帶式輸送機(jī)課程設(shè)計(jì)

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1、帶式輸送機(jī)_課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 一、確定傳動(dòng)方案 二、選擇電動(dòng)機(jī) （1）選擇電動(dòng)機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)裝置一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)和機(jī)架四部分組成。單機(jī)圓柱齒輪減速器由帶輪和齒輪傳動(dòng)組成，根據(jù)各種傳動(dòng)的特點(diǎn)，帶傳動(dòng)安排在高速級(jí)，齒輪傳動(dòng)放在低速級(jí)。傳動(dòng)裝置的布置如圖A-1所示，帶式輸送機(jī)各參數(shù)如表A-1所示。 圖 A-1 表 A-1 (N) (m/s) (mm) w(%) 200 2.7 380 0

2、.95 1)選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)工作要求和條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)為臥室封閉結(jié)構(gòu) 2)確定電動(dòng)機(jī)功率 工作機(jī)所需的功率（kW）按下式計(jì)算 = 式中，=2000N,=2.7m/s，帶式輸送機(jī)=0.95，代入上式得 ==5.68KW 電動(dòng)機(jī)所需功率P0(kW)按下式計(jì)算 = 式中，為電動(dòng)機(jī)到滾筒工作軸的傳動(dòng)裝置總效率，根據(jù)傳動(dòng)特點(diǎn)，

3、 =5.68KW 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 由表2-4查的：V帶傳動(dòng)=0.96,一對(duì)滾動(dòng)軸承=0.99，彈 性聯(lián)軸器= 0.99，一對(duì)齒輪傳動(dòng)=0.97，因此總效率為 ==0.96x0.97x0.992x0.99=0.904 = /=5.68/0.904=6.28KW 確定電動(dòng)機(jī)額定功率Pm（kW），使

4、=（1～1.3) =6.28(1～1.3) =6.28～8.164KW 查表2-1，取=7.5(kW) 3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為 = = =135.77r/min 根據(jù)表2-3各類傳動(dòng)比的取值范圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=2 ~ 4，一級(jí)齒輪減速器=3 ~ 5，傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比=6 ~ 20，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可取范圍為 ==（6 ~ 20）135.77r/min=8

5、14.62 ~ 2715.4r/min 符合此轉(zhuǎn)速要求的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min,1500r/min兩種，考慮綜合因素，查表2-1，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)Y132M-4，其滿載轉(zhuǎn)速為=1440r/min 電動(dòng)機(jī)參數(shù)見表A-2 A-2 型號(hào) 額定功率 /KW 滿載轉(zhuǎn)速 /r 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 Y132M-4 7.5 1440 2.2 2.2 計(jì)算及說明 =6.28KW

6、=7.5KW =135.77r/min Y132M-4 =1440r/min 主要結(jié)果 （2）計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比 (3)計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 1)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為 = / =1440/135.77=10.61 2)分配各級(jí)傳動(dòng)比 為了符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)緊湊，必須使各級(jí)傳動(dòng)比都在各自的合理范圍內(nèi)，且使各自傳動(dòng)尺寸協(xié)調(diào)合理勻稱，傳動(dòng)裝置總體尺寸緊湊，重量最小，

7、齒輪浸油深度合理。 本傳動(dòng)裝置由帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成，因=，為使減速器部分設(shè)計(jì)合理方便，取齒輪傳動(dòng)比=3.5則帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 =/=10.61/3.5=3.03 1)各軸轉(zhuǎn)速 I軸=/=1440r/min/3.03=475.25r/min II軸=/=475.25r/min/3.5=135.79r/min 滾筒軸==135.79r/min 2)各軸功率 I軸===6.280.96=6.03KW II軸===6.030.970.99 =5.7

8、9KW 滾筒軸== =5.790.990.99 =5.67KW 3)各軸承轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸 =9.55=9.55=41648.61Nmm I軸 ===41648.613.030.96 =121147.48Nmm II軸 == =10.61 =3.5 =3.03 =475.25r/min =135.79r/min =135.79r/min

9、 =6.03KW =5.79KW =5.67KW =41648.61Nmm =121147.48Nmm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 3、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 普通V帶傳動(dòng) =121147.483.50.970.99 =407182.74Nmm 滾筒軸 = = =40718

10、2.740.990.99 =399079.8Nmm 根據(jù)以上計(jì)算列出本傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)數(shù)據(jù)表，見表A-3 A-3 參數(shù) 軸號(hào) 電動(dòng)機(jī)軸 I軸 II軸 滾筒軸 轉(zhuǎn)速n (r) 1440 475.25 135.79 135.79 功率P/KW 6.28 6.03 5.79 5.67 轉(zhuǎn)矩T (Nmm) 41648.61 121147.48 407182.74 399079.8 傳動(dòng)比

11、 3.03 3.5 1 效率 0.96 0.96 0.98 帶傳動(dòng)的計(jì)算參數(shù)見表A-4 A-4 項(xiàng)目 /KW /r 參數(shù) 6.28 1440 3.03 1)計(jì)算功率 根據(jù)工作條件，查教材表8-9取=1.2 ==1.26.28KW=7.536KW =407182.74Nmm =399079.8Nmm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果

12、 2)選擇V帶類型 由=7.536KW、=1440r/min查教材圖8-10處于A、B區(qū) 域,綜合機(jī)器使用年限因素各方面因素,這里選擇B型帶 3)確定V帶基準(zhǔn)直徑 查教材表8-11，可取=125mm ===378.75mm 按教材表8-11將取標(biāo)準(zhǔn)為400mm，則實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 ==1400=450r/min 4)驗(yàn)算帶速 轉(zhuǎn)速誤差[(475.25-450)/475.25]100%=5.3% 在5%允許的 誤差范圍內(nèi) 由教材8-12式得 ===9.

13、42m/s 在5 ~ 25m/s之間 合適 5)初定中心距 由教材8-13式得 0.7(+)≤≤2(+) 367.5≤≤1050 取=600mm 6)初算帶長(zhǎng) 由下式計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =2+(+)+ =2600+(125+400)+ =1.2 =7.536KW =125mm =400mm =600mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目

14、 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 =2056mm 7)計(jì)算中心距 由教材表8-8查得相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2000mm =+=600+=572mm 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償緊力的需要，中心距應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍 ==572-0.0152000=542mm ==572+0.032000=632mm 8)驗(yàn)算小帶輪的包角 =180-=180- =152.5>120 合適 9)確定V帶根數(shù) 查教材表

15、8-5，用插值法求得單根V帶的基本額定功率=2.18KW =1.93+=2.18KW 查教材表8-6，用插值法求得增量功率 Δ=0.45KW Δ==0.15KW 查教材表8-7，用插值法求得包角系數(shù)=0.925 ==0.925 查教材表8-8，帶長(zhǎng)修正系數(shù)=0.98 由教材8-17式得 Z≥/[(+Δ)] =2000mm =572mm =542mm =632mm 152.5>120 合適 =

16、2.18KW Δ=0.15KW =0.925 =0.98 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 (2)圓柱齒輪設(shè)計(jì) Z≥=3.16 取Z=4 10)計(jì)算初拉力 查教材表8-2，B型V帶質(zhì)量m=0.19kg/m 由教材8-18式得 = = =187N 9)計(jì)算對(duì)軸壓力 ===1493N 已知齒輪傳動(dòng)的參

17、數(shù)，見表A-5 齒輪相對(duì)于軸承為對(duì)稱布置，單向運(yùn)輸、輸送機(jī)的工作狀況應(yīng)為輕微沖擊 A-5 項(xiàng)目 /KW /r 參數(shù) 6.03 475.25 3.5 由于該減速器無特殊要求，為制造方便，選用價(jià)格便宜、貨源充足的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，采用軟齒面 1)選擇齒輪材料 查教材圖10-22 b得 小齒輪 42SiMn調(diào)質(zhì) 217~286HBS 大齒輪 45鋼 正火 169~217HBS

18、 B型帶Z=4根 =187N =1493N 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算小齒輪直徑 首先確定教材10-24式中各參數(shù)： 查教材表10-8取K=1.2 查教材表10-10取=1 u=i=3.5 ==9.566.03/475.25 =121171Nmm 查教材表10-9取=189.8 查教材圖10-21得=700MPa =540MPa 查教材表10-11=1 由教材10-25式計(jì)算

19、得[]=700MPa []=540MPa [H]取較小的[]=540MPa 按教材公式10-24計(jì)算小齒輪直徑 ≥ ≥ ≥66.07mm 3）齒輪的主要參數(shù)和計(jì)算幾何尺寸 確定齒輪的齒數(shù)：取=20，則大齒輪==203.5=70 確定齒輪模數(shù)：=66.07/20=3.3 查教材表10-1取mm 計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距：=/2=3.590/2=157.5mm =121171Nmm =20 ==70

20、 =157.5mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 計(jì)算齒輪的幾何參數(shù)： 分度圓直徑==3.520=70mm ==3.570=245mm 齒寬==170=70mm 取75mm 70mm (齒寬尺寸的尾數(shù)應(yīng)為0或5；為便于安裝，mm） 齒頂圓直徑77mm 252mm 齒根圓直徑==61.25mm =236.25mm 4）校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 查教材表10-12，取=2.8 =1.55

21、 =2.2 =1.78 查教材圖10-22得=550MPa =410MPa 查教材表10-11取=1 由教材10-26式計(jì)算得[]=550MPa []=410MPa 由教材10-26式驗(yàn)算齒根疲勞強(qiáng)度 []== =73.6MPa<[] []== =66.4MPa<[] 經(jīng)驗(yàn)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，故合格 5）驗(yàn)算齒輪的圓周速度 =70mm =245mm 75mm 70

22、mm =77mm 252mm 61.25mm =236.25mm <[] <[] 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 4、 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ==1.74m/s 根據(jù)圓周速度=1.74m/s，查教材齒輪的圓周速度表10-7可取齒輪傳動(dòng)為8級(jí)精度 低速軸的參數(shù)見表A-6 A-6 項(xiàng)目 /KW /r 參數(shù) 5.79KW

23、 135.79 1)軸上的零件布置 對(duì)于單級(jí)減速器，低速軸上安裝一個(gè)齒輪、一個(gè)聯(lián)軸器，齒輪安裝在箱體的中間位置；兩個(gè)軸承安裝在箱體的軸承座內(nèi)，相對(duì)于齒輪對(duì)稱布置；聯(lián)軸器安裝在箱體的外面一側(cè)。為保證齒輪的軸向位置，還應(yīng)在齒輪和軸承之間加一個(gè)套筒 2)零件的拆裝順序 軸上的主要零件是齒輪，齒輪的安裝可以從左側(cè)拆裝，也可以從右側(cè)拆裝。從方便加工角度選從右端拆裝，齒輪、套筒、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器依次從軸的右端裝入，左端的軸承從左端裝入 3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為便于軸上零件的安裝，把軸設(shè)計(jì)為階梯軸，后段軸的直徑大于前段軸的直徑，低速軸的具體設(shè)計(jì)如下 軸段①安裝聯(lián)軸器，用

24、鍵周向固定 軸段②高于軸段①形成軸肩，用來定位聯(lián)軸器 軸段③高于軸段②，方便安裝軸承 軸段④高于軸段③，方便安裝齒輪；齒輪在軸段④上用鍵周向固定 軸段⑤高于軸段④形成軸環(huán)，用來定位齒輪 軸段⑦直徑應(yīng)和軸段③直徑相同，以便使左右兩端軸承型號(hào)一致 軸段⑥高于軸段⑦形成軸肩，用來定位軸承；軸段⑥高于軸段⑦的部分取決于軸承標(biāo)準(zhǔn) 軸段⑤與軸段⑥的高低沒有影響，只是一般的軸身連接 低速軸的結(jié)構(gòu)如圖A-2所示 =1.74m/s 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （2）確定各軸段的尺寸

25、 圖 A-2 1）各段軸的直徑 因本減速器為一般常規(guī)用減速器，軸的材料無特殊要求故選用45鋼 查教材13-10 45鋼的 A=118~107 代入設(shè)計(jì)公式 =（118~107）41.22~37.38 考慮該軸段上有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將軸徑增大5%即 （37.38~41.22）（1+0.05）=39.25~43.28mm 軸段①的直徑確定為=42mm 軸段②的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上加上兩倍的非定位軸肩高度。這里取定位軸肩高度=(0.07~0.1)=3mm，即 =+2=42+23=48mm

26、 考慮該段軸安裝密封圈，故其直徑還要符合密封圈的標(biāo)準(zhǔn)取=50mm 軸段③的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上加上兩倍的非定位軸肩高度，但因該軸段要安裝滾動(dòng)軸承，故其直徑要與滾動(dòng)軸承內(nèi)徑相符合。這里取=55mm 同一根軸上的兩個(gè)軸承，在一般情況下應(yīng)取同一型號(hào)，故安裝滾動(dòng)軸承處的直徑應(yīng)相同，即==55mm 軸段④上安裝齒輪，為安裝方便取=58mm ④軸段高于③ =42mm =48mm ==55mm =58mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果

27、 (3)確定各軸段長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 軸段只是為了安裝齒輪方便，不是定位軸肩，應(yīng)按非定位軸肩計(jì)算=1.5mm 軸段⑤的直徑=+2 是定位環(huán)的高度取=(0.07~0.1)=5.0mm 即=58+25=68mm 軸段⑥的直徑應(yīng)根據(jù)所用的軸承類型及型號(hào)查軸承標(biāo)準(zhǔn)取得，預(yù)選該段軸承用6311軸承(深溝球軸承，軸承數(shù)據(jù)見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄B)，查得=65mm 2）各段軸的長(zhǎng)度 如圖A-3

28、 A-3 軸段④安裝有齒輪，故該段的長(zhǎng)度與齒輪寬度有關(guān)，為了使套筒能頂緊齒輪輪廓應(yīng)使略小于齒輪輪廓的寬度，一般情況下－=2~3mm，=70mm，取=68mm 軸段③包括三部分：= ， 為滾動(dòng)軸承的寬度，查得指導(dǎo)書附錄B可知6311軸承B=29mm 為齒輪端面至箱體的內(nèi)壁的距離，查指導(dǎo)書表5-2，通?？扇?10~15mm；為滾動(dòng)軸承內(nèi)端面的至減速器內(nèi)壁的距離，軸承的潤(rùn)滑方式不同，的取值也不同，這里選油潤(rùn)滑方 式，查指導(dǎo)書表5-2，可取=3~5mm，這里取=10mm， 計(jì)算及說明 =68mm =65mm

29、 =68mm 主要結(jié)果 =5mm ，即 = =29+10+5+2 =46mm 軸段②的長(zhǎng)度應(yīng)包含三部分：=，為聯(lián)軸器的內(nèi)端面至軸承端蓋的距離，查指導(dǎo)書表5-2，通常可取15~20mm。部分為軸承端蓋的厚度，查指導(dǎo)書表5-7(6311軸承D=120mm，=10mm)，=1.2=1.210=12mm；部分則為軸承蓋的止口端面至軸承座孔邊緣距離，此距離應(yīng)按軸承的結(jié)構(gòu)形

30、式、密封形式及軸承座孔的尺寸來確定，軸承座孔的寬度=+++5~10mm，為下箱座壁厚，應(yīng)查指導(dǎo)書表5-3，這里取=8mm，、為軸承座旁聯(lián)接到箱體外壁及箱邊的尺寸，應(yīng)根據(jù)軸承座旁連接螺栓的直徑查表5-3，這里取軸承座旁連接螺栓=10mm，查表5-3得：=20mm、=16mm；為加工軸承座孔端面方便，軸承座孔的端面應(yīng)高于箱體的外表面，一般可取兩者的差值為5～10mm；故最終的 =（8+20+16+6）=50mm,反算==（50-5-29）=16mm，==15+12+16=43mm 軸段①安裝聯(lián)軸器，其長(zhǎng)度L1與聯(lián)軸器的長(zhǎng)度有關(guān)，因此先選擇聯(lián)軸器的型號(hào)和類型，才能確定的長(zhǎng)度。為了補(bǔ)償和安裝

31、等的誤差及兩軸線的偏差，優(yōu)先考慮彈性套柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)安裝聯(lián)軸器軸段的直徑，查附錄指導(dǎo)書F選聯(lián)軸器的型號(hào)為TL7型軸孔，聯(lián)軸器安裝長(zhǎng)度L=84mm，考慮到聯(lián)軸器的鏈接和固定的需要，因此取=82mm 軸段⑤的長(zhǎng)度軸環(huán)的寬度b（一般b=1.4），取=7mm 軸段⑥長(zhǎng)度由、的尺寸減去的尺寸來確定，= +-=10+5-7=8mm 軸段⑦的長(zhǎng)度應(yīng)等于或略大于滾動(dòng)軸承的寬度B,B=29mm，取=30mm 軸的總長(zhǎng)度等于各軸段長(zhǎng)度之和即 =46mm =43mm =82mm

32、 =7mm =8mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （4） 按扭轉(zhuǎn)和彎曲強(qiáng)度組合進(jìn)行強(qiáng)度校核 =++++++ =82+43+46+68+7+8+30 =284mm 軸段⑥⑦之間的砂輪越程槽包含在軸段⑦的長(zhǎng)度之內(nèi) 低速軸軸承的支點(diǎn)之間距離為 =70+152+29=129mm 1）計(jì)算軸上的作用力 從動(dòng)輪

33、的轉(zhuǎn)矩 T=4027182.74 N?mm 齒輪分度圓直徑=245mm 齒輪的圓周力Ft==N?mm=3323.9 N?mm 齒輪的徑向力Fr=N?mm=1209.8 N?mm 2）計(jì)算支反力及彎矩 ①計(jì)算垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩 a.求支反力；對(duì)稱布置，只受一個(gè)力，故FAV=FBV=Fr/2= 1209.8/2=604.9N b.求垂直平面的彎矩 Ⅰ-Ⅰ截面：=604.964.5mm=39016.05Nmm Ⅱ-Ⅱ截面：=604.931.5mm=19054.35Nmm ②計(jì)算水平平面內(nèi)的支反力及彎矩 a.求支反力：對(duì)稱

34、布置，只受一個(gè)力，故 ==Ft/2=3323.9/2N=11661.95N b.求水平平面的彎矩 Ⅰ-Ⅰ截面：=1661.9564.5=107195.78Nmm Ⅱ-Ⅱ截面：=1661.9531.5=52351.43Nmm =284mm =129mm T=4027182.74 N?mm Ft=3323.9 N?mm Fr=1209.8 N?mm FAV=FBV=604.9N =39016.05Nmm =19054.35Nmm ==11661.95N =107195.78Nmm =

35、52351.43Nmm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 ③求各截面的合成彎矩 Ⅰ-Ⅰ截面：== =114075.7Nmm Ⅱ-Ⅱ截面：== =55711.2Nmm ④計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T=407182.74Nmm ⑤確定危險(xiǎn)截面及校核其強(qiáng)度 按彎矩組合計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化考慮，取ａ=0.6.按兩個(gè)危險(xiǎn)截面校核: Ⅰ-Ⅰ截面的應(yīng)力： == =16.21MPa Ⅱ-Ⅱ截

36、面的應(yīng)力： == =15.06MPa 查教材表13-3得 [] =54MPa. 、 均小于 [] ，故軸的強(qiáng)度滿足要求 3）繪制軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 為計(jì)算軸的強(qiáng)度，應(yīng)將載荷簡(jiǎn)化處理，直齒圓柱齒輪，其受力可分解為圓周力Ft、徑向力Fr。兩端軸承可簡(jiǎn)化為一端活動(dòng)鉸 =114075.7Nmm =55711.2Nmm T=407182.74Nmm =16.21MPa =15.06MPa 設(shè)計(jì)項(xiàng)目

37、 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 五、高速軸的設(shè)計(jì) 鏈。一端為固定鉸鏈，如圖A-4 所示。為計(jì)算方便，選擇兩個(gè) 危險(xiǎn)截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅰ危險(xiǎn)截面選擇安裝齒輪的軸段中 心位置，位于兩個(gè)支點(diǎn)的中間，距B支座距離為129/2=64.5mm； Ⅱ-Ⅱ危險(xiǎn)截面選擇在軸段④和軸段③的截面處，距B支座的距 離為29/2+15+2mm=31.5mm 圖A-4

38、 軸的強(qiáng)度計(jì)算 高速軸的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)各軸段的直徑，為設(shè)計(jì)俯視圖做準(zhǔn)備。有些軸段的長(zhǎng)度可以根據(jù)軸上的零件來確定；有些軸段的長(zhǎng)度在確定低速軸處的箱體后，取箱體內(nèi)壁為一直線就可確定 經(jīng)設(shè)計(jì)高速軸可以做成單獨(dú)的軸面而不是齒輪軸。為使零件定位和固定，高速軸也和低速軸一樣設(shè)計(jì)為七段,如下圖A-5 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （1） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

39、 圖A-5 高速軸的參數(shù)見如下表A-7 A-7 項(xiàng)目 /KW /r 參數(shù) 6.03 475.25 1) 軸上的零件布置 對(duì)于單級(jí)減速器，低速軸上安裝一個(gè)齒輪、一個(gè)V帶輪，齒輪安裝在箱體的中間位置；兩個(gè)軸承安裝在箱體的軸承座內(nèi)，相對(duì)于齒輪對(duì)稱布置；V帶輪安裝在箱體的外面一側(cè)。為保證齒輪的軸向位置，還應(yīng)在齒輪和軸承之間加一個(gè)套筒 2)零件的拆裝順序 軸上的主要零件是齒輪，齒輪的安裝可以從左側(cè)拆裝，也可以從右側(cè)拆裝。從方便加工角度選從右端拆裝，

40、齒輪、套筒、軸承、軸承蓋、V帶輪依次從軸的右端裝入，左端的軸承從左端裝入 3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為便于軸上零件的安裝，把軸設(shè)計(jì)為階梯軸，后段軸的直徑大于前段軸的直徑，低速軸的具體設(shè)計(jì)如下 軸段①安裝V帶輪，用鍵周向固定 軸段②高于軸段①形成軸肩，用來定位V帶輪 軸段③高于軸段②，方便安裝軸承 軸段④高于軸段③，方便安裝齒輪；齒輪在軸段④上用鍵周 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （2）確定各軸段的尺寸 向固定 軸段

41、⑤高于軸段④形成軸環(huán)，用來定位齒輪 軸段⑦直徑應(yīng)和軸段③直徑相同，以便使左右兩端軸承型號(hào)一致 軸段⑥高于軸段⑦形成軸肩，用來定位軸承；軸段⑥高于軸段⑦的部分取決于軸承標(biāo)準(zhǔn) 軸段⑤與軸段⑥的高低沒有影響，只是一般的軸身連接 1）各段軸的直徑 因本減速器為一般常規(guī)用減速器，軸的材料無特殊要求故選用45鋼 查教材13-10 45鋼的 A=118~107 代入設(shè)計(jì)公式 =（118~107）27.5~24.9 考慮該軸段上有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將軸徑增大7%即 （27.5~24.9）（1+0.07）=26.6~29.4mm 軸段①的直徑確定為

42、=28mm 軸段②的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上加上兩倍的非定位軸肩高度。這里取定位軸肩高度=(0.07~0.1)=2mm，即 =+2=28+22=32mm 考慮該段軸安裝密封圈，故其直徑還要符合密封圈的標(biāo)準(zhǔn)取=35mm 軸段③的直徑應(yīng)在的基礎(chǔ)上加上兩倍的非定位軸肩高度，但因該軸段要安裝滾動(dòng)軸承（6308），故其直徑要與滾動(dòng)軸承內(nèi)徑相符合。這里取=40mm 同一根軸上的兩個(gè)軸承，在一般情況下應(yīng)取同一型號(hào)，故安裝滾動(dòng)軸承處的直徑應(yīng)相同，即==40mm 軸段④上安裝齒輪，為安裝方便取=43mm ④軸段高于③軸段只是為了安裝齒輪方便，不是定位軸肩，應(yīng)按非定位軸

43、肩計(jì)算=1.5mm 軸段⑤的直徑=+2 是定位環(huán)的高度取=(0.07~0.1)=6mm 即=43+26=55mm =28mm =32mm ==40mm =43mm =55mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （3）確定各段軸的長(zhǎng)度 軸段⑥的直徑應(yīng)根據(jù)所用的軸承類型及型號(hào)

44、查軸承標(biāo)準(zhǔn)取得，預(yù)選該段軸承用6308軸承(深溝球軸承，軸承數(shù)據(jù)見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄B)，查得=49mm 2）各段軸的長(zhǎng)度 如圖A-6 A-6 軸段④安裝有齒輪，故該段的長(zhǎng)度與齒輪寬度有關(guān)，為了使套筒能頂緊齒輪輪廓應(yīng)使略小于齒輪輪廓的寬度，一般情況下－=2~3mm，=75mm，取=75-3=72mm 軸段③包括三部分：= ， 為滾動(dòng)軸承的寬度，查得指導(dǎo)書附錄B可知6308軸承B=23mm 為齒輪端面至箱體的內(nèi)壁的距離，查指導(dǎo)書表5-2，通?？扇?10~15mm；為滾動(dòng)軸承內(nèi)端面的至減速器內(nèi)壁的距離，軸承的潤(rùn)滑

45、方式不同，的取值也不同，這里選油潤(rùn)滑方 式，查指導(dǎo)書表5-2，可取=3~5mm，這里取=7.5mm，=5mm均由前面低速軸距離而確定，即 = =23+7.5+5+3 =38.5mm 軸段②的長(zhǎng)度應(yīng)包含三部分：=，為V帶輪的內(nèi)端面至軸承端蓋的距離，查指導(dǎo)書表5-2，通常可取15~20mm。部分為軸承端蓋的厚度，查指導(dǎo)書表5-7(6308軸承 D=90mm， =49mm =72mm =38.5mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目

46、 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 6． 鍵的選擇及強(qiáng)度校核 （1）選擇鍵的尺寸 =8mm)，=1.2=1.28=9.6mm；部分則為軸承蓋的止口端面至軸承座孔邊緣距離，此距離應(yīng)按軸承的結(jié)構(gòu)形式、密封形式及軸承座孔的尺寸來確定，軸承座孔的寬度=+++5~10mm，為下箱座壁厚，應(yīng)查指導(dǎo)書表5-3，這里取=8mm，、為軸承座旁聯(lián)接到箱體外壁及箱邊的尺寸，應(yīng)根據(jù)軸承座旁連接螺栓的直徑查表5-3，這里取軸承座旁連接螺栓=10mm

47、，查表5-3得：=20mm、=16mm；為加工軸承座孔端面方便，軸承座孔的端面應(yīng)高于箱體的外表面，一般可取兩者的差值為5～10mm；故最終的 =（8+20+16+6）=50mm,反算==（50-5-23）=22mm，==15+9.6+2=46.6mm 軸段⑤的長(zhǎng)度軸環(huán)的寬度b（一般b=1.4），=8.4mm 軸段⑥長(zhǎng)度由、的尺寸減去的尺寸來確定，=+-=7.5+5-8.4=4.1mm 軸段⑦的長(zhǎng)度L7應(yīng)等于或略大于滾動(dòng)軸承的寬度B,B=23mm，取=24mm 軸的總長(zhǎng)度等于各軸段長(zhǎng)度之和即 =++++++ =50+46

48、.6+38.5+72+8.4+4.1+24 =243.6mm 低速軸上在段軸①和段軸④兩處各安裝一個(gè)鍵，按一般使用情況選擇采用A型普通平鍵連接，查教材表選取鍵的參數(shù)，見表A-8 A-8 段軸① d1=42mm bh=12mm8mm L1=80mm 段軸④ d4=58mm bh =16mm10mm L2=64mm 鍵1：GB/T1096-79 鍵 128 鍵2：GB/T1096-79 鍵 1811 =46.6mm =8.4

49、mm =4.1mm =24mm =243.6mm 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 （2) 校核鍵的強(qiáng)度 7． 選擇軸承及計(jì)算軸承壽命 （1） 軸承型號(hào)的選擇 （2）軸承壽命計(jì)算 軸段①上安裝聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，載荷性質(zhì)為輕微沖擊，查教材表6-3[]=50~60MP 軸段④上安裝齒輪，齒輪的材料為鋼，載荷性質(zhì)為輕微沖擊，[]=100~120MPa 靜聯(lián)接校核擠壓強(qiáng)度: 軸段①：=

50、==60.59MPa ,計(jì)算應(yīng)力 略大于許用應(yīng)力，因相差不大，可以用以確定的尺寸，不必修改 軸段④：===43.2MPa 小于許用應(yīng)力 合理 所以鍵連接強(qiáng)度滿足要求 高速軸選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6308 低速軸選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6311 高速軸： 高速軸的外端安裝有帶輪，中間安裝有齒輪，要計(jì)算軸承的壽命，就要先求出軸承支座的支反力，進(jìn)一步求出軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，然后計(jì)算軸承的壽命 畫出高速軸的受力圖并確定支點(diǎn)之間的距離見圖A-7 圖A-7 設(shè)計(jì)

51、項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 帶輪安裝在軸上的輪轂寬L=（1.5～2）d0，d0為安裝帶輪處的軸徑，即高速軸的第一段軸徑，d0=d1=25mm，L=（1.5～2）28mm=42～56mm，取第一段軸的長(zhǎng)度為50mm。第二段軸的長(zhǎng)度取低速軸的第二段軸長(zhǎng)一樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但考慮該軸段上的軸承寬度（6308的B=23mm），故取該軸段的長(zhǎng)度為46.6mm，帶輪中心到軸承A支點(diǎn)的距離L3=50mm/2+46.6m+23mm/2=83.1mm。高速軸兩軸承之間的支點(diǎn)距離

52、為原低速軸的兩支點(diǎn)的距離減去兩軸承寬度之差，應(yīng)為129－6mm=123mm，因?qū)ΨQ布置，故L1=L2=123mm/2=61.5mm 高速軸上齒輪的受力和低速軸的力大小相等，方向相反，即：Fr1=1209.8 N,Ft1=3323.9 N 注：高速軸上安裝有帶輪，帶對(duì)軸的壓力FH=1493N作用在高速軸上，對(duì)軸的支反力計(jì)算有影響，安裝不同，該力對(duì)軸的支反力影響不同。 具體情況不明，故方向不確定，采用在求出齒輪受力引起的支反力后直接和該壓力引起的支反力想加來確定軸承最后的受力 因齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置，A、B支座的支反力數(shù)值一樣，故只計(jì)算一邊即可。求軸承A處支反力：

53、 水平平面：FAH=FBH=Ft1/2=1661.95N 垂直平面：FAV=FBV=Fr1/2=604.9N 求合力：FA===1768.6N 考慮帶的壓力對(duì)軸承支反力的影響，因方向不定，以最不利因素考慮：∑MB=0 =0 == =2206.8N 當(dāng)量動(dòng)載荷P===1.77KN 軸承受到的最大力為=1768.6+2206.8=3975.5N 正常使用情況，查教材表14-7和14-8得: ft= 1,fp=1.2,=3 查指導(dǎo)書附錄B:軸承6308的基本額定載荷C=40.8kW,代入公式： 設(shè)計(jì)項(xiàng)目

54、 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 8、 選擇軸承的潤(rùn)滑方式與密封形式 ===21939h 低速軸： 正常使用情況，查教材表14-7和14-8得: ft= 1,fp=1.2,=3 查附錄B:軸承6311的基本額定載荷C=71.5kw,因齒輪相對(duì)于軸 對(duì)稱分布，軸承的受力一樣，可只算A處，當(dāng)量動(dòng)載荷P===1.77KW代入公式： ===4.6h 從計(jì)算結(jié)果看，高速軸軸承使用時(shí)間較短

55、。按最短時(shí)間算，如按每天兩班制工作，每年按300天計(jì)算，約使用四年，這只是理論計(jì)算，實(shí)際情況比較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)使用情況，注意觀察，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)更換。低速軸軸承因轉(zhuǎn)速太低，使用時(shí)間太長(zhǎng)，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有多種因素影響，要注意觀察，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)更換。 1）潤(rùn)滑方式 軸承的潤(rùn)滑方式取決于浸油齒輪的圓周轉(zhuǎn)速度，即大齒輪的圓周速度，大齒輪的的圓周速度v=dan/60000=1.8m/s接近2m/s,可選用脂潤(rùn)滑也可選用油潤(rùn)滑，這里選擇油潤(rùn)滑。 2）密封形式 因軸的轉(zhuǎn)速不高，高速軸的軸頸圓周速v=d2n/60000=0.87 m/s＜5m/s，故高速軸處選用接觸式氈圈密封

56、 低速軸軸頸的圓周速度為v=d2n/60000=0.35m/s＜5m/s，故 低速軸處也選用接觸式氈圈密封 注：確定潤(rùn)滑方式后就可確定②、③、⑥段的軸長(zhǎng)，裝配圖的俯視圖就基本完成，第一階段設(shè)計(jì)基本完成，可以進(jìn)入第二階段的設(shè)計(jì) 一般情況下，為制造和加工方便，采用鑄造箱體，材料為鑄鐵。箱體結(jié)構(gòu)采用剖分式，剖分面選擇在軸線所在的水平面 =21939h =4.6h 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 九、箱體及附件的設(shè)計(jì) （1）箱體的選擇 （2） 軸承端蓋的選擇

57、 (3)確定檢查孔與孔蓋 (4) 確定通氣器 (5) 油標(biāo)裝置 (6) 螺塞 (7) 定位銷 (8) 起吊裝置 箱體的中心高度 H=da2/2+（50~70）mm=252 /2+（50~70）=176~196mm取中心高度H=180mm ，取箱體厚度=8mm 選用凸緣式軸承端蓋，根據(jù)軸承型號(hào)設(shè)計(jì)軸承蓋的尺寸： 高速軸：D=90mm，d3=8mm，D0=110mm，D2=130mm 低速軸：D=120mm，d3=10mm，D0=145mm，D2=120mm 根據(jù)減速器中心距a=

58、157.5mm，查指導(dǎo)書表5-15得： 檢查孔尺寸：L=120mm，b=70mm 檢查孔蓋尺寸：l1=150mm，b1=100mm，b2=85mm，l2=135mm，d4=8mm 材料：Q235，厚度取6mm 選用指導(dǎo)書表5-15中通氣器1，選用M161.5 選用表5-16中M12 選用表5-19中M161.5 選用圓錐銷。查指導(dǎo)書表5-20可得：銷釘公稱直徑d=8mm 按中心距查表5-21得，箱體重量85kg，選用吊環(huán)螺釘為M8 中心高度H=180mm

59、 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算及說明 主要結(jié)果 10、 設(shè)計(jì)小結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實(shí)課程設(shè)計(jì)當(dāng)中的每一天都是很累的，其實(shí)正向老師說得一樣，機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)沒有那么簡(jiǎn)單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個(gè)數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行，因?yàn)槟愕拿恳粋€(gè)數(shù)據(jù)都要

60、從機(jī)械設(shè)計(jì)書上或者機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上找到出處。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個(gè)地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個(gè)心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務(wù)。 在此要感謝我們的指導(dǎo)老師趙老師、袁老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 參考文獻(xiàn) [1] 柴鵬飛. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)書. 機(jī)械工業(yè)出版社，2009. 2 [2] 周亞焱. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 6 - 36 -