機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)---帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置</p><p><b>　　一、已知條件</b></p><p><b>　　基本要求：</b><

2、/p><p>　　設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的減速器，運(yùn)輸機(jī)每天單班制工作，每班工作8小時(shí)，每年按300天計(jì)算。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)：</b></p><p><b>　　技術(shù)條件：</b></p><p>　　傳動(dòng)裝置的使用壽命預(yù)定為8年，單班制；</p><p>

3、;　　工作機(jī)的載荷性質(zhì)平穩(wěn)，起動(dòng)過載不大于5%，單向回轉(zhuǎn)；</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的電源為三相交流電，電壓為380 /220 伏；</p><p>　　允許鼓輪的速度誤差為±5%；</p><p><b>　　工作環(huán)境：室內(nèi)。</b></p><p>　　二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)</p><

4、p><b>　?。ㄒ唬﹤鲃?dòng)方案擬定</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)任務(wù)要求及圖例可知傳動(dòng)方案采用一級(jí)蝸桿減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，環(huán)境適應(yīng)性好，但效率低，適用于載荷較小，間歇工作場(chǎng)合。蝸桿圓周速度v≤4～5m/s。裝置工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)，對(duì)減速器由中等沖擊，且工作場(chǎng)合為有塵，減速器要求密封條件好。</p><p><b>　?。ǘ╇姍C(jī)的選擇&

5、lt;/b></p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)類型</b></p><p>　　因工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)，則對(duì)電動(dòng)機(jī)無特殊要求，故電動(dòng)機(jī)選用三相異步交流電動(dòng)機(jī)，采用Y系列。Y系列適用于無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。</p><p><b>　　選擇電動(dòng)機(jī)容量</b></p><p><b&

6、gt;　　工作機(jī)的有效功率為</b></p><p>　　下面計(jì)算工作機(jī)各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率及總效率：</p><p>　　查表得各個(gè)傳動(dòng)件的效率范圍，分別?。?lt;/p><p>　　選用彈性聯(lián)軸器，；選用四頭蝸桿，油潤滑，；滾子軸承效率為； </p><p><b>　　工作機(jī)的總效率為：</b></p

7、><p><b>　　確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　查參考書1中得蝸輪傳動(dòng)比推薦值如下：</p><p><b>　　理論總傳動(dòng)比：</b></p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為</p><p>　　符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min、1500r/

8、min、3000r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)外形及尺寸</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的主要外形及安裝尺

9、寸如表所示。</p><p>　?。ㄈ﹤鲃?dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　傳動(dòng)比計(jì)算</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b>　　各軸的轉(zhuǎn)速</b>

10、</p><p><b>　　第一軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　第二軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　各軸的輸入功率</b></p><p><b>　　第一軸功率：</b></p><p><b&

11、gt;　　第二軸功率：</b></p><p><b>　　卷筒功率：</b></p><p><b>　　各軸的輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　第一軸轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>&

12、lt;b>　　第二軸轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　卷筒的轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　參數(shù)匯總</b></p><p>　　其中Ⅰ軸指蝸桿軸，Ⅱ軸指蝸輪軸。</p><p><b>　　三、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)</b></p>

13、<p>　　由于傳動(dòng)方案為一級(jí)蝸桿減速器，則傳動(dòng)零件為蝸輪蝸桿。</p><p>　　蝸輪蝸桿材料及熱處理選擇</p><p>　　減速器為閉式傳動(dòng)，蝸桿材料選用45鋼，表面淬火，齒面硬度>45HRC</p><p><b>　　蝸輪材料，根據(jù)</b></p><p>　　其中n1為蝸桿轉(zhuǎn)速，T2為蝸輪

14、轉(zhuǎn)矩</p><p>　　初估蝸桿副的滑動(dòng)速度VS=5.1m/s，選擇蝸輪的材料為錫青銅即ZCuSn10P，又因小批量生產(chǎn)，則用沙模鑄造。</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)計(jì)算</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是齒面膠合、齒面點(diǎn)蝕和齒面磨損，而且失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此采用齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，并在選擇許用應(yīng)力時(shí)，要適當(dāng)

15、考慮膠合和磨損等失效因素的影響。</p><p><b>　　故采用公式 </b></p><p>　　確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑。</p><p>　　選擇蝸桿頭數(shù)及蝸輪齒數(shù)</p><p>　　由傳動(dòng)比i=10，查參考書可知蝸桿頭數(shù)取4，</p><p>　　確定載荷系數(shù)。取載荷系數(shù)K為1.

16、1。</p><p><b>　　確定許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　由于蝸輪材料為錫青銅，查取=144.46Mpa。</p><p>　　確定材料彈性系數(shù)=155</p><p>　　計(jì)算模數(shù)和分度圓直徑</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得2394.9</p>

17、<p>　　查表取m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63</p><p><b>　　計(jì)算傳動(dòng)中心距</b></p><p>　　蝸輪分度圓直徑=m,其中取40, </p><p>　　中心距a=0.5()=136</p><p><b>　　變位系數(shù)</b></p><

18、p>　　7、 校核渦輪彎曲強(qiáng)度 </p><p>　　蝸桿導(dǎo)程角γ=arctan，</p><p>　　查表蝸桿彎曲應(yīng)力【】=73MPa。 </p><p><b>　　=1.3626.</b></p><p><b>　　故彎曲強(qiáng)度符合。<

19、/b></p><p>　　蝸輪蝸桿效率及潤滑計(jì)算</p><p><b>　　驗(yàn)算蝸輪速度</b></p><p>　　蝸桿導(dǎo)程角γ=arctan， </p><p><b>　　蝸桿副滑動(dòng)速度</b></p><p>　　與初估蝸桿副的滑動(dòng)速度相符合。</p&

20、gt;<p><b>　　驗(yàn)算效率</b></p><p><b>　　當(dāng)量摩擦角</b></p><p>　　符合初取的效率值0.87</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸如下表所示</p><p>　　蝸桿結(jié)構(gòu)

21、選擇、零件簡(jiǎn)圖及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算</p><p>　　蝸桿制成蝸桿軸，并采用車制蝸桿。如圖所示。</p><p><b>　　蝸桿軸簡(jiǎn)圖</b></p><p><b>　　軸的材料選擇 </b></p><p>　　因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處

22、理</p><p><b>　　初算軸徑</b></p><p>　　對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考書1表10.2得C=103~126，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=118則</p><p>　　考慮到鍵槽的影響，取</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p>

23、<p><b>　　聯(lián)軸器及軸段1：</b></p><p>　　dmin就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較高，傳遞轉(zhuǎn)矩比較小?？紤]到安裝時(shí)不一定能保證同心度，且載荷為中等沖擊，故采用能補(bǔ)償兩軸軸線的相對(duì)位移和緩和載荷沖擊的彈性聯(lián)軸器。

24、選取彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-1985）。</p><p>　　由所選電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸可選取適合直徑的聯(lián)軸器，進(jìn)而確定玉聯(lián)軸器相配合的軸的直徑。查表得，發(fā)電機(jī)的安裝直徑為38mm，故選用HL3聯(lián)軸器。所以d1=30mm，L1=60mm。</p><p><b>　　密封圈與軸段2：</b></p><p>　　考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密

25、封圈的標(biāo)準(zhǔn)，，取軸段d2=35mm，密封圈為J型密封。L2=44mm</p><p><b>　　軸段3與軸段7：</b></p><p>　　考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號(hào)為30208，其內(nèi)徑d=40mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm，故取d3=d7=40mm，考慮到安裝甩

26、油環(huán)和套筒時(shí)的位置，取L3=20mm，軸段7為雙圓錐滾子軸承，故L7=40mm；</p><p>　　軸段4、5、6的設(shè)計(jì)</p><p>　　軸段5上為蝸桿，為蝸桿軸，d5=47.9mm，可根據(jù)螺旋長(zhǎng)度取L5=110mm。軸段4、6的長(zhǎng)度可對(duì)稱選擇，并保證內(nèi)機(jī)壁與蝸桿距離要大于機(jī)壁厚，則可取軸段5的長(zhǎng)度為L(zhǎng)4=L6=75mm，d4=d6=46mm。</p><p>

27、;<b>　　e)軸段8</b></p><p>　　軸段8上有圓螺母和止動(dòng)墊圈，用來固定軸段7上的圓錐滾子軸承。軸段8直徑可根據(jù)軸承的大小選擇，長(zhǎng)度由圓螺母和止動(dòng)墊圈的厚度，經(jīng)查表，可得d8=30，L8=25。</p><p>　　軸上其余零件及長(zhǎng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　聯(lián)軸器采用普通平鍵連接，軸段1上采用鍵8×28 GB/T

28、1096-1990。軸段8采用鍵10X28 GB/T 1096-1990。</p><p><b>　　軸受力分析</b></p><p>　　蝸桿的彎矩扭矩圖如下</p><p><b>　　在鉛垂面上：</b></p><p><b>　　在水平面上：</b></p&

29、gt;<p>　　軸承Ⅰ上的總支承反力：</p><p>　　軸承Ⅱ上的總支承反力：</p><p>　　由彎矩圖易得在彎矩最大界面的左側(cè)，最危險(xiǎn)，合成彎矩：</p><p><b>　　A剖面左側(cè)：</b></p><p>　　此處的扭矩為=25.47。彎扭合成計(jì)算最大彎曲應(yīng)力。</p>&

30、lt;p>　　其中，α=0.6, W=0.1 故σ=40.46Mpa。查表可知【σ】=60Mpa。故強(qiáng)度符合要求。</p><p><b>　　校核軸承壽命</b></p><p>　　圓錐滾子軸承的軸承型號(hào)為30208，根據(jù)軸承手冊(cè)查得：基本額定動(dòng)載荷 Cr=54200(N) e=0.37 X=0.4 Y=1.6。</p><p>

31、;　　兩面對(duì)面放置的圓錐滾子軸承產(chǎn)生派生軸向力，計(jì)算派生軸向力</p><p>　　軸向力方向向左，故左端的軸承被壓緊，有, 由于左端軸承所受軸向力較大，故 只校核左端軸承的壽命。</p><p>　　對(duì)于圓柱滾子軸承，只承受徑向力。</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量載荷</b></p&g

32、t;<p><b>　　計(jì)算軸承壽命</b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　軸承壽命符合要求。</b></p><p>　　(六)蝸輪及蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　蝸輪軸的材料選擇</b

33、></p><p>　　因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性，選用常用材料45#鋼，調(diào)制處理</p><p><b>　　初算軸徑</b></p><p>　　對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考書得C=103~126，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=126，則</p><p>　　考慮

34、到鍵槽的影響，取</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=157.7mm，通過查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從dmin處開始設(shè)計(jì)；</p><p>　

35、　a）聯(lián)軸器及軸段1：</p><p>　　dmin就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較高，傳遞轉(zhuǎn)矩比較小。考慮到安裝時(shí)不一定能保證同心度，且載荷為中等沖擊，故采用能補(bǔ)償兩軸軸線的相對(duì)位移和緩和載荷沖擊的彈性聯(lián)軸器。</p><p>　　通過查表，選取HL型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-19

36、85）。</p><p>　　查表得L1=112mm，d1=48mm；</p><p>　　b）密封圈與軸段2：</p><p>　　考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=57mm，選擇氈圈油封型式密封圈(JB/JQ4606-1986)，直徑是57mm；長(zhǎng)度選擇L2=38mm;</p><p>　　c）軸承與軸段3、軸段8：<

37、;/p><p>　　考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類型選用圓錐滾子軸承，軸段3和軸段8上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號(hào)為30212GB/T297-1994，其內(nèi)徑d=60mm，外徑D=110mm，寬度B=22mm，故取d3=d8=60mm， L3=24mm；L8=24</p><p><b>　　d)軸段4：</b></p>&l

38、t;p>　　軸段4上應(yīng)有擋油環(huán)，取L4=35mm，d4=70mm；</p><p><b>　　e）軸段5：</b></p><p>　　軸段5上有套筒，取L5=10mm，d5=70mm；</p><p><b>　　f）蝸輪與軸段6：</b></p><p>　　軸段5上安裝蝸輪，按照蝸輪的

39、設(shè)計(jì)d=65mm，蝸輪的輪轂寬為（1.5~1.9）d，取輪轂寬為112mm，則軸段5的長(zhǎng)度略小于蝸輪輪轂寬度，取L5=110mm；</p><p><b>　　g）軸段6的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　軸段6與蝸輪相配合，所以d6=70mm，L6=50mm；</p><p><b>　　h)軸段7：</b></

40、p><p>　　軸段7為軸肩，取L7=10mm，d7=80mm；</p><p><b>　　i)鍵連接：</b></p><p>　　聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用圓頭普通平鍵連接，分別為鍵12×8GB/T1096-1990 、L=62mm及鍵18×11GB/T1096-1990、L=78mm。</p><p

41、><b>　　軸受力分析</b></p><p><b>　　在鉛垂面上</b></p><p><b>　　在水平平面上</b></p><p>　　軸承Ⅰ上的總支承反力</p><p>　　軸承Ⅱ上的總支承反力</p><p>　　在彎矩圖中容

42、易看出中點(diǎn)處的彎矩最大，且左側(cè)彎矩大于右側(cè)彎矩，可求出最大彎矩為</p><p>　　由扭矩圖可以看出在最大彎矩截面處扭矩為T=326.3Nm</p><p>　　求出彎扭合成應(yīng)力。彎扭強(qiáng)度符合要求</p><p><b>　　校核軸承壽命</b></p><p>　　軸承型號(hào)為32211，根據(jù)軸承手冊(cè)查得：</p

43、><p>　　基本額定動(dòng)載荷 Cr=108000 (N) e=0.4 X=0.4 Y=1.5</p><p><b>　　計(jì)算派生軸向力</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承的配置為面對(duì)面，派生軸向力的方向如圖所示</p><p><b>　　計(jì)算軸向載荷</b></p><p

44、>　　可以判斷軸承1被“壓緊”，軸承2被“放松”。</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量載荷</b></p><p><b>　　計(jì)算軸承壽命</b></p><p>　　由當(dāng)量載荷大小可以看出1軸承壽命小于而軸承，故只校核1軸承的壽命</p><p>　　遠(yuǎn)大于要求壽命8年，故軸承壽命很充裕

45、。</p><p><b>　　蝸輪蝸桿熱平衡計(jì)算</b></p><p>　　假定摩擦損耗全部轉(zhuǎn)換成熱量，在單位時(shí)間內(nèi)，蝸桿傳動(dòng)由于摩擦損耗而產(chǎn)生的熱量為</p><p>　　單位時(shí)間內(nèi)，通過齒輪箱外壁所散逸的熱量為</p><p>　　取周圍空氣溫度，通風(fēng)條件良好，=15 W/（m2·℃）</p>

46、;<p>　　近似取外壁表面積為A=0.544m2</p><p>　　當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，產(chǎn)生的熱量與散逸的熱量相等，溫度達(dá)到穩(wěn)定，即</p><p>　　H1=H2，計(jì)算得21.72<[t]</p><p><b>　　減速器其余部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)

47、計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)參考書2的表4.1與圖4.5可得減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸表如下圖：</p><p>　　窺視孔和窺視孔蓋得設(shè)計(jì)</p><p>　　窺視孔的作用是方便人手伸入機(jī)箱內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)蝸輪的輪齒嚙合，因此窺視孔蓋的大小應(yīng)該能伸入手的大小，如果太大，結(jié)構(gòu)會(huì)顯得不合理而且加工費(fèi)用會(huì)比較貴，綜合上述因素，選擇窺視孔的參數(shù)如下表（單位mm）&l

48、t;/p><p><b>　　通氣器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)減速器的工作環(huán)境，選擇帶過濾網(wǎng)的防塵式通氣器，根據(jù)機(jī)體的大小按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表選擇的通氣器參數(shù)如下表（單位mm）</p><p>　　放油孔及放油螺栓的設(shè)計(jì)</p><p>　　放油螺栓的設(shè)計(jì)按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表選取的螺栓及油圈參數(shù)如下表（

49、單位mm）</p><p><b>　　油標(biāo)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮到減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原則，選用桿式油標(biāo)，其油標(biāo)孔直接在減速器箱體上鑄出，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表選取油標(biāo)的參數(shù)如下表(單位mm)</p><p><b>　　減速器的潤滑</b></p><p>　　減速器中蝸輪和軸承

50、都需要良好的潤滑，起主要目的是減少摩擦磨損和提高傳動(dòng)效率，并起冷卻和散熱的作用。另外，潤滑油還可以防止零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動(dòng)等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選取潤滑油溫度時(shí)的蝸輪蝸桿油，蝸輪采用浸油潤滑，浸油深度約為1~2個(gè)螺牙高，但油面不應(yīng)高于蝸桿軸承最低一個(gè)滾動(dòng)體中心</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

51、　　【1】機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)，孔凌嘉，張春林主編，北京：北京理工大學(xué)出版社2004</p><p>　　【2】機(jī)械設(shè)計(jì)，孔凌嘉，王曉力主編，北京：北京理工大學(xué)出版社2006</p><p>　　【3】機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ，榮輝，付鐵，楊夢(mèng)晨主編，北京：北京理工大學(xué)出版社 1999</p><p>　　【4】機(jī)械制圖，張彤，樊紅麗，焦永和主編 北京：北京理工大學(xué)出版社20