帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計</b></p><p>　　課　　題：帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器</p><p>　　完成日期：2011年4月20日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、前言2</b></p>

2、<p><b>　　1.作用及意義2</b></p><p>　　2.傳動方案介紹2</p><p>　　二、電動機的選擇及主要性能的參數(shù)計算3</p><p>　　1.電動機的選擇3</p><p>　　2.各級傳動比的分配4</p><p>　　3.傳動系統(tǒng)的運動和動力參

3、數(shù)計算4</p><p>　　三、傳動零件的設(shè)計7</p><p>　　1.普通V帶傳動7</p><p>　　2.圓柱直齒輪傳動9</p><p>　?。ㄒ唬┑谝粚X輪的確定9</p><p>　　（二）第二對齒輪的確定10</p><p>　　3.軸與軸承的選擇和計算12<

4、;/p><p>　?。ㄒ唬┲虚g軸即2軸的設(shè)計計算12</p><p>　?。ǘ┑退佥S即3軸的設(shè)計計算12</p><p>　?。ㄈ└咚佥S即1軸的設(shè)計計算13</p><p>　　4.按彎曲組合強度條件校核軸的直徑13</p><p>　　（一）中間軸（2軸）的校核13</p><p>

5、<b>　　一、前言</b></p><p><b>　　1.作用及意義</b></p><p>　　機器一般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除了要滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)

6、簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率搞和使用維護方便。</p><p>　　本設(shè)計中的原動機是電動機，工作機是帶式輸送機。傳動方案采用二級傳動，第一級傳動為V帶傳動，第二級傳動為二級圓柱直齒輪減速器傳動。齒輪傳動的傳動效率搞，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命長，是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的傳動機構(gòu)之一。說明減速器的結(jié)構(gòu)特點、材料選用和應(yīng)用場合。</p><p>　　綜合的運用機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械

7、制造基礎(chǔ)和繪圖技能，完成傳動裝置的測繪、計算與分析，通過這一系列的過程全面的了解一個機械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、強度、制造、裝配以及表達等方面的只是，培養(yǎng)綜合分析、實際解決工程問題和團隊合作的能力。</p><p><b>　　2.傳動方案介紹</b></p><p><b>　　傳動系統(tǒng)方案圖</b></p><p>　　原始

8、條件：電動機1通過V帶將動力2輸入二級圓柱齒輪減速器3，再通過聯(lián)軸器4，將動力傳至卷筒5，帶動運輸帶6工作。共奏條件為常溫、連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微沖擊，兩班制工作，設(shè)計壽命10年，輸送帶速度v允許誤差為±5%，工作機效率為0.94~0.96。（設(shè)電動機軸為0軸，二級減速器的高速軸、中間軸、低速軸分別為：1軸、2軸、3軸，聯(lián)軸器與滾筒連接軸為4軸）</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：&l

9、t;/b></p><p>　　二、電動機的選擇及主要性能的參數(shù)計算</p><p><b>　　1.電動機的選擇</b></p><p>　?。?）根據(jù)動力源和工作條件，選用一般用途Y系列三相交流異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電源電壓為380V。</p><p>　?。?）電動機容量設(shè)計</p><

10、;p>　　根據(jù)設(shè)計已知條件，工作機所需要的有效功率為</p><p>　　確定各個部分的傳動效率為：帶傳動效率 ，一對滾動軸承傳動效率 ，閉式圓柱齒輪效率 ，聯(lián)軸器傳動效率 ，輸送帶滾筒效率 ，（以上數(shù)值均參考【1】表3-3得出），計算得出輸送機滾筒軸至輸送帶之間的傳動效率 。</p><p><b>　　估算傳動系統(tǒng)總效率</b></p><

11、;p><b>　　式中，</b></p><p>　　則傳動系統(tǒng)的總效率為</p><p>　　工作時，電動機所需的功率為</p><p>　　由【1】表12-1可知，滿足 條件的Y系列三相交流異步電動機額定功率應(yīng)該為4kW。</p><p>　?。?）電動機轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　

12、根據(jù)已知條件，可得輸送機滾筒的工作轉(zhuǎn)速為</p><p>　　初選同步轉(zhuǎn)速為1550r/min和1000r/min的電動機，由【1】表12-1可知，對應(yīng)于額定功率為4kW的電動機型號分別為Y112M-4型和Y132M-6型?，F(xiàn)將Y112M-4型和Y132M-6型電動機有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動比列于下表中。</p><p><b>　　方案的比較</b></

13、p><p>　　通過對上述兩種方案比較可以看出：方案Ⅰ選用的雖然電動機轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價格低，但是總傳動比為56.10，這對二級減速傳動而言稍大，故選擇方案Ⅱ較為合理。</p><p>　　Y132M-6型三相異步電動機的額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速 。由【1】表12-2差得電動機中心高H=132mm，軸伸出部分用于裝帶輪軸段的直徑和長度分別為D=38mm和E=80mm。</p><

14、;p>　　2.各級傳動比的分配</p><p>　　由【1】式（3-5）可知，帶式輸送機傳動系統(tǒng)的總傳動比</p><p>　　由傳動系統(tǒng)方案圖知：</p><p>　　按表【1】表3-4查取V帶傳動的傳動比得</p><p>　　計算可得兩級圓柱齒輪減速器的總傳動比</p><p>　　為了方便兩級圓柱齒輪減速

15、器采用浸油潤滑，當(dāng)兩級齒輪的配對材料相同、齒面硬度 、齒寬系數(shù)相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速級傳動比為</p><p><b>　　低速級傳動比為</b></p><p>　　傳動系統(tǒng)各級傳動比分別為</p><p><b>　??； ； ； </b></p><p>　　3.傳動系統(tǒng)

16、的運動和動力參數(shù)計算</p><p>　　傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計算如下：</p><p>　　①0軸（電動機軸）：</p><p>　?、?軸（減速器高速軸）</p><p>　?、?軸（減速器中間軸）</p><p>　?、?軸（減速器低速軸）</p><p>　　⑤4軸（輸送帶卷筒

17、軸）</p><p>　　將上述計算結(jié)果列于下表，以供查用。</p><p>　　傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　三、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　1.普通V帶傳動</b></p><p><b>　?。ɡm(xù)表）</b>

18、;</p><p><b>　　2.圓柱直齒輪傳動</b></p><p>　?。ㄒ唬┑谝粚X輪的確定</p><p>　　（1）選擇齒輪材料及確定極限應(yīng)力</p><p>　　由于該減速器無特殊要求，為制造方便，采用軟齒面。根據(jù)【2】表9-6，小齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為229～280HBS；大齒輪采用45鋼正火，硬度

19、為170～220HBS。</p><p>　　由【2】圖9-25查得（試驗齒輪接觸疲勞極限 ）</p><p><b>　　， </b></p><p>　　由【2】圖9-26查得（試驗齒輪玩去疲勞極限 ）</p><p><b>　　， </b></p><p>　　（2）

20、按齒面接觸強度設(shè)計計算</p><p><b>　?、俎D(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　?、谳d荷系數(shù)</b></p><p>　　查表【2】9-10取K=1.1</p><p>　?、埤X數(shù)z1和齒寬系數(shù)ψd</p><p>　　小齒輪齒數(shù)z1取為25，則大齒輪齒數(shù)z2=

21、z1i=25×4.167=104。因單極齒輪傳動為非對稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，查【2】表9-19取ψd=0.8</p><p><b>　?、茉S用接觸應(yīng)力</b></p><p><b>　　工作循環(huán)次數(shù)</b></p><p>　　N1=60n1jLh=60×343×1×（1

22、0×52×5×2×8）=0.86×109</p><p>　　查【2】圖9-27取壽命系數(shù)ZN1=1.05，ZN2=1.1</p><p>　　由【2】表9-7查得 SH=1ψ</p><p>　　由【2】式（9-16）和式（9-17）得</p><p><b>　　故</b&

23、gt;</p><p>　　由【2】表9-2取標準模數(shù)m=2.5mm</p><p><b>　?。?）主要尺寸計算</b></p><p>　　d1=mz1=2.5×25=63mm</p><p>　　d2=mz2=2.5×104=260mm</p><p>　　b=Ψdd1

24、=0.8×62.5=50mm</p><p>　　經(jīng)圓整后取b2=50mm</p><p>　　小齒輪齒寬b1=b2+5=55mm</p><p><b>　　中心距 </b></p><p>　?。?）檢驗齒根的彎曲強度</p><p>　　①齒形系數(shù)，查【2】表9-12得，YF1=2

25、.65，YF2=2.18 , </p><p>　?、趹?yīng)力修正系數(shù)，查【2】表9-13得，YS1=1.59，YS2=1.80</p><p><b>　?、墼S用彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　彎曲疲勞安全系數(shù)，查【2】圖9-7得，SF=1.3</p><p>　　彎曲疲勞壽命系數(shù)，查【2】圖9-28得，YN1=YN

26、2=1 </p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）驗算齒輪的圓周速度</p><p>　　（二）第二對齒輪的確定</p><p>　?。?）第二對齒輪與第一對采用相同材料</p><p>　?。?）按齒面接觸強度設(shè)計計算</p><p><b

27、>　?、俎D(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　?、谳d荷系數(shù)</b></p><p>　　查表【2】9-10取K=1.1</p><p>　?、埤X數(shù) z1和齒寬系數(shù) Ψd</p><p>　　小齒輪齒數(shù)z1取為30，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1i=3×3.210=96。因單極齒輪傳動為非對稱布置，而

28、齒輪齒面又為軟齒面，查【2】表9-19取Ψd =0.8</p><p><b>　?、茉S用接觸應(yīng)力</b></p><p><b>　　工作循環(huán)次數(shù)</b></p><p>　　N1=60n1jLh=60×82.31×1×（10×52×5×2×8）=0.

29、21×109</p><p>　　查【2】圖9-27取壽命系數(shù)ZN1=1.1，ZN2=1.2</p><p>　　由【2】表9-7查得SH=1</p><p>　　由【2】式（9-16）和式（9-17）得</p><p><b>　　故</b></p><p>　　由【2】表9-2取標準

30、模數(shù)m=4mm</p><p><b>　?。?）主要尺寸計算</b></p><p>　　d1=mz1=4×30=120mm</p><p>　　d2=mz2=4×96=384mm</p><p>　　b=Ψdd1=0.8×120=96mm</p><p>　　經(jīng)圓

31、整后取b2=95mm</p><p>　　小齒輪齒寬b1=b2+5=100mm</p><p><b>　　中心距 </b></p><p>　?。?）檢驗齒根的彎曲強度</p><p>　?、冽X形系數(shù)，查【2】表9-12得，YF1=2.54，YF2=2.19</p><p>　?、趹?yīng)力修正系數(shù)，

32、查【2】表9-13得，YS1=1.63，YS2=1.79</p><p><b>　?、墼S用彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　彎曲疲勞安全系數(shù)，查【2】圖9-7得，SF=1.3</p><p>　　彎曲疲勞壽命系數(shù)，查【2】圖9-28得，YN1=YN2=1</p><p><b>　　故</b>

33、</p><p>　?。?）驗算齒輪的圓周速度</p><p>　　由【2】表9-9可知，選取該齒輪傳動為9級精度。</p><p>　　將上述結(jié)果列于下表，以供查用。</p><p>　　3.軸與軸承的選擇和計算</p><p>　?。ㄒ唬┲虚g軸即2軸的設(shè)計計算</p><p><b&g

34、t;　?。?）選擇材料</b></p><p>　　該減速器為一般機械，無特殊要求，選用45號鋼，配以調(diào)質(zhì)處理。由【2】表13-1查得其強度極限σB=650Mpa，由【2】表13-4查得其許用應(yīng)力[σ-1b]=60Mpa。</p><p>　?。?）按扭轉(zhuǎn)強度條件初估軸徑</p><p>　　由【2】表13-2查得C=107~118，帶入【2】式（13-

35、2）中，得</p><p>　　軸段1要安裝滾動軸承，軸承是標準件，查【1】表15-4，取直徑40mm，初步估計使用型號為6208的軸承，由表得，6211軸承的參數(shù)：d=40mm，D=80mm，B=18mm，即軸段1直徑為40mm，由于軸段1安裝了擋油盤，軸段1的軸段長為軸承寬18mm、軸承內(nèi)側(cè)到箱體內(nèi)壁距離8~12mm、齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離10~15mm、軸段伸入齒輪端面2mm四段長度之和，即軸段1軸段長為4

36、0mm；軸段2的軸徑根據(jù)【1】表6-2，取標準直徑50mm，軸段2長為齒輪2齒寬減去軸伸入的2mm為48mm；軸段3軸徑為50+6=56mm，軸段3長為（0.1~0.15）D=5.6mm；軸段5也安裝了軸承，同理可得軸段5的軸徑為40mm，長度為40mm；軸段4安裝了齒輪3，同理查表得軸徑50mm，軸段長為齒輪齒寬減去軸伸入2mm，即軸段4長度為98mm。</p><p>　?。ǘ┑退佥S即3軸的設(shè)計計算<

37、/p><p>　　根據(jù)中間軸的計算過程，確定低速軸的軸徑應(yīng)該</p><p>　　由于低速軸裝有聯(lián)軸器，查【1】表16-1選取型號為YL11聯(lián)軸器，其軸孔直徑為50mm，軸孔長度為56mm，即軸段1軸徑為50mm，軸段長56mm；軸段2根據(jù)經(jīng)驗公式計算得軸徑為55mm，軸段長根據(jù)不妨礙軸承端蓋上連接螺栓裝卸的原則，取長度為50mm；軸段3安裝軸承，查【1】表15-4選取6212軸承，由表得，6

38、212軸承的參數(shù)：d=60mm，D=110mm，B=22mm，即軸徑為60mm，軸段長為22mm；軸段7安裝軸承，軸徑為60mm，軸段長為22+（8~12）+（10~15）+2，取45mm；軸段6安裝齒輪4，根據(jù)經(jīng)驗公式計算軸徑為65mm，軸段長為齒輪4的齒寬減軸伸入2mm，為93mm；軸段5根據(jù)經(jīng)驗公式計算得軸徑為70mm，軸段長為7mm。軸段4根據(jù)經(jīng)驗公式計算得軸徑為65mm，軸段長根據(jù)箱體內(nèi)壁距離以及5、6、7段軸的長度確定軸段長

39、為195.2-20-95-7+（8~12）取75mm。</p><p>　?。ㄈ└咚佥S即1軸的設(shè)計計算</p><p>　　同理確定高速軸的軸徑應(yīng)該</p><p>　　軸段1安裝聯(lián)軸器，查【1】表16-1選取型號為YL6的聯(lián)軸器，即軸段1軸徑為25mm，軸段長為62mm；軸段2軸徑根據(jù)經(jīng)驗公式得30mm，軸段長根據(jù)不妨礙軸承端蓋上連接螺栓裝卸的原則，取長度為

40、90mm；軸段3安裝軸承，查【1】表15-4選取6207軸承，6207軸承的參數(shù)：d=35mm，D=72mm，B=17mm，即軸徑為35mm，軸段長為17mm；軸段7安裝軸承，即軸徑為35mm軸段長為17mm；軸段6根據(jù)經(jīng)驗公式得其軸徑為40mm，軸段長為4mm；軸段5設(shè)計成齒輪軸形式，軸徑為63，軸段長為55mm；軸段4根據(jù)經(jīng)驗公式可得軸徑為40mm，軸段長根據(jù)箱體內(nèi)壁距離和5、6段軸長可確定為195.2-（8~12）-55-（10~

41、15），取120mm。</p><p>　　4.按彎曲組合強度條件校核軸的直徑</p><p>　?。ㄒ唬┲虚g軸（2軸）的校核</p><p>　　①繪制軸的受力及簡化模型圖，如圖a所示。</p><p>　?、谒矫鎯?nèi)的受力及彎矩圖，如圖b、c所示。</p><p><b>　　求齒輪2圓周力</b&

42、gt;</p><p><b>　　求齒輪3圓周力</b></p><p>　　支反力，選取E點作為研究對象</p><p>　　RHA+RHB=Fct+ Fdt</p><p>　　RHA×31+RHB×151.2= Fct×24+ Fdt×102.2</p>&l

43、t;p>　　解得， RHA=6825N, RHB=4774N</p><p>　　H面內(nèi)C截面處的彎矩為 </p><p>　　H面內(nèi)D截面處的彎矩為 </p><p>　　H面內(nèi)E截面處的彎矩為 </p><p>　　H面內(nèi)F截面處的彎矩為 </p><p>　　③豎直面內(nèi)的受力及彎矩圖，如圖d、e所示。<

44、;/p><p><b>　　由ΣMB=0得，</b></p><p>　　求得，RVA=1406N，方向見圖d。</p><p>　　由ΣF=0得， RVA+RVB-FCr-Fdr =0</p><p>　　求得， RVB=2770N</p><p>　　V面內(nèi)C截面處左側(cè)的彎矩為 </p>

45、;<p>　　V面內(nèi)C截面處右側(cè)的彎矩為 </p><p>　　V面內(nèi)D截面處左側(cè)的彎矩為 </p><p>　　V面內(nèi)D截面處右側(cè)的彎矩為 </p><p>　　V面內(nèi)E截面處的彎矩為 </p><p>　　V面內(nèi)F截面處的彎矩為 </p><p>　　④用公式 計算C、D、E、F截面的合成彎矩并作圖，

46、如圖f所示。</p><p><b>　　C截面左側(cè)： </b></p><p><b>　　C截面右側(cè)： </b></p><p><b>　　D截面左側(cè)： </b></p><p><b>　　D截面右側(cè): </b></p><p&

47、gt;<b>　　E截面: </b></p><p><b>　　F截面: </b></p><p>　　⑤作扭矩圖，如圖f所示。</p><p><b>　　⑥求當(dāng)量扭矩</b></p><p>　　單向運轉(zhuǎn)的減速器，扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力應(yīng)當(dāng)是脈動循環(huán)，取α=0.6，將以上數(shù)據(jù)帶

48、入【2】公式（13-4）可得</p><p>　?、叻治鑫ｋU截面，校核強度</p><p><b>　　C： </b></p><p><b>　　D： </b></p><p><b>　　E： </b></p><p><b>　　F： &

49、lt;/b></p><p>　　查【2】表13-4，許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=60Mpa，所有截面的均小于[σ-1b]，強度合乎要求。無需再修改軸的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　⑧繪制軸的零件圖</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　?。ǘ┑退佥S（3軸）的

50、校核</p><p>　?、倮L制軸的受力及簡化模型圖，如圖a所示。</p><p>　?、谒矫鎯?nèi)的受力及彎矩圖，如圖b、c所示。</p><p><b>　　求齒輪4圓周力</b></p><p>　　支反力，選取D點作為研究對象</p><p>　　RHA+RHB=Ft</p>

51、<p>　　RHA×196+RHB×34=Ft×46.5</p><p>　　解得，RHA=1351N，RHB=5381N </p><p>　　H面內(nèi)C截面處的彎矩為 </p><p>　　H面內(nèi)D截面處的彎矩為 </p><p>　?、圬Q直面內(nèi)的受力及彎矩圖，如圖d、e所示。</p>

52、<p><b>　　由ΣMB=0得，</b></p><p>　　求得，RVA=-5254N，方向與選定方向反向，見圖d。</p><p>　　由ΣF=0得， RVA+RVB+Fr=0</p><p>　　求得, RVB=7978N</p><p>　　V面內(nèi)C截面處左側(cè)的彎矩為 </p><

53、;p>　　V面內(nèi)C截面處右側(cè)的彎矩為 </p><p>　　V面內(nèi)D截面處的彎矩為 </p><p>　?、苡霉接嬎鉉、D截面的合成彎矩并作圖，如圖f所示。</p><p><b>　　C截面左側(cè)： </b></p><p><b>　　C截面右側(cè)： </b></p><

54、p><b>　　D截面： </b></p><p>　?、葑髋ぞ貓D，如圖f所示。</p><p><b>　?、耷螽?dāng)量扭矩</b></p><p>　　單向運轉(zhuǎn)的減速器，扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力應(yīng)當(dāng)是脈動循環(huán)，取α=0.6，將以上數(shù)據(jù)帶入【2】公式（13-4）可得</p><p>　?、叻治鑫ｋU截面，

55、校核強度</p><p><b>　　C： </b></p><p><b>　　D： </b></p><p>　　查【2】表13-4，許用彎曲應(yīng)力[σ-1b]=60Mpa，所有截面的均小于 [σ-1b]，強度合乎要求。無需再修改軸的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　⑧繪制軸的零件圖。

56、</b></p><p>　?。ㄈ└咚佥S（1軸）的校核</p><p>　　①繪制軸的受力及簡化模型圖，如圖a所示。</p><p>　?、谒矫鎯?nèi)的受力及彎矩圖，如圖b、c所示。</p><p><b>　　求齒輪4圓周力</b></p><p>　　支反力，選取C點作為研究對象&

57、lt;/p><p>　　RHA+RHB=Ft</p><p>　　RHA×196+RHB×34=Ft×46.5</p><p>　　解得，RHA=624N，RHB=2701N </p><p>　　H面內(nèi)C截面處的彎矩為 </p><p>　?、圬Q直面內(nèi)的受力及彎矩圖，如圖d、e所示。<

58、/p><p><b>　　由ΣMB=0得，</b></p><p>　　求得， RVA=-356N，方向與選定方向反向，見圖d。</p><p>　　由ΣF=0得， RVA+RVB+Fr=0</p><p>　　求得， RVB=1153N</p><p>　　V面內(nèi)C截面處左側(cè)的彎矩為 </p&

59、gt;<p>　　V面內(nèi)C截面處右側(cè)的彎矩為 </p><p>　?、苡霉?計算C截面的合成彎矩并作圖，如圖f所示。</p><p><b>　　C截面左側(cè)： </b></p><p><b>　　C截面右側(cè)： </b></p><p>　?、葑髋ぞ貓D，如圖f所示。</p>

60、;<p><b>　　⑥求當(dāng)量扭矩</b></p><p>　　單向運轉(zhuǎn)的減速器，扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力應(yīng)當(dāng)是脈動循環(huán)，取α=0.6，將以上數(shù)據(jù)帶入【2】公式（13-4）可得</p><p>　?、叻治鑫ｋU截面，校核強度</p><p><b>　　C： </b></p><p>　　查【2

61、】表13-4，許用彎曲應(yīng)力 [σ-1b]=60Mpa，所有截面的均小于 [σ-1b]，強度合乎要求。無需再修改軸的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?、嗬L制軸的零件圖。</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師xx老師傾注了大量的心血，從選題到寫作提綱，到一遍又一