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1、<p><b> 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p> 2012—2013學(xué)年第一學(xué)期</p><p> 課程名稱(chēng): 機(jī)械設(shè)計(jì) </p><p> 設(shè)計(jì)題目: 帶式
2、運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p> 完成期限:自 2012 年 12 月 24 日至 2013 年 1 月 6 日共 2 周</p><p> 指導(dǎo)教師(簽字): 年 月 日</p><p>
3、系(教研室)主任(簽字): 年 月 日 </p><p> 機(jī) 械 設(shè) 計(jì)</p><p><b> 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p> 起止日期: 2012 年 12 月 24 日 至 2013 年 01 月 06 日</p><p>
4、<b> 機(jī)械工程學(xué)院(部)</b></p><p> 2012年12月24日</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1</p><p> 2 傳動(dòng)方案的擬定1</p><p> 3 原動(dòng)機(jī)的選擇2</p&g
5、t;<p> 4 確定總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比3</p><p> 5 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算4</p><p> 6 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)及計(jì)算5</p><p> 7 軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算17</p><p> 8 軸承的壽命計(jì)算及校核35</p><p> 9 鍵聯(lián)接強(qiáng)度的
6、計(jì)算及校核36</p><p> 10 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑以及密封方式的選擇37</p><p> 11 減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)39</p><p> 12 設(shè)計(jì)小結(jié)42</p><p> 13 參考文獻(xiàn)42</p><p><b> 14 附圖</b></p&g
7、t;<p><b> 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p> 1.1 課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p> 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其傳動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置圖如下圖1.1所示。</p><p> 1動(dòng)力與傳動(dòng)系統(tǒng) 2.聯(lián)軸器 3帶式輸送機(jī)</p><p> 1.2 課程設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)</p&g
8、t;<p> 已知條件:①運(yùn)輸帶的工作拉力:F=2500N;</p><p> ?、谶\(yùn)輸帶的工作速度:v=1.5m/s;</p><p> ③卷筒直徑:D=400mm;</p><p> ?、苁褂脡勖?年,2班制,每班8小時(shí),大修期2—3年。</p><p> 1.3 課程設(shè)計(jì)的工作條件</p><p
9、> 設(shè)計(jì)要求:①誤差要求:輸送帶速度允許誤差為帶速度的±5%;</p><p> ②工作情況:連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),空載起動(dòng),工作載荷有輕微沖擊;</p><p> ?、壑圃烨闆r:中批量生產(chǎn)。</p><p><b> 2 傳動(dòng)方案的擬定</b></p><p> 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案如下圖所示</
10、p><p> 1-電動(dòng)機(jī) 2- V帶 3-單機(jī)圓柱齒輪減速器4-聯(lián)軸器 5-滾筒 6-輸送帶 </p><p> 上圖為閉式的單級(jí)齒輪減速器傳動(dòng),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸較小,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)較平穩(wěn)。</p><p><b> 3 原動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p> 3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型</p><
11、p> 根據(jù)動(dòng)力源和工作條件,并參照第12章選用一般用途的Y型三相交流異步電動(dòng)機(jī),臥式封閉結(jié)構(gòu);電源電壓為380V。</p><p> 3.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量</p><p> 3.2.1工作機(jī)所需的有效功率</p><p> 式中:—工作機(jī)所需的有效功率(KW)</p><p><b> —帶的圓周力(N)</
12、b></p><p> 3.2.2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率</p><p><b> —傳動(dòng)裝置總效率</b></p><p> —聯(lián)軸器效率(齒式),=0.99</p><p> —一對(duì)滾動(dòng)軸承效率,=0.99</p><p> —V帶傳動(dòng)效率,=0.95</p><
13、;p> —輸送機(jī)滾筒效率,=0.96</p><p> —輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶間的傳動(dòng)效率</p><p> —閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率(設(shè)齒輪精度為8級(jí)),=0.97</p><p> 故: ==0.95</p><p><b> = =0.9603</b></p><p>&l
14、t;b> ==0.9801</b></p><p><b> ==0.96</b></p><p> =0.95*0.95*0.9603*0.9801*0.99=0.858</p><p> 工作時(shí)電動(dòng)機(jī)所需要的功率為</p><p><b> =(kw)</b><
15、/p><p> 因載荷平穩(wěn),電動(dòng)機(jī)的功率稍大于即可,根據(jù)文獻(xiàn)【2】中表19-1所示Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù),可選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率。=5.5kw .</p><p> 3.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速</p><p> 卷筒軸工作的轉(zhuǎn)速為:</p><p> 由于單級(jí)減速器的總傳動(dòng)比i=6~20。</p><p&g
16、t; 初選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和750r/min的電動(dòng)機(jī),查表可知,對(duì)于額定功率為5.5kw的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6型和Y160M2-8型?,F(xiàn)將Y132M2-6型和Y160M2-8型電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)的總傳動(dòng)比列于表3.1中。</p><p> 通過(guò)對(duì)下述兩種方案比較可以看出:方案1選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價(jià)格低,故選方案1比較合理。</p><p> 4 確
17、定總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比</p><p> 4.1傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比,</p><p><b> 式中:i—總傳動(dòng)比</b></p><p> —電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p><b> 4.2 分配傳動(dòng)比</b></p><p><b>
18、 由傳動(dòng)方案可知</b></p><p><b> 查表取V帶傳動(dòng)比為</b></p><p> 由計(jì)算可得單級(jí)圓柱齒輪減速器的總傳動(dòng)比為 Z</p><p> 傳動(dòng)系統(tǒng)的各傳動(dòng)比分別為:</p><p> 5 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算</p><p> 減速器傳動(dòng)裝置
19、中各軸由高速軸到低速軸依次編號(hào)為電動(dòng)機(jī)1軸、2軸、3軸、4軸。</p><p><b> 5.1 各軸的轉(zhuǎn)速</b></p><p><b> 5.2各軸輸入功率</b></p><p> 5.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩</p><p> 將5.1、5.2、5.3節(jié)中的結(jié)果列成表格。如下表5.1所示:
20、</p><p> 表5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p> 6 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算及帶輪的技術(shù)要求</p><p> 6. 1 確定計(jì)算功率</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表5-7查得=1.1</p><p><b> =</b></p><p>
21、 式中:——工作情況系數(shù)</p><p> P——所需傳遞的額定功率(入電動(dòng)機(jī)的額定功率或名義的負(fù)載功率)</p><p> 6. 2 選擇V帶型號(hào)</p><p> 根據(jù)=4.92,,由文獻(xiàn)【1】中圖5-11選取A型V帶。</p><p> 6. 3確定帶輪基準(zhǔn)直徑,并驗(yàn)算帶速。</p><p><b&
22、gt; ?、俪踹x小帶輪直徑。</b></p><p> 由文獻(xiàn)【1】中圖5-11可知,小帶輪基準(zhǔn)直徑的推薦值為80~100mm。由文獻(xiàn)《1》中表5-8和表5-9,則取。</p><p><b> ?、隍?yàn)算帶速</b></p><p> 因?yàn)榈闹挡辉?~25m/s之內(nèi),帶速過(guò)小,不合適。</p><p>&
23、lt;b> 可調(diào)節(jié)100mm</b></p><p> 得,v==5.02m/s</p><p><b> ?、塾?jì)算大帶輪直徑。</b></p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表5-9,取</p><p> 6. 4 確定帶長(zhǎng)和中心距a</p><p><b>
24、①初定中心距</b></p><p><b> 初選中心距</b></p><p> ?、谟?jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p> 由文獻(xiàn)【1】中表5-2,取=1600mm</p><p><b> ③計(jì)算實(shí)際中心距</b></p><p> 6. 5 驗(yàn)算
25、小帶輪上的包角</p><p> 6. 6 確定V帶根數(shù)Z</p><p> ?、儆?jì)算單根V帶的許用功率</p><p> 查表5-4【1】,由線性插值法可得</p><p> 查表5-5【1】,由線性插值法可得</p><p> 查表5-6【1】,由線性插值法可得</p><p>
26、查表5-2【1】,可得</p><p><b> ?、谟?jì)算V帶根數(shù)Z</b></p><p><b> 取整數(shù),故Z=5根</b></p><p> 6. 7 計(jì)算單根V帶的初拉力</p><p> 查表5-1【1】得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m,</p><p&
27、gt;<b> 單根V帶的初拉力</b></p><p> 6. 8 計(jì)算V帶隊(duì)軸的壓力Q</p><p> V帶對(duì)軸的壓力Q為:</p><p><b> 表6—1</b></p><p> 7 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p> 7.1 選擇齒輪材料
28、、熱處理方法、精度等級(jí)及齒數(shù)</p><p> ?。?)選擇齒輪材料與熱處理。</p><p> 根據(jù)工作條件和文獻(xiàn)【1】中表7-1查得,</p><p> 小斜齒圓柱齒輪a選用45Cr鋼,熱處理為調(diào)質(zhì),<350;</p><p> 大斜齒圓柱齒輪b選用45號(hào)鋼,熱處理為調(diào)質(zhì),=230<350。</p><
29、;p> 二者材料硬度差為30HBS,符合軟齒面?zhèn)鲃?dòng)要求</p><p> ?。?)選擇齒輪的精度。</p><p> 此減速機(jī)為一般工作機(jī),速度不高,參閱表7-7【1】,初定為8級(jí)精度</p><p><b> ?。?)初選齒輪齒數(shù)</b></p><p> 取小齒輪齒數(shù):=24,大齒輪齒數(shù):</p&g
30、t;<p> 7.2 確定材料許用接觸應(yīng)力</p><p> ?。?)確定接觸疲勞極限,由圖-18(a)【1】查MQ線得</p><p><b> ?。?)確定壽命系數(shù)</b></p><p><b> 小齒輪循環(huán)次數(shù)</b></p><p><b> 大齒輪的循環(huán)次數(shù)
31、</b></p><p> 由圖7-19【1】查的</p><p> ?。?)確定尺寸系數(shù),由圖7-20取</p><p> ?。?)確定安全系數(shù),由表7-8【1】取得=1.1</p><p> ?。?)計(jì)算許用接觸應(yīng)力,按公式(7-20)【1】計(jì)算,得</p><p> 7.3 根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按齒面接
32、觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p> 齒面接觸強(qiáng)度按式(7-25)【1】計(jì)算,其公式為</p><p> 確定上式中的個(gè)計(jì)算數(shù)值如下</p><p><b> 軸面重合度</b></p><p> 因?yàn)?,由式?—27)</p><p><b> 得重合度系數(shù)</b>&
33、lt;/p><p><b> 確定螺旋系數(shù)</b></p><p> 計(jì)算所需最小齒輪直徑</p><p><b> 由上式得</b></p><p> 7.4確定實(shí)際載荷系數(shù)與修正計(jì)算分度圓直徑</p><p><b> 確定使用系數(shù)</b>&l
34、t;/p><p><b> 確定動(dòng)載系數(shù) </b></p><p><b> 計(jì)算圓周速度</b></p><p> 故前面取8級(jí)精度合理,由齒輪的速度和精度查圖7-8【1】</p><p> 計(jì)算單位寬度載荷值:</p><p> 7.5 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算<
35、/p><p> 由式(7-28)【1】得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為</p><p> 確定上式中的各計(jì)算數(shù)值如下</p><p> 由圖7-21(a)【1】取</p><p> 由圖7-22【1】差得彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p> 由表7-8【1】查的彎曲疲勞安全系數(shù)</p><p> 由
36、圖7-23【1】差得尺寸系數(shù)</p><p> 由式(7-22)得許用彎曲應(yīng)力</p><p><b> 確定計(jì)算載荷K</b></p><p> 初步確定齒高h(yuǎn)=2.25m=7.49mm,b/h=6.4</p><p> 查圖7-12【1】得</p><p><b> 確定齒
37、形系數(shù)</b></p><p><b> 當(dāng)量齒數(shù)為</b></p><p> 由圖7-16【1】查的</p><p> 由圖查得應(yīng)力校正系數(shù)</p><p><b> 計(jì)算大小齒輪的值</b></p><p><b> 大齒輪的數(shù)值大。<
38、;/b></p><p><b> 求重合度系數(shù)。</b></p><p><b> 端面壓力角 </b></p><p> 基圓螺旋角的余弦值為</p><p> 當(dāng)量齒輪端面重合度,由式(7-30)</p><p><b> 得</b
39、></p><p> 按式(7-30)計(jì)算</p><p> 由圖7-25得螺旋角影響系數(shù)</p><p> 將上述各值代入公式計(jì)算,得</p><p> 由于齒輪的模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度,所以將計(jì)算出來(lái)的1.78按國(guó)際圓整為</p><p> =3.并根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算出得分度院直徑80mm,協(xié)調(diào)
40、相關(guān)參數(shù)和尺寸為</p><p> 這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的齒輪能在保證滿足彎曲強(qiáng)度的前提下,取較多的齒數(shù),做到結(jié)構(gòu)緊湊,減少浪費(fèi),且重合度增加,傳動(dòng)平穩(wěn)。</p><p> 7.6 齒輪幾何尺寸計(jì)算</p><p> ?。?)中心距 </p><p> 把中心距圓整成223mm。</p><p>&l
41、t;b> 修正螺旋角 </b></p><p> 螺旋角變化不大,所以相關(guān)參數(shù)不必修正。</p><p> ?。?)分度圓直徑 </p><p><b> ?。?)確定齒寬</b></p><p> 7.8斜齒圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> 由低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
42、,根據(jù)文獻(xiàn)【3】表6.7可對(duì)直齒圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下表7.1所示</p><p><b> 8 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算</b></p><p> 8.1高速齒輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p> 8.1.1 軸的受力分析</p><p> 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)可求得小斜齒輪的嚙合力:</p><p>
43、 小斜齒輪的分度圓直徑:=82mm </p><p> 小斜齒輪的圓周力: </p><p> 小斜齒輪的徑向力: </p><p> 小斜齒輪的軸向力: </p><p> 8.1.2軸的材料的選擇</p><p> 由于因?yàn)榻?jīng)過(guò)了帶的減速傳動(dòng),則軸轉(zhuǎn)速不高,但受力較大,故初步選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理
44、。</p><p> 硬度HBS217~255,強(qiáng)度極限,屈服極限,</p><p> 8.1.3軸的最小直徑</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)中算式可初步估算軸的最小直徑,</p><p> 式中:A—最小直徑系數(shù),查得A=112</p><p> P—高速軸的功率(KW),由表可知:P=4.18KW </
45、p><p> n—高速軸的轉(zhuǎn)速(r/min),由表可知:n=320r/min </p><p> 8.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> (1). 擬定軸上零件的裝配方案</p><p> 高速軸的裝配方案如下圖所示,</p><p><b> 圖1</b></p><
46、;p> 1,5—滾動(dòng)軸承 2—軸 3—齒輪軸的齒輪段 </p><p><b> 6—軸承蓋 </b></p><p> (2).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p> ?、佥S段左端需要一個(gè)定位軸肩,取直徑;帶輪左端用軸端擋圈固定,因?yàn)檩S頭長(zhǎng)度是由所裝零件的輪轂長(zhǎng)度決定的,查參考資料[2]表21-2,根據(jù)帶
47、根數(shù)可知輪轂長(zhǎng)度為70,由軸長(zhǎng)要比輪轂寬度小2~3mm,所以則取第一段長(zhǎng)度</p><p> ?、诙危簩?duì)于階梯軸的臺(tái)階,當(dāng)相鄰軸段直徑變化起定位作用時(shí),軸徑變化應(yīng)大些,取3~5,故取</p><p> 根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度,取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為左右,則取該段的長(zhǎng)度。</p><p> ?、鄱危涸摱窝b有滾動(dòng)軸承,
48、選用深溝球軸承,則軸承有徑向力,而軸向力為零,選用6214型軸承,查參考資料[2]表15-4得其基本尺寸、、,則該段的直徑為,長(zhǎng)度取。</p><p> ?、芏危涸摱螢闈L動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑,取,長(zhǎng)度</p><p> ⑤段:該段為齒輪軸段,由于齒輪的寬度為50,則取此段長(zhǎng)度為。</p><p> ?、薅危涸摱螢闈L動(dòng)軸承的定位軸肩,其直
49、徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑,取,長(zhǎng)度。</p><p> ⑦段:該段為滾動(dòng)軸承安裝出處,取軸徑為,長(zhǎng)度</p><p> 確定軸上圓角和倒角尺寸。參考表12-2,取軸端倒角為2×各軸肩處用倒角。</p><p><b> 表8—1</b></p><p> ?。?).軸上零件的周向定位。</p>
50、;<p> 帶輪的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按,由手冊(cè)查的平鍵截面 鍵長(zhǎng)度為56mm。為保證帶輪與軸的配合有良好的對(duì)中性,選擇帶輪輪轂與軸的配合為H7/n6。深溝球軸承與軸的周向定位是借過(guò)度配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為m6.</p><p> 8.1.5. 求軸上的載荷</p><p> 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從深溝球軸承值
51、入手。對(duì)于6214深溝球軸承,由上表中可知寬B=24mm。因此,作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距114 mm。</p><p> 如圖:L=112mm,K=113mm,由V帶設(shè)計(jì)與計(jì)算知,V帶對(duì)軸的壓力Q=1555N</p><p> 1).求垂直面對(duì)支反力和軸向力</p><p> FV1=238.75N </p><p> FV2= F
52、V1=926.25N</p><p> 2)、求水平面的支反力</p><p> 3)、求力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力</p><p> 4)、繪制垂直面內(nèi)的彎矩圖</p><p> 5)、繪制水平面內(nèi)的彎矩圖</p><p><b> 6)、總彎矩圖</b></p><p&g
53、t; 7)、求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b> 圖2</b></p><p> 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面值列于下表</p><p><b> 表8—2</b></p><p> 8.1.6.按彎扭校核軸的疲勞強(qiáng)度</p>
54、<p> 進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受的最大彎矩和扭矩的截面強(qiáng)度,由上面可知危險(xiǎn)截面在C處。因?yàn)閱蜗蛐D(zhuǎn),扭矩切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取根據(jù)查的公式和表8—2</p><p> 前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表12—1查得,因此,故安全。</p><p> 8.1.7. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度</p><p><b> 一、判斷
55、危險(xiǎn)截面</b></p><p> 截面A,B,D只受扭矩作用,雖然鍵槽、軸肩及過(guò)度配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度,但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的,所以截面A,B,D均無(wú)需校核。</p><p> 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看,截面A、D處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重;從受載荷的情況來(lái)看,截面D上的應(yīng)力最大。截面A的應(yīng)力集中的影響和截面D的相近
56、,但截面A不受扭矩作用,同時(shí)軸徑也較大,故不必做強(qiáng)度校核。截面D上雖然應(yīng)力最大,但應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端),而且軸的直徑最大,故截面D也不必校核。截面A和D顯然更不必校核。根據(jù)文獻(xiàn)【1】中附表3-4和附表3-8可知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小,因而該軸只需校核截面C左右兩側(cè)即可。</p><p><b> 1.分析截面C左側(cè)</b></p>&
57、lt;p><b> 抗彎截面系數(shù)</b></p><p><b> 抗扭截面系數(shù)</b></p><p><b> 截面左側(cè)的彎矩M為</b></p><p><b> 截面上的扭矩為</b></p><p><b> 截面上的彎
58、曲應(yīng)力</b></p><p><b> 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力</b></p><p> 軸的材料為45鋼,調(diào)制處理。由表12-1【1】查得</p><p><b> ,,</b></p><p> 截面上由于軸肩而形成的有效應(yīng)力集中系數(shù)及,有機(jī)械手冊(cè)查取。因, ,查得,;<
59、/p><p> 查得尺寸系數(shù);扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。</p><p> 軸按車(chē)削加工,查得表面質(zhì)量系數(shù)為,軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則按式2-19【1】得綜合影響系數(shù)為</p><p> 又由機(jī)械手冊(cè)查得應(yīng)力折算系數(shù),</p><p> 于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按式(12-6)~ 式(12-8)【1】則得</p><p>&l
60、t;b> 故可知其安全。</b></p><p><b> ?。?)截面右側(cè)</b></p><p> 抗彎截面系數(shù)W按表12-4【1】中的公式計(jì)算</p><p><b> 抗扭截面系數(shù)為</b></p><p><b> 彎矩M及彎曲應(yīng)力為</b>
61、</p><p><b> 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為</b></p><p> 過(guò)盈配合處由手冊(cè)查得,;軸按車(chē)削加工,查得表面質(zhì)量系數(shù)為;尺寸系數(shù);扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。</p><p><b> 故得綜合系數(shù)</b></p><p><b> ,</b></p>&l
62、t;p> 所以軸在截面IV右側(cè)的安全系數(shù)為</p><p> 故該軸在截面左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。因所設(shè)計(jì)減速器不存在瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性,故可略去靜強(qiáng)度校核。</p><p><b> 8.2低速軸的設(shè)計(jì)</b></p><p> 8.2.1 軸的受力分析</p><p> 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)可求
63、得大斜齒輪的嚙合力:</p><p> 大斜齒輪的分度圓直徑:=231mm </p><p> 大斜齒輪的圓周力: </p><p> 大斜齒輪的徑向力: </p><p> 大斜齒輪的軸向力: </p><p> 8.2.2軸的材料的選擇</p><p> 由于低速軸轉(zhuǎn)速不高,但受
64、力較大,故選取軸的材料為45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)處理。</p><p> 8.2.3軸的最小直徑</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)中算式可初步估算軸的最小直徑,</p><p> 式中:A—最小直徑系數(shù),查得A=112</p><p> P—低速軸的功率(KW),由表可知:P=4.014KW </p><p> n
65、—低速軸的轉(zhuǎn)速(r/min),由表可知:n=71.59Vr/min </p><p> 因此: dmin=26.5mm</p><p> 輸出軸的最小直徑應(yīng)該安裝聯(lián)軸器處,為了使軸直徑dab與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。根據(jù)文獻(xiàn)查得,</p><p> 式中:—聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩()</p>&l
66、t;p> —工作情況系數(shù),根據(jù)文獻(xiàn)按轉(zhuǎn)矩變化小查得,</p><p> T3—低速軸的轉(zhuǎn)矩(),由表可知:T3=535.47N.m</p><p> 因此: Tca=800.32N.mm</p><p> 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)查得,選用HL3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器,</p><p>
67、; 由選取的半聯(lián)軸器孔d=40mm,故取d1=4mm,半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=84mm,與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=80mm</p><p> 8.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> 1 擬定軸上零件的裝配方案</p><p> 低速軸的裝配方案如下圖所示,</p><p> 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p>
68、;<p> ①滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求。1軸段右端需制出一軸肩,故取2段的直徑</p><p> D2=d1+2h=47mm</p><p> 式中:h—軸處軸肩的高度(),根據(jù)查得定位軸肩的高度</p><p><b> 故取h=3.5mm</b></p><p> ②初步選擇滾動(dòng)軸承。因滾動(dòng)
69、軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用,根據(jù)d1=50mm,由軸承產(chǎn)品目錄中可初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30310,其基本尺寸資料如下表所示</p><p> 表 8-3 30310型圓錐滾子軸承</p><p> 由上表8.3可知該軸承的尺寸為,故d3=d7=50mm;由于圓錐滾子軸承采用脂潤(rùn)滑,得用封油環(huán)進(jìn)行軸向定位和擋油,L3=36mm 。</p>
70、<p> ?、墼诼?lián)軸器與軸承之間的一段軸的直徑d2=45mm,L2=46mm</p><p> ?、苋≥S段4、5為非定位軸肩,則取d4=55mm,d5=63mm,L4=L5=10mm</p><p> ?、蔟X輪采用軸肩進(jìn)行軸向定位,則齒輪的右端應(yīng)有一軸套</p><p><b> d6=53mm</b></p>&l
71、t;p><b> 軸環(huán)的寬度應(yīng)滿足</b></p><p> 取l=15mm。輪轂的寬度b=60mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取L6=58mm。</p><p> ?、奕≥S承端蓋的總寬度為b=20mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm(參考圖),故取L7=55m
72、m,d7=50mm</p><p> 至此,經(jīng)過(guò)步驟①②③④⑤⑥已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度,如上所示,并歸納為下表所示</p><p> 3. 軸上零件的周向定位</p><p> 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用圓頭普通平鍵連接。根據(jù)相應(yīng)的直徑可查的軸與齒輪平鍵配合為H7/k6,同理聯(lián)軸器與軸配合平鍵為配合為H7/k6,滾動(dòng)軸承軸向定位是接過(guò)渡配合來(lái)實(shí)
73、現(xiàn)的。</p><p> 4.確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p> 取軸端倒角為,各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)圖</p><p> 8.2.5 求軸上的載荷</p><p> 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從圓錐滾子軸承</p><p> 值入手。對(duì)于30310型圓錐滾子軸承,由上
74、表中可知a=23mm。因此,作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L2+L3=69mm+135mm,根據(jù)軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖如下圖所示。</p><p> 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從圓錐滾子軸承值入手。對(duì)于30310圓錐滾子軸承,由上表中可知寬B=23mm。因此,作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距110mm。</p><p> 如圖:L1=112mm L
75、2=61mm,L3=55mm由V帶設(shè)計(jì)與計(jì)算知,V帶對(duì)軸的壓力Q=1555N</p><p> 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面?,F(xiàn)將計(jì)算出的截面值列于下表</p><p><b> 圖4</b></p><p><b> 9 軸承的壽命校核</b></p><p>
76、 因?yàn)檩S承的壽命與所受載荷的大小有關(guān),工作載荷越大,引起的接觸應(yīng)力也就越大,因而在發(fā)生點(diǎn)蝕破壞前經(jīng)受的應(yīng)力變化次數(shù)也就越少,,亦即軸承的壽命越短。而低速軸的軸承所承受的載荷最大,故只需校核該軸的軸承的壽命。</p><p> 9.1軸承的徑向載荷計(jì)算</p><p> 低速軸上的滾動(dòng)軸承采用正裝,兩個(gè)軸承型號(hào)均為30310型的圓錐滾子軸承,其基本額定動(dòng)載荷,基本額定靜載荷。由上表7.
77、4可得:</p><p> 9.2軸承的軸向載荷計(jì)算</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表13-1查得30310型圓錐滾子軸承的基本額定動(dòng)載荷,基本額定靜載荷,判斷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)1.7。故兩軸承的派生軸向力為:</p><p> 因?yàn)?</p><p> 故軸右移,右端軸承壓緊,左端軸承放松。
78、</p><p> 則 軸承的軸向派生力為 </p><p> 9.3軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表10-8按輕微沖擊查得載荷系數(shù),又因?yàn)?lt;/p><p><b> , </b></p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表13-5查得兩個(gè)軸承的徑向動(dòng)載荷系數(shù),和軸
79、向動(dòng)載荷系數(shù),。</p><p> 所以根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表13-8a查得兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為</p><p> 9.4軸承壽命的計(jì)算及校核</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表13-3按24小時(shí)連續(xù)工作的機(jī)械查得該滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命,取,齒輪轉(zhuǎn)速n=71.59r/min 。并取。故根據(jù)文獻(xiàn)【1】中13-5式可算出軸承基本額定壽命為</p><
80、;p><b> 故軸承絕對(duì)安全。</b></p><p> 10 鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p> 10.1普通平鍵的強(qiáng)度條件</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【1】表6-1中可知,</p><p> 式中:—傳遞的轉(zhuǎn)矩() </p><p> —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,,此處為鍵
81、的高度()</p><p> —鍵的工作長(zhǎng)度(),圓頭平鍵,為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度,為鍵的寬度()</p><p><b> —軸的直徑()</b></p><p> —鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力(),根據(jù)文獻(xiàn)【1】中表中按材料為鋼鐵,載荷性質(zhì)為輕微沖擊查得。</p><p> 10.2高速軸上鍵的校核&l
82、t;/p><p> 對(duì)于鍵,已知:T0=105.09N.m,k=5.5mm,l=48mm,d=60mm于是得,</p><p><b> 故該鍵安全。</b></p><p> 10.3低速軸上鍵的校核</p><p> 對(duì)于鍵18mm×11mm×45mm已知:T0=483.2N.m ,k=5.
83、5mm,l=27mm,d=53mm于是得,</p><p><b> ,故該鍵安全。</b></p><p> 對(duì)于鍵12mm×8mm×70mm已知:T1=356.2N.m ,k=4mm,l=58mm,d=40mm于是得,</p><p><b> ,故該鍵安全。</b></p>&
84、lt;p> 11 潤(rùn)滑方式,潤(rùn)滑劑以及密封方式的選擇</p><p> 11.1齒輪的滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇</p><p> 11.1.1齒輪潤(rùn)滑方式的選擇</p><p> 高速軸小圓柱斜齒輪的圓周速度:</p><p> 中間軸大圓柱斜齒輪和小圓柱斜齒輪的圓周速度:</p><p> 低速軸大圓柱
85、斜齒輪的圓周速度:</p><p> 取,一般來(lái)說(shuō)當(dāng)齒輪的圓周速度時(shí),宜采用油潤(rùn)滑;當(dāng)時(shí),應(yīng)采用浸油潤(rùn)滑。故此減速器齒輪的潤(rùn)滑應(yīng)將齒輪浸于油池中,當(dāng)齒輪傳動(dòng)時(shí),既將潤(rùn)滑油帶到潤(rùn)滑處,同時(shí)也將油直接甩到箱體壁上利于散熱。</p><p> 11.1.2齒輪潤(rùn)滑劑的選擇</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【2】中表20-3中查得,齒輪潤(rùn)滑油可選用全損耗系統(tǒng)用油,代號(hào)是:A
86、N150,運(yùn)動(dòng)粘度為:61.274.8(單位為:)。</p><p> 11.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑的選擇</p><p> 11.2.1滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式的選擇</p><p><b> 高速軸軸承: </b></p><p><b> 低速軸軸承:</b></p>&l
87、t;p> 故三對(duì)軸承均應(yīng)采用脂潤(rùn)滑。</p><p> 11.2.2滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)【2】表17-2中查得,滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑可選用滾珠軸承脂。</p><p> 11.3密封方式的選擇</p><p> 11.3.1滾動(dòng)軸承的密封選擇</p><p> 滾動(dòng)軸承與箱體外界用
88、氈圈密封,與箱體內(nèi)用封油環(huán)防止減速器內(nèi)的油液飛濺到軸承內(nèi)。</p><p> 11.3.2箱體的密封選擇</p><p> 箱體部分面上應(yīng)用水玻璃或密封膠密封。</p><p> 12 減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)</p><p> 12.1減速器箱體的設(shè)計(jì)</p><p> 減速箱應(yīng)采用鑄鐵鑄造而成,其結(jié)構(gòu)尺寸如
89、下表所示。</p><p> 12-1 鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸</p><p> 12.2減速器附件的設(shè)計(jì)</p><p> 12.2.1窺視孔及視孔蓋</p><p> 視孔用于檢查傳動(dòng)件工作情況,還可用來(lái)注入潤(rùn)滑油。其尺寸如下圖12-2所示。</p><p><b> 12.2.2通氣器<
90、/b></p><p> 通氣器用于通氣,使箱內(nèi)外氣壓一致,以避免由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)箱內(nèi)油溫升高、內(nèi)壓增大,從而引起減速器潤(rùn)滑油的滲漏。該減速器采用M16×1.5的通氣塞,綜上述及根據(jù)文獻(xiàn)【2】表4-3、表4-4中設(shè)計(jì)的視孔、視孔蓋及通氣器如下圖12-2所示。</p><p> 12.2.3放油孔及螺塞</p><p> 為了將污油排放干凈,應(yīng)在油池最
91、低位置處設(shè)置放油孔,放油孔應(yīng)避免與其它機(jī)件相靠近,以便于放油,根據(jù)文獻(xiàn)【2】表4-7中選取M18×1.5的外六角螺塞,其結(jié)構(gòu)如下圖12-3所示。</p><p><b> 12.2.4油標(biāo)</b></p><p> 油標(biāo)用來(lái)指示油面高度,應(yīng)設(shè)置在便于檢查和油面較穩(wěn)定之處。根據(jù)文獻(xiàn)【2】表4-12中,該減速箱上選用了M12的油標(biāo)尺,其結(jié)構(gòu)如上圖12-4所示
92、。</p><p> 12.2.5起吊裝置</p><p> 為便于拆缷和搬運(yùn)減速器,應(yīng)在箱體上設(shè)置起吊裝置。根據(jù)文獻(xiàn)【2】表4-13和表4-14,該減速器選用了M8的吊環(huán)螺釘起吊箱蓋,選用吊鉤起吊箱座,其結(jié)構(gòu)如下圖12-5和圖12-6所示。</p><p> 12.2.6啟蓋螺釘</p><p> 為防止?jié)櫥蛷南潴w剖分面處外漏,常
93、在箱蓋和箱座的剖分面上涂上水玻璃或密封膠,在拆缷時(shí)會(huì)因粘接較緊而不易分開(kāi),故該減速器采用了M8的啟蓋螺釘,其結(jié)構(gòu)如下圖12-7所示。</p><p><b> 12.2.7定位銷(xiāo)</b></p><p> 定位銷(xiāo)用于保證軸承座孔的鏜孔精度,并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下兩半孔始終保持加工時(shí)的位置精度。根據(jù)文獻(xiàn)【2】表12-12選取圓錐銷(xiāo),其型號(hào)為A10
94、5;60 GB127-2000,其結(jié)構(gòu)如上圖12-8所示。</p><p><b> 12.2.8軸承蓋</b></p><p> 軸承蓋用于對(duì)軸系零件進(jìn)行軸向固定和承受軸向載荷,同時(shí)起密封作用。該減速器采用凸緣式的軸承蓋。</p><p><b> 13 設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>
95、 這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)的兩級(jí)圓錐圓柱減速器的課程設(shè)計(jì)可以說(shuō)是我們步入大學(xué)以來(lái)真正意義上的一次機(jī)械設(shè)計(jì)。通過(guò)兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐,既讓我們加深了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)概念的理解,又讓我們把理論聯(lián)系了實(shí)際,不僅提高了我們機(jī)械設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)以及自身設(shè)計(jì)方面的綜合素質(zhì),還為以后我們走向社會(huì)、走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p> 機(jī)械設(shè)計(jì)并不是一朝一夕就能完成好的,需要我們查閱大量的資料,比如機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)等等。在整
96、個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們必須得從整體出發(fā),考慮到各個(gè)零件之間的聯(lián)系才能使我們?cè)O(shè)計(jì)的減速器能正確的安裝與使用。我設(shè)計(jì)的是兩級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器,雖然不算是一個(gè)很大的機(jī)器,要真正的設(shè)計(jì)好它,還得有相關(guān)方面一定的知識(shí)儲(chǔ)備,畢竟機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程,它涵蓋了我們所學(xué)過(guò)的《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《工程制圖》、《工程材料》、《互換性與測(cè)量技術(shù)》等一系列課程。</p&g
97、t;<p> 設(shè)計(jì)任務(wù)要求我們要有近萬(wàn)字的說(shuō)明書(shū)、裝配圖和零件圖,對(duì)于我們剛剛涉入設(shè)計(jì)實(shí)踐的同學(xué)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一項(xiàng)浩大的工程,為了如質(zhì)如量的完成好這次設(shè)計(jì),特別是在最后的幾天了,過(guò)的是真正的美國(guó)時(shí)間。幾乎每天晚上搞到了凌晨四點(diǎn)左右。在畫(huà)裝配圖的時(shí)候,剛開(kāi)始不知道怎么動(dòng)手,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的統(tǒng)籌與規(guī)劃,終于有了點(diǎn)頭緒,便踏上了畫(huà)圖的旅程。畫(huà)圖用的是學(xué)機(jī)械必備的AutoCAD軟件,因此畫(huà)圖的能力也就不容忽視,但是盡管有畫(huà)圖能力是不行
98、的,還得有機(jī)械制圖的基礎(chǔ)知識(shí)。畫(huà)裝配圖時(shí),我們不可能一蹴而就,必須得有耐心去查閱大量的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的資料,要不厭其煩的反反復(fù)復(fù)修改。我在設(shè)計(jì)過(guò)程中,其實(shí)修改就占了整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的五分之三的時(shí)間,最終才得到了最后的成果。但有點(diǎn)遺憾的是我設(shè)計(jì)的圓柱齒輪的模數(shù)m=1.5,而一般來(lái)說(shuō)模數(shù)m≧2,到了設(shè)計(jì)快結(jié)束的時(shí)候我才意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題,那時(shí)改可以說(shuō)是不可能的事了,所以到最后還是采用了原來(lái)的值。</p><p> 總之,經(jīng)
99、過(guò)本次設(shè)計(jì),對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想、訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課的理論、提高我們畫(huà)圖的能力、鞏固加深我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)方面有著重要的作用。另一方面,設(shè)計(jì)中還存在不少的錯(cuò)誤和缺點(diǎn),需要我們繼續(xù)努力學(xué)習(xí),掌握更多有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。</p><p> 在設(shè)計(jì)過(guò)程中,得到了指導(dǎo)老師劉揚(yáng)老師的細(xì)心幫助和支持,使我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中少走了許多的彎路,為我們節(jié)省了大量的寶貴的時(shí)間,衷心的感謝劉揚(yáng)老師抽
100、出時(shí)間細(xì)心指導(dǎo)和不厭其煩的講解。</p><p><b> 14 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 【1】 《機(jī)械設(shè)計(jì)》,劉揚(yáng)、銀金光主編,清華大學(xué),北京交通大學(xué)出版社,2001。</p><p> 【2】 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》,金清肅主編,華中科技大學(xué)出版社,2007。</p><p> 【3】 《機(jī)械原理》
101、,朱理主編,高等教育出版社,2003。</p><p> 【4】 《互換性與測(cè)量技術(shù)》,徐學(xué)林主編,湖南大學(xué)出版社,2005。</p><p> 【5】 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,成大先主編,化學(xué)工業(yè)出版社,2008。</p><p> 【6】 《工程制圖》,趙大興主編,高等教育出版,2004。</p><p> 【7】 《理論力學(xué)》第六版,
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