1 機械設計課程設計說明書 設計題目 鏈板式輸送機傳動裝置 設 計 者： 指導老師 ： 學 號 ： 班 級 ： 2013.12.9 2 目 錄 1 傳動簡圖 的擬定 3 2 電動機的選擇 4 3 傳動比的分配 4 4 傳動參數的計算 5 5 鏈傳動的設計 與計算 5 6 圓錐 齒輪傳動的設計計算 7 7 圓柱齒輪傳動的設計計算 10 8 軸的設計計算 13 9 鍵連接的選擇和計算 23 10 滾動軸承的設計和計算 24 11 聯軸器的選擇 25 12 箱體的設 計 25 13 潤滑和密封設計 27 設計總結 28 參考文獻 28 3 1 傳動簡圖的擬定 1.1 技術參數： 輸送鏈的牽引力： 9 kN ， 輸送鏈的速度 ： 0.35 m/s， 鏈輪的節圓直徑： 370 mm。 1.2 工作條件： 連續單向運轉，工作時有輕微振動，使用期 10 年（每年 300 個工作日 ） ，小批量生產， 兩班制工作，輸送機工作軸轉速允許誤差 5%。鏈 板式輸送機的傳動效率為 95%。 1.3 擬定傳動方案 傳動裝置由電動機，減速器，工作機等組成。減速器為二級圓錐圓柱齒輪減速器。外傳動為鏈傳動。方案簡圖如圖。 方案圖 4 2 電動機的選擇 2.1 電動機的類型： 三相交流異步電動機（ Y 系列） 2.2 功率的確定 2.2.1 工作機所需功率wP(kw): wP=wwvF/(1000w)=9000 0.35/(1000 0.95)= 3.316kw 2.2.2 電動機至工作機的總效率： = 1 323 4 56=0.99 399.0 0.97 0.98 0.96 0.96=0.841 （ 1 為聯軸器的效率， 2 為軸承的效率，3為圓錐齒輪傳動的效率， 4 為圓柱齒輪的傳動效率，5為 鏈 傳動的效率，6為卷筒的傳動效率） 2.2.3 所需電 動機的功率dP(kw): dP = wP / =3.316Kw/0.841=3.943kw 2.2.4 電動機額定功率 :dm PP 2.4 確定電動機的型號 因同步轉速的電動機磁極多的，尺寸小，質量大，價格高，但可使傳動比和機構尺寸減小，其中mP=4kN，符合要求，但傳動機構電動機容易制造且體積小。 由此選擇電動機型號： Y112M 4 電動機額定功率mP=4kN,滿載轉速 =1440r/min 工作機轉速筒n=60*V/( *d)=18.0754r/min 電動機型號 額定功率 (kw) 滿載轉速 (r/min) 起動轉矩 /額定轉矩 最大轉矩 /額定轉矩 Y112M1-4 4 1440 2.2 2.3 選取 B3 安裝方式 3 傳動比的分配 總傳動比：總i=mn/筒n=1440/18.0754=79.667 設高速輪的傳動比為 1i ,低速輪的傳動比為 2i ,鏈 傳動比為3i，減速器的傳動比為減i,鏈 傳動的傳動比推薦 S=1.5 故可知安全。 8.3.15 截面 6 左側 抗彎截面系數 333 6.1 7 5 6 1561.01.0 mmdW 抗扭截面系數 333 2.3 5 1 2 3562.02.0 mmdWt 截面 6左側彎矩 mmNM 1 1 31 6 782 35822 0 07 0 0截面 6上的扭矩 3T=360.32N m 截面上的彎曲應力 M P aWMb 44.66.1 75 6 11 13 1 67 截面上的扭轉切應力 M P aWT TT 2 8 6.102.3 5 1 2 33 6 0 3 2 03 由課本附表 3-8 用插值法求得 k/=3.75，則k/=0.8 3.75=3 軸按磨削加工，有附圖 3-4 查得表面質量系數為=0.92 故得綜合系數為 K k / +1/ 1 =3.75+1/0.92 1 =3.84 K k/+1/ 1=3+1/0.92 1 =3.09 又取碳鋼的特性系數 05.0,1.0 所以軸的截面 5 右側的安全系數為 maKS 1 08.1001.044.684.3 275 maKS 1 60.92/28.1005.02/28.1009.3 155 22SSSSSca 95.660.908.1060.908.1022 S=1.5 故可知其安全。 23 9 鍵連接的選擇和計算 9.1 輸入軸與聯軸器的鏈接 軸徑 mmd 2812 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 78 ，長 L=50mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=4.0mm， 輪轂深度 1t3.3mm。圓角半徑 r=0.2mm。查課本表 6-2 得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 78.9350828 2626004dhl T4 滿足強度要求。 9.2 輸入軸與小圓錐齒輪的鏈接 軸徑 mmd 2867 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 78 ，長 L=40mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=4.0mm， 輪轂深度 1t 3.3mm。圓角半徑 r=0.2mm。查課本表 6-2 得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 58.11640828 2 6 26 0 04dhl T4 滿足強度要求。 9.3 中間軸與大圓錐齒輪的鏈接 軸徑 mmd 3523 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 810 ，長 L=32mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=5.0mm， 輪轂深度 1t 3.3mm。圓角半徑 r=0.3mm。查課本表 6-2 得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 37.3932835 882004dhl T4 滿足強度要求 。 9.4 中間軸與小圓柱齒輪的鏈接 軸徑 mmd 3545 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 810 ，長 L=63mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=5.0mm， 輪轂深度 1t 3.3mm。圓角半徑 r=0.3mm。查課本表 6-2 得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 00.2063835 882004dhl T4 滿足強度要求。 9.5 輸出軸與大圓 柱齒輪的鏈接 軸徑 mmd 4012 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 812 ，長 L=56mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=5.0mm， 輪轂深度 1t 3.3mm。圓角半徑 r=0.3mm。查課本表 6-2 得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 42.8256840 3603204dhl T4 滿足強度要求。 9.6 輸出軸與滾子鏈輪的鏈接 軸徑 mmd 5656 ，選取的 平鍵界面為 mmhb 1016 ，長 L=63mm。由指導書表 14-26 得，鍵在軸的深度 t=6.0mm， 輪轂深度 1t 4.3mm。圓角半徑 r=0.3mm。查課本表 6-2得，鍵的許用應力 120MPap 。 pp 85.40631056 3603204dhl T4 滿足強度要求。 24 10 滾動軸承的設計和計算 10.1 輸入軸上的軸承計算 10.1.1 已知 :1n=1440r/min， NFt 5.859， NFr 8.300, NFa 9.85 N5.36C 0r K N2.45C r K e=0.37， Y=1.6 10.1.2 求相對軸向載荷對應的 e 值和 Y 值 相對軸向載荷 0.00136350085.9CF0a 0 .2 8 63 0 0 .88 5 .9FFra 比 e 小 10.2.2 求兩軸承的軸向力 NNYF 59.268)6.12/(5.859)2/(F1t1d NNYF 94)6.12/(8.3 0 0)2/(F 2r2d NFF da 59.26811 NFa 942 10.1.3 求軸承當量動載荷 1P 和 2P 0.31859.5268.59FF r1a1 48000h 故可以選用。 故可以選用。 10.2 中間軸上的軸承計算 10.2.1 已知： 2n =411.43r/min， NFt 25201 ， NFr 2.9171 NFt 10892 ， NFr 9.2422 ， NFa 17.692 63000NC0 ， 59000NC ， e=0.31， Y=1.9 10.2.2 求兩軸承的軸向力 NNYF 15.6 6 3)9.12/(2 5 2 0)2/(F 1t1d NNYF 92.63)9.12/(9.2 4 2)2/(F2r2d NFFda 15.66311 NFa 92.632 10.2.3 求軸承當量動載荷 1P 和 2P 0.2632520663.15FF r1a1 e 0.264242.963.92FF r2a2 48000h 故可以選用。 10.3 輸出軸上的軸承計算 10.3.1 已知：3n=95.68r/min，1tF= N2402 ，1rF=874.2N， 158000NC 0 ， 130000NC ， e=0.35， Y=1.7 10.3.2 求兩軸承的軸向力 aF NNYF 8.706)7.12/(2 4 0 2)2/(F rd 10.3.3 求軸承當量動載荷 P 0.292402706.8FF r1a 48000h 故可以選用。 11 聯軸器的選擇 在軸的計算中已選定聯軸器型號， 選 LT4型彈性套柱銷聯軸器 。其 公稱轉矩為 m3N6 ，許用轉速為 5700 r/min。 12 箱體的設計 12.1 箱體的基本結構設計 箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動件的嚙合精度，使箱體有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復雜，其重量約占減速器的一半，所以箱體結構對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗，重量及成本等有很大的影響。箱體結構與受力均較復雜，各部分民尺寸一般按經驗公式在減速器裝配草圖的設計和繪制過程中確定。 12.2 箱體的材料及制造方法 選用 HT200，砂型鑄造。 12.3 箱體各部分的尺寸（如表 1、 2） 26 表 1：箱體參數 名 稱 符 號 圓錐圓柱齒輪減速器 計算結果 機座壁厚 0.025a+3mm 8mm 8 機蓋壁厚 1（ 0.80.85） 8mm 8 機座凸緣厚度 b 1.5 12 機蓋凸緣厚度 1b 1.5 12 機座底凸緣厚度 p 2.5 20 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12mm 20 地腳螺釘數目 n a 250mm 4 軸承旁連接螺栓直徑 d1 0.75 df 16 機座與機蓋連接螺栓直徑 d2 (0.50.6) df 12 連接螺栓 d2 的間距 l 150200mm 軸承端螺釘直徑 d3 (0.40.5) df 10 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.30.4) df 8 定位銷直徑 d (0.70.8) d2 9 df、 d1 、 d2 至外機壁距離 1c 見 表 2 d1 、 d2 至緣邊距離 2c 見表 2 軸承旁凸臺半徑 1R 2c 凸臺高度 h 根據低速軸承座外徑確 定 50 外機壁到軸承端面距離 1l c1+ c2+(58)mm 50 內機壁到軸承端面距離 2l + c1+ c2+(58)mm 58 大齒輪齒頂圓與內機壁距離 1 1.2 10 齒輪端面與內機壁的距離 2 10 機蓋、機座肋厚 1m 、 m m1 0.85 1， m 0.85 7 軸承端蓋外徑 2D 軸承座孔直徑 +(55.5) d3 110 / 130 軸承端蓋凸緣厚度 e (11.2) d3 10 軸承旁連接螺栓距離 s 盡量靠近，以 Md1 和 Md3不發生干涉為準 27 表 2：連接螺栓扳手空間 c1 、 c2 值和沉頭座直徑 螺栓直徑 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 1minc13 16 18 22 26 34 40 2minc11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 18 22 26 33 40 48 61 13 潤滑和密封設計 13.1 潤滑 齒輪圓周速度 v5m/s 所以采用浸油潤滑，軸承采用脂潤滑。浸油潤滑不但起到潤滑的作用，同時有助箱體散熱。為了避 免浸油的攪動功耗太大及保證齒輪嚙合區的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設計的減速器的合適浸油深度 H1 對于圓柱齒輪一般為 1 個齒高，但不應小于 10mm，保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到油池的距離為50mm。換油時間為半年，主要取決于油中雜質多少及被氧化、被污染的程度。查手冊選擇 L-CKB 150 號工業齒輪潤滑油。 13.2 密封 減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承內側、箱體接受能力合面和軸承蓋、窺視孔和放油的接合面等處。 13.2.1 軸伸出處的密封：作用是使滾動軸承與箱外隔絕，防止潤滑油漏出以及箱體外雜質、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。由脂潤滑選用氈圈密封，氈圈密封結構簡單、價格便宜、安裝方便、但對軸頸接觸的磨損較嚴重，因而工耗大，氈圈壽命短。 13.2.2 軸承內側的密封：該密封處選用擋油環密封，其作用用于脂潤滑的軸承，防止過多的油進入軸承內，破壞脂的潤滑效果。 13.2.3 箱蓋與箱座接合面的密封：接合面上涂上密封膠。 28 設計總結 雖然這次課程設計只有短短的三周，但是使我體會到了很多。明白了一張比較完美的裝配圖是要付出多少努力，加強了我的 動手、思考和解決問題的能力 ，使我對機械設計有更深刻的認識。 同時要感謝肖老師多次親自進入我們寢室，給我們指出了多