帶式輸送器傳動裝置三維建模和運動模擬【說明書+SOLIDWORKS】

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該工作機有輕微振動，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動能減小振動帶來的影響，并且該工作機屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價格便宜，標準化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級展開式圓柱齒輪減速，這是兩級減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承不對稱，要求軸具有較大的剛度。高速級齒輪常布置在遠離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。原動機部分為Y系列三相交流異步電動機。 總體來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。 計 算 與 說 明 三、原動機選擇（Y系列三相交流異步電動機） 工作機所需功率： Pw = Fv/1000 =5900 * 0.45/1000 =2.655kw (見課設(shè)P9) 傳動裝置總效率：（見課設(shè)式2-4） （見課設(shè)表12-8） 電動機的輸出功率： （見課設(shè)式2-1） 取 選擇電動機為Y132M1-6型 （見課設(shè)表19-1） 技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率（） 4 滿載轉(zhuǎn)矩（） 960 額定轉(zhuǎn)矩（） 2.0 最大轉(zhuǎn)矩（） 2.0 Y132M1-6電動機的外型尺寸（mm）： （見課設(shè)表19-3） A：216 B：178 C：89 D：38 E：80 F：10 G：33 H：132 K：12 AB：280 AC：270 AD：210 HD：315 BB：238 L：235 四、傳動裝置總體傳動比的確定及各級傳動比的分配 1、 總傳動比： （見課設(shè)式2-6） n==60x1000x0.45/3.14x335＝25.67r/min 2、 各級傳動比分配： （見課設(shè)式2-7） 初定 第二部分 V帶設(shè)計 外傳動帶選為 普通V帶傳動 1、 確定計算功率： 1）、由表5-9查得工作情況系數(shù) 2）、由式5-23（機設(shè)） 2、選擇V帶型號 查圖5-12a(機設(shè))選A型V帶。 3.確定帶輪直徑 （1）、參考圖5-12a（機設(shè)）及表5-3（機設(shè)）選取小帶輪直徑 （電機中心高符合要求） （2）、驗算帶速 由式5-7（機設(shè)） （3）、從動帶輪直徑 查表5-4（機設(shè)） 取 （4）、傳動比 i 4.確定中心距和帶長 （1）、按式（5-23機設(shè)）初選中心距 取 （2）、按式(5-24機設(shè))求帶的計算基礎(chǔ)準長度L0 　　　　　　 查圖.5-7(機設(shè))取帶的基準長度Ld=2000mm (3)、按式(5-25機設(shè))計算中心距:a (4)、按式（5-26機設(shè)）確定中心距調(diào)整范圍 5.驗算小帶輪包角α1 由式(5-11機設(shè)) 6.確定V帶根數(shù)Z (1)、由表（5-7機設(shè)）查得dd1=112 n1=800r/min及n1=980r/min時，單根V帶的額定功率分呷為1.00Kw和1.18Kw，用線性插值法求n1=980r/min時的額定功率P0值。 (2)、由表（5-10機設(shè)）查得△P0=0.11Kw (3)、由表查得（5-12機設(shè)）查得包角系數(shù) (4)、由表(5-13機設(shè))查得長度系數(shù)KL=1.03 (5)、計算V帶根數(shù)Z，由式（5-28機設(shè)） 取Z=5根 7．計算單根V帶初拉力F0，由式（5-29）機設(shè)。 q由表5-5機設(shè)查得 8．計算對軸的壓力FQ，由式（5-30機設(shè)）得 9．確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，給制帶輪工作圖 小帶輪基準直徑dd1=112mm采用實心式結(jié)構(gòu)。大帶輪基準直徑dd2=280mm，采用孔板式結(jié)構(gòu)，基準圖見零件工作圖。 第三部分 各齒輪的設(shè)計計算 一、高速級減速齒輪設(shè)計（直齒圓柱齒輪） 1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表7-1選取，都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=34 則Z2=Z1i=34×2.62=89 2.設(shè)計計算。 （1）設(shè)計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，由式（7-9） T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.42/384=134794 N·mm 選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 бHILim=580 бHILin=560 選取材料彎曲疲勞極陰應(yīng)力 бHILim=230 бHILin=210 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式（7-3）計算 N1=60n, at=60×(8×360×10)=6.64×109 N2= N1/u=6.64×109/2.62=2.53×109 由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數(shù)；ZN1=1.1 ZN2=1.04 由圖7-9查得彎曲 ；YN1=1 YN2=1 由圖7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)：SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式(7-9)得 則V1=(πd1tn1/60×1000)=1.3m/s ( Z1 V1/100)=1.3×(34/100)m/s=0.44m/s 查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.96mm 由表7-6取標準模數(shù)：m=2mm (3) 計算幾何尺寸 d1=mz1=2×34=68mm d2=mz2=2×89=178mm a=m(z1＋z2)/2=123mm b=φddt=1×68=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75 3.校核齒根彎曲疲勞強度 由圖7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Yε=0.7 由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度. 二、低速級減速齒輪設(shè)計（直齒圓柱齒輪） 1.齒輪的材料，精度和齒數(shù)選擇，因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表7-1選取，都采用45號鋼，鍛選項毛坯，大齒輪、正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用8級，輪齒表面精糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動，失效形式為占蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取Z1=34 則Z2=Z1i=34×3.7=104 2.設(shè)計計算。 （1） 設(shè)計準則，按齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，由式（7-9） T1=9.55×106×P/n=9.55×106×5.20/148=335540 N·mm 由圖（7-6）選取材料的接觸疲勞，極限應(yīng)力為 бHILim=580 бHILin=560 由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應(yīng)力 бHILim=230 бHILin=210 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式（7-3）計算 N1=60n at=60×148×(8×360×10)=2.55×109 N2= N1/u=2.55×109/3.07=8.33×108 由圖7-8查得接觸疲勞壽命系數(shù)；ZN1=1.1 ZN2=1.04 由圖7-9查得彎曲 ；YN1=1 YN2=1 由圖7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)：SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式(7-9)得 則V1=(πd1tn1/60×1000)=0.55m/s ( Z1 V1/100)=0.55×(34/100)m/s=0.19m/s 查圖7-10得Kv=1.05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.377 ,修正 M=d1/Z1=2.11mm 由表7-6取標準模數(shù)：m=2.5mm (3) 計算幾何尺寸 d1=mz1=2.5×34=85mm d2=mz2=2.5×104=260mm a=m(z1＋z2)/2=172.5mm b=φddt=1×85=85mm 取b2=85mm b1=b2+10=95 3.校核齒根彎曲疲勞強度 由圖7-18查得，YFS1=4.1，YFS2=4.0 取Yε=0.7 由式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強度. 總結(jié)：高速級 z1=34 z2=89 m=2 低速級 z1=34 z2=104 m=2.5 第四部分 軸的設(shè)計 (一).軸的設(shè)計 Ⅰ.輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，， Ⅱ.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)《機械設(shè)計》表11.3，取，于是 ， 由于鍵槽影響，故 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查《機械設(shè)計》表10.1，取，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P188頁，選用GY5型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 圖4-1 軸 III.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1).為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。 2).初步選擇滾動軸承。因軸承只受有徑向力的作用，故選用深溝球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查《機械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P203頁表7.3.1選取深溝球軸承6208，其尺寸為，故。取, 3).取安裝齒輪處的軸端4-5的直徑。已知齒輪輪轂的跨度為48mm，為了使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，則 至此，已初步確定了軸的各段和長度。 (2).軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由《機械設(shè)計手冊》表6.2.2查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 (3).確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設(shè)計》表1-27，取軸端圓角。 Ⅴ.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖，作為簡支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。 圖4-2 軸的彎矩和扭矩 其中， 這兩個數(shù)值在小齒輪設(shè)計時已獲得。 帶入已知量，得， 同理可得， 總彎矩 M= 扭矩 T= 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算處的截面C處的、及的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力 彎矩 總彎矩 扭矩 Ⅵ.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 其中，W為抗彎截面系數(shù)，對于齒輪軸 帶入數(shù)值可得， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表7-1查得 因此，故安全。 輸出軸采用相同的方法可以校核。 (二).齒輪軸的設(shè)計 Ⅰ.輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，， Ⅱ.求作用在齒輪上的力 因已知小齒輪的分度圓直徑 而 Ⅲ.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)《機械設(shè)計》表11.3，取，于是，由于鍵槽的影響，故,輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查《機械設(shè)計》表10.1，取，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P188頁，選用GY1型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 圖4-4 軸 Ⅳ.齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1). 為了滿足辦聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩，故?、?Ⅲ段的直徑；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。 2).初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查機械設(shè)計手冊表6-1選取深溝球軸承6205，其尺寸為，故，暫取。 3).根據(jù)軸承的定位要求取， 。為了保證輸入軸和Ⅱ軸齒輪相對位置，參考輸出軸尺寸，暫取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的直徑，。至此，已初步確定了軸的各段和長度。 (2).軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由《機械設(shè)計設(shè)計手冊》表4-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。同時為了保證半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸的配額為；滾動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。 (3).確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設(shè)計手冊》表1-27，取軸端圓角。 Ⅴ.求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。作為簡支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。 其中， 這兩個數(shù)值在小齒輪設(shè)計時已獲得。 帶入已知量，得， 同理可得， 總彎矩 M= 扭矩 T= 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算處的截面C處的、及的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力 彎矩 總彎矩 扭矩 Ⅵ.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 其中，W為抗彎截面系數(shù)，對于齒輪軸 帶入數(shù)值可得， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表7-1查得 因此，故安全。 輸出軸采用相同的方法可以校核。 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器選擇為TL8型彈性聯(lián)軸器 GB4323-84 減速器的潤滑 1.齒輪的潤滑 因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。 高速齒輪浸入油里約0.7個齒高，但不小于10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小于10mm），1/6齒輪。 2．滾動軸承的潤滑 因潤滑油中的傳動零件（齒輪）的圓周速度V≥1.5～2m/s所以采用飛濺潤滑， 第五部分 主要尺寸及數(shù)據(jù) 減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合。 （1） 機體有足夠的剛度 在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度 2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。 因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH大于40mm;為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為6.3。 3. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性. 鑄件壁厚為12mm，圓角半徑為R=6。機體外型簡單，拔模方便. 4. 對附件設(shè)計 A 視孔蓋和窺視孔 在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M8緊固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油標： 油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處; 油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出. D 通氣孔： 由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡. E 位銷： 為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度. F 吊鉤： 在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體. 減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表5-3 箱體參數(shù)統(tǒng)計表 名稱 符號 計算公式 結(jié)果 箱座壁厚 13 箱蓋壁厚 8 箱蓋凸緣厚度 14 箱座凸緣厚度 13 箱座底凸緣厚度 27 地腳螺釘直徑 M22 地腳螺釘數(shù)目 查手冊 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 M14 機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑 =（0.5~0.6） M10 軸承端蓋螺釘直徑 =（0.4~0.5） M8 視孔蓋螺釘直徑 =（0.3~0.4） M6 定位銷直徑 =（0.7~0.8） 6 ，，至外機壁距離 查《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表11-2 26 24 22 ，至凸緣邊緣距離 查《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表11-2 25 15 外機壁至軸承座端面距離 =++（8~12） 56 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 >1.2 18 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 > 16 機座肋厚 、m1 .6 軸承端蓋外徑 +（5~5.5） 110 70 參考文獻： 《機械設(shè)計》徐錦康 主編 機械工業(yè)出版社 《機械設(shè)計課程設(shè)計》陸玉 何在洲 佟延偉 主編 第3版 機械工業(yè)出版社 《機械設(shè)計手冊》 - 27 -