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機械設(shè)計課程設(shè)計,布置老師：呂洪玉,目錄,1、目的2、設(shè)計題目與任務(wù)3、準備工作4、設(shè)計注意事項5、設(shè)計步驟6、編寫整理設(shè)計說明書7、準備答辯,1.目的,綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)及其他先修課程的理論和實際知識，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力；學(xué)會從機器的功能要求出發(fā)，掌握一般機械的設(shè)計方法，進行機械設(shè)計的基本技能訓(xùn)練；學(xué)習(xí)運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱科技文獻資料。為畢業(yè)設(shè)計打基礎(chǔ)。,2.設(shè)計題目與任務(wù),2.1題目：（1）圖中：1、電動機2、帶傳動3、減速器4、聯(lián)軸器5、輸送帶6、滾筒設(shè)計使用年限10年工作條件可用于：查帶傳動的工況系數(shù)KA,查齒輪傳動的載荷系數(shù)K，查聯(lián)軸器的工況系數(shù)KA,求軸承的預(yù)期壽命Lh,圖1蝸桿傳動傳動裝置,帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動。,2.1題目：（2）圖中：1、電動機2、帶傳動3、減速器4、滾筒5、輸送帶6、聯(lián)軸器設(shè)計使用年限10年工作條件可用于：查帶傳動的工況系數(shù)KA,查齒輪傳動的載荷系數(shù)K，查聯(lián)軸器的工況系數(shù)KA,求軸承的預(yù)期壽命Lh,帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動。,圖2斜齒輪傳動裝置,2.2課程設(shè)計的內(nèi)容通常包括：,1、確定傳動裝置的總體設(shè)計方案；,2、選擇電動機；,3、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；,4、傳動零件、軸的設(shè)計計算；,5、軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計算；,6、箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計；,7、繪制裝配工作圖及零件工作圖；,8、編寫設(shè)計計算說明書。,2.3設(shè)計任務(wù)：,1、減速器裝配圖1張（A0圖紙）；2、零件工作圖2張2號圖紙按1：2比例（傳動零件、軸由教師指定）；3、設(shè)計計算說明書1份（約50頁）。,2.4原始數(shù)據(jù),1、帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動,2、帶式輸送機的齒輪減速器，單班制，單向工作，輕微震動,2.5準備工作,2.5.1機械設(shè)計課程設(shè)計手冊，機械設(shè)計課本，工程制圖課本2.5.2買說明書用紙（50頁左右），繪圖用紙A0一張，準備一個計算用草稿本（50頁左右）。2.5.3借繪圖儀器和繪圖教室2.5.4認真讀懂課程設(shè)計指導(dǎo)書2.5.5在老師指導(dǎo)下進行，提倡獨立思考、嚴肅認真，精益求精，堅決反對照抄照搬或知錯不改；2.5.6計算和畫圖要交叉進行，邊化圖，邊繪圖，邊修改，反復(fù)修改完善設(shè)計；2.5.7嚴格按照設(shè)計進度進行15周（周1-周3）完成計算；15周（周4）-16周（周日）繪圖；17周（周1-周2）說明書17周（周3）-17周（周5）答辯,3.設(shè)計計算步驟,1．選擇電動機,式中：ηV帶、η齒、η滾??????依次為電動機至工作機構(gòu)的各級傳動機械的效率，效率范圍一般取中偏下值。此時，依P電計并根據(jù)載荷性質(zhì)，工作條件，參照電動機目錄，選定電動機的型號。,電動機的轉(zhuǎn)速與減速器級數(shù)和類型有關(guān)，若希望傳動機構(gòu)不至過于龐大，應(yīng)選用較低速的電動機。應(yīng)滿足條件：,功率選擇對電機工作和經(jīng)濟性有較大影響帶式運輸機工作機構(gòu)的輸出功率P工作，且有關(guān)系式：,考慮傳動系統(tǒng)中各級傳動機構(gòu)總的效率損失η總，求出電動機所需的功率P電機，其關(guān)系式為,效率的選擇：,V帶傳動效率：ηV帶=0.967級精度圓柱齒輪傳動：η齒=0.97滾動軸承：η滾=0.99滑動軸承：η滑=0.98彈性套柱銷聯(lián)軸器：η聯(lián)=0.99傳動滾筒效率：η桶=0.96,轉(zhuǎn)速選擇電動機的轉(zhuǎn)速與減速器級數(shù)和類型有關(guān)，若希望傳動機構(gòu)不至過于龐大，應(yīng)選用較低速的電動機。,卷筒轉(zhuǎn)速,D為卷筒直徑；?為皮帶的線速度。,電機同步轉(zhuǎn)速有3000，1500，1000和750。,例如,電動機選用。根據(jù)工作條件和工作要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。電動機功率選擇：傳動裝置的總功率：,電機所需的工作功率：,電動機的額定功率,電動機的轉(zhuǎn)速,計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：∵,∴,=71r/min,按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動二級減速器傳動比范圍,取V帶傳動比,則總傳動比范圍為,故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為,符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有3000和1500r/min。,=1278~10224r/min,根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有二種適用的電動機型號：因此有二種傳動比方案如下表：,例如,根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有二種適用的電動機型號：因此有二種傳動比方案如下表：,綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1500r/min。,例如,4.傳動比計算和分配,傳動比的分配，為避免從動帶輪尺寸過大，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計的困難，推薦V帶傳動i=2.5~3，單級圓柱齒輪減速器i=4~5左右為宜。,取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比,5.運動參數(shù)及動力參數(shù)計算,5.1運動和動力參數(shù)計算,0軸（電動機軸）：P0=P電計n0=n滿載T0=9.55X106×(),1軸（高速軸）：P1=P0η1,n1=,T1=9.55X106×(,),2軸（中間軸）：,P2=P1η2η3,n2=,T2=9.55X106×(,),,,3軸（低速軸）：,P3=P2η2η3,n3=,T3=9.55X106×(,),5.2運動和動力參數(shù)計算,各軸轉(zhuǎn)速,各軸轉(zhuǎn)矩,各軸功率,各軸運動及動力參數(shù)表如下：,,設(shè)計I軸用,,,設(shè)計II軸用,,設(shè)計齒1用,,選聯(lián)軸器用,,設(shè)計齒2用,,設(shè)計III軸用,注：待帶輪設(shè)計后，修正有關(guān)數(shù)據(jù)，再在說明書上列表。,第六部分傳動零件的設(shè)計計算,6.1V帶傳動設(shè)計計算,已知條件：P=P電計設(shè)計步驟：教材例題要求：①條理清楚②公式—代數(shù)據(jù)—結(jié)果—參數(shù)選擇依據(jù)（先編寫參考文獻）③思考大帶輪的零件工作圖，答辯用。畫草圖（草稿紙）,注意問題：①計算功率Pc=KAP電機②d1≥d1mind2=id1（d1、d2均取標準值）d1/2≤H1（電機中心高）d2/2≤H2（減速器中心高）③求壓軸力Q和帶輪寬度B,設(shè)計軸頸長度用（根數(shù)Z≤5）④帶輪直徑確定以后，應(yīng)驗算帶傳動實際傳動比iV帶和大帶輪轉(zhuǎn)速n1，并以此修正減速器傳動比和輸入轉(zhuǎn)矩。,6.2齒輪傳動設(shè)計計算,已知條件：設(shè)計步驟：建議按課本例題步驟設(shè)計要求：①條理清楚②公式—代數(shù)據(jù)—結(jié)果—參數(shù)選擇依據(jù)（先編寫參考文獻）③思考大齒輪的零件工作圖，答辯用。畫草圖（草稿紙）,,,,6.2.1高速級斜齒圓柱齒輪設(shè)計,注意問題：1.選材、熱處理（45鋼）HBS（差值）=20—502.設(shè)計準則：按設(shè)計，保留直徑按設(shè)計，保留模數(shù)。圓整后，調(diào)整螺旋角大小。3.動力機械要求（最好不取2）i在內(nèi)為合理誤差按照接觸強度設(shè)計時，許用接觸應(yīng)力,,,,,4.結(jié)構(gòu)設(shè)計：參考課本和手冊要有所有的參數(shù)和具體尺寸（標準化、圓整、精確計算）m、a、B、d、da、df（保留小數(shù)點后三位）公差以微米計算da≤500時，用鍛造齒輪（手冊P163）x≤2.5m時，用齒輪軸（手冊P163圖1）齒寬b1-b2=5-10mm5.計算小齒輪圓周速度，驗算齒輪精度確定軸承潤滑情況,,7.軸和軸承的設(shè)計計算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Fr,Ft,,,Fa,I軸與軸承（1）擬定輸入軸軸上零件裝配方案：,1,2,3,4,5,6,FQ,（2）初估軸的最小直徑dmin：（按扭轉(zhuǎn)）材料建議選45鋼C=（教材P230）取中（偏大）值。齒輪軸需要按齒輪選材料?？紤]鍵槽影響d1增大4-5%，圓整。建議d1≥30mm檢查齒輪是否為齒輪軸。,,（3）軸的徑向尺寸定位軸肩：3-5非定位軸肩：1-3直徑尾數(shù)0，2，5，8裝帶輪Φ1=30裝軸承蓋查手冊P166凸緣式軸承蓋和手冊P90氈圈油封可知Φ2=30+（5或10）裝軸承Φ3=軸承內(nèi)徑（40mm）裝齒輪Φ4=Φ3+（4-6）查手冊P206（結(jié)構(gòu)，尺寸），查手冊P252（零件工作圖），查手冊P253（齒輪軸）齒輪定位軸肩Φ5=Φ4+（10-16）裝軸承Φ6=Φ3=軸承內(nèi)徑（40mm）,123456,（4）初選軸承：類型：有軸向力查手冊P73選角接觸球軸承先選直徑系列為中系列壽命不夠增大，壽命過長可減小如：7308?通過一次計算可變?yōu)?208或7408）（5）畫減速器設(shè)計草圖：（目的是定軸各段的長度。俯視圖比例1：2）參考手冊P265圖19-16齒輪與軸承非對稱布置。不畫聯(lián)軸器，只畫半聯(lián)軸器孔長。,（6）軸的軸向尺寸：,1,2,3,4,5,6,L1,L2,L3,L4,L5,L6,,,,,,,,,,,,C2,C1,δ,5-10,,L2,a,,,,,,,,>=20,s,,,L7,上圖解釋,1.箱體內(nèi)壁到凸緣邊緣距離l1=C1+C2+δ(δ為箱體壁厚)2.箱體內(nèi)壁到凸臺邊緣距離l2=C1+C2+δ+5~103.箱體內(nèi)壁到軸承內(nèi)端面距離l3=10~15mm4.箱體內(nèi)壁到小齒輪端面距離Δ2≥δ5.甩油圈端面露出箱體內(nèi)壁的距離2~3mm6.右軸承右端面離箱體內(nèi)壁距離l4=l3+B軸承7.S為螺釘帽厚度,（2）擬定輸出軸軸上零件裝配方案：,L1,L2,L3,L4,L5,L6,,,,,,,,,L7,（3）擬定中間軸軸上零件裝配方案：,減速器在機器中用來減速，也可以用來增速。由齒輪傳動和蝸桿傳動組成的減速器有下述六種：,齒輪減速器,蝸桿減速器,蝸桿－齒輪減速器,行星齒輪減速器,擺線針輪減速器,諧波齒輪減速器,上述六種減速器已有標準系列產(chǎn)品，只有在選不到合適的產(chǎn)品時，才自行設(shè)計制造減速器。,,,8.繪圖,1、畫圖要求：應(yīng)符合國標GB裝配圖：用0號圖紙，比例用1:2畫三面投影，主、俯、左。技術(shù)要求，特性表，明細表，標題欄。零件圖：用3號圖紙，比例用1:2.標足尺寸，公差用數(shù)字表示，技術(shù)要求，標題欄。,,2、畫裝配圖：1）圖面布置,,,主,俯,左,特性表,技術(shù)要求,標題欄,明細欄,25,10,10,10,,2）畫圖順序：先俯視圖后主視圖再左視圖先畫主要零件，后畫次要零件；先從動軸，后主動軸；先畫齒輪，再定內(nèi)壁線、凸臺、軸與軸承蓋；軸承內(nèi)端面共線，外端面與軸端結(jié)束重合。,,,具體畫圖,,,,,,△2,△2,δ,C1,C2,,,△1,,△3,先不封閉,螺釘帽厚度K，直徑d3兩端蓋相同。,,δ,b,C1,,,,C2,B齒3,B齒1,B齒2,5-10,端蓋邊緣厚度e兩端蓋相同,畫圖順序1,1、箱蓋部分拆除畫，留小部分。2、順序：1中心線2齒輪3減速器內(nèi)壁線4減速器外壁線5凸臺6軸承蓋，每根軸的軸承蓋兩端相同，螺釘相同，蓋的厚度相同，但是若有軸伸出，中心厚度按照密封圈的要求定。7軸等。,,,,,,δ,C1,C2,,向下投影封閉俯視圖,H2,畫圖順序2,1、畫主視圖。2、順序：中心線齒輪，畫分度圓和齒頂圓。定中心高，H2>rV帶2.。且H2=ramax+30~50凸臺高，軸承旁連接螺栓定位，凸臺長度。凸緣，厚度為b，b1.可取b=b1=1.5δ.底座接地部分凸緣厚度b2=2.5δ箱體蓋，要包裹小齒輪、凸臺左端，與右邊箱蓋輪廓相切。以此確定右邊輪廓邊界，向下投影，封閉俯視圖左側(cè)輪廓。Δ1=1.2δ,Δ2=Δ3=10~15,將主視圖、俯視圖投影即可。,蝸桿傳動,,,,,,,,b1,b,C1,C2,C1,C2,H2,D2,Δ1,C2,機座、箱體簡介,概述,正確選擇機座和箱體等零件的材料和正確設(shè)計其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強機器剛度及耐磨性等的重要途徑。,一、機座和箱體的一般類型,機座和箱體按構(gòu)造形式可分為：機座類、機架類、基板類和箱殼類等四大類。,二、機座和箱體的材料及制法,固定式機器的機座和箱體通常采用鑄鐵或鑄鋼。,運行式機器的機座和箱體通常采用鋼或輕合金材料。,批量生產(chǎn)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件以鑄造為宜。,單件或少量生產(chǎn)的零件則以焊件為宜。,詳細對比,,,機座和箱體的截面形狀及肋板布置,一、截面形狀,大多數(shù)機座和箱體的受力情況很復(fù)雜，因而要產(chǎn)生拉伸、壓縮彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形。機座和箱體受到彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷時，截面形狀對于它們的強度和剛度有著很大的影響。正確設(shè)計機座和箱體的截面形狀，在既不增大截面面積，又不增大零件質(zhì)量的條件下，來增大截面系數(shù)及截面的慣性距，從而提高它們的剛度和強度。,二、肋板布置,正確地增設(shè)肋板可以有效地增大機座和箱體的強度和剛度。如果肋板布置，不僅不能增大機座和箱體的強度與剛度，反而會造成浪費工料及增加制造的難度。,詳細對比,詳細對比,,,,機座和箱體設(shè)計概要,機座和箱體等零件工作能力的重要指標是剛度，其次是強度、抗振性能和耐磨性等。,一般機座和箱體的結(jié)構(gòu)尺寸可按經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)或類比法設(shè)計，對于重要的機座和箱體應(yīng)進行精確計算。,設(shè)計機座和箱體時，應(yīng)便于加工、裝拆、吊裝，聯(lián)接可靠，對于沖擊振動大的機器、機架和地基間應(yīng)加裝隔振板器。,,3.箱體和附件的設(shè)計,1）箱體1保證足夠剛度，設(shè)計加強筋2保證箱體與箱蓋接合面的緊密性，螺栓靠近軸承孔；3保證良好的鑄造工藝，形狀盡可能簡單，壁厚均勻，以圓角過度，拔模斜度1:20；4保證良好的加工工藝性,1‘各軸承蓋內(nèi)邊要位于同一平面內(nèi)；2’加工面與非加工面要區(qū)分開（如蓋、座、底面、軸承孔外端面）,,2）附件1‘觀察孔：觀察嚙合情況，注油。見手冊P161，表11-4視孔蓋。根據(jù)中心距查取。2’油塞：放舊油，位置在箱體最低部，p89表7-11外六角油塞；M203‘油標尺：測量油面高度，P89表7-10桿式游標。要便于拆裝，不要和箱體凸緣干涉。M204’通氣器：機內(nèi)t°C氣壓，對密封不利。設(shè)置通氣器。P162表11-5通氣器。,,,,5‘起蓋螺釘：開蓋用，頂起上蓋。M126’定位銷：保證定位精度，保證軸承裝配精度。（鏜孔前加工好定位銷孔，裝好定位銷在鏜孔。）P159圖11-1.7‘吊耳、吊環(huán)螺釘或吊鉤：P161表11-3吊耳和吊鉤吊耳吊起上蓋，吊鉤吊起整機。,4、完成裝配圖,1）標注尺寸：特性尺寸：a±P138表10-15配合尺寸：P103第九章極限與配合P106表9-4優(yōu)先配合舉例，P230表16-2減速器推薦配合。安裝尺寸：地腳螺釘孔直徑；軸伸出端長度、直徑外形尺寸：總長、寬、高。2）編零件序號：順或逆時針。3）填寫明細表、標題欄。圖號為班號+方案號+分類號-00。例如：090111班齒輪減速器第1方案，1）類條件。則為111C0101-00。090181班蝸桿減速器第1方案，3）類條件。則為：181W0103-004）寫技術(shù)要求和特性表。P231。,,5、完成零件圖P234第十七章,1、任務(wù)見任務(wù)書。應(yīng)標：1）輪廓尺寸；2）公差，用裝配圖上公差符號查取；3）形位公差，見例圖P252、253等4）粗糙度。P236；5）技術(shù)要求P2386）填寫標題欄：圖號為在裝配圖上的圖號7）齒輪嚙合參數(shù)表,六、編寫整理設(shè)計說明書,1、要求：1）步驟清晰，字體工整，結(jié)論明確；2）計算部分：寫公式—帶數(shù)據(jù)—的結(jié)果；（單位）資料來源編號[1][2]…….3）步驟簡圖齊全。4）統(tǒng)一用紙、統(tǒng)一封面、用統(tǒng)一文件袋封裝。（見下圖）2、內(nèi)容：目錄一、設(shè)計題目與任務(wù)二、設(shè)計計算；1、選電機；2、分配傳動比；3、運動和動力參數(shù)計算；4、V帶傳動計算；5、齒輪傳動計算；6、軸與軸承設(shè)計與選擇；7、鍵的選擇與校核；三、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計四、潤滑與密封：齒輪、軸承五、本人對設(shè)計評價六、參考資料：[1]書名編者出版社出版日期,,七、準備答辯,1、疊好圖紙；2、裝訂好說明書；3、準備答辯問題。祝大家答辯順利通過！,帶式運輸機用渦輪蝸桿減速器設(shè)計
目 錄
第一章 設(shè)計任務(wù)書 1
1.1設(shè)計條件 1
1.2原始數(shù)據(jù) 1
1.3 傳動方案 1
第二章 傳動裝置的總體設(shè)計 2
2.1 選擇電動機 2
2.1.1電動機類型的選擇 2
2.1.2 電動機功率的選擇 2
2.1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 2
2.2 傳動比的計算 3
2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 3
2.3.1各軸的轉(zhuǎn)速 3
2.3.2各軸的輸入功率 3
2.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 4
第三章 傳動零件設(shè)計 5
3.1 V帶傳動的設(shè)計 5
3.1.1 V帶的基本參數(shù) 5
3.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 7
3.2 渦輪蝸桿設(shè)計 8
3.2.1選擇蝸輪蝸桿的傳動類型 8
3.2.2選擇材料 8
3.2.3按計齒面接觸疲勞強度計算進行設(shè) 8
3.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 10
3.2.5校核齒根彎曲疲勞強度 11
3.2.6驗算效率 11
3.2.7精度等級公差和表面粗糙度的確定 12
3.2.8 蝸桿傳動的熱平衡計算 12
3.3軸的設(shè)計與校核 12
3.3.1輸入軸 12
3.3.2輸出軸 15
3.4軸承的校核 18
3.4.1蝸桿軸上的軸承壽命校核 18
3.4.2渦輪軸上的軸承校核 18
3.5鍵的校核 19
3.5.1蝸桿軸上鍵的強度校核 19
3.5.2蝸輪軸上鍵的強度校核 19
3.6聯(lián)軸器的選用 20
3.7減速器潤滑與密封 20
3.7.1 軸承潤滑 20
3.7.2 渦輪蝸桿潤滑 20
3.7.3 密封類型的選擇 21
第四章 減速器箱體設(shè)計 22
4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
4.2油面位置及箱座高度的確定 22
4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 22
4.4箱體尺寸設(shè)計 23
結(jié) 論 25
致 謝 26
參 考 文 獻 27
28
第一章 設(shè)計任務(wù)書
1.1設(shè)計條件
設(shè)計一帶式輸送機的蝸桿減速器，單班制，單向工作，輕微震動。設(shè)計使用年限10年。運輸帶速度誤差為5%。
1.2原始數(shù)據(jù)
運輸帶工作拉力：F =5.5KN
輸帶工作速度：V =1.4m/s
卷筒直徑：D =450mm
1.3 傳動方案
根據(jù)設(shè)計要求，所給原始數(shù)據(jù)本次設(shè)計的帶式運輸機傳動結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1:
圖1-1帶式運輸機傳動結(jié)構(gòu)簡圖
1、電動機 2、帶傳動 3、減速器4、聯(lián)軸器 5、輸送帶 6、滾筒
第二章 傳動裝置的總體設(shè)計
2.1 選擇電動機
2.1.1電動機類型的選擇
按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動機。
2.1.2 電動機功率的選擇
標準電動機的容量由額定功率表示。所選電動機的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費。
1、運輸帶的功率為：
2、電動機的輸出功率為
——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。
V帶傳動效率，蝸桿傳動效率，滾動軸承傳動效率，聯(lián)軸器傳動效率，傳送帶的效率
則從電動機到工作機傳送鏈的總效率為：
3、電動機所需功率為：
查《機械設(shè)計實踐與創(chuàng)新》表19-1選取電動機額定功率為11kw。
2.1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇
滾筒轉(zhuǎn)速：
渦輪蝸桿傳動比為：
所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500、3000r/min。
綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速3000r/min的電機。
型號為Y160M1-2，滿載轉(zhuǎn)速，功率11。
2.2 傳動比的計算
（1）傳動比為：
（2）傳動比
查《機械設(shè)計》教材表11-2可選取渦輪蝸桿傳動比：
則V帶傳動比為：
2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
2.3.1各軸的轉(zhuǎn)速
0軸
1軸
2軸 ；
3軸 ；
2.3.2各軸的輸入功率
0軸
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
2.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
0軸
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
將各軸動力參數(shù)整理如下表：
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動比
0軸
10.88
35.46
2930
1
1軸
10.445
82.01
1215.77
2.41
2軸
8.272
1331.94
59.31
20.5
3軸
8.11
1305.86
59.31
1
第三章 傳動零件設(shè)計
3.1 V帶傳動的設(shè)計
3.1.1 V帶的基本參數(shù)
1）確定計算功率：
已知：；；
查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：；
則：
2）選取V帶型號：
根據(jù)、查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15選用B型V帶,
3）確定大、小帶輪的基準直徑
（1）初選小帶輪的基準直徑：
；
（2）計算大帶輪基準直徑：
；
圓整取，誤差小于5%，是允許的。
4）驗算帶速：
帶的速度合適。
5）確定V帶的基準長度和傳動中心距：
中心距：
初選中心距
（2）基準長度：
對于A型帶選用
（3）實際中心距：
6）驗算主動輪上的包角：
由
得
主動輪上的包角合適。
7）計算V帶的根數(shù)：
，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3 得：
；
（2），查表得：；
（3）由查表得，包角修正系數(shù)
（4）由，與V帶型號A型查表得：
綜上數(shù)據(jù)，得
取合適。
8）計算預(yù)緊力（初拉力）：
根據(jù)帶型A型查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-1得：
9）計算作用在軸上的壓軸力：
其中為小帶輪的包角。
10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：
帶型
帶輪基準直徑(mm)
傳動比
基準長度(mm)
A
2.41
2000
中心距（mm）
根數(shù)
初拉力(N)
壓軸力(N)
642
4
171.45
1357.7
3.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1）帶輪的材料：
采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200）
2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式：
V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準直徑有關(guān)。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪。
3.2 渦輪蝸桿設(shè)計
3.2.1選擇蝸輪蝸桿的傳動類型
傳動參數(shù)：
根據(jù)設(shè)計要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
3.2.2選擇材料
設(shè)
滑動速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
（1）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
3.2.3按計齒面接觸疲勞強度計算進行設(shè)
（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計進行計算，先按齒面接觸疲勞強度計進行設(shè)計，再校對齒根彎曲疲勞強度。
式中：
根據(jù)《機械設(shè)計》教材表11-3，可知傳動比為31時可選定蝸桿頭數(shù)、蝸桿齒數(shù)如下：
蝸桿頭數(shù)：
渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作中有中等沖擊，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動載系；
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機械設(shè)計》表11-3
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
取蝸桿直徑系數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
變位系數(shù)：
中心距：
渦輪圓周速度：
3.2.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線部分長度：取140mm
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
驗算傳動比
蝸輪分度圓直徑
齒頂直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑
渦輪寬度
3.2.5校核齒根彎曲疲勞強度
當量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
從文獻[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
可以得到：<
因此彎曲強度是滿足的。
3.2.6驗算效率
已知；；與相對滑動速度有關(guān)。
從文獻[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計值，因此不用重算。
3.2.7精度等級公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項目及表面粗糙度，此處從略。詳細情況見零件圖。
3.2.8 蝸桿傳動的熱平衡計算
由于傳動效率較低，對于長期運轉(zhuǎn)的蝸桿傳動，會產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過高，就會破壞潤滑狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進一步惡化。
初步估計散熱面積：
取(周圍空氣的溫度)為。
3.3軸的設(shè)計與校核
3.3.1輸入軸
(1)材料的選擇
由表16.1 查得 用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
(2)估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍
估算軸的直徑：
因為軸上開有兩個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大5%~10%
考慮到與聯(lián)軸器配合，查設(shè)計手冊
軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩
軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標準，故
軸段④
軸段⑤
按彎扭合成強度校核軸頸
圓周力
徑向力
水平
垂直
合成
當量彎矩
校核
繪制軸的受力簡圖
繪制垂直面彎矩圖
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr1/2=540.2N
FAZ=FBZ=/2=406.6N
由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為：
MC1=FAyL/2=16.9N·m
繪制水平面彎矩圖
圖7-1
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m
繪制合彎矩圖
MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m
繪制扭矩圖
轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m
校核危險截面C的強度
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴該軸強度足夠。
3.3.2輸出軸
（1）材料的選擇
由表16.1 查得 用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
（2）估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍
估算軸的直徑：
因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大3%
，取
（3）軸上的零件定位，固定和裝配
單級減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。
（4）確定軸的各段直徑和長度
I段：直徑d1=60mm 長度取L1=110mm
II段：由教材P364得：h=0.06 d1=0.06×60=3.6mm
直徑d2=d1+2h=60+3.6=67.2mm,長度取L2=68 mm
III段：直徑d3=70mm
由GB/T297-1994初選用30214型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為70mm，寬度為24mm。故III段長：L3=48mm
Ⅳ段：直徑d4=75mm，渦輪輪轂寬為100mm，取L4=98mm
Ⅴ段：由教材P364得：h=0.06 d5=0.06×75=4.5mm
D5=d4+2h=75+2×4.5=84mm長度取L5=22mm
Ⅵ段：直徑d6=d3=70mm L6=24mm
由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=168mm
（5）按彎扭復(fù)合強度計算
①求分度圓直徑：已知d2=410mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=1331.94N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=590 N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N
⑤∵兩軸承對稱
∴LA=LB=75mm
求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
FAY=FBY=Fr/2=107.35N
FAX=FBX=/2=295N
由兩邊對稱，截面C的彎矩也對稱，截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m
截面C在水平面彎矩為
MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m
計算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m
圖7-2
校核危險截面C的強度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強度足夠
3.4軸承的校核
3.4.1蝸桿軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計蝸桿選用的軸承為30206型圓錐滾子軸承,由手冊查得
(1)由滾動軸承樣本可查得,軸承背對背或面對 面成對安裝在軸上時,當量載荷可以按下式計算:
1)當
2)當
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計算當量動載荷,即
(2)計算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷
故選擇此對軸承在軸上合適.
3.4.2渦輪軸上的軸承校核
（1）求作用在軸承上的載荷
（2）計算動量載荷
在設(shè)計時選用的30214型圓錐滾子軸承,查手冊知
根據(jù),查得
查得 所以
（3）校核軸承的當量動載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
3.5鍵的校核
3.5.1蝸桿軸上鍵的強度校核
在前面設(shè)計軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長為45mm.
鍵的工作長度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
3.5.2蝸輪軸上鍵的強度校核
在設(shè)計時選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長度為90mm
鍵的工作長度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
3.6聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計算，蝸桿軸最小直徑：
取
查機械手冊，根據(jù)軸徑和計算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊選擇聯(lián)軸器型號為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=24，孔長度l=50mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=62。
3.7減速器潤滑與密封
3.7.1 軸承潤滑
蝸桿軸上軸承：
渦輪軸上軸承：
軸承均采用脂潤滑。選用通用鋰基潤滑脂（GB7324-87），牌號為ZGL—1。其有良好的耐水性和耐熱性。適用于-20°至120°寬溫度范圍內(nèi)各種機械的滾動軸承、滑動軸承及其他摩擦部位的潤滑。潤滑脂的裝填量不宜過多，一般不超過軸承內(nèi)部空間容積的1/3～2/3。
3.7.2 渦輪蝸桿潤滑
渦輪蝸桿的潤滑方法采用浸油潤滑。在渦輪傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將油甩到箱壁上，借以散熱。渦輪浸入油中油的深度不宜超過高速級1/2，亦不應(yīng)小于1/4。為避免渦輪轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大渦輪齒頂距油池底面的距離不小于30～50mm?，F(xiàn)取為
3.7.3 密封類型的選擇
（1）軸外伸處的密封設(shè)計
為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其他雜質(zhì)滲入，造成軸承磨損或腐蝕，應(yīng)設(shè)置密封裝置。軸承為脂潤滑，選用氈圈油封，材料為半粗羊毛氈。
（2）剖分面的密封設(shè)計
在剖分面上涂水玻璃，以防止漏油。
第四章 減速器箱體設(shè)計
4.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。
為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，由箱座和箱蓋組成，剖分面取軸的中心線所在平面,箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓柱銷定位。
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正常嚙合、良好潤滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。為提高箱體強度，采用鑄造的方法制造。
首先保證足夠的箱體壁厚，箱座和箱蓋的壁厚取。
其次，為保證減速器箱體的支承剛度，箱體軸承座處要有足夠的厚度，并設(shè)置加強肋，且選用外肋結(jié)構(gòu)。為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量靠近（以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則）。為提高聯(lián)接剛度，在軸承座旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺，要有一定高度，以留出足夠的扳手空間。由于減速器上各軸承蓋的外徑不等，各凸臺高度設(shè)計一致。
另外，為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度，箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應(yīng)有較大的厚度。
為保證箱體密封，除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外，合理布置箱體凸緣聯(lián)接螺栓，采用對稱均勻布置，并不與吊耳、吊鉤和定位銷等發(fā)生干涉。
4.2油面位置及箱座高度的確定
對于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個齒高，對于多級傳動中的低速級大齒輪，其浸油深度不得超過其分度圓半徑的1/3。為避免傳動零件傳動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于30～50mm。取45mm。
4.3箱體結(jié)構(gòu)的工藝性
由于采用鑄造箱體，所以要注意鑄造的工藝要求，例如注意力求壁厚均勻、過渡平緩，外形簡單；考慮液態(tài)金屬的流動性，箱體壁厚不應(yīng)過薄，砂形鑄造圓角半徑?。粸楸阌谠煨蜁r取模，鑄件表面沿拔模方向設(shè)計成～的拔模斜度，以便拔模方便。箱體與其他零件的結(jié)合處，如箱體軸承座端面與軸承蓋、窺視孔與視孔蓋、螺塞等處均做出凸臺，以便于機加工。
設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)形狀時，應(yīng)盡量減小機械加工面積，減少工件和刀鋸的的調(diào)整次數(shù)。例如同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應(yīng)盡量一致，以便鏜孔并保證鏜孔精度，取兩軸承座孔的直徑相同。箱體的加工面與非加工面必須嚴格分開,加工處做出凸臺()。螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑。箱體形狀力求均勻、美觀。
4.4箱體尺寸設(shè)計
要設(shè)計啟蓋螺釘，其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形，加工成半圓形，以免頂壞螺紋。
為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各設(shè)一圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠，以提高定位精度。定位銷直徑一般取，取，長度應(yīng)大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝拆。
箱體相關(guān)尺寸匯總?cè)缦拢?
名 稱
代號
一級齒輪減速器
計算結(jié)果
機座壁厚
δ
0.04a+3mm≥8mm
8
機蓋壁厚
δ1
0.85δ
8
機座凸緣厚度
b
1.5δ
20
機蓋凸緣厚度
b1
1.5δ1
20
機座底凸緣厚度
b2
2.5δ
30
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12mm
16
地腳螺釘數(shù)目
n
4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75 df
16
機座與機蓋連接螺栓直徑
d2
(0.5~0.6) df
12
連接螺栓d2的間距
l
150~200mm
軸承端螺釘直徑
d3
(0.4~0.5) df
6
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3~0.4) df
5
定位銷直徑
d
(0.7~0.8) d2
6
df、d1 、d2至外機壁距離
c1
見表2
22,16,13
df 、d2至緣邊距離
c2
見表2
20,11
軸承旁凸臺半徑
R1
c2
20
凸臺高度
h
根據(jù)低速軸承座外徑確定
50
外機壁到軸承端面距離
l1
c1+ c2+(5~8)mm
48
內(nèi)機壁到軸承端面距離
l2
δ+ c1+ c2+(5~8)mm
56
蝸輪齒頂圓與內(nèi)機壁距離
△1
≥1.2δ
10
蝸輪端面與內(nèi)機壁的距離
△2
≥δ
8
機座肋厚
m
m≈0.85δ
7
軸承端蓋外徑
D2
軸承座孔直徑+(5~5.5) d3
125
軸承端蓋凸緣厚度
e
(1~1.2) d3
10
軸承旁連接螺栓距離
s
盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準
結(jié) 論
這次的課程設(shè)計幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程,可以說是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識的一次綜合考察和評定.通過這次畢業(yè)設(shè)計,使我們對以前所學(xué)的專業(yè)知識有了一個總體的認識與融會貫通.例如我們在設(shè)計過程當中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機械工程材料、機械設(shè)計、極限配合與公差以及CAD計算機輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識.在做畢業(yè)設(shè)計的過程中,不僅使我們熟悉了舊的的知識點,還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細節(jié)問題,而這些細節(jié)問題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.
此外,我感覺兩個月的畢業(yè)設(shè)計極大的豐富了我們的知識面,使我學(xué)到了許多知識,不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識.在做設(shè)計的過程中,由于需要用到課本外的知識,這要求我們上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料.例如在設(shè)計傳動方案時就需要我們對絞車的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動方式.由于以前沒有注意此方面的問題,所以必須通過實踐認識和查閱資料才能做到更好.
致 謝
從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門，但這都是零散的，成塊吸收，而最終的畢業(yè)設(shè)計就是把這些零散、成塊的知識有條理、系統(tǒng)化，綜合運用。達到檢驗所學(xué)程度的目的，既是對綜合運用知識的能力的培養(yǎng)，又是為將來走上工作崗位的做的一次實戰(zhàn)模擬。
鏈式運輸機對我來說是陌生的，因為平時接觸這方面的知識很少。在整個設(shè)計過程中，我學(xué)會了如何把所學(xué)的知識應(yīng)用到設(shè)計中去，不是單一的設(shè)計一件東西，而是要靈活運用，舉一反三，能運用到別的設(shè)計中去，不過，在設(shè)計上還有很多缺陷，需要進一步完善，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見，批評指正，使以后不在犯同樣的錯誤，不斷成熟、進步，在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助。
經(jīng)過了近3個月的時間,我的畢業(yè)設(shè)計終于作完了,在整個設(shè)計過程中我尊敬的老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助，在此我深表感謝，沒有他們的幫助我很難將這次畢業(yè)設(shè)計做好。我更加感謝的我的指導(dǎo)，在我的整個設(shè)計過程中都給予了我很大的支持和幫助，在此,我對老師衷心的說一聲謝謝。我還要感謝院里的領(lǐng)導(dǎo)，因為是他們?yōu)槲姨峁┝诉@次機會。謝謝!
參 考 文 獻
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