课程设计--设计一带式输送机传动装置.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目 1B 设计一带式输送机传动装置 材料成型及控制工程 专业 04021002班设 计 者 仇晨阳指导老师 陈国强2013年 9月 3日西北工业大学目录一、 设计任务书二、 传动方案的拟定三、 传动装置的数据计算四、 传动零件的设计计算五、 箱体结构尺寸六、 设计总结七、 参考文献计算项目及内容主要结果一、设计任务书传动简图如图所示，设计参数列于表中2-1中。工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期十年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作转速允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。（一）、原始数据：输送带的牵引力F(KN)输送带的速度V(m/s)输送带滚筒的直径D（mm）使用年限（年）1.251.825010（二）、设计内容和要求：1.编写设计计算说明书一份，其内容通常包括下列几个方面：（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如齿轮传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其组合部件设计；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；（8）轴承寿命校核（9）轴的强度校核；（10）装配图和零件图的绘制；（11）设计小结；（12）参考文献。2.要求每个学生完成以下工作：（1）减速器装配图1张（A1图纸）（2）零件工作图2张。（3）设计计算说明书1份。二、传动方案的拟定由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带式输送机。减速器为一级直齿圆柱齿轮传动和一级带传动，轴承初步选用深沟球轴承。联轴器选用弹性套柱销联轴器联轴器。三、 传动装置的数据计算（一）、电动机的选择： 1、选择电动机系列 按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。2、选择电动机系列1.工作机所需要的功率：2.传动装置的效率：3.电机所需的工作功率： 4.电机额定功率的选择： Y系列三相异步电动机（同步转速1500r/min）电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y110L2-431430（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.总传动比：2、分配各级传动比：（1） 选用齿轮传动的传动比为=3.45；小齿轮齿数；大齿轮齿数；模数；（2） 选用带传动的传动比为3、计算各轴转速（r/min）r/minr/min r/min4、计算各轴的功率（KW） 5、计算各轴扭矩（Nmm） 电机轴输入轴输出轴功率32.882.79转矩T（N.m）20.0357.70191.1转速n(r/min)1430467.7138.2传动比i33.45效率0.960.969四、传动零件的设计计算（一）V带的设计1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截型 （2） 由课本表9-6得：kA=1.1 所以选择A型带（2）确定带轮基准直径，并验算带速 查表得到 选取 验证带的速度： 介于之间，合适。（3）确定带长和中心矩按设计要求，取查表取(4)验算小带轮包角包角包角合适！（5）确定带的根数可以选取z=3(6)计算轴上压力张紧力：压轴力：二）、齿轮传动的设计1、选定齿轮类型1）由传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）减速器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3）材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为合金钢（调质），硬度为230HBS，大齿轮为45钢（常化），硬度为190HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数。2）计算小齿轮传递的转矩。3）由表10-7选取齿宽系数。4）由表10-6查得材料的弹性影响影响系数。5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由式10-13计算盈利循环次数。7）由图10-19取解除疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数，由式子（10-12）得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入较小的值。2）计算圆周速度。 速度小于2 故可以用脂润滑3）计算齿宽。4）计算齿宽与齿高之比。模数 取m=3齿高 3、按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由式（10-12）得4）计算载荷系数。5）查取齿形系数。由表10-5查得 ; 6）查取应力校正系数。7）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算 取m=3算出小齿轮齿数大齿轮齿数4、几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 （3）计算齿轮宽度 大齿轮齿宽取60mm，小齿轮取65mm（三）、传动比验证传动机构的实际传动比为与所要求传动比的偏差满足要求，故所选V带及齿轮适合。（四）、输入轴及其装置的设计1、输入轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力 径向力 3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为合金钢，调质处理，查表12-2，取许用扭转剪应力=35。按机械设计式（12-2）初估轴径1） 增加12%，则 取最小直径是25考虑到V带大带轮宽度为40mm，按照轴的标准长度取=45mm。4、轴的结构设计经计算，输入轴的由于强度不够，故做成齿轮轴。输入轴的线速度较低，所以使用润滑脂润滑。（1）按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 考虑到V带大带轮的轴向定位要求，1-2轴段右端须制出定位轴肩。由，取轴肩高度h=2.5mm，则=30mm，为使轴承端盖拆卸方便，取mm。2）由于轴上无轴向力，故选用深沟球轴承6207，其尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静载荷，轴段3-4与轴承为过盈配合，尺寸公差为k6。轴4-5段的长度为轴承宽度和甩油环的长度之和，查表得，6207宽度为17mm，即mm。3）5-6段是齿轮轴，mm。4）6-7段与轴承配合，并用甩油环定位。其外径应满足轴承的安装尺寸。5）轴与V带轮的周向定位采用A型平键链接，按mm,查手册得平键的尺寸为。此处轴的尺寸公差为r6。5、轴的强度校核1）求轴上的载荷，做出受力简图如下图所示：其中，各受力点间的距离分别为：98、60、60。列力的平衡方程组，解出FAY=FBY=F r/2=827.58/2=350NFAZ=FBZ=F t/2=2273.75/2=961.5N分别做出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图：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MC1=FAy LA =35060=21000Nmm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZ LB =961.560=57690Nmm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（210002+576902)1/2=61393Nmm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P/nI）106= TI=57700 Nmm(6)绘制当量弯矩图（如图）转矩产生的扭转切应力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=613932+(0.5957700)21/2=70200Nmm(7)校核危险截面C的强度caI=MC2+(T)21/2/W = 70200/0.1d3=70200/0.1253=44.9MPa48000h预期寿命足够7、键的强度校核键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键的强度足够。（五）、输出轴及其装置的设计1、输出轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力 径向力 3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，常化处理，查表12-2，取许用扭转剪应力=35。按机械设计式（12-2）初估轴径两个键故增加12%，则取最小直径=35mm，输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。根据轴的初步计算结果可选联轴器：型号公称转矩Tn/(Nm)许用转速n|钢(r/min)轴孔直径d1、d2、d3|钢(mm)轴孔长度|L(mm)推荐LT5125460030、32、3550、轴的结构设计1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度2）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径 。轴段3-4与轴承为过盈配合，尺寸公差为k6。3）参照工作要求并根据，初选型号6209轴承，其尺寸为，基本额定动载荷基本额定静载荷，。4)考虑右轴承的拆卸,轴段3的直径应根据6209的深沟球轴承的定位轴肩直径确定5）轴段4上安装齿轮,为便于齿轮的安装, 应略大与,可取.齿轮左端用甩油环固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段4的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽,故取。齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段5的直径, 轴肩高度,取,故取。根据结构可得 ,5、轴的强度校核1）求轴上的载荷，做出受力简图如下图所示：其中，各受力点间的距离分别为：103、60、60。列力的平衡方程组，解出FAY=FBY=F r/2=1874/2=341NFAZ=FBZ=F t/2=682/2=937N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MC1=FAy LA =34160=20460Nmm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZ LB =93760=56220Nmm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（204602+562202)1/2=59827Nmm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P/n）106= T=57700 Nmm(6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭转切应力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=598272+(0.5957700)21/2=68834.5Nmm(7)校核危险截面C的强度caI=MC2+(T)21/2/W = 68834.5/0.1503=5.5MPa48000h预期寿命足够7、键的强度校核1：键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键的强度足够。2：最细端轴的键的校核：键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键的强度足够。五、箱体结构尺寸机座壁厚=0.025a+58mm机盖壁厚11=0.025a+58mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+12M16地脚螺钉数目a8mm齿轮端面与箱体内壁距离228mm六、设计总结本次课程设计训练了我们解决问题的能力，培养了我们正确的设计思想，也使我们体会到了灵活运用所学的理论知识解决问题的必要。在这两周中，我学会了很多课中没有学到的东西。开始课设时，充满了怀疑，认为自己没有能力画出那么复杂的图，但是我还是一步一步的找数据，算数据，一笔一笔的画图，虽然在此过程中出现了很多问题，但都在自己检查或别人的指导下改了过来，自从开始画图，我们都放弃