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課程設(shè)計工作計劃簿 能源與動力工程學院 學生姓名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)： 設(shè)計題目：帶式輸送機驅(qū)動裝置-減速器設(shè)計 指導(dǎo)教師： 趙立華、石志標 2012年 12 月 25日 第 一 天 2013年2月25日（星期一） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 1、制圖室安排； 2、課程設(shè)計準備工作：1）資料 2）繪圖用具 3、閱讀設(shè)計任務(wù)書； 4、電動機的選擇； 5、選擇傳動方案和分配傳動比； 6、計算各軸轉(zhuǎn)速、功率、計算轉(zhuǎn)矩。 完成情況： 第 二 天 2013年2月26日（星期二） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 減速器傳動零件設(shè)計計算（V帶傳動）； 減速器傳動零件設(shè)計計算（齒輪傳動）。 完成情況： 第 三 天 2013年2月27日（星期三） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計； 減速器裝配圖草圖繪制。 完成情況： 第 四 天 2013年2月28日（星期四） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 減速器裝配圖草圖繪制。 完成情況： 第 五 天 2013年2月29日（星期五） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 減速器裝配圖草圖繪制； 輸出軸的校核； 輸出軸軸承壽命計算。 完成情況： 第 六 天 2013年3月1日（星期六） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 檢查、修改裝配圖草圖.； 標注尺寸、配合及零件序號； 編寫明細表、標題欄、減速器技術(shù)特性及技術(shù)要求。 完成情況： 第 七 天 2013年3月4日（星期一） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 應(yīng)用CAD軟件，繪制減速器裝配圖。 完成情況： 第 八 天 2013年3月5日（星期二） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 應(yīng)用CAD軟件，繪制減速器裝配圖。 完成情況： 第 九 天 2013年3月6日（星期三） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 應(yīng)用CAD軟件，繪制減速器裝配圖。 完成情況： 第十天 2013年3月7日（星期四） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 應(yīng)用CAD軟件，繪制減速器裝配圖和零件圖； 整理和編寫設(shè)計計算說明書。 完成情況： 第十一天 2013年3月8日（星期五） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 完成設(shè)計計算說明書，設(shè)計成品裝入檔案袋中； 總結(jié)設(shè)計收獲和經(jīng)驗教訓(xùn)、做好答辯前的準備工作。 完成情況： 第十二天 2013年3月8日（星期五） 指導(dǎo)教師簽字 學生工作任務(wù)（指導(dǎo)教師填寫）： 答辯。 完成情況： 注：以上為課程設(shè)計內(nèi)容的主要時間段分配，供同學們參考，實際進行時可適當調(diào)整時間安排。 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo) （一）傳動裝置的總體分析 1、擬定傳動方案 傳動裝置的設(shè)計方案一般用運動簡圖表示。它直觀地反映了工作機、傳動裝置和原動機三者間的運動和力的傳遞關(guān)系。 滿足工作機性能要求的傳動方案，可以由不同傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機的性能要求，保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護便利。一種方案要同時滿足這些要求往往是困難的，因此要通過分析比較多種方案，選擇能滿足重點要求的較好傳動方案。 ? 常用傳動機構(gòu)的布置原則： （1）帶傳動的承載能力較小，傳動平穩(wěn)，緩沖吸振能力較強，宜布置在高速級。 （2）鏈傳動運轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，宜布置在低速級。 （3）蝸桿傳動效率較低，但傳動平穩(wěn)，當與齒輪副組成傳動機構(gòu)時，宜布置在高速級。 （4）開式齒輪傳動的工作環(huán)境一般較差，潤滑條件不好，因而磨損嚴重，壽命較短，應(yīng)布置在低速級。 （5）斜齒輪傳動的平穩(wěn)性較直齒輪傳動好，常用在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合。 2、電動機選擇 a.選擇類型和結(jié)構(gòu)形式 一般選用系列三相異步電動機。經(jīng)常啟動、制動和正反轉(zhuǎn)的電動機，其結(jié)構(gòu)形式有防滴式，封閉自扇冷式和防爆式等根據(jù)要求選擇。常用系列三相異步電動機的技術(shù)要求和外形尺寸見《簡明機設(shè)計手冊》或其它手冊。 b.選擇電動機 電動機的功率對電動機的正常工作和經(jīng)濟性能都有影響。功率過大或過小都不能使電動機發(fā)揮其正常的效能。 對于載荷穩(wěn)定、連續(xù)運轉(zhuǎn)的機械，通常只需電動機的額定功率Pd大于或等于所需電機功率Pw。 （1）變載下長期運行的電動機、短時運行的電動機（工作時間短，停歇時間較長）和重復(fù)短時運行的電動機（工作時間和停歇時間都不長），電動機的額定功率選擇要按等效功率法計算并進行發(fā)熱驗算。 （2）長期連續(xù)運轉(zhuǎn)、載荷不變或很少變化的機械，要求所選電動機的額定功率稍大于所需電動機輸出的功率，則一般不需校驗電動機的發(fā)熱和起動力矩。 　 1）所需電動機輸出的功率 　　　　=　 (kw) 　　　── 工作機器的輸出功率(kw) 　 　── 由電動機到工作機的總效率 2）工作機器的輸出功率 　若已知工作機器的阻力F(N)，圓周速度υ(m/s)，則 　　　 = (kw) 　若已知作用在工作機器上的轉(zhuǎn)矩 T(N.m)及轉(zhuǎn)速 (r/min)，則 　　　 ＝　 (kw) 　 3）由電動機到工作機器的總效率 　　　=··… 　式中η1·η2·η3…ηw為各級傳動（齒輪、帶或鏈）、一對軸承、每個聯(lián)軸器的效率。各種傳動效率的數(shù)值見表。 　在進行效率計算時，還應(yīng)注意以下幾點： ?、佥S承效率指一對而言，如一根軸上有三個軸承時，按兩對計算。 ?、谕愋偷亩鄬鲃痈?，要分別計入各自的效率。 　請注意：設(shè)計計算所依據(jù)的功率，可以是電動機的額定功率，也可是工作機實際需要的功率，對于通用機械，常用電動機的額定功率作為設(shè)計功率。對于傳動裝置的設(shè)計功率，一般按實際需要的電動機功率。轉(zhuǎn)速按電動機額定功率時的轉(zhuǎn)速nm（滿載轉(zhuǎn)速，不等于同步轉(zhuǎn)速）計算。 3、確定傳動比 傳動裝置的總傳動比可由電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作機轉(zhuǎn)速之比得到，總傳動比為各級傳動比連乘積。 n=(···…·) 合理分配總傳動比，可使傳動裝置的外形小或重量輕，以實現(xiàn)降低成本和結(jié)構(gòu)緊湊的目的；也可以降低齒輪的動載和傳動精度等級的要求；還可以使齒輪有較好的潤滑條件。在傳動比分配時，主要考慮以下幾點： （1）各級傳動比都應(yīng)在各自的合理范圍內(nèi)，以保證傳動形式的工作特點和結(jié)構(gòu)緊湊。 （2）分配各傳動形式的傳動比時，應(yīng)注意各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)合理。 (3) 各傳動件不能發(fā)生碰撞 （4）在二級減速器中，高速級和低速級的大齒輪直徑應(yīng)盡量相近，以利于浸油潤滑。 4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 為進行傳動件的設(shè)計計算，應(yīng)首先推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。一般按電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算出各軸的運動和動力參數(shù)。 （具體參見《機械設(shè)計基礎(chǔ)指導(dǎo)書》） （二）傳動零件的設(shè)計計算 設(shè)計減速器的裝配圖前，必須先計算各級傳動件的參數(shù)，確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。為使設(shè)計減速器的原始條件比較準確，一般先計算減速器的外傳動件，如帶傳動、鏈傳動和開式齒輪傳動等，然后計算其內(nèi)傳動件。 1、選擇聯(lián)軸器的類型和規(guī)格 傳動裝置中一般有兩個聯(lián)軸器，一個是聯(lián)接電動機與減速器高速軸的聯(lián)軸器，另一個是聯(lián)接減速器低速軸與工作機軸的聯(lián)軸器。前者由于轉(zhuǎn)速較高，為了減小起動載荷、緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動慣量的彈性聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器等；后者由于所聯(lián)接的轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，減速器與工作機常不在同一底座上而要求有較大的軸向偏移，常選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器等。 對于標準聯(lián)軸器，按傳遞扭矩的大小和轉(zhuǎn)速選擇型號。 選擇時注意：該型號最大、最小孔徑尺寸必須與兩聯(lián)接軸相適應(yīng)。 2、設(shè)計減速器外傳動零件 設(shè)計方法參見《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材。設(shè)計時注意事項： （1）帶傳動 采用普通V帶或窄V帶傳動 a.檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，如裝在電機軸上的小帶輪直徑與電機中心高是否對稱，其軸孔直徑是否與電機軸徑是否一致，大帶輪是否過大與機架相碰 。。 b.帶輪的結(jié)構(gòu)型式主要取決于帶輪直徑的大小。帶輪直徑與電動機的中心高應(yīng)相稱，帶輪軸孔的直徑、長度應(yīng)與電機軸的直徑、長度對應(yīng)，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則會與機器底座相干涉等。 c.帶輪直徑確定后，應(yīng)驗算實際傳動比和大帶輪的轉(zhuǎn)速，并以此修正減速器的傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩。 2、鏈傳動 （1）應(yīng)使鏈輪的直徑、軸孔尺寸等與減速器、工作機相適應(yīng)。應(yīng)由所選鏈輪的齒數(shù)計算實際傳動比，并考慮是否需要修正實際傳動比。 （2）如果選用的單列鏈尺寸過大，則應(yīng)該選雙列鏈。畫鏈輪結(jié)構(gòu)圖時只需要畫其軸面齒形圖。 3、開式齒輪傳動 （1）開式齒輪傳動一般布置在低速級，常采用直齒齒輪。因開式齒輪的傳動潤滑條件差，磨損嚴重，因此只需計算輪齒的彎曲強度，再將計算模數(shù)增大10%—20% （2）應(yīng)選用耐磨性好的材料作為齒輪材料。選擇大齒輪的材料時應(yīng)考慮毛坯尺寸和制造方法，例如當齒輪尺寸超過50mm時，應(yīng)采用鑄造毛坯。 （3）由于開式齒輪的支承剛度小，其齒寬系數(shù)應(yīng)取小些。 3、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件 設(shè)計時應(yīng)選擇正確的設(shè)計準則，計算出減速器各齒輪的參數(shù)，主要為：模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒輪寬度、傳動中心距，并計算出各齒輪的主要尺寸。計算中應(yīng)注意以下問題： （1）選擇齒輪材料時，通常先估計毛坯的制造方法，當齒輪直徑d≤500mm時，可以采用鍛造或鑄造毛坯，當d＞500mm多用鑄造毛坯。小齒輪根圓直徑與軸徑接近時，齒輪與軸如制成一體 ，則所選材料應(yīng)兼顧軸的要求。材料種類選定后，根據(jù)毛坯尺寸確定材料機械性能，以進行齒輪強度設(shè)計。在計算出齒輪尺寸后，應(yīng)檢查與所定機械性能是否相符，必要時，應(yīng)對計算作必要的修改；同一減速器中的各級小齒輪(或大齒輪)的材料應(yīng)盡可能一致，以減少材料牌號和工藝要求。 （2）齒輪傳動的計算方法，由工作條件和材料的表面硬度來確定。要注意當有短期過載作用時，要進行過載靜強度校驗計算。 （3）根據(jù)Фd＝b／d1求齒寬b時，b應(yīng)是一對齒輪的工作寬度，為易于補償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，因此大齒輪寬度取b，而小齒輪寬度取bl＝b+(5～10)mm，齒寬數(shù)值應(yīng)圓整。 （4）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸有嚴格的要求，應(yīng)分別進行標準化、圓整或計算其精確值。例如模數(shù)必須標準化，中心距和齒寬盡量圓整，嚙合尺寸(節(jié)圓、分度圓、齒頂圓以及齒根圓的直徑、螺旋角、變位系數(shù)等)必須計算精確值，長度尺寸準確到小數(shù)點后2～3位(單位為mm)，角度準確到秒。圓整中心距時，對直齒輪傳動，可以調(diào)整模數(shù)m和齒數(shù)z；對斜齒輪傳動可以調(diào)整螺旋角β。 （5）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，如輪緣內(nèi)徑D1、輪輻厚度C1、輪輻孔徑d。、輪裁直徑d，和長度L等，按參考資料給定的經(jīng)驗公式計算，但都應(yīng)盡量圓整，以便于制造和測量。 ? 注意：? 各級大、小齒輪幾何尺寸和參數(shù)的計算結(jié)果應(yīng)及時整理并列表，同時畫出結(jié)構(gòu)簡圖，以備裝配圖設(shè)計時應(yīng)用。 ?????????????????????????????????????? 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計范例 設(shè)計題目:試按下列一組數(shù)據(jù)，設(shè)計一帶式輸送機的傳動裝置，傳動簡圖如下。 工作條件及要求：用于運輸碎粒物體，工作時載荷有輕微沖擊，輸送帶允許速度誤差±4％，二班制，使用期限10年（每年工作日300天），連續(xù)單向運轉(zhuǎn)。 設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表： 組 別 運輸帶牽引力 ???? （N） 運輸帶速度 ? （m/s） 傳動滾筒直徑D ?? （㎜） ? 1 ??? 2600 ???? 1．25 ???? 320 ? 2 ??? 3500 ???? 1．45 ???? 420 ???????? ?????????帶式輸送機的傳動裝置簡圖 1、電動機；???? 2、V型帶傳動；??? 3、減速器；??? 4、聯(lián)軸器；? 5、傳動滾筒；?? 6、皮帶運輸機 設(shè)計的基本步驟： 一、電動機的選擇及運動參數(shù)的計算 一般電動機均采用三相交流電動機，如無特殊要求都采用三相交流異步電 動機，其中首選Y系列全封閉自扇冷式電動機。 電動機的選擇 1、確定皮帶輸送機所需功率 ????????=·/1000（kw）???? ? 式（1—1） 2、傳動裝置的效率 ??????? η=η1·η2·η3·η4·η5????? 式（1—2） 式中：η1-----三角帶傳動效率 ???????? η2-----齒輪傳動效率 ???????? η3-----滾動軸承的效率 ???????? η4-----聯(lián)軸器的效率 ???????? η5-----運輸機平型帶傳動效率 ?? 常見機械效率參見附表1 3、電動機的選擇 電動機的額定功率： ≥/η= ·/η（kw）?? 式（1—3） 4、確定電動機的轉(zhuǎn)數(shù)： （1）??? 滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： =60×1000/ΠD（r/min）?? 式（1—4） ???? 式中：-----皮帶輸送機的帶速 ??????????? ??D----滾筒的直徑 （1）??? 電動機的轉(zhuǎn)速： ????????????? nˊ=iˊ??? ?? 式（1—5） ???? 式中：iˊ是由電動機到工作機的減數(shù)比??? ??????? iˊ=i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊ??? 式（1—6） ?????????? i1ˊ·i2ˊ·i3ˊ····inˊ是各級傳動比的范圍。 ?????????? 按nˊ的范圍選取電動機的轉(zhuǎn)速n (2)常用機械傳動比的范圍見表1。（課程設(shè)計指導(dǎo)書p7頁） 5、列出電動機的主要參數(shù) 電動機額定功率P（KW） 　 電動機滿載轉(zhuǎn)速（r/min） 　 電動機軸伸出端直徑d（mm） 　 電動機軸伸出端的安裝高度（mm） 　 電動機軸伸出端的長度（mm） 　 常用機械傳動效率?????? 表1（課程設(shè)計指導(dǎo)書p7頁） 機械傳動類型 ????????? 傳　動　效　率 圓柱齒輪傳動 ??? 閉式傳動0.96—0.98（7-9級精度） ??? 開式傳動0.94—0.96 圓錐齒輪傳動 ??? 閉式傳動0.94—0.97（7-8級精度） ??? 開式傳動0.92—0.95 帶傳動 平型帶傳動 ??? 0.95—0.98 V型帶傳動 ??? 0.94—0.97 滾動軸承（一對） ??? 0.98—0.995 聯(lián)軸器 ??? 0.99-0.995 ?????常用機械傳動比范圍??????????表1（課程設(shè)計指導(dǎo)書p7頁） 傳動類型 選用指標 平型帶 三角帶 ??? 齒 輪 傳 動 功率（KW） 小（20） 中（≤100） ??? 大（最大可達50000） 單級傳動比 （常用值） 2—4 2—4 ? 圓柱 ? 圓錐 ? 3—5 ? 2—3 最大值 6 15 ??? 10 ? 6—10 二、總傳動比的計算及傳動比的分配 （1）傳動裝置總傳動比 ????????? i=/??? ?式?（2—1） （2）分配傳動裝置各級傳動比 ???????? i=······???? ? 式（2—2） ???? 式中：、、····從表1中選值。 三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 1、各軸的功率計算： ? P1=Pη1·η3?? ? 式（3—1） ??????P2=Pη1·η2·η3??? ? 式（3—2） 2、各軸的轉(zhuǎn)速計算： （1）高速軸轉(zhuǎn)速? n1=nm/i1?? （r/min）??? 式（3—3） ???? （2）低速軸轉(zhuǎn)速? n2=nm/（i1·i2）? （r/min）???? 式（3—4） 3、各軸扭矩的計算： ????????????????? TK=9.55×10×PK/nK?? (N.mm)??? 式（3—5） 四、V型帶傳動設(shè)計 1、選擇V型帶型號； 2、選擇帶輪的基準直徑，并驗算帶速（5m/s≤V≤25m/s）； 3、確定中心距和帶長，驗算小輪包角；（α1≥120°） 4、按許用功率計算帶的根數(shù)； 5、確定作用在軸上的壓力； 6、確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸（只要求繪制大帶輪的零件圖）； 五、齒輪傳動設(shè)計 1、參考教材步驟設(shè)計這一對齒輪的尺寸（只要求繪制大齒輪的零件圖）； 2、選擇齒輪傳動的潤滑油粘度、潤滑方式； 六、軸的設(shè)計 參考教材的附加內(nèi)容的例子及設(shè)計步驟進行設(shè)計，只要求低速軸的設(shè)計并繪 制低速軸的（軸Ⅱ）零件圖。?? 七、滾動軸承的選擇（低速軸） 按教材選擇步驟進行滾動軸承的選擇，并確定潤滑方式。 八、鍵的選擇及強度校核（低速軸的鍵），鍵的尺寸選擇可參照《公差與配合》教材的相關(guān)章節(jié)。 九、聯(lián)軸器的選擇（低速軸），參考第十七章。主要檢驗它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的類型選擇可參照《機械設(shè)計手冊》 十、繪制各種規(guī)格的零件圖、裝配圖 1、零件圖的繪制:圖面全部用A3號紙繪制，比例可用1：1或1：2圖面布置合理，線型正確和清晰，符號國家的制圖標準，公差尺寸配合正確，結(jié)構(gòu)合理，連接部分應(yīng)圓滑，技術(shù)要求一律書寫于標題欄上方適當位置，書寫的字母、數(shù)字、漢字應(yīng)做到：字體端正、排列整齊、間隔均勻，漢字應(yīng)寫成仿宋體。 2、裝配圖的繪制：用0號圖紙， 比例可用1：1或1：2繪制三個視圖。 十一、編寫設(shè)計計算說明書 1、設(shè)計計算說明書的內(nèi)容概括如下： （1）目錄。 （2）設(shè)計任務(wù)書。 （3）電動機的選擇。 （4）計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。 （5）V型帶傳動設(shè)計。 （6）齒輪的設(shè)計計算。 （7）軸的設(shè)計計算。 （8）滾動軸承的選擇及計算。 （9）鍵聯(lián)接的選擇及校核計算。 ?(10)聯(lián)軸器的選擇。 ?(11)潤滑與密封（潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇） （11）設(shè)計小結(jié)（本設(shè)計的優(yōu)缺點、及課程設(shè)計的體會）。 （12）參考資料目錄。 還可以包括一些其它技術(shù)說明，例如裝拆、安裝的注意事項，維護保養(yǎng)的 要求等。 2、編寫說明書的要求（一律用word編制打?。? （1）設(shè)計計算說明書要求論述清楚，文字精煉，計算正確。 （2）說明書一律采用A4紙按一定格式打印，裝訂成冊。具體格式參見“東北電 力大學課程設(shè)計說明書”。 （3）說明書中應(yīng)附有必要的插圖。 （4）計算中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)有根據(jù)，并注明其來源（如由資料[ ] p．×式 (×-×)等）。 （5）說明書中每一自成單元的內(nèi)容，應(yīng)有大小標題，使其醒目便于查閱。 （6）計算過程應(yīng)層次分明。一般可列出計算內(nèi)容，寫出計算公式，然后代入數(shù)據(jù)， 略去具體驗算過程，直接得出計算結(jié)果，并寫上結(jié)論性用語，如“合格”、 “安全”、“強度足夠”等。對技術(shù)計算出的數(shù)據(jù)，需圓整的應(yīng)予圓整，屬 于精確計算的不得隨意圓整。 ? ?????????????????????????????????????????????? 　　　　　　　　　　　　　　 2011年11月20日 11 課 程 設(shè) 計 說 明 書 學生姓名 學 號 學 院 能源與動力工程學院 班 級 風動 班 題 目 帶式輸送機驅(qū)動裝置-減速器設(shè)計 指導(dǎo)教師： 趙立華、石志標 職稱: 教 授 2013年2月6日 一、正文：正文內(nèi)容層次序號為： 1、1.1、1.1.1……。 課程設(shè)計任務(wù)書 2012-2013 學年第 二 學期 學 院 能源與動力工程學院 專 業(yè) 風能與動力工程10級 學 生 姓 名 學 號 課程設(shè)計題目 帶式輸送機驅(qū)動裝置-減速器設(shè)計 起 迄 日 期 2013年2月25日-3月10日（1-2教學周） 課程設(shè)計地點 3教D座103、104室（待定） 指 導(dǎo) 教 師 趙立華 石志標 系主任 王明秋 下達任務(wù)書日期:2012年12月25日 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 1．設(shè)計目的 1.培養(yǎng)正確的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用所學的理論知識解決工程實際問題的能力； 2.學習機械設(shè)計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置的設(shè)計過程和進行方式。 3.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、標準和規(guī)范等。 2．設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等） 課程設(shè)計要求： 1.研究分析設(shè)計題目和工作條件，明確 設(shè)計要求和設(shè)計內(nèi)容； 2.認真復(fù)習與設(shè)計有關(guān)的章節(jié)內(nèi)容，提倡獨立思考，深入鉆研，積極主動、創(chuàng)造性地進行設(shè)計； 3.設(shè)計態(tài)度嚴肅認真,一絲不茍，反對照抄照搬，抄襲他人設(shè)計等問題。 4.通過課程設(shè)計，在設(shè)計思想、設(shè)計方法和設(shè)計技能等方面得到良好的綜合性訓(xùn)練。 原始數(shù)據(jù) 輸送帶有效拉力F（N） 載荷情況 輸送帶速度V（m/s） 每天工作班數(shù) 滾筒直徑D（mm） 預(yù)期使用壽命 輸送物料 建議 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 3．設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等〕 一、工作量 1.減速器設(shè)計裝配圖（草圖） 1張0號座標紙（手繪）； 2.減速器設(shè)計裝配圖 1張0號圖（CAD制圖）； 3. 低速軸（輸出軸）零件圖 1張3號圖（手繪或CAD制圖）； 4.設(shè)計計算說明書 （內(nèi)容1打印；內(nèi)容2-13手寫） 1份（約20頁）。 二、設(shè)計計算說明書內(nèi)容 1.設(shè)計任務(wù)書原件； 2.電動機型號選擇； 3.確定總傳動比、傳動比分配、各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率； 4.普通V帶傳動設(shè)計計算； 5.斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計計算； 6.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 7.按彎扭合成強度驗算輸出軸（低速軸）； 8.聯(lián)軸器的選擇； 9.輸出軸滾動軸承的選擇驗算（低速軸）； 10.主要零件的配合選擇； 11.減速器的潤滑方式及潤滑劑選擇； 12.綜述你的設(shè)計體會、優(yōu)點和不足； 13.參考書。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 4．主要參考文獻 1.楊可楨，程光緒，李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）高等教育出版社 2008.04 2.龔溎義 主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書（第二版）高等教育出版社 2009.05 3.龔溎義 主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊 高等教育出版社 2009.02 4.周開勤 主編. 機械零件手冊(第五版) 高等教育出版社 2008.05 5.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo) 2011.11 5．設(shè)計成果形式及要求 1.減速器設(shè)計裝配圖（草圖） 1張0號座標紙（手繪）； 2.減速器設(shè)計裝配圖 1張0號圖（CAD制圖）； 3. 低速軸（輸出軸）零件圖 1張3號圖（手繪或CAD制圖）； 4.設(shè)計計算說明書 （內(nèi)容1打?。粌?nèi)容2-13手寫） 1份（約20頁）。 要求將上述設(shè)計成品折疊裝入檔案袋，填寫檔案袋封面明細，按學號從小至大順序排好，以班級為單位，上交存檔。 6．工作計劃及進度 2013年2月25日- 3月10日，具體進程可參考下表；3月8日-10日安排答辯。 1 設(shè)計準備、傳動裝置總體設(shè)計階段 第一周 星期一至星期二 1天 2 傳動裝置設(shè)計計算階段 第一周 星期二至星期三 1天 3 傳動裝置設(shè)計計算階段 第一周 星期三至星期四 1天 4 減速器裝配圖設(shè)計階段 第一周 星期五至星期六 2.5天 第二周 星期一至星期二 2.5天 5 零件工作圖繪制階段 第二周 星期三 1天 6 設(shè)計計算說明書編寫階段 第二周 星期四 1天 7 檢查整理，準備答辯 第二周 星期五 1天 7．成績組成及考核標準： 根據(jù)成品質(zhì)量和答辯情況評定成績，成績?yōu)槲宸种疲矗簝?yōu)、良、中、及格、不及格。 系主任審查意見： 簽字： 王明秋 2012年12 月22日 （1）帶傳動 采用普通V帶或窄V帶傳動 a.檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，如裝在電機軸上的小帶輪直徑與電機中心高是否對稱，其軸孔直徑是否與電機軸徑是否一致，大帶輪是否過大與機架相碰 。。 b.帶輪的結(jié)構(gòu)型式主要取決于帶輪直徑的大小。帶輪直徑與電動機的中心高應(yīng)相稱，帶輪軸孔的直徑、長度應(yīng)與電機軸的直徑、長度對應(yīng)，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則會與機器底座相干涉等。 c.帶輪直徑確定后，應(yīng)驗算實際傳動比和大帶輪的轉(zhuǎn)速，并以此修正減速器的傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩。 2、鏈傳動 （1）應(yīng)使鏈輪的直徑、軸孔尺寸等與減速器、工作機相適應(yīng)。應(yīng)由所選鏈輪的齒數(shù)計算實際傳動比，并考慮是否需要修正實際傳動比。 （2）如果選用的單列鏈尺寸過大，則應(yīng)該選雙列鏈。畫鏈輪結(jié)構(gòu)圖時只需要畫其軸面齒形圖。 3、開式齒輪傳動 （1）開式齒輪傳動一般布置在低速級，常采用直齒齒輪。因開式齒輪的傳動潤滑條件差，磨損嚴重，因此只需計算輪齒的彎曲強度，再將計算模數(shù)增大10%—20% （2）應(yīng)選用耐磨性好的材料作為齒輪材料。選擇大齒輪的材料時應(yīng)考慮毛坯尺寸和制造方法，例如當齒輪尺寸超過50mm時，應(yīng)采用鑄造毛坯。 （3）由于開式齒輪的支承剛度小，其齒寬系數(shù)應(yīng)取小些。 3、設(shè)計減速器內(nèi)傳動零件 設(shè)計時應(yīng)選擇正確的設(shè)計準則，計算出減速器各齒輪的參數(shù)，主要為：模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒輪寬度、傳動中心距，并計算出各齒輪的主要尺寸。計算中應(yīng)注意以下問題： （1）選擇齒輪材料時，通常先估計毛坯的制造方法，當齒輪直徑d≤500mm時，可以采用鍛造或鑄造毛坯，當d＞500mm多用鑄造毛坯。小齒輪根圓直徑與軸徑接近時，齒輪與軸如制成一體 ，則所選材料應(yīng)兼顧軸的要求。材料種類選定后，根據(jù)毛坯尺寸確定材料機械性能，以進行齒輪強度設(shè)計。在計算出齒輪尺寸后，應(yīng)檢查與所定機械性能是否相符，必要時，應(yīng)對計算作必要的修改；同一減速器中的各級小齒輪(或大齒輪)的材料應(yīng)盡可能一致，以減少材料牌號和工藝要求。 （2）齒輪傳動的計算方法，由工作條件和材料的表面硬度來確定。要注意當有短期過載作用時，要進行過載靜強度校驗計算。 （3）根據(jù)Фd＝b／d1求齒寬b時，b應(yīng)是一對齒輪的工作寬度，為易于補償齒輪軸向位置誤差，應(yīng)使小齒輪寬度大于大齒輪寬度，因此大齒輪寬度取b，而小齒輪寬度取bl＝b+(5～10)mm，齒寬數(shù)值應(yīng)圓整。 （4）齒輪傳動的幾何參數(shù)和尺寸有嚴格的要求，應(yīng)分別進行標準化、圓整或計算其精確值。例如模數(shù)必須標準化，中心距和齒寬盡量圓整，嚙合尺寸(節(jié)圓、分度圓、齒頂圓以及齒根圓的直徑、螺旋角、變位系數(shù)等)必須計算精確值，長度尺寸準確到小數(shù)點后2～3位(單位為mm)，角度準確到秒。圓整中心距時，對直齒輪傳動，可以調(diào)整模數(shù)m和齒數(shù)z；對斜齒輪傳動可以調(diào)整螺旋角β。 （5）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸，如輪緣內(nèi)徑D1、輪輻厚度C1、輪輻孔徑d。、輪裁直徑d，和長度L等，按參考資料給定的經(jīng)驗公式計算，但都應(yīng)盡量圓整，以便于制造和測量。 ? 注意：? 各級大、小齒輪幾何尺寸和參數(shù)的計算結(jié)果應(yīng)及時整理并列表，同時畫出結(jié)構(gòu)簡圖，以備裝配圖設(shè)計時應(yīng)用。 機械設(shè)計（論文）說明書 題 目：一級斜齒圓柱齒輪減速器 系 別： XXX系 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二零一二年五月一日 目 錄 第一部分 課程設(shè)計任務(wù)書-------------------------------3 第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案-------------------------3 第三部分 電動機的選擇--------------------------------4 第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)-----------------7 第五部分 齒輪的設(shè)計----------------------------------8 第六部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計---------------17 第七部分 鍵連接的選擇及校核計算-----------------------20 第八部分 減速器及其附件的設(shè)計-------------------------22 第九部分 潤滑與密封----------------------------------24 設(shè)計小結(jié)--------------------------------------------25 參考文獻--------------------------------------------25 第一部分 課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計課題： 設(shè)計一用于帶式運輸機上的一級圓柱齒輪減速器.運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動,卷筒效率為0.96(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產(chǎn),使用期限8年(300天/年),1班制工作,運輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V。 二. 設(shè)計要求: 1.減速器裝配圖一張(A1或A0)。 2.CAD繪制軸、齒輪零件圖各一張(A3或A2)。 3.設(shè)計說明書一份。 三. 設(shè)計步驟: 1. 傳動裝置總體設(shè)計方案 2. 電動機的選擇 3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 5. 設(shè)計V帶和帶輪 6. 齒輪的設(shè)計 7. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計 8. 鍵聯(lián)接設(shè)計 9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10. 潤滑密封設(shè)計 11. 聯(lián)軸器設(shè)計 第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案 1.組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 2.特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。 3.確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將V帶設(shè)置在高速級。其傳動方案如下： 圖一: 傳動裝置總體設(shè)計圖 初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如:傳動裝置總體設(shè)計圖所示。 選擇V帶傳動和一級圓柱斜齒輪減速器。 計算傳動裝置的總效率ha: ha=h1h22h3h4h5=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85 h1為V帶的效率,h2為軸承的效率,h3為齒輪嚙合傳動的效率,h4為聯(lián)軸器的效率,h5為滾筒的效率（包括滾筒和對應(yīng)軸承的效率）。 第三部分 電動機的選擇 1 電動機的選擇 皮帶速度v: v=1.45m/s 工作機的功率pw: pw= 2.25 KW 電動機所需工作功率為: pd= 2.65 KW 執(zhí)行機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為: n = 92.4 r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，V帶傳動的傳動比i1=2~4，一級圓柱斜齒輪減速器傳動比i2=3~6，則總傳動比合理范圍為ia=6~24，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd = ia×n = (6×24)×92.4 = 554.4~2217.6r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為Y100L2-4的三相異步電動機，額定功率為3KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=1430r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。 2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 （1）總傳動比： 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為: ia=nm/n=1430/92.4=15.5 （2）分配傳動裝置傳動比: ia=i0×i 式中i0,i1分別為帶傳動和減速器的傳動比。為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取i0=3.5，則減速器傳動比為: i=ia/i0=15.5/3.5=4.4 第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速: nI = nm/i0 = 1430/3.5 = 408.6 r/min nII = nI/i = 408.6/4.4 = 92.9 r/min nIII = nII = 92.9 r/min （2)各軸輸入功率: PI = Pd×h1 = 2.65×0.96 = 2.54 KW PII = PI×h2×h3 = 2.54×0.98×0.97 = 2.41 KW PIII = PII×h2×h4 = 2.41×0.98×0.99 = 2.34 KW 則各軸的輸出功率： PI' = PI×0.98 = 2.49 KW PII' = PII×0.98 = 2.36 KW PIII' = PIII×0.98 = 2.29 KW (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩: TI = Td×i0×h1 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩: Td = = 17.7 Nm 所以： TI = Td×i0×h1 = 17.7×3.5×0.96 = 59.5 Nm TII = TI×i×h2×h3 = 59.5×4.4×0.98×0.97 = 248.9 Nm TIII = TII×h2×h4 = 248.9×0.98×0.99 = 241.5 Nm 輸出轉(zhuǎn)矩為： TI' = TI×0.98 = 58.3 Nm TII' = TII×0.98 = 243.9 Nm TIII' = TIII×0.98 = 236.7 Nm 第五部分 V帶的設(shè)計 1 選擇普通V帶型號 計算功率Pc: Pc = KAPd = 1.3×2.65 = 3.44 KW 根據(jù)手冊查得知其交點在A型交界線范圍內(nèi)，故選用A型V帶。 2 確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速 取小帶輪直徑為d1 = 100 mm,則： d2 = n1×d1×(1-e)/n2 = i0×d1×(1-e) = 3.5×100×(1-0.02) = 343 mm 由手冊選取d2 = 335 mm。 帶速驗算： V = nm×d1×π/(60×1000) = 1430×100×π/(60×1000) = 7.48 m/s 介于5~25m/s范圍內(nèi)，故合適。 3 確定帶長和中心距a 0.7×(d1+d2)≤a0≤2×(d1+d2) 0.7×(100+335)≤a0≤2×(100+335) 304.5≤a0≤870 初定中心距a0 = 587.25 mm，則帶長為: L0 = 2a0+π×(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4×a0) = 2×587.25+π×(100+335)/2+(335-100)2/(4×587.25)=1881 mm 由表9-3選用Ld = 1800 mm，確定實際中心距為： a = a0+(Ld-L0)/2 = 587.25+(1800-1881)/2 = 546.75 mm 4 驗算小帶輪上的包角a1: a1 = 1800-(d2-d1)×57.30/a = 1800-(335-100)×57.30/546.75 = 155.40>1200 5 確定帶的根數(shù)： Z = Pc/((P0+DP0)×KL×Ka) = 3.44/((1.32+0.17)×1.01×0.93) = 2.46 故要取Z = 3根A型V帶。 6 計算軸上的壓力： 由初拉力公式有： F0 = 500×Pc×(2.5/Ka-1)/(Z×V)+q×V2 = 500×3.44×(2.5/0.93-1)/(3×7.48)+0.10×7.482 = 135 N 作用在軸上的壓力： FQ = 2×Z×F0×sin(a1/2) = 2×3×135×sin(155.4/2) = 791.3 N 第六部分 齒輪的設(shè)計 （一） 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 1 齒輪材料、熱處理及精度： 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用軟齒面漸開線斜齒輪。 1） 材料：高速級小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪：274~286HBW。高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪：225~255HBW。取小齒齒數(shù)：Z1 = 21，則： Z2 = i×Z1 = 4.4×21 = 92.4 取：Z2 = 92 2） 初選螺旋角:b = 140。 2 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸，按齒面接觸強度設(shè)計： 確定各參數(shù)的值: 1) 試選Kt = 2.5 2) T1 = 59.5 Nm 3) 選取齒寬系數(shù)yd = 1 4) 由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8 5) 由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH = 2.44 6) 由式8-3得： ea = [1.88-3.2×(1/Z1+1/Z2)]×cosb = [1.88-3.2×(1/21+1/92)]×cos140 = 1.643 7) 由式8-4得： eb = 0.318ydZ1tanb = 0.318×1×21×tan140 = 1.66 8) 由式8-19得: Ze = = = = 0.78 9) 由式8-21得： Zb = = = 0.99 10) 查得小齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim1 = 650 MPa，大齒輪的接觸疲勞強度極限:sHlim2 = 530 MPa。 11) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1 = 60nkth = 60×408.6×1×8×300×1×6 = 3.53×108 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2 = 60nkth = N1/u = 3.53×108/ = 8.02×107 12) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1 = 0.9,KHN2 = 0.92 13) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力,取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得: [sH]1 = = 0.9×650 = 585 MPa [sH]2 = = 0.92×530 = 487.6 MPa 許用接觸應(yīng)力: [sH] = ([sH]1+[sH]2)/2 = (585+487.6)/2 = 536.3 MPa 3 設(shè)計計算: 小齒輪的分度圓直徑:d1t: = = 54.9 mm 4 修正計算結(jié)果： 1) 確定模數(shù)： mn = = = 2.54 mm 取為標準值:3 mm。 2) 中心距： a = = = 174.7 mm 3) 螺旋角： b = arccos = arccos = 140 4) 計算齒輪參數(shù)： d1 = = = 65 mm d2 = = = 284 mm b = φd×d1 = 65 mm b圓整為整數(shù)為：b = 65 mm。 5) 計算圓周速度v: v = = = 1.39 m/s 由表8-8選取齒輪精度等級為9級。 6) 同前，ZE = 189.8。由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)為:ZH = 2.44。 7) 由式8-3得： ea = [1.88-3.2×(1/Z1+1/Z2)]×cosb = [1.88-3.2×(1/21+1/92)]×cos140 = 1.643 8) 由式8-4得： eb = 0.318ydZ1tanb = 0.318×1×21×tan140 = 1.66 9) eg = ea+eb = 3.303 10) 同前，取:eb = 1 Ze = = = = 0.78 11) 由式8-21得： Zb = = = 0.99 12) 由表8-2查得系數(shù)：KA = 1，由圖8-6查得系數(shù)：KV = 1.1。 13) Ft = = = 1830.8 N = = 28.2 < 100 Nmm 14) 由tanat = tanan/cosb得： at = arctan(tanan/cosb) = arctan(tan200/cos140) = 20.60 15) 由式8-17得： cosbb = cosbcosan/cosat = cos14cos20/cos20.6 = 0.97 16) 由表8-3得： KHa = KFa = ea/cos2bb = 1.643/0.972 = 1.75 17) 由表8-4得： KHb = 1.17+0.16yd2+0.61×10-3b = 1.37 18) K = KAKVKHaKHb = 1×1.1×1.75×1.37 = 2.64 19) 計算d1： d1 ≥ = = 55.6 mm 實際d1 = 65 > 55.6所以齒面接觸疲勞強度足夠。 5 校核齒根彎曲疲勞強度： (1) 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： 1) 當量齒數(shù)： ZV1 = Z1/cos3b = 21/cos3140 = 23 ZV2 = Z2/cos3b = 92/cos3140 = 100.7 2) eaV = [1.88-3.2×(1/ZV1+1/ZV2)]cosb = [1.88-3.2×(1/23+1/100.7)]×cos140 = 1.658 3) 由式8-25得重合度系數(shù)： Ye = 0.25+0.75cos2bb/eaV = 0.68 4) 由圖8-26和eb = 1.66查得螺旋角系數(shù)Yb = 0.88 5) = = 2.96 前已求得:KHa = 1.75<2.96，故?。篕Fa = 1.75 6) = = = 9.63 且前已求得:KHb = 1.37，由圖8-12查得：KFb = 1.34 7) K = KAKVKFaKFb = 1×1.1×1.75×1.34 = 2.58 8) 由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)： 齒形系數(shù):YFa1 = 2.66 YFa2 = 2.17 應(yīng)力校正系數(shù):YSa1 = 1.59 YSa2 = 1.83 9) 由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強度極限為： sFlim1 = 500 MPa sFlim2 = 380 MPa 10) 同例8-2： 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1 = 4.71×108 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2 = 1.07×108 11) 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為： KFN1 = 0.85 KFN2 = 0.89 12) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.3，由式8-15得： [sF]1 = = = 326.9 [sF]2 = = = 260.2 = = 0.01294 = = 0.01526 大齒輪數(shù)值大選用。 (2) 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強度： mn≥ = = 1.74 mm 1.74≤3所以強度足夠。 (3) 各齒輪參數(shù)如下： 大小齒輪分度圓直徑： d1 = 65 mm d2 = 284 mm b = yd×d1 = 65 mm b圓整為整數(shù)為：b = 65 mm 圓整的大小齒輪寬度為：b1 = 70 mm b2 = 65 mm 中心距：a = 174.5 mm，模數(shù)：m = 3 mm 第七部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計 Ⅰ軸的設(shè)計 1 輸入軸上的功率P1、轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1: P1 = 2.54 KW n1 = 408.6 r/min T1 = 59.5 Nm 2 求作用在齒輪上的力: 已知小齒輪的分度圓直徑為: d1 = 65 mm 則: Ft = = = 1830.8 N Fr = Ft× = 1830.8× = 686.7 N Fa = Fttanb = 1830.8×tan140 = 456.2 N 3 初步確定軸的最小直徑: 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機械設(shè)計（第八版）》表15-3，取A0 = 112，得： dmin = A0× = 112× = 20.6 mm 顯然，輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大4%，故選取:d12 = 21 mm。帶輪的寬度：B = (Z-1)×e+2×f = (3-1)×18+2×8 = 52 mm，為保證大帶輪定位可靠?。簂12 = 50 mm。大帶輪右端用軸肩定位，故取II-III段軸直徑為:d23 = 26 mm。大帶輪右端距箱體壁距離為20，取:l23 = 35 mm。 4 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度: 初選軸承的類型及型號。為能順利地在軸端III-IV、VII-VIII上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標準，故取:d34 = d78 = 30 mm；因軸既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣本選用：30206型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為:d×D×T = 30×62×17.25 mm，軸承右端采用擋油環(huán)定位，由軸承樣本查得：30206。型軸承的定位軸肩高度：h = 3 mm，故?。篸45 = d67 = 36 mm，取：l45 = l67 = 5 mm。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于:d1≤2d56 ，所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體，所以:l56 = 70 mm；則: l34 = T+s+a-l45 = 17.25+8+11-5 = 31.25 mm l78 = T+s+a-l67 = 17.25+8+11+2-5 = 33.25 mm 5 軸的受力分析和校核: 1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30206圓錐滾子軸承查手冊得a = 16 mm 帶輪中點距左支點距離L1 = (52/2+35+16)mm = 77 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (70/2+31.25+5-16)mm = 55.2 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (70/2+5+33.25-16)mm = 57.2 mm 2）計算軸的支反力： 水平面支反力（見圖b）： FNH1 = = = 931.7 N FNH2 = = = 899.1 N 垂直面支反力（見圖d）： FNV1 = = = -852 N FNV2 = = = 747.4 N 3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖： 截面C處的水平彎矩： MH = FNH1L2 = 931.7×55.2 Nmm = 51430 Nmm 截面A處的垂直彎矩： MV0 = FQL1 = 791.3×77 Nmm = 60930 Nmm 截面C處的垂直彎矩： MV1 = FNV1L2 = -852×55.2 Nmm = -47030 Nmm MV2 = FNV2L3 = 747.4×57.2 Nmm = 42751 Nmm 分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。 截面C處的合成彎矩： M1 = = 69691 Nmm M2 = = 66878 Nmm 作合成彎矩圖（圖f）。 4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。 5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有： sca = = = MPa = 2.9 MPa≤[s-1] = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下： II軸的設(shè)計 1 求輸出軸上的功率P2、轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2： P2 = 2.41 KW n2 = 92.9 r/min T2 = 248.9 Nm 2 求作用在齒輪上的力: 已知大齒輪的分度圓直徑為: d2 = 284 mm 則: Ft = = = 1752.8 N Fr = Ft× = 1752.8× = 657.5 N Fa = Fttanb = 1752.8×tan140 = 436.8 N 3 初步確定軸的最小直徑: 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機械設(shè)計（第八版）》表15-3，取:A0 = 112，得: dmin = A0× = 112× = 33.2 mm 輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處d12，所以同時需要選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩:Tca = KAT2，查《機械設(shè)計（第八版）》表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取:KA = 1.2，則: Tca = KAT2 = 1.2×248.9 = 298.7 Nm 由于鍵槽將軸徑增大4%，選取聯(lián)軸器型號為:LT7型，其尺寸為：內(nèi)孔直徑40 mm，軸孔長度84 mm，則：d12 = 40 mm，為保證聯(lián)軸器定位可靠取：l12 = 82 mm。半聯(lián)軸器右端采用軸端擋圈定位，按軸徑選用軸端擋圈直徑為：D = 50 mm，左端用軸肩定位，故取II-III段軸直徑為：d23 = 45 mm。 4 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度： 初選軸承的類型及型號。為能順利地在軸端III-IV、VI-VII上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標準，故取：d34 = d67 = 50 mm；因軸既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣本選用:30210型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為：d×D×T = 50mm×90mm×21.75mm。軸承端蓋的總寬度為：20 mm，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為：l = 20 mm，l23 = 35 mm。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取大齒輪的內(nèi)徑為：d2 = 58 mm，所以：d45 = 58 mm，為使齒輪定位可靠?。簂45 = 63 mm，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度：h ≥ 0.07d = 0.07×58 = 4.06 mm，軸肩寬度：b ≥ 1.4h = 1.4×4.06 = 0 mm，所以：d56 = 67 mm，l56 = 6 mm；齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則： l34 = T+s+a+2.5+2 = 21.75+8+11+2.5+2 = 45.25 mm l67 = 2+T+s+a+2.5-l56 = 2+21.75+8+11+2.5-6=39.25 mm 5 軸的受力分析和校核: 1）作軸的計算簡圖（見圖a）: 根據(jù)30210圓錐滾子軸承查手冊得a = 20 mm 齒寬中點距左支點距離L2 = (65/2-2+45.25-20)mm = 55.8 mm 齒寬中點距右支點距離L3 = (/2+6+39.25-20)mm = 57.8 mm 2）計算軸的支反力： 水平面支反力（見圖b）： FNH1 = = = 891.8 N FNH2 = = = 861 N 垂直面支反力（見圖d）： FNV1 = = = 880.5 N FNV2 = = = 223 N 3）計算軸的彎矩，并做彎矩圖： 截面C處的水平彎矩： MH = FNH1L2 = 891.8×55.8 Nmm = 49762 Nmm 截面C處的垂直彎矩： MV1 = FNV1L2 = 880.5×55.8 Nmm = 49132 Nmm MV2 = FNV2L3 = 223×57.8 Nmm = 12889 Nmm 分別作水平面彎矩圖（圖c）和垂直面彎矩圖（圖e）。 截面C處的合成彎矩： M1 = = 69930 Nmm M2 = = 51404 Nmm 作合成彎矩圖（圖f）。 4）作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。 5）按彎扭組合強度條件校核軸的強度： 通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C）的強度。必要時也對其他危險截面（轉(zhuǎn)矩較大且軸頸較小的截面）進行強度校核。根據(jù)公式（14-4），取a = 0.6，則有： sca = = = MPa = 8.5 MPa≤[s-1] = 60 MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算W時，忽略單鍵槽的影響）。軸的彎扭受力圖如下： 第八部分 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 1 輸入軸鍵計算： 校核大帶輪處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：b×h×l = 6mm×6mm×45mm，接觸長度:l' = 45-6 = 39 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×6×39×21×120/1000 = 147.4 Nm T≥T1，故鍵滿足強度要求。 2 輸出軸鍵計算： (1) 校核大齒輪處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：b×h×l = 16mm×10mm×50mm，接觸長度:l' = 50-16 = 34 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×10×34×58×120/1000 = 591.6 Nm T≥T2，故鍵滿足強度要求。 (2) 校核聯(lián)軸器處的鍵連接： 該處選用普通平鍵尺寸為：b×h×l = 12mm×8mm×70mm，接觸長度:l' = 70-12 = 58 mm，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為: T = 0.25hl'd[sF] = 0.25×8×58×40×120/1000 = 556.8 Nm T≥T2，故鍵滿足強度要求。 第九部分 軸承的選擇及校核計算 根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命： Lh = 8×1×8×300 = 19200 h 1 輸入軸的軸承設(shè)計計算: (1) 初步計算當量動載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以: P = XFr+YFa = 1×686.7+0×456.2 = 686.7 N (2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為: C = P = 686.7× = 4359 N (3) 選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:30206軸承，Cr = 43.2 KN，由課本式11-3有： Lh = = = 3.98×107≥Lh 所以軸承預(yù)期壽命足夠。 2 輸出軸的軸承設(shè)計計算: (1) 初步計算當量動載荷P: 因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0所以: P = XFr+YFa = 1×657.5+0×436.8 = 657.5 N (2) 求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為: C = P = 657.5× = 2675 N (3) 選擇軸承型號: 查課本表11-5，選擇:30210軸承，Cr = 73.2 KN，由課本式11-3有： Lh = = = 1.17×109≥Lh 所以軸承預(yù)期壽命足夠。 第十部分 減速器及其附件的設(shè)計 1 箱體（箱蓋）的分析： 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個零件，設(shè)計時應(yīng)力求各零件之間配置恰當，并且滿足強度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機器。 2 箱體（蓋）的材料： 由于本課題所設(shè)計的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因為鑄造的減速箱剛性好,易得到美觀的外形,易切削,適應(yīng)于成批生產(chǎn)。 3 箱體的設(shè)計計算，箱體尺寸如下： 代號 名稱 計算與說明 結(jié)果 d 箱體壁厚 d = 0.025a+3 ≥ 8 取d = 10 mm d1 箱蓋壁厚 d1 = 0.02a+3 ≥ 8 取d1 = 10 mm d' 箱體加強筋厚 d' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d' = 10 mm d1' 箱蓋加強筋厚 d1' = 0.85d1 = 0.85×10 = 8.5 取d1' = 10 mm b 箱體分箱面凸緣厚 b≈1.5d = 1.5×10 = 15mm 取b = 15 mm b1 箱蓋分箱面凸緣厚 b1≈1.5d11.5×10 = 15mm 取b1 = 15 mm b2 平凸緣底厚 b2≈2.35d = 2.35×10 = 23.5mm取b2 = 24 mm df 地腳螺栓 df = 0.036a+12 = 18.37 取df = 20 mm d1 軸承螺栓 d1 = 0.7df = 12.86 取d1 = 14 mm d2 聯(lián)接分箱螺栓 d2 = (0.5-0.7)df = 10-14 取d2 = 10 mm d3 軸承蓋螺釘 d3 = 10 mm 取d3 = 10 mm d4 檢查孔螺釘 M8×22 n 地腳螺栓數(shù) ?。簄 = 6 第十一部分 潤滑與密封設(shè)計 對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于150-200 m/min，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用CKC150潤滑油，裝至規(guī)定高度。油的深度為：H+h1： H = 30 mm h1 = 34 mm 所以：H+h1 = 30+34 = 64 mm 。 其中油的粘度大，化學合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為Ra=6.3，密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，為150mm。并勻均布置，保證部分面處的密封性。 設(shè)計小結(jié) 這次關(guān)于帶式運輸機上的一級圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。通過兩個星期的設(shè)計實踐，使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當強的技術(shù)課程，它融《機械原理》、《機械設(shè)計》、《理論力學》、《材料力學》、《互換性與技術(shù)測量》、《工程材料》、《機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計》等于一體。 這次的課程設(shè)計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想、訓(xùn)練綜合運用機械設(shè)計和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實際反應(yīng)和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關(guān)機械設(shè)計方面的知識等方面有重要的作用。 本次設(shè)計得到了指導(dǎo)老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導(dǎo)和幫助。設(shè)計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關(guān)機械設(shè)計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設(shè)計習慣和思維從而提高設(shè)計實踐操作能力。 參考文獻 1 《機械設(shè)計（第八版）》　高等教育出版社。 2 《機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計》　高等教育出版社。 3 《機械零件手冊》 天津大學機械零件教研室。