩圖水平面上的彎矩M C 70 Fra 10 370 1954.197510

16、3136.794 N mCRA垂直面上的彎矩M'C170 f'ra 10 3-63.76N mM C2 (70 F'ra Fa2d2/2) 10 3 172.359N m合成彎矩M ci. M(2 M C12150.923 N mM C2, M CM C22220.046 N m(4)畫轉矩圖T2 543.35 N m1b/ °b,已知 b 600Mpa,(5)畫當量彎矩圖因單向回轉，視轉矩為脈動轉矩,查表 12-1 可得 1 54Mpa、 °b 93Mpa, 1b/ 0b 54/93 0.581剖面C處的當量彎矩：M 'ci. M ( T2

17、)2349.910N mM 'C2, M C2 ( T2)2384.809N m(a)受力值圖Ft2I F12:(b)水平直的受力和官 為區(qū)1193SlN-m1111111111 iei 111111(c)運直面的受力ff言 走圖(d)合成三矩圖(e)5E(f)當呈與矩變(6)判斷危險剖面并驗算強度a)剖面C當量彎矩最大，而且直徑與相鄰段相差不大，故剖面 C為危險面。C2 384 .809 N mMe0.1d354.0MPa384.809 10003 11.219MPa 1b 54Mpa0.1 703b)軸1的剖面雖僅受彎矩，但其直徑最小,則該剖面為危險面Md.(T2)M D0.1d3

18、2T2315.6860.581 543.35 315.686MPa100030.1 5025.255MPa 11b所以軸的強度足夠。4滾動軸承的選擇與計算4.1 滾動軸承的選擇高速軸和低速軸的軸承段的直徑分別為50mm,55mmB軸的設計計算部分已經(jīng)選用如下表所示深溝球軸承：軸號菱軸承處的軸徑軸承型號I55mm滾動軸承 6211 GB/T276-94n60mm滾動軸承 6212 GB/T276-944.2 滾動軸承的校核由于低速軸的轉矩大于高速軸，同時低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需校核低速軸的深溝球軸承。Fa4.2.1 軸的受力狀況及軸承載荷計算水平面上支力FraFrb%/21954.

19、2Ndo垂直面上支力Fra( Fa2-2Fr2 70)/140910.821NFrb (Fa2 B Fr2 70)/140 2462.073N軸承所承受的徑向載荷FR1 v；FrAFZ J1954.19752 (-910.821)22156.034NFr2,FRb FrB .1954.19752 2462.07323143.357N軸向外載荷Fa 1698.453N軸承的轉速n=190.986r/min4.2.2 求當量動載荷低速軸受軸向載荷Fai Fa,則，P fp(XFR YFa)由教材表14-13可得,減速器中等沖擊取力1.5查有關軸承手冊可得。 p6212 軸承C0r 32.8 103

20、N,Cr 47.8 103N低速軸：Fai/C0r 1698.4530.05,32800可得 X 0. 56, Y 1. 7P fp(XFR2YFa) 1.5 (0.56 1551.055 1.7 1698.453) 5633.941N4.2.3求軸承壽命已知球軸承3、Cr 47.8 103N則Lh繇)106478003一)53295.927 h60 190.986 5633.941按兩班制計算每天工作16小時，一年工作350天，則LY Lh 53295927 9.51價滿足年限要求16 350 16 3505鍵連接的選擇與計算5.1鍵連接的選擇選擇普通平鍵：軸代號公稱直 徑d (mm公稱尺寸

21、b h(mm mm)長度L(mm)深度(mrm114X100GB/T1096 2003445014*91005.5214X100GB/T1096 2003445014X91005.5齒 輪18X63GB/T1096 2003586518X11637.05.2鍵連接的校核由教材10-1得鍵連接時的擠壓應力p 110MPa ,由于低速軸的轉矩大于 高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對同一個軸來說，只需校核短鍵，所以只需 校核鍵 18X63GB/T1096 20034T2 1000 4 543.35 1000dhl65 11 4567.549MPa p 110Mpa式中：T為傳遞的轉矩，T=543.3

22、5Nmd 為軸的直徑，d=65mmh為鍵的高度，h=11mml為鍵的工作長度，l=L-b=45mmb為鍵的寬度，b=18mm所以鍵連接符合強度要求。6聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的選擇結合電動機的外伸直徑d=55mm,高速軸和低速軸的最小直徑分別為 45mm 和50mmo高速軸初選彈性套柱銷聯(lián)軸器 LT8聯(lián)軸器 Y55 112GB/T4323,低Y45 112速軸選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器LT8聯(lián)軸器Y45 112 GB/T 4323。Y45 1126.2 聯(lián)軸器的校核因為低速軸所受的轉矩較大，只校核低速軸T2 543.35N m ,考慮到轉矩變化很小取KA 1.3。所以 Tc KaT2 1.3 54

23、3.35 706.355N m 1000N m ,聯(lián)軸器符合其強度 要求。7潤滑方式、潤滑油牌號及密封方式的選擇7.1 潤滑方式的選擇潤滑方式有兩種:2m/s時，采用油潤滑;2m/s時,采用脂潤滑dg3.14 71.963 730Vi 60 100060 1000潤滑。2.751m/s所以小齒輪大齒輪均采用油7.2 密封方式的選擇一般選用接觸式密封：氈圈油封。8箱體及附件的結構設計和選擇8.1 箱體的結構尺寸減速器鑄造箱體的結構尺寸表名稱符號結構尺寸（mm齒輪減速器箱座（體）壁厚8箱蓋壁厚110箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度川也b 1.512, bi1.5 i 12, b22.520箱座、箱蓋的

24、肋厚m,mim=8,m1=8軸承旁凸臺的高度和半徑h,RiH由結構要求來確定軸承座的外徑D2凸緣式：低速軸D2 D 55.52地腳螺 釘直徑與數(shù)目df單級減速器a三250ndf16通孔直徑d；20沉頭座直徑Do45底座凸緣直徑Cimin,30C2min,25連接螺 栓軸承旁連接螺栓直徑d112箱座、箱蓋連接螺栓 直徑d28連接螺栓直徑d8通孔直徑, d13.5沉頭座直徑D18凸緣尺寸Gmin,20C2min,16定位銷直徑d6.4軸承蓬螺旬直徑d38視空蓋螺釘直徑d46吊環(huán)螺釘直徑d5由減速器的重量來確定，取16箱體外壁至軸承座斷面的距離I144大齒輪頂圓與箱體內壁的跑離112齒輪斷面與箱體內

25、壁的品喃21015取 10備注：1、a值代表兩齒輪的中心距；2 、與減速器的級數(shù)有關，對于單級減速器，取 =1;3、0.0250.030 ,軟尺面取 0.025 ,硬尺面 0.0304、當算出的 和1小于8mm時，取8mm。8.2 箱體附件的選擇8.2.1 窺視孔及窺視蓋的選擇查表14-4,因為是單級a0250，則窺視孔及窺視蓋的相關尺寸如下表（mm）11l2l314b1b2b3dR直 徑孔數(shù)12010590-90756074458.2.2 油標指示裝置的選擇選擇游標尺M16(16)，其具體尺寸如下表(mm)d(d 號) hgd1d2d3habcDD1M 12(12)4166351285262

26、28.2.3通氣器的選擇選才？ M12K 1.5,其具體尺寸如下表(mm)dDD1sLladM16X 1.52219.6172312258.2.4起吊裝置的選擇起重裝置選為吊耳環(huán)和吊鉤。對吊耳環(huán)(起吊箱蓋用)，d = (1.82.5) 6,取為16mm R= (11.2) d取為16mme= (0.81 d取為 16mm b=2 6取為 16mm對吊鉤，B=36mm H=28.8mm,h=14.4mm,r=9mm,b=16mm8.2.5 螺塞和封油墊的選擇選擇外六角螺塞、封油墊，M18X 1.5,具體尺寸見下表(mmddDesLhb1blcM14X 1.511.82320.8172512331.09設計小結六月的雨，瀟瀟灑灑，飄離落地。這本是一個離人消愁的季節(jié)，可是，對我們來說，一切都完全相反。六月的末旬，我們剛剛考完一系列考試，便火熱的投入到機械設計基礎的課程設計里。忙碌，緊張是我們的主旋