機械設計基礎課程實踐設計--設計帶式運輸機傳動裝置

1、<p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　課程名稱:機械基礎設計實踐</p><p>　　學 院: ××學院 </p><p>　　班 號: ×××× </p><p>　　姓 名:

2、××× </p><p>　　學 號: ********** </p><p>　　指導老師: ××× </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　機械課程設計任務書1</p><p

3、>　　一、系統(tǒng)運動方案設計2</p><p><b>　　二、選擇電動機2</b></p><p>　　三、總傳動比及各級傳動比分配3</p><p>　　四、裝置的運動和動力參數(shù)計算3</p><p>　　五、傳動零件的設計計算3</p><p><b>　　（一）V帶

4、傳動3</b></p><p><b>　?。ǘX輪傳動4</b></p><p>　?。ㄈ┞?lián)軸器的選擇5</p><p>　　六、軸的設計計算5</p><p>　?。ㄒ唬└咚佥S的設計6</p><p>　?。ǘ┑退佥S的設計8</p><p>

5、;　　七、箱體及附件的設計計算10</p><p>　　八、潤滑和密封11</p><p><b>　　設計小結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻13</b></p><p><b>　　機械課程設計任務書</b></p><p>

6、;　　一、設計題目設計帶式運輸機傳動裝置，傳動示意圖如下：</p><p>　　二、已知條件1）鼓輪直徑D=350mm2）鼓輪上的圓周力F=1.5kN3）運輸帶速度V=1.5m/s</p><p>　　三、技術條件1）傳動裝置的使用壽命預定為8年，單班制；2）工作機的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動過載不大于5%，單向回轉(zhuǎn)；3）電動機的電源為三相交流電，電壓為380/220伏；4）允許鼓

7、輪的速度誤差為±5%；5）工作環(huán)境：室內(nèi)。</p><p>　　四、設計要求1）減速器裝配圖一張；2）零件圖2張（由指導老師指定）；3）設計說明書一份，按指導書的要求書寫。</p><p>　　一、系統(tǒng)運動方案設計</p><p><b>　　根據(jù)已知條件：</b></p><p>　　1）鼓輪直徑D=

8、350mm</p><p>　　2）鼓輪上的圓周力F=1.5kN</p><p>　　3）運輸帶速度V=1.5m/s</p><p>　　4）傳動裝置的使用壽命預定為8年，單班制；</p><p>　　6）工作機的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，啟動過載不大于5%，單向回轉(zhuǎn)；</p><p>　　7）電動機的電源為三相交流電，電壓為38

9、0/220伏；</p><p>　　8）允許鼓輪的速度誤差為±5%；</p><p>　　9）工作環(huán)境：室內(nèi)。</p><p>　　宜選用帶-圓柱齒輪傳動。其中減速器外傳動選擇V帶傳動，減速器選擇一級圓柱齒輪減速器。</p><p><b>　　二、選擇電動機</b></p><p>　

10、　1.電動機類型選擇：Y系列三相交流異步電機。</p><p>　　2.電動機功率選擇：</p><p><b>　　Pd=Pw/η</b></p><p>　　Pw=FV=2.25kW</p><p>　　η=ηb·ηr2·ηg·ηc</p><p><b&g

11、t;　　查表得：</b></p><p>　　V帶傳動效率ηb=0.96</p><p>　　球軸承傳動效率ηr=0.99</p><p>　　8級精度齒輪傳動效率ηg=0.97</p><p>　　齒式聯(lián)軸器傳動效率ηc=0.99</p><p><b>　　所以，</b></

12、p><p>　　η=0.96×0.992×0.97×0.99</p><p><b>　　=0.9035</b></p><p>　　Pd=2.25/0.9035=2.49kW</p><p>　　3.電動機轉(zhuǎn)速選擇：</p><p>　　鼓輪轉(zhuǎn)速nw=1000×

13、;60v/(πD)=81.85r/min</p><p>　　V帶傳動的傳動比i1=2～4，一級圓柱齒輪的傳動比i2=3～5，所以總傳動比i=6～20，nd=492～1640。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min。</p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動、減速器傳動比，1000r/min的同步轉(zhuǎn)速比較合適。所以選擇Y13

14、2S-6電動機，額定功率3kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。</p><p>　　三、總傳動比及各級傳動比分配</p><p>　　1.總傳動比：i=nd/nw=11.728</p><p><b>　　2.各級傳動比：</b></p><p>　　V帶傳動比取i1=3（V帶傳動比的常用值為2～4）；</p>

15、<p>　　i2=i/i1=3.9</p><p>　　四、裝置的運動和動力參數(shù)計算</p><p><b>　　1.計算各軸功率：</b></p><p>　　P1=Pd·ηb=2.39kW</p><p>　　P2=P1·ηr·ηg=2.2955kW</p>&

16、lt;p>　　Pw= P2·ηc=2.27kW</p><p><b>　　2.計算各軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　n1=nd/i1=320r/min</p><p>　　nw=n2=n1/i2=82.05r/min</p><p>　　nw的誤差小于5%，符合要求。</p><

17、;p><b>　　3.計算各軸轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　T1= 9550P1/ n1=71.3N·m</p><p>　　T2= 9550P2/ n2=267.2N·m</p><p>　　Tw= 9550Pw/ nw=264.2N·m</p><p>　　五、傳動零件的設計

18、計算</p><p><b>　　（一）V帶傳動</b></p><p><b>　　1.確定計算功率：</b></p><p>　　Pc=KA·P，查表得KA=1.0，</p><p>　　故Pc=P=3kW。</p><p>　　根據(jù)Pc、nd查圖得：選用A型V

19、帶。</p><p>　　2.確定帶輪的基準直徑D1、D2：</p><p>　　查表得：D1min=75mm，參照基準直徑系列值取D1=100mm。</p><p>　　D2=i·=3×80=300。</p><p>　　3.驗算帶的線速度：</p><p>　　v=π·D1·

20、nd/(60×1000)=5m/s</p><p>　　滿足5m/s≤v≤30m/s，故合適。</p><p>　　4.確定中心距及帶的基準長度：</p><p>　　根據(jù)0.7(D1+ D2) ≤a0≤2(D1+ D2)得：</p><p>　　280mm≤a0≤800mm</p><p>　　初定中心距a

21、○=700mm。</p><p>　　Ld’≈2 a0+π(D1+ D2)/2+( D2- D1)2/(4 a○)</p><p><b>　　=2042.6mm</b></p><p>　　從普通V帶基準長度表中選取Ld=2000mm。</p><p>　　實際中心距a≈a0+(Ld -Ld’)/2=679mm。<

22、;/p><p>　　5.驗算小帶輪包角：</p><p>　　α1=180°-（D2- D1）/a×57.3°=163°≥120°</p><p>　　所以小帶輪包角合適。</p><p><b>　　6.確定V帶跟數(shù)：</b></p><p>　　查

23、表得：P0=0.95kW，ΔP0=0.11kW，Kα=0.96，KL =0.95。</p><p>　　z=Pc/[( P0+ΔP0)· Kα·KL]=3.1</p><p><b>　　取z=4.</b></p><p><b>　　7.確定初拉力</b></p><p>　　

24、查表得：q=0.10kg/m</p><p>　　F0=500 Pc(2.5/K-1)/(zv)+qv2=122.8N</p><p>　　8.計算作用在軸上的壓力：</p><p>　　FQ=2z F0sin(α1/2)=971.6N</p><p><b>　　（二）齒輪傳動</b></p><p

25、>　　1.選擇齒輪材料及確定許用應力：</p><p>　　小齒輪用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度取260HBS；大齒輪用45調(diào)質(zhì)，硬度取225HBS，小齒輪硬度與大齒輪硬度差為35HBS較合適。查圖表得：σHlim1=700MPa，σHlim2=540MPa，SH=1.1；σFlim1=240MPa，σFlim2=180MPa，SF=1.3故</p><p>　　[σH1]= σHlim1/S

26、H=636MPa</p><p>　　[σH2]= σHlim2/SH=491MPa</p><p>　　[σF1]= σFlim1/SF=185MPa</p><p>　　[σF2]= σFlim2/SF=138MPa</p><p>　　2.按齒面接觸強度設計：</p><p>　　取載荷因數(shù)K=1.1，齒寬因數(shù)ψ

27、a=0.4。已知小齒輪上轉(zhuǎn)矩T1=71.3N·m =7.13×104N·mm，u=i2=3.9，則</p><p>　　取齒數(shù)z1=31，則z2=i2 z1=121，故實際傳動比i2=121/31=3.903，模數(shù)m=2a/( z1+ z2)=1.84mm，故取m=2mm。</p><p>　　確定中心距a=m(z1+ z2)/2=152mm</p>

28、;<p>　　齒寬b=ψaa=60.8mm</p><p>　　取b2=60mm，b1=65mm。</p><p>　　3.驗算齒輪彎曲強度：</p><p>　　查表得：齒形因數(shù)YF1=2.58，YF2=2.15。所以，</p><p>　　σF1=2KT1YF1/(bm2z1)=54.4MPa≤[σF1]</p>

29、<p>　　σF2=σF1 (YF2/ YF1)=45.3MPa≤[σF2]，安全。</p><p>　　4.齒輪的圓周速度：</p><p>　　v=πmz1n1/(60×1000)=1.04m/s，查表可知，選用8級精度是合適的。</p><p><b>　?。ㄈ┞?lián)軸器的選擇</b></p><

30、p>　　減速器輸出軸與工作機軸之間常選用具有較大補償兩軸線偏移作用的聯(lián)軸器，如齒式聯(lián)軸器。所以選用</p><p><b>　　六、軸的設計計算</b></p><p><b>　?。ㄒ唬└咚佥S的設計</b></p><p>　　1.選擇軸的材料及熱處理方式：</p><p>　　由于高速軸為

31、齒輪軸，可選45Cr，調(diào)制。查表得：σb=750MPa，σs=550MPa，[σ-1b]=69MPa。</p><p><b>　　2.最小軸徑估算</b></p><p>　　式中P1=2.39kW，n1=320r/min，C=100，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=19.5mm，考慮到有一個鍵槽，軸徑擴大5%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d1=1.05dmin=25mm。

32、</p><p><b>　　3.軸的結(jié)構(gòu)設計</b></p><p>　　1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖</p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　（1）由于小齒輪的直徑較小，因此做成齒輪軸的結(jié)構(gòu)。其齒根圓的直徑df1=59mm。</p><p>　

33、?。?）因為帶輪轂寬度H=(1.5～2)dmin=37.5～50mm，取H=48mm，軸段1安裝帶輪部分應略小于轂孔寬度，故L1=45mm。該處軸周轉(zhuǎn)速度小于3m/s，可選用氈圈油封，軸承內(nèi)徑暫定25mm。</p><p>　?。?）軸段3和7的設計。此段安裝軸承。因軸承不受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承6007，其尺寸為d×D×B=35mm×62mm

34、5;14mm，故d3=35mm，該軸承采用脂潤滑，考慮到需要安裝封油盤，取L3=25mm。因為兩個軸承相同，則d7=35mm，L7=25mm。</p><p>　　（4） 軸段2的長度設計。箱座壁厚δ=0.025a+1≥8mm，0.025a+1=4.8mm，取δ=8mm，箱蓋壁厚δ1=0.02a+1≥8mm，0.02a+1=4.04mm，取δ1=8mm；由指導書表5-4公式可確定：</p><

35、p>　　箱座凸緣厚度b=12mm</p><p>　　箱蓋凸緣厚度b1=12mm</p><p>　　箱座低凸緣厚度b2=20mm</p><p>　　地腳螺釘直徑df=18mm</p><p><b>　　地腳螺釘數(shù)目n=4</b></p><p>　　軸承旁邊連接螺栓直徑d1=12mm&

36、lt;/p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2=10mm</p><p>　　軸承端蓋螺釘直徑d3=8mm</p><p>　　窺視孔蓋螺釘直徑d4=6mm</p><p>　　定位銷直徑d=6mm</p><p>　　df、d1、d2至外箱壁距離c1=22mm</p><p>　　df、d1、

37、d2至凸緣邊緣距離c2=20mm</p><p>　　軸承旁凸臺半徑R1=20mm</p><p>　　凸臺高度h=45mm</p><p>　　外箱壁至軸承座端面距離l1=50mm</p><p>　　大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1=12mm</p><p>　　齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2=11mm</p>

38、<p>　　箱蓋肋厚m1=7mm</p><p><b>　　箱壁肋厚m=7mm</b></p><p>　　軸承端蓋外徑D2=102mm</p><p>　　軸承端蓋凸緣厚度t=10mm</p><p>　　綜合考慮到箱體尺寸，L2≥δ+ l1+t-L3=43mm，考慮到調(diào)整墊片厚度，及帶輪轂與箱體之間的間隙

39、，取L2=55mm。</p><p><b>　　4.鍵連接：</b></p><p>　　采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵8×7×40。</p><p><b>　　5.軸上受力分析：</b></p><p>　　按第三強度理論校核，</p><

40、;p>　　其中，W=πdf13/32。軸的強度符合要求。</p><p><b>　　6.軸承壽命校核：</b></p><p>　　查表得，C=16.2kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，ε=3；</p><p>　　P=XFr+YFa=430N</p><p>　　Lh=106/(60n)·

41、[(ftC)/( fpP)]ε=2092475h≥23360h=8年</p><p>　　所以軸承壽命符合要求。</p><p><b>　?。ǘ┑退佥S的設計</b></p><p>　　1.選擇軸的材料及熱處理方式：</p><p>　　由于減速器的軸為一般用途軸，可選45鋼，調(diào)制。查表得：σb=650MPa，σs=

42、360MPa，[σ-1b]=54MPa。</p><p><b>　　2.最小軸徑估算</b></p><p>　　式中P2=2.2955kW，n2=82r/min，C=90，所以，輸入軸的最小軸徑為dmin=27.3mm，考慮到有兩個鍵槽，軸徑擴大10%，經(jīng)圓整，取最小軸徑d2=1.1dmin=30mm。</p><p><b>　

43、　3.軸的結(jié)構(gòu)設計</b></p><p>　　1）擬定軸上零件的裝配方案，如圖</p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　?。?）由于所選聯(lián)軸器寬度為82mm，軸段1長度應略小于聯(lián)軸器寬度，所以取L1=80mm。</p><p>　?。?）考慮到箱體尺寸及大小齒輪的嚙合關系，取L2=55

44、mm。</p><p>　?。?）軸段3和6的設計。此段安裝軸承。因軸承不受軸向力，故選用深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取軸承6008，其尺寸為d×D×B=40mm×68mm×15mm，故d3=40mm，該軸承采用脂潤滑，考慮到需要安裝封油盤，取L3=27mm。因為兩個軸承相同，所以d6=40mm，L6=27mm?？紤]到箱體尺寸，取L6=40mm。</p>

45、<p>　　（4）考慮到軸段5需要安裝齒輪，結(jié)合齒輪尺寸，取D5=50mm比較合適。</p><p><b>　　4.鍵連接：</b></p><p>　　軸與聯(lián)軸器間采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵8×7×40；</p><p>　　軸與大齒輪間采用普通平鍵連接，選擇GB/T 1096 鍵14&

46、#215;9×50。</p><p><b>　　5.軸上受力分析：</b></p><p>　　彎矩圖、扭矩圖與高速軸類似，Mmax=52N·m，T2=267.2 N·m，</p><p>　　其中，W=πD53/32。軸的強度符合要求。</p><p><b>　　6.軸承壽命

47、校核：</b></p><p>　　查表得，C=17.0kN，X=1，Y=0，ft=1，fp=1.1，ε=3；</p><p>　　P=XFr+YFa=430N</p><p>　　Lh=106/(60n)·[(ftC)/( fpP)]ε=9436224h≥23360h=8年</p><p>　　所以軸承壽命符合要求。&

48、lt;/p><p>　　七、箱體及附件的設計計算</p><p>　　1.箱體參數(shù)：（高速軸計算時已給出）</p><p>　　箱座凸緣厚度b=12mm</p><p>　　箱蓋凸緣厚度b1=12mm</p><p>　　箱座低凸緣厚度b2=20mm</p><p>　　地腳螺釘直徑df=18mm&

49、lt;/p><p><b>　　地腳螺釘數(shù)目n=4</b></p><p>　　軸承旁邊連接螺栓直徑d1=12mm</p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2=10mm</p><p>　　軸承端蓋螺釘直徑d3=8mm</p><p>　　窺視孔蓋螺釘直徑d4=6mm</p><

50、;p>　　定位銷直徑d=6mm</p><p>　　df、d1、d2至外箱壁距離c1=22mm</p><p>　　df、d1、d2至凸緣邊緣距離c2=20mm</p><p>　　軸承旁凸臺半徑R1=20mm</p><p>　　凸臺高度h=45mm</p><p>　　外箱壁至軸承座端面距離l1=50mm&l

51、t;/p><p>　　大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1=12mm</p><p>　　齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2=11mm</p><p>　　箱蓋肋厚m1=7mm</p><p><b>　　箱壁肋厚m=7mm</b></p><p>　　軸承端蓋外徑D2=102mm</p><p>

52、;　　軸承端蓋凸緣厚度t=10mm</p><p><b>　　2.附件選擇：</b></p><p>　　通氣器：由于在室內(nèi)使用，選簡易式通氣器，采用M12×1.25；</p><p>　　油面指示器：選用游標尺M12；</p><p>　　起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳；</p><p

53、>　　放油螺塞：選用外六角油塞及封油墊圈M14×1.5；</p><p>　　箱蓋與箱座連接螺栓GB/T 5782-2000 M10×35，材料Q235A；</p><p>　　軸承旁連接螺栓GB/T 5782-2000 M12×110，材料Q235A；</p><p>　　軸承端蓋螺釘GB/T 5783-2000 M8&#

54、215;20，材料Q235A；</p><p>　　窺視孔蓋螺釘GB/T 5782-2000 M6×16，材料Q235A；</p><p>　　定位銷6×35，材料35鋼。</p><p><b>　　八、潤滑和密封</b></p><p><b>　　1.齒輪的潤滑：</b>

55、</p><p>　　采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。</p><p>　　2.滾動軸承采用脂潤滑，設封油盤。</p><p><b>　　3.潤滑油的選擇：</b></p><p>　　考慮到該裝

56、置用于小型設備，選用GB/T 443-1999全損耗系統(tǒng)用油L-AN150潤滑油。</p><p>　　4.密封方法的選?。?lt;/p><p>　　選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用半粗羊毛氈圈。</p><p><b>　　設計小結(jié)</b></p><p>　　課程設計是大學本科學生學完基礎課和專業(yè)基礎課后進行的一次實踐，旨在

57、開拓我們的視野，增強專業(yè)意識，鞏固和理解專業(yè)課程，它是不同于理論學習，課程設計是更注重實際應用，與生產(chǎn)生活更加接近。</p><p>　　經(jīng)過兩周的努力,我體會到了把機構(gòu)系統(tǒng)設計成機械實體的困難；運用CAD技術完成機構(gòu)設計與分析、機械零部件設計、繪制裝配圖、零件圖及編制設計說明書的能力得到了很大的提高；而且還在此期間鞏固了自己所學的機械制圖、機械設計基礎、理論力學、材料力學等基本理論、基本知識。</p>

58、;<p>　　這兩周的課程設計讓我受益匪淺。在此，我要感謝學校和老師為我們提供了一個如此寶貴的學習和鍛煉的機會。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]孔凌嘉，張春林.機械基礎設計實踐[M].北京：北京理工大學出版社，2010.</p><p>　　[2]馬寶吉.機械設計基礎[M].西安：西北工業(yè)