設(shè)計一套含單級直齒圓柱齒輪減速器的臺帶式運輸機中使用的傳動裝置 機械課程設(shè)計

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1、目錄 一、設(shè)計任務(wù)書2 二、電動機的選擇3 三、傳動裝置運動和動力參數(shù)的確定4 四、V帶傳動的設(shè)計6 五、齒輪傳動的設(shè)計7 六、軸的設(shè)計9 七、滾動軸承的選擇11 八、鍵的選擇12 九、聯(lián)軸器的選擇12 十、潤滑、密封的設(shè)計12 參考文獻13 設(shè)計體會14 一、 設(shè)計任務(wù)書 (1) 課程設(shè)計題目：設(shè)計一套含單級直齒圓柱齒輪減速器的臺帶式運輸機中使用的傳動裝置。 (2) 原始數(shù)據(jù)及工作條件：運輸帶傳遞的有效圓周力F=4500N，運輸帶速度V=0.9m/s，滾筒的計算直徑D=350mm，原動機為電動機，齒輪單向傳動，有輕微沖擊，工作時間10年，每年按300天計，單

2、班工作（每班8小時）。 (3) 傳動裝置簡圖如下： 電機 帶傳動 單級齒輪減速器 鏈傳動 聯(lián)軸器 滾筒 運輸帶 I 軸 II 軸 III 軸 Fv V D 二、 電動機的選擇 (1) 原始數(shù)據(jù)： 有效圓周力 F(KN) 滾筒的直徑 D(mm) 運輸帶的速度 V(m/s) 使用期限 T(年) 4.5 350 0.9 10 工作情況：有輕微沖擊，單班制(8小時),每年工作300天 根據(jù)動力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動機。 (2) 計算工作所需功率Pw=(FV)/1000=(4.5×1000×0.9)/1000=4.05kw

3、(3) 原電動機功率P電機=Pw/η總 η帶=0.95，η軸承=0.986，η齒輪=0.975， η鏈=0.965，η滾筒=0.96，η聯(lián)軸器=0.99， η總=η帶×η4軸承×η齒輪×η鏈×η滾筒×η聯(lián)軸器=0.808， P電機=4.05/0.808=5.01kw，故選取電動機額定功率為5.5kw。 (4) 確定電動機轉(zhuǎn)速 n電機= i總×n滾筒 i總=i帶×i齒輪×i鏈 i帶=2，i鏈=2.44，i齒輪=3， i總=2×3×2.44=14.64 n滾筒=60×1000v/π＝60×1000×0.9/（3.14×350）=49.14r/min n電機=14.64×49.

4、14＝719.41r/min，故選取電動機滿載轉(zhuǎn)速n=720r/min。 (5) 選擇電動機型號 據(jù)電動機額定功率選擇其型號為Y160M2-8。 其額定功率Pm=5.5kw，同步轉(zhuǎn)速n=720r/min，滿載轉(zhuǎn)速n=720r/min 。 三、 傳動裝置運動和動力參數(shù)的確定 (1) 分配傳動比 i總=720/49.14=14.65，i平=，取i帶=2，i齒=3，則i鏈=i總/（i帶×i齒）=2.44 (2) 各軸的轉(zhuǎn)速 n電=720r/min， I軸 n1=n電/i帶=360r/min II軸 n2=n電/i齒×i帶=120r/min III軸

5、 n3=n電/i鏈×i帶×i齒=49.18r/min (3) 各軸的輸入功率 P電機=5.01kw I軸 P1=P電機×η帶=4.76kw II軸 P2=P電機×η帶×η軸承×η齒輪=4.583kw III軸 P3=P電機×η帶×η2軸承×η齒輪×η鏈=4.367kw (4) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T電=9550×P電/n電=66.51N·m I軸 T1=9550×P1/n1=104.17N·m II軸 T2=9550×P2/n2=314.06N·m III軸 T3=9550×P3/n3=821.49N·m 將各軸的運動和動力參數(shù)的計算數(shù)值整理成表格，

6、如下表1所示： 表1 各軸的運動和動力參數(shù) 軸 號 轉(zhuǎn) 速 (r/min) 功 率 (KW) 轉(zhuǎn) 矩 (N·m) 傳 動 比 Ⅰ 360 4.76 104.17 2 Ⅱ 120 4.583 314.06 2.44 Ⅲ 49.18 4.367 821.49 3 四、 V帶傳動的設(shè)計 (1) 確定計算功率Pca Pca=KA·P額， KA――工況因數(shù) 由P書103表6―5由所給參數(shù)確定 ，取 KA=1.1，則： Pca=KA·P額=1.1×5.01=5.511kw。 (2) 選取B型帶 根據(jù)Pca

7、﹑nm,由所引用教材圖6-9選用普通B型V帶。 (3) 取主動輪基準直徑D1=140mm,從動輪直徑D2= iⅠD1=2×140=280,可取D2=280mm。實際傳動比iⅠ=280/140=2,與原分配傳動比一致，符合要求。驗算帶的速度v=D1 nm/60×1000＝3.14×140×720/60×1000＝7.536m/s＜35m/s (4) 確定基準長度Ld和傳動中心距a 由0.7(D1+ D2)2(D1+ D2),得294840，又因為在400-500之間選擇，所以取=400mm。 Ld′=2++=1468.4mm,取Ld=1500mm 實際中心距：+=415.8mm (5

8、) 驗算小帶輪上的包角а1 а1=180°-（D1 - D2）·180°/π·a =163.46>120°，故該包角合適。 (6) 計算帶的根數(shù)Z Pca=5.511KW, P0=1.69KW,ΔP0=0.22KW ,Ka=0.96, KL=0.90， Z= Pca/（P0 +ΔP0)KaKL=3.34,取 Z=4根。 （7）計算帶的初拉力F0 查引用教材表6-1得：q=0.17，則： F0=500Pca（2.5/Ka-1）/vz+qv2=175.0N (8) 計算作用在軸上的壓軸力Fp Fp=2·z·Fo·sin (a1/2)=1385.44N， 將V帶傳動的主要

9、參數(shù)歸于表2。 表2 V帶傳動的主要參數(shù) 名稱 帶型 帶輪基準直徑（mm） 傳動比 基準長度（mm） 中心距（mm） 根數(shù) 預緊力(N) 壓軸力 (N) 結(jié)果 普通A型V帶 D1=140 D2=280 i=2 1500 415.8 4 175.0 1385.44 (9) 帶輪設(shè)計 由所引用教材表6-8查得：e=19， f=12.5mm。則： 帶輪圓寬度:B=(Z-1)e+2f=82mm 五、 齒輪傳動的設(shè)計 (1) 選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 按傳動方案選擇標準直齒圓柱齒輪傳動，選擇小齒輪材料為合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，平均硬度

10、為250HBS。大齒輪材料為合金鑄鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為200HBS，兩者硬度差為50HBS. (2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 根據(jù)兩齒輪的齒面硬度，兩齒輪的齒根彎曲疲勞極限和齒面接觸疲勞極限分別為: δFlim1=0.95×260MPa=247 Mpa， δFlim2=0.8×225MPa=180Mpa， δHlim1=2.5×260MPa=650Mpa， δHlim2=2.3×225MPa=518 Mpa， 查表7-6得， Ysr1=0.89， Ysr2=0.99。，取SF=SH=1。則得： 其齒根許用彎曲應(yīng)力 ： [δF1]= δFlim1/（SF×Ysr1）=247（1

11、×0.89）MPa=278Mpa， [δF2]= δFlim2/（SF×Ysr2）=180/（1×0.99）MPa=182Mpa。 其齒面許用接觸應(yīng)力： [δH1]= δHlim1/SH=650/1MPa=650Mpa， [δH2]= δHlim2/SH=518/1MPa=518Mpa。 (3) 計算幾何尺寸 選取小齒輪齒數(shù)Z1=30，則Z2=i2Z1=330=90,齒寬系數(shù)為：=1.T1=9550×P/n1＝72.95, K=1.5。 d1≥﹛2Kt·T1/·εα?(u﹢1)/u(ZH·ZE﹚/[δH]﹜1/3= 62.85mm；模數(shù)m=d1/Z1=2.09, 取m=2mm,

12、d1=mZ1=2×30=60mm, d2=mZ2=290=180mm。 高速級齒輪傳動的尺寸見表3。 高速級齒輪傳動的尺寸 名稱 計算公式 結(jié)果/mm 法面模數(shù) m 2 壓力角 а 20° 齒數(shù) Z1﹑Z2 30﹑90 傳動比 i2 3 分度圓直徑 d1=mZ1 ,d2=mZ2 60,180 齒頂高 ha=ha*m 2.6 齒根高 hf=m(c*+ha*) 3.12 齒頂圓直徑 da1=m(Z1+2ha*),da2=m(Z2+2ha*) 81, 272 齒根圓直徑 df1=m(Z1-2ha*-2c*),df2=m(Z2-2ha

13、*-2c*) 67.8,358.8 標準中心距 a=m/2(Z1+Z2) 220.5 六、 軸的設(shè)計 1、軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算，即：dmin=A0。初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5％~7％，兩個鍵槽時，d增大10％~15％。的值由教材表9-3確定：高速軸A01=105, 低速軸A02=100 高速軸：d＇1min=23.29mm， 因高速軸最小直徑處裝有大帶輪，設(shè)有一個鍵槽，則：d1min=d＇1min(1+0.05)=2

14、4.45mm，取為整數(shù)d1min=25mm。 低速軸：d＇2min=32.9mm， 因低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽。則：d2min=d＇2min(1+0.05)=34.55mm，取d2min=35mm 2、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 各軸段直徑的確定 ：最小直徑，安裝大帶輪的外伸軸段，==24mm。 ：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求，定位高度h=(0.07~0.10)d11 密封圈的標準，=40mm。 ：滾動軸承處軸段，=47mm。 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，=57mm。 ：過渡軸段，由于各級齒輪傳動的線速度均小于，滾動軸承

15、采用脂潤滑，考慮擋油盤的軸向定位，=64mm。 ：滾動軸承處軸段，==47mm。 (2) 各軸段長度得確定 ：由大帶輪的轂孔寬度B確定，=40mm。 ：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，=75mm。 ：由滾動軸承確定，=38mm。 ：由擋油盤及裝配關(guān)系決定，=35mm。 ：由高速級小齒輪確定，=80mm。 ：由擋油盤及裝配關(guān)系決定，==35mm。 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定，=35mm。 3、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 各軸段直徑的確定 ：滾動軸承處軸段，=45mm。 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪軸向定位要求

16、，=57mm。 ：低速級大齒輪軸段，=77mm。 ：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位，=57mm。 ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標準，=40mm。 ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，==24mm。 (2) 各軸段長度得確定 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等決定，=35mm。 ：軸環(huán)寬度，=10mm。 ：由低速級大齒輪轂孔寬度決定，=55mm。 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，=50mm。 ：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，=68mm。 ：由聯(lián)軸器的轂孔寬度確定，=88mm。 七、 滾動

17、軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承。由高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)==47mm，選取30210。其基本參數(shù)查表可知，e=0.42，Y=1.4,,Cr=73.2，C0r=73.2。由低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)=45mm，選取30216。其基本參數(shù)查表可知，，。 八、 鍵的選擇 由表10-1查出高速級小齒輪處鍵；低速級大齒輪處鍵；聯(lián)軸器處鍵。齒輪輪轂與軸的配合選為，滾動軸承與軸的配合采用過渡配合。 九、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸選用彈性柱銷聯(lián)軸器?？紤]到轉(zhuǎn)矩的變化，取=1.3，則TⅢ=1.3765.89=995.657

18、N.m。按照計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準GB/T5014-1985或手冊，選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250N.m，孔徑=48mm，L=112mm，=84mm，許用轉(zhuǎn)速為2800，故適用。標記：HL4聯(lián)軸器GB/T5014-1985。 十、 潤滑、密封的設(shè)計 結(jié)合傳動裝置用途查表可知用7407號齒輪潤滑脂（SY4036-1984），滴點不低于,在條件下，工作錐入度為可用于齒輪和聯(lián)軸器的潤滑。密封裝置是使用氈圈密封，其參數(shù)查表可知：速度，壓力，溫度。軸表面拋光使用。 參考文獻 [1] 殷玉楓主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2004 [2] 吳

19、宗澤，羅圣國主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊. 北京：高等教育出版社，1992 [3] 吳宗澤，羅圣國主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.第2版. 北京：高等教育出版社，1999 [4] 周開勤主編. 機械零件手冊. 第五版. 北京：高等教育出版社，2001 [5] 王寧俠，魏引煥主編.北京：機械工業(yè)出版社，2005 設(shè)計體會 通過本次課程設(shè)計，我深深體會到＂實踐才是檢驗真理的標準。＂這句名言的真正含義。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。只有自己親自動手設(shè)計過，才能確認自己是否真正已經(jīng)掌握好相關(guān)知識了。 坦白說，課程設(shè)計真的有點累

20、，而且時間相當緊。然而，當我慢慢清理自己的設(shè)計成果，慢慢回味這一周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。在這次設(shè)計過程中，我遇到了許多困難，一次次的計算，一次次的修改方案都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足，但經(jīng)過自己的努力和同學老師的幫助，終于按時完成了。 本設(shè)計最大的不足就是軸的計算，很多細節(jié)上的設(shè)計仍有問題存在，需要改進。雖然此次設(shè)計時間比較長，但通過這次設(shè)計我更了解圓柱直齒輪的帶式運輸。能完成此次設(shè)計，我要感謝幫助過我的同學和老師。 最后,再次感謝我的同窗學友，因為我們有共同的理想與追求。在設(shè)計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入機械設(shè)計到計算說明書的順利完成，多虧有老師、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！雖然此文歷經(jīng)幾次修改，但由于筆者水平有限，文中仍會存在許多不足和缺陷，敬請諸位老師和學友不吝批評指正，以使我更加深入地研究和提高！