機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目帶式運輸機(jī)傳動裝置設(shè)計I*學(xué)院(系)*班設(shè)計者 sc 指導(dǎo)老師 * 2017年5月12日（北京航空航天大學(xué)）前言本設(shè)計為機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的內(nèi)容，是先后學(xué)習(xí)過畫法幾何、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、工程材料、加工工藝學(xué)等課程之后的一次綜合的練習(xí)和應(yīng)用。本設(shè)計說明書是對帶式運輸機(jī)傳動裝置設(shè)計I的說明，該傳動裝置使用廣泛，本次設(shè)計是使用已知的使用和安裝參數(shù)自行設(shè)計機(jī)構(gòu)具體尺寸、選擇材料、校核強(qiáng)度，并最終確定形成圖紙的過程。通過設(shè)計，我們回顧了之前關(guān)于機(jī)械設(shè)計的課程，并加深了對很多概念的理解，并對設(shè)計的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。目錄前言2機(jī)械零件課程設(shè)計任務(wù)書4一、題目：帶式運輸機(jī)傳動裝置設(shè)計4二、設(shè)計任務(wù)4三、具體作業(yè)4主要零部件的設(shè)計計算5一、傳動方案的確定5二、電動機(jī)的選擇、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)51電動機(jī)的選擇52傳動比分配63各級傳動的動力參數(shù)計算64將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表7三、傳動零件的設(shè)計、計算71.V帶傳動的設(shè)計72帶的參數(shù)尺寸列表93減速器齒輪（閉式、斜齒圓柱齒輪）設(shè)計9四、軸的設(shè)計與校核121I軸的初步設(shè)計122I軸強(qiáng)度校核133II軸的初步設(shè)計154II軸強(qiáng)度校核16五、鍵聯(lián)接的選擇與校核181I軸外伸端處鍵聯(lián)接182II軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接193II軸外伸端處鍵聯(lián)接19六、軸承的選擇與校核191、高速軸承202、低速軸承21七、聯(lián)軸器的選擇與計算21八、潤滑與密封形式，潤滑油牌號說明22九、箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸22十、參考資料23機(jī)械零件課程設(shè)計任務(wù)書一、題目：帶式運輸機(jī)傳動裝置設(shè)計傳動裝置簡圖如右圖所示。1運輸機(jī)的數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=1400 (N)運輸帶工作速度v=1.55 (m/s) 卷筒直徑D=260 (mm)2設(shè)計要求：1)設(shè)計用于帶式運輸機(jī)的傳動裝置2)兩班制工作，空載啟動，單向連續(xù)運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，運輸帶速允許誤差為5%。3)使用期限為十年，兩班制，每年工作300天；檢修期間隔為三年。小批量生產(chǎn)。二、設(shè)計任務(wù)1選擇電動機(jī)型號；2確定帶傳動的主要參數(shù)及尺寸；3設(shè)計該減速器；4選擇聯(lián)軸器。三、具體作業(yè)1減速器裝配圖一張；2零件工作圖兩張（大齒輪、輸出軸）；3說明書一份。主要零部件的設(shè)計計算一、傳動方案的確定項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果優(yōu)點（1）帶傳動具有成本低，維護(hù)方便的優(yōu)點。（2）帶傳動有減震和過載保護(hù)功能。采用一級帶傳動和一級閉式齒輪傳動。缺點（1）外形尺寸大，傳動比不恒定。（2）效率較低，壽命短，不是在繁重的工作要求和惡劣的工作條件下工作。二、電動機(jī)的選擇、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1電動機(jī)的選擇工作機(jī)所需功率傳動裝置總效率實際需要功率工作機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速由于帶傳動的傳動比，齒輪傳動傳動比，所以電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍4582292r/min。常用的電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500r/min查表得電動機(jī)數(shù)據(jù)，具體可選用Y132M-8,Y132S-6,Y100L2-4三種電動機(jī)。對比三種電動機(jī)的數(shù)據(jù)以及計算出的傳動比，選用電動機(jī)型號為Y132S-6型，其額定功率為3.0kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。Y132S-6型電動機(jī)，額定功率3.0kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min2傳動比分配總傳動比V帶傳動比由，取減速器傳動比則3各級傳動的動力參數(shù)計算各軸轉(zhuǎn)速（分別為小齒輪軸轉(zhuǎn)速和大齒輪軸轉(zhuǎn)速）各軸輸入功率各軸輸入轉(zhuǎn)矩4將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速r/min傳動比i輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸2.5325.29603高速軸2.432.472.571.83202.8低速軸2.332.31195.3193.3113.911卷筒軸2.282.26191.5189.6113.91三、傳動零件的設(shè)計、計算項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1.V帶傳動的設(shè)計工作系數(shù)KA查表4-7得KA=1.2電動機(jī)計算功率PcV帶型號由，查圖，選用A型普通V帶A型普通V帶大小帶輪基準(zhǔn)直徑d2，d1查表4-3取d1=100mm，則取d2=300mmd1=100mmd2=300mm驗證V帶帶速帶速，v在525m/s之內(nèi)，合適。v=5.024m/sV帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a由，初步選取中心距a0=600mm得帶長查表4-2，取Ld=2000mm，得實際中心距，小帶輪包角的驗算合適。單根普通V帶的基本額定功率由n滿=960r/min及d1=100mm，查表13-3得，傳動比ii=3.06額定功率增量查表4-4得，包角修正系數(shù)由，查表13-7得，帶長修正系數(shù)由Ld=2000mm，查表13-2得V帶根數(shù)z圓整，取z=3根數(shù)單根V帶的初拉力F0帶的單位質(zhì)量：q=0.1kg/mq=0.1kg/m傳動帶在軸上的作用力FQ2帶的參數(shù)尺寸列表A型帶小帶輪直徑d1/mm大帶輪直徑d2/mm中心距a/mm帶長Ld/mm1003006782000帶根數(shù)z初拉力F0/N軸上載荷、FQ/N3164.1973.83減速器齒輪（閉式、斜齒圓柱齒輪）設(shè)計（1）選擇材料及確定許用應(yīng)力選擇材料和精度等級齒輪減速器傳遞的功率為2.4KW?？蓪X輪選用硬齒面的組合，小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火，回火，齒面硬度為5662HRC。大齒輪用20Cr滲碳淬火，回火，齒面硬度為5662HRC。同側(cè)齒面精度等級選8級精度小齒面選用20CrMnTi滲碳淬火，回火大齒面選用20Cr滲碳淬火，回火彎曲疲勞極限查表11-1，取小齒輪接觸疲勞極限大齒輪接觸疲勞極限小齒輪接觸疲勞極限大齒輪接觸疲勞極限安全系數(shù)SH、SF由表11-5取SH=1，SF=1.25SH=1，SF=1.25許用應(yīng)力（2）按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計計算載荷系數(shù)K取K=1.2K=1.2齒寬系數(shù)查表11-6，取齒寬系數(shù)小齒輪轉(zhuǎn)矩初定螺旋角初定大小齒輪齒數(shù)z1，z2取小齒輪齒數(shù)z1=20，則大齒輪齒數(shù)z1=20z2=56當(dāng)量齒數(shù)zv1，zv2齒型系數(shù)YFa1，YFa2YSa1，YSa2查圖11-8、11-9取YFa1=2.38，YFa2=2.19YSa1=1.68，YSa2=1.85YFa1=2.38YFa2=2.19YSa1=1.68YSa2=1.85驗算大、小齒輪的彎曲強(qiáng)度因此設(shè)計時選用的參數(shù)都是合適的且應(yīng)對小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計算法向模數(shù)計算取mn=3mmmn=3mm確定中心距取確定螺旋角分度圓直徑，齒寬b1，b2取b2=55mm（3）驗算齒面接觸強(qiáng)度求齒面接觸強(qiáng)度（4）齒輪的圓周速度計算齒輪圓周速度根據(jù)表2-1，取8級精度合理（5）齒輪其他傳動的參數(shù)端面壓力角齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f全齒高h(yuǎn)頂隙c齒頂圓直徑da齒根圓直徑df齒輪結(jié)構(gòu)ha=mn=3mmhf=1.25mn=3.75mmh= ha+ hf=6.75mmc= hf-ha=0.75mmda1 =+2 ha =69.17mmda2=+2 ha =182.83mmdf1= d12 hf =55.67mmdf2= d22 hf =169.33mmha= 3mmhf=3.75mmh= 6.75mmc= 0.75mm（6）齒輪傳動參數(shù)列表中心距a/mm模數(shù)mn/mm螺旋角端面壓力角t120320齒數(shù)齒寬/mm分度圓直徑/mmz1z2b1b2d1d22056605563.17176.83齒高/mm齒頂圓/mm齒根圓/mmhahfda1da2df1df233.7569.17182.8355.67169.33d（7）大齒輪結(jié)構(gòu)簡圖（見零件圖）四、軸的設(shè)計與校核項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1I軸的初步設(shè)計材料選取由45鋼應(yīng)用最為廣泛，選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理45號鋼調(diào)質(zhì)根據(jù)許用切應(yīng)力初估I軸最小直徑I軸：考慮鍵對于軸的削弱作用，取dI=24mmC=110dI=24mm對I軸其他段直徑進(jìn)行估計由定位軸肩的尺寸公式取c=1.6 d2=28mm考慮到軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，取d3=30mmI軸軸承選用6206，d=30mm，B=16mmD=62mm為裝配方便，取d4=32mm同理由定位軸肩的尺寸公式取d5=40mm同一軸選用同一軸承d6=30mmd2=28mmd3=30mmd4=32mmd5=40mmd6=30mm確定潤滑方式由軸承轉(zhuǎn)速選用脂潤滑脂潤滑確定軸的支點箱座壁厚 =8mm箱蓋壁厚11=8mm大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離1 >1.2，取1=10mm齒輪端面與內(nèi)壁距離2 取2=8mm軸承與箱體內(nèi)機(jī)壁距離3 3=10mm地腳螺栓直徑df=0.036a+12=16.32mm 取M20螺栓，地腳螺栓個數(shù)為4軸承旁連接螺栓直徑d1：d1=0.75df=12.24mm選用M16螺栓M16螺栓的參數(shù)：c1=22mm c2=20mm D=32mm外箱壁到軸承端面的距離：l1=c1+c2+(58)=20+22+8=50mm軸的支點L1=b1/2+2+3+B軸承 /2=58mm取帶輪帶寬B帶輪為50mmL2=B帶輪/2+l1+l2+-3- B軸承 /2=93mmL1 =58mmL2= 93mm2I軸強(qiáng)度校核I軸受力：圓周力徑向力軸向力I軸受力簡圖簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計算軸受扭矩圖當(dāng)量彎矩圖垂直面支撐反力垂直面彎矩計算水平面支撐反力水平面彎矩計算作用在V帶上的壓力FQ產(chǎn)生的支撐反力FQ產(chǎn)生的彎矩截面產(chǎn)生的彎矩危險截面當(dāng)量彎矩軸I收到聯(lián)軸器給的扭矩危險截面的當(dāng)量彎矩危險截面的校核按照最不利的情況由45鋼的，則 考慮鍵槽影響d=d1.05=30.03mm，設(shè)計時取32mm，合適。d>30.033II軸的初步設(shè)計材料選取初估最小直徑選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理考慮到該軸段上有鍵槽，需在dmin基礎(chǔ)上取1.05倍，因此 。取最小處d=30mmC=110對I軸其他段直徑進(jìn)行估計由定位軸肩的尺寸公式取c=1.6 d2=36mm考慮到軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，取d3=40mmI軸軸承選用6208，d=40mm，B=18mmD=80mm為裝配方便，取d4=42mm同理由定位軸肩的尺寸公式取d5=48mm同一軸選用同一軸承d6=40mmd2=36mmd3=40mmd4=42mmd5=48mmd6=40mm確定軸的支點軸的支點L1=b大齒輪/2+2+3+B軸承 /2=56.5mmL1= 56.5mm4II軸強(qiáng)度校核II軸受力：圓周力徑向力軸向力大齒輪直徑d2=176.8mmII軸簡圖簡化為簡支梁垂直面支撐反力垂直面彎矩圖水平面支撐反力水平面彎矩圖合成彎矩計算傳遞扭矩圖當(dāng)量彎矩圖垂直面支撐反力垂直面彎矩計算水平面支撐反力水平面彎矩計算傳遞的扭矩危險截面當(dāng)量彎矩危險截面的校核由45鋼的，則 鍵槽影響1.0529.8=31.2mm,滿足要求。五、鍵聯(lián)接的選擇與校核項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果材料選擇許用擠壓應(yīng)力選用45號鋼，取45號鋼1I軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（GB/T1096-2003）根據(jù)dI=24mm及外伸端長度，選擇鍵830，其中b=8mm，h=7mm，L=30mm，轂深t2=3.3mm，軸深t1=4mm鍵830鍵的校核鍵選取合適2II軸與大齒輪配合處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（GB/T1096-2003）根據(jù)軸徑d=42mm及臺階長度，選擇鍵1245，其中b=12mm，h=8mm，L=45mm，轂深t2=3.3mm，軸深t1=5mm鍵1245鍵的校核鍵選取合適3II軸外伸端處鍵聯(lián)接鍵的選擇選用圓頭普通平鍵（GB/T1096-2003）根據(jù)dII=30mm及外伸端長度，選擇鍵1060，其中b=10mm，h=8mm，L=50mm，轂深t2=3.3mm，軸深t1=5.0mm鍵1060鍵的校核鍵選取合適六、軸承的選擇與校核項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果1、高速軸承軸承主要性能參數(shù)徑向載荷Fr最大軸向力對軸承進(jìn)行校核溫度系數(shù)ft載荷系數(shù)fP軸承壽命 軸承6206性能參數(shù) 由查表取e=0.27，查表取X=0.56,Y=1.65，查表取X=1,Y=0故選用軸承2進(jìn)行校核查表溫度系數(shù)ft=1載荷系數(shù)fP=1.1由為10年，應(yīng)每兩年檢修一次Cr=19.5KNC0r=11.5KNft=1fP=1.12、低速軸承軸承主要性能參數(shù)徑向載荷Fr軸承受的軸向載荷對軸承進(jìn)行校核溫度系數(shù)ft載荷系數(shù)fP軸承壽命軸承6208性能參數(shù) 由查表取e=0.24，查表取X=0.56,Y=1.85，查表取X=1,Y=0故選用軸承2進(jìn)行校核查表溫度系數(shù)ft=1載荷系數(shù)fP=1.1由為10年，不需更換 Cr=29.5KNC0r=18.0KN七、聯(lián)軸器的選擇與計算項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果聯(lián)軸器的選擇II軸外伸端需使用聯(lián)軸器選用彈性柱銷聯(lián)軸器LX2型(GB/T 5014-2003)彈性柱銷聯(lián)軸器LX2型聯(lián)軸器參數(shù)公稱轉(zhuǎn)矩Tn（Nm）許用轉(zhuǎn)速n(r/min)軸孔直徑d（mm）560630030軸孔長度/mm外徑D(mm)軸孔類型鍵槽類型LL18260160JB八、潤滑與密封形式，潤滑油牌號說明項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果潤滑方式齒輪線速度齒輪選用脂潤滑，軸承采用油潤滑齒輪選用脂潤滑，軸承采用油潤滑潤滑油牌號選用全損耗系統(tǒng)用油L-AN15L-AN15潤滑脂牌號選用通用鋰基潤滑脂牌號ZL-1(GB492-89)ZL-1密封形式機(jī)座與機(jī)蓋凸緣結(jié)合面的密封選用在接合面涂密封膠或水玻璃的方式觀察孔和放油孔等處的密封選用石棉橡膠紙墊片密封軸承端蓋處的密封采用氈圈油封軸承處用擋油環(huán)防止?jié)櫥退θ胼S承內(nèi)部九、箱體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸項目-內(nèi)容設(shè)計計算依據(jù)和過程計算結(jié)果箱座壁厚=8mm=8mm箱蓋壁厚11=8mm1=8mm箱座凸緣厚度bb=1.5=12mmb=12mm箱蓋凸緣厚度b1b1=1.51=12mmb1=12mm箱座底凸緣厚度b2b2=2.5=20mmb2=20mm地腳螺栓直徑dfdf=0.036a+12=16.32mm取df=20mm地腳螺栓數(shù)目nn=4大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離11>1.2，取1=10mm1=10mm齒輪端面與內(nèi)壁距離22>，取2=8mm2=8mm軸承與箱體內(nèi)機(jī)壁距離33=12mm3=12mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1=0.75df=12.24mm取d1=16mm箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑d2d2=(0.50.6)df=1012mm取d2=12mm軸承端蓋螺釘直徑d3d3=(0.40.5)df=810mmd3I=6mmd3II=8mm窺視孔蓋螺釘直徑d4d4=(0.30.4)df=68mmd4=6mm定位銷直徑dd=(0.70.8)d2=8.49.6mm取d=10mm外箱壁與軸承座端面距離l1l1=c1+c2+(58)=50mml1=50mm箱蓋、箱座肋厚m1、m m1=7mmm=7mmI軸軸承端蓋外徑DIDI=92mmDI=92mmII軸軸承端蓋外徑DIIDII=120mmDII=120mmI軸軸承端蓋凸緣厚度t1t1=7mmt1=7mmII軸軸承端蓋凸緣厚度t2t2=10mmt2=10mm十、參考資料1.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第六版 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 錢瑞明 主編 高等教育出版社出版社 2013年1月2.機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計 王之櫟 王大康 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年8月第2版23