机械设计课程设计-设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置(27页).doc

-机械设计课程设计-设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置-第 26 页设计计算说明书学院： 能源与环境系统工程 专业： 热能1002班 学号： 姓名： 目录目录2一、设计任务书2二、前言：3三、电动机的选择，传动系统的运动学和动力学计算4四带传动结构设计6五、齿轮传动的设计计算8六、轴的设计计算及校核9高速轴设计9低速轴设计12七、轴承的选择和校核15八、键联接的选择和校核16九、联轴器的选择和校核17十、箱体的设计18十一、润滑和密封的选择20十二、减速器的附件及说明21十三、设计小结24十四、参考资料24一、设计任务书设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置原始条件和数据：胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉尘；使用期限：10年 大修期：3年动力来源：三相交流电生产条件：中等规模机械厂小批生产传送带速度允许误差为。输送带工作拉力F为2000N，输送带速度v为0.9m/s，卷筒直径D为300mm。设计任务要求：1.减速器装配图纸一张 （A1图纸）2.轴、齿轮零件图纸各一张 （A3图纸） 3.说明书一份二、前言：两班制连续运转，即每天工作8*2=16小时，设每年工作300天，则使用期限10年即48000小时，大修期3年即14400小时。采用单级圆柱齿轮展开式，简图右图所示：设计内容计算及说明结果1.选择电动机1）选择电动机类型2）确定电动机功率3）确定电动机转速2.计算传动装置的总传动比和分配各级传动比1）装置总传动比三、电动机的选择，传动系统的运动学和动力学计算选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机。工作装置所需功率按（2-2），kw，其中,工作装置的效率本例考虑胶带卷轴及其轴承的效率取0.94，则电动机输出功率按式（2-1）计算，kw.为传动装置总效率。由式（2-4），；由表2-4，取V带传动效率,8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率,弹性联轴器效率，则故因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，据表8-184中Y系列电动机数据，.卷筒轴（即工作轴）转速表2-1推荐各传动机构比范围：V带传动比范围=24，单级圆柱齿轮传动比范围=35，则总传动比范围应为=2*3+4*5，则电动机转速范围=（620）*57.32=343.921146.4r/min，同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min三种，为减少电动机重量和价格，由表8-184选同步转速为1000r/min的Y系列电机Y112M-6，满载转速.Y系列一般用途的全封闭三相异步电动机电机功率：电机转速：总传动比：2）分配传动装置各级传动比3.计算传动装置的运动参数和动力参数1）各轴转速2）各轴输入功率3）各轴输入转矩由式（2-5），为使高速级外廓尺寸不致过大，则低速级传动比各轴转速由式（2-6）轴 轴 工作轴由式（2-7）轴 轴 工作轴由式（2-8）轴轴工作轴电动机轴带传动：齿轮传动：轴：轴：工作轴：轴：轴：工作轴：轴：轴：工作轴：轴名参数电动机轴轴轴工作轴转速n(r/min)940313.3357.3257.32功率P(kw)2.1282.0431.9721.915转矩T(N·m)21.6262.27 328.55 319.06传动比i3.005.471.00效率0.960.9650.975设计内容计算及说明结果1）选择V带型号2）确定带轮基准直径3）验算带速4）确定中心距a和基准带长确定中心距计算初定的带长基准带长实际中心距5）计算小轮包角6）确定带的根数z7）确定带的预拉力8）计算作用在轴上的力9）带轮结构设计四带传动结构设计按工况由表3-6查得工作情况系数；由式（3-23）得计算功率。根据和由图3-13选用A型普通V带。由表3-7选择小带轮直径为，计算得到大带轮直径为。由表3-7基准直径系列选取，则实际传动比，在525（m/s）范围根据得，故选中心距符合取值范围。由表3-2选取由式3-24，留出适当的中心距调整量由式3-25 由和值查表3-3 得由表3-5查得查表3-4得查表3-2得选用A型带3根由式（3-26）查表3-1得，A型普通带每米质量所以带轮的结构如图所示，它通常由轮缘、轮毂和轮辐组成。轮缘是带轮安装传动带的外缘环形部分。V带轮轮缘与有带的根数、型号相对应的轮槽。轮缘尺寸见表3-1。轮毂是带轮与轴相配的包围轴的部分。轮缘与轮毂之间相连的部分成为轮辐。直径大于300mm时可用椭圆轮辐式。如下图所示。小带轮直径：大带轮直径：带速：基准带长：实际中心距：小轮包角：带的根数Z=3预拉力：轴上力：=6mm B=50mm设计内容计算及说明结果1）选择齿轮材料2）按齿面接触强度设计 计算小齿轮传递的转矩 选择小齿轮齿数 确定接触应力 计算小齿轮分度圆直径 计算模数 齿轮主要尺寸及圆周速度3）校核齿根弯曲强度复合齿形系数确定许用弯曲应力校核计算五、齿轮传动的设计计算传动无特殊要求，为便于制造，采用软齿面齿轮，由表5-5小齿轮：选用40MnB钢，调质241286HBS大齿轮：选用45钢，正火169217 HBS一对钢齿轮的设计公式按式（5-32）小齿轮 大齿轮转速不高，功率不大，选择齿轮精度为8级，载荷平稳，对称布置，轴的刚度较大，取载荷综合系数K=1.3（表5-6）,齿宽系数=0.9。由机械设计图5-28查得，由表5-8查得，故由式（5-33）得，= 由表（5-1）取 ，取，由表5-4知可用8级精度由校核公式（5-34）复合齿形系数根据、由图（5-30）查得，由机械设计图（5-31）查得，由表6-8查得，故， ，小齿轮40MnB钢大齿轮45钢小齿轮传递转矩：小齿轮齿数：26大齿轮齿数：143小齿轮分度圆：大齿轮分度圆：齿宽：8级精度校核设计安全设计内容计算及说明结果1)选用轴的材料2）按转矩估算轴的最小直径3）轴的结构设计六、轴的设计计算及校核高速轴设计选用最常用的45号钢并作调质处理。由机械设计表12-1查得应用机械设计式（12-2）估算。由表12-2取C=115,于是得计算所得应是最小直径，该轴段有键槽，应加大（37）%并圆整，取d=23mm.根据估算所得直径、轮毂宽及安装情况等条件，轴的结构及尺寸可进行草图设计。两侧对称安装一对6207（GB/T276-1994）深沟球轴承，其宽度为17mm。左右轴承均用挡油环定位，根据轴承及安装尺寸的要求，轴肩高度为3mm，挡油环外径取为72mm。轴与齿轮、轴与带轮均选用平键联接。根据减速器的内壁到齿轮和轴承盖端面的距离以及轴承盖、联轴器装拆等需要，参考设计手册中有关经验数据，将轴的结构尺寸取定如图中所示。45#钢d =23mm（注：高速轴简化图）4）计算齿轮受力5）计算轴承反力6）绘制弯矩图7)绘制扭矩图8)绘制当量弯矩图9）计算轴截面a和b处的直径水平面 解得 垂直面 水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图已知又根据，由机械设计表12-3查得截面A对于截面B截面C两截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径已分别达到23mm和40mm，所以，强度足够。如所选轴承和键连接等经计算，确认寿命和强度均能满足，则以上轴的的结构设计无需修改。轴的受力垂直面受力垂直面弯矩水平面受力水平面弯矩弯矩合成扭矩弯矩和扭矩的合成1) 选择轴的材料2）按转矩估计轴的最小直径3）轴的结构设计低速轴设计选用45号钢并作正火处理。由机械设计表12-1查得应用机械设计式（12-2）估算。由表12-2取C=105,于是得查表8-178，输入轴弹性联轴器取LT7联轴器,取d=40mm轴的输出端用LT7型（GB/T4325-2002）弹性套柱销联轴器，孔径45mm，孔长84mm，取轴肩高2.5mm作定位用。齿轮两侧非对称安装一对6210（GB/T276-1994）深沟球轴承，其宽度为20mm。左右轴承均用挡油环定位，根据轴承对安装尺寸的要求，齿轮用高4mm的轴肩和外径为60mm的挡油环定位，轴与联轴器选用平键联接。45#钢d=40mmL=84mm（注：低速轴简化图）4）计算齿轮受力5）计算轴承反力6）绘制弯矩图7)绘制扭矩图8)绘制当量弯矩图水平面 垂直面 水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图已知又根据，由机械设计表12-3查得截面A对于截面B截面C9）计算轴截面a和b处的直径两截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径已分别达到40mm和56mm，所以，强度足够。如所选轴承和键连接等经计算，确认寿命和强度均能满足，则以上轴的的结构设计无需修改。轴的受力垂直面受力垂直面弯矩水平面受力水平面弯矩弯矩合成扭矩弯矩和扭矩的合成设计内容计算及说明结果1、I轴轴颈轴承的选择和校核1)确认轴承的载荷2、II轴轴颈轴承的选择和校核七、轴承的选择和校核查表8-155，轴承6207的基本额定动载荷基本额定静载荷由机械设计式（14-2）得，球轴承,轻微冲击，取；。由机械设计基础表14-10，满足要求。由机械设计式（14-2）得查表8-155，轴承6211的基本额定动载荷基本额定静载荷。由机械设计基础表14-10，满足要求。由机械设计式（14-2）得轴承寿命满足要求轴承寿命满足要求设计内容计算及说明结果1、高速轴1号键的选择和校核1）键的选择2）挤压强度校核2、高速轴2号键的选择和校核1）键的选择2）挤压强度校核3、低速轴1号键的选择和校核1）键的选择2）挤压强度校核4、低速轴2号键的选择和校核1）键的选择2）挤压强度校核八、键联接的选择和校核高速轴1号键取普通A型平键，选用45号钢材料，由表8-61，根据轴径d=23mm，宽度b=8mm,高度h=7mm,键长L=40mm按机械设计式（11-24）静载荷，由机械设计表11-10查得许用挤压应力。传递转矩高速轴2号键取普通A型平键，选用45号钢材料，由表8-61，根据轴径d=40mm，宽度b=12mm,高度h=8mm,键长L=50mm，按机械设计式（11-24）静载荷，由机械设计表2-5查得许用挤压应力。传递转矩低速轴1号键取普通A型平键，选用45号钢材料，由表8-61，根据轴径d=40mm，宽度b=12mm,高度h=8mm,键长L=76mm，按机械设计式（11-24）静载荷，由机械设计表11-10查得许用挤压应力。传递转矩低速轴2号键取普通A型平键，选用45号钢材料，由表8-61，根据轴径d=56mm，宽度b=16mm,高度h=10mm,键长L=44mm，按机械设计式（11-24）静载荷，由机械设计表11-10查得许用挤压应力。传递转矩普通A型平键45号钢b=8mmh=7mmL=40mm满足强度要求普通A型平键45号钢b=12mmh=8mmL=50mm满足强度要求普通A型平键45号钢b=12mmH=8mmL=76mm满足强度要求普通A型平键45号钢b=16mmh=10mmL=44mm设计内容计算及说明结果1、 输出轴联轴器的选择和校核1）输出轴联轴器的选择2)校核计算九、联轴器的选择和校核根据II轴联轴器处直径d=40mm，由于两轴不能保证严格对中，由表8-178，选取LT7联轴器，根据机械设计表15-1，由于转矩变化很小，应用于运输机，原动机为电动机，联轴器工作情况系数取按式（15-1），联轴器安全LT7型（GB/T4325-2002）弹性套柱销联轴器联轴器安全设计内容计算及说明结果1）材料的选择2）箱体整体结构尺寸1、箱座壁厚2、箱盖壁厚3、箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度4、地脚螺栓直径及数目5、轴承旁连接螺栓直径6、箱盖、箱座联接螺栓直径7、轴承端盖螺钉直径8、检查孔盖螺钉直径9、至箱外壁距离；至凸缘边缘距10、轴承座外径11、轴承旁联接螺栓距离12、轴承旁凸台半径13、轴承旁凸台高度14、箱外壁至轴承座端面距离15、箱盖、箱座肋厚16、大齿轮顶圆与箱内壁间距离17、齿轮端面与箱内壁距离18、铸造斜度、过渡尺寸、铸造外圆角、内圆角十、箱体的设计根据 1 71页推荐选择箱体为灰铸铁HT200铸造，由于只是普通要求，为了装拆和调整的方便，选用剖分式箱体。结合面通过三个轴的中心线。（1）根据齿轮和轴的尺寸，取箱体长度520mm，箱体宽度197mm，箱体高度412mm，上箱盖高度180mm，底座高度232mm。 （2）中心距：190.125mm（3）下箱内底壁与大齿轮顶圆的间距应不小于3050mm，取50mm取取，轴承座孔直径D为70100mm时D为70100mm时单级减速器螺栓直径M12时:,根据公式以螺栓和螺钉互不干涉为准尽量靠近，一般取根据低速轴轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定表8-9：h=25500mm的钢和铁铸件，斜度1:10或1:20铸造过渡尺寸：参考表8-10铸造外圆角：参考表8-11铸造内圆角：参考表8-12设计内容计算及说明结果1、减速器的润滑1）齿轮的润滑2）轴承的润滑2、减速器的密封1）轴伸出处的密封2）轴承室内侧的密封3）箱盖与箱座接合面的密封4）其他部位的密封十一、润滑和密封的选择齿轮II圆周速度，选择浸油润滑.查表8-167，取320工业齿轮油（GB/T5903-1995）（合格品）LCKC150。油深，装油量由齿轮II分度圆半径,齿轮I分度圆半径，当油浸过齿轮II一个齿高时，不少于10mm仍未接触到齿轮I的齿顶，当齿轮回转时，浸入油的部分的油被带到啮合区进行润滑齿轮I。浸油齿轮的圆周速度太低，难以飞溅形成油雾，轴承采用脂润滑。在装配时填入轴承室，其装配室不超过轴承室空间的1/31/2，以后每年添加12次。装置时拆去轴承盖。轴承在低速、工作温度70以下选用钙基脂。在轴承与内壁之间设置封油环，以使轴承室与箱体内部隔开，防止油脂漏进箱内及箱内润滑油溅入轴承室而稀释和带走油脂。密封处轴颈圆周速度较低，轴伸出处采用毡圈式密封。查表8-173，I轴伸出处毡圈取 毡圈30 JB/ZQ4606-1997 II轴伸出处毡圈取 毡圈45 JB/ZQ4606-1997为使轴承室与箱体内部隔开，防止油脂进入箱内及箱内润滑油溅入轴承室而稀释和带走油脂，采用齿状封油环在箱盖与箱座接合面上运用脂润滑。检查孔盖板与箱体接合面加封油垫片排油螺塞与箱体结合面加封油垫齿轮浸油润滑采用320工业齿轮油（GB5903-1995） 脂润滑毡圈式密封毡圈30 JB/ZQ4606-1997毡圈45 JB/ZQ4606-1997封油环密封设计内容计算及说明结果1、轴承盖1）I轴轴承盖2）II轴轴承盖2、油标3、排油孔镙塞及封油垫4、检查孔及其盖板5、通气孔6、起重吊耳环7、吊钩8、定位销1、 起盖螺钉10、调整垫片组十二、减速器的附件及说明选螺钉联接式轴承盖，轴两端的轴承盖尺寸（一个透盖，一个闷盖）：由按表4-7设计结构尺寸：选螺钉联接式轴承盖，轴两端的轴承盖尺寸（一个透盖，一个闷盖）：由按表4-7设计结构尺寸选用杆式油标，安置在低速级传动件附近。根据表4-10设计结构尺寸，取M=12mm在箱座底部油池最低处设有排油孔，排油孔用螺塞及封油垫封住。排油孔螺塞材料采用Q235，封油垫用石棉橡胶纸。根据表4-13设计结构尺寸，取选用M20×1.5为了检查传动件啮合情况、润滑状态以及向向内注油，在箱盖上部开足够大的观察孔。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加防渗漏装置的纸质封油垫片。根据表4-14设计结构尺寸，取在箱盖顶部安装通气器。选用a型结构尺寸如表4-15（a）在箱盖上直接铸造出吊耳环。根据表4-16设计起重吊环结构尺寸在箱座上直接铸造出吊钩，根据表4-16设计吊钩结构尺寸选用圆锥销，根据表8-67，设计结构尺寸，数目为2只箱盖、箱座装配时在剖分面上所涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时拧动装于其中的起盖螺钉。起盖螺钉材料为35号钢，并通过热处理使硬度达到HRC2838，数目为1只材料为08F钢抛光。其尺寸由 1 表4-9和轴承盖的尺寸决定。m=27mm十三、设计小结经过了一整个秋学期的学习，机械设计课程设计这门课终于接近了尾声。这门大综合的课程花费了我很多的时间，可是我从中收获了很多。这门课程是一个综合、自主设计课。老师只是起到了引导的作用，每周二两节课，其余时间则是我们在老师的要求下自主完成。独立设计一个减速器，其中综合运用了大一大二所学过的如：工程图学、机械制图及CAD基础、机械设计基础以及工程力学、数学等多课程、多学科的知识，对我们也是一个很好的考验。刚开始接手时，不知从何入手，经过了老师每次课的指点讲解之后，并且结合和身边同学交流的经验自己终于摸索出了画图的步骤及技巧。我总结如下：先对所要画的装配图（单机圆柱齿轮减速器）进行分解，找到其主要零件，如低、高速轴，齿轮等进行分析计算，校核其刚度、强度等指标，初步设计出主要零件的尺寸；然后进行装配草图的绘制，装配草图的绘制着重注意其大体尺寸以及各零件的布置，边画边修改；其次是绘制装配图，此时务必精确绘制每一个零件，摸清每一处尺寸的来历；最后是绘制其中的零件图（低速轴和大齿轮），这是着重注意零件图的标注，弄清楚零件图每一处的公差、粗糙度等要求。当然，在倒数第二周要完成设计说明书，说明书就是对整个减速器的各种尺寸、校核等的汇总。我最终采用了用CAD画装配图，手绘两张零件图。这几张图的设计到绘制我严格遵守国家标准，因为从一幅图到实际的生产制作，必须在各方面遵守一个准则，那就是国家标准。之前草图的绘制和最初的设计计算给我打了一个很好的基础，在绘制的过程中，我一边画图，一边计算，一边修改，这种自主的方式使我事半功倍。在绘图的过程中，我发现了自己还有很多不足之处：（1）、如对于一些标准件的的认识还不是很清楚，懒得查书，有时会凭借印象去画。最终被老师或者同学检查出来了，我以后要改正，严格按照每一个标准件的国家标准去绘制。（2）、对图整体的把握程度不够。在画轴那张零件图时，我就把轴画在了A3纸偏左的方位，很不协调。后来我又重新画了一张，可是这浪费了我很多时间，要是刚开始时就布置好就不会出现这种问题了。（3）、对图中的某些数据方法，最终查阅了以前的资料和书籍才弄清楚。这次的课程设计使我获益匪浅。首先我认识到了在困难的一项工作认真分析起来都不难，将其分解开来认真研究其中每一项即可；其次我总结出了做任何事都要持之以恒、一心一意，因为画图是一项细致活，三心二意以及半途而废都是画不好的；最后，这次课程是理论和实践相结合的一个载体，将平时学习的理论知识运用到实际的设计中，这在我们日后的工作中也是大有用处的。总之，通过这次课程中设计计算校核和运用设计资料，我的各方面的能力在某种程度上都得到了一定的提高。向设计过程中给我以指导和帮助的老师和同学表示感谢。十四、参考资料1陈秀宁 施高义.机械设计课程设计M.第四版.浙江大学出版社2 陈秀宁 陈宗农 顾大强机械设计基础M.第四版.浙江大学出版社3 谭建荣 张树友 陆国栋 施岳定图学基础教程M.第四版.浙江大学出版社