1、機械設計基礎課程設計金屬材料工程 金屬材料131周雪峰150513109指導老師：完成時間：2016年 4 月設計任務書一、設計題目帶式輸送機用單級直齒圓柱齒輪展開式減速器，他的主要功能是通過輸送帶運送機器零部件或其他物料。其傳動簡圖如下圖所示，主要由電動機1聯軸器2、減速器3、聯軸器4、驅動鼓輪5、輸送帶6等組成。參數123456運輸帶工作拉力F ( N)140014501500155016001650運輸帶工作速度v (m/s)1.61.551.51.451.41.35卷筒直徑D ( mm)300300300300300300三、工作條件輸送機單向旋轉，稍有振兩班制工作，使用期限10年，小

2、批量生產，輸送帶速度允許誤差：%。、設計任務-5二、傳動方案分析 三、電動機的選擇和計算 四、一級齒輪的設計計算及結構說明五、V帶的設計計算及結構說明13六、軸的設計計算及校核14七、滾動軸承的選擇及壽命校核16八、鍵的選擇與校核18九.聯軸器的選擇19十.減速器潤滑方式、密圭寸形式19卜一.箱體主要結構尺寸21十二.參考文獻21十三.設計總結22設計計算內容及說明主要結果課程設計計算書計算項目機械設計課程設計是我們第一次較全面的機械設計訓練，是機械制圖、工程力學、公差配合與技術測量、機械制造技術基礎和目的機械設計課程重要的綜性與實踐性教學環節。其基本目的是:(1)通過機械設計課程的設計，綜合

3、運用有關先修課程的理論， 結合生產實際知識，培養分析和解決一般工程實際問題的能力,并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。(2).學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝 置或簡單機械的設計原理和過程。(3).進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用 設計資料(手冊、圖冊、標準和規范等)。我們這次的設計題目是 帶式輸送機，他的主要功能是通過輸送帶運送機器零部件或其他物料。我們組根據設計任務對閉式一級圓柱齒輪減速器傳動方案進行了分析和討論。傳 方 分析如圖所示，帶式輸送機由電動機驅動。電動機通過聯軸器將動力傳入圓柱齒輪減速器，再通過聯軸器，將動力傳至輸送機滾筒，帶動輸送帶

4、工作。帶式IS送機苫勵簡圖電殆機方案中采用的是閉式兩級一柱齒輪減速器計算項目設計計算內容及說明主要結果三、電動機1.電動機的的選擇的選擇和計算(1)工作機的功率PwPw = F?V1000? w15001.61000 w卩4=史=一e2.80KW1000Y132M1-6n 滿=960(r/mi n)卷筒軸的工作轉速nw= 60 1000D 1.660 1000 1.6? 250e 122.23r/min按推薦的合理傳動比，i帶=24, i齒輪=36所以i總=624電動機的工作轉速n i 總 * nw= (624)X122.23n( 733.382933.52)r/min總效率nn= n帶 n軸

5、承 n齒輪n聯軸器 n滾筒=0.95 0.9875 0.9750.96 0.99e 0.869(3)所需電動機功率PdPd W/n=2.433/0.869=2.80(kW)查簡明機械設計手冊附表8得Pcd=4Kw選 Y160M1-6n 滿=960 (r/min)2.傳動比的分配轉速ni 總=n 滿/n=960/122.23=7.854取齒輪ii=3.5取帶i2=2.23.動力運動參數計算no= n 滿=960 (r/min)ni = n0=960 (r/min)n2= ni/ ii=960/3.5=274(r/mi n)n3= n2/i2 =274/2.2=124 (r/mi n)計算項目設計

6、計算內容及說明主要結果(2)數據列表如下軸號功率P/kW扭矩T/(N/m)轉速N/(r/min)輸入輸入電動機軸427.85960I3.7594.55274n3.56199.70124工作機軸3.42193.7124傳動比i效率n3.50.972.20.9610.97ii2=3.5123=2.21.選材料，確定初步參數:四.一級齒 輪的設計 計算及結 構說明(1)選材：由表18-4機械原理與機械設計小齒輪：選用40Cr調質，平均取齒面硬度為260HBS。大齒輪：選用45鋼調質，平均取齒面硬度為230HBS。(2)初選齒數：取小齒輪數為乙=25大齒輪數則為Z2=乙 Xi =3.5 25=88選擇

7、齒寬系數d和傳動精度等級參照表18-12，取 d=1。參照表18-2，選擇8級精度等級。(4)確定載荷系數K查表4-25課程設計實例與機械設計 駱素君主編,得：K=1.2小齒輪： 選 用40Cr 調質大齒輪： 選用45鋼調質乙=25乙=88a122.齒面接觸疲勞強度計算(1)確定作用接觸應力H由表18-21，取接觸疲勞極限參照表18-11，取安全因數 許用接觸應力H lim 1720MpaH lim 2580MpaSh=1H 1 =( H lim 1 XZn1)/ Sh=(720 092)/ Sh =662.4 MpaH2=( H lim 2 XZn2)/ Sh=(580 )0.96) / S

8、h =556.8 Mpa彈性系數Ze,由表18-9, Ze=190 jMpa帶點區域系數 Zh，由圖18-20，取 Zh=2.5(4)所需小齒輪直徑d1d1J2 1.2 7.16 104 j4.3 1)190 2.5 0.8792 =313 右3 ()556.8=49.2mm(5)確定中心距模數等主要幾何參數取 Z1=25Z2= Z 1*u=20*2.2=88m= d1/Z1=49.2/25=2圓整模數，取m=2貝U d1=mXZ1=2.5 )5=50mmd2=mXZ2=2.5)88=220mmb2= d d1=50mm則大齒輪寬小齒輪寬b1=60mmd1d2250220135mm3.齒根抗彎

9、疲勞強度驗算(1)求許用彎曲應力F由 N1=1.54 X09由圖18-25，取壽命系數N2=3.57 X08YN1=Y N2 = 1d1=50mm d2=220mmm=2mm812135mm由圖18-6,分別取極限應力F lim1=290Mpa由圖18-26,取尺寸系數表18-11，取安全系數則許用彎曲應力F1 = 2Flim1 杯1 皿 2F lim 2=270 MpaYx=1Sf=1.25290 1 1 =464M pa SF1.25Lc、 2 Flim 2 XYN2 XYx 2 220 1 1 F2=352 MpaSF1.25(2)齒形系數 YFa1,YFa2，由圖 18-23，取YFa

10、1=2.80YFa2 =2.21(3)應力修正系數Ysa1=1.55Ysa1,Ysa2，由圖 18-24,取Ysa2 = 1.77(4)校核齒根抗彎疲勞強度，齒根彎曲應力F1= 2KT1 yFa1&Sa1ybd1m96=83Mpa F1F2=F1 Y=83抗彎疲勞強度足夠。4.輪的幾何尺寸計算(1)齒頂圓直徑dada1da2d12ha1(Z1d22ha2( Z22 2 7.16 104 X2.8 X.55 650 50 2.52.21 1,772.8 1.552ha *) m2ha*)m全齒高h(c* 0.25)=75Mpa F2(2521)2(88 2 1) 254( mda1=54mm a

11、a2=180m180 mmh (2ha * c*)m (210.25)24. 5( mm計算項目設計計算內容及說明主要結果齒厚S齒根高齒頂高巴 3.14 23.14(mm2 2hfha齒根圓直徑dfdf 1 d12hfdf 2 d22hf5.輪的結構設計(ha *c*)m 2. 5 mmha50220小齒輪采用齒輪軸結構,22. 545( mm22. 5215mm大齒輪采用實心打孔式結構大齒輪的有關尺寸計算如下:軸孔直徑d 40mm輪轂長度I與齒寬相等l 50(mm)輪轂直徑D175(mm)輪緣厚度輪緣內徑D2d a22202 5.6D22hD11.6d1.6 4064(mm)10(mm)2

12、10188.8(mm)圓整， 取 D2185(mm)腹板厚度 c 16(mm)腹板中心孔直徑D。130(mm)取腹板孔直徑do 20(mm)齒輪倒角取n 2(mm)齒輪工作圖如下圖所示五、V帶設計計算及結構說|?。?；IUl m gQ pn 昌ina1.確定計算功率由公式PC=KA P可確定計算功率PC式中：P所需傳遞的額定功率，kwKA 工作情況系數根據原動機的工作條件，查1表10-7得KA=1.3P c=1.3*4=5.2Kw2、帶型號的選擇根據PC=5.2kw，小帶輪的轉速n 1=960r/min,查【1】圖選定V帶的型號為A型3、確定帶輪的基準直徑并驗算帶速(1)初選小帶輪的基準直徑1d

13、d查表可知，小帶輪基準直徑的推薦值為80100mm, 取小帶輪的基準直徑為90mm(2)驗算帶速 由公式:V= n d1n1/(60*1000)計算可知,v=6.69 (m/s)5m/s 25m/s可知帶速合適。一般條件下應控制在(3)計算并確定大帶輪的基準直徑 d2。i=n i/n2=960/274=3.5d2=di*i=315(4)確定V帶的中心距a和基準長度Ld由公式:0.7(d1+d2) a0 2 (d1+d2)得出 283.5mm a0 120六、軸的1軸的選材及其許用應力設計計算及校核查機械原理與機械設計 軸I,軸n,軸m選40Cr 鋼，調質處理，HBS=241266, b 750

14、s 550Mpa，1 350Mpa，G 100di32 mm2.按扭矩估算最小直徑軸Id1 嚼 1嗎 22(mm)d235mmd350mm標準直徑d132( mm)軸n d2磴 11標 33-3(mm選取標準直徑d235(mm)軸m d3 cJ空冋空 47.50(mm)V n3V 68選取標準直徑d3 50( mm)3軸的結構設計根據軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則，所有軸均設計為階梯軸。4.軸m的強度校核切向力Ft4d42 932.4 10331080(N)60徑向力Fr4Ft4tan 31080 tan20 11312.2(N)RhaRhbFt431080(N)RhbR

15、haM HCRvaRvbRvaMVCi 10487(N)108 5520592(N)Rha 55RVBFr4Fr4 55108 557495(N)Rvc 55軸按脈動轉矩T 932(N m)31020592 55 1011312(N)3817( N)1037495 55 10 3所以0.6查課本表20-41133(N m)412(N m)1b75Me C ( T)2d3103|MV0.11bJ412 (0.6 932)2280(N m)103亠 33.4(mm) 0.1 75考慮鍵槽d3 33.4 1.05 36.40 60所以強度足夠Hi七、滾動軸承的選擇及壽命(GB/T276-1994)校

16、核壽命計算:Fti2T1d12 71.6 1032387(N)50選用深溝球軸承軸6008Fr1Ft1 ta n202387 0.36 868(N)6009考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用的是單列深溝球軸 承軸I 6008 兩個，軸n 6009兩個，軸m選用 6011兩個6011L-10h106 (ft C 60n1 (435651 h)10660_960(125.5103)3(868)預因為兩軸承承受純徑向載荷R Fr1 868(N) 查機械原理與機械設計表 21-7X=1,Y=0基本額定載荷Cr 25.5(KN) 查表21-9期壽命為：10年，兩班制-103301652800(h)L-

17、10h所以軸承6008合格軸nFt3並?d3292 10367.58652(N)Fr3 Ft3a n208652 0.363114(N)因為兩軸承承受純徑向載荷F2 Fr33114(N)查機械原理與機械設計表 21-7X=1,丫=0基本額定載荷Cr 25.5(KN)查表21-9L旦Gh60門210660 12474007. 6h預期壽命為:ft 1晉)(125. 5103)310年，兩班制L 10 330 1652800( h)l=102Tp=d l k 32 40 432 九6 10 =28Mpa l=122.n 號軸 d=40選鍵 128, 1=48,M0選擇45號鋼，其許用擠壓應力p=1

18、50 Mpa山軸d=50Mpa l=18 X12T 2 292 103p =96d l k 38 40 4X60則強度足夠，合格3.m號軸外伸端d=50,中間連齒輪軸d=60選鍵 18X11, 1=60,選擇45號鋼B型，其許用擠壓應力P=150Mpa32T 2 932.4 10 一 、 p =138 Mpa pd l k 50 60 4.52T 2 932.4 103,p =119Mpa pd l k 47.5 60 5.5則強度足夠，合格九.聯軸由于減速器載荷平穩，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆器的選擇方便及經濟問題，選用剛彈性套柱銷聯軸器1.減速器進口端73.8( N?m)選用TL6型(

19、GB/T 4323-2002)彈性套柱銷聯軸器，采用丫型軸孔，A型鍵，軸孔直徑d=3240mm選d=32mm,軸孔長為 L=50mm2.減速器的出口端T4932.4(N ?m)選用TL9型(GB/T 4323-2002)彈性套柱銷聯軸器，采用丫型軸孔，C型鍵，軸孔直徑d=5071mm選d=50mm,軸孔長為 L=60mm十.減速器潤滑方式、密封1.潤滑方式選用TL6 型d=32mm,軸孔長度 為L=50mmY型軸孔,A型鍵選用TL9型d=50mm,軸孔長度 為L=60mmY型軸孔，C型鍵形式齒輪采用浸油潤滑，由于低級周向速度為78m/mi n.所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為19mm.

20、則2號齒輪的浸油高度為14m m。選用150號機械油(GB443-1989)。軸承用潤滑脂潤滑，因為采用了擋油環結構。2.密封形式(1).箱座與箱蓋凸緣結合面的密封選用在結合面涂密封漆或水玻璃的方法。(2).觀察孔和油孔等處接合面采用在與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封。密封。(3).軸的外伸端與軸承端蓋的密封采用半粗羊毛氈加以計算項目設計計算內容及說明主要結果卜一.箱體主要結箱座壁厚 =10mm構尺寸箱座凸緣厚度b=1.5mm, 15mm箱蓋厚度i=8mm箱座凸緣厚度b1=12mm箱底座凸緣厚度P=2.5,=25mm齒輪軸端面與箱體內壁距離L=10mm大齒輪端面與箱體內壁距離L=12mm十二.參考文獻社,上下板筋厚度 mi=6.8mm,參考文獻:m2=8.5mm1楊可楨等。機械設計基礎。北京：北高等教育出版2013年8月2陳立德等。機械設計課程設計。北京：高等教育出版社，2003年7月十三