机械设计课程设计---带式运输机传动装置.doc

目 录一、设计任务书2二、电机的选择计算2.1选择电动机的类型32.2选择电动机容量32.3确定电动机转速32.4确定电动机型号3三、运动和动力参数的计算3.1 计算总传动比43.2计算传动装置的运动和动力参数4四、传动零件的设计计算与校核4.1蜗轮蜗杆的选择54.2蜗杆轴的设计94.3蜗轮轴的设计104.4轴承的校核13五、箱体的设计计算5.1箱体的结构形式和材料155.2箱体主要尺寸15六、减速器结构与润滑、密封方式的概要说明16七、课程设计小结17八、参考文献19一、设计任务书设计题目：带式运输机传动装置设计（一） 设计要求：（1） 设计用于带式运输机的传动装置。（2） 连续单向运转，载荷较平稳，空载起动，运输带允许误差为。（3） 使用期限为10年，小批量生产，两班制工作（8小时/天）。（二） 原始技术数据已知条件传送带工作拉力f（kn）传送带工作速度v（m/s）滚筒直径d（mm）参数2.41400（三） 课程设计内容（1）传动装置的总体设计。（2）传动件及支承的设计计算。（3）减速器装配图及零件工作图。（4）设计计算说明书编写。每个学生应完成：（1）部件装配图一张（a1）。（2）零件工作图2张（a3）。 （3）说明书一份。二、电机的选择计算2.1.选择电动机的类型按工作要求和条件选取y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，电压380v。2.2选择电动机容量工作机所需的功率： 设备工作机所需电动机的功率由电动机至工作机之间的总效率： 其中 分别为联轴器，滚动轴承，蜗杆和卷筒的传动效率。查表可知=0.99（弹性柱销联轴器）、=0.98（滚子轴承）、=0.72（单头蜗杆）、 =0.96（卷筒） 所以：所以电动机输出功率： 因载荷平稳，电动机额定功率略大于计算功率即可，所以选取电动机的额定功率为4kw。2.3确定电动机转速滚筒的工作转速为 2.4确定电动机型号蜗杆减速器的传动比范围为1040，电动机的可选范围为：（1040）47.77=477.71910.8r/min。符合要求的转速有750，1000，1500 r/min。综合考虑电动机和传动装置的情况来确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可以选择同步转速1500r/min，电动机的型号为y112m-4。三、运动和动力参数3.1 计算总传动比： 3.2计算传动装置的运动和动力参数 3.2.1 电动机轴：转速：功率： 转矩： 3.2.2 蜗杆轴：转速：功率： 转矩： 3.2.3 蜗轮轴：转速：功率： 转矩： 3.2.4 滚筒轴： 转速：功率： 转矩：四、传动零件的设计计算与校核 4.1蜗轮蜗杆的选择 4.1.1选择蜗轮蜗杆类型：根据 gb/t10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆zi 4.1.2 材料的选择蜗杆选择45钢，螺旋齿面要求调质处理，硬度为4555hrc，蜗轮用铸锡磷青钢zcusn10p1，金属模铸造，为了节约成本，仅齿圈用铸锡磷青钢制造，而轮毂用灰铸铁ht100制造。4.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计传动中心矩：(1) 确定作用在蜗轮上的转矩=525.7nm(2) 确定载荷系数k因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数,由于转速不高，冲击不太大，可选取动荷系数,则(3) 确定弹性影响系数因蜗轮材料是铸锡磷青铜，故=160(4) 确定接触系数先假设蜗杆分度圆d1和传动中心矩a的比值，可查得=2.75(5) 确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜，蜗杆螺旋齿面硬度45hrc，从表中查得应力循环次数寿命系数=0.72*268=193（6）计算中心矩取中心矩a=160mm 因i=30.14取m=8 , 蜗杆分度圆直径,验证传动比：,符合要求。4.1.4蜗轮与蜗杆的主要参数和几何尺寸（1）蜗杆分度圆直径齿数轴向齿距导程直径系数，齿顶圆直径，齿根圆直径分度圆导程角，齿宽(2)蜗轮蜗轮齿数=31,变位系数为,蜗轮分度圆直径,蜗轮喉圆直径,蜗轮齿根圆直径,蜗轮咽喉母圆半径，蜗轮宽。4.1.5校核齿跟弯曲疲劳强度当量齿数根据 , , ,螺旋角系数=许用弯曲应力从表11-8中查得：=56mpa寿命系数=所以弯曲强度满足要求。4.1.6验算效率已知=542385.7 , 与相对滑动速度有关从表11-18中用插值法查得：=0.0206 =1.17 代入式中=0.216 =0.1998则=0.86 大于原估计值，因此不用重算。4.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于用机械减速器。从gb/t10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f,标注为8f gb/t10089-1988。蜗杆与轴做成蜗杆轴，蜗轮采用齿圈式，用铸锡磷青铜与铸铁轮芯组成，采用h7/r6配合。4.2蜗杆轴的设计4.2.1轴的材料的选择考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。选用45钢，淬火处理。4.2.2最小直径的计算 考虑到蜗杆的齿顶圆直径为96，查表gb 4323-84 选用hl4弹性柱销联轴器，标准孔径d=45mm，即轴的最小直径为联轴器轴孔长度为：84mm。4.2.3轴的结构设计（1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，右端需制出一轴肩，取。根据结构设计的要求，取。（2）选择滚动轴承。因轴上同时受有径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，参照,选用30212，尺寸，。结合箱体的结构要求，取。（3）右端需制出一定位轴肩，取，为轴环。取退刀槽长度（4）蜗杆总长l=82+50+42+12+40+104+40+12+42=424mm。4.2.4键的选择与校核根据轴段直径，选用a型平键连接。尺寸为149，l=70mm。,，符合要求。4.3蜗轮轴的设计4.3.1轴的材料的选择选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取a0=112，于是得：轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。4.3.2联轴器的选择计算转矩=,查表14-1，选取=1.5，则有查表gb 4323-84 选hl4选弹性联轴器，标准孔径d=42mm，半联轴器长度为l=84mm， 。4.3.3轴的结构设计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要求，右端需制出一轴肩，定位轴肩高度在（0.070.1）d范围内，故，取直径d2=50mm。密封圈d=69mm,d=49mm。（2）选择滚动轴承。因轴上同时受有径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，参照d2=50mm,选用30211，尺寸，。考虑到蜗杆轴承端盖的的外径为150mm,蜗轮轮毂宽取90mm,蜗轮轴段长为88mm,取蜗轮轴段中心到内壁的距离为70mm，。（3）蜗轮轴总长l=82+50+64+88+10+54=348mm4.3.4键的选择与校核根据轴段直径，选用a型平键连接。联轴器段选键为128，l=70mm。,，不符合要求。一个键不满足要求，改用双键连接，相隔180布置双键的工作长度。，满足要求。蜗轮段选键1811，l=60，,，,满足要求。4.3.5轴的校核(1)确定各向应力和反力蜗轮分度圆直径d=248 mm 转矩t=525.7 nm蜗轮的切向力为：ft=2t/d=2525.7103/248=4239.5 n蜗轮的径向力为：fr=ft =4239.5tan20/cos54238 =1550.7 n蜗轮的轴向力为：fa=ft =4239.5tan54238 =423.2 n(2) 垂直平面上： 支撑反力： = =1046 n n水平平面： n n1)确定弯矩 nmm 垂直弯矩： nmm nmm 合成弯矩： = nmm 扭矩t=525.7 nmm2)按弯矩合成应力校核该轴端强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变应力。取=0.6 轴端计算应力： 故是安全的。4.4轴承的校核校核30212 查表gb/t297-1994 额定动载荷cr=102103 n 基本静载荷cor=130103 n(1) 求两轴承受到的径向载荷fr1和fr2由前面设计蜗轮时求得的：fr1v=1046 nfr2v=505 nfr1h=2054.2nfr2h=2185 nfr1= nfr2= n(2) 求两轴承计算轴向力fa1和fa2查表gb/t297-1994可知 e=0.4fd1=fr10.4=23050.4=922 nfd2=fr20.4=22420.4=896.8 n轴向力fae=因为fae+fd2=1286+896.8=2182.8 n=fa1 fa2=fd2=896.8 n(3) 求当量动载荷p1和p2由表13-5 分别计算p1、p2，取fp=1.5,则p1=fp(x1fr1+y1fa1)=1.5 （0.42305+1.52182.8）=6294 np2=fp（1fr2）=3363 n（4） 验算轴承寿命因为p1p2，所以轴承的受力大小计算： 所以轴承满足寿命要求。五、箱体的设计计算5.1箱体的结构形式和材料箱体采用铸造工艺，材料选用ht200。中型铸件，最小壁厚810mm。5.2箱体主要尺寸 名称 减速器型式及尺寸关系箱座壁厚 ，取10mm 箱盖壁厚 =0.85=8.5mm 取=10mm箱座凸缘厚度b，箱盖凸缘厚度，箱座底凸缘厚度 b=1.5=15mm=1.5=15mm =2.5=2.510=25mm地脚螺钉直径及数目 =0.036a+12=17.76,取=20mm n=4轴承旁联接螺栓直径 =0.075=13.5mm 取=14mm盖与座联接螺栓直径 =（0.50.6） 取=10mm联接螺栓d2间的间距ll=150200mm轴承端盖螺栓直径=（0.40.5） 取=10mm 窥视孔盖螺栓直径 =（0.30.4）df 取=8mmdf，d1，d2至外壁距离 df，d2至凸缘边缘距离 c1=26,20,16 c2=24,14轴承端盖外径 ，取150mm 箱盖，箱座筋厚 m2=10mm蜗轮外圆与箱内壁间距离 1=15mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离 2=25mm六、减速器结构与润滑、密封方式的概要说明减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照后附装配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由i箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。6.1减速器的润滑由于v=6.04 m/s12 m/s，选用浸油润滑。蜗轮润滑采用an68型工业油浸油高度为蜗杆外径的1/3左右轴承润滑选用 zl-3型润滑脂 (gb 7324-1987）6.2减速器的密封6.2.1箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂漆或水玻璃。6.2.2 观察孔和油孔等处接合面的密封用石棉胶橡纸，垫片进行密封。6.2.3 轴承孔的密封、闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部，轴段外伸端透着间的间隙采用毡圈油封。6.2.4 轴承靠近机体内壁处用挡圈油环密封以防止润滑油进入轴承的内部。七、课程设计小结我这次设计的是用于带式运输机传动装置的一级蜗杆减速器。通过三个星期的计算设计和画图，感到受益良多。这次设计让我们进一步巩固和加深所学的知识，通过设计把机械设计及其他有关先修课程（如机械制图、理论力学、材料力学、工程材料等）中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。通过这次课程设计，我获得了如下收获：（一） 对之前所学知识有了比较深入全面的掌握，知识的综合应用更是锻炼了一个人的实践能力。（二） 之前所学的知识都是很基础，很零散的，只有真正运用与实践中才有实际意义。