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1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置 學(xué) 院：工程機(jī)械 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名：cwgni 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間：2011.07.06 一.課程設(shè)計(jì)任務(wù) 2 二.傳動(dòng)方案的分析與擬定 3 三.電機(jī)的選擇 3 四.傳動(dòng)裝置參數(shù)的確定 5 五.傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 6 六.蝸輪蝸桿效率及潤(rùn)滑計(jì)算 8 七.蝸輪蝸桿傳

2、動(dòng)幾何尺寸 8 八.渦輪蝸桿疲勞強(qiáng)度校核 10 九.蝸桿軸、蝸桿軸及渦輪、蝸桿的參數(shù) 11 1.蝸輪及蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2.蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 十.箱體的設(shè)計(jì) 18 十一.減速器熱平衡計(jì)算 19 十二.其他部分的設(shè)計(jì)與選擇 20 1.窺視孔蓋 20 2.通氣器 20 3.減速器的潤(rùn)滑油選擇 20 十三.參考文獻(xiàn) 20 一.課程設(shè)計(jì)任務(wù) 題目：設(shè)計(jì)用于帶式輸送機(jī)的蝸桿減速器 帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理圖： 已知條件： 1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境最高溫度35℃； 2) 使用

3、折舊期；8年； 3) 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修； 4) 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電，電壓380/220V； 5) 運(yùn)輸帶速度容許誤差：5%； 6) 制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=2300N；運(yùn)輸帶工作速度V=1.1m/s；滾筒直徑D=300mm。 二.傳動(dòng)方案的分析與擬定 電動(dòng)機(jī)軸與減速器高速軸連接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為了減小啟動(dòng)載荷、緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，故選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機(jī)軸連接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，不必要求具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但傳

4、遞轉(zhuǎn)矩較大，故選用齒式聯(lián)軸器。 按本次課設(shè)要求選擇一級(jí)渦輪蝸桿減速器，簡(jiǎn)圖如下： 1—電動(dòng)機(jī)；2一聯(lián)軸器；3—蝸桿減速器；4—卷筒；5—輸送帶 三.電機(jī)的選擇 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 1.選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 選用Y系列三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 2.選擇電動(dòng)機(jī)容量 工作機(jī)的有效功率為： 參考文獻(xiàn)2表1-7得各個(gè)傳動(dòng)件的效率范圍，分別取： :； ； ； ； 工作機(jī)的總效率為： 3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

5、 參考文獻(xiàn)2表1-8得蝸輪傳動(dòng)比： 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min、1500r/min、3000r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4。 4. 電動(dòng)機(jī)的外形及尺寸： 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（kw） 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min） 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 （額定轉(zhuǎn)矩） 最大轉(zhuǎn)矩 （

6、額定轉(zhuǎn)矩） 質(zhì)量（kg） 軸徑(mm) Y112M-4 4 1440 2.2 2.3 43 28 中心高H 外形尺寸L(AC/2+AD)HD 腳底安裝尺寸AB 腳底螺栓直徑K 軸伸尺寸DE 鍵連接部分尺寸FGD 112 400（115+190）265 190140 12 2860 82428 選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4。 四.傳動(dòng)裝置參數(shù)的確定 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 1.1

7、 總傳動(dòng)比及分配： 由于使用渦輪蝸桿單級(jí)傳動(dòng)故渦輪蝸桿 取i=21 1.2 各軸轉(zhuǎn)速 第一軸轉(zhuǎn)速： 第二軸轉(zhuǎn)速： 1.3 各軸的輸入功率 第一軸功率： 第二軸功率： 卷筒功率： 1.4 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 第一軸轉(zhuǎn)矩： 第二軸轉(zhuǎn)矩： 卷筒的轉(zhuǎn)矩： i=21 五.傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 選擇阿基米德螺線(xiàn)蝸桿（ZA)。 1.

8、 蝸輪蝸桿材料及熱處理 由于蝸桿傳遞的功率不大，速度也不高，蝸桿選用45號(hào)鋼制造，整體調(diào)質(zhì)，齒面硬度220~250HBS。 蝸輪材料，根據(jù) 其中n1為蝸桿轉(zhuǎn)速，T2為蝸輪轉(zhuǎn)矩。初估蝸桿副的滑動(dòng)速度，選擇蝸輪的材料為鑄錫磷青鋼ZCuSn10P1，又因小批量生產(chǎn)，則用砂型鑄造。 2.蝸輪蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù) 蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是齒面膠合、齒面點(diǎn)蝕和齒面磨損，而且失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此采用齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，并在選擇許用應(yīng)力時(shí)，要適當(dāng)考慮膠合和磨損等失效因素的影響。 故采用公式 1. 確定載荷系數(shù)K 由于載荷系數(shù)K= 由參考文獻(xiàn)1表11-5查得載荷

9、性質(zhì)為中等沖擊時(shí)，取1.15 假設(shè)蝸輪圓周速度< 3m/s，取動(dòng)載荷系數(shù)=1.0 載荷較平穩(wěn)，則取1.0 所以K==1.15 2. 確定蝸輪齒數(shù)： 3. 計(jì)算模數(shù)和分度圓直徑 將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得 由參考文獻(xiàn)3表8-2取m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63 4. 計(jì)算傳動(dòng)中心距 蝸輪分度圓直徑=m,其中為42， 中心距 變位系數(shù) 蝸輪的材料為鑄錫磷青鋼ZCuSn10P1，用砂型鑄造。 K=1.15

10、 六.蝸輪蝸桿效率及潤(rùn)滑計(jì)算 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 1. 蝸輪蝸桿速度 蝸桿倒程角 蝸桿分度圓圓周速度 蝸桿副滑動(dòng)速度 由于，所以蝸桿下置。 2. 驗(yàn)算效率 當(dāng)量摩擦角 由參考文獻(xiàn)1表11-18通過(guò)插值法求的 驗(yàn)算效率 與所選效率相差不大 蝸桿下置 七.蝸輪蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 中心距： 蝸桿頭數(shù)：

11、 渦輪齒數(shù)： 齒形角： 傳動(dòng)比：i=21 A=165mm i=21 蝸桿軸向齒距： 蝸桿導(dǎo)程： 蝸桿分度圓直徑： 蝸桿齒頂圓直徑： 頂隙： 蝸桿齒根圓直徑： 漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿基圓導(dǎo)程角： 漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿基圓直徑： 蝸桿齒頂高 ： 蝸桿齒根高： 蝸桿齒高： 蝸桿齒寬： 蝸輪分度圓直徑： 渦輪齒頂圓： 渦輪喉圓直徑： 渦輪齒根高： 渦輪齒根圓直徑： 渦輪齒高： 渦輪齒根高： 渦輪齒根圓直徑： 渦輪咽喉母圓半徑：

12、 取 蝸輪寬度： 蝸輪齒寬：取 蝸輪齒寬角： 蝸桿軸向齒厚： 蝸桿法向齒厚： 蝸桿節(jié)圓直徑： 蝸桿節(jié)圓直徑： 取B=50mm 八.渦輪蝸桿疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 1.校核輪齒接觸疲勞強(qiáng)度 許用接觸應(yīng)力由參考文獻(xiàn)3表8-5查得 彈性影響因數(shù) 由可查機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-18 得 最大接觸應(yīng)力： 故接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 2. 校核

13、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求 當(dāng)量齒數(shù)： 根據(jù)，從參考文獻(xiàn)1圖11-19中可差得齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù)： 由參考文獻(xiàn)1表11-8差得ZCuSn10P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 九.蝸桿軸、蝸桿軸及渦輪、蝸桿的參數(shù) 1.蝸輪及蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 1).軸的材料選

14、擇及附圖 因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì) 選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)1得[σb]=600MPa [σb]‐1=55MPa。 2).按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑 軸伸部位安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用齒式聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得 考慮軸頭有一鍵槽，將軸徑增大5%，即d=36.75*1.05=38.59mm，由參考文獻(xiàn)2表8-3選GICL2聯(lián)軸器。 3).軸段各部分及鍵尺寸 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=165mm，通過(guò)查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方

15、式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從dmin處開(kāi)始設(shè)計(jì)； (1).軸段1 由所選聯(lián)軸器可得d1=40mm,L1=84mm; (2).密封圈與軸段2 考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，由參考文獻(xiàn)2表7-12，取軸段d2=45mm； 軸段2的長(zhǎng)度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺(tái)的厚度、軸承端蓋的厚度以及聯(lián)軸器類(lèi)型確定,可取L2=65mm: (3)軸段3與軸段7： 考慮到渦輪蝸桿減速器有軸向力，軸承類(lèi)型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，取軸承型號(hào)為

16、30210，有參考文獻(xiàn)2表6-7得，其內(nèi)徑d=50mm，外徑D=90mm，寬度B=20mm，故取d3=d7=50mm，考慮到安裝套筒時(shí)的位置，取L3=45mm，軸段7安裝軸承，故L7=22mm； (4).蝸輪與軸段4： 軸段4上安裝蝸輪，d4=d3+4=50+4=54.0mm按照蝸輪的設(shè)計(jì)，取輪轂寬為65mm；則取L4=62mm; (5).軸段5 軸肩高度h=(0.07~0.1)d4=3.78~5.4mm,取h=5mm， 即d5=d4+2h=64.0mm; 軸肩寬度,即L5=10.00mm; (6).軸段6 由軸承30210在參考文獻(xiàn)2

17、表6-7得da=57mm,d6=57mm,L6=10mm;(其他各段有關(guān)軸段亦是如此) (7) 軸的總長(zhǎng)度 聯(lián)軸器 d1=40mm L1=84mm d2=45mm L2=65mm d3=d7=50mm L3=45mm L7=22mm d4=54.0mm L4=62mm d5=64.0mm L5=10.00mm d6=57mm L6=10mm L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=84+65+45+62+10+10+22=298mm;

18、 (8)鍵連接： 聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，第一段及第四段為鍵12862 GB/T1096-2003及鍵161018GB/T1096-2003. 4).渦輪軸的受力及強(qiáng)度校核 (1):由于蝸桿的直徑很小，可以將蝸桿和蝸桿軸做成一體，即做蝸桿軸。 蝸桿的轉(zhuǎn)矩,蝸輪的轉(zhuǎn)矩 則作用于齒輪上的圓周力： 軸向力： 徑向力： (2):對(duì)渦輪軸作如圖受力分析，并作出彎扭圖: 則在水平面上： 對(duì)1點(diǎn)取矩得： ; 最豎直面內(nèi)： 對(duì)1點(diǎn)取矩得： L=319mm

19、 (3) : 軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 ; 由參考文獻(xiàn)1表15-1得,且有 故軸的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 (4) : 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 有參考文獻(xiàn)2得, 長(zhǎng)度Li(mm) 84 65 45 62/2=31 直徑di(mm) 40 45 50 54 ； 故扭轉(zhuǎn)剛度符合要求。 （5) : 鍵連接的強(qiáng)度條件為 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度為k,則k=0.5h； 由參考文獻(xiàn)1表6-2可得； 對(duì)第一段：； L1=62 對(duì)第二段：； L2=18 故可知渦輪軸鍵連接強(qiáng)度

20、滿(mǎn)足要求。 (6)軸承強(qiáng)度校核 軸承型號(hào)為30210。 其內(nèi)徑d=50mm，外徑D=90mm，寬度B=20mm，軸承正裝 由參考文獻(xiàn)2表6-7得e=0.42,Y=1.4,C=73.2KN ; ; 則得 又由則得 ; 則得; 則有，則按照1軸校核： >4年 故渦輪軸軸承壽命滿(mǎn)足要求。

21、 2.蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算與結(jié)果 結(jié)果 1).材料選擇及附圖 因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用材料45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 2).初算軸頸 軸伸部位安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得 考慮軸頭有一鍵槽，將軸徑增大5%，即d=13.141*1.05=13.798mm，由參考文獻(xiàn)2表8-5選LX2型彈性銷(xiāo)聯(lián)軸器。 3).軸各段尺寸 (1)軸段1 由所選聯(lián)軸器可得d1=25mm,L1=44mm; 由軸段

22、的直徑查參考文獻(xiàn)2表的鍵的尺寸：bhL=8726; (2) 軸段2 確定軸段2的直徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定及密封圈的尺寸兩個(gè)方面。 由參考文獻(xiàn)2表7-12可得d2=30mm,L2=45; (3) 軸段3、9 考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類(lèi)型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，取軸承型號(hào)為30207，有參考文獻(xiàn)2表6-7得， 其內(nèi)徑d=35mm，外徑D=72mm， 寬度B=17mm，故取d3=d9=35mm，考慮到安裝套筒及擋油板時(shí)的位置，取L3=L9=32mm； (4) 軸段4、8 軸4、8的兩外端固定套筒,h=(0.07~

23、0.1)d3=2.45~3.5mm,取h=2.5mm 取d4=d8=40mm;取L4=L8=30mm; (5)軸段6 由da1=75.60mm，df1=47.88.則d6=75.60mm 考慮螺旋線(xiàn)長(zhǎng)度齒寬，取L6=100mm; 聯(lián)軸器 d1=25mm L1=44mm d2=30mm L2=45m d3=d9=35mm L3=L9=32mm d4=d8=40mm L4=L8=30mm d6=75.60mm L6=100mm (6)軸

24、段5、7 避免軸段直徑變化過(guò)快，故取d5=d7=46mm;L5=L7=43mm; (7)蝸桿軸總長(zhǎng)： L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9 =44+45+32+30+43+100+43+30+32=399mm。 4).鍵的強(qiáng)度校核 鍵的連接強(qiáng)度 蝸桿軸鍵的連接強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 5).軸承受力 作出軸承受力圖： 水平面上：對(duì)1點(diǎn)取矩可得 豎直面上：對(duì)1點(diǎn)取矩有得 。 6)軸承強(qiáng)度校核 軸承型號(hào)為30210，其內(nèi)徑d=35mm，外徑D=72mm，寬度B=17mm，軸承反裝 由參考文獻(xiàn)2表6-7得e=

25、0.37,Y=1.6,C=54.2KN 則; d5=d7=46mm L5=L7=43mm L=399mm 由得 由得 則有，則按照1軸校核： 故蝸桿軸軸承壽命滿(mǎn)足要求。 十.箱體的設(shè)計(jì) 箱座壁厚 箱蓋壁厚 箱蓋凸緣厚度 箱座凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 地角螺釘直徑 地腳螺釘數(shù)目 軸承旁連接螺栓直徑 蓋與座連接螺栓直徑 連

26、接螺栓的間距 軸承端蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 定位銷(xiāo)直徑 到外箱壁的距離 至凸緣邊緣距離 凸臺(tái)高度 外箱壁至軸承座端面距離 鑄造過(guò)度尺寸 蝸輪外圓到內(nèi)箱壁距離 Δ1 蝸輪輪轂與內(nèi)箱壁距離 Δ2 箱蓋,箱座肋厚 蝸輪軸承端蓋外徑 蝸桿軸承端蓋外徑 蝸輪軸承旁連接螺栓距離 十一.減速器熱平衡計(jì)算 P=2.53kw; 通風(fēng)良好故取 減速器保持正常工作溫度所需的散熱面積為 實(shí)際散熱面積 A=421652+11247+354255+252(153+354)+1531602+

27、1603542 +33(145+110)42+354153 =531091.3mm2=0.53m2 則有A>S。 故熱平衡。 十二.其他部分的設(shè)計(jì)與選擇 1.窺視孔蓋 由箱體尺寸及參考文獻(xiàn)2表11-4選擇窺視孔的參數(shù)如下 L1 L2 b1 b2 孔直徑 孔數(shù) 蓋厚 R 120 105 90 75 7 4 4 5 2.通氣器 由箱體尺寸及參考文獻(xiàn)2查表11-5得 d d1 d2 d3 d4 D h a b c h1 R D1 s k e f M

28、18 1.5 M33 1.5 8 3 16 40 40 12 7 16 18 40 25.4 22 6 2 2 3.減速器的潤(rùn)滑油選擇 由查參考文獻(xiàn)1表11-21選擇蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油粘度薦用值V40=350cSt。 十三.參考文獻(xiàn) 【1】 濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).八版.北京：高等教育出版社，2006 【2】 吳宗澤，羅圣國(guó)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).3版.北京：高等教育出版社， 2006 【3】 孔慶華主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社 2003 CopyRight@wgni