机械设计课程设计-设计带式运输机传动装置.docx

机械设计课程设计计算说明书题 目 设计带式运输机传动装置 专业班级 14机制1141 学 号 学生姓名 指导教师 2017年 1 月 6 日机 械 与 动 力 工 程 学 院机械设计课程设计任务书学生姓名 黄俊 专业班级 14机制1141 学 号 2014111411109 题目 设计带式运输机传动装置 传动系统图：原始数据：运输带工作力矩T/NM运输带工作速度卷筒直径D/mm6200.9360工作条件： 连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限8年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为要求完成：1.部件装配图1张（A0）2.零件工作图2张（齿轮轴和高速轴轴轴承端盖）。3.设计说明书1份，6000-8000字。开始日期 2016年12月5日 完成日期 2017年1月6日 机械设计课程设计目 录1 传动装置总体分析11.1 原始数据11.2 方案分析12 电动机的选择及传动比的分配22.1 电动机的选择22.1.1 传动装置的总效率22.1.2工作机所需的输入功率22.1.3确定电动机转速22.1.4确定电动机型号32.2计算总传动比及分配各级的传动比32.2.1总传动比32.2.2分配各级传动比32.3 传动装置的运动和动力参数计算42.3.1各轴转速的计算42.3.2各轴输入输出功率的计算42.3.3各轴的输入输出转矩的计算43 V带设计63.1 确定带轮63.1.1 确定计算功率P63.1.2选取v带带型63.1.3确定带轮的基本直径并验算带速v63.2确定v带的中心距和基准长度73.3 验算小带轮上的包角73.4 计算带的根数Z。73.5 计算单根v带初拉力的最小值83.6计算压轴力84 齿轮的设计94.1高速级齿轮传动的计算设计94.1.1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数94.1.2按齿面接触疲劳强度设计94.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计114.1.4几何尺寸计算134.2 低速级齿轮传动的设计134.2.1选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数134.2.2按齿面接触疲劳强度设计144.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计164.1.4几何尺寸计算175 轴的设计205.1 输出轴的设计205.1.1 求输出轴上的功率，转速，转矩205.1.2 求作用在齿轮上的力205.1.3初步确定轴的最小直径205.1.4轴的结构设计205.1.5轴的各段直径215.1.6确定轴的各段长度215.1.7轴上零件的周向定位215.1.8输出轴的强度校核225.1.9轴上键校核235.1.10轴承寿命计算215.2 高速轴的设计235.2.1 求输出轴上的功率，转速，转矩245.2.2 求作用在齿轮上的力245.2.3初步确定轴的最小直径245.2.4轴的结构设计245.2.5轴的各段直径255.2.6确定轴的各段长度255.2.7轴上零件的周向定位255.2.8输出轴的强度校核255.2.9轴上键校核265.2.10轴承寿命计算275.3 中间轴的设计275.3.1 求输出轴上的功率，转速，转矩275.3.2 求作用在齿轮上的力275.3.3初步确定轴的最小直径285.3.4轴的结构设计285.3.5轴的各段直径285.3.6确定轴的各段长度285.3.7轴上零件的周向定位295.3.8输出轴的强度校核295.3.9轴上键校核305.3.10轴承寿命计算306箱体的设计及其附件的选择316.1 箱体的设计316.2 润滑方式的选择326.2.1高速级齿轮的圆周速326.2.2滚动轴承的润滑326.2.3齿轮的润滑326.2.4密封方式选取326.3 减速器附件的选择32设计小结34参考资料343机械与动力工程学院 2014级机械设计制造及其自动化专业 1 传动装置总体分析1.1 原始数据（1）运输带工作拉力 ；（2）运输带工作速度 ；（3）卷筒直径 ；（4）工作寿命 10年单班制；（5）工作条件 连续单向运转，工作时有轻微振动。（6）传动系统图 图1-1 1.2 方案分析本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为二级圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。本设计采用的是展开式两级圆柱斜齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低且传动效率高。2 电动机的选择及传动比的分配2.1 电动机的选择2.1.1 传动装置的总效率其中为工作机传动效率。为了计算电动机所需功率,需确定传动装置总功率。根据课程设计表12-8取 , 设各效率分别为：、1（V带传动效率）、2（滚子轴承）、3（闭式齿轮传动效率，精度为8级）、（齿式刚性联轴器效率），查表得：，,。则传动装置的总效率为：=0.950.9840.9720.98=0.8082.1.2工作机所需的输入功率工作机所需要的有效功率为：=； 电动机所需功率为： 。2.1.3确定电动机转速 根据课程设计表2-1,表2-2得,所以,电动机的转速为2.1.4确定电动机型号 根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。使电动机的额定功率P （11.3）P ，由课程设计查表19-1,得电动机的额定功率P7.5KW，电机型号有三种，现将三种方案列表如下表1-1 三种电动机的数据比较方案电动机型号额定功率（kw）同步转速（r min-1）满载（）价格Y132M2-65.51000960中Y132S-45.515001440便宜Y132S1-25.530002920中由上表可知方案更好，装置结构紧凑，因此选用方案。确定电动机的外形及安装尺寸根据课程设计表19-3列出Y132M2-6的外形尺寸如下表 表1-2 Y160-6的外形及安装尺寸 中心高外形尺寸底角安装尺寸地角螺栓孔径轴伸尺寸装键部位尺寸 HL(AB2)HD AB K DE FG 132515140315216178 12 3880 10332.2计算总传动比及分配各级的传动比2.2.1总传动比 2.2.2分配各级传动比 根据课程设计表2-1带传动范围为24，取ID=2.67,则减速器传动比i=iaID=7.49则由式中 i1高速传动比 i减速器传动比所以：i1=3.12,则减速级传动比i2=ii1=2.402.3 传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴转速的计算 2.3.2各轴输入输出功率的计算 2.3.3各轴的输入输出转矩的计算 将各轴的运动和动力参数列于表2。表1-2 各轴的运动和动力参数轴名转速(r/min)转矩（）传动比i效率电动机轴轴轴滚筒轴960360115484899.299.2295.6672.5646.62.670.9313.120.9502400.95010.9603 V带设计3.1 确定带轮电动机功率P=5.5kw, 转速n=960rmin, 传动比i=2.67，单班制工作，有轻微震动。3.1.1 确定计算功率由机械设计表8-7查得工作情况系数，故3.1.2选取v带带型根据、由图8-11选用A型。3.1.3确定带轮的基本直径并验算带速v初选小带轮的基准直径。由机械设计表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径，取118mm；验算带速v；按机械设计式8-13验算带的速度 ；因为5m/sv24000=10年5.2 高速轴的设计 5.2.1 高速轴上的功率，转速，转矩=3.74KW =360/min =99.2Nm5.2.2 求作用在齿轮上的力已知该轴上斜齿轮的分度圆直径d=67.94mm而 =2920.22N = tanncos=2920.22tan20cos13.729=1094.13N =tan=2920.22tan13.729=713.44N5.2.3初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理，取，于是得。5.2.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图5-3（2）初步选择角接触球轴承根据工作条件选用。参照工作要求，由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的型号7209。其尺寸为。5.2.5轴的各段直径根据轴承宽度取45，5；定位轴肩52；为了加工方便52；取42；355.2.6确定轴的各段长度根据根据轴向定位的要求确定轴的各段长度，取L1=18mm； L2=20mm；L3=,147mm; 齿轮宽度为75，L4=18mm；L5=18mm； L6=80mm.5.2.7 轴上零件的周向定位带轮与轴的周向定位采用平键连接。根据由课程设计表14-24查得平键截面；键长为76mm。 5.2.8 输出轴的强度校核（1）根据已知受力进行受力分析如图 图5-4（2）该轴还承受带轮对轴的径向力为Fd=1488N所以水平面支撑反力=1965.79 N（3）垂直面支撑反力（4）水平面弯矩（5）垂直面弯矩（6）总弯矩根据教材p246，单向运转，取=MPa查机械设计p368表14-3得=60MP，此轴合理安全。5.2.9 轴上键校核键材料选择45钢，查机械设计表6-2得p=110MPa根据机械设计式6-1进行p=4000Thld=40009920077235=30.28MPa所以键符合要求5.2.10 轴承寿命计算根据指导书查得已选的角接触球轴承7209的额定动载荷由上述可知Fr1=Fv12+FH12=1571.822+1543.322=2202.80NFr2=Fv22+FH22=1965.792+13772=2102.20N，轴向力=713.44N，查机械设计表13-7，Fd=0.68FrFd1=0.682208.80=1497.90N，Fd2=0.682102.20=1429.50N，Fd10.68 Fa2Fr2=0.68，查机械设计表13-5得X1=0.41，Y1=0.87，X2=1，Y2=0。查表13-6,轻微冲击，取fd=1.1则P1=fdX1Fr1+Y1Fa1=1.10.412202.08+0.812142.94=3044.26N，P2=fdX2Fr2+Y2Fa2=1.112102.20+01429.50=2312.42N所以取大值P1进行验算寿命根据教材p279取温度系数，载荷系数，=10324000=10年轴承满足要求。5.3 中间轴的设计 5.3.1 中间轴上的功率，转速，转矩=3.56KW =115/min =295.6Nm5.3.2 求作用在齿轮上的力已知该轴上大斜齿轮和小直齿轮所受力与其啮合斜齿受力大小相同，方向相反。所以Fr1=1094.13N，Fr2=1871.12N，Ft1=2920.22N，Ft2=5140.87N 5.3.3初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢,调质处理，取，于是得。5.3.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图5-5（2）初步选择角接触球轴承根据工作条件选用。参照工作要求，由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的型号7209。其尺寸为。5.3.5轴的各段直径根据轴承宽度取45，45；为了加工方便48；定位轴肩取605.3.6确定轴的各段长度根据根据轴向定位的要求确定轴的各段长度，取L1=20mm； L2=22mm；L3=,118mm;，L4=10.5mm；L5=66mm； L6=45.5mm.5.3.7 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据由课程设计表14-24查得平键截面；键长分别为63mm和115mm。 5.3.8 输出轴的强度校核（1）根据已知受力进行受力分析如图 图5-6（2）水平面支撑反力=947.22N（3）垂直面支撑反力 =2624.53N403.88N（4）水平面弯矩 ，（5）垂直面弯矩 （6）总弯矩根据教材p246，单向运转，取=MPa查机械设计p368表14-3得=60MP，此轴合理安全。5.3.9 轴上键校核键材料选择45钢，查机械设计表6-2得p=110MPa根据机械设计式6-1进行p1=4000Thld=4000295600104748=44.9MPap2=4000Thld=4000295600109948=25.2MPa所以键符合要求5.3.10 轴承寿命计算之前轴承寿命超20倍而载荷变化不大，易知寿命满足，轴承合格。6箱体的设计及其附件的选择6.1 箱体的设计箱座壁厚：，取 。箱盖壁厚：，取。箱座、箱盖、凸缘的厚度：b=b1=,取b=b1=12mm箱底座凸缘的厚度：b2=2.5，b2=20mm箱座、箱盖的肋厚：取m=10mm地脚螺钉的直径： 取df= 20mm；数目：n=6轴承旁联接螺栓的直径：，d1=16；箱盖、箱座联接螺栓的直径：，取d2=10 mm，间距l=150200mm轴承盖螺钉的直径：，取d3=10 mm；窥视孔盖板螺钉的直径：，d4=8mm;定位销直径：d=10mm轴承旁凸台的半径：至箱外壁的距离： 至凸缘边缘的距离：。 外箱壁到轴承座端面的距离：=52mm。齿轮顶圆与内箱壁距离：，取：=8mm。齿轮端面与内箱壁距离：，取：=10mm。轴承盖外径：（其中，D为轴承外径，为轴承盖螺钉的直径）。 高速轴：中间轴：低速轴：6.2 润滑方式的选择6.2.1高速级齿轮的圆周速v=所以，轴承采用脂润滑；高速级小齿轮处用封油盘。6.2.2滚动轴承的润滑采用脂润滑，并在靠近箱体内壁处加封油板。6.2.3齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里约为0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。6.2.4密封方式选取选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定6.3 减速器附件的选择6.3.1通气器 由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M161.56.3.2油面指示器 选用油标尺，规格M126.3.3起吊装置 采用箱盖吊耳，箱座吊钩6.3.4放油螺塞装置 选用外六角细牙螺塞及垫片M161.56.3.5窥视孔及视孔盖 选用板结构的视孔盖6.3.6键的选择 选普A型通平键，铸铁键，所有齿轮与轴的联接中可采用此平键。 设计小结这是我们大学的第一次课程设计，这次设计对我们大学所学知识是一次很好的考察和复习，为以后的专业课程设计和毕业设计做准备，同时对我们的能力也是一次很好的锻炼。最开始拿到这个题目是一头雾水，不知道如何下手，通过查取一些资料，对机械设计重新学习，终于对这个大作业有了整体的认识。选电机、设计齿轮、轴、箱体、画图，每一个过程对我来说都是一个大的提高。写说明书和画图前后经历10多天，有时感叹这可真是一个大作业啊，其内容涉及广泛，包括机械设计基础、画法几何与工程制图、互换性与技术测量、AutoCAD的各方面知识。在设计的过程中，也出现了很多错误，比如再设计轴的结构过程中，真的是一改再改，图都画好了，但尺寸还是有误，所以屡经更改，煞费苦心。初次做设计真的是一路上跌跌撞撞，千波万折，在设计过程中要兼顾到很多方面，而由于时间有限难免会有很多失误的地方，比如在设计高速轴的-段时，要考虑到轴承座的宽度，还有轴承盖的厚度等，而在设计时我还没有我还没有设计箱体，所以就很茫然的设计成30mm，但后来在画箱体时才发现30mm是不够的，于是又回头改零件图改说明书设计成50mm。我感受到了要把一件事做到面面俱到真的很难，这就是一个不断出错不断完善的过程。总之，在课程设计中我学习了很多，要强调的是虽然我无数次的改正错误但还是存在很多问题，比如由于选的带传动比太小，导致最后的减速器结构尺寸也很大。还是得多积累经验。参考资料1机械设计，高等教育出版社，濮良贵，陈国定主编，2013年5月第九版； 2机械设计课程设计，机械工业出版社，陆玉主编，2016年5月第四版；3机械设计课程设计手册，国防工业出版社，张龙主编2006年5月第一版。1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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