学位论文—链式运输机传动装置课程设计说明书.doc

机械基础综合课程设计说明书课程名称： 课程设计 设计题目： 链式运输机传动装置设计 学 院： 机械工程学院 专业年级： 机设11-1 姓 名： 班级学号： 机设11-1-20 指导教师： 二一三年 九 月十三日目 录一、 课程设计任务书-1二、 传动方案的拟定与分析-2三、 电动机的选择-3四、 计算总传动比及分配各级传动比-4五、 动力学参数计算-5六、 传动零件的设计计算-6七、 轴的设计计算-13八、 滚动轴承的选择及校核计算-29九、 键连接的选择及校核计算-30十、减速器的润滑与密封-32十一、箱体及附件的结构设计-33设计小结-34参考文献-35机械基础综合课程设计设计计算说明书一、 课程设计任务书题目：链式运输机传动装置设计工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动；使用期10年，每年300个工作日，小批量生产，两班制工作，运输链速度允许误差为5%。原始数据：运输链工作拉力=4500；运输链工作速度=0.96；运输链链轮齿数=10；运输链链节距=60mm。1-电动机；2-联轴器；3-圆锥-圆柱齿轮减速器；4-传动链；5-运输链图1.1 链式运输机传动示意图二、 传动方案的拟定与分析传动方案拟定步骤：1-电动机；2-联轴器；3-圆锥-圆柱齿轮减速器；4-传动链；5-运输链图2.1 链式运输机传动方案示意图优缺点分析：优点：1. 在圆锥-圆柱齿轮减速器后接一级链传动，链传动能保持准确的传动比，无弹性滑动和整体打滑现象，可在恶劣的环境下工作。2. 圆锥齿轮减速器布置在高速级，使圆锥齿轮减速器齿轮不致太大，否则加工困难。缺点：1. 电动机直接与两级圆锥-圆柱齿轮减速器相连接，使减速器的传动比和结构尺寸较大。2. 链传动时工作振动噪声较大。三、 电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率：（2）电机所需的功率：3、确定电动机转速计算链轮分度圆直径：计算运输链链轮工作转速：按机械设计课程设计指导书P17表2-3推荐的传动比合理范围，取链传动比，按机械设计课程设计指导书P18表2-4推荐的传动比合理范围，取二级圆锥-圆柱减速器传动比范围，则总传动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为：。综合考虑选择同步转速为3000,额定功率为5.5KW，满载转速为2920 r/min的型号为Y132S1-2的电动机4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S1-2。其主要性能：额定功率5.5KW；满载转速3000r/min；额定转矩2.2；质量70kg。四、 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比（1） 据指导书P17表2-3，取链传动（链传动单级传动比合理）（2）取二级圆柱圆锥齿轮减速器高速级传动比则低速级传动比五、 动力学参数计算1、 0轴2、 1轴（高速轴）3、 2轴（中间轴）4、 3轴（低速轴）5、 4轴 （链轮轴）13轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率的0.99。六、 传动零件的设计计算 滚子链传动的设计计算因为链传动处于低速级，传递功率小，所以选择滚子链完全能满足条件。1、 选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮齿数。2、 确定计算功率由表9-7查得，由表9-13查得，单排链，则计算功率为3、 选择链条型号和节距根据及查图9-11，可选16A。查表9-1，链条节距。4、 计算链节数和中心距初选中心距。取。相应的链长节数为取链长节数节。查表9-7得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为5、 计算链速,确定润滑方式由和链号16A，查图9-14，应选择油池润滑或油盘飞溅润滑。6、 计算压轴力有效圆周力为：链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为 圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率，小齿轮转速2920r/min，连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动；使用期10年，每年300个工作日，小批量生产，两班制工作。1、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m2、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 传动比取小齿轮齿数。则大齿轮齿数：取实际传动比i0=52/20=2.6传动比误差： 可用2） 齿数比：3） 试选载荷系数4） 计算小齿轮的转矩5） 选齿宽系数6） 许用接触应力7） 由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数计算应力循环次数由机械设计（第八版）图10-19取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，得（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值2） 计算模数m取整，所以3） 计算齿轮的主要参数取 根据 计算得 当量齿数 不会发生根切现象。齿宽查手册14-205 表14-3-8 得 齿顶高齿高3、按齿根弯曲疲劳强度1）2） 计算当量齿数3） 由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数 应力校正系数 4） 由机械设计（第八版）图20-20c查得小齿轮、大齿轮的弯曲疲劳强度极限5） 由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数6） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得7）校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式进行校核满足弯曲强度，所选参数合适。 圆柱齿轮传动的设计计算1、选择圆柱齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材P210表10-8选7级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m2、按齿面接触疲劳强度设计根据教材P203式10-9a：进行计算确定有关参数如下： 传动比取小齿轮齿数。则大齿轮齿数：实际传动比传动比误差： 可用齿数比： 由教材P205表10-7选取齿宽系数 转矩 载荷系数k取k=1 许用接触应力由教材P209图10-21d查得：由教材P206式10-13计算应力循环次数N由教材P207图10-19查得接触疲劳的寿命系数： 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系数SH=1.0故得：模数：取标准模数：3、校核齿根弯曲疲劳强度根据教材P201公式10-5a：确定有关参数和系数 分度圆直径：齿宽： 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z3=20，Z4=120由机械设计（第八版）表10-5查得齿形系数 应力校正系数 许用弯曲应力 F根据公式：Flim3=290Mpa Flim4 =210Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力F3=Flim3 /SF=290/1.25=232MpaF4=Flim4 /SF=210/1.25=168Mpa 将求得的各参数代入式故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够4、计算齿轮传动的中心矩a5、计算齿轮的圆周速度V七、 轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255HBS根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=110考虑有两个键槽，将直径增大10%，则：d=19.7(1+10%)mm=15.488mm选d=18mm1、求输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为而3、 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选用45调质，硬度217255HBS根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=110考虑有两个键槽，将直径增大10%，则：d=13.55(1+10%)mm=14.91mm选d=18mm为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查标准GB/T 5843-1986，选YLD4型凸缘联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径为，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。4、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图7.1）图7.1 高速轴（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2） 初步选择单列圆锥滚子轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，但轴向力相对较小，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计表5-12中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32005，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械零件设计手册查得32005型轴承的定位轴肩直径，因此取3） 取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使挡油环可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取。4） 轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取5） 由机械设计手册锥齿轮轮毂宽度为，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。6）（3） 轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，因为由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为20mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、 求轴上的载荷表7.1 高速轴载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T图7.26、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。6、 精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2）截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。 中间轴设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 2、已知圆柱直齿轮的分度圆直径而已知圆锥直齿轮的平均分度圆半径而3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和3、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见下图 图7.3）图7.3（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，轴向力较小，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计表5-12中初步选取0基本游隙组，标准精度级的圆锥滚子轴承32005，其尺寸为，。这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由机械设计手册查得32005型轴承的定位轴肩直径，因此取挡油环直径。2）取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用挡油环定位，查机械设计手册知锥齿轮轮毂长，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。3）已知圆柱直齿轮齿宽，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。4）取。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，所以由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为25mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，所以由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为4、 求轴上的载荷表7.1轴上载荷系数载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T图7.45、 按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。6、 精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面5左右侧受应力最大（2）截面5右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取合金钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。（3）截面5左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面5左侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力过盈配合处的，由机械设计（第八版）附表3-8用插值法求出，并取，于是得轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为故得综合系数为计算安全系数值故可知安全。 输出轴的设计计算1、求输出轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱齿轮的分度圆半径而3、初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装小链轮的直径，取，小链轮与轴配合的毂孔长度为56mm。4、轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图七）图7.5（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足小链轮的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径，小链轮与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在小链轮上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短些，现取。2）初步选择滚动轴承。因轴承只受有径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计表5-12中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6208，其尺寸为，。左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计手册查得6208型轴承的定位轴肩直径，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用挡油环定位，已知齿轮轮毂的宽度为58mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取，。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。轴环宽度，取。3）轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取4）。（3）轴上的周向定位齿轮、小链轮的周向定位均采用平键连接，因为，由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，小链轮与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5、求轴上的载荷表7.3 轴上载荷系数载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T图7.66、按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。7、精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）截面7右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面7右侧弯矩M为截面7上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-2可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2的尺寸系数，扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由机械设计（第八版）附图3-4得表面质量系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。八、 滚动轴承的选择及校核计算计算输入轴轴承（1）已知n=2920r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初选两轴承为角接触球轴承70000AC型根据教材P322表13-7得轴承内部轴向力FS=0.68FR 则FS1=FS2=0.68FR1=315.1N（2）FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N（3）求系数x、yFA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据教材P321表13-5得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h预期寿命足够根据相同原理，可得：表 10.2位置型号标准中间轴圆锥滚子轴承（32005）GB/T297-1994低速轴深沟球轴承（6208）GB/T276-1994九、 键连接的选择及校核计算1、输入轴与齿轮采用轴径 轴段长38mm查手册P51 选用A型平键，得： 即：键820 GB/T1096-2003 查机械设计（第八版）表6-2 得根据教材P106式6-1得2、中间轴与齿轮连接采用平键连接1）与锥齿轮的连接轴径 轴段长35mm查手册P51 选用A型平键，得： 即：键825 GB/T1096-2003 查机械设计（第八版）表6-2 得根据教材P106式6-1得2）圆柱直齿轮的连接轴径 轴段长56mm查手册P51 选用A型平键，得： 即：键1040 GB/T1096-2003 查机械设计（第八版）表6-2 得根据教材P106式6-1得1、 输出轴与齿轮2连接用平键连接轴径 轴段长56mm查手册P51 选用A型平键，得： 即：键1035 GB/T1096-2003 查机械设计（第八版）表6-2 得根据教材P106式6-1得十、 减速器的润滑与密封1、齿轮的润滑因齿轮的圆周速度45%，长度60%；（4）角接触球轴承7213C、7218C、7220C的轴向游隙均为0.100.15mm；用润滑油润滑；（5）箱盖与接触面之间禁止用任何垫片，允许涂密封胶和水玻璃，各密封处不允许漏油；（6）减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围；（7）减速器外表面涂灰色油漆；（8）按减速器的实验规程进行试验。=0.7916=5.46= 电动机型号：Y132S2-2Z1=20Z2=52i0=2.6Hlim3570MpaHlim4350Mpam=2.56mmYFa3=2.80YSa3=1.55YFa4=2.22YSa4=1.77Flim3=290MpaFlim4 =210MpaSF=1.25F3=232MpaF4=168MpaF3=90.89MPaF4=4.5MPaa =150A0=110d=18mmFR1=FR2=500.2NFa=0x1=1 x2=1y1=0 y2=0P1=750.3NP2=750.3NP=750.3NCr=23000NLh=1047500h设计小结经过几周的时间终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，感觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。还将过去所学的一些机械方面的知识系统化，使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、工程材料、机械设计课程设计等于一体。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。刚刚开始时真的使感觉是一片空白，不知从何处下手，在画图的过程中，感觉似乎是每一条线都要有一定的依据，尺寸的确定并不是随心所欲，不断地会冒出一些细节问题，都必须通过计算查表确定。 设计实际上还是比较累的，每天在电脑前画图或是计算的确需要很大的毅力。从这里我才真的体会到了做工程的还是非常的不容易的，通过这次课程设计我或许提前体会到了自己以后的职业生活吧。经过这次课程设计感觉到自己还学到了很多的其他的计算机方面的知识，经过训练能够非常熟练的使用Word。并且由于在前期为了选定最终使用的CAD软件，通过比较学习我了解了CAD软件的大致框架，觉得受益匪浅。所以这次课程设计，我觉得自己真的收获非常的大。这次课程设计应该是达到了预期的效果。参考文献1 濮良贵、纪名刚机械设计（第八版）北京：高等教育出版社，20062 龚溎义、罗圣国机械设计课程设计指导书（第二版）北京：高等教育出版社，19903 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册（第二版）北京：高等教育出版社，19994 陈铁鸣新编机械设计课程设计图册北京：高等教育出版社，20035 洪钟德简明机械设计手册.同济大学出版社. 2002年5月第一版；6 周明衡减速器选用手册化学工业出版社.主编. 2002年6月第一版；第-35-页