机械设计课程设计报告---皮带运输机传动装置.docx

机械基础课程设计说 明 书题 目 名 称：皮带运输机传动装置 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：09机械3班 学号 200906040308 学 生 姓 名： 指导教师姓名： 日 期： 评 定 成 绩： 机械基础课程设计说明书指导教师评语从课程设计工作态度、工作量，说明书结构、数据处理、论点论据、图表和格式，图纸质量及存在不足的综合评语： 指导教师评阅成绩（按五级评分）： 指导教师: （签名） 年 月 日目录第一章 皮带运输机传动方案的论证31.1传动装置简图：31.2工作原理31.3原始数计31.4工作条件3第二章 电动机的选择42.1 选择电动机类型42.2 选择电动机的容量42.3 确定电动机转速;4第三章 计算传动比以及分配各轴传动比5第四章 计算各轴的功率、转速和转矩5第五章 普通v带传动设计6第六章 齿轮传动设计86.1 高速级齿轮设计86.2 低速级齿轮设计9第七章 减速器装配草图设计117.1确定齿轮位置和箱体内壁线117.3中间轴设计及其校核：157.4低速轴设计及其校核：18第八章 减速器箱体设计21第九章 联轴器、润滑和密封方式的选择23第十章 设计小结23参考文献23第一章 皮带运输机传动方案的论证1.1传动装置简图： 皮带运输机传动装置 1.2工作原理 带式输送机由电动机驱动，电动机通过联轴器将动力传入两级圆柱齿轮减速器，再通过联轴器，将动力传至输送机滚筒，带动输送带工作。1.3原始数计 运输带有效应力为9000f/n;运输带速度v=0.25m/s;卷筒直径d=250mm.1.4工作条件 双班制工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，轴承寿命2年，减速器使用年限为6年，运输带允许误差+-5%。1.5论证 本课题的传动方案由原动机、v带传动、二级展开式减速装置和工作机四部分组成。结合工作条件具有轻微振动，双班制连续工作，而且是运输机。因此，在传动方案设计时还应该考虑载荷变化，过载情况以及长时间工作使电动机发热等情况。而v带传动可以使传动平稳，能缓冲吸振，可以起到过载保护，工作可靠，传动效率高，方便制造，环境适应性好，对于一般环境下，此方案是合理可行的。第二章 电动机的选择2.1 选择电动机类型 y系列全封闭式自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380v。2.2 选择电动机的容量 电动机所需工作功率为pd.（带式运输机） pd=pw/h总(kw) pw=fv/1000 (kw)h1=hv带 =0.96，h2=h轴承 =0.98，h3=h齿轮 =0.97，h4=h卷筒 =0.96，h5=h联轴器 =0.99 h总=h1h42h23h4h5=hv带h4轴承h2齿轮h卷筒h联轴器 =0.960.984 0.9720.960.99=0.79 pd=2.8 (kw)所以选择额定功率为4 kw的电动机2.3 确定电动机转速; 输送机卷筒轴的转速： nw=601000v/( d) =19.11（r/min）根据机械设计课程设计指导书p7表一取v带传动为24二级圆柱齿轮减速器传动比为840,则总传动比合理范围为16160，故电动机转速的可选范围为 =19.11=305.673056.7 表1 电动机数据方案电动机型 号额定功率电动机转速n/()质量（kg） 同 步转 速满 载转 速1y112m-4415001440432y132m-64100096063表1中，方案2的电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，结构不紧凑，制造成本高，故不可取。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格以及总传动比，选用方案1较好，即选定电动机型号为y112m-4。 第三章 计算传动比以及分配各轴传动比3.1 总传动比i 总= nm/nw=1440/19.11=75.35 3.2分配传动装置传动比i总=i di减 v带适合的传动比id=24，取id=3 i减= i总/ id =75.35/3=25.123.3 分配减速器各级传动比i减= i1齿i2齿 按展开式布置，i1齿=(1.31.6)i2齿 取i1齿=1.5 i2齿 1.5i22齿=25.12可算出：i2齿=4.09，i1齿=6.135 第四章 计算各轴的功率、转速和转矩4.1 各轴转速 轴 ni = nm/ id =1440/3=480(r/min)轴 nii= ni/ i1齿 =480/6.135=78.24 (r/min) 轴 niii= nii/ i2齿 =78.24/4.09=19.13 (r/min)卷筒轴 niv= niii =19.13 (r/min)4.2各轴功率轴 pi = pdh0i= p电hv带 =2.80.96= 2.69（kw）轴 pii= pihi ii =pih轴承h1齿轮 =2.690.980.97= 2.56（kw）轴 piii= p ii hii iii =piih轴承h2齿轮 =2.560.980.97= 2.43（kw）卷筒轴 piv=p iii hiii iv= piiih轴承h联轴器 =2.430.970.99= 2.33（kw）4.3各轴转矩 轴 t=9550pini =9.55106 2.69480=53519.79 (n.mm) 轴 t=9550piinii =9.55106 2.5678.24=312474.44 (n.mm) 轴 t=9550piiinii =9.55106 2.4319.13=1213094.62(n.mm) 卷筒轴 tiv=9550pivniv =9.55106 2.3319.13=1163173.03(n.mm)表2 各轴的运动参数名称功率（kw）转矩t（nmm）转速（r/min）传动比i电机轴2.818569.44144031轴2.6953519.7948036.1352轴2.56312474.4478.246.1354.093轴2.431213094.6219.14.091.004轴2.331163173.0319.111.00第五章 普通v带传动设计5.1 确定计算功率pca查课本表87，双班制工作，有轻微振动，取ka=1.2，则 pca= kapd=1.22.8 =3.365.2 选择v带的带型 由pca =3.36， nm =1440r/min 查课本表8-11 选择a型v带5.3 确定小、大带轮基准直径d1、d2 根据带型，参考课本表8-6和8-8 取 d1=125 d2 = id d1=375 圆整d2 =400 验算带速v： v=d1nm601000=3.141251440601000=9.42 (m/s) 在5-25 m/s范围内，合格5.4 确定中心距a，基准长度 ld 0.7（d1+d2）a02（d1+d2）即 367.5 a01050 初选a0=500 计算基准长度 ld ld0 =2a0+ 2(d1+d2)+（d2-d1）24a0=1862 又课本表8-2选ld =1800 计算实际中心距: a=a0+ld l-d02=500+1800-18622=469 因为443a515 取 a=4705.5 验算小带轮包角 =1800 -（d2-d1）57.32=146.5900 适合5.6 计算带的根数z: 查课本表8-4a取p0=1.92 查课本表8-4b取p0=0.17 查课本表8-5取k=0.913 查课本表8-2取kl=1.01 pr=(p0+ p0) k kl =1.93 z=pca/pr =3.36/1.93=1.7 取z=25.7 计算单根v带的拉力f0 (f0)min=5002.5-kzvk.pca +qv2=157 (n) q=0.1kg/m5.8 计算压轴力fq (fq)min=2z(f0)min.sin2=902.3 (n)第六章 齿轮传动设计6.1 高速级齿轮设计 1）选材选用直齿圆柱齿轮（软齿面、闭式）；精度暂定为8级；大小齿轮都用45#调质，240hbs 2）已知：i1齿 =6.135，n=480(r/min) t =53519.79(n.mm)p=2.69kw 3）确定许用应力 查课本图10-21d取hlim1 =560mpa；hlim2 =500mpa 查课本图10-20c取 fe1 =450mpa； fe2 =410mpa 取安全系数sh = 1.1 sf = 1.3 极限h1= hlim1/ sh =560/1.1= 509 (mpa) h2= hlim2/sh =500/1.1=455 (mpa)f1= fe1/ sf =450/1.3=346 (mpa) f2= fe2/ sf =410/1.3=315 (mpa)由于是软齿面的闭式齿轮传动，所以先按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度进行验算 4)确定载荷系数 双班制，有轻微震动取k=1.2； 查课本表10-7取d=0.8； 查课本表10-6取ze=188 5)计算中心距a d12.323kt1d.i+1i（zeh）2 =54 a=54(1+6.135)/2=192.65 调整中心距，同时其尾数为0和5则 a可以取值190，195,200 初选a=195 。一般z1=20-40，=80-150 ，初选z1=25，=100 z2= i1齿z1=6.13525=153 mn=2acosz1+z2=2.16。由标准数取m=2 z1+z2=192，z1+z2= z1（i1齿+1），z1=26.9，取z1=27，z2=165 重新计算i1齿=z2/z1=165/27=6.11 传动误差ci=6.135-6.116.135100%=0.4% 5% 可用 =cos-1mn(z1+z2)2a=100101” 分度圆直径：d1=mz1=227=54 d2=mz2=2165=330mm齿轮宽度 b=dd1=43.2mm，则b1=50nn，b2=45mm6）验算弯曲强度： 查课本表10-5取yfa1=2.57，yfa2=2.14, ysa1=1.60, ysa2=1.83f1=2ktyfaysa1/(b+m2+z1）=108.69(mpa)f1f2=f1 yfa2/ yfa1=90.5(mpa) f2强度足够。6.2 低速级齿轮设计 1）选材选用直齿圆柱齿轮（软齿面、闭式）；精度暂定为8级；大小齿轮都用45#调质，240hbs 2）已知：i2齿=4.09 ;nii= ni/ i1齿=78.24 (r/min); t=312474.44 (n.mm)pii= 2.56（kw）3）确定许用应力 查课本图10-21d取hlim3 =560mpa；hlim4 =500mpa 查课本图10-20c取 fe3 =450mpa； fe4 =410mpa 取安全系数sh = 1.1 sf = 1.3 极限h3= hlim3/ sh =560/1.1= 509 (mpa) h4= hlim4/sh =500/1.1=455 (mpa)f3= fe3/ sf =450/1.3=346 (mpa) f4= fe4/ sf =410/1.3=315 (mpa)由于是软齿面的闭式齿轮传动，所以先按齿面接触强度设计，再按齿根弯曲强度进行验算 4)确定载荷系数 双班制，有轻微震动取k=1.2； 查课本表10-7取d=0.7； 查课本表10-6取ze=188 5)计算中心距a d12.323ktd.i2齿+1i2齿（zeh）2 =99 a=99 (1+4.09)/2=252 调整中心距，同时其尾数为0和5则 a可以取值250，255,260,265 初选a=260 。一般z3=20-40，=80-150 ，初选z3=25，=100 z4= i2齿z1=4.0925=102 mn=2acosz1+z2=3.7。由标准数取m=4 z3+z4=137,z3+z4= z1（i2齿+1），z3=26.9，取z3=27，z4=110 重新计算i1齿=z2/z1=110/27=4.07 传动误差ci=4.09-4.074.09100%=0.48% 5% 可用 =cos-1mn(z1+z2)2a=1000402” 分度圆直径：d3=mz3=427=108mm d4=mz4=4110=440mm齿轮宽度b=dd1=69.3mm，则b3=75nn，b4=70mm6）验算弯曲强度： 查课本表10-5取yfa3=2.57，yfa4=2.14, ysa3=1.60, ysa4=1.83f3=2ktyf3ysa3/(b+m2+z3）=49.57(mpa)f3f4=f3 yfa4/ yfa3=41.95(mpa) f4强度足够。表3 齿轮设计结果齿轮 齿数z分度圆直径d 模数m中心距a 齿宽b mm高速小齿2754219550大齿165330219545低速小齿27108426075大齿110440426070第七章 减速器装配草图设计7.1确定齿轮位置和箱体内壁线 二级圆柱齿轮减速器内壁和轴承座的端面位置分布图如下：l内壁距离，应圆整；b轴承座端面距离，应圆整；1大齿轮顶圆与内机壁距离 ；2齿轮端面与内机壁距离；3轴承内侧至机体内壁之间的距离；4=812mml2=+c1+c2+（812），为机座壁厚，对于二级减速器有0.025a+39.5； c1、c2为考虑的扳手空间1=13mm; 2=11mm; 3=10mm; c1=22mm; c2=20mm7.2 高速轴设计及其校核： 1）已知参数：i1齿 =6.135，n=480(r/min)；t =53519.79(n.mm)；p=2.69kw 2）选用45#调质，硬度240hbs。 3) 估算最小直径：取a0=112 da03pn=13.6mm 4) 轴径设计： 结构示意图： 轴径尺寸确定： d1=20mm，即带轮的内径为20mm 带轮的轴向固定h=（0.070.1）d1=0.0920=1.8mm，则 d2=d1+2h=23.6mm，圆整为d2=25mmd3=d2+(12mm)满足轴承的内径系列，便于轴承安装，查手册表6-1选择d3=30mm，根据手册p64表6-1选用轴承6206，其宽度b=16mmd4=36mm,用于轴承的轴向定位 d5=d4+(12)=37mm便于齿轮安装，该齿轮的直径d=47.5mm，故df=d-2hf=47.5-2（ha*+c*）2.5=47.5-6.25=41.25mm x=（df-d4）/2=(41.25-35)/2=3.125mm，根据指导书p55,x=（df-d4）/22.5m时，齿轮可与轴分开制造，而3.1252.5m=6.25，故设计为齿轮轴 d6=36mm，根据轴承的轴向固定，符合轴承拆卸尺寸，查机械设计课程设计手册表6-1得其最小为36mm，故取36mm；d7=d3=30mm，根据手册p64表6-1选用6206轴向尺寸确定根据机械设计p160图8-14腹板式和表8-10得：对于a型带e=150.3，又带的根数为2根，故大带轮的宽度l大带轮=2e=（2150.3） =29.430.6mm=30mml=2+b低速级小+4+b高速级大+（b高速级小-b高速级大）/2+ 2b低速级小=75 b高速级大=45 b高速级小=50 根据机械设计课程设计指导书p26表3查得=+c1+c2+（812），为机座壁厚，对于二级减速器有0.025a+3=0.025260+3=9. 5mm，取=10mm，2，故取2=11mm；4=812，取4=10mml=11+75+10+45+（50-45）/2+11=154.5mm，圆整得l=155mm l2=+c1+c2+（812），=10mm；c1、c2为考虑的扳手空间，地脚螺钉直径 df=0.036a+12=0.036260+12=21.4mm，轴承旁联接螺栓直径d1=0.75df=0.7521.4=16.05mm，取d1=16mm，由指导书p27表4查得c1min=22 c2min=20,l2=10+22+20+10=62mm轴承端盖凸缘厚度t=（11.2）d3，轴承端盖螺钉直径d3=（0.40.5）df=0.421.4mm=8.56mm，故t=1.1 8.56=9.4mm，取t=10mm k为带轮至轴承盖的距离：应满足联轴器易损件的更 换所需空间，或拆卸轴承端盖螺栓所需空间，或动与不动零件之间的间隔,其取值1015mm,取k=14mm 轴的总长度为2（l/2+l2+t）+k+l大带轮-（23）=355mm 5)轴的强度校核: 轴的支点距离和力作用点的确定如图： 求作用在轴上的力：齿轮 ft1=2t1/d1=2x53519.79/54=1982.22n fr1=ft1tan20=721.47n 带轮 由表13-7 f0=500pcz*v(2.5k-1)+qv2=156.5n fq=2zf0sin2=902.3n作出轴的结构受力简图：x=191mm；y=51.5mm，z=97.5mm； favfbv铅垂面： mb=0 : favx（191+51.5）=ft1x51.5 fav=153.22n fbv=ft1-fav=1829n水平面：mb=0 : fr1x51.5=fahx（191+51.5)+fqx（191+97.5+51.5) fah= -1107n fbh=fr1-fq- fah=929.31n齿轮截面弯矩： mih=34644.81nmm miv=36131.1 nmm合成弯矩： mi=miv2+mih2=50057.16 nmm靠近带轮轴承 mii39120.1n/mm弯矩图： 扭矩：ti=71923 nmm 扭矩图： 弯矩扭矩合成 (单向传动，扭矩不变取=0.3) mie=2mi2+(xt1)2=52569.12 nmm miie=2mii2+(xt1)2=42286.82 nmm 弯矩合成图： 当量应力：因为齿轮受力远大于轴承，所以以齿轮的截面作为危险截面： d1=41.25mm e=m1e0.1xd13= 15.7n/mm2确定-1b : 取材为45#调制：（查表14-3）b=650hbs；-1b=60n/mm2 e-1b 强度够6）键校核： 键校核： 带轮连接键：已知：t1=53519.79 n d1=20mm, h=6mm , l=44mm =4tdhl=4*56404.7/(22*6*44)=36.81mpae=0.22查表得 x=0.56，y=2.0；fr= fav2+fah2 p=xfr+yfa=998015n 查表16-8 取 ft=1；表16-9 取 fp=16206为球轴承 取=3轴承寿命2年 双班制 lh=16*300*2=9600h c=pfpft(=6502n查手册表得：cr=19500n (满足条件)7.3中间轴设计及其校核： 1）已知参数：i2齿=4.09 ;nii= 78.24 (r/min); t=312474.44 (n.mm)；pii= 2.56（kw） 2）选用45#调质，硬度240hbs。 3) 估算最小直径：取a0=112 da03pii;nii=35.88mm 4) 轴径设计： 结构示意图：轴径向尺寸固定d1=35mm，手册p64表6-1选轴承6207，其宽度b=17mm，其轴向定位采用套筒 d2=50mm，便于齿轮安装，d3=60mm，齿轮的轴向定位d4=50mm，齿轮安装d5=35mm，轴承安装，同上，选6207轴轴向尺寸固定 轴的总长度为2（l/2+l2+t）=2（155/2+62+10=299mm5）强度校核：轴承宽度b=17mm，l=155,mm，3=10mm2l/2+(l2-b/2)=2(155/2+62-8.5)=264mm右边b/2+2+3+b/2=35/2+11+10+17/2=47mm 左边b/2+2+3+b/2=80/2+11+10+17/2=69.5mm其受力情况如下铅垂面： 水平面： 求作用于轴的作用力圆周力：ft3=2td3=2312474.44330 =1859n ft4=2td2=2312474.44108 =5786.56n径向力：fr3= ft3tan20=676.6n fr4= ft4tan20=2106.14n铅垂面： mb=0 : ft347+ft4（264-69.5）-fav264=0 fav=185947+5786.56194.5264=4594n fbv= ft3+ ft4-rav=1859+5786.56-4594=3051.56 n水平面： mb=0： fah264- fr4（264-69.5）- fr347=0， fah=1672.14n fbh= fr3+ fr4- fah=676.6+2106.14-1859=923.74n轴的危险截面：两齿轮的中心（左边为1，右边为3）和左边齿轮右端面处的轴截面2对于左边齿轮1：m1v=fav69.5=459469.5=319283n.mmm1h=fah69.5=185969.5=129200.5n.mm故m1=m1v2+m1h2=3192832+129200.52=344434n.mm当量弯矩me1=m12+（t）2=3444342+（0.3312474.44）2=356963n.mm由于和齿轮周向固定，有键槽，计算轴径降低4%。 d1=5096%=48mm 当量应力e1=me10.1d13=3569630.1483=32.28n/m2对于左边齿轮右端面处的轴截面2：m2v= fav（69.5+40）=4594109.5=503043n.mmm2h= fah109.5 =1859109.5=203561n.mm故m2=m2v2+m2h2=5030432+2035612=542669n.mm当量弯矩me2=m22+（t）2=550706n.mm该处尽管没有键槽，但是，此处尺寸变化大，有集中应力矩，也考虑轴径降低4%，故d2=48mm当量应力e2=me20.1d23=5507060.1483=49.8n/mm2对于右边齿轮2：m3v= fbv47=3051.5647=143423n.mmm3h= fbh47=923.7447=43416n.mm故m3=m3v2+m3h2=1434232+434162=225506n.mm当量弯矩me3=m32+（t）2=225506+（0.3312474.44）2 =244214n.mm当量应力e3=me30.1d23=2442140.1483=22.1n/mm2当量应力均小于60 n/mm，故强度适合。 6）轴上选用轴承的校核：寿命lh=163652=11680h对于3轴承，f3r=fav2+fah2=45942+1672.14=4889n对于4轴承，f4r=fbv2+fbh2=3051.56+923.74=3188n由于轴颈d=30mm，试根据手册p64表6-1选用深沟球轴承6207，查手册p65得基本额定动载荷cr=25.5kn，基本额定静载荷cor=15.2kn又fa=0.x=1，y=0，fr=pmax=4889。室温下工作、有轻度振荡，则fp=1.1，ft=1，cr=fppft（60n106lh）1/3=1.148891（6068.5410611680）1/3=21.66kn25.5kn，又查得6207轴承的脂润滑极限转速为8500r/min68.54r/min，故对于轴，选用深沟球轴承6207满足使用要求7）键的选用及校核：选用平键连接，由于该轴上齿轮安装处的轴径为50mm，查得键的有关尺寸b=14mm、h=9mm、l=36160，根据齿轮宽度，取l=36mm和l=75mmp=4tdhl=4312474.4450936=77.2，故采用双键连接，p=77.2，查得p=40，满足使用要求。7.4低速轴设计及其校核： 1）已知参数：i2齿 =4.09，niii=19.13(r/min)；tiii =1213094.62(n.mm)；piii=2.43kw 2）选用45#调质，硬度240hbs。 3) 估算最小直径：取a0=112 da03piiiniii=57.8mm 取d=58mm 4) 轴径设计： 结构示意图： 轴周向尺寸 d=60mm，即安装联轴器的位置的直径是60mm联轴器的轴向固定h=（0.070.1）d1=0.0960=5.4mm，则 d2=d1+2h=70.8mm，圆整为d2=70mmd3=d2+(12mm) =75mm满足轴承的内径系列，便于轴承安装，查机械设计课程设计手册p64表6-1选择6215，b=25mm d4=d3+(12)=78圆整为80mm便于齿轮安装 d5=d4+2h，h=（0.070.1）d4=0.0980=7.2mm d5=80+27.2=94.2mm圆整为95mm d6=82mm，根据轴承的轴向固定，符合轴承拆卸尺寸，查机械设计课程设计手册表6-1 d7=d3=75mm，同上，选择6215 轴轴向尺寸