機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算說明書

1、-. z. . . . . 資料. . .*理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書減速箱設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)械四班 楊浩 07140003222010/1/22設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：工作條件如下：用于輸送碎料物體，工作載荷有輕微沖擊使用系數(shù)、工況系數(shù)，輸送帶允許速度誤差4%，二班制，使用期限10年每年工作日300天，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，大修期三年軸承壽命，原始數(shù)據(jù)為：運(yùn)輸帶工作拉力Fw(N)運(yùn)輸帶工作速度Vw(m/s)卷筒直徑D(mm)16001.1220電動(dòng)機(jī)的選擇選用電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和工作條件選用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的輸出功率P電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為：

2、P= kW式中：Pw為工作裝置所需功率，kW；為由電動(dòng)機(jī)至工作裝置的傳動(dòng)裝置的總效率。工作裝置所需功率Pw應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)行速度經(jīng)計(jì)算求得：Pw=1.76kW式中：為工作裝置的阻力，N；vw為工作裝置的線速度，m/s。由電動(dòng)機(jī)至工作裝置的傳動(dòng)裝置總效率按下式計(jì)算：查機(jī)械設(shè)計(jì)表2-4，得：取0.96，取0.995，取0.97，取0.99，取0.97則0.960.99520.970.990.97=0.885所以P0=1.99kW確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作裝置的轉(zhuǎn)速為：nw=60=95.5r/min由于普通V帶輪傳動(dòng)比為：i124圓柱齒輪傳動(dòng)比為：i235故總的傳動(dòng)比為：i=i1i2620則電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)

3、速為：n=inw(620)95.5=(5731910)r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-184，選取電動(dòng)機(jī)Y112M-6，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：型號(hào)額定功率PkW滿載轉(zhuǎn)速nr/min質(zhì)量kgY112M-62.29402.02.245計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為：ia=9.84分配傳動(dòng)比：Ia=i外i內(nèi)考慮減速器構(gòu)造，故：i外=3 ；i內(nèi)=3.28計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速n電=n=940r/minn1=313r/minn2=95r/minnw= n2=95r/min各軸輸入功率P1=P0帶=1.990.961.910kWP2=P1齒滾=1.9100.970.9951.84

4、3kWPw=P2聯(lián)滾=1.8430.990.9951.815kW各軸輸入轉(zhuǎn)矩T1=9550=9550=58.28NmT2=9550=9550=185.27NmTw=9550=9550=182.46Nm電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩T0=9550=9550=20.22Nm將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列表如下：軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸1軸2軸工作軸轉(zhuǎn)速n(r/min)9403139595功率P(kW)1.991.9101.8431.815轉(zhuǎn)矩T(Nm)20.2258.28185.27182.46傳動(dòng)比i33.281效率0.960.9650.985 V帶輪設(shè)計(jì)確定計(jì)算功率Pca由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.1

5、，故Pca=KAP=1.12.2kW=2.42kW選擇V帶的帶型根據(jù)Pca、n1由圖8-10選用A型。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1。由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6和機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=106mm驗(yàn)算帶速v。v=m/s=5.22m/s因?yàn)?m/sv(F0)min。計(jì)算壓軸力Fp壓軸力的最小值為(Fp)min=2z(F0)minsin=23133.16sinN=781.5N帶輪構(gòu)造設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6，取帶寬75mm。齒輪設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由于速度不高，應(yīng)選用8級(jí)精度。材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪

6、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240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=3.2820=65.6，取z2=66。選取螺旋角。初選螺旋角=14。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t=確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=1.6。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)=1。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=550MPa。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。N1=60n1jLh=609401(2830

7、010)=9.01108N2=2.75108由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.01，KHN2=1.06。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-26查得=0.750，=0.860則=+=1.61。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取平安系數(shù)S=1，得1=1.01600MPa=606MPa2=1.06550MPa=583MPa則=594.5MPa計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d1t，由計(jì)算公式得d1tmm=45.00mm計(jì)算圓周速度。v=m/s=2.21m/s計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt。b=d1t=145mm=45mmmnt=2.18mmh=2.25 mnt=2.25

8、2.18=4.91mmb/h=45/4.91=9.16計(jì)算縱向重合度。=0.318z1tan=0.318120tan14=1.59計(jì)算載荷系數(shù)K。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)KA=1.25；根據(jù)v=2.21m/s，8級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得KH=1.466；由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13查得KF1.35；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得KH=KF=1.2。故載荷系數(shù)K=KAKvKHKH=1.251.11.21.466=2.42按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1= d1t=45mm=51.65mm計(jì)算模數(shù)mn。mn=2.51mm按齒根彎曲強(qiáng)度

9、設(shè)計(jì)mn確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)。K=KAKvKFKF=1.251.11.21.35=2.23由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2=380MPa。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.92。計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，得=303.57MPa=244.29MPa根據(jù)縱向重合度=1.59，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)Y=0.88計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。zv1=21.89zv2=72.25查取齒形系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YFa1=2.72;YFa2=2.24查取應(yīng)力

10、校正系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得YSa1=1.57;YSa2=1.75計(jì)算大、小齒輪的并加以比擬。=0.01407=0.01605。設(shè)計(jì)計(jì)算mnmm=1.75mm比照計(jì)算結(jié)果，由齒面解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=2.0mm，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)度算得分度圓直徑d1=51.65mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由z1=25.05取z1=25，則z2=uz1=3.2825=82。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距a=110.28mm將中心距圓整為110mm。按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=132443因值改

11、變不多，故參數(shù)、K、ZH等不必修正。計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1=51.4mmd2=168.6mm計(jì)算齒輪寬度b=d1=151.4mm=51.4mm圓整后取B2=50mm；B1=55mm。軸的設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)材料選擇及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無特殊要求應(yīng)選擇常用材料45鋼，調(diào)制處理。初定軸的最小直徑按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件，得dA0由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3查得A0=103126。所以d(103126)=18.823.0mm取中間值d=20mm，由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大57%，故dmin=20(1+57%)=2121.4mm綜合考慮，取dmin=25mm。軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)擬

12、定零件的裝配方案，如下列圖BBC根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，從右開場(chǎng)設(shè)計(jì)。由于在L11這段上所連接的是大帶輪，根據(jù)它的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度已經(jīng)計(jì)算得到此處的最小直徑，在這個(gè)直徑下是滿足大帶輪所傳遞的扭矩的強(qiáng)度，故：d1=dmin=25mm此處軸段的長(zhǎng)度由大帶輪的輪轂的寬度所決定，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-14(b)查得：L=(1.52)d=(1.52)25mm=37.550mm取L=44mm，為了使帶輪上的擋板壓緊帶輪而不是壓到軸，所以軸段長(zhǎng)度略小于其輪轂值，取L11=42mm。初選滾動(dòng)軸承。一般運(yùn)輸機(jī)傳遞載荷不是很大，由斜齒產(chǎn)生的軸向力不是很大，再根據(jù)這段軸的尺寸，可選擇7307C型軸承。查機(jī)械設(shè)計(jì)

13、課程設(shè)計(jì)表13-1得，d3=d7=35mm，要求的定位軸肩是4.5mm。故，要求在這此處的定位套筒的直徑是44mm。因此取d2=32mm。由該說明書后面的箱體設(shè)計(jì)可以得到L7=40mm。該箱體壁與齒輪的距離L6=L3=15mm，L8=10mm。由軸承端蓋的厚度一般為10mm左右，因此，整個(gè)軸承蓋的長(zhǎng)度是20mm，它與右端大帶輪的距離至少要留一個(gè)螺栓的長(zhǎng)度25mm，再考慮軸承端蓋的調(diào)整*圍，可以確定L10=50mm。如果再按照這種方法選擇下去，則d5=48mm，這樣會(huì)使齒輪的齒根到鍵槽頂?shù)木嚯x小于2mt，齒輪很容易損壞，所以這里必須采用齒輪軸。由齒輪各參數(shù)可以得到d5=57.73mm，L4=60

14、mm。L5處的寬度大于1.4h，取L5=L2=9mm，d4=d6=42mm；則L9=L6+L7-L8-L9=15+40-10-9=36mm。同樣，也就確定了L1=34mm。至此，已初步了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。軸上零件的周向定位大帶輪與軸的周向定位采用平鍵。按該截面直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-61采用bhL=8mm7mm32mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，保證大帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性。故大帶輪與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。確定軸上圓角和倒角尺寸按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158確定軸兩端的倒角均為145，各處圓角半徑都為1.66mm。低速軸的設(shè)計(jì)

15、材料選擇及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，可以和高速級(jí)軸的材料一致。并做調(diào)質(zhì)處理。初定軸的最小直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3查得A0=103126。所以d(103126)=27.733.9mm取中間值d=30mm，由于該軸有一個(gè)鍵槽，故軸的直徑應(yīng)加大57%，故dmin=30(1+57%)=31.532.1mm。綜合考慮，取dmin=35mm。聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸所傳遞的扭矩T=185.27Nm，可選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器，因?yàn)樗怯捎紶畹膹椥蕴讉鬟f轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振，其制造容易，裝拆方便，本錢較低，適用于連接載荷平穩(wěn)、起動(dòng)頻繁的中小轉(zhuǎn)矩的軸。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-177選用LT7聯(lián)軸器4284GB/T4

16、323-2002綜合考慮，取dmin=42mm。軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)擬定構(gòu)造方案如下列圖：根據(jù)軸各定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度，從左開場(chǎng)設(shè)計(jì)。為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，L1軸段右端需制出一軸肩，故取d2=46mm。由于前面已經(jīng)對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)展了選擇，故d1=42mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為84mm，為了保證軸端擋圈中壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，則L1就比84略短一點(diǎn)，現(xiàn)取L1=82mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。根據(jù)d2=46mm，初步選擇0根本游隙組，選用角接觸球軸承，由于該軸上軸力相對(duì)較大，應(yīng)選擇AC系列的軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158，選用7210AC，其尺寸為dDB=50mm9

17、0mm20mm，其定位軸肩為3.5，故定位套筒的直徑為57mm。因此，d3=d6=50mm。取安裝齒輪處的軸段的直徑d4=55mm，為了使套筒更加壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略小于輪轂的寬度，故取L4=52mm，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩的高度h0.07d=0.0755=3.85mm，取h=5mm,則軸環(huán)處的直徑d5=65mm，軸環(huán)寬度應(yīng)大于1.4h，取軸環(huán)寬度為8mm。軸承端蓋的總寬度為。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為，故取L2=50mm。取齒輪與箱體之間的距離為15mm由后面的箱體設(shè)計(jì)確定。滾動(dòng)軸承到箱體的距離為10mm，則L3=20+10+

18、15+3=48mmL6=20+10+15-8=37mm至此，已初步確定了軸的各段直徑及長(zhǎng)度。軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。半聯(lián)軸器與軸的連接，按直徑d1由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-61查得平鍵選為bhL=16mm10mm40mm，配合為。齒輪與軸的連接，按d4查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-61得，選用平鍵為bhL=12mm8mm70mm，配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158確定軸端倒角為，C、D、E處的圓角半徑r=2mm，A、B處的圓角半徑r=1.6mm。軸承確實(shí)定及校核對(duì)初選

19、高速級(jí)軸承7307C校核受力分析FFaeFr1F帶輪Ft1FH1FH2FV1FV2計(jì)算兩軸承的軸向力查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158，得到軸承7307C的對(duì)于70000C型軸承，它的派生軸向力，而軸向力未知，故先取，因此可估算Fd1=0.4Fr1=0.42011=804.4NFd2=0.4Fr2=0.42005=802N由于所以Fa2=Fd2=802N=0.057=0.030由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158進(jìn)展插值計(jì)算，得。再計(jì)算各力Fd1=e1Fr1=0.4282011=860.7NFd2=e2Fr2=0.4002005=802N兩次計(jì)算的的值相差不大，因此確定計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)

20、計(jì)表8-158查得，徑向系數(shù)和軸向系數(shù)為對(duì)軸承1：對(duì)軸承2：由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6查得，運(yùn)輸有輕微沖擊，取P1=fp(*1Fr1+Y1Fa1)=1.1(0.442011+1.31544)=3187NP2=fp(*2Fr2+Y2Fa2)=1.112005=2205.5N計(jì)算軸承壽命由于，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算所選軸承滿足壽命要求。故此軸承不用重選。對(duì)初選低速級(jí)軸承7210AC進(jìn)展校核646461計(jì)算兩軸承的軸向力查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158，得到軸承7210AC的對(duì)于70000AC型軸承，它的派生軸向力。Fd1=0.68Fr1=0.681817.7=1236N由于所以由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-

21、158進(jìn)展插值計(jì)算，得。計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158查得，徑向系數(shù)和軸向系數(shù)為對(duì)軸承1：對(duì)軸承2：由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6查得，運(yùn)輸有輕微沖擊，取計(jì)算軸承壽命由于，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算由于軸承壽命太大，應(yīng)重新選擇。對(duì)同一尺寸要求可選7210C。對(duì)軸承7210C進(jìn)展校核查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158，得到軸承7210C的對(duì)于70000C型軸承，它的派生軸向力，而軸向力未知，故先取，因此可估算由于所以由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158進(jìn)展插值計(jì)算，得。再計(jì)算各力因此確定插值計(jì)算計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-158查得，徑向系數(shù)和軸向系數(shù)為對(duì)軸承1：對(duì)軸承2：由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6查得，運(yùn)輸有輕微沖擊，取計(jì)算軸承壽命由于，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算所選軸承滿足壽命要求。這相對(duì)7210AC來說更加適宜。由于7210C和7210AC構(gòu)造尺寸都是一樣，故原來設(shè)計(jì)好的軸不必再重新設(shè)計(jì)。至此，軸承的選擇及校核已全部完成。鍵的校核高速軸上的鍵選擇鍵連接的類型和尺寸一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度的要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于在這根軸的鍵是在軸端，而軸端的直徑又很小，所以選用單圓頭鍵C型。由軸的設(shè)計(jì)里已確定的鍵尺寸為校核鍵連接的強(qiáng)度