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1、題目三：螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 下圖為螺旋輸送機(jī)的六種傳動(dòng)方案，設(shè)計(jì)該螺旋輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。 螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)方案 1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求 螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示。該輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，用于輸送散粒物料，如谷物、型沙、煤等，工作載荷較平穩(wěn)，使用壽命為8年，每年300個(gè)工作日，兩班制工作。一般機(jī)械廠小批量制造。 學(xué)號(hào)-方案編號(hào) 17-a） 輸送螺旋轉(zhuǎn)速（） 170 輸送螺旋所受阻力矩（） 100 2. 設(shè)計(jì)任務(wù) 1）分析各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇（或由教師指定）一種方案，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2） 確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速，分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及

2、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。 3）進(jìn)行傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算，確定其主要參數(shù)。 4）對(duì)齒輪減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制減速器裝配圖。 5）對(duì)低速軸上的軸承以及軸等進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算。 6）對(duì)主要零件如軸、齒輪、箱體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制零件工作圖。 7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 一、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 2、電動(dòng)機(jī)功率選擇 （1）傳動(dòng)裝置的總效率： η1V帶傳動(dòng)效率η1=0.96 η2滾動(dòng)軸承效率η2=0.99 η3一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)效率η3=0.97 η4聯(lián)軸器效率η4=0.

3、99 （2）電機(jī)所需的功率： 因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，Ped略大于Pd即可，根據(jù)Y系列電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電機(jī)的額定功率為2.2kw。 （3）確定電機(jī)轉(zhuǎn)速nd ,輸送螺旋輸送機(jī)軸轉(zhuǎn)速nw V帶傳動(dòng)比范圍是2～4，以及圓柱齒輪減速器，則總傳動(dòng)比范圍10～20， 方案 電機(jī)型號(hào) 額定功率/kw 同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比 i 1 Y90L-2 2.2 3000/2840 2.91i 2 Y100L1-4 2.2 1500/1420 1.5i 3 Y112M-6 2.2 1000/940 i 綜合價(jià)格和傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊考

4、慮選擇方案2，即電機(jī)型號(hào)Y100L1-4 二、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比 2、 分配各級(jí)傳動(dòng)比 取V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比，則減速器的傳動(dòng)比為 注：以上分配只是初步分配，實(shí)際傳動(dòng)比必須在傳動(dòng)零件參數(shù)確定后算出。一般，實(shí)際值與設(shè)計(jì)求值允許有3%～5%誤差。 三、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 0軸（電機(jī)軸、小帶輪軸） 將結(jié)果列成表格 軸名 功率P/KW 轉(zhuǎn)矩T/NM 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比i 效率η 0軸 1.99 13.38 1420 1軸 1.91 25.6 710 2 0.96 2軸 1.84 103

5、.59 170 4.176 0.96 3軸 1.80 101 170 1 0.98 四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 u V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 確定計(jì)算功率Pca 由教材P156表8-7取kA=1.2 2、 選擇v帶的帶型 根據(jù)Pca、n1由教材上圖8-11選用A型 3、 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速V （1） 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑。由教材上表8-7和8-9，取小帶輪基準(zhǔn)直徑 （2） 驗(yàn)算帶速V。按書上式子8-13驗(yàn)算帶速 因?yàn)?m/s

6、表8-9查的為標(biāo)準(zhǔn)值。 4、 確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （1） 根據(jù)教材式子8-20， 初確定中心距 （2） 由式子8-22計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由教材上表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1430mm （3） 按式子8-23計(jì)算實(shí)際中心距a 按式子8-24，計(jì)算中心距變化范圍 為455.55～519.9mm 5、 驗(yàn)算小帶輪上包角 6、 計(jì)算帶的根數(shù)Z （1） 計(jì)算單根V帶的額定功率 由=100mm，，查表8-4得 根據(jù)，和A型帶，查表8-5得 查表8-6得 查表8-2得，所以 （2） 計(jì)算V帶根數(shù)Z 取2根 7、 計(jì)算單根V帶的初拉

7、力 由表8-3得V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.105kg/m，所以 8、計(jì)算壓軸力 8、 結(jié)論 選用A型V帶2根，基準(zhǔn)長(zhǎng)度1430mm，帶輪基準(zhǔn)直徑 中心距控制在a=455.44mm—519.9mm，單根初拉力 u 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 選齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) （1） 按圖10-26所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角為。 （2） 參考表10-6，選7級(jí)精度 （3） 材料選擇，由表10-1和其工作環(huán)境為多灰塵環(huán)境，選擇球墨鑄鐵,小齒輪QT500-5，240HBS,大齒輪QT600-2，200HBS。 （4） 選小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)取 2、

8、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1） 由式子10-11試算小齒輪分度圓直徑，即 a) 確定公式中的各參數(shù)值 試選 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由表10-7選取齒寬系數(shù) 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù) 由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù) 由式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 由圖10-25a查得小齒輪和大齒輪接觸疲勞極限分別為 由式10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-14得 取二者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 b) 計(jì)算小

9、分度圓直徑 （2） 調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度V 齒寬b 2) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 由表10-2查的使用系數(shù) 根據(jù)、七級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) 齒輪的圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 查表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置，得齒向載荷分布系數(shù)，由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)、 3) 由式10-12可得分度圓直徑 由式子10-13可按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù) 3、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1） 由式子10-5計(jì)算模數(shù) a) 確定公式中各參數(shù)值 試選

10、 由式子10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算 l 由圖10-17查得齒形系數(shù) l 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) l 由圖10-24a查得小齒輪和大齒輪的遲恩彎曲疲勞極限分別為 l 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式子10-14得 因?yàn)樾↓X輪的大，取 b) 計(jì)算模數(shù) （2） 調(diào)整齒輪模數(shù) 圓周速度 齒寬b 寬高比b/h 2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.915m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) 由 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 由表10-4得

11、用插值法查得， 則載荷系數(shù)為 由式子10-13得按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù) 按就近原則取模數(shù)m=2，則 取，此時(shí)滿足， 取，， 所以改小齒輪齒數(shù)為21，則，選大齒輪齒數(shù)88. 合理 4、 幾何尺寸計(jì)算 （1） 計(jì)算分度圓直徑 （2） 計(jì)算中心距 （3） 計(jì)算齒輪寬度 取， 5、 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 齒輪變位后副幾何尺寸發(fā)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度 （1） 計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) 從圖10-21a可知當(dāng)前的變位系數(shù)，提高了齒輪強(qiáng)度但是重合度有所下降

12、。 分配變位系數(shù) 由圖10-21b可知，坐標(biāo)點(diǎn)=（54.5,0.2586）位于L14與L15兩線之間，按這兩條線做射線，再?gòu)臋M坐標(biāo)的處做垂線，與射線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是 （2） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按前述類似做法，先計(jì)算式10-10中各參數(shù)， （3） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 查表10-3/10-4得 查圖10-17得 查圖10-18得 把代入式子10-6得到 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于大齒輪 6、 主要結(jié)論 齒數(shù)，模數(shù)m=2mm,壓力角，變位系數(shù) 中心距a=110mm，齒寬。

13、小齒輪選用球墨鑄鐵（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用球墨鑄鐵（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)。 五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 u 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS 根據(jù)教材15-2式，并查表15-3，取=103～126，取, 軸最小直徑： 考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則：d=15.995(1+5%)=16.795 ∴選d=18mm l 裝大帶輪處 取 l 處為大帶輪的定位軸肩和裝入軸承端蓋，所以軸肩高度 取。 所以蓋寬取11mm，端蓋外斷面與帶輪間距取10mm，所以 。 l 左側(cè)軸承從左側(cè)裝入，考慮軸承拆裝方便，裝軸承處應(yīng)大于，所

14、以，但為了滿足軸承型號(hào)要求，取，選用深溝球軸承6305，（d=25mm.D=62mm,B=17mm） ，采用脂潤(rùn)滑，應(yīng)該在軸承內(nèi)側(cè)加擋油環(huán)，選擋油環(huán)寬度為15mm，所以 l 考慮齒輪分度圓直徑較小，把軸做成齒輪軸，所以 l 段都為擋油環(huán)定位軸肩 綜上軸總長(zhǎng)。 2、 計(jì)算軸上載荷 由上述各段軸長(zhǎng)度可得軸承支撐跨距 小齒輪分度圓直徑，轉(zhuǎn)矩 根據(jù)教材公式10-3計(jì)算得 圓周力 徑向力 根據(jù)兩軸對(duì)稱布置可得AC=CB=53.5mm 3、 計(jì)算軸上載荷 轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取，彎矩最大截面處 的當(dāng)量彎矩 材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查得，故

15、安全。 因?yàn)槭驱X輪軸，雖然有鍵槽和軸肩但是最小直徑是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕的尺寸確定的所以無(wú)需進(jìn)行危險(xiǎn)界面的校核。 u 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 軸結(jié)構(gòu)計(jì)算 選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS 根據(jù)教材公式15-2，表15-3得=103～126，取 考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=25.4x(1+5%)=26.67mm 選d=28mm，齒輪在箱體中央，相對(duì)于兩軸承對(duì)稱布置，齒輪左面由軸肩定位，右面由軸套定位，周向用鍵過(guò)度配合，兩軸承分別以擋油環(huán)定位，周向用過(guò)度配合，軸呈階梯狀，左軸承從左邊裝入，右軸承和聯(lián)軸器從右面裝入。 l 右數(shù)第一段裝配聯(lián)軸器，查手冊(cè)（GB/T58

16、43-1986）彈性柱銷聯(lián)軸器，選HL2中J型，軸孔直徑28mm，軸孔長(zhǎng)度L=44mm，D=120mm。綜上 聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表14-1，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，（查表GB/T5014-1985） l 選用深溝球軸承6306，（d=30mm.D=72mm,B=19mm），，選用擋油環(huán)寬度13mm， l 為滿足聯(lián)軸器定位需求，處應(yīng)起一軸肩，又因?yàn)? ， l 第四段安裝大齒輪，應(yīng)比軸轂略短些，選， 為與主動(dòng)軸滿足軸承位置相同，且大齒輪對(duì)稱布置，參照主動(dòng)軸尺寸。，第五段為大齒輪定位軸肩，。 2. 計(jì)算軸上載荷 軸承支撐跨距為105mm，AC=CB=52,.5mm大齒輪分度圓直徑

17、 ， 根據(jù)教材公式10-3計(jì)算得 圓周力 徑向力 3. 計(jì)算軸上載荷 轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取，彎矩最大截面處 的當(dāng)量彎矩 材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查得，故安全。 4. 判斷危險(xiǎn)截面 鍵槽、軸肩及過(guò)度配合引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以只需校核大齒輪與軸套過(guò)盈配合引起應(yīng)力集中最嚴(yán)重的截面兩側(cè)就可以。 大齒輪與軸套接觸截面的軸套側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 軸套側(cè)截面的彎矩 截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸為45調(diào)質(zhì)，由表15-1得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)，按附表3-2查得， ， 由附圖3-1可得軸材料的敏性系數(shù)為 由附圖3-2的尺寸系數(shù) 由附圖3-3得 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按式子3-12,及3-14b得綜合系數(shù) 頁(yè) 20