研究设计带式输送机传动装置机械研究设计说明书.doc

机械设计基础课程设计计算说明书设计题目 带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器系 机电工程系 专业 数控技术 班级设计者 指导教师2011年 07 月 12 日目录一、设计任务书0二、带式运输送机传动装置设计1三、普通V带传动的设计5四、直齿圆柱齿轮传动设计6五、低速轴系的结构设计和校核9六、高速轴结构设计16七、低速轴轴承的选择计算18八、低速轴键的设计19九、联轴器的设计20十、润滑和密封20十一设计小结21参考资料22一.设计任务书一.设计题目设计带式输送机传动装置。二.工作条件及设计要求1.设计用于带式运输机的传动装置。2.该机室内工作，连续单向运转，载荷较平稳，空载启动。运输带速允许误差为5%。3.在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为十年，大修期为3年。三.原始数据第三组选用原始数据：运输带工作拉力F=1250N 运输带工作速度V=1.5m/s 卷筒直径D=240mm四.设计任务1.完成传动装置的结构设计。2.完成减速器装备草图一张（A1）。3.完成设计说明书一份。二.带式运输送机传动装置设计电动机的选择1.电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机2.电动机功率的选择：=Fv/1000=1250*1.5/1000=1.875kw3.确定电动机的转速：卷筒工作的转速 =60*1000/(*D)=60*1000*1.5/(3.14*240)=119.43r/min 4.初步估算传动比：=/=/=或=8.3712.55因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min或1500r/min的比较合适。5.分析传动比，并确定传动方案（1）机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力，变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作的性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要结构简单，制造方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机、工作机为皮带输送机。传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器（由机械设计基础课程设计指导书表2.2V带传动比在24比较合适，圆柱齿轮传动比在35比较合适，=620在8.3712.55范围内）选用V带传动是V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，还可以缓和和冲击振动。齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广、使用寿命较长。由于本运输送机是在室内，考虑工作的背景和安全问题，固在齿轮区采用封闭式，可达到更好的效果。故其方案示意图如下图所示：方案简图6.传动装置的总功率由图1可知：由表9-3可知。初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度查表可知=096*099*0.97*0.99*099*0.99*0960.867.电动机所需的工作功率查机械设计基础课程设计指导书附录8可知。符合同步转速1000r/min Y132S-6和1500r/min Y100L2-4适合，考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格比较，则选n=1000r/min。即确定Y132S-6，其额定功率，满载转速为960r/min。8.分配传动比又 取 则 9.计算各轴的转速轴 轴 10.计算各轴的功率11.计算各轴的转12.运动和动力参数计算结果列出表轴名参数电动机轴卷筒轴转速n（r/min）960477.6119.4119.43输入功率P（kw）2.22.112.031.99输入转矩T()21.8942.19162.37159.13传动比i 2.014 1效率 0.96 0.94 0.94三.普通V带传动的设计设计说明书步骤计算及说明结果（1）计算功率查表10-4可知取则（2）选择带型据和由 图10-3可知 选A型带A型（3）确定带轮基准直径由表10-1可知，确定则查表取标准值（4）验算带速V=5.024 因为5m/sv25m/s符合要求（5）计算带长初定中心距取带的基准长度由表10-3选取相近的（6）确定中心距a=386.5 mm（7）验算包角符合要求（8）确定带的根数Z据和 ，查表10-5可知。i=2.01和查表10-6可知.由小轮包角查表10-7。查表10-3可知. 则有取Z=3(9)单根V带的的初拉力（10）作用在轴的力四.直齿圆柱齿轮传动设计设计说明书步骤计算及说明结果（1）选择齿轮材料和精度小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS。因为是普通减速器，有表11-2选用8及精度。小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS(2)接触疲劳强度设计载荷系K小齿轮转矩齿数和齿宽系数许用接触应力两齿轮均为刚质齿轮，由式（11.6）可求出值，先确定有关参数与系数；查表11-3取K=1.1K=1.1小齿轮齿数取.则大齿轮齿数为,单级齿轮传动对称布置，由表11-5取齿宽系数由图11-8查得查表11-7查得安全系。按预期寿命10年，单向运转，两班制工作，计算应许用接触应力分度圆直径力循环次数、.则由图11-11得,由式（11.9）有由式（11.6）得（3）几何尺寸计算查表4-3.取标准模数m=2.5mm.则（3）几何尺寸计算（4）按齿根弯曲疲劳强度校核许用弯曲应力齿形系数及应力修正系数强度校核齿轮圆周速度根据式11.7,如,则校验合格 由表11-9查得由表11-7查得。由图11-10查得由表11-6查得 由式11.7得可知选8级精度合适五.低速轴系的结构设计和校核一.低速轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法，并确定许用应力。 选用45号钢，正火处理，查表12.1得抗拉强度，查表12-4得许用弯曲应力2.估算最小直径：查表12-2 取C=110 则 考虑轴外伸端和联轴器用一个键连接，故将轴径放大5%。查机械设计基础课程设计指导书附表9.3可知联轴器选HL2。轴径放大5%即取合适。2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度I段：联轴器取D=30,L=82则 长度取h=2c c=2mmII段:初选用6008型深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为15mm.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。取套筒长为20mm，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42mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：III段直径段直径长度取但此段左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将段直径为55mm由手册得：c=2.25 h=2c=22.25=4.5mm段直径. 长度段直径. 长度由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=107mm二.低速轴的校核按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知求转矩：已知=162370N/mm求圆周力：根据课本式得求径向力根据课本式得因为该轴两轴承对称，所以： (1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）MC1=16N/m轴承支反力：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(3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为： =43.984N/m(4)绘制合弯矩图（如图d） =46.8N/m(5)绘制扭矩图（如图e） =162.37N/m转矩： =162.37N/m(6)绘制当量弯矩图（如图f）=106.62N/m转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩： =+(T)= (7)校核危险截面C的强度由式（6-3）该轴强度足够。六.高速轴结构设计输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45号调质处理，硬度（217255HBS）根据课本取c=110d110mm=18.04mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=18.04(1+5%)mm=18.94选d=20mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度I段：直接连V带轮长度取h=2c c=2.5mmII段:初选用6007型深沟球轴承，其内径为35mm,宽度为14mm.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。取套筒长为18mm，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42mm，故II段长：III段直径段直径长度取此段为齿轮轴部分，且齿轮轴在中间左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将段直径为42mm由手册得：c=1.75 h=2c=21.75=3.5mm段直径. 长度段直径. 长度七.低速轴轴承的选择计算(1)已知2、计算输出轴承(2)计算轴向载荷、两轴承径向反力：(3)计算当量动载荷P (4)计算轴承寿命根据手册6008型轴承Cr=17000N, =3根据工作要求，查课本表19-9得：f=1.0, 表12-10得f=1.0.故此轴承预期寿命足够八.低速轴键的设计由前面可知，低速轴齿轮的直径为，轮宽度50mm（1） 平键类型和尺寸选择：选A型平键，根据轴径直径d=40mm和轮 宽度50mm。从表12-6查得键的截面尺寸b=12 h=8 L=40mm。此键的标记为GB/T10951990。（2） 校核挤压强度工作长度 由，查表12-6得，则（3） 校核剪切强度查表12-6得故挤压和剪切强度足够。九联轴器的设计（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算 由可知其中为工作情况系数，由课本表5-2得计算转矩（3）型号选择根据，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T 5014-2003，选用HL2型弹性柱销联，其额定转矩 许用转速n=5600r/min 。因为故符合要求十 .润滑和密封1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2)对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十一. 设计小结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。参考资料1李文主编 、机械制图、天津大学出版社。2韦林、李小红主编、机械结构分析与设计、北京理工大学出版社。3陈立德主编、机械设计基础课程指导书（第三版）、高等教育出版社。