一级圆柱齿轮减速器毕业设计说明书

一级圆柱齿轮减速器毕业设计说明 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 系 别 电子与制造系 专 业 模具设计与制造 班 级 07模具四(2)班 姓 名 简洪伟 学 号 指导老师 完成日期 2010年10月5日 目 录 摘要 ................................................................................................................... 4 绪言 ................................................................................................................... 5 正 文 ............................................................................................................... 6 一、设计任务书 ............................................................................................... 6 1、设计题目 .................................................................................................. 6 2、传动系统方案............................................................................................ 6 3、设计原始数据............................................................................................ 7 4、工作条件 .................................................................................................. 7 5、设计工作量 ............................................................................................... 7 二、选择电动机 ............................................................................................... 7 1、电动机类型和结构型式的选择 ...................................................................... 7 2、选择电动机功率 ........................................................................................ 7 3、确定电动机转速 ........................................................................................ 8 三、计算总传动比和分配传动比 .................................................................... 9 四、计算传动装置的运动和动力参数 ............................................................ 9 1.各轴转速 ................................................................................................... 9 2.各轴的输入功率 .......................................................................................... 9 3.各轴输入转矩 ........................................................................................... 10 五、传动零件的设计计算 .............................................................................. 10 1、电机与减速器之间皮带形式的选择 ............................................................. 10 2、电机皮带轮设计 ...................................................................................... 10 1 3、减速器高速轴皮带轮设计 .......................................................................... 11 4、齿轮设计 ................................................................................................ 11 5、?轴(减速器高速轴)的设计 .................................................................... 13 6、?轴(减速器低速轴)的设计 .................................................................... 16 六、轴承的选择 ............................................................................................. 19 1、I轴(高速轴)轴承选择 ........................................................................... 19 2、II轴(低速轴)轴承选择 ......................................................................... 20 七、键联接的选择及校核计算 ...................................................................... 20 1、电机轴端键的选择和计算 .......................................................................... 20 2、I轴(高速轴)轴端键的选择和计算 ........................................................... 21 3、?轴轴端(联轴器处)键的选择和计算 ....................................................... 21 4、?轴大齿轮联接键的选择和计算................................................................. 21 八、联轴器的选择.......................................................................................... 21 九、减速器的设计计算 .................................................................................. 22 1、减速器箱体材料的选用 ............................................................................. 22 2、减速器主要结构尺寸 ................................................................................ 22 3、减速器附件的设计 ................................................................................... 22 十、减速器的密封.......................................................................................... 23 1、高速轴的密封.......................................................................................... 23 2、低速轴的密封.......................................................................................... 23 3、箱体上下盖间的密封 ................................................................................ 23 十一、润滑方式 ............................................................................................. 24 2 结论 ................................................................................................................. 25 参考文献附录 ................................................................................................. 26 致谢 ............................................................................. 错误:未定义书签。25 3 摘要 这次毕业设计是对我们几年来的专业学习的一次检验，我们务必要认真对待。 我选择的题目是设计带式运输机的传动装置(一级减速器)，带式运输机是用途最为广泛的一种运输机械之一，非常常见。所以我选择的设计课题是一个非常传统的老题目，但是要想把它真正做好，却不是件简单的事情。必须得全身心的投入到设计中去，充分运用各种学习手段，包括电脑、网络、技术资料等等，另外还得经常向老师请教，和同学们交流。 希望通过这次毕业设计，能客观地检验一下自己对专业知识掌握运用能力，同时有效地提高自己的专业技术和理论水平，为自己以后的工作起到促进作用，以更好的回报学校、回报社会～ 4 绪言 在现代化的企业中,有大量的原料半成品和成品(如,矿石、水泥等)需要机械搬运，除了起重机械搬送一部分可以装箱或堆垛的大件物品外，大量的粒散料和小件物品的运输，是靠各种形式的运输机来完成的，在很多工艺中运输机械是必不可少的生产机械。 运输机械的形式有很多，通常根据有无挠性牵引件(比如，链、绳、带等)等分为: 1) 具有挠性牵引件的运输机:如带式运输机、板式运输机、刮板运输机、提升机、架空索道等。 2) 无挠性牵引件的运输机:如螺旋运输机、滚柱输送机、气力运输机等。 以及其它装载机械等。 带式运输机是用途最为广泛的一种运输机械。主要应用在沿水平方向或沿坡度不大的倾斜方向，连续地大批量的运送粒散状物料或单件物品。它具有生产效率高，运送距离长、工作平衡、结构简单、可以在任意位置上装载卸载、卸载自重小、工作可靠、操作简便、耗能少等重要优点;缺点是允许的倾角小(一般小于30度)，带条磨损较快等。 其传动装置是其主要部分，它的设计和选型对带式运输机起着关键性作用。因此我们必须严格按照设计规范对其进行设计。 5 正 文 一、设计任务书 1、设计题目 设计带式运输机的传动装置(一级减速器)。如下图(图1-1) FV 动力及传动装置 图1-1 带式输送机简图 2、传动系统方案 如下图(图1-2) 321 4 5 6 图1-2 传动系统简图 1,电动机;2,带传动;3,级圆柱齿轮减速器;4,联轴器;5,卷筒 3、设计原始数据 运输带工作拉力F(N) 运输带工作速度V(m/s) 卷筒直径D(mm) 1500 1.1 220 4、工作条件 两班制，常温下连续单向运转。空载起动，工作载荷平稳，在室内工作，有粉尘，电压为380/220V的三相交流电源。输送带速度允许误差为?5,。减速器设计寿命为十年，大修期三年。在中等规模机械厂加工。 5、设计工作量 1、减速器装配图一张(A0或A1)。 2、零件图10张。 3、设计说明书1份。 二、选择电动机 1、电动机类型和结构型式的选择 根据已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。 2、选择电动机功率 工作机所需的电动机输出功率为: Pd=FV?1000ηwη=1500×1.1?1000ηwη =1500×1.1?0.84=1.96kw 其中，η.ηw=η1.η2.η3.η4.η5.η6 = 0.96×0.99×0.97×0.97×0.97×0.98×0.96 7 ?0.84 ηw:工作机的效率 η1:带传动效率取0.96 η2:齿轮传动轴承0.99 η3:齿轮传动0.97 η4:联轴器0.97 η5:卷筒轴的轴承0.98 η6:卷筒0.96 3、确定电动机转速 nd=,i1×i2,nw 卷筒轴的工作转速为: 1.1米,πd=1100,π×220=1.59r,s=1.59×60 r,min =95.493r,min 取V带传动比i1'=2,4，单级齿轮传动比i2'=3,5 则，合理总的传动比范围为i'=6,20，故电动机转速的可选范围为: nd'=i'.nw=,6,20,×95.496r,min=572.958,1909.86 r,min。 符合这一范围的同步转速有710 r,min、940 r,min、1420 r,min，查《机械设计基 础课程设计指导书》(以下简称“指导书”)附表8.1得: 符合上述条件的电机有三种，其技术参数及传动比的比较情况见下表: 额定功率 电动机转速r,min 传动装置的传动比 方案 电动机型号 Ped,kW 同步转速 满载转速 总传动比 带 齿轮 1 Y132S-8 2.2kW 750 710 7.43 2.477 3 2 Y100L1-4 2.2kW 1500 1420 14.87 3.718 4 3 Y112M-6 2.2kW 1000 940 9.84 2.46 4 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较三个方案 可知: 方案1比较合适，因此选定电动机型号为Y132S-8，所选电动机的额定功率Ped= 2.2Kw， 满载转速nm=710r,min。 所选电机主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示: 8 机座号 极数 A B C D E F G 132S 8 216 140 89 38(+0.018/+0.002) 80 10 33 H K AB AC AD HD BB L 132 12 280 270 210 315 200 475 三、计算总传动比和分配传动比 由选定电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速nw，可得传动装置的总传动比为:i=nm,nw=710,95.496=7.435 (允许误差:3%时为7.212,7.658，4%时为7.137,7.732，5%时为7.063,7.807) 分配各级传动比主要考虑以下几点: (,)各级传动的传动比应在推荐的范围内选取，参见指导书表2.2。 (,)应使传动装置的结构尺寸较小，重量较轻。 (,)应使各传动件的尺寸协调，结构匀称、合理，避免互相干涉碰撞。 (,)允许工作机实际转速与设定转速之间的相对误差为,,,,,。 初取皮带传动比为2.478，齿轮传动比为3。 四、计算传动装置的运动和动力参数 1.各轴转速 n?= n m,i0=710,2.46 (r,min) =286.52r,min n?=n1,i1=286.52,3(r,min) =95.51 r,min 卷筒轴nw=n?=95.51 r,min nm-------电动机的满载转速 n?------?轴的转速 n?------?轴的转速 nw -------卷筒轴的转速 2.各轴的输入功率 P?=Pd.η01=1.96×0.96KW=1.882KW P?= P?.η12= P?。η2.η3=1.882×0.99×0.97KW=1.807KW 9 卷筒轴P?= P?. η2. η4=1.807×0.99×0.97=1.735 KW Pd—电动机的输出功率; P?—I轴的输入功率; P?—?轴的输入功率; P?—卷筒轴的输入功率; η01—电动机轴与I轴间的传动效率; η12—I轴与?轴间的传动效率。 3.各轴输入转矩 电动机轴的输出转矩Td(公式:Td=9550×Pd/ nm): Td=9550×Pd/ nm=9550×1.96/710(N.M)=26.36N.M I轴转矩:T1= Td.i0.η01=26.36×2.478×0.96 (N.M)=62.71N.M ?轴转矩:T?= T1 .i1. η12=62.71×3×0.99×0.97 (N.M)=180.66 N.M 卷筒轴转矩:T?= T?. η2. η4=180.66×0.99×0.97=173.49 N.M 运动和动力参数的计算结果列于下表: 参数/轴名 电动机轴 ?轴 ?轴 卷筒轴 转速n,,r,min, 710 286.52 95.51 95.51 输入功率P,KW 1.96 1.882 1.807 1.735 输入转矩T,N.m 26.36 62.71 180.66 173.49 传动比i 2.478 3 1 效率η 0.96 0.96 0.96 五、传动零件的设计计算 1、电机与减速器之间皮带形式的选择 电机与减速器之间皮带使用开口V带传动，选B型V带，线绳结构。 2、电机皮带轮设计 电机轴端D=38+0.018+0。002 轴端台阶长E=80 10 中心高H=132 取三槽共宽80(19+19+19+11.5×2=80)，内孔直径φ38，外径尺寸φ98，键槽尺寸等具 体见图纸(SJ10-05-05)。 3、减速器高速轴皮带轮设计 轮槽外形尺寸与电机皮带轮相同，重点结合传动比计算外径尺寸: φ98×2.478=φ242.84---取φ243，内孔直径及键槽尺寸经由进行轴设计时选取具体尺 寸见图纸(SJ10-05-09)。 4、齿轮设计 ?选择齿轮材料及精度等级: 小齿轮选用45钢调质，硬度220,250HBS。 大齿轮选用45钢正大，硬度170,210HBS。 因为是普通减速器由《机械设计基础》(以下简称“书”)表10.21选8级精度，要求齿 面粗糙度Ra?3.2,6.3um。 ?按齿面接触疲劳强度设计: 因两齿轮均为钢质齿轮，应用书公式(10.22)可知: d1?76.43×3?KT1(u?1)/ φdu〔ζH〕2 求出d1值，确定有关参数与系数: ?转矩T1 T1 =9.55×106P/n1=9.55×106×1.882/286.52N。mm ?6.27×104 N。mm 载荷系数K,查“书”表10.11取K=1.1 齿数Z1和齿宽系数,d: 齿轮传动为3，推荐取Z1=24,40(闭式轮齿面齿轮传动)，小齿轮的齿数Z1取25，则 大齿轮齿数为75，因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由“书”表10.20 取,d =1。 许用接触应力[ζH] 由“书”图10.24查得: ζHlim1=560MPa, ζHlim2=530MPa 由“书”表10.10查得，SH=1, N1=60njLh=60×286.52×1×(10×52×40×2) ?7.15×108 N2= N1/i=7.15×108/3=2.38×108 11 查“书”图10.27得ZNT1=1.04, ZNT2=1.1 由“书”公式(10.13)可得: [ζH]1=ZNT1ζHlim1/SH=1.04×560/1(MPa)=582.4MPa [ζH]2= ZNT2ζHlim2/SH=1.1×530/1MPa=583MPa 故: d1?76.43×3? KT1(u+1)/ ,d u[ζH]2 =76.43×3?1.1×6.27×104×5/1×4×5602 =49.70mm 由“书”表10.3综合考虑，选取标准模数m=2.5mm ?主要尺寸计算 d1=mZ1=2.5×25(mm)=62.5mm d2=mZ2=2.5×75(mm)=187.5mm b=,dd1=1×62.5mm=62.5mm 经圆整后，取b2=65mm。 b1= b2+5(mm)=65+5(mm)=70mm a=1/2m(Z1+Z2)=1/2×2.5(25+75)=125mm ?按齿根疲劳强度校核 由“书”公式(10.24)得出ζF,如ζF?[ζF]则校核合格 确定有关系数与参数: ?齿形系数YF 查“书”表10.13得YF1=2.65 YF2=2.18 ?应力修正系数YS 查“书”表10.14得YS1=1.59 YS2=1.80 ?许用弯曲应力[ζF] 由“书”图10.25查得ζFLIM1=210 MPa ，ζFLIM2=190 MPa 由“书”表10.10查得SF=1.3 由“书”图10.26查得YNT1=YNT2=1 由式“书”10.14可得: [ζF]1= YNT1ζFLIM1/SF=1×210/1.3=162MPa [ζF]2= YNT2ζFLIM2/SF=1×190/1.3=146MPa 故，ζF1=2KT1YFYS/bm2Z1=2×1.1×4.70×104×2.65×1.59/65×2.52×25 =10.18MPa,[ζF]1=162MPa ζF2=ζF1 YF2YS2/ YF1 YS1=10.18×2.18×1.80/2.65×1.59 =9.48MPa,[ζF]2=146MPa 齿轮弯曲强度校核合格。 12 ?验算齿轮的圆周速度V V=πd1n1,60×1000=π×62.5×286.52/60×1000m/s=1.250m/s 由表10.22可知，选8级精度是合适的。 ?几何尺寸计算。 齿数、模数如下表: 项 目 齿 数 模 数 小齿轮 25 2.5 大齿轮 75 2.5 几何尺寸见下表 序号 名称 符号 计算公式 小齿尺寸(mm) 大齿轮尺寸(mm) 1 齿顶高 Ha Ha=m 2.5 2.5 2 齿根高 hf hf=1.25m 3.125 3.125 3 齿全高 h H= ha+hf 5.625 5.625 4 顶隙 c C=0.25m 0.625 0.625 5 分度圆直径 d D=mz 62.5 187.5 6 齿顶圆直径 da Da=d+2ha 67.5 192.5 7 齿根圆直径 df df=d-2hf 56.25 181.25 8 齿距 P P=πm 7.85 7.85 9 齿厚 S S=P/2 ?3.93 ?3.93 10 齿槽宽 e e=P/2 ?3.93 ?3.93 11 标准中心距 a a=1/2m(z2+z1) 125 5、?轴(减速器高速轴)的设计 1)选择轴的材料，确定许用应力: 由已知条件可知，减速器传递的功率较小，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处 理，由“书”表14.4查得，强度极限ζB=650 MPa，由“书”表14.2查得许用弯曲应力[ζ -1b]=60 MPa 2)按扭转强度估算直径: 由“书”表14.1得C=107,118 由式14.2得 d?c.3?p,n=(107,118) 3?1.882,286.52 =(107,118)×0.1873 13 =20.03,22.10mm 由于轴上有键槽，将最小直径加大3%,5%则: (20.03,22.10)×(1+5%)=21.03,22.10mm 由设计手册取，标准直径d1=25mm 3)轴的结构设计: 由于是单级减速器，故可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装皮带轮。 轴上零件的装配顺序:轴承分别从两端装入，齿轮初定为整体轴齿,两端轴承均用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。 b、确定各轴段的直径 轴段?即:外伸端(装皮带轮处)直径最小 d1=25mm，考虑到要对安装在轴段?(外伸端)上的皮带轮进行定位，轴段?上应有轴肩，同时为能更顺利地在轴段?上安装轴承，轴段?必须满足轴承内径的标准，故取轴段?的直径d2为30mm，轴段?考虑要过渡至轴段?，轴段?即为齿轮处，确定制成整体轴齿式，而小齿轮的齿根圆为Ø56.25 mm，故将轴段?设计成带锥度，小端直径为Ø40 mm，大端直径为Ø50 mm。 同法可确定轴段?的小端直径为Ø40 mm，大端直径为Ø50 mm，轴段?同样要满足安装轴承的需要，故取轴段?的直径d2取为Ø30mm。 c、确定各轴段的长度: 轴段?用于安装皮带轮，皮带轮的宽度为80mm，故将轴段?的长度相应取为80mm 。小齿轮的宽度为70mm,故取轴段?的长度为70mm，齿轮两端考虑齿轮端不会与箱体内壁相碰，轴台阶分别留长25mm，即轴段?、轴段?的长度均为25mm。为保证轴承安装在箱体轴承座孔中(轴承选用6006，轴承验算见设计说明书后面部分，轴承宽度为13mm，尺寸30×55×13)，并综合考虑取整、轴承润滑等各种因素，故取轴段?的长度为14mm，同时根据箱体结构及联轴器距轴承要有一定距离的要求，轴段?的长度取为61mm，则两轴承支点距离L=133mm。 在轴段?上加工出键槽，键槽比相应的轮毂宽度小约10mm，键槽的宽度按轴段直径Ø25查表知用平键8×7，长度为70mm。?轴(减速器高速轴)总长度为275mm。 d、选定轴的结构细节，如圆角，倒角，退刀槽等尺寸 为装配皮带轮时的方便，轴段?的倒角取为1.5×45?，相应装配轴承的轴段?的倒角同样取为1.5×45?，其余倒角0.5×45?。 为减小应力集中的出现，轴段?与轴段?之间用R1圆角过渡，轴段?与轴段?之间用R2圆角过渡，轴段?与轴段?之间同样用R2圆角过渡，其余用R1圆角过渡。 按设计结果画出轴的结构草图。 4)按弯扭合成强度校核轴径: ?画出轴的受力图b。 14 ?作水平面内的弯矩图c。 小齿轮扭距: T1=6.27×104 N.mm， 计算其圆周力: 圆周力: Ft=2T1,d=2×6.27×104,62.5=1.59×104=2.0×103N 径向力: Fr= Ft.tan,=2.0×103×tg200=728N 法向力: Fn= Ft,cos,=2.0×103,cos200?2128.4N 其支点反力为: FHA=FHB=Ft,2=2.0×103/2=1000N ?-?截面处的弯矩为: MHI=1000×133,2(N.mm)=66500 N.mm ?-?截面处的弯矩为: MH?=1000×31.5?31500 N.mm ?作垂直面内的弯矩图d， 支点反力为: FVA=Fr2/2-Fa2.d/2l=364N FVB= Fr2- FVA =364N I-I截面左侧弯矩为: MVI左= FVA.l/2=364×133/2=24206N.mm I-I截面右侧弯矩为: MVI右= FVB.l/2=364×133/2=24206N.mm ?-?截面处的弯矩为: MV?= FVB.39=364×31.5(N.mm)=11466 N.mm ?作合成弯矩图e。 M= ?MH2+MV2 I-I截面: MI左= ?MVI左2+MHI2= ?242062+332502?41128 N.mm MI右=? MVI右2+MHI2= ?242062+332502?41128 N.mm ?-?截面: M?= ?MV?2+ MH?2= ?114662+157502?19482 N.mm ?作转矩图f。 15 T=9.55×106P/n=9.55×106×1.882/286.52?6.27×104 ?求当量弯矩。 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数a为0.6。 I-I截面: MeI= ?MI右2+(aT) 2= ?411282+(0.6×62700) 2?55738 N.mm ?-?截面: Me?=? M?2+(aT) 2= ?194822+(0.6×62700) 2?42365 N.mm ?确定危险截面及校核强度。 截面I-I，?-?所受转矩相同，但弯矩MeI, Me?，故截面I-I可能为危险截面，但I-I处轴径大于?-?处轴径，故也应对截面?-?进行校核。 I-I截面: ζeI= Mei/W=55738/0.1d3=55738/0.1×62.53?2.28MPa ζe?= Me?/W=42365/0.1×303?15.69MPa 查表14.2得〔ζ-1b〕=60MPa,满足ζe?〔ζ-1b〕的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。 ?因所设计轴的强度裕度不大，此轴可不必再作修改。 ?绘制轴齿的零件图，见图SJ10-05-06。 6、?轴(减速器低速轴)的设计: 1)选择轴的材料，确定许用应力: 由已知条件可知，减速器传递的功率较小，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理可以满足要求，由“书”表14.4查得，强度极限ζB=650 MPa，由“书”表14.2查得许用弯曲应力[ζ-1b]=60 MPa 2)按扭转强度估算直径: 由“书”表14.1得，C=107,118 又由“书”公式(14.2)得， d?C3?P/A=(107,118) 3? 1.807/95.51 ?28.51,31.44mm 由于轴上有键槽，将最小直径加大3%,5%，则有: (28.51,31.44) ×(1+5%)=29.94,33.01mm 由设计手册取标准直径先选取d1=30mm 3)II轴的结构设计 结合I轴的设计思路，将齿轮布置在箱体内部中央，将II轴的轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装联轴轴器。 16 a、确定轴上零件的位置和固定方式: 轴上零件的装配顺序:齿轮及定距环从轴径最小端即φ30端装入两只轴承分别从两端装入，一只利用轴肩定位，另一只用轴套定位，周向采用过盈配合固定。 b、确定各轴段的直径: 轴段?为直径最小处即直径为30mm，为便于安装定位联轴器，轴段?上应有轴肩，同时为能更顺利地在轴段?上安装轴承，轴段?必须满足轴承内径的标准，故取轴段?的直径d2为35mm(选用轴承型号为6007，内径35mm，外形尺寸为35x62x14)。考虑到轴段上用于安装大齿轮，故轴段? 也应设一轴肩，大齿轮已经计算，内孔直径为45mm,故轴段? 直径相应也为45mm，轴段?用于挡住轴承，直径设为55mm 。轴段?用于安装轴承相应直径为35mm，轴段?为过渡段，为减小应力集中，设为带锥度，大端与轴段?相同为55mm，小端同时考虑固定轴承，直径设为45mm。 c、确定各轴段的长度: 轴段?用于安装联轴器，联轴器宽度为80mm，故轴段?长度相应为80mm。轴段?用于安装大齿轮，大齿轮宽度为65mm，但考虑大齿轮的定位，保证定距环(定距环宽度为27mm)能顶住大齿轮，应使台阶略短一些，故长度设计为64mm。结合大小齿轮的对中性，并保证齿轮与减速箱体的距离，同时尽量使II轴与I轴总长度相同，计算后得到轴段?的长度为89mm,轴段? 用于安装轴承取为15mm，轴段?取17mm轴段?取10mm，则两轴承支点距离L=133mm。II轴总长度与I轴相同，即275mm。 d、选定轴的结构细节，如圆角，倒角，退刀槽等尺寸按设计结果画出轴的结构草图: 为装配联轴器时的方便，轴段?的倒角取为1.5×45?，相应装配轴承的轴段?的倒角同样取为1.5×45?，其余倒角0.5×45?。为减小应力集中的出现，轴段?与轴段?之间用R1圆角过渡，轴段?与轴段?之间用R1圆角过渡，其余用R0.5圆角过渡。 按设计结果画出轴的结构草图。 4)按弯扭合成强度校核轴径 ?画出轴的受力图(b) 大齿轮转矩T2=9.55×106P/n2=9.55×106×1.807/95.51=180681N.mm 计算基圆周力: Ft2=2T2/d=2×180681/187.5=1927N 径向力: Fr= Ft.tg,=1927×tg20。?526N 法向力: Fn= Ft/cos,=1927/cos20。?2051N ?作水平面内的弯矩图(c) 其支点反力为: 17 FHA=FHB= Ft2/2=1927/2=963.5N I-I截面处的弯矩为: MHI=963.5×l/2=963.5×133/2?64073 N.mm ?-?截面处的弯矩为 MH?=963.5×34=33722.5 N.mm ?作垂直面内的弯矩图(d) 支点反力为: FVA= Fr2/2-Fa2d/2l =701/2=350.5N FVB= Fr2-FVA=350.5N I-I截面左侧弯矩为: MVI左= FVA.l/2=350.5×133/2?23308 N.mm I-I截面右侧弯矩为: MVI右= FVB.l/2?23308 N.mm ?-?截面处的弯矩为: MV?= FVB.42=350.5×35=12267.5 N.mm ?作合成弯矩图(e) M=?MH2+MV2 I-I截面: MI左=? MVI左2+MHI2=?233082+640732=68181 N.mm MI右=? MVI右2+ MHI2=68181 N.mm ?-?截面: M?= ?MV?2+ MH?2= ?12267.52+33722.52?35885 N.mm ?作转矩图: T=9.55×106P/n=9.55×106×1.807/95.51=180681 N.mm ?求当量弯矩: 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数a为0.6. I-I截面: MeI= ?MI右2+(aT) 2= ?681812+(0.6×180681) 2=128067 N.mm ?-?截面: Me?= ?M?2+(aT) 2=?358852+(0.6×180681) 2=114194 N.mm ?确定危险截面及校核强度: 截面I-I、?-?所受转矩相同，但弯矩MeI,Me?，且轴上还有键槽，故截面I-I可能 为危险截面。但由于I-I相应直径大于?-?直径，故也应对截面 ?-?进行校核。 I-I截面: 18 ζeI= MeI /W=128067/0.1×453=128067/9112.5?14.05MPa ?-?截面: ζe?= Me?/W=114194/0.1×353=?26.63 MPa 查表14.2得: [ζ-1b]=60MPa，满足ζe?[ζ-1b]的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。 因所设计轴的强度裕度不大，此轴可不必再作修改。 绘制轴的零件图，见图SJ10-05-02。 六、轴承的选择 1、I轴(高速轴)轴承选择 由于载荷较小、转速较低(轴转速286.52r,min)，同时考虑经济性，选用价格较低的 球轴承。轴承具体型号选择: ?求当量动载荷 根据“书”式(15.1)，得: P=fp(XFr+YFa) 查“书”表15.12，得: fp=1.5,式中经向载荷系数X和轴向载荷系数Y ，根据Fa,COr值查取。COr是轴承的径 向额定静载荷，未选轴承型号前暂不知道，故用试算法计算。 根据“书”表(15.13)，暂取Fa,COr=0.11，则e=0.30 经计算径向力为254N。 ?计算所需的经向额定动载荷值 由“书”公式(15.6)可得: C=P,ft×(60n[Lh],106) 1,ε =(254,1)×(60×286.52×3×52×40),106)1,3 =1207 N ?选择轴承型号 查有关轴承的手册，根据d=30mm，选择轴承6006。 外形尺寸:d×D×B=30×55×13 其Cr=13200N>1207N，C0r=8300N 轴承6006 的Fa,COr与初定值相近，所以选用深沟球轴承6006合适。 19 2、II轴(低速轴)轴承选择 由于载荷较小、转速较低(轴转速95.51r,min)，同样考虑其经济性，选用价格较低的 球轴承。轴承具体型号选择: ?求当量动载荷 根据“书”式(15.1)，得: P=fp=(XFr+YFa) 查“书”表15.12，得: fp=1.5,式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y ，根据Fa,COr值查取。COr是轴承的径 向额定静载荷，未选轴承型号前暂不知道，同样用试算法计算。 根据“书”表(15.13)，暂取Fa,COr=0.11，则e=0.30 经计算径向力为296N。 ?计算所需的经向额定动载荷值 由“书”公式(15.6)可得: C=P,ft×(60n[Lh],106) 1,ε =(296,1)×(60×95.51×3×52×40),106)1,3 =975N ?选择轴承型号 查有关轴承的手册，根据d=35mm，选择轴承6007。 外形尺寸:d×D×B=35×62×14其Cr=16200N>975N,C0r=10500N 轴承6007 的Fa,COr与初定值相近，所以选用深沟球轴承6007合适。 七、键联接的选择及校核计算 1、电机轴端键的选择和计算 查资料可知Y132S-8电机采用C型普通平键12x8。 键的工作长度: l=70-0.5b =70-0.5×12 =64mm 平键工作面上的挤压强度为: ζjy=4T,dhl=4×26.36×103,38×8×64=5.42 MPa 查“书”表14.6得，ζjy=5.42 MPa,[ζjy]=100,120 MPa(按静联接，钢材料，轻微 20 冲击计算)，故，满足挤压强度条件。 2、I轴(高速轴)轴端键的选择和计算 查得I轴直径为Ø25，查表14.5可知采用A型普通平键8×7 键的工作长度l=L-b=70-8=62mm 平键工作面上的挤压强度为: ζjy=4T,dhl=4×62.71×103,25×7×62=23.12 MPa 查表14.6得ζjy=23.12 MPa,[ζjy]=100,120 MPa(按静联接，钢材料，轻微冲击计算)，故，满足挤压强度条件。 3、?轴轴端(联轴器处)键的选择和计算 ?轴装联轴器处轴段直径为Ø30，查表14.5可知，采用C型普通平键8×7，键的工作长度l=L-b=70-8=62mm 平键工作面上的挤压强度为: ζjy=4T,dhl=4×180.66×103,30×7×62=55.50 MPa 查表14.6得ζjy=55.50 MPa,[ζjy]=100,120 MPa(按静联接，钢材料，轻微冲击计算)，故，满足挤压强度条件。 4、?轴大齿轮联接键的选择和计算: ?轴齿轮联接处轴段直径为Ø45，查表14.5可知，采用C型普通平键14×9，键的工作长度l=54-b=54-14=40mm 平键工作面上的挤压强度为: ζjy=4T,dhl=4×180.66×103,45×9×40=44.61 MPa 查表14.6得ζjy=44.61 MPa,[ζjy]=100,120 MPa(按静联接，钢材料，轻微冲击计算)，故，满足挤压强度条件。 八、联轴器的选择 由于?轴转速为95.51 r,min,且为单向运转工作载荷平稳，无剧烈冲击，故而选用十字滑块联轴器。 21 九、减速器的设计计算 1、减速器箱体材料的选用 减速器箱体材料的选用HT100。 2、减速器主要结构尺寸 见下表: 取值序号 名 称 符号 计算公式 计算值(mm) (mm) 1 箱座壁厚 δ 0.025a +1?8 0.025x125+1=4.125 10 2 箱盖壁厚 δ1 0.02a +1?8 0.02x125+1=3.5 10 3 箱盖凸缘厚度 b1 1.5δ1 1.5x10=15 15 4 箱座凸缘厚度 b 1.5δ1 1.5x10=15 15 5 箱座底凸缘厚度 b2 2.5δ1 2.5x10=25 25 6 地脚螺钉直径 df 0.036a +12 0.036x125+12=16.5 18 7 地脚螺钉数目 n A?250时，n=4 4 4 8 轴承旁连接螺栓直径 d1 0.75df 0.75x18=13.5 14 9 盖与座连接螺栓直径 d2 (0.5,0.6)df (0.5,0.6)x18=9,10.8 10 10 轴承端盖螺钉直径 d3 (0.4,0.5)df (0.4,0.5)x18=7.2,9 8 11 检查孔盖螺钉直径 d4 (0.3,0.4)df (0.3,0.4)x18=5.4,7.2 6 12 定位销直径 d (0.7,0.8)d2 (0.3,0.4)x10=5.4,7.2 8 m1 m1?0.85δ1 0.85x10=8.5 9 13 箱盖、箱座肋厚 m m1?0.85δ 0.85x10=8.5 9 14 高速轴轴承端盖外径 D2g D+(5,5.5)d3 55+(5,5.5)x8=95,99 95 15 低速轴轴承端盖外径 D2d D+(5,5.5)d3 62+(5,5.5)x8=102,106 102 16 高速轴轴承旁连接螺栓距离 sg 尽量靠近互不干涉，一般取s=D2 116 17 低速轴轴承旁连接螺栓距离 sd 尽量靠近互不干涉，一般取s=D2 123 3、减速器附件的设计 (1)窥视孔及窥视孔盖 为方便检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙等，同时也为了方便注 22 入润滑油，于箱盖上方设一窥视孔，尺寸为130mmx110mm。窥视孔盖用厚度为4mm薄钢板制作，窥视孔盖与窥视孔之间加密封衬垫，用M6x15螺钉紧固。 (2)放油螺塞 于箱座大齿轮侧最底部设一放油螺塞，规格为M14x1.5，加装工业革制油圈密封。 (3)油标 于运转速度较低、油面相对较为稳定的低速级旁设一油标，选用圆形油标，油标上油面线刻度线按传动齿轮的实际浸油深度划定。 (4)通气器 减速运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器的密封极为不利，故于窥视孔盖之上设一提手式通气器，型号为M22x1.5。 (5)起盖螺钉 于高速端侧面设一起盖螺钉，选用M10x30，钉杆端部做成圆柱形，加工成半圆形，以防止顶坏螺纹。 (6)定位销 由于设计的减速箱为剖分式，为保证箱体轴承座孔的加工与装配精度，在箱体连接凸缘的长度方向两端各设一个圆锥定位销，定位销的距离高310mm，定位销的规格为A8x45(GB/T117)。 (7)吊环螺钉及吊耳 鉴于减速机的尺寸原因，高速侧设计为吊环螺钉(规格为M14)，低速侧设计为吊耳，吊耳孔径为20mm，耳孔厚度为18mm。 十、减速器的密封 1、高速轴的密封 高速轴与透盖间用粗羊毛毡密封，透盖与箱体间及闷盖与箱体间用密封垫密封。 2、低速轴的密封 低速轴与透盖间用粗羊毛毡密封，透盖与箱体间及闷盖与箱体间用密封垫密封。 3、箱体上下盖间的密封 剖分面间不得加垫片，为提高密封性能在剖分面间涂抹密封胶。 23 十一、润滑方式 经计算，由于传动件的圆周速度较低，仅为0.938m/s，故采用浸油润滑，选用L-AN22全损耗系统油(GB443-89)，其运动粘度19.8-24.2mm2,S，运转中须保证齿轮浸入油中15mm左右。 24 结论 带式输送机的设计是一项较为系统的设计课题，涉及的专业知识较多，如力学知识、机械加工工艺知识、机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 材料方面的知识、标准件的选用等等。 通过这段时间的努力，设计终于完成了。在整个设计过程中，我学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。还将过去所学的一些机械方面的知识系统化,使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。 除了知识外，也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃，认真，并且要有较好的耐心来对待每一个设计的细节。在设计过程中，我们会碰到很多问题，这些都是平时上理论课中不会碰到，或是碰到了也因为不用而不去深究的问题，但是在设计中，这些就成了必须解决的问题，如果不是通过请教老师和同学，把问题搞清楚，在设计中就会出错,甚至整个方案都必须全部重新开始。比如轴上各段直径的确定，以及各个尺寸的确定,以前虽然有过类似的经验，但是毕竟考虑的还不够，而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是很透彻。但是经过老师讲解,自己再更加深入的思考之后,对于很多问题,能够使自己不仅知其然而且知其所以然。 设计的开始阶段对于自己来说比较复杂，由于每一条线都要有一定的依据, 一个尺寸的确定会牵扯到很多细节问题,都必须通过计算、查表确定。同时感觉到设计工作是一项比较复杂比较劳累的工作，需要很大的毅力。正是从这里我才真的体会到了做工程的坚辛。 经过这次课程设计，同时自己还学到了很多计算机方面的知识,受益匪浅，为以后的工作打下了一定的基础。在以后的工作和学习中我也将再接再厉～ 由于本理论水平比较有限，论文中的有些观点以及对企业示例的归纳和阐述难免有疏漏和不足的地方，欢迎老师和专家们指正。 25 参考文献附录 1、《实用五金大全》第三版～上、 下册～徐鸿本主编～湖北科学技术出版社。 2、《机械设计基础课程设计指导书》第二版～陈立德主编～高等教育出版社。 3、《机械设计基础》第二版～陈立德主编～高等教育出版社。 4、《机械原理与机械零件》何之庚主编～高等教育出版社。 5、《机械设计手册》成大先主编～化学工业出版社。 6、《公差与配合实用手册》方昆凡主编～机械工业出版社。 7、《机械制造工艺基础》冶金工业出版社。 8、《机械维护修理与安装》,修订版,～冶金工业出版社。 9、《机械工程材料》王运炎主编～机械工业出版社。 26