机械设计课程设计-带式输送机传动装置.docx

机制1033第九组课程设计说明书机械设计课程设计说明书题 目 带式输送机传动装置 指导老师 院 系 机械工程系 班 级 机制1033 学 号 姓 名 完成时间 2011年12月28 任务分配 ：文字录入 胡春晓：计算设计 ：cad图形绘制前言目录一、 设计任务4二、 传动方案拟定6三、 电动机的选择6四、 计算总传动比及分配各级的传动比8五、 v带的设计9六、 齿轮的设计.13七、 轴的设计与计算.17八、 滚动轴承.26九、 键的设计.28十、 联轴器的设计.30十一、 润滑密封.31十二、 参考文献.31十三、 附录（零件及装配图）设计小结前言课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节，是培养学生机械设计的重要实践环节。课程设计的主要目的是：1） 通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关纤秀课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面，树立正确的设计思想。2） 通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法了步骤。3） 提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。一 、总体方案设计课程设计题目：带式运输机传动装置设计（简图如下1电动机2带传动3-圆柱齿轮传动4弹性联轴器5卷筒1.设计课题：设计一用于带式运输上的单级圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，使用寿命 5年，每年365天，每天24小时，传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差为+_5%。2.原始数据：题号9第九组运送带工作拉力f/kn运输带工作速度v/(m/s)滚筒直径d/mm3.51.3350二、设计要求1减速器装配图1张(三视图，a1图纸)；2.零件图两张（a3图纸，齿轮，轴，箱体）；3.设计计算说明书1份(8000字左右）。三、设计步骤1. 传动装置总体设计方案1）外传动机构为v带传动。2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。3) 方案简图如下图： 1v带传动；2电动机；3圆柱齿轮减速器； 4联轴器；5输送带；6滚筒计算及说明结果1、传动方案拟定：采用v带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比需求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能。适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。2、电动机的选择1）选择电动机的类型。d=350mm f=3500n v=1.3m/s卷筒=0.96，弹性联轴器=0.99，带传动=0.96，齿轮传动=0.97，滚动轴承=0.992，卷筒球=0.99，弹性联轴器=0.99。2）选择电动机功率。工作所需的电动机输出功率为：由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率）为：所以 =kw=5.35kw3)确定电动机转速=70.97r/minv带传动的传动比=(24)，单级齿轮传动比=(35)，一级圆柱齿轮减速器传动比范围为i=(620)，而工作机卷筒轴的可选范围为=i=(620)符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min表格电动机型号额定功率/kw电动机转速r/min同步转速满载转速y160m2-85.57507202.02.0y132m2-65.510009602.02.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定用同步转速为1000r/min的电动机，所以电动机的类型为y132m2-6。3、计算传动装置的传动比i及各轴参数的确定（1）传动比i为i=14分配各级传动比是由机械设计基础课程设计指导书表2-2。圆柱直齿轮传动比范围=(35)，v带传动范围为（24）取值=3，所以i=13。i轴 =320r/minii轴 =71.1r/min卷筒轴=71.1r/min为轴轴（高速与低速），电动机至轴的传动比，为轴至轴的传动比。(2)各轴的输入功率轴 =轴 卷筒轴 (3)各轴输入转矩计算电动机轴的输出转矩53.2n轴 轴 滚筒轴 轴名功率转矩转速传动比效率轴5.136153.2832030.96轴4.88655.4871.14.50.95卷筒轴4.64623.2371.116.95电动机5.3553.29604、v带的设计（1）确定计算功率 （2）选取普通v带型号根据 由图8.12选用a型普通v带（3）确定带轮基准直径根据表8.6和8.12选取大带轮基准直径为:按表8.3选取标准值则实际传动比从动轮的实际转速分别为 i= 从动轮的转速误差率为 （在（4）验算带速v带速在525m/s范围内（5）确定带的基准长度和实际中心距a按结构设计要求求初定中心距=1500mm由式（8.15）得 =3899.7mm由表（8.4）选取标准长度由表（8.16）得实际中心距a为中心距a的变化范围为 (6)校验小带轮包角(7)确定v带根数z由表（8.18）得 根据 ，查表8.9内插法可得由表8.11得功率增量为 由表8.18查得根据传动比i=1.1373，查表8.19得由表8.4查得带长度修正系数，由图8.11查得包角系数.得普通v带根数圆整得z=4（8）由表8.6查得a型普通v带的每米长度是q=0.10kg/m。根据式8.19得单根v带的初根拉力为由表8.20可得作用在轴上的压力为（9）带轮的结构设计按本章8.22进行设计（设计过程机带轮零件图略）（10）设计结果，选用4根a-4000gb/t11544-1997的v带，中心距a=1600mm，带轮直径，轴上压力5、齿轮的设计（1）选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220-280hbs；大齿轮选用45钢正火，硬度为170-210hbs。因为是普通减速器，由表10.21选8级精度要求齿面粗糙度。(2)按齿面接触疲劳强度设计因俩齿面均为钢调质齿轮，可应用10.22求出值，确定有关参数与系数。1）转矩2) 载荷系数k查表10.11取k=1.13）齿数和齿宽系数小齿轮的齿数取为22，则大齿轮齿数=100。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮面又为软齿面，由表10.22选取4) 许用接触应力由图10.24查得 由表10.10查得=1由式10.13可得故 由表10.3取标准模数m=3mm(3)计算主要尺寸经圆整后取(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由式10.24得出，如则校核合格确定有关系数与参数1) 齿形系数查表10.13得 2）应力修正系数查表10.14得 3）许用弯曲应力由图10.25查得由表10.10查得=1.3由图10.26查得 由式10.14可得 故齿根弯曲强度校核合格（5）验算齿轮的圆周速度v由表10.22可知，选9级精度是合适的.(6)计算几何尺寸及绘制斜齿轮零件图将上述计算结果整理如下表所示名称小齿轮大齿轮分度圆直径d66300齿顶高33齿根高3.753.75齿全高h6.756.75齿顶圆直径72306齿根圆直径54288基圆直径62282中心距a183传动比4.56、传动轴的设计（1）确定输入轴上各部位的尺寸（2）按钮转强度估算轴的直径选用45并经调质处理，硬度217255hbs，轴的输入功率为，转速为根据机械设计基础p265表14.1得c=107118，又有式14.2得（3）确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过链联接，则轴应该增加3取，又带轮的宽度，则第一段长度 右起第二段直径取，根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的做端面间的距离为30mm，则取第二段的长度。 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为ddb=408018，那么该段的直径为=40mm，长度为=20mm（因为轴承是标准件，所以采用基孔制，轴与轴承间为过盈配合p7/h6）。 右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取=48mm，长度取= 10mm。 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为=67.5mm，分度圆直径为62.5mm，齿轮的宽度为70mm，则，此段的直径为=67.5mm，长度为=70mm。 右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取=48mm长度取= 10mm（因为轴承是标准件，所以采用基孔制，轴与轴承间为过盈配合p7/h6）。 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为=40mm，长度=18mm。（4）求齿轮上作用力的大小、方向： 小齿轮分度圆直径： 作用在齿轮上的转矩为： 求圆周力： 求径向力:ft，fr的方向如下图所示（5）轴上支力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：，垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则fa=0，那么。（6）画弯矩图右起第四段剖面c处的弯矩：水平面的弯矩：垂直面的弯矩：合成弯矩：（7）画转矩图（8）画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6。可得右起第四段剖面c处的当量弯矩：（9）判断危险截面并验算强度 右起第四段剖面c处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面c为危险截面。已知 ，由课本表13-1有:-1=60mpa 则： 右起第一段d处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： 所以确定的尺寸是安全的受力图如下：7、输出轴的设计计算（1）确定轴上零件的定位和固定方式（2）按扭转强度估算轴的直径 由前面计算得，传动功率。工作单向，采用深沟球轴承支撑。由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率故选用45刚并经调质处理，硬度217255hbs。根据课本（14.2）式并查表14.1得：（3）确定轴各段直径和长度 从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加（3%5%）取，根据计算转矩。，查标准gb/t 50142003，选用hl8型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l=112mm，轴段长 右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为l2=74mm。 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6011型轴承，其尺寸为ddb=559018，那么该段的直径为55mm，长度为l3=32。 右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，则第四段的直径取60mm，齿轮宽为b=70mm。为了保证定位的可靠性，取轴段长度为。 右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为 右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为d6=55mm，长度（4）按弯矩合成强度校核轴径按设计结果画出轴的结构草图（图a）1）画出轴的受力图（图b）2）作水平面内的弯矩图 大齿轮分度圆直径： 作用在齿轮上的转矩为： 求圆周力: 求径向力 3）支点反力为i-i截面处的弯矩为i-ii截面处的弯矩为作垂直面内 弯矩图（图14.21）支点反力为i-i截面处的弯矩为i-ii截面处的弯矩为4）合成弯矩图（图e）5）求转矩图（图f）t=655471.17mm求当里弯矩6）因减速器方向逆转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。i-i截面：i-ii截面7）确定危险截面及校核强度由图可以看出截面i-i可能危险截面，但轴径故它应对截面ii-ii进行校核。i-i截面：ii-ii截面：查表得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定余量。其受力图如下8、滚动轴承设计lh536516=29200小时1）、输入轴的轴承设计计算 初步计算当量动载荷p因该轴承在此工作条件下只受到fr径向力作用，所以p=， 求轴承应有的径向基本额定载荷值 选择轴承型号查课本p284页，选择6208 轴承 cr=29.5kn根据课本式15-5有其草图如下2）、输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷p因该轴承在此工作条件下只受到fr径向力作用，所以p=（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值（3）选择轴承型号查课本p154页，选择6011轴承 cr=30.2kn9、键的设计1）联轴器的键a、选择键的型号：c型键由轴径，在表14.8查得键变b=14mm，键高h=9mm，l=36160mm由式14.7得： (轻微冲击，由表14.9查得)b、写出键的型号：选键为c1470gb/t1096-20032）齿轮键的选择a、选择键的型号b型键轴径d4=60mm，为了使加工方便应尽量选取相同的键高和键宽。但强度不够。查表14.8得键宽b=18mm， h=11mm，l=50200mm,取l=56mml2=l-18=56-18=38mmjy2=4t/(dhl2)=4623.231000/（601138）=99.40mpa【jy】=120mpa(轻微冲击，由表14.9查得)b、写出键的型号：取键a1880gb/t1096-20033）输入端与带轮键选轴径d4=30mm，查表14.8取键108。即b=10，h=8，l=50l2=l-10=60-10=50mmjy2=4t/(dhl2)=4138.951000/（30850）=45.09jy10、联轴器的选择1）、计算联轴器的转矩由表16.1查得工作情况系数k=1.3由式16.1得主动端 tc1=kt2=1.3655.48mm=82.124n从动端tc2=ktw=1.3623.23=810.199nmtm=1250nm（附表.）由前面可知： dc =40.2344.37mm又因为d=c（1+0.05） =（40.2344.37）（1+0.05） =42.2446.59mm由附表9.4可确定联轴器的型号为弹性柱销联轴器2）确定联轴器的型号h24gb5014-2003由其结构取 l=11.5 d=45 d=7011、润滑密封设计 对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用sh0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为h+，h=30 =34。所以h+=30+34=64。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。参考文献机械设计基础课程设计指导书、机械设计基础i=14i= p=jy2=99.40jy2=45.09四、设计小结经过这次对于带式输送机传动装置的设计，我们学到了很多新知识，同时也提高了我们实践和创造的能力。这次课程设计是我们第一次真正的去理论联系实际，在设计中我们初步的了解到了课程设计的内涵和做设计时应具备的能力。设计过程我们互相探讨，对于提高我们机械设计的综合素质有很大的帮助。经过一个多星期的课程设计实践，使我