链板式运输机课程设计.doc

机械基础综合课程设计设计计算说明书一、课程设计任务书题目：链板式运输机传动装置设计工作条件：连续单向运转，载荷有中等冲击，空载起动；使用期10年，每年300个工作日，小批量生产，两班制工作，运输链速度允许误差为5%。原始数据：链条有效拉力F=12000N；链条速度V=0.4m/s；链节距=63.50mm；小链轮齿数=21。1-电动机；2、4-联轴器；3-圆锥-圆柱斜齿轮减速器；5-开式齿轮传动；6-输送链的小链轮 图2.1链板式运输机传动方案示意图 二、传动方案的拟定与分析传动方案拟定步骤：1-电动机；2、4-联轴器；3-圆锥-圆柱斜齿轮减速器；5-开式齿轮传动；6-输送链的小链轮图1.1 链板式运输机传动方案示意图优缺点分析：优点：1. 在圆锥-圆柱齿轮减速器后接一级链传动，链传动能保持较准确的传动比，无弹性滑动和整体打滑现象，可在恶劣的环境下工作。2. 圆锥齿轮减速器布置在高速级，使圆锥齿轮减速器齿轮不致太大，否则加工困难。3. 减速器采用斜齿轮可以抵消锥齿轮产生的轴向力。缺点：1. 电动机直接与两级圆锥-圆柱齿轮减速器相连接，使减速器的传动比和结构尺寸较大。2. 采用链传动工作振动噪声较大。三、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率：（2）电机所需的功率：3、确定电动机转速计算滚筒工作转速：链条轴工作转速按机械设计课程设计指导书P7表1推荐的传动比合理范围，取二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比为840，外啮合圆柱齿轮为25，总传动比范围,故电机可选转速范围为符合这一转速范围的同步转速有750、1000、1500、3000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1440r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率7.5KW；满载转速1440r/min；质量63kg。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比取开式齿轮传动比则减速器传动比为使大锥齿轮尺寸不过大选则低速级传动比五、动力学参数计算1、计算各轴转速 2、计算各轴的功率3、计算各轴扭矩六、传动零件的设计计算 圆锥齿轮的设计计算1、选定齿轮的精度等级、材料及齿数（1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度（2）材料选择 由机械设计（第八版）表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS（3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数，取=72。2、按齿面接触疲劳强度设计 (1)确定公式内各计算数值1）试选载荷系数1.82）小齿轮传递转矩3）由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数0.334）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数5）由机械设计（第八版）图10-21d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）计算应力循环次数 7)由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数8)计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 (2)计算1)试算小齿轮分度圆直径,2)计算圆周速度 3)计算载荷系数 根据5.61m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数1.14。直齿轮=1,由表10-2查得使用系数1.5。根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查表得，则1.5接触强度载荷系数3.214)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 5)计算模数 取整为4mm6)计算齿轮相关系数7)圆整并确定齿宽圆整取 3、校核齿根弯曲疲劳强度1)确定弯曲强度载荷系数 3.212)计算当量齿数 3)查取齿形系数和应力校正系数 由表10-5查得，。4)由机械设计（第八版）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5)由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数6)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 7)校核弯曲强度根据弯曲强度公式 进行校核 满足弯曲强度，所以参数合适。 圆柱斜齿轮的设计计算1、选定齿轮的精度等级、材料及齿数1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度2）材料选择 由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数。4)初选螺旋角2、按齿面接触疲劳强度设计（1）公式内各计算值1)试选2)由机械设计（第八版）图10-30选取区域系数ZH=2.4333)由机械设计（第八版）图10-26查得，则4)由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数5)由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数6)由机械设计（第八版）图10-21d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7)应力循环次数 8)由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数9)计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 10)许用接触应力（2）计算1) 试算小齿轮分度圆直径 2)计算圆周速度3)计算齿宽b及模数 4)计算纵向重合度5)计算载荷系数K由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据v=1.14m/s，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载荷系数,由表10-4查得,由表10-3查得 故载荷系数 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)计算模数 8）几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为193mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故等值不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度 圆整后取 3、按齿根弯曲强度设计 （1）确定计算参数1）计算载荷系数2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数 4）查取齿形系数和应力校正系数由机械设计（第八版）表10-5查得，。5）由机械设计（第八版）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6）由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数7）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 8）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2）设计计算 圆整 故 则 开式齿轮的设计计算1、选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数1）按传动方案，选用开式直齿圆柱齿轮传动2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度3）材料选择 由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS4）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数2、按齿面接触疲劳强度设计 （1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数1.32）小齿轮传递转距3）由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数14）由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数5)由机械设计（第八版）图10-21d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)计算应力循环次数 7)由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数8)计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 （2）计算1）试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值2)计算圆周速度3)计算齿宽b4)计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5)计算载荷系数K由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据v=0.455m/s，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载荷系数,由机械设计（第八版）表10-4查得,由机械设计（第八版）图10-13查得,由表10-3查得故载荷系数 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7)计算模数m 3、按齿根弯曲强度设计 （1）确定公式内的个各算数值1)由机械设计（第八版）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)由机械设计（第八版）图10-18查得弯曲疲劳寿命系数3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，故 4)计算载荷系数K 5)查取齿形系数和应力校正系数 由机械设计（第八版）表10-5查得6）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。（2）设计计算 圆整 ，可满足齿根弯曲疲劳强度，为满足齿面接触疲劳强度取 故 则 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 圆整后取 七、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255HBS根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=112dmin112(5.83/1440)1/3mm=17.85mm考虑有键槽，将直径增大5%，则：d=17.85(1+5%)mm=18.74选dmin=20mm2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示3、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如下（2）确定轴各段直径和长度I段：d1=20mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段：d2=d1+2h=20+221.5=26mmd2=26mm=20（端盖）+30（间隙）=50mmIII段：直径=30mm初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计手册初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，而。段：这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得30306型轴承的定位轴肩高度，因此取, L4=117mm。段直径：d5=30mm, 为使套筒可靠地压紧轴承，段应略短于轴承宽度，故取。VI段直径：取安装齿轮处的轴段VI的直径,为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按d6由表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k6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为（5)求轴上的载荷从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面，现将截面C处的有关数据计算如下：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T（6)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），由表15-1查得，故安全。 中间轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质，硬度217255HBS根据教材P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=108dmin108(5.60/503.50)1/3mm=24.11mm考虑有键槽，将直径增大5%，则：d=17.85(1+5%)mm=25.31选dmin=26mm2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 已知圆锥齿轮的平均分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示3、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如下(2)根据轴向定位的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，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为，这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得30306型轴承的定位轴肩高度，因此取套筒直径37mm。2）取安装齿轮处的轴段；锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮毂长L=55mm，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，齿轮的右端面采用轴间定位，轴间高度，故取，则轴环处的直径为。3）已知圆柱斜齿轮齿宽，为使套筒端面可靠地压紧端面，此轴应略短于轮毂长，故取。4）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取，。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为22mm，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。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为（5）求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T(6)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40（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。 输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据教材P370页式（15-2），表（15-3）取c=112dminc(P4/n4)1/3=112(5.38/125.89)1/3=39.16mm取dmin=40mm2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示3、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如下（2）确定轴的各段直径和长度1）联轴器的计算转矩，查表14-1，由于转矩变化较大，故取，则 查机械设计课程设计选HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。为了满足半联轴器的轴向定位，轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，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，故取段的长度应比略短些，现取。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312，其尺寸为，而。3）左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计手册查得30312型轴承的定位轴肩高度，因此取，齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮齿宽为85mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。轴环宽度，故取4）轴承端盖的总宽度为20mm。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，故取5）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取，。（3）轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）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；同样半联轴器与轴连接，选用平键14mm9mm70mm,半联轴器与轴的配合为；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。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为(5)求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T(6)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），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。八、滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：1630010=48000小时1、计算输入轴轴承（1）已知n=1140r/min初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为， =10/3,C=55800N载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 ，故合格2、计算中间轴轴承初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为， 载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格3、计算输出轴轴承初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30312，其尺寸为， 载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格九、键连接的选择及校核计算1输入轴键计算（1）校核联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为： ，故单键即可。（2）校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可2中间轴键计算（1）校核圆锥齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为： ，故单键即可。（2）校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可3输出轴键计算（1）校核联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为： ，故单键即可。（2）校核圆柱齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可十、联轴器的选择及校核计算联轴器选择的步骤：在轴的计算中已选定联轴器型号。输入轴选HL1型弹性柱销联轴器，其公称转