畢業(yè)設計--帶式輸送機傳動裝置的設計計算

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計(論 文)</p><p>　　620N.m帶式輸送機傳動裝置的設計計算</p><p>　　The Design and Calculation of 620N.m Belt Conveyor Transmission Device</p><p>　　學科、專業(yè) ：機械設計制造及其自動化</p><p>

2、;　　學 號 ： </p><p>　　作 者 姓 名： </p><p>　　指 導 教 師： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次論文的題目是“帶式輸送機傳動裝置的設計計算”。設

3、計的主要目的在于將高轉速小扭矩的運動裝置通過相關機械機構轉換為低轉速大扭矩的傳動裝置。主要任務是進行結構設計并完成減速機中傳動裝置的計算以及裝配，設計主要從電動機的選擇到帶傳動的設計計算，再到齒輪的設計計算以及軸的設計計算，最后根據(jù)所選齒輪以及軸的尺寸根據(jù)相關標準完成箱體的設計以及其它相關零部件的選擇。本次設計最主要的也是最核心的部分是齒輪傳動部分的選擇計算以及各齒輪軸的設計計算與校核，在這次設計中選用的是斜齒輪，之所以選用斜齒輪主要是

4、為了保證傳動的穩(wěn)定性以及利用兩副齒輪正反裝的關系相互抵消部分軸向力，剩余軸向力通過選擇合適軸承來抵消，在這次設計中主要選用的是圓錐滾子軸承。此次設計的另一亮點在于利用計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工計算，主要用到的軟件是Solidworks,該軟件的主要用來完成三維實體的造型，然后通過爆炸視圖更加清晰的表達該裝置的結構原理，以及利用該軟件的運算功能完成齒輪和軸的校核計算。</p><p>　　關鍵詞：減速器；齒輪傳動；軸；強

5、度校核</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper on the topic of " the design and calculation of belt conveyor drive". The main purpose is to transfer the motion of the hig

6、h speed low torque device through relevant mechanical mechanism into a low speed high torque transmission. Main task is to design and complete the reducer gear in computing and assembly, the main task contain the choice

7、of motor to the belt transmission design and calculation, to the design and calculation of gear and shaft design and calculation, finally accordin</p><p>　　Keywords： gear； drive shaft； transmission ratio;；tr

8、ansmission efficiency</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　緒 論- 1 -</p><p>　　1．電動機的選擇- 4

9、 -</p><p>　　2.傳動比的分配及轉動校核- 5 -</p><p>　　3.三角帶的傳動設計- 6 -</p><p>　　3.1查取系數(shù)- 6 -</p><p>　　3.2選取窄V帶類型- 6 -</p><p>　　3.3確定帶輪基準直徑- 7 -</p><p>　

10、　3.4確定窄V帶的基準長度和傳動中心距- 7 -</p><p>　　3.5演算主動輪上的包角- 7 -</p><p>　　3.6計算窄V帶的根數(shù)- 8 -</p><p>　　3.7計算預緊力- 8 -</p><p>　　3.8計算作用在軸上的壓軸力- 8 -</p><p>　　4.齒輪傳動的設計

11、- 9 -</p><p>　　4.1高速級齒輪傳動的設計- 9 -</p><p>　　4.1.1按齒面接觸疲勞強度進行設計- 9 -</p><p>　　4.1.2再按齒根彎曲強度設計：- 11 -</p><p>　　4.1.3幾何尺寸計算：- 13 -</p><p>　　4.1.4高速級齒輪傳動的幾何

12、尺寸- 14 -</p><p>　　4.1.5齒輪的結構設計- 15 -</p><p>　　4.1.6 Solidworks進行齒輪的算例分析- 15 -</p><p>　　4.2低速齒輪機構設計- 17 -</p><p>　　4.2.2再按齒根彎曲強度設計：- 19 -</p><p>　　4.2.

13、3幾何尺寸計算：- 21 -</p><p>　　4.2.4低速級齒輪傳動的幾何尺寸- 21 -</p><p>　　4.2.5齒輪結構設計- 22 -</p><p>　　4.2.6 Solidworks進行齒輪的算例分析材料屬性- 22 -</p><p>　　5.軸的設計計算- 26 -</p><p>

14、;　　5.1中間軸的設計- 26 -</p><p>　　5.1.1選擇軸的材料。- 26 -</p><p>　　5.1.2軸的初步估算- 27 -</p><p>　　5.1.3軸的結構設計- 27 -</p><p>　　5.1.4按許用彎曲應力校核軸。- 27 -</p><p>　　5.1.5 So

15、lidworks進行中間軸的算列分析- 33 -</p><p>　　5.2 Solidworks進行高速軸的算列分析- 35 -</p><p>　　5.3 Solidworks進行低速軸的算例分析- 37 -</p><p>　　5.4滾動軸承的校核計算- 39 -</p><p>　　5.5平鍵聯(lián)接的選用和計算- 41 -&l

16、t;/p><p>　　5.6聯(lián)軸器的選擇計算- 41 -</p><p>　　6.箱體及其附件的設計選擇- 42 -</p><p>　　6.1 零部件相關尺寸- 42 -</p><p>　　6.2 SolidWorks對主要零部件的結構造型- 43 -</p><p>　　6.3相關零部件示意圖- 45 -&

17、lt;/p><p>　　6.4 Solidworks生成爆炸圖- 46 -</p><p>　　結 論- 47 -</p><p>　　致 謝- 48 -</p><p>　　參考文獻- 49 -</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　帶

18、式輸送機是連續(xù)運輸機中的效率最高、使用最普遍的一種機械，帶式輸送機是由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引性的連續(xù)輸送設備。根據(jù)摩擦傳動原理，由傳動滾筒帶動輸送帶，將物料輸送到所需的地方。它的輸送能力大、功耗小、結構簡單、對物料適應性強，因此應用范圍很廣。在我國建設的大、中型燃煤火力發(fā)電廠中，從煤礦運煤至電廠受卸裝置或貯煤場向鍋爐原煤倉輸送所用的運送設備主要就是帶式輸送機，而且近年來已逐步發(fā)展開始承擔廠外運輸，即用帶式輸送機從煤礦或碼頭直接運

19、輸原煤到電廠。</p><p>　　帶式輸送機同其他類型的輸送設備相比，具有生產(chǎn)率高、運行平穩(wěn)可靠、輸送連續(xù)均勻、運行費用低、維修方便、易于實現(xiàn)自動控制及遠方操作等優(yōu)點。因此，帶式輸送機在火力發(fā)電廠、煤礦、碼頭被廣泛采用。</p><p>　　按皮帶種類的不同，帶式輸送機可分為普通帶式輸送機、鋼絲繩芯帶式輸送機和高傾角花紋帶式輸送機；按驅動方式及膠帶支承方式的不同，又可分為普通帶式輸送機、

20、氣墊帶式輸送機和鋼絲繩牽引帶式輸送機；按托輥槽角的不同，還可分為普通槽角帶式輸送機和深槽形帶式輸送機。</p><p>　　此外，輸送設備還有刮板輸送機、管道輸送裝置及氣動輸送裝置等。在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中，刮板輸送機大多用作給自煤設備和配煤設備；管道輸送裝置是在煤礦將煤磨成煤粉，加水制成煤漿，然后用泵輸送至火力發(fā)電廠或其他用煤地點，最后將煤漿脫水，再送至鍋爐燃燒。它適用長距離輸送。帶式輸送機的工作原理如圖6-1

21、所示。</p><p>　　膠帶繞過主動滾筒和機尾改向滾筒形成一個封閉的環(huán)形帶，上下兩部分支承在托輥上，拉緊裝置保證膠帶有足夠的張力，物料裝在膠帶上與膠帶一起運行，實現(xiàn)輸送物料的目的。</p><p>　　帶式輸送機用于水平輸送也可用于傾斜輸送，但不同類型的帶式輸送機，傾斜向上運輸?shù)膬A斜角有一定的限度，通用型帶式輸送機一般不允許超過180。帶式輸送機不宜輸送有棱角的堅硬物料，因輸送該種物料

22、時，對輸送帶的磨損較嚴重，甚至造成輸送帶縱向劃破。</p><p>　　帶式輸送機按連續(xù)運輸特性可分為:</p><p>　　(1)具有撓性牽引物件的輸送機,如帶式輸送機,板式輸送機,刮板輸送機,斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等;</p><p>　　(2)不具有撓性牽引物件的輸送機,如螺旋輸送機、振動輸送機等;</p><p>　　(3)管

23、道輸送機(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道.</p><p>　　在電廠應用的主要是普通型帶式輸送機，普通帶式輸送機一般可分為移動式帶式輸送機與固定式帶式輸送機兩類。移動式帶式輸送機又可分為動輸送機與可逆配倉輸送機。</p><p>　　移動工帶式輸送機適用于零星分散煤堆的轉運，由于結構笨重，移動困難，目前制造廠生產(chǎn)的移動帶式輸送機帶寬為400~800mm，速度為0.8~25m/s

24、，傾角為00~200，長度一般在5~20m范圍內(nèi)。移動式帶式輸送機不需要建筑物，轉運靈活方便，它適用于輸送量不大、經(jīng)常分散的場地。</p><p>　　可逆配倉輸送機一般用于煤倉配煤，其作用與電動卸煤車類似。由于其輸送機安裝在可移動的車架上及可逆輸送，目前制造廠只生產(chǎn)機長范圍為6~60m，帶寬為500~1400mm，推薦帶速≤2.5m/s的可逆配倉輸送機，當超過其范圍時應與制造廠進行協(xié)商。</p>

25、<p>　　固定式帶式輸送機目前生產(chǎn)的有輕型（QD型）、普通型（TD62型、TD72型、TD75型）、鋼繩芯高強度型以及其他類型帶式輸送機，如大傾角帶式輸送機（GH69型）、可彎曲帶式輸送機、移置式帶式輸送機、吊掛式帶式輸送機、壓帶式帶式輸送機、氣墊式帶式輸送機、磁性帶式輸送機、鋼繩牽引帶式輸送機、鋼帶輸送機、網(wǎng)帶輸送機。</p><p>　　各種帶式輸送機的特點</p><p>

26、;　?、?QD80輕型固定式帶輸送機QD80輕型固定式帶輸送機與TDⅡ型相比,其帶較薄、載荷也較輕,運距一般不超過100m,電機容量不超過22kw.</p><p>　?。?）U形帶式輸送機它又稱為槽形帶式輸送機,其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形.這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓,導致物料對膠帶的摩擦力增大,從而輸送機的運輸傾角可達25°.</p><p&

27、gt;　?、?管形帶式輸送機U形帶式輸送帶進一步的成槽,最后形成一個圓管狀,即為管形帶式輸送機,因為輸送帶被卷成一個圓管,故可以實現(xiàn)閉密輸送物料,可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的污染,并且可以實現(xiàn)彎曲運行.</p><p>　?、?氣墊式帶輸送機其輸送帶不是運行在托輥上的,而是在空氣膜(氣墊)上運行,省去了托輥,用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥,運動部件的減少,總的等效質(zhì)量減少,阻力減小,效率提高,并

28、且運行平穩(wěn),可提高帶速.但一般其運送物料的塊度不超過300mm.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外,也可以改變輸送帶本身,把輸送帶的運載面做成垂直邊的,并且?guī)в袡M隔板.一般把垂直側擋邊作成波狀,故稱為波狀帶式輸送機,這種機型適用于大傾角,傾角在30°以上,最大可達90°.</p><p>　?、?.壓帶式帶輸送機它是用一條輔助帶對物料施加壓力.這種輸送機的主要優(yōu)點是:輸送物料的最

29、大傾角可達90°,運行速度可達6m/s,輸送能力不隨傾角的變化而變化,可實現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點是結構復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大.</p><p>　?。?）鋼繩牽引帶式輸送機它是無際繩運輸與帶式運輸相結合的產(chǎn)物,既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點,又具有帶式運輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點。它屬于高強度帶式輸送機,其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩，一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里.&l

30、t;/p><p>　　目前在電廠應用的主要通用型，即TD75和DTⅡ（A）型帶式輸送機居多數(shù)，一些小廠也有用TD62式帶式輸送機。</p><p>　　固定式帶式輸送機的基本布置形式有水平、傾斜向上、帶凸弧曲線段、帶凹弧曲線段、同時帶凹凸弧曲線段等幾種基本形式。</p><p>　　帶式輸送機的一般要求：在曲線段內(nèi)，不允許設備給料和卸料裝置，各種卸料裝置應設于水平段。&

31、lt;/p><p><b>　　1．電動機的選擇</b></p><p>　　1、按工作要求以及條件，選取三相籠型異步電動機，電壓380V,Y型。</p><p><b>　　2、計算功率</b></p><p>　　=Fv/1000===3.0 Kw</p><p><b

32、>　　系統(tǒng)的傳動效率 </b></p><p>　　表1.1各部件傳動效率</p><p><b>　　所以： ＝0.82</b></p><p>　　選取齒輪等級為8級，潤滑方式為油潤滑</p><p>　　所以Pd=Pw/η＝3.7 kw</p><p><b>

33、　　確定轉速</b></p><p>　　圏筒工作轉速＝==43.9轉</p><p>　　二級減速器的傳動比為7.150（調(diào)質(zhì)）</p><p>　　電動機轉速的選取范圍為 339.42390</p><p>　　通過比較，選擇型號為 Y132S-4其主要參數(shù)如下：</p><p>　　表1.2電動機主要

34、參數(shù)</p><p>　　2.傳動比的分配及轉動校核</p><p>　　總的轉動比:i= ==32.8</p><p>　　帶輪傳動比選擇為i1=3，一級齒輪傳動比選擇為i2= 3.7,二級齒輪傳動比i3=3.0</p><p>　　7、由于電動帶式運輸機屬通用機械，故應以電動機的額定功率作為設計功率，</p><p&g

35、t;　　用以計算傳動裝置中各軸的功率。</p><p>　　電動機輸入功率：=5.5kw</p><p>　　高速軸輸入功率：=5.06kw</p><p>　　中間軸輸入功率：=4.86kw</p><p>　　低速軸輸入功率：=4.62kw</p><p><b>　　滾筒軸的輸入功率:</b>

36、;</p><p>　　=5.50.920.99×0.96=4.484kw</p><p>　　8、各軸輸入轉矩的計算：</p><p><b>　　電動機的輸入轉矩：</b></p><p>　　==36.47 Nmm</p><p><b>　　高速軸的輸入轉矩：</

37、b></p><p>　　==100.67 Nmm</p><p><b>　　中間軸的輸入轉矩：</b></p><p>　　==357.66 Nmm</p><p><b>　　低速軸的輸入轉矩：</b></p><p>　　==1020.37 Nmm</p&

38、gt;<p>　　滾筒軸的輸入轉矩: </p><p>　　==989.45 Nmm</p><p>　　表2.1各軸輸入?yún)?shù)</p><p>　　3.三角帶的傳動設計</p><p><b>　　確定計算功功率</b></p><p><b>　　3.1查取系數(shù)</

39、b></p><p>　　由[課]表8-7 查得工作情況系數(shù)=1.1，故</p><p>　　=1.15.5 =6.05 kw</p><p>　　3.2選取窄V帶類型</p><p>　　根據(jù) 由[課]圖8-11 確定選用A型。</p><p>　　3.3確定帶輪基準直徑</p><p&

40、gt;　　由[2]表8-6和表8-8取主動輪基準直徑 =80 mm</p><p>　　根據(jù)[2]式（8-15）， 從動輪基準直徑 。</p><p>　　=380=240 mm</p><p>　　根據(jù)[2]表8-8 取=250 mm</p><p>　　按[2]式（8-13）驗算帶的速度</p><p>　　==

41、6.29 m/s <25 m/s 帶的速度合適</p><p>　　帶的速度范圍（5m/s<V<30m/s）</p><p>　　3.4確定窄V帶的基準長度和傳動中心距</p><p>　　根據(jù) 0.7（+）<<2（+） ，初步確定中心距 =500 mm</p><p>　　根據(jù)[2] 式（8-20）計算

42、帶的基準長度</p><p><b>　　2+（+）+</b></p><p>　　=2500+（250+80）+</p><p>　　=1532.55mm</p><p>　　由[2]表8-2選帶的基準長度=1600 mm</p><p><b>　　計算實際中心距</b>

43、</p><p>　　+=400+=533.73 mm</p><p>　　3.5演算主動輪上的包角</p><p><b>　　+</b></p><p><b>　　=+</b></p><p>　　=> </p><

44、p><b>　　主動輪上的包角合適</b></p><p>　　3.6計算窄V帶的根數(shù)</p><p>　　由 =1440 r/min =80 mm =3 查[課]表8-4a 和[課]表8-4b得</p><p>　　=1.07 kw =0.17kw</p><p>　　查[課]表8-5和8-2得

45、 =0.95 =0.99 ，則</p><p><b>　　==5.188</b></p><p>　　取 Z=6 根。</p><p><b>　　3.7計算預緊力</b></p><p>　　查[課]表8-4得 =0.1 Kg/m, 故</p><p>&

46、lt;b>　　=134.74N</b></p><p>　　3.8計算作用在軸上的壓軸力</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=4788.92 N</p><p><b>　　4.齒輪傳動的設計</b></p><p>　　4.1高速

47、級齒輪傳動的設計</p><p>　　選擇齒輪精度為7級，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS,兩者材料硬度差為 40HBS.</p><p>　　減速器采用圓柱斜齒輪傳動，螺旋角初選為=14°</p><p>　　初選小齒輪齒數(shù)為22。那么大齒輪齒數(shù)為81。</p><p&

48、gt;　　4.1.1按齒面接觸疲勞強度進行設計</p><p><b>　　設計公式：≥</b></p><p>　　由圖10-26，10-23確定公式中各參數(shù)，選Kt=1.6,ZH=2.433, ,=0.765, ,=0.945.</p><p>　　=0.765+0.945</p><p><b>　　=1

49、.710</b></p><p>　　由表10-7查得齒寬系數(shù)＝1.0。</p><p>　　查表10-6得：材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8</p><p>　　再按齒面硬度查表10-21得：小齒輪得接觸疲勞強度極限＝590MPa，大齒輪得接觸疲勞強度極限：＝560MPa.</p><p>　　由計算公式：N=算出循環(huán)次數(shù)：&l

50、t;/p><p>　　＝60×480×1×（2×8×8×300） </p><p><b>　?。?.76×</b></p><p><b>　　==4.38×</b></p&

51、gt;<p>　　再由N1,N2查圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.94, =1.05.</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力，取安全系數(shù)S=1,失效概率1％。</p><p>　　=0.94×590=554.6Mpa</p><p>　　=1.05×560=588Mpa</p><p><b&g

52、t;　　=571.3MPa</b></p><p>　　計算小齒輪分度圓直徑,由計算公式得：</p><p><b>　　≥53.87mm</b></p><p><b>　　=199.32mm</b></p><p>　　計算小齒輪圓周速度：v＝=1.35m/s</p>

53、<p>　　計算齒寬b及模數(shù)m.</p><p><b>　　b=</b></p><p>　　齒高:h==2.25×2.376=5.346mm</p><p><b>　　=10.08</b></p><p><b>　　計算縱向重合度：</b></

54、p><p>　?。?.318×1×22×tan14°</p><p><b>　?。?.744</b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)K</b></p><p><b>　　已知使用系數(shù)=1</b></p><p

55、>　　已知V＝1.35m/s7級齒輪精度，由表查得動載荷系數(shù)=1.05</p><p>　　由表查得：的計算公式：</p><p>　　＝1.12＋0.18（1＋0.6）＋0.23×53.87</p><p><b>　?。?.42</b></p><p>　　再由表查的： =1.33, =1.2&l

56、t;/p><p><b>　　公式： </b></p><p>　　=1×1.2×1.05×1.42</p><p><b>　　=1.789</b></p><p>　　再按實際載荷系數(shù)校正所算得分度院圓直徑： </p&g

57、t;<p><b>　　=55.91mm</b></p><p>　　計算模數(shù)：==2.466mm</p><p>　　4.1.2再按齒根彎曲強度設計：</p><p><b>　　設計公式：</b></p><p><b>　　確定計算參數(shù)：</b></p

58、><p><b>　　計算載荷系數(shù)：</b></p><p>　　=1×1.05×1.2×1.33</p><p><b>　　=1.676</b></p><p>　　根據(jù)縱向重合度：＝1.744，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88</p><

59、p>　　計算當量齒數(shù)： =24.82</p><p><b>　　=86.87</b></p><p>　　由[課]表10－5查取齒形系數(shù)=2.63, =2.206</p><p>　　查取應力校正系數(shù)=1.588， =1.777</p><p>　　再由表10-20查得小齒輪彎曲疲勞強度極限：＝500MPa,大

60、齒輪彎曲疲勞強度極限＝380MPa</p><p>　　再由表查得彎曲疲勞系數(shù)： =0.85, =0.9</p><p>　　計算彎曲疲勞許用應力，取彎曲疲勞安全系數(shù)：S=1.35</p><p>　　==314.8Mpa</p><p>　　==253.3MPa</p><p>　　計算大，小齒輪的，并加以比較：&l

61、t;/p><p><b>　　=0.01327</b></p><p><b>　　=0.0155</b></p><p>　　大齒輪的數(shù)值大，選用大齒輪 =0.0155</p><p><b>　　設計計算：</b></p><p>　　對比計算結果，由齒

62、面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)，取標準模數(shù)=2mm，既滿足彎曲強度，但為了滿足接觸疲勞強度需要按接觸疲勞強度計算得分度圓直徑=53.87mm來計算齒數(shù)：</p><p><b>　　==26.1</b></p><p><b>　　?。?6</b></p><p><b>　　則=9

63、7</b></p><p>　　4.1.3幾何尺寸計算：</p><p><b>　　計算中心距：</b></p><p>　　將中心距圓整為：127 mm</p><p>　　按圓整后中心距修正螺旋角：</p><p>　　因的值改變不大，故參數(shù)等不必修正。</p>&

64、lt;p>　　計算大小齒輪分度圓直徑：</p><p><b>　　=53.69mm</b></p><p><b>　　=200.3mm</b></p><p><b>　　計算齒輪寬度：</b></p><p>　　=1×53.69=53.69mm</

65、p><p>　　取=54mm,=60mm</p><p>　　4.1.4高速級齒輪傳動的幾何尺寸</p><p>　　表4.1高速級齒輪計算數(shù)據(jù)</p><p>　　4.1.5齒輪的結構設計</p><p>　　小齒輪由于直徑較小采用齒輪軸結構。大齒輪采用腹板式結構。具體結構形式見零件圖。</p><p

66、>　　4.1.6 Solidworks進行齒輪的算例分析</p><p>　　表4.2 高速級大齒輪算例分析主要參數(shù)</p><p><b>　　表4.3應力分析</b></p><p><b>　　表4.4安全系數(shù)</b></p><p>　　4.2低速齒輪機構設計</p>&

67、lt;p>　　已知＝129.73r/min </p><p>　　選擇齒輪精度為7級，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS,兩者材料硬度差為 40HBS.</p><p>　　減速器采用圓柱斜齒輪傳動，螺旋角初選為=14°</p><p><b>　　初選小齒輪齒</b&g

68、t;</p><p>　　數(shù)為28。那么大齒輪齒數(shù)為84。4.2.1按齒面接觸疲勞強度進行設計</p><p><b>　　設計公式：≥</b></p><p>　　確定公式中各參數(shù)，由圖10-30，10-26選Kt=1.6,ZH=2.433,=0.768, ,==0.945</p><p>　　=0.768+0.945

69、</p><p><b>　　=1.713</b></p><p>　　選齒寬系數(shù)＝1.0。</p><p>　　查表得：材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8</p><p>　　再按齒面硬度查圖10-21得：小齒輪得接觸疲勞強度極限＝590MPa，大齒輪得接觸疲勞強度極限：＝560MPa.</p><p

70、>　　由計算公式：N=算出循環(huán)次數(shù)：</p><p>　?。?0×129.73×1×（2×8×8×300） </p><p><b>　?。?.99×</b></p><p><b>　　=1&

71、#215;</b></p><p>　　再由N1,N2查圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90, =0.95.</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力，取安全系數(shù)S=1,失效概率1％。</p><p>　　=0.90×590=531Mpa</p><p>　　=0.95×560=532Mpa</p&g

72、t;<p><b>　　=531.5MPa</b></p><p>　　計算小齒輪分度圓直徑,由計算公式得：</p><p><b>　　≥87.86mm</b></p><p>　　計算小齒輪圓周速度：v＝=0.596m/s</p><p>　　計算齒寬b及模數(shù)m.</p>

73、;<p><b>　　b=</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　齒高:h==2.25×3.04=6.85mm</p><p><b>　　=12.83</b></p><p><b>　　計算縱向重合度：&l

74、t;/b></p><p>　?。?.318×1×28×tan14°</p><p><b>　　＝2.22</b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)K</b></p><p><b>　　已知使用系數(shù)=1</b></

75、p><p>　　已知V＝0.596m/s，7級齒輪精度，由表查得動載荷系數(shù)=1.03</p><p>　　由表查得：的計算公式：</p><p>　?。?.15＋0.18（1＋0.6）＋0.23×87.86</p><p><b>　?。?.428</b></p><p>　　再由[課]表1

76、0－3查的： =1.33, =1.2</p><p><b>　　公式： </b></p><p>　　=1×1.03×1.428×1.2</p><p><b>　　=1.765</b></p><p>　　再按實際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑：

77、 </p><p><b>　　=90.78mm</b></p><p>　　計算模數(shù)：==3.146mm</p><p>　　4.2.2再按齒根彎曲強度設計：</p><p><b>　　設計公式：</b></p><p><b>　　確

78、定計算參數(shù)：</b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)：</b></p><p>　　=1×1.03×1.2×1.33</p><p><b>　　=1.644</b></p><p>　　根據(jù)縱向重合度：＝2.22，從[課]圖10－28查得螺旋角影

79、響系數(shù)=0.88</p><p>　　計算當量齒數(shù)： =31.59</p><p><b>　　=92.00</b></p><p>　　再由[課]表10－5查取齒形系數(shù)=2.505, =2.20</p><p>　　查取應力校正系數(shù)=1.63， =1.781</p><p>　　計算大，小齒輪

80、的，并加以比較：</p><p><b>　　=0.00769</b></p><p><b>　　=0.00737</b></p><p>　　小齒輪的數(shù)值大，選用小齒輪 =0.00737</p><p><b>　　設計計算：</b></p><p>

81、;<b>　　mm</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)，取標準模數(shù)=2mm，既滿足彎曲強度，但為了滿足接觸疲勞強度需要按接觸疲勞強度計算得分度圓直徑=90.78mm來計算齒數(shù)：</p><p><b>　　==44.04</b></p><p><

82、;b>　　?。?4</b></p><p><b>　　得＝132</b></p><p>　　4.2.3幾何尺寸計算：</p><p><b>　　計算中心距：</b></p><p>　　將中心距圓整為：181mm</p><p>　　按圓整后中心距修正

83、螺旋角：</p><p>　　因的值改變不大，故參數(shù)等不必修正。</p><p>　　計算大小齒輪分度圓直徑：</p><p><b>　　=90.50mm</b></p><p><b>　　=271.5mm</b></p><p><b>　　計算齒輪寬度：&l

84、t;/b></p><p>　　=1×90.50=90.50mm</p><p>　　取=90mm,=95mm</p><p>　　4.2.4低速級齒輪傳動的幾何尺寸</p><p>　　表4.5 低速級齒輪計算參數(shù)</p><p>　　4.2.5齒輪結構設計</p><p>　

85、　齒輪結構設計見零件圖及三維實體造型</p><p>　　4.2.6 Solidworks進行齒輪的算例分析材料屬性</p><p><b>　　大齒輪</b></p><p>　　表4.6 低速級大齒輪算例分析主要參數(shù)</p><p><b>　　表4.7應力分析</b></p>&

86、lt;p><b>　　表4.8安全系數(shù)</b></p><p><b>　　2.小齒輪</b></p><p>　　表4.9低速級小齒輪算例分析主要參數(shù)</p><p>　　表4.10 應力分析</p><p>　　表4.11 安全系數(shù)</p><p><b>

87、;　　5.軸的設計計算</b></p><p><b>　　5.1中間軸的設計</b></p><p>　　5.1.1選擇軸的材料。</p><p>　　間軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)。</p><p>　　硬度217～255HBS [δ0b]=95MPa[δ-1b]=55MPa</p><p&

88、gt;　　抗拉強度極限：δβ=640MPa</p><p>　　屈服強度極限：δs=355MPa</p><p>　　彎曲疲勞極限：b-1=275MPa</p><p>　　剪切疲勞極限：τ-1=155MPa</p><p>　　許用彎曲應力：[b-1]=60MPa</p><p>　　5.1.2軸的初步估算</

89、p><p>　　根據(jù)表15—3，取A0=112</p><p>　　d≥=112=37.46mm</p><p>　　考慮該處軸徑應當大于高速級軸頸處直徑，取</p><p>　　D1=dmin=40mm</p><p>　　5.1.3軸的結構設計</p><p>　?。?）各軸段直徑的確定。<

90、;/p><p>　　初選滾動軸承，代號為30208 .軸頸直徑d1=d5=dmin=40mm.</p><p>　　齒輪2處軸頭直徑d2=45mm</p><p>　　齒輪2定位軸角厚度。</p><p>　　hmin=(0.07～0.1)d，取hmin=5mm該處直徑d2=54mm</p><p>　　齒輪3的直徑：d3

91、=90.54mm,da3=94.54mm,df3=85.56mm</p><p>　　由軸承表5—11查出軸承的安裝尺寸d4=49mm</p><p>　　(2) 各軸段軸向長度的確定。</p><p>　　軸承寬度B=19.75mm ,兩齒輪端面間的距離△4=10mm</p><p><b>　　其余的如圖</b>&l

92、t;/p><p>　　5.1.4按許用彎曲應力校核軸。</p><p>　　(1) 軸上力的作用點及支點跨距的確定。</p><p>　　AC=57mm CD=88mm CB=72mm AD=217mm</p><p>　　(2) 繪軸的受力圖</p><p>　　(3) 計算軸上的作用力：</p>

93、;<p>　　齒輪2：Ft2=2T2/d2=2×357.66×103/200.3=3571.2N</p><p>　　Fr2=Ft2×tanαn/cosβ2=3571.2×tan20o/cos14.4=1342N</p><p>　　Fα2=Ft2×tanβ2=3571×tan14.4o=917N</p>

94、<p>　　齒輪3：Ft3=2T3/d3=2×357.66×103/90.56=7899N</p><p>　　Fr3=Ft3×tann/cosβ3=7899×tan20o/cos13.7=2959N</p><p>　　Fα3=Ft3×tanβ3=7899×tan13.7o=1926N</p><

95、;p><b>　　(4) 計算支反力</b></p><p>　　繞支點B的力矩和ΣMBZ=0，得</p><p>　　RAZ=[Fr2(88+72)+Fa2×d2/2+Fa3×d3/2－Fr3×72]217</p><p>　　=(1342×160+917×100.15+1926

96、5;45.26-72×2959) 217</p><p><b>　　=833N</b></p><p>　　同理：ΣMAZ=0 ,得</p><p>　　RBZ=[Fr3(57+88)+Fa3×d3/2+Fa2×d2/2－Fr2×57] 217</p><p>　　=(2959&

97、#215;165+917×100.15+1926×45.26-1342×57) 217</p><p><b>　　=2450N</b></p><p>　　校核：ΣZ=RAZ+Fr3－Fr2－RBZ =833+2959-1342-2450=0</p><p><b>　　計算無誤</b>&l

98、t;/p><p>　　同樣，由繞支點B的力矩和ΣMBy=0，得</p><p>　　RAY=(3571×160+7899×72)/217=5449N</p><p><b>　　由ΣMAy=0，得</b></p><p>　　RBY=（3571×57+7899×145）/217=602

99、1</p><p>　　校核：ΣZ=RAY+ RBY －Ft3－Ft2=5449+6021-3571-7899=0</p><p><b>　　計算無誤</b></p><p>　　(5) 轉矩，繪彎矩圖</p><p>　　垂直平面內(nèi)的彎矩圖。</p><p>　　C處彎矩：MCZ左=RAZ&#

100、215;57=833×57=43316Nmm</p><p>　　MCZ右=RAZ×57－Fa2d2/2</p><p>　　=833×57－917×100.15=-48522Nmm</p><p>　　D處彎矩：MDZ左=RBZ×72+Fa3×d3/2</p><p>　　=245

101、0×72+1926×45.26=263609Nmm</p><p>　　MDZ右=RBZ×72=176400</p><p><b>　　水平面彎矩圖。</b></p><p>　　MCY=RAY×57=5449×57=283348Nmm</p><p>　　MDY=RB

102、y×72=6021×72433512Nmm</p><p><b>　　(6) 合成彎矩</b></p><p>　　C處：MC左=(M2CZ左+M2CY)1/2=(433162+2833482)1/2=286640Nmm</p><p>　　MC右 =(M2CZ右+M2CY)1/2=(485222+2833482)1/2=

103、287473Nmm</p><p><b>　　D處：</b></p><p>　　MD左=(M2DZ左+M2DY)1/2=(2636092+4335122)1/2=507368Nmm</p><p>　　MD右 =(M2+M2DY)1/2=(1764002+4335122)1/2=468027Nmm</p><p>　

104、　(7) 轉矩及轉矩圖。</p><p>　　T2=533660Nmm</p><p>　　(8) 計算當量彎矩</p><p>　　應力按正系數(shù)α=[δ-1b]/[δ0b]=55/95=0.58</p><p>　　αT2=0.58×533660=309523Nmm</p><p>　　C處：M′C左=MC

105、左=286640</p><p>　　M′C右=[M2C右+(αT2)2]1/2=(2874732+3095232)1/2=422428Nmm</p><p><b>　　D處：</b></p><p>　　M′D左=[M2D左+(αT2)2]1/2=(5073682+3095232)1/2=588346Nmm</p><p

106、>　　M′D右=M2D右=468027Nmm</p><p><b>　　(9) 校核軸徑。</b></p><p>　　C剖面：dC= (M′C右/0.1[δ-1b])1/3=(422428/0.1×55)1/3</p><p>　　=42.5mm＜45mm</p><p><b>　　強度足

107、夠。</b></p><p>　　D剖面：dD= (M′D右/0.1[δ-1b])1/3=(588346/0.1×55)1/3</p><p>　　=46.7mm＜85.56mm(齒根圓直徑)</p><p><b>　　強度足夠。</b></p><p>　　(10)軸的細部結構設計</p&

108、gt;<p>　　由表6—1查出鍵槽尺寸：b×h=14×9(t=5.5，r=0.3)；</p><p>　　由表6—2查出鍵長：L=45；</p><p>　　(11)中間軸的精確校核：</p><p>　　對照軸的晚矩圖和結構圖，從強度和應力集中分析Ⅰ，Ⅱ，G都是危險段面，但是由于Ⅰ，Ⅱ還受到扭矩作用，再由II斷面的彎矩要大于I處

109、，所以現(xiàn)在就對II處進行校核。</p><p>　　軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由手冊查得： 。</p><p><b>　　由手冊查得：</b></p><p><b>　?、衿拭娴陌踩禂?shù)：</b></p><p><b>　　抗彎斷面系數(shù)：</b></p>

110、<p><b>　　抗扭斷面系數(shù)：</b></p><p><b>　　彎曲應力幅：</b></p><p><b>　　彎曲平均應力 </b></p><p><b>　　扭轉切應力幅：</b></p><p><b>　　平均切應力

111、：</b></p><p>　　鍵槽所引起的有效應力集中系數(shù) </p><p>　　再由手冊查得，表面狀態(tài)系數(shù)β=0.92，尺寸系數(shù)</p><p>　　剪切配合零件的綜合影響系數(shù)，取進行計算：</p><p>　　剪切配合零件的綜合影響系數(shù)，取進行計算，</p><p>　　由齒輪計算循環(huán)次數(shù)，所以取壽命

112、系數(shù)</p><p><b>　　綜合安全系數(shù)：</b></p><p>　　所以具有足夠的強度。</p><p>　　5.1.5 Solidworks進行中間軸的算列分析</p><p>　　表5.1 中間軸算例分析主要參數(shù)</p><p><b>　　表5.2 應力分析</b&

113、gt;</p><p><b>　　表5.3 安全系數(shù)</b></p><p>　　5.2 Solidworks進行高速軸的算列分析</p><p>　　表5.4高速軸算例分析主要參數(shù)</p><p><b>　　表5.5 應力分析</b></p><p><b>

114、;　　表5.6安全系數(shù)</b></p><p>　　5.3 solidworks進行低速軸的算例分析</p><p>　　表5.7高速軸算例分析主要參數(shù)</p><p><b>　　5.8應力分析</b></p><p><b>　　5.9 安全系數(shù)</b></p><

115、;p>　　5.4滾動軸承的校核計算</p><p>　　中間滾動軸承的校核計算</p><p>　　選用的軸承型號為30208由表9－16查得Cr=59.8 kN,=42.8kN</p><p><b>　　e=0.37</b></p><p>　　1、作用在軸承上的負荷。</p><p>

116、;<b>　　1)、徑向負荷</b></p><p>　　由中間軸的校核計算過程可知</p><p>　　繞支點B的力矩和ΣMBZ=0，得</p><p>　　RAZ=[Fr2(88+72)+Fa2×d2/2+Fa3×d3/2－Fr3×72]217</p><p>　　=(1342×

117、;160+917×100.15+1926×45.26-72×2959) 217</p><p><b>　　=833N</b></p><p>　　同理：ΣMAZ=0 ,得</p><p>　　RBZ=[Fr3(57+88)+Fa3×d3/2+Fa2×d2/2－Fr2×57] 217&

118、lt;/p><p>　　=(2959×165+917×100.15+1926×45.26-1342×57) 217</p><p><b>　　=2450N</b></p><p>　　同樣，由繞支點B的力矩和ΣMBy=0，得</p><p>　　RAY=(3571×160+

119、7899×72)/217=5449N</p><p><b>　　由ΣMAy=0，得</b></p><p>　　RBY=（3571×57+7899×145）/217=6021</p><p>　　A處軸承FRⅠ=(R2AZ+R2AY)1/2=(8332+54492)1/2=5512N</p><

120、;p>　　B處軸承FRⅡ=(R2BZ+R2BY)1/2=(24502+60212)1/2=6500N</p><p><b>　　2)、軸向負荷</b></p><p>　　3)、軸承受力簡圖。</p><p>　　外部軸向力FA=Fa3－Fa2=1926—917=1009N</p><p>　　從最不利受力情況考

121、慮FA指向B處軸承，如上圖所示。</p><p>　　軸承內(nèi)作軸向力SⅠ=еFrⅠ=0.37×5512=2039N</p><p>　　SⅡ=0.4×FrⅡ=0.37×6500=2405N</p><p>　　因FA+SⅠ=1009+2039=3048＞2405=SⅡ</p><p>　　軸承Ⅱ被壓緊，為緊端，故

122、</p><p>　　FaⅠ=SⅠ=2039NFaⅡ=FA+SⅠ=3048N</p><p>　　2、計算當量功負荷。</p><p>　?、褫S承，F(xiàn)aⅠ/Cor=2039/42800=0.04764查[課]表13-5，е=0.42</p><p>　　FaⅠ/FrⅠ=2039/5512=0.37＜е,X1=1Y1=0</p>

123、;<p>　　動載荷系數(shù)fp=1.1</p><p>　　當量動載荷prⅠ=fp(X1FrⅠ+Y1FaⅠ)=1.1×5512=6063N</p><p>　?、蜉S承：FaⅡ/Cor=3048/42800=0.071е=0.44</p><p>　　FaⅡ/FrⅡ=3048/6500=0.47＞е=0.44，X2=0.44，Y2=1.26&l

124、t;/p><p><b>　　當量功載荷</b></p><p>　　PrⅡ=fa(X2FrⅡ+Y2FaⅡ)=1.1×(0.44×6500+1.26×3048)</p><p><b>　　=7371N</b></p><p><b>　　3、驗算軸承壽命<

125、/b></p><p>　　因PrⅠ＜PrⅡ,故只需驗算Ⅱ軸承。</p><p>　　軸承預期壽命與整機壽命相同，為：8×300×16=38400h</p><p><b>　　軸承實際壽命</b></p><p>　　Lh10=16670/n2(Cr/PrⅡ)ε=16670/129.73(59

126、800/7371)3</p><p>　　=128554h＞38400</p><p><b>　　具有足夠使用壽命。</b></p><p><b>　　4、軸承靜負荷計算</b></p><p>　　經(jīng)計算，滿足要求；計算過程略。</p><p>　　經(jīng)校核，高、低軸的軸

127、承均滿足要求</p><p>　　5.5平鍵聯(lián)接的選用和計算</p><p>　　1、中間軸與齒輪Ⅰ的鍵聯(lián)接運用及計算。</p><p>　　前面軸的設計已知本處軸徑為：d2=44</p><p>　　由表6—1選擇鍵12×8×70</p><p>　　鍵的接觸長度 L=d2－b=70－12=58,

128、接觸度h′=h/2=8/2=4 mm</p><p>　　由《機械設計》表6—2查出鍵靜聯(lián)接的擠壓作用應力[δp]=120MPa</p><p>　　δp=2T2/d2lh′=(2×357.66×103)/(44×58×4)=68MPa＜[δP]</p><p><b>　　鍵聯(lián)接強度足夠</b><

129、/p><p>　　2、低速軸與齒輪4的鍵聯(lián)接選用及計算。</p><p>　　由前面軸的設計已知本處軸徑為：d4=64</p><p>　　由表6—1選擇鍵18×11×80</p><p>　　鍵的接觸長度 L=d2－b=80－18=62,接觸度h′=h/2=11/2=5.5mm</p><p>　　由

130、《機械設計》表6—2查出鍵靜聯(lián)接的擠壓作用應力[δp]=120MPa</p><p>　　δp=2T2/d2lh′=(2×986.38×103)/(62×64×5.5)=90.4MPa＜[δP]</p><p><b>　　鍵聯(lián)接強度足夠</b></p><p>　　5.6聯(lián)軸器的選擇計算</p&g

131、t;<p>　　由于低速級的轉矩較大，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL5</p><p>　　計算轉矩：＝K=1.5986380=1479.6Nm</p><p>　　轉速 n=44.73 d=50</p><p>　　所以由表可知：強度和轉速均滿足要求</p><p>　　6.箱體及其附件的設計選擇</p>

132、<p>　　6.1 零部件相關尺寸</p><p>　　箱體及其附件的選擇遵照相關標準選取，具體尺寸見零件圖及零部件</p><p>　　由機械設計課程設計手冊表7—10，選取為如圖所示M12 的游標,</p><p>　　6.2 SolidWorks對主要零部件的結構造型</p><p>　　軸承端蓋（無伸出軸端）</p&

133、gt;<p>　　軸承端蓋（有伸出軸端）</p><p><b>　　大齒輪</b></p><p><b>　　小齒輪</b></p><p><b>　　上箱體</b></p><p><b>　　下箱體</b></p>&

134、lt;p><b>　　擋油環(huán)</b></p><p><b>　　油標</b></p><p><b>　　通氣器</b></p><p><b>　　低速軸</b></p><p><b>　　中間軸</b></p>

135、;<p><b>　　螺栓</b></p><p><b>　　圓錐滾子軸承</b></p><p><b>　　螺母</b></p><p>　　6.3相關零部件示意圖</p><p><b>　　1.高速級小齒輪</b></p>

136、;<p><b>　　2.高速級大齒輪</b></p><p><b>　　3.圓錐滾子軸承</b></p><p><b>　　4.低速級齒輪軸</b></p><p><b>　　5.軸承端蓋</b></p><p><b>