机械设计基础课程设计说明书-带式输送机传动装置的设计.doc

《机械设计基础课程设计说明书-带式输送机传动装置的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础课程设计说明书-带式输送机传动装置的设计.doc（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械设计基础课程设计说明书-带式输送机传动装置的设计.精品文档.课 程 设 计 说 明 书课程名称：机械设计基础课程设计设计题目：带式运输机的传动装置院 系：机械工程系学生姓名：.学 号：.专业班级：.指导教师：. 2009年03月08日课 程 设 计 任 务 书设计题目带式输送机传动装置的设计学生姓名.所在院系机械工程系专业、年级、班0.设计要求：输送机连续工作，单向运转，载荷较平稳，两班制工作，使用期限10年，小批量生产。允许输送带速度误差为。原始数据如下：输送带拉力F（KN）=2.2输送带速度V(m/s) =1.95滚筒直径 D(mm)

2、 =320学生应完成的工作： 1编写设计计算说明书一份（6000-8000字）。2减速器部件装配图一张(A0或A1)；3绘制零件图2-3张。参考文献阅读： 1 宋宝玉主编. 机械设计课程设计指导书. 北京. 高等教育出版社. 2006.2 濮良贵，纪名刚主编. 机械设计. 北京. 高等教育出版社. 2006.工作计划：1. 设计准备工作 1天2. 总体设计及传动件的设计计算 2天3. 装配草图及装配图的绘制 5天4. 零件图的绘制 1天5. 编写设计说明书 1天任务下达日期： 2009 年 3 月 08 日 任务完成日期： 2009 年 3 月 22 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 一级

3、齿轮减速器摘 要：本减速器箱体为焊接 ，适合小批量生产。生产时依零件图数据为准。按装配图进行装配。关键词：一级 减速器 焊接 电动机 轴 齿轮 轴承 机械设计课程设计计算说明书 一、传动方案拟定.2 二、电动机的选择.2 三、运动参数及动力参数计算.2 四、齿轮传动的设计计算.3 五、轴的结构设计计算 4 六、滚动轴承的选择及校核计算. 7 七、键联接的选择及计算.8 八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算 9 九、润滑与密封 9 十、设计小结10一、传动方案拟定设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2） 原始数

4、据：滚筒圆周力F=2.2KN；带速V=1.95m/s；滚筒直径D=320mm。二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：总=2联轴器3轴承齿轮滚筒=0.9820.9930.970.94=0.85(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000总=22001.95/10000.85 =5KW3、确定电动机转速及型号：滚筒轴的工作转速：Nw=601000V/D=6010001.95/320=116.38r/min根据机械设计课程设计指导书表9.1，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=4-9，故电动机转速

5、的可选范围为nd=inw=（4-9）116.38=465.521047r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min和1000r/min。由机械设计课程设计指导书表14.1查出有2种适用的电动机型号（如下表），并列出2种方案。方案 电动机型号 额定功率 满载转速（r/min） 传动装置的传动比1 Y160M2-8 5.5KW 720 6.182 Y132M2-6 5.5KW 960 8.25 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因传动装置尺寸有较大的缩小，故选择电动机型号Y160M2-8。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速72

6、0r/min，额定转矩2.0。三、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）高速级（电机）n1=720(r/min)底速级（滚筒）n2=116(r/min)2、 计算各轴的功率（KW） P1=Pd联轴器=50.98=4.9KW P2=P1轴承齿轮=4.90.990.98=4.7KW3、 计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=95500005/720=66.32103 N*mm TI= Td联轴器轴承=6.632104 0.980.99=66.34*103 N*mm TII = TI轴承齿轮=66.34*1030.990.97*6.17=393.06*103N*mm四、齿轮传动的设计计

7、算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅机械设计表10-1，选用小齿轮材料为40Cr(调质)，齿面硬度280HBS；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d12.32 kT1(u+1)/d/uZE/H2（1/3）确定有关参数如下：传动比=6.18取小齿轮齿数Z1=24。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= 24=148.32取Z2=148 由课本表10-1取d=1. (3)转矩T1T1=9.55106P1/n1联轴器轴承=49266.8N*mm(4)载荷系数k : 取k

8、=1.3(5)许用接触应力HH= Hlim ZN/SHmin 由课本图10-6查得：Hlim1=600Mpa Hlim2=550Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njtn 计算N1=607201030016=2.0376x109N2=N/i=2.0376x109 /6.18=3.3553108查课本图10-19中曲线，得 KHN1=0.90 KHN2=0.95按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=6000.9/1=540 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=5500.95/1=522.5Mpa故得：

9、d12.32 kT1(u+1)/d/uZE/H2（1/3） =49.85mm 计算圆周速度v =49.8720/（601000）=1.879m/s计算齿宽高之比b/h。模数mt=dt/Zt=49.85/24=2.077mm.齿高h=2.2mt=2.252.077=4.673mm. b/h=9.85/4.673. 计算载荷系数根据1.879m/s，7级精度，动载系数，查得KV=1.10， 直齿轮KHa=KFa=1, 使用系数KA=1。由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支承对称布置时，KHB=1.311.由 b/h=10.67,KHB=1.311查得KFB=1.47 故载荷系数K=KAKVKHa

10、KHB=11.111.311=1.422故按实际载荷系数校正所得的分度圆直径d1=d1t(k/kt)(1/3)=49.85(1.432/1.3)(1/3)=51.603mm计算模数m=d1/z1=51.603/24=2.15 (6根据齿根弯曲疲劳强度计算设计公式m=(KT1YFaYYSa/dz12F)(1/3)确定有关参数和系数由图10-20c查得小齿轮的弯曲强度极限E1=500MP;大齿轮的弯曲强度极度E2=380MP；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数KFN2=0.85 KFN1 =0.88；计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 E1=KFN1E1/S=0

11、.85500/1.4=303.57MP E2=K FN2E2/S=0.88380/1.4=238.86MP计算载荷系数K=KA*KV*KFa*KFb=1*1.1*1.47=1.617查取齿形系数由表10-5查得YFa =2.56 YFa2 =2.14 YFs1 =1.58 YFa2 =1.83计算大小齿轮的YFaYFs1/F 并加以比较。小齿轮 为0.01379大齿轮 为0.01639大齿轮的数值大。设计计算 m=(2*1.512*9.948*10000*0.016395/242)(1/3)=1.6612 圆整到m=2.0按接触强度分度圆直径d1=49.85mm计算小齿轮齿数z1=49.85/

12、2.0=25 大齿轮齿数z2=25*6.18=155 计算几何尺寸 d1=z1*m=25*2.0mm=50mm d2=z2*m=155*2.0=310mm 计算中心距 a=(d1+d2)/2=180mm 计算齿宽 取齿宽系数为1则b1=50mm 取b2=55mm五、轴的结构设计、高速轴的结构设计 轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。 1 、联轴器的选择 可采用弹性柱销联轴器，查表可得联轴器的型号为HL3联轴器：3582 GB5014-85 2 、确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴

13、外伸端安装联轴器，齿轮套筒实现大齿轮轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位.小齿轮与轴做为一体。3、确定各段轴的直径将估算轴d=30mm为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要取第二段直径为d2=33mm装轴处d2应大于d1，取d3=35mm。根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d7=35mm. 4、选择轴承型号.初选深沟球轴承,代号为6207,查手册可得:轴承

14、宽度B=17. 5、确定轴各段直径和长度段：d1=30mm 长度取L1=56mmII段:d2=33mm 初选6207深沟球轴承，其内径为35mm,宽度为17mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为54mm，III段直径d3=35mm L3=为6207轴承宽度35mm段直径应该方便轴承拆卸取d4=40mm长度为齿轮到齿轮端面的距离即L4=22mm段与小齿轮一体的，相关参数见小齿轮。直径也应该方便轴承拆卸取40mm长度为齿轮端面到轴承端面取22段安装轴承直径取35mm。长度取17mm。

15、由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=111mm6、轴端倒角以及各轴肩圆周角半径见原图。图形如下图a.7、按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=50mm求转矩：已知T1=66.34N*m求圆周力：Ft根据课本得Ft=2T1/d1=266.34/0.05=2653N求径向力FrFr=Fttan=2653tan20=965.6N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=55.5mm(1)绘制轴受力简图（b图）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=965.6/2=482.8NFAZ=FBZ=Ft/2=2653/2=1325.5N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2

16、=482.8111mm2=26.8N*m截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1325.5111mm2=73.56N*m(2)绘制合弯矩图（c图）MC=(MC122+MC222)(1/2)=（26.82+73.562)1/2=78.3N*m(5)绘制扭矩图（d图）转矩：T1=9.55（P2/n2）106=66.3194N*m(6)转矩产生的扭转力按静应力算时，取=0.3，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)2(1/2)=78.32+(0.3663.2)2(1/2)=213.8 N*m(7)校核危险截面C的强度由式为保证4、6段安全按d=40mm计算。e=213800/(0.1 d

17、3)=213800/(0.1403)=33.4MPa -1b=60MPa该轴强度足够。CcccccC aFFtFr b M CT d、低速轴的设计1、选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为45号钢，调质处理。可知： b=650Mpa,s=360Mpa, b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa2、按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 45钢根据机械设计课程设计指导书P20取C=100 则d100(4.7/116.38)(1/3)mm=34.3mm 考虑键槽的影响以系列标准，

18、取d=35mm3、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡 4、确定轴的各段直径和长度为方便轴承安装初选用6208深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为18mm.。段与联轴器配合长度56mm直径35mm.段长度要方便联轴器的安装取54mm直径要方便轴承安装取38mm。()段要考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，取套筒长为22mm，该段轴长40mm，与轴承配合则直径40mm.()安装齿轮段长度为轮毂宽度

19、为2mm。大齿轮宽48mm，故其下轴长46mm直径46mm.()轴环宽6mm.直径52mm.。()段主要为固定轴承和方便轴承拆装，取长14mm直径38mm。()段安装轴承，长18mm,直径40mm.5、轴端倒角以及各轴肩圆周角半径见原图,由以上得图形如下：C6、按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=310mm求转矩：已知T3=393.6Nm求圆周力Ft：根据课本式得Ft=2T3/d2=2393.6103/310=2539.3N求径向力式得： Fr=Fttan=2539.30.36379=923.8N两轴承对称 LA=LB=53mm求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr

20、/2=923.8/2=461.9N FAZ=FBZ=Ft/2=2539.3/2=1269.7N 绘制受力简图如图b由两边对称，截面C的弯矩也对称 截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAYL/2=461.90.053=24.5Nm截面C在水平面弯矩为 MC2=FAZL/2=1269.70.053=67.3Nm 计算合成弯矩 MC=（MC12+MC22）(1/2) =（24.52+67.32）(1/2)=71.6Nm绘制弯矩图如图c 计算当量弯矩：根据课本得=0.3 转矩可由三得出，绘制转矩图如图d。 Mec=MC2+(T)2(1/2)=71.6 2+(0.3393.6)2(1/2)=138.1Nm

21、校核危险截面C的强度 e=Mec/（0.1d3）=138100/(0.1463)=14.2Mpa-1b=60Mpa 此轴强度足够六、 滚动轴承的选择及校核计算 高速轴上的轴承根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h (1)由初选的轴承的型号为: 6207 可知:d=35mm,外径D=72mm,宽度B=17mm,基本额定动载荷C=25.7KN, 基本静载荷CO=15.3KN, 极限转速8500r/min （2）已知nI=720(r/min) 由对轴的校荷可知轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=965.6/2=482.8NFAZ=FBZ=Ft/2=2653/2=1325.5N

22、两轴承径向反力：FR1=FR2=( FAY2+FAZ2) (1/2)=(482.82 +1325.52)(1/2)=1410.7 N设当量动载荷为系数为1.2，轴承只受径向力。则单个轴承的当量动载荷为1.2*1410.7/2=846.4NP1=P2 故取P=846.8N深沟球轴承=3 由课本P324式13-15得 达到寿命Lh=106/(60n)*(C/Pm)3=106/(60*720)*(25700/846.4)3=648000h预期寿命足够.低速轴上的轴承:(1)由初选的轴承的型号为:6208 查表12.1可知:d=40mm,外径D=80mm,宽度B=18mm,基本额定动载荷C=29.5K

23、N 可知极限转速8000r/min 根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h 已知n=116.38(r/min)两轴承与高速轴轴承径向反力相等：FR1=FR2=435 且两轴承都只受径向力。 设轴承的载荷系数为P=1.2 两轴承对称安装由对轴的校荷则P1=8476.8NP2=846.8N(2)轴承寿命计算P1=P2 故取P=846.8N深沟球轴承=3根据手册得6208型的Cr=29500N由课本P324（13-15）式得达到寿命Lh=106/(60n)*(C/Pm)3=106/(60*116.38)*(29500/846.8)3=6.05*106h故预期寿命足够七、键联接的

24、选择及校核计算1根据轴径的尺寸，查机械设计课程设计指导书表11.27高速轴(主动轴)联接的键为：键825 GB1096-2003大齿轮与轴连接的键为：键 1440 GB1096-2003轴与联轴器的键为：键1052 GB1096-20032键的强度校核 大齿轮与轴上的键 ：键1440 GB1096-2003bh=149,L=40,则Ls=L-b=256mm圆周力：Fr=2TII/d=247.310/0.046=2056.9N挤压强度：2056.9/0.04/0.0045=11.43MP125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：2056.9/0.04/0.014120MPa因此剪切强度足够

25、键836 GB1096-2003和键1040 GB1096-2003根据上面的步骤校核，均符合要求。八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算1、由于该机器属于单个生产，为减少成本。故采用Q235热扎板焊接箱体。箱体的主要尺寸：由于焊接钢板的强度比铸铁大。故箱体厚度可小一些。(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025180+1=5.5取6mm(2)为减少材料种类，箱盖壁厚z1取6mm(3)箱盖凸缘及箱座凸缘厚度b1=1.5z1=1.58=9(4)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.56=15(5)地脚螺钉直径df =0.036a+12=16（6)地脚螺钉数目n=4 (因为a250) (7)轴承旁连

26、接螺栓直径d1= 0.75df =0.7516=12(8)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55 16 =8 (9)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.416=6.4(取8) (10)检查孔盖螺钉d4=(0.3-0.4)df=0.316=4.8 (取) (11)df.d1.d2至外箱壁距离C1=22，内壁距离C2=14 (12)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。(13)外箱壁至轴承座端面的距离C1C2（510）(14)齿轮顶圆与内箱壁间的距离：8 mm (15)齿轮端面与内箱壁间的距离：=10 mm (16)箱盖，箱座肋厚：m1=6 mm

27、,m2=6 mm (17)轴承端盖外径D（555）d3 D轴承外径 (18)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉为准，一般取SD2.2、减速器附件的选择根据机械设计课程设计指导书选择螺钉型号：上下合盖螺钉型号：GB/T57828.8级 M1035,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB/T57828.8级 M8X25,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB/T57828.8级 M825,材料Q235螺母：GB/T61708级 材料Q235螺栓：GB/T57828.8级 M12160，材料Q235垫片 GB1931987 材料65Mn键 GB/T10962003 材料45轴

28、承 GB/T2761994 套筒 材料Q235九、润滑与密封1.齿轮的润滑由于大轮速度2m/s，采用脂（7407号齿轮润滑脂）润滑， 2.滚动轴承的润滑由于齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，故也用7407润滑。3.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。