车间零件传送设备的传动装置设计必看.doc

湖南理工学院 机械设计课程设计任务书设计题目：车间零件传送设备的传动装置设计 院 部： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 学生姓名: 朱灿 学 号:起迄日期: 2012年12月13日 2013 年1月2日 指导教师: 王 清 教研室主任： 目 录第1章 概述2 1.1课程设计的目的2 1.2设计的内容和任务3 1.3设计的步骤3第2章 传动装置的总体设计3 2.1原始数据及已知条件3 2.2设计方案3 2.3电动机的选择5 2.4传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配6 2.5计算传动装置各轴的运动和动力参数6第3章 传动零件的设计计算7 3.1带传动的设计7 3.2齿轮传动的设计9 3.3轴的设计13 3.4滚动轴承的校核23 3.5键的设计24 3.6联轴器的设计25 3.7润滑密封的设计25第4章 箱体结构的设计53第5章 总结28第6章 参考资料29第1章 概述 1.1 课程设计的目的课程设计目的在于培养机械设计能力。课程设计是完成机械设计专业全部课程学习的最后一次较为全面的、重要的、必不可少的实践性教学环节，其目的为：1. 通过课程设计培养综合运用所学全部专业及专业基础课程的理论知识，解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。2. 通过课程设计的实践，掌握一般机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。3. 进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等）。1.2 设计的内容和任务1.2.1设计的内容本设计的题目为车间零件传送设备的传动装置设计，设计的主要内容包括以下几方面： （1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器装配图及典型零件图；（5）编写设计计算说明书。1.2.2 设计的任务（1）减速器装配图1张（0号图纸）（2）输入轴零件图1张（3）齿轮零件图1张（4）设计说明书1份1.3 设计的步骤遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行：1. 设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，拆装减速器，熟悉设计对象。2. 传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案，选择原动机，计算传动装置的运动和动力参数。3. 传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。4. 装配图绘制 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。5. 零件工作图绘制 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。6. 编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并写出设计总结。 第二章 传动装置的总体设计 2.1 原始数据及已知条件1、输送带主动轴输出转矩T = 720 Nm；2、输送带工作速度 V= 0.7 m/s；3、滚动直径 D= 250 mm；4、滚筒效率 j=0.96；5、工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；6、使用折旧期8年；7、工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35oC；8、动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；9、检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修； 10、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 2.2设计方案 方案：一级V带传动加一级圆柱齿轮减速器 优点：结构简单，带传动易加工，成本低，可吸振缓冲，应用较广泛。 缺点：外廓尺寸大，带的寿命短，需经常更换。 图形如下：2.3电动机的选择2.3.1确定电动机的功率运输机所需的功率：传动总效率：故电动机所需的功率：由，选电动机的额定功率2.3.2确定电动机的转速 运输机的转速 V带的传动比范围为24，一级齿轮的传动比为36，则总的传动比范围为624。故电动机转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min。为了既不使电动机尺寸过大，也不使传动装置因传动比过大而导致其外廓尺寸过大，价格增加，选用同步转速为750r/min的电动机。根据电动机的额定功率和同步转速为750r/min由有关手册查Y系列三相异步电动机，确定所需电动机的型号是Y132S-8，其主要性能列于下表型号额定功率满载转速启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-82.27102.02.02.4传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配2.4.1计算总传动比： 2.4.2分配各级传动比： 为使V带传动外廓尺寸不致过大，保证各级传动件尺寸协调结构匀称合理，取V带传动比，则一级齿轮的传动比2.5计算传动装置各轴的运动和动力参数 2.5.1各轴的转速 电动机轴 I轴 II轴 III轴（滚筒轴） 2.5.2各轴的输入功率 电动机轴 （输出功率） I轴 II轴 III轴（滚筒轴） 2.5.3各轴的输入转矩 电动机轴 （输出转矩） I轴 II轴 III轴（滚筒轴） 现将各轴的运动和动力参数计算结果整理于表中轴名功率p(kw)转矩T(N.mm)转速n(r/min)传动比效率电动机轴1.824211710 30.96I轴1.72869728236.7II轴1.65929599353.54.420.96III轴（滚筒轴）1.61028717353.5 10.97第三章 传动零件的设计计算 3.1带传动设计 1、确定计算功率由2中表8-7查得工作情况系数由2中公式8-21： 2、选择V带的带型根据及,由2中图8-11选用A型3、确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径由2中表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速 按2中公式8-13验算带的速度 因为,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据2中公式8-15a计算大带轮的基准直径由2中表8-8取4、确定V带的中心距和基准长度 根据2中公式8-20，,初定中心距由2中公式8-22计算所需的基准长度 由2中表8-2选带的基准长度计算实际中心距 由2中公式8-23计算5、验算小带轮上的包角 根据2中公式8-25计算：6、计算带的根数z计算单根V带的额定功率由和,查2中表8-4a得根据和A型带查2中表8-4b得查2中表8-5得，查2中表8-2得,于是由2中公式8-26：计算V带的根数z 取2根7、计算单根V带的初拉力的最小值根据2中公式8-27： 其中q由2中表8-3得A型带应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值由1中公式8-28得： 9、带轮的结构设计及绘制带轮零件图 小带轮采用实心式，大带轮为腹板式。3.2齿轮传动设计3.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，齿轮选择如下：1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照2中表10-8，选择7级精度（GB10095-88）3. 材料 由2中表10-1选择：两者材料硬度差为40HBS 小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45钢 调质 硬度240HBS4. 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 3.2.2 按齿面接触强度设计1. 确定公式内各计算数值试选载荷系数小齿轮转矩由文献2中表10-6查得材料弹性影响系数齿宽系数：由文献2中表107知齿宽系数由文献2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 计算应力循环次数由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力 取失效概率为1% 安全系数S=1由文献2中式10-12计算 由式试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b 计算齿宽与齿高比模数 齿高 计算载荷系数据 7级精度。由图10-8查动载荷系数直齿轮 由文献2中表10-2查得使用系数由文献2中表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时 由 在文献2中查图10-13 得 故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献2中式10-10a得 计算模数m 3.2.3 按齿根弯曲强度计算由文献【1】中式10-5弯曲强度设计公式 1. 确定公式内各计算数值 由文献2中图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 由文献2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 计算载荷系数 查取齿形系数 由2中表10-5查得：， 查取应力校正系数 由2中表10-5查得：，计算大小齿轮的 大齿轮的数值大2. 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关，可取由齿根弯曲疲劳强度计算的模数1.92并根据GB1357-87就近圆整为标准值，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数 大齿轮的齿数 取3.2.4、齿轮几何尺寸计算分度圆直径 中心距 齿轮宽度 取 圆周力：径向力：表3-1 齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直径齿宽小齿轮201.25113.754.423341.2547大齿轮149186.2542齿根圆，齿顶圆直径Df1=m(z1-2.5)=38.125 Df2=m(z2-2.5)=183.125Da1=m(z1+2)= 43.75 Da2=m(z2+2)= 188.753.2.5结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计图10-39荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。 3.3轴的设计3.3.1输出轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 圆周力 径向力 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，由于键槽的影响，故 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。 联轴器的计算转矩，查机械设计表14-1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。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 IV.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 1).为了满足半联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。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-段的长度应比略短一些，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的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册P99选取单列角接触球轴承7209AC，其尺寸为，故；而。 3).取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为50mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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右端面间的距离，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了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额为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端圆角。V.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于7209AC型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。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。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，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，正火处理，由机械设计表15-1查得因此，故安全。VI.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面A，,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面显然更不必校核。由机械设计第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表15-1得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表3-2查取。因，经差值后可查得 ， 又由机械设计附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由机械设计附图3-2 的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得 ，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。3.3.2输入轴的设计.输入轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知小齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，由于键槽的影响，故 输入轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足带轮的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接触球轴承7006AC，其尺寸为，故；而。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端-的直径，。轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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右端面间的距离，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端圆角。V.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，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，正火处理，由机械设计表15-1查得因此，故安全。 3.4滚动轴承的校核轴承的预计寿命 计算输入轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7006AC，轴承内部的轴向力 (2).因为，所以 故， (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计表13-6，取，则 2.轴承寿命计算故满足预期寿命。. 计算输出轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7006AC，轴承内部的轴向力 (2).因为，所以 故， (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计表13-6，取，则 (5).轴承寿命计算去 由于，取，角接触球轴承，取， 查手册得7006AC型角接触球轴承的，则 故满足预期寿命。3.5键的设计 .带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,， 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,， 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,，3.6联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性柱销联轴器2.载荷计算.见轴的设计。3.7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其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 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。 第四章 箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M18地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M14机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M10M8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M8定位销直径=（0.70.8）10，至外机壁距离查机械设计课程设计指导书表4.2242018，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42216外机壁至轴承座端面距离=+（812）48大齿轮顶圆与内机壁距离1.210齿轮端面与内机壁距离11机座肋厚 轴承端盖外径+（55.5） 118 96 第5章 总结 终于到尾声了，经过了一段时间的课程设计，我深深的体会到作为一个设计人员的不易，为了能巩固以前学过的知识并且学到更多未涉及到的知识，我在本次设计中尽可能的以真正的设计人员的标准要求自己，所以在这几个月里，我不断的查找各类书籍，以便完善我的课程设计。从选电动机开始，我便开始认真的比较各类电动机，并且试着去了解更多电动机，外形尺寸、功率等等一些