2022年ztcdfasj_jy.docx

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1、总工程设计一台带式运输机中使用的单级斜齿圆柱齿轮减速器；已知条件有：运输带传递的有效圆周力 F，运输带速度V，卷筒的运算直径D ，卷筒效率 0.96，原动机为电动机，齿轮单向传动，有稍微冲击，传动比误差为5% ；并已知齿轮的每日工作时间和工作年限，每年按 300 天计；并对其主要零部件进行加工生产 ；参数题号输送带工作拉力 FKN ） 输送带速度V每日工作时数Th使用年限 年详细的原始数据如下：12345678910111215001900210022003200400045004800500055006000650021.61.61.61.51.11.31.41.51.71.81.95004

2、00400450400450440440420420400400824241616161616161616161055101010101010888该大工程的内容主要包括以下方面： 一设计环节（ 1） 分析、拟定传动方案；（ 2） 挑选电动机；（ 3） 传动装置的运动参数和动力参数的运算；（ 4） 传动零件、轴系零件的设计运算；（ 5） 联接件、密封、润滑的挑选；（ 6） 装配草图设计；（ 7） 箱体结构设计；（ 8） 减速器装配工作图及零件工作图绘制；（ 9） 编写设计运算说明书；（ 10） 设计总结、预备并参与答辩；二制造环节1）按要求拆装齿轮减速器2）减速器上各零件材料的挑选3）减速器上

3、各毛坯生产方法的挑选4）减速器上各零件热处理方法的挑选5）分析零件的机械加工工艺路线机械设计与制造的一般过程：设计任何一部新机械大体上都需要经过这样的一个过程：设计任务总体设计结构设计零件设计加工生产安装调试5 / 15安装调试之后需要看是否能完全满意设计要求，如不满意预先制定的设计要求，仍要重新注视总体设计、结构设计等各个环节的设计是否合理，对有问题的环节应作相应的改进直到完全满意设计要求为止；工程一 机械传动装置及零部件设计工程任务导入为带式输送机挑选合理的传动方案，对其传动装置进行总体设计，并设计减速器内、外传动零件；任务一 总体传动方案设计任务目标 传动装置总体设计的目的是确定传动方案

4、、挑选电动机、合理安排传动比，设计传动装置的运动和动力参数，为设计各级传动零件及装配图供应依据； 任务描述 (1) 分析或确定传动装置的方案；(2) 挑选电动机的类型和型号；(3) 确定传动装置的总传动比并安排各级传动比；(4) 运算传动装置的运动和动力参数，运算各轴转速和扭矩；学问预备 1 1 分析与拟定传动方案传动方案一般用机构运动简图表示，它能简洁明白地表示运动和动力的传递方式和路线以及各部件的组成和相互联接关系；满意工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置次序构成；合理的方案第一应满意工作机的性能要求，保证工作牢靠，并且结构简洁、尺寸紧凑、加工便利、成本低

5、廉、传动效率高和使用爱护便利；一种方案要同时满意这些要求往往是困难的，因此要通过分析比较多种方案，挑选能满意重点要求的较好传动方案；如图 1.1 所示为带式运输机的四种传动方案示意图：方案 ）采纳一级带传动和一级闭式齿轮传动，这种方案外廓尺寸较大，有减振和过载爱护作用，但带传动不适合繁重的工作要求和恶劣的工作环境；方案 ）是一级蜗杆减速器，此种方案结构紧凑，但传动效率低，长期连续工作不经济；方案 ）采纳一级圆锥齿轮减速器和一级圆柱齿轮减速器；宽度尺寸较小，适于在恶劣环境下长期连续工作，但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难；方案 ）采纳二级圆柱齿轮减速器，这种方案结构尺寸小，传动效率高，适合于较差环境下

6、长期工作；图 1.1 带式输送机的四种传动方案以上四种传动方案都可满意带式输送机的功能要求，但其结构性能和经济成本就各不相同，一般应由设计者按详细工作条件，选定较好的方案；拟订一个合理的传动方案，肯定要熟识各种机械传动的特点，以便合理地布置传动次序时，通常应考虑以下几点：1）在众多的传动零件当中，圆柱齿轮传动因传动效率高，结构尺寸小，应优先采用；2）带传动的承载才能较小，传递相同转矩时结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲减振，因此宜布置在高速级转速较高，传递相同功率时转矩较小）；3）链传动运转不匀称，有冲击，不适于高速传动，应布置在低速级；4）蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传

7、动平稳，但效率较低，适用于中、小功率或间歇运转的场合；当与齿轮传动同时使用时，对采纳铝铁青铜或铸铁作为蜗轮材料的蜗杆传动，可布置在低速级，使齿面滑动速度较低，以防止产生胶合或严峻磨 损，并可使减速器结构紧凑；对采纳锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于答应齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级以利于形成润滑油膜，可以提高承载才能和传动效率；5）圆锥齿轮加工较困难，特殊是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在需转变轴的布置方向时采纳，如：当输入轴和输出轴有肯定角度要求时，可采纳圆锥-圆柱齿轮传动；圆锥齿轮尽量放在高速级和限制传动比，以减小圆锥齿轮的直径和模数；6）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传

8、动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合；7）开式齿轮传动的工作环境较差，润滑条件不好，磨损较严峻，寿命较短，应布置在低速级；8 ）一般将转变运动形式的机构如连杆机构、凸轮机构等）布置在传动系统的末端，且常为工作机的执行机构；在挑选传动方案时，应将结构复杂部分置于高速级，可以减小尺寸并有利于制造；为便于比较和选型，将常用传动机构的性能及适用范畴列于表1-1；表 1-1 常用传动机构的性能及适用范畴1 2 挑选电动机一般机械中多用电动机为原动机；电动机是标准化、系列化的定型产品，设计者只需依据工作载荷、工作机的特性和工作环境，从产品上当中挑选电动机的类型、结构形式和转速，运算电动机的功率，确定电动

9、机的详细型号；常用电动机的型号及技术数据可从有关手册中查取；1 挑选电动机的类型和结构型式电动机分沟通电动机和直流电动机，工业上常采纳沟通电动机；沟通电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以一般笼型异步电动机应用最广泛；如无特殊要求，一般挑选Y 系列三相沟通异步电动机，它高效、节能、嗓声小、振动小，运行安全牢靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准IEC ），适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用；对于需频繁启动、制动和换向的机器如起重机、提升设备），要求电动机具有较小的转动惯量和较大的承载才能，这时应选用起重及冶金用YZ鼠笼型）或 YZR 绕线型）系列三

10、相沟通异步电动机；电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等；可依据防护要求挑选；同一类型的电动机又具有几种安装形式，可依据不同的安装要求挑选；2. 挑选电动机的功率电动机的功率挑选是否合适将直接影响到电动机的工作性能和经济性能；假如选用的电动机的额定功率超出输出功率较多时，就电动机长期在低负荷下动转，效率及功率因素低，增加了非生产性的电能消耗；反之，如所选电动机额定功率小于输出功率，就电动机长期在过载下动转，使其寿命降低，甚至电动机甚至发热烧毁；电动机的功率主要依据电动机运行时发热条件打算，电动机的发热又与其工作情形有关；一般分以下两种情形；变载下长期运行的电动机、短时运行的电动机工作时间短

11、，停留时间较长）和重复短时运行的电动机工作时间和停留时间都不长），电动机的额定功率挑选要按等效功率法运算并进行发热验算；长期连续运转、载荷不变或很少变化的机械，要求所选电动机的额定功率稍大于所需电动机输出的功率，即，就一般不需校验电动机的发热和起动力矩；1）所需电动机的输出功率= 由电动机到工作机的传动装置的总效率 ，圆周速度m/s，就=kw式中工作机的效率，依据工作机类型确定；如已知作用在工作机上的转矩TN.m 及转速r/min ，就=kw对于起重运输机，当已知卷筒直径为Dmm ，卷筒转速为r/min 时，卷筒圆周速度为=m/s当已知卷筒直径为D时，卷筒转速为=r/min 8 级精度的一般诣

12、轮传动油润滑 0.98. 0.9950.970.969 级精度的齿轮传动油润滑 0.94 0.96加工份的开式齿轮传动脂润滑 很好跑合的6 级和 7 级精度齿轮传动油润滑 0.97 0.98圆锥齿轮传动6 级精度的一般齿轮传动油润滑 0.94 0.97加工齿的开式齿轮传动脂润滑 0.92 0. 95自锁蜗杆0.40 0.45蜗杆传动单头蜗杆双头蜗杆0.70 0.750.75 .82三头和四头蜗杆0.82 0.92平型带无压紧轮的开式传动0.98带传动平型带有压紧轮的开式传动平型带交叉传动V 带传动0.970.900.95链传动套筒旗子链无声链0.960.98润滑不良0.94滑动轴承润滑正常0.

13、97液体摩擦0.99滚动轴承球轴承 油润滑 族子轴承 泊润沿 0.990.98浮动联轴器0.97 0.99齿轮联轴器0.99联轴器弹性联轴器0.99 0.995万向联轴器 3 0.97 0.98万向联舶器 3 .0.95 0.97螺旋传动滑动螺旋滚动螺旋0.30 0.600.85 0.95卷简0.96机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率；传动系统的总效率等于各部分效率的连乘积 包括运动副的效率）；如图1.2 所示：设 K 个机构依次串接，各机构的效率分别为6 / 15图 1.2 传动系统的效率传动系统的总效率为式中，输出功输入功；为各级传动 如齿轮传动、蜗杆传动、带或链传动等）、每一对轴承

14、、每一个联轴器的效率；由上式可看出，各机构效率均小于1；传动系统串接的机构越多，系统总的效率就会越低；在进行效率运算时，仍应留意以下几点：1轴承的效率指一对而言，如一根轴上有三个轴承时，按两对运算；2同类型的多对传动副，要分别计入各自的效率；3动力经过每一个运动副时，都会产生功率损耗，故运算时不要漏掉；4表内所举荐的效率有一个范畴，可依据工作条件、精度等选取详细值；例如，工作条件好、精度高、润滑良好的齿轮传动取大值，反之取小值，一般取中间值； ，指在长期连续运转条件下所能发出的功率；其数值标注在电动机铭牌上；过载系数，视工作机构可能的过载情形而定；一般可取=1.11.5 ；无过载时可取=1；3

15、. 挑选电动机的转速额定功率相同的同一类电动机有多种转速可供挑选；如三相异步电动机就有四种常用的同步转速，即 3000r/min 、 1500 r/min 、1000 r/min 、750 r/min ；电动机转速的挑选：额定功率相同时，转速越高、极数越少，就电动机的尺寸越小，重量越轻，价格越低廉，效率越高；但传动装置的传动比大，尺寸及重量大，从而使传动装置成本增加，如选用低转速电动机就相反；因此，确定电动机转速时，应同时考虑到电动机及传动系统的尺寸、重量和价格，使整个设计既合理又经济；一般来说，如无特殊要求，通常多项用同步转速为1500 r/min4 极）、 1000 r/min式中：电动机

16、可选转速范畴r/min 工作机轴的转速 r/min各级传动的传动比合理范畴依据选定的电动机类型、结构、输出功率和转速，查出电动机型号、额定功率、满载转速、形状尺寸、中心高、轴伸出尺寸、键联接尺寸、地脚螺栓尺寸等参数；设计运算传动装置时，通常用工作机所需电动机功率进行运算，而不用电动机的额定功率；由于电动机的额定功率是电动机所供应的才能，而工作机所需电动机功率是电动机工作运转时所需要消耗的功率，两者完全不同；前者是才能，后者是负载；能力必定要大于负载；转速按电动机额定功率时的转速满载转速）进行运算；1 3 传动装置总传动比及各级传动比的安排1. 总传动比的运算电动机选定后，依据电动机的满载转速和

17、工作机转速，可得传动装置的总传动比为：i对于起重绞车和带式输送机，为卷筒的转速；由传动方案可知，传动装置的总传动比等于各级传动比的连乘积，即2. 传动比的安排合理地安排各级传动比，在传动装置总体设计中是很重要的；假如安排给各级传动的传动比值太小，就传动级数增多，使传动装置总体尺寸和总重量增大，材料消耗及加工费用增多；如安排级各级传动的传动比值太大，将会对传动装置的工作性能及润滑等方面带来一系列的问题；因此，安排传动比时，应依据详细设计要求，进行分析比较，第一满意主要要求，同时兼顾其他要求，力求使传动级数最少；合理安排传动比时，一般应遵循如下规章：1）各级传动的传动比应在合理的范畴之内表1-1，

18、在前面）不应超出其传动比答应的最大值，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构紧凑；8 / 152）使各传动件尺寸和谐，结构匀称合理；例如，电动机至减速器间有带传动，一般应使带传动的传动比小于齿轮传动的传动比，以免大带轮半径大于减速器中心高，使带轮与底架相碰；如图1.2 所示；3）尽量使各级传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的质量；如图2.3 所示，在中心距和总传动比相同时，粗实线所示方案较虚线所示方案具有较小的外廓尺寸；4）在两级或多级齿轮减速器中，使各级传动的大齿轮浸油深度大致相等，以便于实现统一的浸油润滑；如图2.4 所示；图 1.2 大带轮与减速器尺寸不和谐图 2.3图 2.42 4 传动

19、装置的运动和动力参数的运算机械传动的运动和动力参数主要指传动系统中各轴的功率、转速和转矩，是设计运算传动件和轴的重要参数；现以带式输送机传动装置为例如图 2-3 所示） ，说明机器传动装置中各轴的功率、转速及扭矩的运算方法；15 / 151. 各轴输入功率的运算设计传动系统所依据的功率，有两种方法：1）取所选原动机额定功率作为设计功率；轴的功率运算次序从输入到输出，依据传动效率依次运算直到工作轴为止；2）按工作机所需功率作为工作轴上功率，再依据传动系统各级效率逆推算至原动机，此时所获得的设计功率为原动机所需输出的功率小于原动机的额定功率）；前者方法运算出的各轴功率一般较实际传递的功率要大上些，

20、因而结构不够紧凑，但承担过载的才能要强一些，一般用于通用机器传动装置的设计；后者方法所运算出来的各轴功率是实际传递的功率，因而设计出的各零件结构较紧凑，一般用于专用机器传动装置的设计；带式输送机是专用机器；各轴的输入功率如下： 轴的输入功率轴的输入功率 滚筒轴的输入功率式中：工作机所需要的实际功率即电动机的输出功率 ；电动机至轴的传动比一般多为带传动）轴至轴的传动比；3. 各轴输入转矩的运算已知轴的输入功率P 及转速 n 时，就转矩为：N m）轴的输入功率 kW ），轴的转速 r min ）由上式可知：轴的转矩与转速成反比，即减速传动时，转矩增大，增速传动时， 转矩减小；因此传动系统常采纳减速

21、传动以获得较大的转矩；各轴的输入转矩：N m）N m）N m）N m）应当留意：同一轴的输出功率或转矩）与输入功率 或转矩）的数值不同，由于有滚动轴承的功率损耗；因此，需要精确运算时应当取不同的数值；同样，一要轴的输出功率或转矩）与下一根轴的输入功率或转矩）的数值不同，由于有传动件的功率损耗；例如，轴的输出功率为，而轴的输入功率；所以，在运算时也必需区分；将上述运算结果加以汇总，列出表格，如表2-3 所示，以备以后设计运算使用；表 1-3 传动装置的运动和动力参数参数转速r min ）功率/kW电动机轴 0轴轴名轴滚筒轴转矩T/，长期连续工作，单向运转；试选择合适的电动机；运算传动装置的总传动

22、比，并安排各级传动比；运算传动装置中各轴的运动和动力参数；解： ）挑选电动机类型和结构型式按工作要求和条件，选用系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机；）挑选电动机的容量 选取电动机所需的额定功率） 工作机所需功率由式 电动机的输出功率由式）得=式中：电动机至滚筒轴传动装置的总效率，包括带传动，一对齿轮传动、两对滚动轴承及联轴器的效率；值由式 ）运算如下：由表 1查得： 0.96， 0.97， 0.99， 0.98因此 0.96 0.97 0.992 0.980.894= 4.83 ）依据选取电动机的额定功率，一般电动机额定功率 1.1 1.5） 5.31 7.23由附录查得电动机的额

23、定功率为 5.5）确定电动机的转速确定工作机转速，由式）得 66.88r min ）为了便于挑选电动机转速，需先推算电动机转速的可选范畴；由表查得带传动常用传动比范畴 2 4，单级圆柱齿轮传动比范畴为 3 5，就电动机转速可选范畴为符合这一转速范畴的同步转速有750r min、 1000r min ，依据容量和转速，由附录查出有两种适用的电动机型号，因此有两种传动比方案，如表2 4所列；表1-4 两种传动比方案由表 1-4中数据可知两种方案均可行，但综合考虑电动机和传动装置尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，认为方案的传动比较合适，所以选定电动机的型号为Y132M-6 ；）运算总传动比由式 2-8 ）得 i同时）安排各级传动比为使带传动外部尺寸不要太大，满意，初步取 2.8，就齿轮的传动比）运算传动装置的运动和动力参数、运算各轴转速；由式2-13 ）、式 2-14 ）得运算各轴的输入功率，由式2-10 ）式 2-12 ）得运算各轴的输入转矩，由式2-15 ）式 2-18 ）得将运动和动力参数的结果填入下表； 任务实施 ）挑选电动机类型和结构型式按工作要求和条件，选用系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机；）挑选电动机的容量 选取电动机所需的额定功率）确定电动机的转速）运算总传动比）安排各级传动比基本工作思路 精品课程中的任务书） 拓展工程