帶式輸送機傳動裝置設計【F=2.4,V=1.1,D=300】【5張CAD圖紙+說明書】
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本科畢業(yè)論文（設計）
論文題目 帶式輸送機傳動裝置設計
學生姓名
學 院
專業(yè)班級
完成時間
指導老師
一、畢業(yè)論文(設計)的目的
畢業(yè)論文(設計)是高等學校教學計劃的重要組成部分，是本科教學過程中重要的實踐教學環(huán)節(jié)，是人才培養(yǎng)質量的全面的、綜合的檢驗，其目的是培養(yǎng)學生科學的思維方式和正確的設計思想，綜合運用所學理論、知識和技能分析和解決實際問題的能力。在畢業(yè)論文(設計)工作中，要認真貫徹理論與實踐相結合，教學與科研、生產相結合的原則，培養(yǎng)學生理論、知識和技能的綜合運用能力和解決生產實際問題的能力。
二、畢業(yè)論文(設計)的選題原則
1．畢業(yè)論文(設計)題目選擇應滿足專業(yè)培養(yǎng)目標要求，要有利于鞏固、深化和擴大所學知識。
2．題目難度要合理，份量要適當，涉及的知識范圍、理論深度要符合在校所學理論知識和實踐技能的實際情況。
3．題目應具有實用意義，切忌脫離實際。工科專業(yè)以設計類題目為主，以強化工程意識，培養(yǎng)工程實踐能力。
4．畢業(yè)論文(設計)題目必須一人一題。
三、畢業(yè)論文(設計)的選題范圍
1．機械設計類
此類題目要求完成某個機電產品或設備的全新設計，要求進行設計計算，并提交設計圖紙：總圖1張，部件圖2-3張，零件圖3-4張。
2．機械制造類
此類題目要求完成某個產品或設備的制造工藝設計，有必要的工藝設計計算或軟件編程，并提交設計圖紙：總圖1張，部件圖2-3張，零件圖3-4張。
3．機械模具類
此類題目要求完成某個機電產品或設備的部分磨具設計，要求進行設計計算，并提交設計圖紙：總圖1張，部件圖2-3張，零件圖3-4張。
4．數控加工類
此類題目要求利用數控機床完成某個機電產品的加工，完成數控編程軟件的設計開發(fā)，設計圖紙不做要求。
5．機床改進類
此類題目要求完成某類機床的設備或系統(tǒng)的改進設計，要求進行改進方案設計，必要時進行相關計算，要求有設計圖紙。
6．機械改進類
此類題目要求完成某個機電產品、設備或系統(tǒng)的改進設計，要求進行改進方案設計，必要時進行相關計算，設計圖紙不做要求。
7．機械運用類
此類題目要求結合現場單位的施工設備，分析設備運用中存在的問題，提出改進方案及措施。要有一定的表格、框圖、數據支撐，以及必要的相關計算，設計圖紙不做要求。
8．機械維護類
此類題目要求結合現場單位的施工設備，進行設備的技術維護和設備管理，要有一定的表格、框圖、數據支撐，以及必要的相關計算，設計圖紙不做要求。
9．檢修工藝類
此類題目要求結合現場單位的設備維修，編制檢修工藝，要有一定的表格、框圖、數據支撐，以及必要的相關計算，設計圖紙不做要求。
10．技術應用類
此類題目要求結合新技術在現場設備與施工中的應用，解決現場的實際問題。要求介紹新技術在應用中的原理、特點以及應用效果分析，要有一定的表格、數據支撐。設計圖紙不做要求。
四、注意事項
1. 任務量要求：論文不少于15000字。
2. 指導方式：電話、郵件、去現場集體指導或回學校單獨指導。
3. 論文編寫及答辯程序：先提交編寫提綱，老師認可后開始撰寫，提交初稿，老師修改后完成終稿。最后組織論文答辯。
4. 論文字體格式要求：另見論文設計格式標準。
五、本次畢業(yè)設計設計條件及依據
1、畢業(yè)設計題目： 帶式輸送機傳動裝置設計
2、題目類型： 機械設計類 題目來源： 生 產 實 際 題
3、畢業(yè)設計時間從
4、畢業(yè)設計內容要求：
（1）工作年限：5年；
（2）工作班制：2 班；
（3）工作環(huán)境：灰塵較多；
（4）載荷性質：平穩(wěn)；
（5）生產批量：批量；
（6）設計參數:
型號
輸送帶
工作拉力F/kN
帶速
v/m .s-1
滾筒直徑D/mm
滾筒長度L/mm
ZDD-1
2.4
1.1
300
500
圖1 - 1 帶式輸送機傳動裝置
1 - 輸送膠帶、 2 - 傳動滾筒、 3 - 單級圓柱齒輪減速器
4 - V帶傳動、 5 - 電動機
摘要：
隨著電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各種工業(yè)的發(fā)展，帶式輸送機的需求也越來越大。帶式輸送機的優(yōu)點在于運輸量大、生產效率高結構簡單、維修方便、成本低、通用性強。
本次設計主要對帶式輸送機整機設計的講解，介紹了其工作原理和設計的主要內容。本次設計的是一種小型的運輸機械，其承載力要求較小，相對成本較低，在減速器組件設計上，要求強度足夠，工作安全可靠，結構緊湊、能滿足生產作業(yè)中的粉塵較多的環(huán)境以及機械性能等方面的要求。
關鍵詞： 帶式輸送機；效率高；結構設計
I
目 錄
第一章、前言 ………………………………………………………………………1
第二章、電動機的選擇 …………………………………………………………4
(一)、電動機類型和結構型式的選擇 ……………………………………………4
(二)、確定電動機的功率 …………………………………………………………4
（三）、確定電動機轉速 …………………………………………………………5
（四）、確定電動機型號 …………………………………………………………6
第三章、計算總傳動比及分配各級的傳動比 ……………………………7
第四章、運動參數及動力參數計算 …………………………………………8
(一)、計算各軸轉速 ………………………………………………………………8
(二)、計算各軸的功率 ……………………………………………………………8
(三)、計算各軸轉矩 ………………………………………………………………7
第五章、傳動零件的設計計算 ………………………………………………9
(一)、 皮帶輪傳動的設計計算 …………………………………………………9
(二)、齒輪傳動的主要特點及設計計算 ………………………………………10
第六章、軸的概述與設計計算 ………………………………………………14
(一)、軸的概述 …………………………………………………………………14
(二)、從動軸的設計 ……………………………………………………………14
(三)、聯軸器 ……………………………………………………………………15
(四)、主動軸的設計 ……………………………………………………………20
第七章、鍵連接的選擇及校核計算 …………………………………………25
第八章、減速器箱體、箱蓋及附件的設計計算 …………………………26
(一)、減速器各部位及附屬零件的名稱和作用 ………………………………26
(二)、機體結構 …………………………………………………………………27
(三)、減速器附件的選擇 ………………………………………………………27
第九章、潤滑與密封 ……………………………………………………………30
結束語 ……………………………………………………………………………31
參考文獻 …………………………………………………………………………32
致謝…………………………………………………………………………………33
帶式輸送機的傳動裝置設計
第一章 前 言
帶式輸送機(belt conveyer)又稱膠帶輸送機，俗稱"皮帶輸送機"。目前輸送帶除了橡膠帶外，還有其他材料的輸送帶(如pvc、PU、特氟龍、尼龍帶等)。
帶式輸送機由驅動裝置拉緊輸送帶,中部構架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品或是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。它可以應用于將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。
帶式輸送機的主要特點：
帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備(如機車類)相比，具有輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，易于實現自動化和集中化控制，尤其對高產高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。
帶式輸送機的機身是可以很方便的伸縮，設有儲帶倉，機尾可隨采煤工作面的推進伸長或縮短，結構緊湊，可不設基礎，直接在巷道底板上鋪設，機架輕巧，拆裝十分方便。當輸送能力和運距較大時，可配中間驅動裝置來滿足要求。根據輸送工藝的要求，可以單機輸送，也可多機組合成水平或傾斜的運輸系統(tǒng)來輸送物料。
帶式輸送機廣泛地應用在冶金、煤炭、交通、水電、化工等部門，是因為它具有輸送量大、結構簡單、維修方便、成本低、通用性強等優(yōu)點。
帶式輸送機還應用于建材、、電力、輕工、糧食、港口、船舶等部門。
帶式輸送機的組成通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
①輸送帶
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數。
?、谕休?
分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調心托輥用以調整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。
?、蹪L筒
分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。
?、軓埦o裝置
其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內。
帶式輸送機的技術優(yōu)勢
首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用帶式輸送機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。
帶式輸送機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產率高。這些均有利于降低生產成本。
帶式輸送機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據需要而定．短則幾米，長可達10km以上。可以安裝在小型隧道內，也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。
根據工藝流程的要求，帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料．也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿帶式輸送機長度方向上的任一點通過均勻給料設備向輸送帶給料時，帶式輸送機就成為一條主要輸送干線。
帶式輸送機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。
- 2 -
第二章 電動機的選擇
（一）、電動機類型和結構型式的選擇：
電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于直流電動機需要直流電源，結構比較復雜，價格較高，維護比較不便，因此無特殊要求不宜采用。
生產單位一般采用三相交流電源。因此，如無特殊要求都應選用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩種類型。異步電動機有籠型和繞線型兩種。其中以普通籠型異步電動機應用最為廣泛。Y系列三相籠型異步電動機是20世紀80年代我國生產的最先進的三相異步電動機。它采用B級絕緣，功率等級與機座均比JO2系列同機座號升高一級功率，效率比JO2系列平均提高0.41%，堵轉轉矩比JO2系列提高33%，噪音比JO2系列平均降低了5~10dB，質量比JO2系列平均輕了12%；但其功率因數比JO2系列略有降低，屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單、工作可靠、價格低廉。維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上。根據不同的防護要求，電動機結構還有啟式、防護式、封閉式和防爆式等區(qū)別。電動機的額定電壓一般為380V。電動機類型要根據電源種類（直流或交流）。由于此傳動裝置是工作在傳動平穩(wěn)、載荷均勻、運動方向不變、轉速高、工作時間長的情況下，因此選用Y系列三相籠式交流異步電動機。
（二）、確定電動機的功率：
電動機功率選擇是否合適，對電動機的工作和經濟性都有影響。功率過小布能保證工作機的正常工作，或使電動機因超載而過早損壞：若功率選得過大，電動機的價格高，能力不能充分發(fā)揮，經常不在滿載下運轉，效率和功率因數都較低，造成浪費。
負荷穩(wěn)定（或變化?。?、長期連續(xù)運轉的機械，可按照電動機的額定功率選擇，而不必效驗電動機的發(fā)熱和起動轉矩。選擇時應保證
P０ ≥ Pr
式中 P０————電動機額定功率，kW；
Pr —————工作機所需電動機功率，kW；
所需電動機功率由下式計算
Pr = Pw/η （式2–1）
式中 Pw --------工作機所需有效功率，由工作機的工藝阻力及運行參數確定；
η--------電動機到工作機的總效率。
不同專業(yè)機械的PW，有不同的計算方法。
（1） 傳動裝置的總效率：
η總=η帶×η軸承×η齒輪×η聯軸器×η滾筒 （式2-2）
=0.95×0.982×0.97×0.98×0.94
=0.78
(2)電機所需的工作功率：
PW=FWVW/（1000η總 ） （式2-3）
=2400×1.1/（1000×0.78 ）
=3.38kW
（三）、確定電動機轉速：
滾筒軸的工作轉速：
N筒=60×1000V/πD （式2–4）
=60×1000×1.1/π×300
=70r/min
按書P7表2－3推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I’a=3~6。取V帶傳動比I’1=2~4，為充分發(fā)揮V帶的傳動能力，應使用V帶速度≈20m/s,則總傳動比理時范圍為I’a=6~24。故電動機轉速的可選范圍為n筒=（6~24）×70=420~1680r/min
符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。
由參考文獻[1]，P193表4.12-1查出有兩種適用的電動機型號、如下表2-1
表 2 – 1 電動機的型號
電動機型號
額定功率（kw）
同步轉速（r/min）
滿載轉速（r/min）
堵載轉矩
額定轉矩
最大轉矩
額定轉矩
Y132M1-6
4
1000
960
2.0
2.2
Y112M-4
4
1500
1440
2.2
2.3
電動機的安裝及有關尺寸，如下表2-2
表 2 – 2 電動機的有關尺寸
機座號
中心高
H
外形尺寸
L×(AC+AD)HD
底腳安裝尺寸
A × B
地腳螺栓孔直徑K
軸伸
尺寸
D × E
鍵槽
尺寸
F × GD
132M
132
475×(270+210) ×315
216×178
12
38×80
10×8
112M
112
400×（240+190）×265
190×140
12
42×110
12×37
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，比較兩種方案可知：方案2因電動機轉速高，不適宜分配傳動比。方案1適中。故選擇電動機型號Y132M1-6。
（四）、確定電動機型號
根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為
Y132M1-6型。
其主要性能：額定功率：4KW，滿載轉速960r/min，額定轉矩2.0。其結構，如圖2 – 1所示
圖2 – 1 電動機結構圖
第三章 計算總傳動比及分配各級的傳動比
當設計多級傳動的傳動裝置時，分配傳動比是一個重要的步驟。往往由于傳動比分配不當，造成尺寸不緊湊、結構不協調。成本高、維護不方便等許多問題。如果想做到較合理的分配傳動比應注意以下幾點：
（1）各級傳動比均應在合理的范圍內，以符合各種傳動型式的特點，是機構緊湊、工藝合理。
（2）傳動裝置中各級傳動間應尺寸協調、結構勻稱。例如，在由帶傳動和單級齒輪減速器組成的雙極傳動中，帶傳動的傳動比不宜過大，一般應使i帶120°（適用）
（5）確定帶的根數
帶的根數應取整數，為使各根帶受力均勻，帶的根數不能太多，一般2~5為宜，最多不多于8~10根。否則應加大帶輪基準直徑或選擇較大型號的帶，重新設計。
單根V帶傳遞的基本額定功率.據dd1和n1，查參考文獻[2]，圖8-7得 P0=1.4KW
i≠1時單根V帶的額定功率增量.據帶型及i查參考文獻[2]，表8-4b得△P0=0.11KW
查參考文獻[2]，表8-5，得包角系數Kα=0.91；
查<2>表8-2得 長度系數KL=0.91
Z≥ Pd/(P0+△P0)KαKL
=4.8/(1.4+0.11) ×0.91×0.91
=3.84
因此取Z=4根
(6) 計算軸上壓力
為了設計安裝帶傳動的軸和軸承，必須確定帶傳動作用在軸上的徑向壓力。如果不考慮帶的兩邊拉力差，則壓軸力可近似地按帶兩邊的初拉力的合力來計算，由圖可得
由參考文獻[2]，表8-3查得每米帶長的質量q=0.1kg/m，由參考文獻[2]，式（8-27）單根V帶的初拉力：
F0=171N
由于新帶容易松弛，所以對非自動張緊的帶傳動，安裝新帶時的初拉力應為上述初拉力的1.5倍。
則作用在軸承的壓力FQ
FQ=2ZF0sin(α1/2)=2×4×171×sin(145°/2)
=1304.7N
（二）、齒輪傳動的主要特點及設計計算
1、齒輪傳動的主要特點有：
①、效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達99%。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只提高1%，也有很大的經濟意義。
②、結構緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。
③、工作可靠、壽命長 設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內工作的機器尤為重要。
④傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，也就是由于具有這一點。
但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。
齒輪傳動可以做成開式、半開式、及封閉式。如在農業(yè)機械中、建筑機械以及簡易的機械設備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼的，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，齒輪也容易磨損，故只宜用于低速傳動。當齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開齒輪傳動。它的工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算太好。而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經過精確加工而且封閉嚴密的箱體（機匣）內，這稱為封閉式齒輪傳動（齒輪箱）。它與開式或半開式相比，潤滑及防護等條件最好，多用于重要場合。
2 、齒輪傳動的設計計算
（1） 選擇齒輪材料與熱處理：齒輪材料的種類很多，在選擇時應考慮的因素也很多，下述幾點可供選擇材料時參考：
①、齒輪材料必須滿足工作條件的要求。
②、應考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝。
③、正火碳鋼，無論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調質碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。
④、合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。
⑤、飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能的小，應采用表面硬化處理的高強度合金鋼。
⑥、金屬制的軟齒齒面齒輪，配對兩輪齒面的硬度應保持為30~50HBS或更多。
現在所設計的齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱課本[2] 表10-1，選用價格便宜便于制造的材料，齒輪的材料選用選用20CrMnMo，滲碳淬火，齒面硬度為58~62HRC，心部硬≥32HRC，根據課本選7級精度。齒面精糙度Ra≤1.6~3.2μm
大小齒輪的滲碳層均為1.2mm。
齒輪的疲勞極限應力按中等質量MQ要求查圖表得：
σFlim1=σFlim2=450MPa
σHlim1=σHlim2=1500MPa
(2)按齒面接觸疲勞強度設計
由a=Ja(u+1)((KT1)/(ΦauσHP2))
確定有關參數如下：傳動比u=i齒=4
取小齒輪齒數Z1=20，則大齒輪齒數：Z2=iZ1=4×20=80
由參考文獻[2]，P205表10-7取Ja=480
考慮到載荷有輕微沖擊，非對稱軸布置，取載荷系數K=2，Φa=0.3。
小齒輪的轉速為nⅡ=274.3r/min，σHP=σHlim/SHlim，取SHlim=1.1,則σHP=1500/1.1=1363.6MPa
(3)轉矩T1
T1=TⅡ=133.693N/m
將以上各數值代入，得a=118.3mm
(4)按齒根彎曲疲勞強度估算齒輪尺寸，計算模數：
M=12.5（（KT1）（YFS）/（ΦmZ1）(σFP)）1/3
按表取Φm=14
Z1=20，YFS=4.86, σFP=640MPa，則代入上式，得：m=2.42，取m=2.5mm
（5）許用接觸應力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 由參考文獻[2]，P208圖10-20查得：
σHlim1=σHlim2=1500Mpa
接觸疲勞壽命系數Zn：按一年300個工作日，每天16h計算，由公式N=60njtn 計算應力循環(huán)次數：
N1=60×274.3×10×300×16=789984000
N2=N/i=789984000/4=197496000
查參考文獻[2]，圖10-13中曲線1，得 ZN1=1 ZN2=1.05
按一般可靠度要求選取安全系數SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=1500x1/1=1500Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=1500x1.05/1=1575Mpa
式中：d1-小齒輪分度圓直徑（mm）；
ZE-材料彈性系數()，按表查取ZE=189.8
ZH-節(jié)點區(qū)域系數，考慮節(jié)點處輪廓曲率對接觸應力的影響，由圖查取。對于標準直齒輪，a=25°，ZH=2.5
Ze-重合度系數，考慮重合度對單位齒寬載荷的影響，其值可由圖查取，Ze=0.76，分別代入得：
d1≥49.04mm
模數：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm
取參考文獻[2]，標準模數第一數列上的值，m=2.5
(6)校核齒根彎曲疲勞強度
σbb=2KT1YFS/bmd1
確定有關參數和系數
分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm
d2=mZ2=2.5×80mm=200mm
齒寬：b=φdd1=0.3×50mm=15mm
取b1=b2=20mm
(7)計算齒輪傳動的中心矩a
a=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm
(8)計算齒輪的圓周速度V
計算圓周速度V=πn1d1/60×1000=3.14×274.3×50/60×1000=0.71m/s
因為V＜6m/s，故取7級精度合適．
第六章 軸的概述與設計計算
（一）、軸的概述：
軸是機械中的重要零件，其功用主要是承受扭矩與彎矩，支撐其他回轉件并傳遞運動與動力。
軸和軸系在設計仲應考慮到的主要問題有：
(1)、軸的常用材料牌號、熱處理規(guī)范、機械性能和應用特性；
(2)、保證軸正常工作，必須滿足強度條件的基本要求；
(3)、軸上零件（包括齒輪和帶輪等傳動件、軸承支撐件等）的工作位置、定位和固定方式、裝配和拆卸、制造和裝配工藝性等機構設計問題；
(4)、軸系部件的支持方式，潤滑和密封措施，裝配、拆卸和調整結構，以及檢測手段等組合結構設計問題。
（二）、從動軸的設計
(1)、選擇軸的材料 確定許用應力
選軸的材料為40Cr鋼，淬火處理。查參考文獻[2]，表13-1可知：
σb=980Mpa,σs=785Mpa,
(2)、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：d≥C
查參考文獻[2]，表13-5可得，40Cr鋼取C=118，則：
d≥118×(3.54/68.575)1/3mm=43.9mm
考慮鍵槽的影響以及聯軸器孔徑系列標準，取d=45mm
(3)、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：
T=9.55×106P/n=9.55×106×3.84/274.3=14171.5N.mm
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
徑向力：Fr=Fttan20°=2036×tan20°=741N
(4)、軸的結構設計
軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式。
對于從動軸，由于工段1需要安裝軸承61910，軸承的尺寸為50×72×12，因此工段1的尺寸應為Φ50×12。
工段2應防止齒輪竄動，因此應為Φ70×6。
工段3裝配齒輪和墊圈，齒輪的厚度為20mm，墊圈的厚度為6mm，因此應為Φ60×86
工段4裝配軸承61910和軸承端蓋，并應留出余量伸出減速器，軸承端蓋厚度為8mm，因此應為Φ50×25
工段5裝配滾筒，因此長度應與滾筒長度一直，并有鍵槽， 取為Φ45×120
（5）從動軸的強度校核
（三）、聯軸器
聯軸器和離合器是機械傳動仲常用的部件。它們主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉零件），以傳遞運動與轉矩；有時也可用做安全裝置。
（1）、聯軸器的選擇
如表6-1 可采用彈性柱銷聯軸器，查參考文獻[7]，表3.13-10可得彈性柱銷聯軸器的型號為HL3聯軸器。
表6 – 1 HL3型聯軸器
型號
公稱轉矩
T（N·m）
許用
轉速
[n](r/min)
軸孔直徑
d1、d2、dz
軸孔長度
D
D1
重量kg
轉動慣量（kg·㎡）
Y型
J、J1、Z型
鋼
鐵
鋼
鐵
L
L1
L
HL3
630
5000
30
32
35
38
30
32
35
38
82
60
82
160
125
8
0.6
40
42
45
48
40
42
（2）、確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸
承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現軸向定位，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現軸向定位和周向定位。
（3）、確定各段軸的直徑
將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯軸器相配，
考慮聯軸器用軸肩實現軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm
齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大于d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5
滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.
(4)選擇軸承型號.由參考文獻[7]，P804初選深溝球軸承,代號為61905和61910,其中61905可用于小齒輪軸上，61910用于大齒輪軸上，查手冊可得:
61905軸承內徑為25mm, 外徑42mm，寬度9mm。
61910軸承內徑為50mm，外徑72mm，寬度12mm。
(5）確定軸各段直徑和長度
Ⅰ段：d1=35mm 長度取L1=50mm
II段:d2=40mm
初選用6209深溝球軸承，其內徑為45mm,
寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：
L2=（2+20+19+55）=96mm
III段直徑d3=45mm
L3=L1-L=50-2=48mm
Ⅳ段直徑d4=50mm
長度與右面的套筒相同，即L4=20mm
Ⅴ段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm
圖6-2 主動軸受力圖
（四）、主動軸的設計
（1）、選擇軸的材料
選軸的材料為40Cr鋼，淬火處理。查參考文獻[2]，表13-1可知：
σb=980Mpa,σs=785Mpa,
（2）、按扭轉強度估算軸的最小直徑
單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，
從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：
d≥C
查參考文獻[2]表13-5可得，40Cr鋼取C=118，則：
d≥105×(3.84/274.3)1/3mm=28.44mm
考慮鍵槽的影響以系列標準，取d=30mm。
（3）、齒輪上作用力的計算
齒輪所受的轉矩：
T=9.55×106P/n=9.55×106×3.84/274.3=14171.5N.mm
齒輪作用力：
圓周力：Ft=2T/d=2×14171.5/30=944.8N
徑向力：Fr=Fttan20°=944.8×tan20°=343.9N
確定軸上零件的位置與固定方式
單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現 軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現軸向定位。
（4）、 確定軸的各段直徑和長度
初選用61905深溝球軸承，其內徑為25mm,外徑42mm，厚度為9mm.。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。
工段1：通過聯軸器與電機軸相連，可取為Φ20×40
工段2：伸出減速器箱體，可取為Φ22×25
工段3：裝配61905軸承，因此應為Φ25×9
工段4：與大齒輪軸相同，應為Φ28×6
工段5：裝配小齒輪，應為Φ30×80
工段6：與大齒輪軸相同，應為Φ28×6
工段7：裝配61905軸承，因此應為Φ25×9
（5）軸的強度校核
彎扭組合強度計算公式為：
其中：
σe當量彎曲應力
Me：當量彎矩，對主動軸Me=133693N*mm，對從動軸Me=492993N*mm
M：合成彎矩
W：危險截面抗彎截面模量，對于主動軸，因為有鍵槽，所以W=πd3/32-bt(d-t)/2d=2628.5mm3
對于從動軸，因為有鍵槽，所以W=21139.35mm3
[σ-1]軸的許用彎曲應力，對于40Cr合金鋼，[σ-1]=75Mpa
所以主動軸σe=50.9Mpa<[σ-1]符合要求
從動軸σe=23.32Mpa<[σ-1]符合要求
（7） 滾動軸承的選擇及校核計算
一、從動軸的軸承根據根據條件，軸承預計壽命
L'h=10×300×16=48000h
由初選的軸承的型號為: 61910,查參考文獻[7]，表3.8-44可知:d=50mm,外徑D=72mm,寬度B=12mm,基本額定動載荷C=14.6KN, 基本靜載荷CO=11.8KN, 極限轉速600r/min
已知nⅢ=68.575(r/min)
由公式：
其中：
C：基本額定動負荷，C=14.6kN
P：當量動負荷，由于深溝球軸承只承受徑向負荷，因此P=Fr，由前所述，對從動軸Fr=741N
ft：溫度系數：由于工作溫度小于120度，故ft=1
fp:負荷系數，由于屬于輕微沖擊，故fp=1
ε：壽命指數，由于是深溝球軸承，故ε=3
n：軸承的工作轉速度，此處n=68.575r/min
因此：Lh10=（16667/68.575）（（1×14600）/（1×741））3=1858207.91>48000h
所以滿足預期壽命需求。
二.主動軸上的軸承:
由初選的軸承的型號為:61905查參考文獻[7]，表3.8-44可知:
d=25mm,外徑D=42mm,寬度B=9mm,基本額定動載荷C=7020N,基本靜載荷CO=4300N,極限轉速22000r/min。
已知nⅡ=274.3r/min
根據以上條件，對于主動軸Fr=343.9N
因此：
Lh10=（16667/274.3）（（1×7020）/（1×343.9））3
=517152>48000h
所以預期壽命足夠。
第七章 鍵連接的選擇及校核計算
鍵是一種標準零件，通常用來實現軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉矩，有的還能實現軸上零件的軸向固定或軸向滑移的導向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。根據用途的不同，平鍵分為普通平鍵、薄型平鍵、導向型平鍵和滑鍵四種。其中普通平鍵和薄型鍵用于靜連接，導向鍵和滑鍵用于動連接。鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。鍵的類型應根據鍵連接的結構特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標準規(guī)格和強度要求來取定。尺寸可以根據軸徑D確定，長度由輪轂確定。
1．根據軸徑的尺寸，由參考文獻[2]中表12-6
主動軸與V帶輪聯接的鍵為：鍵6×6×36 GB1096-79
主動軸與小齒輪連接的鍵為：10×8×50 GB1096-79
從動軸與大齒輪連接的鍵為：18×11×65 GB1096-79
從動軸與聯軸器的鍵為： 14×9×96 GB1096-79
2．鍵的強度校核
由于是動連接，平鍵的強度校核公式為：
p=(2T)/(dkl)≤[p]
其中：
T:傳遞的轉矩
d：軸的直徑
l：鍵的工作長度，對于圓頭A型：l=L-b
k：接觸高度
查《機械設計手冊》，得知45#鋼普通平鍵[p]=40Mpa
已知TⅡ=133693N.mm
TⅢ=492993N.mm分別計算得：
P1=148.5Mpa
P2=55.7 Mpa
P3=69.9 Mpa
P4=66.8 Mpa
均符合強度要求
第八章 減速器箱體、箱蓋及附件的設計計算
（一）、減速器各部位及附屬零件的名稱和作用
（1）窺視孔和窺視孔蓋
在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點和齒側間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機體內。窺視孔上有蓋板，以防止污物進入機體內和潤滑油飛濺出來。
（2）放油螺塞
減速器底部設有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞堵住。
（3）油標
油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標有各種結構類型，有的已定位國家標準。
（4）通氣器
減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機 體內熱漲氣體自由溢出，達到機體內外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。
（5）啟蓋螺釘
機蓋與機座接合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯結后接合較緊，不易分開。為便于取下機蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至兩個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。
（6）定位銷
為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座用螺栓連接后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，銷孔位置盡量遠些。
（7）調整墊片
調整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用以調整軸承間隙。有的墊片還要起調整傳動零件軸向位置的作用。
（8）吊鉤
在機蓋上裝有吊鉤，是用于搬運或拆卸機蓋。
（9）密封裝置
在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進入機體內。密封件多為標準件，其密封效果相差很大，應根據具體情況選用。
（二）、機體結構
減速器機體是用以支持和固定軸系零件，是保證傳動零件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的50%。因此，機體結構對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、重量及成本等有很大的影響，設計時必須全面考慮。
（三）、減速器附件的選擇
1、通氣器
由于在室內使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5油面指示器選用油標尺M12。
2、起吊裝置
采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。
3放油螺塞
選用外六角油塞及墊片M18×1.5。
根據參考文獻[1]表5.3選擇適當型號：
起蓋螺釘型號：GB/T5780 M18×30,材料Q235;
高速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8X12,材料Q235;
低速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783～86 M8×20,材料Q235;
螺栓：GB5782～86 M14×100，材料Q235;
箱體的主要尺寸：
(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1= 4.0625 取z=8
(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45
取z1=8
(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.5×8=12
(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.5×8=12
(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5×8=20
(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=0.036×122.5+12=16.41(取18)
(7)地腳螺釘數目n=4 (因為a<250)
(8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.75×18= 13.5 (取14)
(9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.55×18=9.9 (取10)
(10)連接螺栓d2的間距L=150-200
(11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.4-0.5)df=0.4×18=7.2(取8)
(12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)
(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.8×10=8
(14)df.d1.d2至外箱壁距離C1
(15)Df.d2
(16)凸臺高度：根據低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。
(17)外箱壁至軸承座端面的距離C1＋C2＋（5～10）
(18)齒輪頂圓與內箱壁間的距離：＞9.6 mm
(19)齒輪端面與內箱壁間的距離：=12 mm
(20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm
(21)軸承端蓋外徑∶D＋（5～5．5）d3
D～軸承外徑
(22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉為準，一般取S＝D2。
如圖8-1所示，為減速箱的裝配圖
圖8-1 減速器裝配圖
第九章 潤滑與密封
1.齒輪的潤滑
采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。
2.滾動軸承的潤滑
由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。
3.潤滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用GB443-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。
4.密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑決定。
結 束 語
兩個月的畢業(yè)設計就這么過去了?；叵朐谶@段時間里的生活學習，讓人感觸頗多，心中涌動著感慨，然而更多的課程設計都需要刻苦耐勞，努力鉆研的精神。對于每一個事物都會有第一次的吧，而每一個第一次似乎都必須經歷由感覺困難重重，挫折不斷到一步一步克服，可能需要連續(xù)幾個小時、十幾個小時不停的工作進行攻關；最后出成果的瞬間是喜悅、是輕松、是舒了口氣！
課程設計過程中出現的問題幾乎都是過去所學的知識不牢固，許多計算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書，和同學們相互探討。雖然過程很辛苦，有時還會有放棄的念頭，但始終堅持下來，完成了設計，而且學到了，應該是補回了許多以前沒學好的知識，同時鞏固了這些知識，提高了運用所學知識的能力。
參 考 文 獻
1.鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波. 機械設計課程設計.沈陽：東北大學出版社，2000.
2.濮良貴，紀名剛.機械設計（第八版）.北京：高等教育出版社，2006.
3.鄧星鐘，鄧堅，周祖德，馮清秀.機電傳動控制（第四版）.武漢：華中科技大學出版社，2007.
4.馮秋官.機械制圖與計算機繪圖（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2002.
5.何慶.機械制造專業(yè)畢業(yè)設計指導與范例.北京：化學工業(yè)出版社，2007.
6.郭仁生，魏宣燕.機械設計基礎（第2版）.北京：清華大學
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