北航机械设计课程设计.docx

机械设计基础课程设计设计题目：带式运输机传动装置设计III设计者： 班 级： 指导老师： 年 月 日 校名： 目录第一章 设计任务书41.1课题题目41.2传动方案分析及原始数据：4第二章 传动方案的拟定52.1整体方案52.2 减速器说明5第三章 电动机的选择63.1类型和结构形式的选择：63.2 确定电机的额定功率：6第四章 传动系统的运动和动力参数8第五章 传动零件的设计计算和校核105.1 闭式齿轮传动设计105.2 开式齿轮传动设计15第六章 轴的设计计算和校核216.1高速轴的设计与校核：216.2低速轴的设计与校核24第七章 滚动轴承的选择和寿命计算297.1高速轴轴承的选择297.2低速轴轴承的选择30第八章 键和联轴器的选择328.1 键的选择328.2 联轴器的选择33第九章 润滑的选择349.1闭式减速齿轮的润滑349.2滚动轴承的润滑34第十章 密封形式的选择34第十一章减速器机体各部分结构尺寸其它技术说明3511.1 减速器集体各部分尺寸3511.2其它技术说明：35参考文献36第一章 设计任务书1.1课题题目u 带式运输机传动装置设计III1.2传动方案分析及原始数据：u 设计要求：1) 设计用于带式运输机的传动装置2) 带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为5%。3) 使用期限为10年，大修期三年，小批量生产，两班制工作。u 原始数据：1) 运输带卷筒所需功率P/(kW)：3.4；2) 运输带卷筒工作转速n (r/min)：74；3) 卷筒中心高H (mm)：300。u 设计任务：1) 减速器装配图1张（A0或A1图纸）；2) 零件工作图2张（大齿轮、低速轴，A3图纸）；3) 设计计算说明书1份，50008000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容。第二章 传动方案的拟定2.1整体方案根据设计任务书，该方案的设计分成减速器（传动部分）和工作机（执行部分）两部图 2- 1带式运输机传动装置设计参考图分，如图 2- 1带式运输机传动装置设计参考图所示。2.2 减速器说明减速器为一级闭式圆柱齿轮和一级开式齿轮组成，以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率与稳定性、可靠性，同时闭式减速器采用水平剖分、封闭结构，这样有利于在粉尘较大的环境下工作。设计时闭式齿轮传动均采用斜齿轮，这是因为斜齿轮相对于直齿轮啮合性能好，重合度大，机构紧凑，而设计制造成本基本与直齿轮相同。开式齿轮传动一般用于低速，为使支承结构简单，常采用直齿轮，本设计中则采用直齿轮。第三章 电动机的选择3.1类型和结构形式的选择：按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列全封闭自扇冷式三相异步电动机，电压为 380/220V；3.2 确定电机的额定功率：（1）运输带卷筒所需功率P卷筒=3.4Kw（2）从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率 总=12234 1=0.99 滚动轴承效率； 2=0.97 闭式齿轮传动效率； 3=0.95 开式齿轮传动效率；4=0.99 联轴器效率； 所以： 总=12234 =0.9930.970.950.99 =0.885 （3）电动机所需功率为：查机械设计综合课程设计附录表6-164系列电动机的技术数据 取可见有三种Y系列三相异步电动机可用，分别为： Y112M-4、 Y132M1-6、 Y160M1-8，三者参数比较如下：型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）尺寸机械设计综合课程设计附录表6-164电动机选用 Y132M1-6型Y112M-44150014402.22.2中Y132M1-610009602.02.0中Y160M1-87507202.02.0长综合考虑总传动比及尺寸大小，选取 Y132M1-6型第四章 传动系统的运动和动力参数1 计算总传动比：运输带卷筒的转速为：n=74（r/min）所以： i总=n满n=96076=12.972 传动比分配：取，则 i开=i总i闭=12.974=3.2433 确定各轴运动和动力参数=4=3.2430轴（电动机轴）：1轴（低速轴、输入轴）2轴（中间轴）；3轴（大齿轮轴）；各轴的运动和动力参数列表如下：轴名功率P/kw转矩T/Nm转速n/r/min传动比i输入输出输入输出1电机轴38438.696041轴3803.7637837.49603.2432轴3653611451442403轴34334044343974第五章 传动零件的设计计算和校核5.1 闭式齿轮传动设计考虑到主动轮的转速不是很高（约为960r/min）,传动尺寸无严格的限制，批量较小，故小齿轮用45号钢，调质处理，硬度为HB=229286，平均取为240HB，大齿轮用45号钢，正火处理，硬度HB=162217，平均取200HB，精度等级选为8级。注：表中图表来自于机械设计计算项目计算内容计算结果（1）初步设计计算转矩齿宽系数由图2-14，取接触疲劳极限由图2-24得到；初步计算需用接触应力值由表B-1，估计取动载荷系数初步计算小齿轮直径（闭式软齿面）由附录B中式（B-2）得初取初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表2-1选择8级精度齿数、模数和螺旋角取取，=258.56mm由表2-4取与估计值13接近使用系数由表教材2-7原动机均匀平稳，工作机有中等冲击动载系数由教材图2-6齿间载荷分配系数先求由表2-8，软齿面斜齿轮，精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图2-18查出弹性系数由表2-15查出重合度系数由表2-5得由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力由表2-17取一般可靠度系数总工作时间应力循环次数（单向运转取）接触寿命系数由图2-27查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表2-18按调质钢查润滑油膜影响系数取为验算合格（3）确定主要传动尺寸中心距圆取整螺旋角合理端面模数分度圆直径齿宽取：（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数由图2-20,查得应力修正系数由图2-21查得螺旋角系数由图2-22查取重合度系数齿向载荷分布系数由图2-9查取许用弯曲应力校核试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表2-17查最小安全系数由图2-18确定尺寸系数由图2-32确定弯曲寿命系数另外取合格静强度校核因传动无严重过载，故不作静强度校核（5）小结：齿轮主要传动尺寸列表压力角模数25mm螺旋角分度圆直径齿顶高2.5mm齿根高3.125mm齿顶间隙0625mm齿根圆直径中 心 距160mm齿 宽齿顶圆直径5.2 开式齿轮传动设计考虑到主动轮的转速不是很高（约为240r/min）,传动尺寸无严格的限制，批量较小，故小齿轮和大齿轮都用45号钢，调质处理，硬度HB=229286，平均取240HB，精度等级选为8级。由于开式齿轮的主要失效形式为弯曲疲劳折断和磨粒磨损，开式齿轮的设计按弯曲疲劳强度进行计算，并将得出的模数增大10%20%来考虑磨损影响，由于磨损速度大大超过齿面疲劳裂纹扩展，故无需进行接触疲劳强度计算。为使支承结构简单，开式齿轮选用直齿圆柱齿，同时采用软齿面。计算项目计算内容计算结果（1）初步设计计算转矩齿宽系数由表2-14，取接触疲劳极限由教材机械设计图2-30得到；值由表B-4，估计取动载荷系数初步估计齿轮齿数齿形系数由图2-10,查得应力修正系数由图2-21查得初步计算小齿轮直径（开式软齿面）初取初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表2-1选择8级精度齿数、模数由取，=222mm由表2-4取使用系数由表教材2-7原动机均匀平稳，工作机有轻微冲击冲击动载系数由教材图2-6齿向载荷分布系数重合度系数由表2-5得齿形系数由图2-10,查得应力修正系数由图2-21查得重合度系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数由图2-9查取许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表2-17查最小安全系数由图2-18确定尺寸系数由图2-32确定弯曲寿命系数另外取合格静强度校核因传动无严重过载,故不作静强度校核（3）小结：齿轮主要传动尺寸列表压力角模数3mm分度圆直径齿顶高3mm齿根高3.75mm齿顶间隙0.75mm齿根圆直径中 心 距291mm齿 宽齿顶圆直径第六章 轴的设计计算和校核6.1高速轴的设计与校核：计算项目计算内容计算结果材料的选择为45号钢，正火处理，硬度HB=170217材料系数查表1-3有C=110估算轴径按联轴器标准，取d=24mm，轴头长取52mm轴结构初步设计初选深沟球轴承6007，内径d=35mm，宽度B=14mm，外径D=62mm，所以轴的结构初步设计如图：齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图竖直面反力及弯矩竖直面内收力图垂直面弯矩图水平面反力及弯矩水平面受力图水平面弯矩图合成弯矩合成弯矩图转矩图应力校正系数用插入法由表1-4中求得，计算当量弯矩截面C出是危险面当量弯矩图校核需用弯曲应力为符合要求6.2低速轴的设计与校核计算项目计算内容计算结果材料的选择为45号钢，正火处理，硬度HB=170217材料系数查表1-3有C=110估算轴径考虑到键槽的影响，最小直径放大3%，即：轴结构初步设计所受转矩大齿轮圆周力大齿轮径向力大齿轮轴向力小齿轮圆周力小齿轮径向力轴受力图垂直面反力与弯矩垂直面内收力图垂直面弯矩图水平面反力及弯矩水平面受力图水平面弯矩图合成弯矩计算合成弯矩图转矩图应力校正系数用插入法由表1-4中求得，当量弯矩图计算当量弯矩截面B出是危险面校核需用弯曲应力为符合要求第七章 滚动轴承的选择和寿命计算7.1高速轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式选用一对深沟球轴承，按轴径初选2尺寸系列的深沟球轴承6207。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册6007轴承主要性能参数如下：d=35mm,D=62mm,B=14mm，；轴承受力分析轴承受力情况确定A端X、Y值由表8-7，得冲击载荷系数由表8-8查得A端轴承当量动载荷确定B端X、Y值由于，冲击载荷系数由表8-8查得B端轴承当量动载荷轴承寿命（球轴承）寿命合格7.2低速轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式选用一对深沟球轴承，按轴径初选2尺寸系列的深沟球轴承6208。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册6409C轴承主要性能参数如下：d=45mm,D=120mm,B=29mm,；轴承受力分析轴承受力情况；确定A端X、Y值由表8-7，得冲击载荷系数由表8-8查得A端轴承当量动载荷确定B端X、Y值由表8-7，D端轴承当量载荷轴承寿命（球轴承）该轴承满足寿命要求。第八章 键和联轴器的选择8.1 键的选择键的选择主要考虑所传递的扭矩的大小，轴上零件是否需要沿轴向移动，零件的对中要求等等。计算项目计算内容计算结果（1）高速轴与联轴器连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键A型，由手册查得d=24mm时，选用键GB/T1096-1990转矩键长接触长度许用挤压应力校 核查表可得45钢许用挤压应力为=（100-120）MPa满足要求（2）低速轴与闭式减速大齿轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键A型，由手册查得d=50mm时，选用键GB/T1096-2003转矩键长接触长度许用挤压应力校 核查表可得45钢的许用挤压应力为=（100-1200）MPa满足要求（3）低速轴与二级开式减速小齿轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键A型，由手册查得d=30mm时，同时考虑到同一根轴尽量选用相同公称尺寸的键，选用键GB/T1096-2003转矩键长接触长度许用挤压应力校 核查表可得45钢的许用挤压应力为=（100-1200）MPa故满足要求8.2 联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用梅花形弹性联轴器，取载荷使用系数k=1.3。选用JA3860/YB2452型MT3a（GB/T 5272）型联轴器,根据主动轴连接联轴器处，将各种参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型TL49067002452128HT200Y型联轴器承受转矩故：合适ML3MT3a型GB/T 5272梅花形弹性联轴器第九章 润滑的选择9.1闭式减速齿轮的润滑减速器中的一级闭式减速齿轮,由于齿轮外缘的回转速度（3.22m/s）小于12m/s，因此采用浸油润滑，选用全损耗系统用油（GB443-1989）,浸油深度应没过至少1个齿高，一般不应小于10mm。9.2滚动轴承的润滑两对深沟球轴承轴承处的传动零件轮缘线速度均大于，所以两对轴承使用油润。第十章 密封形式的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的运