机械设计课程设计-链板式输送机传送装置.doc

提供全套，各专业毕业设计机械设计课程设计计算说明书设计题目链板式输送机传送装置机械电子工程专业xxxxxx班设计者xx指导老师xxx2014年7月10日xxxx大学目录一、传动简图的拟定4二、电动机的选择5三、传动比的分配5四、传动参数的计算51、各轴的转速52、各轴的输入功率63、各轴的输入转矩6五、高速级齿轮传动设计计算61、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数62、按齿面接触疲劳强度设计73、按齿根弯曲疲劳强度设计84、几何尺寸计算105、主要设计参数10六、低速级齿轮传动设计计算111、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数112、按齿面接触疲劳强度设计113、按齿根弯曲疲劳强度设计134、计算几何尺寸155、主要设计结论15七、链传动设计计算15八、输入轴的设计161、求作用在齿轮上的力162、初步确定轴的最小直径163、轴的结构设计17九、中间轴设计181、求作用在齿轮上的力182、初步确定轴的最小直径193、轴的结构设计19十、输出轴的设计201、求作用在齿轮上的力202、初步确定轴的最小直径213、轴的结构设计214、确定轴上的载荷225、按弯扭合成应力校核轴的强度23十一、键的校核计算241、输入轴与半联轴器的链接242、输入轴与小圆锥齿轮的连接243、中间轴与大圆锥齿轮的连接244、中间轴与小圆柱齿轮的连接245、输出轴与大圆柱齿轮的连接256、输出轴与滚子链轮的连接25十二、高速轴滚动轴承的寿命校核计算25十三、箱体的设计271、箱体的基本结构设计272、箱体的材料及制造方法273、箱体各部分的尺寸27十四、润滑和密封设计281、润滑282、密封28十五.减速器的附件选择及说明291、视孔和视孔盖292、通气器的选用293、游标的选用294、油塞的选用295、定位销尺寸确定29十六、设计总结30参考文献31计算项目及内容主要结果一、传动简图的拟定1、技术参数： 输送链的牵引力： 5 kn 输送链的速度： 0.6 m/s 链轮的节圆直径： 399 mm2、工作条件： 连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差5%。链板式输送机的传动效率为95%。3、拟定传动方案传动装置由电动机，减速器，工作机等组成。减速器为二级圆锥圆柱齿轮减速器。外传动为链传动。方案简图如图。计算项目及内容主要结果二、电动机的选择选择三相异步交流电动机1、转速选择同步转速2、功率（1）工作机所需功率：(2) 电动机至工作机的总效率：(3) 所需电动机的功率：查表可选择y112m-4型y系列三相异步电动机。三、传动比的分配电动机的满载转速: 工作机的转速：总传动比：取链传动的传动比,则圆锥-圆柱齿轮减速器的传动比。取高速级锥齿轮的传动比，则低速级传动比。四、传动参数的计算1、各轴的转速（1）高速轴i的转速：（2）中间轴ii的转速：（3）低速轴iii的转速：y112m-4型计算项目及内容主要结果（4）链轮轴iv的转速：2、各轴的输入功率p（kw）（1）高速轴i的输入功率：（2）中间轴ii的输入功率：（3）低速轴iii的输入功率：（4）链轮iv的输入功率：（联轴器的效率，一对轴承的效率）3、各轴的输入转矩（1）高速轴i的输入转矩：（2）中间轴ii的输入转矩：（3）低速轴iii的输入转矩：（4）链轮轴iv的输入转矩：列表如下：电机轴轴i轴ii轴iii轴iv功率pkw43.963.803.693.50转矩t(nmm)2.65x1042.63x1046.30x1042.45x1051.15x106转速n(r/min)1440144057614429传动比i12.543.3效率0.990.960.970.95五、高速级齿轮传动设计计算输入功率,齿数比，工作寿命10年。1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数计算项目及内容主要结果（1）选用标准直齿锥齿轮传动，压力角取为20o。（2）选用7级精度，小齿轮材料为40cr（调质处理），齿面硬度280hbs，大齿轮材料为45钢（调质处理），齿面硬度240hbs。（3）选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数，取z2=60。2、按齿面接触疲劳强度设计（1）小齿轮的分度圆直径1）确定公式中各参数值试选小齿轮传递的转矩选取齿宽系数查得区域系数查得材料的弹性影响系数计算接触疲劳许用应力查得小齿轮、大齿轮的接触疲劳极限分别为计算应力循环次数：可查得接触疲劳寿命系数取失效概率为1%，安全系数s=1得：取和中较小者作为许用应力即：2）计算分度圆直径：在此处键入公式。计算项目及内容主要结果取（2）调整小齿轮的分度圆直径1）数据准备圆周速度：当量齿轮的齿宽系数：2）计算实际载荷系数查得使用系数根据，8级精度查得动载荷系数取齿间载荷分配系数取齿向载荷分配系数则实际载荷分配系数：可得分度圆直径：相应的齿轮模数：3、按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定各参数值:1)试选计算项目及内容主要结果2)计算由分锥角和可得当量齿数可查得齿形系数查得小齿轮和大齿轮的翅根弯曲疲劳强度分别为查得弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数查应力修正系数则：, 取两者较大的，即：计算模数：计算项目及内容主要结果取=1.453mm（2）调整齿轮模数1）数据准备圆周速度：齿宽：2）计算实际载荷系数根据，8级精度，查得,则实际载荷分配系数：按实际载荷系数算得齿轮模数为：取标准模数，按接触疲劳强度算得的分度圆直径齿数：取则，取4、几何尺寸计算（1）分度圆直径，（2）分锥角：,（3）齿宽 ,取5、主要设计参数齿数，模数，压力角，分锥角，分度圆直径,，齿宽。直齿锥齿轮7级精度计算项目及内容主要结果六、低速级齿轮传动设计计算输入功率,齿数比，工作寿命10年。1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用标准斜齿圆柱齿轮传动，压力角取为20o。（2）选用7级精度，小齿轮材料为40cr（调质处理），齿面硬度280hbs，大齿轮材料为45钢（调质处理），齿面硬度240hbs。（3）初选小齿轮z1=20，则z2=z1u=204=80（4）初选螺旋角（5）压力角2、按齿面接触疲劳强度设计（1）小齿轮分度圆直径1）确定各参数值试选，查取区域系数重合度系数：计算项目及内容主要结果螺旋角系数查得材料的弹性影响系数计算接触疲劳许用应力查得小齿轮、大齿轮的接触疲劳极限分别为和计算应力循环次数：查取接触疲劳寿命系数,取失效概率为1%，安全系数s=1得：取两者较小者作为齿轮副的接触疲劳许用应力，即：2）计算小齿轮的分度圆直径：（3）调整小齿轮分度圆直径取1）圆周速度：2）齿宽：3)计算实际载荷系数取：,计算项目及内容主要结果载荷系数：4）按实际载荷系数计算的分度圆直径：相应的齿轮模数：3、按齿根弯曲疲劳强度设计1）计算齿轮模数1)确定各参数试选载荷系数计算重合度系数螺旋角系数：计算查得齿形系数，,查得应力修正系数,查得小齿轮、大齿轮的翅根弯曲疲劳极限分别为：,查得弯曲疲劳寿命系数,取计算项目及内容主要结果,取较大者，即：2)计算齿轮模数取（2）调整齿轮模数1）数据准备圆周速度v齿宽b: 齿高h以及宽高比b/h2）计算实际载荷系数查得,则载荷系数为：计算项目及内容主要结果根据实际载荷系数计算模数：从标准中就近取,按接触疲劳强度计算的分度圆直径计算小齿轮齿数：取，取，z1、z2互质、4、计算几何尺寸（1）计算中心距，圆整为140mm（2）修正螺旋角（3）计算小、大齿轮分度圆直径,（4）计算齿宽,取,5、主要设计结论法面模数，齿数，压力角，螺旋角，中心距，齿宽，。七、链传动设计计算已知，工作寿命10年。1、选择链轮齿数取小链轮，大链轮，取。2、确定计算功率查得工况系数，主动链轮齿数系数单排链计算功率斜齿圆柱齿轮7级精度计算项目及内容主要结果3、选择链条型号和节距根据和查得可选20a-1，链条节距为p=31.75mm。4、计算链节数和中心距初选中心距，取相应的链长为取lp0=125查表得中心距计算系数为f1=0.22410，则链传动的最大中心距为：5、计算压轴力fp链速有效圆周力为：压轴力系数，压轴力为：6、设计结论链条型号20a-1，链轮齿数,链节数,中心距。八、输入轴的设计已知输入轴上的功率，转速，转矩。1、求作用在齿轮上的力已知2、初步确定轴的最小直径链条20a-1p=31.75mmlp0=125计算项目及内容主要结果初步估算轴的最小直径，选轴的材料为45钢，调质处理，取a=120，得：因轴上有两个键槽，故直径增大10%15%，取=20 mm 左右。输入轴的最小直径为安装联轴器处的最小直径，为了与联轴器相适应，需同时选择联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表取,则：电动机型号为y112m4,由指导书表17-9查得，电动机的轴伸直径d=28 mm 。查手册可选用lt4型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为63，半联轴器的孔径为=22mm，取=22mm，半联轴器的长度为l1=38mm与轴配合的毂孔长度为38mm。3、轴的结构设计（1）拟定装配方案（2）根据轴向定位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=27mm 。左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径d=38mm ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为l=60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2轴段的长度应比l略短一些，现取l12=40mm。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据=27mm ，由指导书表15-1，初步选取02系列， 7206c，其尺寸为ddb=306216mm，故=30mm，而为了利于固定=16mm。由指导书表15-1查得d45=36mm。3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；齿轮的左端与=27mm,套筒之间采用计算项目及内容主要结果套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为41.6mm，应使套筒端面可靠地压紧轴承，l67由筒长度，挡油环长度以及略小于轮毂宽度的部分组成，故=51mm。为使套筒端面可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取=14mm。4）轴承端盖的总宽度为30mm。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l=1020mm(取18mm)，故取=66mm5）=60mm至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接轴与半联轴器之间的平键，按=22mm, 查得平键截面bh=8mm7mm,长32mm轴与锥齿轮之间的平键按=27mm，由课本表6-1查得平键截面，长为32mm，键槽均用键槽铣刀加工。为保证齿轮、半联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择半联轴器与轴配合为，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m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，其他均为r=1.6。九、中间轴设计已知求输入轴上的功率、转速和转矩1、求作用在齿轮上的力已知小圆柱齿轮的分度圆半径已知大圆锥齿轮的平均分度圆直径计算项目及内容主要结果2、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钢（调质），取，得：中间轴的最小值显然是安装滚动轴承的直径。因轴上有两个键槽，故直径增大10%15%，故3、轴的结构设计（1）拟定装配方案如图（2）根据轴向定位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，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由指导书表15-1中初步选取02系列，标准精度级的单列圆锥滚子轴承7206c，其尺寸为ddb=306216mm，所以，这对轴承均采用套筒进行轴向定位。2）取安装圆锥齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长，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，取，则。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。计算项目及内容主要结果4）取轴肩有如下长度关系：+16mm=+-7mm由于要安装轴承与甩油环与套筒、还有插入轮毂中的4mm,取由于要安装轴承与甩油环与套筒、还有插入轮毂中的3mm综合以上关系式，求出,（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由课本表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm，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，按由课本表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，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n6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为。十、输出轴的设计已知输入轴上的功率、转速和转矩1、求作用在齿轮上的力已知大圆柱直齿轮的分度圆半径计算项目及内容主要结果2、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钢（调质），根据课本表15-3，取，得中间轴的最小值显然是安装滚动轴承的直径。因轴上有两个键槽，故直径增大10%15%，故3、轴的结构设计（1）拟定装配方案如图（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度1）由图可得为整个轴直径最小处选=40 mm 。2）为了满足齿轮的轴向定位，取。根据链轮宽度及链轮距箱体的距离综合考虑取，。3）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用角接触球轴承，参照工作要求并根据=，由指导书表15-3中初步轴承7210ac，其尺寸为，所以。这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由表15-7查得7210ac型轴承的定位轴肩高度，因此取，安装支持圆柱齿轮处直径，。4）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。计算项目及内容主要结果5），。至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。（5）轴上的周向定位圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由课本表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，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；链轮的周向定位采用平键连接，按由课本表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，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n6。（6）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为。4、确定轴上的载荷根据轴的结构图，做出轴的计算简图，支承从轴的结构图，以及弯矩和扭矩图中可以看出圆柱齿轮位置的中点截面是轴的危险截面。计算出的圆柱齿轮位置的中点截面处的、及的值列于下表载荷水平面h垂直面v计算项目及内容主要结果5、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，调质处理，由课本表15-1查得许用弯曲应力，因此，故安全。经校核，轴安全计算项目及内容主要结果十一、键的校核计算1、输入轴与半联轴器的链接轴径，选取的平键界面为，长l=32mm。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=4mm，轮毂深度3.3mm。查课本表6-2得，键的许用应力。，满足强度要求。2、输入轴与小圆锥齿轮的连接轴径，选取的平键界面为，长l=32mm。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=4mm，轮毂深度3.3mm。查课本表6-2得，键的许用应力。，满足强度要求。3、中间轴与大圆锥齿轮的连接轴径，选取的平键界面为，长l=25mm。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=5mm，轮毂深度3.5mm。查课本表6-2得，键的许用应力。满足强度要求。4、中间轴与小圆柱齿轮的连接轴径，选取的平键界面为，长l=50mm。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=5mm，轮毂深度3.5mm。查课本表6-2得，键的许用应力。计算项目及内容主要结果满足强度要求。5、输出轴与大圆柱齿轮的连接轴径，选取的平键界面为，长l=50mm,选用对称双键布置。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=6mm，轮毂深度4.3mm。查课本表6-2得，键的许用应力。满足强度要求。6、输出轴与滚子链轮的连接轴径，选取的平键界面为，长l=56mm。由指导书表14-26得，键在轴的深度t=5mm，轮毂深度3.3mm。查课本表6-2得，键的许用应力。满足强度要求。十二、高速轴滚动轴承的寿命校核计算已知：1、求两轴承受到的径向载荷和计算项目及内容主要结果2、求轴承的计算轴向力和试取e=0.4因此：由插值法法得：再计算得：3、求当量动载荷查得对轴承1：；对轴承2：取则：计算项目及内容主要结果4、验算轴承寿命寿命相差不多，在可接受范围内，在经常检修的条件下注意更换轴承。十三、箱体的设计1、箱体的基本结构设计箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗，重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，各部分民尺寸一般按经验公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。2、箱体的材料及制造方法选用ht200，砂型铸造。3、箱体各部分的尺寸表1：箱体参数名称符号圆锥圆柱齿轮减速器计算结果（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径20地脚螺钉数目n4轴承旁连接螺栓直径16机座与机盖连接螺栓直径12连接螺栓d2的间距90高速,中间轴承端螺钉直径6低速轴承端螺钉直径8视孔盖螺钉直径6定位销直径(8df、d1 、d2至外机壁距离见表2d1 、d2至缘边距离见表2经检验，轴承寿命基本满足要求计算项目及内容主要结果轴承座宽度尺寸50大齿轮齿顶圆与内机壁距离10齿轮端面与内机壁的距离9.6箱座肋厚8轴承端盖外径轴承外径+5d392 / 130轴承端盖凸缘厚度9.6轴承旁连接螺栓距离尽量靠近，以md1和md3不发生干涉为准分箱面凸缘宽度尺寸42凸台高度根据低速轴承座外径确定39轴承旁凸台半径表2：连接螺栓扳手空间c1 、c2值和沉头座直径螺栓直径c1161822263440c211141620242834d018222633404861十四、润滑和密封设计1、润滑齿轮圆周速度v5m/s所以采用浸油润滑，轴承采用脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度h1对于圆柱齿轮一般为1个齿高，但不应小于10mm，保持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取齿顶圆到油池的距离为45mm。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查手册选择l-ckb 150号工业齿轮润滑油。2、密封减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承内侧、箱体接受能力合面和轴承盖、窥视孔和放油的接合面等处。1、 轴伸出处的密封：作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰