二級斜齒輪課程設(shè)計(jì) 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書（2010級） 論文（設(shè)計(jì)）題目 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì) 作 者 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師（職稱） 成果完成時間 目 錄目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書1一、傳動方案的擬定2二、電動機(jī)的選擇3三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算4四、傳動零件的設(shè)計(jì)6（一）V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算6（二）高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)8（三）低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)11五、軸與軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核15(一)軸的設(shè)計(jì)15(二)軸的校核：18六、聯(lián)軸器的選擇20七、潤滑方式的確定21八、減速器的各部位附屬零件的設(shè)計(jì)22九、參考資料23設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，單班工作制，使用期限10年，載荷較平穩(wěn)，小批量生產(chǎn)。允許輸送帶速度誤差為。二、原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶的牽引力P(N)2500每日工作小時數(shù)（h）8輸送帶帶速V(m/s)0.8傳動工作年限(y)10滾筒直徑D(mm)300每年工作天數(shù)(d)300三、設(shè)計(jì)工作量設(shè)計(jì)說明書1份；減速器裝配圖1張（A1號圖）；零件工作圖2張（軸、齒輪A3號圖）。四、參考文獻(xiàn) 1機(jī)械設(shè)計(jì)教材 2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書3機(jī)械零件手冊 4其他相關(guān)書籍設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 計(jì) 算 及 說 明一、傳動方案的擬定 根據(jù)設(shè)計(jì)題目確定傳動方案如下： 1電動機(jī)；2帶傳動；3圓柱直齒輪減速器；4聯(lián)軸器；5滾筒；6輸送帶二、電動機(jī)的選擇1. 選擇電動機(jī)類型：按工作要求和工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列 2. 選擇電動機(jī)所需的功率為：傳動滾筒所需的有效功率該傳動裝置的總傳動效率（查表3-1）其中：為V帶的效率 0.96 , 為齒輪傳動的效率 0.97為軸承的效率 0.97為齒聯(lián)軸器的效率 0.99為卷軸的效率 0.96所需電動機(jī)功率3. 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速由于V帶的傳動比范圍為24，減速器的傳動比范圍為840，則總傳動比范圍為16160。所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速為7687680 r/min。查表得：同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min,1500r/min的方案均滿足要求。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號，因此有四種傳動比方案如下：方案電動機(jī)型號額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速/（）滿載轉(zhuǎn)速/( )Y100L2-4315001430Y132S-631000960比較以上二種方案，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊、合理，現(xiàn)選擇方案I。電機(jī)型號為：Y100L2-4具體參數(shù)如下:額定功率：=3 kW 同步轉(zhuǎn)速：=1500 r/min 4極 滿載轉(zhuǎn)速：1430 三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算1、 總傳動比 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為：1430/5128.042、 分配傳動裝置傳動比= 式中，分別為V帶傳動和減速器的一、二級傳動比為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初取2.0，則減速器傳動比為28.04/2.014.02查表:根據(jù)各原則得:高速級（一級）傳動比為=4.43低速級（二級）傳動比為3.163、 各軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)=1430r/min=/1430/2715 r/min=/715/4.43161.4 r/min=161.4/3.12=51.08 r/min4、 各軸的輸入功率P（kW）=2.88 kW=2.71 kW=2.55 kW5、 各軸轉(zhuǎn)矩T（Nm）軸號轉(zhuǎn)速 功率 轉(zhuǎn)矩傳動比17152.8838.474.432 161.42.71160.353.163 51.082.55476.75四、傳動零件的設(shè)計(jì)（一） V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、確定計(jì)算功率查表（書）8-7得：工作情況系數(shù) 2、選擇V帶的帶型根據(jù)查圖（書）8-11 選用A型計(jì)算3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速v1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。查表（書）8-6和8-8，暫取。2） 驗(yàn)算帶速v帶速在范圍內(nèi),合適。3） 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑查表（書）8-8 4、求V帶的基準(zhǔn)長度和中心距 1） 初選中心距: 根據(jù)，初選2） 帶長：查表（書）8-2 對于A型帶選用=1400 mm3） 實(shí)際中心距：=486 mm5、驗(yàn)算小帶輪上的包角故符合要求。6、求V帶的根數(shù)1)計(jì)算單根V帶的額定功率由=1430 r/min， 查表（書）8-4a得：根據(jù)=1430 r/min，i=2和A型帶，查表（書）8-4b得：=0.1684 kW查表（書）8-5得：=0.98查表（書）8-2得：=0.96 2） 計(jì)算V帶的根數(shù)z=2.87 取=37、計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值查表（書）8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量：=0.10 kg/m所以應(yīng)使帶的實(shí)際出拉力8、計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為9、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查表得： 小帶輪直徑=90mm 故選用腹板式大帶輪直徑180 mm 故選用腹板式（二） 高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）、按（書）10-23所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2）、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88） 3)材料選擇。由表（書）10-1選擇小齒輪材料為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。 4）、選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。5)初選螺旋角2、按輪齒接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 1）、設(shè)齒輪按7級精度制造。試選載何系數(shù)。2）、計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩查表（書）10-7得：齒寬系數(shù)=1。3）、由表（書）10-7查得材料的彈性影響系數(shù)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)4）由圖10-26得：5）、由圖（書）10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。7）、由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8）、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中取較小的值。=40mm2）、計(jì)算圓周速度v.3)計(jì)算齒寬b。mm4)計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 縱向重合度5)、計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù),7級精度，由圖（書）10-8查得動載荷系數(shù)；斜齒輪，。由表（書）10-2查得使用系數(shù)；由表（書）10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。由，查圖（書）10-13得;故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑7）計(jì)算模數(shù)m3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式(1)、確定公式內(nèi)的計(jì)算值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù).3）,由縱向重合度，得,計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.4 則：5)查取齒型系數(shù)由表10-5查得6）查去應(yīng)力校正系數(shù)7）計(jì)算大、小齒輪的并作比較（2）、設(shè)計(jì)計(jì)算按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的模數(shù)為(取最小):=1.41比較計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.41并就接近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)： 大齒輪齒數(shù) 4、幾何尺寸的計(jì)算（1）中心距 mm（2） 按圓整后中心距計(jì)算螺旋角（3）計(jì)算分度圓直徑 （3）計(jì)算齒輪寬度 則：取小齒輪大齒輪（三） 低速級齒輪傳動的設(shè)計(jì)1、選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1）仍然是選直齒圓柱齒輪。2）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度足夠。3）材料選擇 由表10-1選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），調(diào)質(zhì)處理，硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），正火處理，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4）選小齒輪齒數(shù)為，則大齒輪齒數(shù)，取.2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式（1）、確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt=1.32）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）查表10-7選取齒寬系數(shù)4)查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)5）由教材圖10-21按齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)齒數(shù) ，7）由圖10-19選取接觸疲勞壽命系數(shù)8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率為1%，安全系數(shù)S=1，取較小的值（2）、計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，取=76.762mm2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬4）計(jì)算齒寬與齒高比 模數(shù) mm 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.65m/s ，7級精度，由教材圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.06因?yàn)槭侵饼X齒輪，所以，由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；由表10-4用插入法查得7級精度小齒輪支承非對稱時；由，,查圖10-13得，故動載系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑7）計(jì)算模數(shù)3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式(1)、確定公式內(nèi)的計(jì)算值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù).3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.4 則：4)計(jì)算載荷系數(shù)K5)查取齒型系數(shù)由表10-5查得6）查去應(yīng)力校正系數(shù)7）計(jì)算大、小齒輪的并作比較（2）、設(shè)計(jì)計(jì)算按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的模數(shù)為(取最大):=2.28mm比較計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.28并就接近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)：，取=33大齒輪齒數(shù) 取=1024、幾何尺寸的計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 mm（3）計(jì)算齒輪寬度 則：取小齒輪大齒輪五、軸與軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核(一) 軸的設(shè)計(jì)1高速軸的設(shè)計(jì)：（1）軸上的功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（2）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，取 因?yàn)楦咚佥S最小直徑處裝大帶輪，設(shè)一個鍵槽，因此 所以mm，取帶寬=49mm 圓整為30mm選擇深溝球軸承，根據(jù)，初選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的滾動軸承6206，其尺寸為，故=30mm（3）鍵的設(shè)計(jì)根據(jù)，軸段上采用鍵 根據(jù)，軸段上采用鍵 2.中間軸的設(shè)計(jì)：（1）選用滾動軸承6206(2)根據(jù)，軸段上采用鍵 根據(jù)，軸段上采用鍵3、低速軸的設(shè)計(jì)(1) 軸上的功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（2）確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表15-3，取于是得：安裝聯(lián)軸器設(shè)一個鍵槽， 再根據(jù)后面密封圈的尺寸，取輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ngmm計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩。按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)）表17-3，選LX3型，公稱轉(zhuǎn)矩為1250000N.mm，孔徑d=42，L=112，許用轉(zhuǎn)速為4700r/min， 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度112，故適用。（3）1)足半聯(lián)軸器軸向定位要求， 所以，取=52mm左端用軸端擋圈定位，要略短于一些，現(xiàn)取=110mm2)選滾動軸承，根據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)精度級的滾動軸承6211尺寸，故=55mm3）4）(4)鍵的選擇：，：(二) 軸的校核：作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力： 以1為中心，列扭矩方程得： 以2為中心，列扭矩方程得：求水平面的支反力： 以1為中心，列扭矩方程得：以2為中心，列扭矩方程得： 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)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）的強(qiáng)度，取，軸的計(jì)算應(yīng)力查表可得，因此，故安全。繪制扭矩圖和彎矩圖： 六、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（低速軸）選用彈性主銷聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取，則N.mm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)）表17-3，選LX3型，公稱轉(zhuǎn)矩為1250000N.mm，孔徑d=42，L=112，許用轉(zhuǎn)速為4700r/min， 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度112，故適用。七、潤滑方式的確定1、 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為0.65m/s，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑。2、 軸承的潤滑軸承,用脂潤滑,選擇高溫潤滑脂(G11124-89),代號7017-1號3、 潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用全損耗系統(tǒng)用油(GB/T443-1989),代號L-AN15潤滑油。八、減速器的各部位附屬零件的設(shè)計(jì)1. 窺視孔蓋與窺視孔：在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進(jìn)操作可。以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙,了解嚙合情況.滑油也由此注入機(jī)體內(nèi).2. 放油螺塞放油孔的位置設(shè)在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側(cè)，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強(qiáng)密封。3. 油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應(yīng)按傳動件浸入深度確定。4. 通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱,機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏,所以在機(jī)蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機(jī)體內(nèi)外壓力均衡，提高機(jī)體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成.5. 啟蓋螺釘為了便于啟蓋，在機(jī)蓋側(cè)邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對于需作軸向調(diào)整的套環(huán),裝上二個螺釘,便于調(diào)整.6. 定位銷為了保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。如機(jī)體是對稱的,銷孔位置不應(yīng)對稱布置.7. 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤為了拆卸及搬運(yùn)，應(yīng)在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機(jī)座上鑄出吊鉤。8. 調(diào)整墊片用于調(diào)整軸承間隙,有的起到調(diào)整傳動零件軸向位置的作用.9. 密封裝置在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi).九、參考資料1、機(jī)械設(shè)計(jì)（教材）第八版，高等教育出版社，主編：濮良貴 紀(jì)名剛 。2、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，高等教育出版社，主編：李育錫。3、機(jī)械制圖（第六版）（教材），高等教育出版社，主編：朱冬梅 何建英4、機(jī)械原理（第七版）（教材），高等教育出版社，主編：孫桓 陳作模 葛文杰5、材料力學(xué)（第4版）（教材），高等教育出版社，主編：劉鴻文結(jié) 果總傳動效率所需電動機(jī)功率選Y100L2-4總傳動比為：28.04高速級傳動比：4.43低速級傳動3.16帶的計(jì)算功率V帶選取A型帶速小帶輪直徑大帶輪直徑基準(zhǔn)長度=1400mm中心距=486mmV帶根數(shù)Z=3壓軸力模數(shù)1.5mm小齒輪齒數(shù)=29大齒輪齒數(shù)=128中心距a=122mm小齒輪寬大齒輪寬模數(shù)2.5mm小齒輪齒數(shù)=33大齒輪齒數(shù)=102中心距a=169mm小齒輪寬 大齒輪寬高速軸長度高速軸直徑：中間軸直徑中間軸長度低速軸直徑低速軸長度Ft=3896.1NFr=1418.1NW=22