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1、機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算課程設(shè)計(jì) 一、題目：設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置1、工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微的振動(dòng)，使用期10年（每年300個(gè)工作日），小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度允許誤差為5%。帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)效率為0.96。二、原始數(shù)據(jù)：題號輸送機(jī)的牽引力F/KN輸送帶的速度v/(m/s)輸送帶的滾筒直徑D/mm6A5.40.8420三、傳動(dòng)簡圖：4、 設(shè)計(jì)要求及工作量： 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書確定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承、連接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的計(jì)算及選擇；減速器箱體結(jié)構(gòu)及附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配圖和零件工作圖。 5、 設(shè)計(jì)的方法

2、和步驟：1、 方案的擬定： V帶傳動(dòng)承載能力低，傳動(dòng)相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)比其他的機(jī)構(gòu)的尺寸大，因此把電動(dòng)機(jī)放在高速級，執(zhí)行機(jī)構(gòu)放在低速級，以便獲得較為緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，又能發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、既有緩沖吸振的作用。2 電動(dòng)機(jī)的選擇：2.1類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：2.1.1工作機(jī)所需功率：PW=5.40.8=4.32KW2.1.2 V帶的傳動(dòng)效率：n1 =0.96 ，滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率（一對） n2 =0.99，閉式齒輪的傳動(dòng)效率n3=0.97，聯(lián)軸器的效率n4=0.99，傳動(dòng)滾筒效率n5=0.96?？偟膫鲃?dòng)效率 n=0.960.994 0.972 0.99 0.96=0.8252.1.3電動(dòng)機(jī)所需功率P

3、d=4.32/0.825=5.23KW2.1.4確定工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 nw =6010000.8/420/3.14=36.38r/min2.1.5通常V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為i1=24；二級圓柱齒輪減速器為i2=840，則總傳動(dòng)比的范圍為i=16160，因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為n=（16160）36.38=5825820。根據(jù)上面計(jì)算所選的電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y132S45.5kw1440r2.2kN2.3KN3、 確定各傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比3.1總傳動(dòng)比 ia=nm/nw=1440/36.38=39.58 對于同軸式圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比可按下列公式 i1=i2=可以取V

4、帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i0=3，則加速器的傳動(dòng)比 i=ia/i0=39.58/3=13.19,i1=i2=3.63。4、 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)0軸（電機(jī)軸）P0=Pd=5.23KW N0=Nm=1440r/min T0=9550P0/n0=95505.23/1440=34.69NM1軸（高速軸）P1=P0 xn1=5.23x0.96=5.02kw N1=N0/i01=1440/3=480r/min T1=9550P1/N1=95505.02/480=100NM2軸（中間軸）P2=P1xn12=P1xn2xn3=5.02x0.99x0.97=4.82kw N2=N1/i12=480/3.63=

5、132.2r/min T2=9550P2/N2=95504.82/132.2=348.2NM3軸（低速軸）P3=P2xn23=P2xn2xn3=4.82x0.99x0.97=4.63kw N3=N2/i23=132.2/3.63=36.42r/min T3=9550P3/N3=95504.63/36.42=1214NM4軸（滾筒軸）P4=P3xn43=P2xn4xn3=4.63x0.99x0.99=4.54kw N4=N3/i34=36.42/1=36.42r/min T4=9550P4/N4=95504.54/36.42=1190.5NM根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以列表如下：軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩（NM）

6、轉(zhuǎn)速（r/min）傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸5.2334.6911403 0.96高速軸5.024.97100994803.630.96中間軸4.824.773483451323.630.96低速軸4.634.581214120236.4210.98滾筒軸4.542.9711901143364.25、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 5.1 V帶的設(shè)計(jì) 1 確定計(jì)算功率Pca(由表8-7查的KA=1.2) Pca=KAp=1.2x5.5=6.6kw2 確定V帶的截型，由圖8-10選用A型3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑（查表8-11和8-8） 取得 dd1=90mm 驗(yàn)算帶速V為 V=3.14xdd1xN0/60/

7、1000=6.78m/s 因?yàn)?m/sV=6.78m/s25m/s 故合格4 計(jì)算大帶輪的直徑dd2=idd1=3x90=270mm 查表取得dd2=280mm5 實(shí)際傳動(dòng)比 i=280/90=3.116 傳動(dòng)比誤差比Ai=（3.11-3）/3x100%=3.7%90）確定V帶的根數(shù)Z=Pca/Pr=Pca/(P0+0)/KL/Ka由表8-4a和表8-4b得P0=1.0641kw 0=0.17kw由表8-5得：ka=0.95 由表8-2得：KL=0.99 因此Z=5.68 在這里取Z=6（即V帶輪去六根）5.4確定初拉力（F0）minF0=Pcax500 x（2.5/ka -1）/VZ+qv2

8、由表8-3得：q=0.1kg/m因此（F0）min=137N5.5計(jì)算壓軸力Fp 壓軸力的最小值為（Fp）min=2*Z*（F0）min*sin（a/2）=1614N 5.6 普通v帶輪的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的要求： （1）質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好、無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力。 （2）質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡。 （3）輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為3.2），以減少帶的磨損。 （4）各輪槽的尺寸和角度應(yīng)該保持在一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 5.6.1帶輪的材料（1） 主要采用材料的牌號為HT150和HT200。（2） 轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼。（3） 小功率時(shí)可以鑄鋁或塑料。根據(jù)以上的計(jì)算及V帶輪

9、的材料特點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用鑄鋼。關(guān)于V帶輪的選擇，本設(shè)計(jì)選擇B型帶輪，其帶輪的相關(guān)參數(shù)如下表：槽型輪槽數(shù)輪緣寬度B孔徑dB612032（參考文獻(xiàn) GB 104121989）6 、直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)6.1各齒輪齒數(shù)的確定1由表可知輸入功率P1=5.02kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速為480r/min，由傳動(dòng)比可知，它們的齒數(shù)比為1：3.632輸送帶為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度。3材料選擇，選擇小齒輪為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，二者材料的硬度差相差40HBS。4可以初步選擇小齒輪的齒數(shù)z1=24，大齒輪的齒數(shù)z2=24*3.63=87.12（圓整

10、取z2=88）由此可以計(jì)算出齒數(shù)比i=z2/z1=88/24=3.67根據(jù)上式可以計(jì)算出傳動(dòng)比誤差 =（3.67-3.63）/3.63 *100%=1.1%5% 因此合格6.2按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 試選載荷系數(shù) Kt=1.32計(jì)算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 T1=9550*105*5.02/480=100*103Nmm3由表10-7選擇齒寬系數(shù)=14由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MP1/25由圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸強(qiáng)度極限=550MP6計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) B1=60*N1*j*Lh=60*480*1*2*8*300*10=1.382*109B2=B1/3.63=3.8*1

11、087 由圖10-19取得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.9，KHN2=0.948 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）1= KHN1*/S=0.9*600=540MP2=KHN2*/S=0.95*550=522.5MP6.3計(jì)算1 計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值d1t2.32=2.32=64.88mm2 計(jì)算圓周速度V V=d1tN1*480/60/1000=1.63m/s3 計(jì)算齒寬b b=.d1t=64.88mm4 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù) mt=d1t/z1=64.88/24=2.7mm齒高 h= 2.25mt=2.25*2.7=6.0825mm b/

12、h=64.88/6.0825=10.675 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=6.78m/s，7級精度，由圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù)kv=1.28直齒輪KHa=KFa=1由表10-2查得使用系數(shù)KA=1由表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(shí)。KH=1.426 由b/h=10.67，KH=1.426 查圖10-13得KF=1.35; 故載荷系數(shù) K=KA*KV*KHa*KH=1*1.1*1.426=1.56866 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑 d1=d1t=64.88=69.07mm7計(jì)算模數(shù)m m=d/z1=69.07/24=2.886.4 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1 由圖10-20C

13、查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MP,大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 =380MP2 由圖10-18取得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85, KFN2=0.88;3 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力（取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4）1=KFN1*/S=0.85*500/1.4=303.57MP2=KFN2*KFN2/S=0.88*380/1.4=238.86MP4 計(jì)算載荷系數(shù) K=KA*KV* KFa*KF=1*1.28*1*1.35=1.7285 查取齒形系數(shù) 由10-5查得YFa1=2.65 YFa2=2.166 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5 查得 YSa1=1.58， YSa2=1.817 計(jì)算大、

14、小齒輪的YFa* YSa/并加以比較YFa1* YSa1/1=2.65*1.58/303.57=0.013179YFa2* YSa2/2=2.16*1.81/238.86=0.016378設(shè)計(jì)計(jì)算m=2.14可取由彎曲強(qiáng)度得的模數(shù)2.14就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度得的分度圓直徑d1=69.07mm，小齒輪齒數(shù)z1=69.07/2=28大齒輪齒數(shù)Z2=3.63*28=101.64 取整數(shù)z2=1026.5幾何尺寸計(jì)算1 計(jì)算分度圓 d1=z1*m=28*2.5=70mmd2=z2*m=102*2.5=255mm2 計(jì)算中心距 a=（d1+d2）/2=（70+255）/2=162.

15、5mm3 計(jì)算齒輪的寬度 b=d1=1*70=70mm其中取得B2=70mm，B1=75mm。在齒輪的設(shè)計(jì)中不僅要考慮到機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、可加工性能的要求。7 軸的有關(guān)設(shè)計(jì)1 選擇軸的材料為45鋼調(diào)制處理2 按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算 軸的直徑公式為d得到 d此時(shí)A0 應(yīng)取最大值，且對于直徑大于100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)直徑上增大7%，對于直徑d100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)直徑增大5%7%，有兩個(gè)鍵時(shí)直徑增大增大10%15%,然后圓整，在這里A0應(yīng)該取112。0主軸（電機(jī)軸）的軸徑 查表所得d=28mm1 軸（高速軸）的軸徑 d1=112=112=24.5mm對于一軸來說有兩個(gè)鍵槽，因

16、此得 d1=24.5（1+10%）27mm2 軸（中間軸）的軸徑 d2=112=11237由于有兩個(gè)鍵槽所以經(jīng)過修正得d2=37（1+10%）40mm3 軸（低速軸）的軸徑d3=112 56.3mm由于有兩個(gè)鍵槽所以經(jīng)過修正得到d3=56.3（1+10%）=62mm4 軸（滾筒軸） d4=56mm由于有兩個(gè)鍵槽所以經(jīng)過修正得到 d4=56（1+10%）=62mm在軸的設(shè)計(jì)中要求所設(shè)計(jì)軸的直徑不能低于軸計(jì)算的最小直徑。8 聯(lián)軸器的選擇 1對中、小型減速器來說，輸入軸、輸出軸均可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，而且成本低，能緩沖減振，聯(lián)軸器的型號按計(jì)算轉(zhuǎn)矩并兼顧所連接兩軸的尺寸選

17、定，要求選定的聯(lián)軸器允許的最大轉(zhuǎn)矩不小于計(jì)算轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器孔徑應(yīng)該與被連接兩軸的直徑匹配（即所選的聯(lián)軸器必須與3軸（低速軸）、4軸（滾筒軸）相配）。 1、計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KATs （T為公稱轉(zhuǎn)矩NM，KA為工作情況系數(shù)）根據(jù)表14-1.取KA =1.5Tca=1.51214=1821NM 2、 型號選擇從GB4323-84中查得LT10型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為2000NM,許用轉(zhuǎn)速為2300r/min，軸徑為6395mm之間 故合用。9、 箱體的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì) 鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)名稱符號減速器類型及尺寸關(guān)系箱座壁厚 10mm箱蓋壁厚 8mm地腳螺栓直徑 df M18地腳螺

18、栓數(shù)目n4箱座凸緣厚度b15箱蓋凸緣厚度b112箱座底凸緣厚b225軸承旁連接螺直徑d112箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2M10軸承蓋螺釘直徑d38mm定位銷直徑d8mm箱蓋肋厚m17mm箱座肋厚m8mm10 減速器的潤滑方式的選擇 減速器的潤滑包括齒面副及軸承的潤滑。良好的潤滑方式可以降低傳動(dòng)件及軸承的摩擦功能、減少磨損、提高傳動(dòng)效率、降低噪聲、改善散熱、防止生銹。1 齒輪的潤滑方式 齒輪傳動(dòng)的潤滑大多采用是潤滑油潤滑，潤滑油在嚙合面上會形成油膜，減少摩擦與磨損同時(shí)可以起到冷卻的作用。因?yàn)閭鬟f的載荷很大所以，應(yīng)該選擇粘度較小的潤滑油。為了保證輪齒嚙合面的充分潤滑應(yīng)該選擇浸油潤滑，其中浸油深度不能

19、小于10mm，最好的浸油深度為齒輪分度圓半徑的1/61/3處。2 軸承的潤滑方式軸承的潤滑方式可以選擇油飛濺潤滑或脂潤滑。根據(jù)本設(shè)計(jì)圓周速度的特點(diǎn)采用脂潤滑方式。脂潤滑的填充量為軸承空間的1/21/3,其中應(yīng)該6個(gè)月更換一次。為了防止?jié)櫥团c潤滑脂混雜，應(yīng)該在軸承靠近箱體內(nèi)壁一側(cè)加上擋油板。六 校核1、 鍵的強(qiáng)度校核根據(jù)鍵的強(qiáng)度校核公式為=2103T/kld ，（其中T為傳遞轉(zhuǎn)矩，k為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h。l為鍵的工作長度，mm，對于圓頭平鍵來說l=L-b，d為軸的直徑。為鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MP。）1軸兩鍵的校核 其中兩鍵的規(guī)格分別為10836，軸的直徑

20、為30mm 、12850，軸的直徑為40mm。1=2100103/0.5/8/（3610）/30=64MP120MP=2100103/0.5/8/（5010）/30=33MP120MP 故符合強(qiáng)度條件2軸兩鍵的校核 其中兩鍵的規(guī)格分別為14950，軸的直徑為42mm，12856，軸的直徑為48mm。1=2348103/0.5/9/（5014）/48=89.5MP120MP=2348103/0.5/8/（5612）/42=94MP120MP 故符合強(qiáng)度條件3軸兩鍵的校核 其中兩鍵的規(guī)格分別為221460，軸的直徑為80mm，201260，軸的直徑為68mm。1=21214103/0.5/14/（

21、6022）/80=114MP120MP由此可見連接的擠壓強(qiáng)度不夠?？紤]到相差較大，因此改為雙鍵，相隔180布置。其中雙鍵的工作長度l=1.5（60-20）=60mm， =21214103/0.5/14/60/68=100MP120MP 合適2 十.參考資料（包括資料編號、作者、書名、出版單位和出版年月）1 機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著濮良貴 紀(jì)名剛 主編 高等教育出版社出版2 機(jī)械原理（第一版）孫恒 陳作模等 主編 高等教育出版社出版 3 材料力學(xué)（第一版）單從輝 主編 高等教育大學(xué)出版社出版 4 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第二版）陳立新 主編 中國電力出版社出版 5 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第二版）王大康 盧松峰 主編 北京工業(yè)大學(xué)出版社6 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 西北工業(yè)大學(xué) 李育錫 主編 高等教育出版社