【正文】 1 機械 課程設計 學生姓名 李杰 學 號 20216988 學 院 制造科學與工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 岳大鑫 二Ｏ一一 年 十二月 五 日 2 目 錄 一、機械零件課程設計任務書 .......................................... 3 二、電動機的設計 ............................................................. 4 三、計算總傳動比及分配各級的傳動比 .......................... 5 四、運動參數及動力參數計算 .......................................... 5 五、傳動零件的設計計算 ................................................. 6 六、軸的設計計算 ........................................................... 11 七、 減速箱的結構設計 ................................................. 24 八、滾動軸承的選擇及校核計算 .................................... 26 九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 ........................................ 28 十、密封和潤滑的設計 ................................................... 29 十一、設計小結 .............................................................. 29 十 一、參考資料 ............................................................. 30 3 一、 機械零件課程設計任務書 設計題目：帶式運輸機傳動裝置 已知條 件 1． 工作參數 運輸帶工作拉力 F＝ 12 kN 運輸帶工作速度 V＝ 3 m/s（允許帶速誤差 177。 5%） 滾筒直徑 D= 500 mm 滾筒效率 ?i＝ （包括滾筒與軸承的效率） 2． 使用工況 兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)。 3． 工作環(huán)境 室內，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35℃。 4． 動力來源 三相交流電，電壓 380/220V。 5． 壽命要求 使用折舊期 8 年，大修期 4 年，中修期 2 年，小修期半年。 6． 制造條件 一般機械廠制造，小（大）批量生產。 設計工作量： 減速器裝配圖 1 張（ A0 或 A1），零件工作圖 1 張，計算說明書 1 份。 電 動 機 V 帶傳動 聯(lián)軸器 運輸帶 F V 4 二 、 電動機的設計 設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動 工作條件：使用年限 8 年，工作為兩班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。 原始數據： 運 輸 帶 工 作 拉 力 F=3000N；帶速 V=；滾筒直徑D=500mm； 電動機類型的選擇： Y 系列三相異步電動機 電動機功率選擇： （ 1）傳動裝置的總功率： η 總 =η 帶 η 2 軸承 η 齒輪 η 聯(lián)軸器 η 滾筒 = = （ 2） 電機所需的工作功率： P 工作 =Fv/1000η 總 =3000 (1000 ) = （ 3） 確定電動機轉速： 計算滾筒工作轉速： n 筒 =60 1000V/π D =60 1000 (π 500) =按表 1[1]推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I’a=3~6。取 V帶傳動比 I1=2~4，則總傳動比范圍為 Ia=6~24。故電動機轉速的可選范圍為 nd=I’a n 筒 =（ 6~24） =~符合這一范圍的同步轉速有 750、 1000、和 1500r/min。 根據容 量和轉速，由 P167[3]查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比 方案：綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，則選 nd=1000r/min 。 根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為 Y160L6。 其主要性能：額定功率： 11KW，滿載轉速 970r/min。 5 三 、計算總傳動比及分配各級的傳動比 （ 1） 總傳動比 ： i 總 =nd/n 筒 =970/= （ 2） 分配各級傳動比 據表 1[2]，取齒輪 i 齒輪 =4（單級減速器 i=3~6 合理） i 總 =i 齒輪 I 帶 i 帶 =i 總 /i 齒輪 =四 、運動參數及動力參數計算 計算各軸轉速（ r/min） nI =n 電動 /i 帶 =970/=(r/min) nIII=nII= nI /i 齒輪 =(r/min) 計算各軸的 輸 入 功率（ KW） PI=P 工作 =Pmη 帶 = = PII=PIη 齒輪 = = PIII=PIIη 聯(lián)軸器 = = 計算各軸的輸出功率（ KW） PI 出 =P 工作 =Pmη 帶 η 軸承 = = PII 出 = PIIη 軸 = 8= PIII 出 = PIIIη 軸承 = = 計算各軸 輸 入 扭矩 （ N mm） T0 = 9550 Pm/ n 電動 = 9550 6 TI=9550 PI/nI=9550 = m TII=9550 PII/nII =9550 = m Tw=9550 PW/nW=9550 m 計算各軸輸出扭矩（ N mm） T0 = 9550 Pm/ nd= 9550 m TI 出 =9550 PI 出 /nI=9550 = m TII 出 =9550 PII 出 /nII=9550 = m Tw 出 =9550 PW 出 /nW=9550 = m 五 、傳動零件的設計計算 皮帶輪傳動的設計計算 選擇普通 V選帶截型 ， 由表 [3]得： kA= PC=KAP= 11= 由 圖 514[3]得：選用 B 型 V帶 ， 確定帶輪基準直徑，并驗算帶速 由 圖 514[3]得，推薦的小帶輪基準直徑為 125~200mm 則取 dd1=160mm dd2=n1/n2 dd1= 160= 由 表 56[3]，取 dd2=400mm 實際從動輪轉速 n2’=n1dd1/dd2=970 160/400=388r/min 轉速誤差為： (n2n2’)/n2=()/ =%5%(允許 ) 帶速 V： V=π dd1n1/（ 60 1000） =π 160 970/60 1000 = 7 在 5~25m/s 范圍內，帶速合適。 （ 1） 確定帶長和中心矩 0. 55(dd1+dd2)≤ a0≤ 2(dd1+dd2) 0. 55(160+400)≤ a0≤ 2 (160+400) 所以有： 308mm≤ a0≤ 1120mm （ 2） 初取 a0=500 L0=2a0+(dd1+dd2)+(dd2dd1)/4a0 =2 500+(160+400)+(400160)2/（ 4 500） =1908mm 根據表 52[3]取 Ld=1800mm a≈ a0+（ LdL0） /2=500+(18001908)/2 =50054=446mm （ 3） 驗算小帶輪包角 α 1=1800(dd2dd1)/a =1800(400160)/446 = =1200（適用） （ 4）確定帶的根數 根據 表 [3] P1= 表 [3]△ P1= 表 [3] Kα = 表 [3] KL= 得 Z=PC/P’=PC/(P1+△ P1)Kα KL =(+) = 取 Z=4 根 （ 5） 計算軸上壓力 由 表 [3] 查得 q=，單根 V帶的初拉力： F0=500PC/ZV（ ） +qV2 =[500 （ 4 ） ()+ ]N = 則作用在軸承的壓力 FQ， FQ=2ZF0sinα 1/2=2 4 = 齒輪傳動的設計計算 （ 1）選擇齒輪材料及精度等級 選取一對斜齒輪。 齒輪采用 軟齒面。小齒輪選用 40Cr 調質，齒面硬度為 8 241~286HBS。大齒輪選用 45 鋼，調質，齒面硬度 229~286HBS； 確定許用應力（ MPa） —— 圖 [3] 、圖 [3] 得 ?Hlim1=700 MPa (HBS= 250 )， ?Hlim2= 600 MPa (HBS =210 )、 ?Flim1= 280 MPa (HBS=250 )、 ?Flim2= 220 MPa (HBS =210 )、 由表 [3] 取 SHmin == ， SFmin = 使用壽命 N1=60n1 jLh= 60**8*300*16 = 108 （按每年 300個工作日計算） N2= N1/ i = 108 /4 = 108 由圖 [3]曲線 1： ZN1= 1 ， ZN2= 由圖 [3]得： YN1= YN2= 1 ， YST= 2 ?HP1=min11lim HNH SZ?= ， ?HP2= 500 MPa 。 ?FP1=m in11lim FNSTF SYY?= 350 MPa ， ?FP2= 275 MPa 。 （ 2） 按齒面接觸疲勞強度設計（長期單向運轉的閉式齒輪傳動） ， 工作轉矩 T1= 106 ?????? 11nP= Nm ZH= （圖 [3]）， ZE= （表 [3]）， Z? = ， ?d = 1. （表 [3]） Zβ= 載荷系數 K= KA Kv K? K? = 其中： KA = （表 [3] ）， Kv = ， K? = 1， K?= 。 9 211312 332 ( 1 ) 2 18 8 2 21 1 10 ( 4 1 )50 0 481 .06HEHP dZ Z Z Z K T idimm?????? ?? ? ?????? ? ? ? ? ? ???? ? ?????? (3)確定中心距 a 1 8 1 . 0 6( 1 ) ( 1 4 ) 2 0 2 . 6 522da i m m? ? ? ? ? ? 盡量使尾數為 0或 5,以便于制造和測量，所以初定 210a mm? 。 (4)選定模數 nm 、齒數 1z 、 2z 和螺旋角 ? 12()2 cosnma z z??? 一般 40~201 ?z ， 取螺旋角為 150 初選 301?z ， 則 2 1 1 30 120z i z? ? ? ? 122 c o s 2 2 1 0 c o s 1 5 2 . 7 23 0 1 2 0n am zz ? ??? ? ??? 由標準模數取 ? ，則 12 2 c o s 2 2 1 0 c o s 1 5 1 3 5 . 83 . 0nazz m ? ??? ? ? ? 取 12135zz?? 則 121 136 2 7 .21 1 4zzz i?? ? ??? 取 1 28z ? 則 2 135 28 107z ? ? ? 齒數比： 21/ 1 0 7 / 2 8 3 .8 2zz ?? 誤差允許范圍內，可用。于是 10