机械厂装配车间输送带传动装置设计课程设计说明书-学位论文.doc

机械课程设计说明书q 课程名称: 机械设计 题目名称: 机械厂装配车间输送带传动装置设计学 院: 徐海学院 专业班级: 机自10-5班 目 录机械设计任务书机械课程设计任务书 1机械课程设计第一阶段1.1、确定传动方案21.2、电动机选择 31.3、传动件的设计 5机械课程设计第二阶段2.1装配草图设计第一阶段说明172.2轴的设计及校核172.3滚动轴承的选择212.4键和联轴器的选择22机械课程设计第三阶段3.1、减速器箱体及附件的设计233.2、润滑方式、润滑剂及密封装置的选择24机械课程设计小结4.1、机械课程设计小结 25附1：参考文献机械课程设计任务书一、课程设计的内容题目D10.机械厂装配车间输送带传动装置设计设计一带式运输机传动装置（见 图1）。图2为参考传动方案。图1 带式运输机传动装置图2 参考传动方案二、课程设计的要求与数据1、设计条件： 1）机器功用 由输送带传送机器的零部件； 2）工作情况 单向运输、轻度振动、环境温度不超过35； 3）运动要求 输送带运动速度误差不超过5%； 4）使用寿命 10年，每年350天，每天16小时； 5）检修周期 一年小修；两年大修； 6）生产批量 单件小批量生产； 7）生产厂型 中型机械厂 2、设计任务 1）设计内容 1、电动机选型；2、带传动设计；3、减速器设计；4、联轴器选型设计；5、其他。 2）设计工作量 1、传动系统安装图1张；2、减速器装配图1张；3、零件图2张；4、设计计算说明书一份。 3、原始数据 主动滚筒扭矩（Nm） ：1400 主动滚筒速度（m/s） ：0.8 主动滚筒直径（mm） ：380- 1 -设计计算及说明结果一、机械课程设计第一阶段1.1 确定传动方案（1）、传动方案：方案：电动机直接通过带传动接在两级圆柱齿轮减速器上，该方案的优点是圆柱齿轮的设计、加工制造容易，采用卧式两级圆柱齿轮减速器。（2）、减速器内部工作方式：展开式斜齿啮合和直齿啮合。（3）、减速器的总传动比为36.30，其中带传动为2，高速级为4.86,低速级为3.74。（4）、部分面形式：水平剖分面形式。（5）、轴承类型：圆锥滚子轴承和深沟球轴承。（6）、联轴器类型： HL和TL系列（7）、传动方案简图如下：1.2电动机的选择1、电动机的输出功率的计算已知工作机的扭矩T和卷筒转速，则工作机输入功率：上式中：工作机的扭矩T=1400 Nm，卷筒转速：=40.22r/min V带传动效率： 1 = 0.96 4对深沟球轴承传动效率： 24 =0.994 2对8级圆柱齿轮传动效率： 32 = 0.972 联轴器的传动效率： 4 = 0.99 滚筒传动效率： 5 = 0.96=0.82把上述值代入后得：=7.20KW2、电动机的输入功率P的计算：本题中起动系数 kd=1.1，故KW查表16-2得，Y系列1500r/min电动机的具体牌号为：Y160M-4额定功率为：11kW; 额定转矩：2.2; 最大转矩/额定转矩：2.2 3、计算总传动比并确定传动比1）、计算总传动比在上面已经确定了电机满载转速为=1460r/min传动装置的总传动比 为1460/40.22=36.302）、传动比的分配 取带传动比为=2 而 而设高速级与低速级传动满足=（1.3-1.4）即： ，得4.863.744、传动装置运动参数的计算 1）、各个参数说明： 、 、I、II、III轴的转速（） 、 、I、II、III轴的输入功率（） 、 、I、II、III轴的输入转矩()电动机实际输出功率（） 电动机满载转（）2）、各个轴转速的计算： n1=n/i0=1460/2=730r/min n2=n1/i12=730/4.86=150.21r/min n3=n2/i23=150.21/3.74=40.16r/min 3）、各个轴功率的计算： 4)、各个轴扭矩的计算 T1=9550P1/n1=95507.51/730=98.25 T2=9550P1/n2=95507.21/150.21=458.39 T3=9550P3/n3=95506.92/40.16=1645.58将以上数据列表如下：轴号转速输出功率输出扭矩传动比效率电机轴14607.9051.6720.95轴7307.5198.254.860.96轴150.217.21458.393.740.96轴40.166.921645.5810.99卷筒轴40.226.851626.491.3、传动件的设计1、V带的设计1) 确定V带型号工作情况系数KA 查表4-6计算功率Pc 由Pc=KAP=1.2 x 7.9=9.48kwV带型号 根据Pc和n1值查图4.6得取A型2) 确定带轮基准直径D1和D2小带轮直径D1 查表4.7大带轮直径D2 D2=(n0/n1)D1=1460/730x100=200 mm 按表4.7圆整3) 验算带速vv=D1n0/60000=x100x1460/60000要求V带速在525 m/s 范围内4) 确定V带长度Ld和中心距a按0.7(D1+D2) a02(D1+D2) 初选a0a0=600mm，初算带基准长度LL=2 a0+ =2x600+ =1675 mm按表4.3圆整aa0+=500+(1800-1675)/25) 验证小带轮包角=180- (200-100)/662x57.36) 确定V带根数z单根V带试验条件下许用功率P0 查表4.4传递功率增量P0 查表4.5(i=200/100=2)包角系数Ka 查表4.8长度系数KL 查表4.3z= =4.437) 计算初拉力F0F0= = =141.45N8) 计算轴压力QQ=2zF0 =2 x 5x 141.45.4 x =1410.43 N2、齿轮的设计1、高速级圆柱齿轮设计及计算（斜齿圆柱齿轮）1） 选择齿轮材料，确定许用应力 由（机械设计课本）表6.2选 ：小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 许用接触应力与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。 其计算公式为： 接触疲劳极限 查（机械设计课本）图64得：接触强度寿命系数 应用循环次数N 由（机械设计课本）式67： N2=N1/i12=N1/4.86查（机械设计课本）图65得； 接触强度最小安全系数：，则 所以取许用弯曲应力 ：由（机械设计课本）式612，弯曲疲劳强度极限 查（机械设计课本）图67， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度，参考（机械设计课本）表6.7、表6.8选取齿轮为：2公差组8级小轮分度圆直径，由（机械设计课本）式65得齿宽系数 查（机械设计课本）表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中选 大轮齿数： z2=iz1=4.8621=102.06圆整取103齿数比 传动比误差： 小轮转矩 ： 载荷系数K： 使用系数 查表6.3动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 得材料弹性系数 查表6.4节点区域系数 查图63（） 螺旋角系数重合度系数 ，由推荐值0.750.88取0.78，齿轮模数m 按表6.6圆整m2.5m标准中心距a 圆整后取： 分度圆螺旋角：小轮分度圆直径 ： 圆周速度v ： v=d1n1/60000=53.86730/60000=2.06m/s齿宽b ，大轮齿宽： 小轮齿宽 ： 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 5）、 高速级圆柱齿轮几何参数项目小齿轮大齿轮模数m2.52.5齿数Z21103压力角2020分度圆直径d53.86230.02齿顶高ha3.1253.125齿根高f2.52.5齿顶圆直径da58.86235.02齿根圆直径df47.6223.77中心距a144齿宽b50432、低速级圆柱齿轮设计及计算（直齿圆柱齿轮）1） 选择齿轮材料，确定许用应力 由（机械设计课本）表6.2选 ：小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 许用接触应力与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。 其计算公式为： 接触疲劳极限 查（机械设计课本）图64得：接触强度寿命系数 应用循环次数N 由（机械设计课本）式67： N1=60n2jLh=60150.211035016 N2=N1/i23=N1/3.74查（机械设计课本）图65得； 接触强度最小安全系数：，则 所以取许用弯曲应力 ：由（机械设计课本）式612，弯曲疲劳强度极限 查（机械设计课本）图67， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度，参考（机械设计课本）表6.7、表6.8选取齿轮为：2公差组8级小轮分度圆直径，由（机械设计课本）式65得齿宽系数 查（机械设计课本）表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中选 大轮齿数： z2=iz1=3.7423=72.5圆整取72.5齿数比 u=z2/z1=86/23=3.74传动比误差： 小轮转矩 ： 载荷系数K： 使用系数 查表6.3动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 得材料弹性系数 查表6.4节点区域系数 查图63（） 重合度系数 ，由推荐值0.750.88取0.78，齿轮模数m 按表6.6圆整m4标准中心距a mm小轮分度圆直径 ： 圆周速度v ： v=d1n2/60000=92150.21/60000齿宽b ，大轮齿宽： 小轮齿宽 ： 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 低速级圆柱齿轮几何参数如下：项目小齿轮大齿轮模数m44齿数Z2386压力角2020分度圆直径92290齿顶高ha55齿根高f44齿顶圆直径da100298齿根圆直径df82280中心距a192齿宽b80.673.6二、机械课程设计第一阶段2.1、装配草图设计第一阶段说明 1）、减速器装备图采用三个视图及必要局部剖视图才能表达完整。根据传动件尺寸大小，参考类似的减速器装配图，估计出待设计的减速器外部轮齿尺寸，并考虑标题栏、明细栏、零件序号及技术要求等位置，选择合适的比例尺，合理的布局图面。 2）、在俯视图的位置上画三根线作为传动轴1、2、3的中心线，并绘出传动件的外廓。小轮宽度应大于大齿轮510mm，二级传动件之间的轴向间隙=815mm。 3）、画出箱体内壁线及减速器中心线。在俯视图上小齿轮端面与箱体内壁之间间隙和大齿轮顶圆之间间隙为。4）、按纯扭矩初步估算轴径。确定轴的跨距。先按纯扭矩确定轴径，在经轴的阶梯化吧跨距准确的确定下来。按照纯扭矩计算轴径时，用降低许用扭转剪切应力的方法来计入弯矩的影响。2.2、轴的设计及校核 1、轴1的设计计算1）、计算作用在齿轮上的力 圆周力Ft=2T1/d1=298250/53.9 径向力 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=115 则 =23.66高速轴工作简图如图(a)所示首先确定个段直径A段：=25mm 由最小直径算出。B段：=28mm。C段：=30mm，与轴承（深沟球轴承6206）配合，取轴承内径D段：=38mm， 设计非定位轴肩取轴肩高度h=4mmE段：=46mm，将高速级小齿轮设计为齿轮轴，考虑依据课程设计指导书p116F段：=87mm, 设计非定位轴肩取轴肩高度h=4mmG段， =30mm, 与轴承（深沟球轴承6360）配合，取轴承内径第二、确定各段轴的长度A段：=55mm。B段：=55mm，考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取55mmC段：=29mm, 与轴承（深沟球轴承6206）配合,加上挡油盘长度（参考减速器装配草图设计p24）=B+3+2=16+11+2=29mmD段：=98mm。E段：，齿轮的齿宽F段：，=2-2=11-2=9mmG段：=14mm, 与轴承（深沟球轴承6360）配合,加上挡油盘长度2、轴的设计计算1）、按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表15-31，取2）初算轴的最小直径 因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大3%，=45mm。根据减速器的结构，轴的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚子轴承30209，故取=45mm轴的设计图见草图，由下向上同一号轴知道：首先，确定各段的直径A段:=45mm,与轴承（圆锥滚子轴承30209）配合，=27mm。B段：=50mm, 非定位轴肩，与齿轮配合,=8mm。C段：=58mm, 齿轮轴上齿轮的分度圆直径,=75mm。D段：=50mm, 。E段：=45mm， =43mm。3、轴的设计计算轴的材料选用40Cr（调质），可由表15-3查得=107所以轴的直径: =47.5mm。因为轴上有两个键槽，故最小直径加大6%，=50mm。由表13.1(机械设计课程设计指导书)选联轴器型号为LH4轴孔的直径=50mm长度L=84mm轴设计图 如下：首先，确定各轴段直径A段: =60mm, 与轴承（深沟球轴承6212）配合B段: =65mm,非定位轴肩,h取5mmC段: =75mm,定位轴肩，取h=5mmD段: =65mm, 非定位轴肩，h=3.5mmE段: =60mm, 与轴承（深沟球轴承6212）配合F段: =58mm,按照齿轮的安装尺寸确定G段: =50mm, 联轴器的孔径然后、确定各段轴的长度A段: =43mm,由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸B段: =72mm，齿轮齿宽减去2mm，便于安装C段: =10mm, 轴环宽度，取圆整值根据轴承（深沟球轴承6212）宽度需要D段: =86mm,由两轴承间距减去已知长度确定E段: =29mm, 由轴承长度，3，2，挡油盘尺寸F段: =57mm, 考虑轴承盖及其螺钉长度，圆整得到G段: =84mm,联轴器孔长度。4、轴的校核计算第一根轴:求轴上载荷已知：设该齿轮轴齿向是右旋，受力如右图：由材料力学知识可求得水平支反力: 垂直支反力: 合成弯矩由图可知,危险截面在C右边W=0.1=9469=/W=14.49MPa70MPa轴材料选用40Cr 查手册符合强度条件!第二根轴和第三根轴的具体校核步骤省略，两根轴都符合强度条件。2.3、滚动轴承的选择1) 高速轴（1轴）上滚动轴承的选择因为支撑跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式，轴承类型选择深沟球轴承，轴承的预期寿命为 h。由前计算结果所知，轴承所受径向力 N轴向力 N基本额定动载荷 KN，基本额定静载荷 KN轴承工作转速 r/min初选滚动轴承 6206 GBT27694 (参见附录E-2) e =0.21 X=0.56 Y =2.09,径向当量动载荷 因为 所以选深沟球轴承6206 GBT27694 满足要求，相关数据如下：D=62 mm B=16 mm mm 低速轴的轴承校核同上，具体步骤省略，符合强度。2.4、键联接和联轴器的选择1) 高速轴（1轴）由前面的计算结果知：工作转矩T=24.42 Nm，工作转速 r/min选择工作情况系数 K=1.75计算转矩 Nm选TL型弹性套柱销联轴器。按附录F，选用TL4联轴器，型号为: GB432384许用转矩T=63 Nm,许用转速n=5700 r/min.因T,nn,故该联轴器满足要求。选A型普通平键： 初选键：b=8 mm，h=7 mm，L=34 mm，l=26 mm参考文献5表4-3-18，=110MPa，=90MPa由表4-3-16， MPa MPa键的挤压强度和剪切强度都满足要求。2) 中间轴（2轴）上键联接的选择由前面的计算结果知：工作转矩T=112.33 Nm选A型普通平键。高速极大齿轮连接键：初取：b=12 mm，h=8 mm，L=32 mm，l=20 mm键 1232 GB109679参考文献5表4-3-18，=110 MPa，=90 MPa由表4-3-16， MPa 120P0=1.32P0 =0.17Ka=0.98KL=1.01Z=5F0=141.45Q=1410.43N1=2.45109N2=5.041082公差组8级z1=21合格m2.5mv=2.06m/sb=45mmb2=45mmN1=5.05108N1=1.351082公差组8级u=3.74合格m4v=0.723m/sb=73.6mmFt=3645.64NFr=1361.15NFa=311.23N=25mm=25mm=28mm=30mm=38mm=46mm=54mm=30mm=38mm=55mm=55mm=29mm=29mm=98mm=45mm=45mm =41mm=50mm =8mm=58mm=75mm=50mm=60mm=65mm=75mm=75mm=65mm=60mm=58mm=50mm=43mm=78mm=10mm=62mm=29mm=57mm=84mm=14.49MPa6206 GBT27694- 27 -