機械基礎(chǔ)課程設(shè)計----帶式運輸傳動裝置(一級減速箱)設(shè)計

1、<p><b>　　機械基礎(chǔ)課程設(shè)計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　機械基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書</p><p>　　-----帶式運輸傳動裝置(一級減速箱)設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p>&l

2、t;p>　　一. 設(shè)計任務(wù)書---------------------------------------------------------</p><p>　　二. 傳動方案的擬定及說明------------------------------------------</p><p>　　三. 電動機的選擇------------------------------

3、------------------------</p><p>　　四. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)------------------------------</p><p>　　五. 齒輪傳動件的設(shè)計計算------------------------------------------</p><p>　　六. 軸的設(shè)計計算----------

4、--------------------------------------------</p><p>　　七. 滾動軸承的選擇和計算------------------------------------------</p><p>　　八. 鍵鏈接的選擇和校核計算---------------------------------------</p><p&

5、gt;　　九 減速箱箱體的設(shè)計------------------------------------------------</p><p>　　十. 潤滑與密封---------------------------------------------------------</p><p>　　十一. 設(shè)計小結(jié)----------------------------------

6、--------------------------</p><p>　　十二. 參考資料------------------------------------------------------------</p><p><b>　　一. 設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p

7、><p>　　(1) 電機轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分</p><p>　　(2) 傳遞功率6 KW</p><p>　　(3) 傳動比i = 2.8</p><p><b>　　2. 工作條件</b></p><p>　　(1) 工作情況: 兩班制,連續(xù)單項運轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn)</p><p

8、>　　(2) 工作環(huán)境: 室內(nèi),灰塵較大,環(huán)境最高溫度35 ℃ 以上</p><p>　　(3) 使用折舊年限10年. 4年一次大修</p><p>　　(4) 制造條件及生產(chǎn)批量: 一般機械廠制造,批量生產(chǎn)</p><p><b>　　3. 設(shè)計要求</b></p><p>　　采用1級圓柱直齒輪傳動</

9、p><p><b>　　4. 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　編寫設(shè)計計算說明書,繪出傳動裝置俯視裝配圖(1號圖紙) 1張,齒輪及軸的零件圖(3號圖紙) 2張.</p><p>　　傳動方案的擬定及說明</p><p>　　由于本設(shè)計的要求較低,并已知輸出功率,為增大效率,故建立如圖所示的傳動方案及減速器構(gòu)造.

10、 </p><p><b>　　電動機的選擇</b></p><p>　　1. 電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　因為本傳動的工作狀況是:載荷平穩(wěn),單向運轉(zhuǎn),所以選用常用的封閉式Y(jié)(IP44)系列電動機.此系列電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機,具有防止灰塵,鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部之特點

11、,B級絕緣,工作環(huán)境溫度不超過40℃,與設(shè)計任務(wù)所要求的工作環(huán)境相一致.并且此電動機結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,價格低廉,維護方便,適用于不易燃,不易爆,無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械.</p><p><b>　　電動機容量的選擇</b></p><p>　　傳遞功率 Pw = 6 KW</p><p>　　(2 ) 電動機所需功率Pd = Pw /

12、η總</p><p>　　η總 =η軸2×η齒×η聯(lián)</p><p>　　其中,η軸、η齒、η聯(lián)分別為軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器的傳動效率,現(xiàn)取η軸=0.99</p><p>　　η齒=0.98，η聯(lián)=0.99 則：η總=0.992 × 0.98 × 0.99 = 0.95</p><p>　　故: 電動

13、機所需功率Pd = Pw /η總 = 6 / 0.95 = 6.32 KW</p><p>　　而實際工作中,所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率,這樣才能保證工作機正常工作.</p><p>　　所以選P電 = 1.2 × Pd = 7.58 KW</p><p>　　根據(jù)容量,油相關(guān)手冊查適合電動型號:(電動機型號如下表)</p>

14、;<p>　　計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)</p><p>　　將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為Ⅰ軸和Ⅱ軸,且i為相鄰兩軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動比,</p><p>　　η1, η2, η3---------------為各傳動構(gòu)件的傳動效率.</p><p>　　P1, P2 ---------------為各軸的輸入功率( KW )</p>

15、<p>　　T1, T2 ------------ 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩( N·m )</p><p>　　n1, n2 ------------為各軸的輸入轉(zhuǎn)速( r/min )</p><p>　　然后可根據(jù)電動機軸至工作運動傳遞路線推算,得到各軸的運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　計算各軸的轉(zhuǎn)速:</b>&

16、lt;/p><p>　?、褫S: n1 = n 小齒 = nm = 1460 r/min</p><p>　　Ⅱ軸: n2 = n 大齒 = n 小齒 / i= 1460 / 2.8 = 521.4 r/min</p><p><b>　　計算各軸的輸入功率</b></p><p>　?、褫S: P1 = Pd ×

17、;η1 = 6.32 × 0.99 = 6.26 KW</p><p>　?、蜉S: P2 = P1 ×η2 ×η3 = 6.26 × 0.98 ×0.99 = 6.07 KW</p><p><b>　　計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩為: Td = 9550&

18、#183;Pd / nm = 9550 × 6.32 / 1460 = 41.34（N·m）</p><p>　?、褫S: T1 = Td ×η1 = 41.34 × 0.99 = 40.93（N·m）</p><p>　?、蜉S: T2 = T1 × i ×η2 ×η3 = 40.93 × 2.8

19、 × 0.98 × 0.99 = 111.19（N·m）</p><p><b>　　計算各軸的輸出功率</b></p><p>　　由于Ⅰ~ Ⅱ的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承功率,故</p><p>　　P’1 = P1 ×η軸 = 6.26 × 0.99 = 6.20 KW</p&g

20、t;<p>　　P’2 = P2 ×η軸 = 6.07 × 0.99 = 6.01 KW</p><p><b>　　計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　由于Ⅰ~ Ⅱ的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率,故</p><p>　　T’1 = T1 ×η軸 = 40.93 × 0.9

21、9 = 40.52（N·m）</p><p>　　T’2 = T2 ×η軸 = 111.19 × 0.99 = 110.08（N·m）</p><p>　　綜合以上數(shù)據(jù),得表如下</p><p>　　齒輪傳動件的設(shè)計計算</p><p><b>　　選擇齒輪材料</b></p

22、><p>　　初估速度: v = 0.1×(P1 × n1^2 / i) ^(1/4) = 0.1×(6.26 × 1460^2 / 2.8) ^(1/4) = 4.67 m/s</p><p>　　由于沒有特殊要求的傳動選擇一般材料,由表16-4選取: 小齒輪選擇軟齒面,材料為45號鋼調(diào)質(zhì),齒面硬度為240HBS,大齒輪選用45號鋼正火,齒面硬度為20

23、0HBS.</p><p>　　由于齒面硬度<350HBS, 又是閉式傳動,故按齒面接觸強度設(shè)計,按齒面彎曲強度校核.</p><p><b>　　確定許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　許用應(yīng)力, 查課本16-4表取σHlim1 =585MPa ，σHlim2 = 380Mpa</p><p>　　查課本1

24、6-7表,取安全系數(shù)SH = 1.1</p><p>　　則［σH1］=σHlim1 / SH = 585 / 1.1 = 532 MPa, ［σH2］=σHlim2 / SH = 380 / 1.1 =345MPa</p><p>　　計算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　T1 = 9550·P1 / n1 = 9550 × 6.26 /

25、1460 = 40.93（N·m）</p><p>　　電動機工作載荷較平穩(wěn),查課本16-5表,取載荷系數(shù)K=1.0</p><p>　　齒輪相對于軸承對稱分布,查課本16-9表,取齒寬系數(shù)d = 1.1,取許用接觸應(yīng)力中較小值代入設(shè)計, 于是,d1≥76.43 = 57.43 mm</p><p><b>　　確定幾何尺寸</b>

26、</p><p>　　齒數(shù): 取小齒輪齒數(shù)Z1 = 20</p><p>　　則, 模數(shù) m = d1 / Z1 ≥ 57.43 / 20 = 2.87 mm , 根據(jù)課本16-2表,取m = 3</p><p>　　小齒輪分度圓直徑d1 = m × Z1 = 60 mm</p><p>　　又 i = n1 / n2 = Z2 /

27、 Z1 = 2.8 , 所以大齒輪齒數(shù)Z2 = 56</p><p>　　大齒輪分度圓直徑d2 = m × Z2 = 168 mm</p><p>　　中心距a = (d1 + d2) / 2 = ( 60 + 168 ) / 2 = 114 mm</p><p>　　齒寬: b = d ×d1 = 1.1 × 60 = 66 mm&l

28、t;/p><p>　　取大齒輪齒寬b2 = 66 mm ,小齒輪齒寬 b1 = 70 mm, (為了補償安裝誤差,通常使小齒輪齒寬略大些)</p><p>　　校核輪齒彎曲疲勞強度</p><p>　　彎曲疲勞極限,查課本16-4表,取σFlim1 = 445MPa, σFlim2 = 310Mpa</p><p>　　查課本16-7表,取安全系

29、數(shù)SF = 1.4</p><p>　　則［σF1］=σFlim1 / SF = 445 / 1.4 = 318 MPa, ［σF2］=σFlim2 / SF = 310 / 1.4 = 221 MPa</p><p>　　查課本16-6表, 得齒形系數(shù)YFa1=2.80，YSa1=1.55，YFa2=2.28，Ysa2=1.73</p><p>　　則 σF1

30、= 2K × T1 ×YFa1× YSa1 / ( b × Z1 ×m2)</p><p>　　= 2 × 1.0 × 40930 × 2.80 × 1.55 / (66 × 20 × 32)</p><p>　　= 29.91 MPa ≤［σF1］</p><

31、p>　　σF1 = YFa2× YSa2 ×σF1 / (YFa1× YSa1)</p><p>　　= 2.28 × 1.73 × 29.91 / (2.80 × 1.55)</p><p>　　= 27.18 MPa ≤［σF2］</p><p>　　故 滿足齒根彎曲疲勞強度要求,安全.<

32、;/p><p>　　6. 計算齒輪圓周速度</p><p>　　V = π× d1 ×n1 / (60 × 1000)</p><p>　　= 3.14 × 60 ×1460 /(60 × 1000)</p><p>　　= 4.58 m/s</p><p>　

33、　對照課本16-1表,選擇8級精度合適.</p><p><b>　　軸的設(shè)計計算</b></p><p>　　按鈕轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑</p><p>　　軸選用45號鋼調(diào)質(zhì),硬度為217~255HBS,查課本21-2表,取C = 113 </p><p>　　(1) 高速軸的設(shè)計</p><p&g

34、t;　　軸的直徑d ≥ C × ( P/n )^(1/3) = 113 × (6.26 /1460)^ (1/3) = 18.36 mm</p><p>　　過鍵鏈接,則軸直徑應(yīng)該增加5%, 則d1 = 20 mm, L1 = 60 mm</p><p>　　直徑d2 = 25 mm, L2 = 55 mm </p><p>　　根據(jù)所選軸承尺

35、寸, d = 30 mm, T = 18 mm, 則, d3 = 30mm, L3 = 28 mm</p><p>　　該段裝有齒輪,小齒輪的分度圓直徑為60mm, 取,d4 =50mm, 寬度小于齒寬,</p><p>　　L4 = 68mm </p><p>　?、?考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩,取軸肩的直徑為d5 = 55 mm, 長度L5 = 10mm&l

36、t;/p><p>　?、?根據(jù)所選軸承可知d = 30mm, T = 18mm, 則, d6 = 30mm, L6 = 18mm</p><p>　　(2) 低速軸的設(shè)計</p><p>　　n2 = n1 / i = 1460 / 2.8 =521.4 r/min</p><p>　　軸的直徑d ≥ C × ( P/n )^(1/

37、3) = 113 × (6.07 /521.4)^ (1/3) =25.61 mm</p><p>　　由于帶輪與軸通過鍵鏈接,則軸直徑應(yīng)該增加5%,取d1 = 30mm, L1 = 60mm</p><p>　　取直徑d2 = 35mm, L2 = 55mm</p><p>　　根據(jù)所選軸承尺寸d = 40mm, T = 20mm, 則,d3 = 40m

38、m, L3 = 35mm</p><p>　　該段裝有齒輪,并且齒輪與軸用鍵鏈接,大齒輪的分度圓直徑為168mm, 取d4 = 50mm</p><p>　　寬度略小于齒寬, L4 = 62 mm</p><p>　　考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩,取軸肩的直徑為d5 = 57mm, 長度為L5= 12mm</p><p>　　根據(jù)所選軸承可知

39、d = 40mm, T = 20mm, 則,d6 = 40mm, L6 = 20mm</p><p><b>　　齒輪上作用力的計算</b></p><p>　　(1) 小齒輪上作用力</p><p>　　① 小齒輪分度圓直徑 d1 = 60mm</p><p>　?、?作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T1 = 40.93（N&

40、#183;m）</p><p>　?、?圓周力Ft = 2 ×T1 / d1 = 2 ×40930 / 60 = 1364.33 N</p><p>　?、?徑向力Fr = Ft ×tanα =1364.33 × tan200 = 496.58 N</p><p>　　(2) 大齒輪上作用力</p><

41、p>　?、?大齒輪分度圓直徑d2 = 168mm</p><p>　　② 作用在大齒輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 = 111.19（N·m）</p><p>　?、?圓周力Ft = 2 ×T2 / d2 = 2 ×111190 / 168 = 1323.69 N</p><p>　?、?徑向力Fr = Ft ×tanα = 1323

42、.69 × tan200 = 481.78 N</p><p>　　滾動軸承的選擇和計算</p><p>　　根據(jù)工作條件要求,每天按工作16小時計算,則</p><p>　　軸承預(yù)計壽命Lh = 4 × 365 ×16 = 23360 小時</p><p><b>　　高速軸 </b>&

43、lt;/p><p>　　兩個軸承支撐Fr1 = Fr2 = Fr/2 = 496.58 / 2 = 248.29 N</p><p>　　當(dāng)量動載荷 P = 248.29 N</p><p>　　查課本19-9表,取溫度系數(shù)ft = 1, 查19-10表,取載荷系數(shù)fp = 1.1</p><p>　　根據(jù)軸的最小直徑,選擇30206軸承, Cr

44、 = 43.2 KN</p><p>　　則壽命Lh = 10^6 * (ft *Cr/ p/ fp)^3 / 60/n</p><p>　　= 10^6 * (1* 43200/ 248.29 / 1.1) ^ (10/3) / 60 / 1460 </p><p>　　= 2.44* 10^8 > 23360</p><p>　　預(yù)

45、期壽命足夠,所以此軸承合格</p><p><b>　　低速軸</b></p><p>　　兩個軸承支撐Fr1 = Fr2 = Fr/2 = 481.78 / 2 = 240.89 N</p><p>　　當(dāng)量動載荷 P = 240.89 N</p><p>　　查課本19-9表,取溫度系數(shù)ft = 1, 查19-10表

46、,取載荷系數(shù)fp = 1.1</p><p>　　根據(jù)軸的最小直徑,選擇30208軸承, Cr = 63.0 KN</p><p>　　則壽命Lh = 10^6 * (ft *Cr/ p/ fp)^3 / 60/n</p><p>　　= 10^6 * (1* 63000/ 240.89 / 1.1) ^ (10/3) / 60 / 521.4</p>

47、<p>　　= 2.66 * 10^9 > 23360</p><p>　　預(yù)期壽命足夠,所以此軸承合格</p><p>　　鍵連接的選擇和校核計算</p><p>　　1. 輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接</p><p>　　T1 = 40.93（N·m）, d1 = 20 mm, L1 = 60mm<

48、/p><p>　　則, F = 2T / d = 2 * 40930 / 20 = 4093 N</p><p>　　查手冊, b = 6 mm, h = 6 mm</p><p>　　σp = F / (b*l) < [σp] , [σp] = 50 Mpa</p><p>　　所以, l > F / ( b * [σp] )

49、= 13.6 mm</p><p>　　取鍵長 l = 40mm</p><p>　　2. 輸出軸與大齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接</p><p>　　T2 = 111.19（N·m）, d4= 50mm, L4 = 62mm</p><p>　　則, F = 2T / d = 2 * 111190 / 50 = 4447.6 N</

50、p><p>　　查手冊, b = 14mm, h = 9mm</p><p>　　σp = F / (b*l) < [σp] , [σp] = 50 Mpa</p><p>　　所以, l > F / ( b * [σp] ) = 6.35mm</p><p>　　取鍵長 l = 50mm</p><p>

51、　　輸出軸與連軸器用平鍵聯(lián)接</p><p>　　T2 = 111.19（N·m）, d1 = 30 mm, L1 = 60mm</p><p>　　則, F = 2T / d = 2 * 111190 / 30 = 7412.67 N</p><p>　　查手冊, b = 8mm, h = 7mm</p><p>　　σp

52、= F / (b*l) < [σp] , [σp] = 50 Mpa</p><p>　　所以, l > F / ( b * [σp] ) = 18.53mm</p><p>　　取鍵長 l = 50 mm</p><p><b>　　減速箱箱體的設(shè)計</b></p><p><b>　　要開窺視

53、孔</b></p><p>　　窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處，以便檢查齒面接觸斑點和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機體內(nèi)。窺視孔上應(yīng)有蓋板，以防止污物進入機體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。</p><p><b>　　2. 放油螺塞</b></p><p>　　在減速器底部設(shè)有放油孔,用于排出污油,注油前用放

54、油螺塞應(yīng)堵上.</p><p><b>　　油標(biāo)</b></p><p>　　游標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有適當(dāng)?shù)挠土?。油?biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。</p><p><b>　　通氣器</b></p><p>　　減速器運轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙

55、向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達到機體內(nèi)外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。</p><p><b>　　啟蓋螺釘</b></p><p>　　機蓋與機座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘

56、，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。</p><p><b>　　定位銷</b></p><p>　　為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座處用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠些。如機體結(jié)構(gòu)是對稱的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。</p><p><b>　　調(diào)整墊片</b>

57、</p><p>　　調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。</p><p>　　環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤</p><p>　　在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機蓋。</p><p><b>　　密封裝置 </b></p><

58、p>　　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入機體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用.</p><p><b>　　潤滑與密封</b></p><p><b>　　1. 密封</b></p><p>　　由于選用的電動機為低速，常溫，常壓的電動機則可以選用毛氈密封

59、。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復(fù)自行潤滑。</p><p><b>　　潤滑</b></p><p><b>　　(1) 齒輪</b></p><p>　　對于齒輪來說，由于傳動件的的圓周速度v

60、 < 12 m/s, 采用浸油潤滑，因此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于30~50mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒全高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.35~0.7 m3。</p><p><b>　　(2) 軸承</b></p><p>　　對于滾動軸承

61、來說，由于傳動件的速度不高，且難以經(jīng)常供油，所以選用潤滑脂潤滑。這樣不僅密封簡單，不宜流失，同時也能形成將滑動表面完全分開的一層薄膜。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　1. 通過這次機械基礎(chǔ)課程的設(shè)計,綜合運用了機械設(shè)計及課程和其他有關(guān)課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際知識,培養(yǎng)了自身分析和解決一般工程實際問題的能力,并使所學(xué)知識得到了進一

62、步鞏固,深化和擴展.</p><p>　　2. 學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計原理和過程。</p><p>　　3. 進行機械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，如計算、繪圖、熟悉和運用設(shè)計資料（手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。</p><p><b>　　參考資料</b>&