北航机械设计课程设计设计计算说明书.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置设计I单位：航空科学与工程院120519班设计者：发糕学号：指导教师：2015年4月24日（北京航空航天大学）前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对带式运输机传动装置设计I的说明，该传动装置使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。目录前言2机械零件课程设计任务书4一、题目：带式运输机传动装置设计I（编号13）4二、设计任务4三、具体作业4主要零部件的设计计算5一、传动方案的确定5二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数51电动机的选择52传动比分配63各级传动的动力参数计算64将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表7三、传动零件的设计、计算71. V带传动的设计72带的参数尺寸列表93减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计9四、轴的设计与校核151轴的初步设计152I轴的校核163II轴的校核18五、键联接的选择与校核211I轴外伸端处键联接212II轴与大齿轮配合处键联接213II轴外伸端处键联接21六、轴承的选择与校核221、高速轴承222、低速轴承23七、联轴器的选择与计算23八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明24九、箱体结构相关尺寸24十、减速器附件列表25十一、参考资料26机械零件课程设计任务书一、题目：带式运输机传动装置设计I（编号13）传动装置简图如右图所示。1运输机的数据：运输带工作拉力F=1330 (N)运输带工作速度v=1.5 (m/s) 卷筒直径D=250 (mm)2设计要求：1)设计用于带式运输机的传动装置2)两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳，运输带速允许误差为5%。3)使用期限为十年，两班制，每年工作300天；检修期间隔为三年。小批量生产。二、设计任务1选择电动机型号；2确定带传动的主要参数及尺寸；3设计该减速器；4选择联轴器。三、具体作业1减速器装配图一张；2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；3说明书一份。主要零部件的设计计算一、传动方案的确定项目-内容设计计算依据和过程计算结果优点（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。缺点（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果1电动机的选择工作机所需功率传动装置总效率实际需要功率工作机转速电动机转速由于带传动的传动比，齿轮传动传动比，所以电动机的转速范围4582292r/min。常用的电动机转速为1000r/min和1500r/min，而选用1500r/min较为经济。综上，电动机型号可选为Y100L2-4 型，其额定功率为3.0kW，满载转速1420r/min。Y100L2-4型电动机，额定功率3.0kW，满载转速1420r/min2传动比分配总传动比V带传动比由，取减速器传动比则3各级传动的动力参数计算各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）各轴输入功率各轴输入转矩4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/Nm转速r/min传动比i输入输出输入输出电机轴2.3215.6014203高速轴2.22722.204944.92844.479473.334.13低速轴2.13882.1174178.186176.404114.691卷筒轴2.09622.0752174.640172.894114.69三、传动零件的设计、计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果1.V带传动的设计工作系数KA查表4-7得KA=1.2电动机计算功率PcV带型号由，查图4-15，选用A型普通V带A型普通V带大小带轮基准直径d2，d1查表4-3取d1=90mm，则取d2=267.3mm查表4-8，圆整得d2=265mmd1=90mmd2=265mm验证V带带速带速，v在525m/s之内，合适。v=6.69m/sV带基准长度Ld和中心距a由，初步选取中心距a0=500mm得带长查表4-2，取Ld=1550mm，得实际中心距，圆整取490mm小带轮包角的验算合适。单根普通V带的基本额定功率由n满=940r/min及d1=112mm，查表4-3得，传动比ii=3额定功率增量查表4-4得，包角修正系数由，查表4-9得，带长修正系数由Ld=1550mm，查表4-2得V带根数z圆整，取z=3根数单根V带的初拉力F0带的单位质量：q=0.1kg/mq=0.1kg/m传动带在轴上的作用力FQ带轮结构大带轮采用腹板式，小带轮采用整体式。2带的参数尺寸列表A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/mm中心距a/mm带长Ld/mm902654901550带根数z初拉力F0/N轴上载荷、FQ/N3117.64694.623减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计（1）选择材料和精度等级选择材料和精度等级由于对传动要求不高，故大小齿轮选用软齿面。小齿面选用碳素钢（45钢）调质处理，硬度HB=229286HBS大齿面选用碳素钢（45钢）调质处理，硬度HB=229286HBS同侧齿面精度等级选8级精度小齿面选用45钢调质大齿面选用45钢调质（2）初步计算小齿轮直径因采用闭式软齿面传动，按齿面接触强度估算小齿轮分度圆直径。由附录B中表B-1，初取，查得转矩载荷系数K取K=1.4K=1.4齿宽系数查表2-14，取齿宽系数接触极限查图2-24，取小齿轮接触疲劳极限大齿轮接触疲劳极限初步计算许用接触应力估算由附录B中式（B-20）得初取初取（3）确定基本参数校核圆周速度和精度等级根据表2-1，取8级精度合理合理大小齿轮齿数，取小齿轮齿数，则大齿轮齿数模数mn确定模数查表2-4取标准值 螺旋角确定螺旋角初步齿宽b分度圆直径d1，d2校核实际传动比误差误差1.9%合理（4）校核齿面接触疲劳强度节点区域系数由图2-18查得，非变位斜齿轮弹性系数由表2-15查得 重合度系数端面重合度由于无变位，端面啮合角纵向重合度因，故螺旋角系数使用系数由表2-7查得动载荷系数由图2-6查得齿间载荷分配系数由表2-8查得齿向载荷分布系数查表2-9，对称支承，调质齿轮精度等级8级齿面接触应力 接触强度寿命系数由图2-27查得，=1.08其中，总工作时间应力循环次数 齿面工作硬化系数 接触强度尺寸系数ZX由表2-18查得 润滑油膜影响系数接触最小安全系数查表2-17，一般可靠度，取许用接触应力验算（取和中的小者比较）接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整（5）确定传动主要尺寸确定中心距圆整取精算螺旋角精算端面模数精算分度圆直径d1，d2确定齿宽b比大58mm，取（6）校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数，齿向载荷分布系数查图2-9，其中齿型系数由图2-20（非变位）查得，应力修正系数由图2-21查得，重合度系数 螺旋角系数由图2-22查得验算弯曲强度由图2-30查得试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表2-17取弯曲强度最小安全系数由图2-33确定弯曲强度尺寸系数由图2-32确定弯曲强度寿命系数应力修正系数相对齿根圆角敏感及表面状况系数 验算 合格（7）齿轮其他传动的参数端面压力角齿顶高ha齿根高hf全齿高h顶隙cha=mn=2mmhf=1.25mn=2.5mmh= ha+ hf=4.5mmc= hf-ha=0.5mmha= 2mmhf=2.5mmh= 4.5mmc= 0.5mm齿轮结构大齿轮为辐板式（8）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t135221.46齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d224101656051.84218.16齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mmhahfda1da2df1df221.555.84222.1646.84213.16（9）大齿轮结构简图（见零件图）（10）大齿轮结构尺寸参数列表dh(mm)D1=1.6dh(mm)l=(1.21.5)dh(mm)b(mm)4775.2取6060C=0.3b(mm)0=(2.54)mn(mm)d0(mm)D2(mm)18取8.1820196.8n=0.5C(mm）D0=0.5(D1+D2)(mm)9136四、轴的设计与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1轴的初步设计材料选取选用45号钢，调质处理45号钢调质根据许用切应力初估各轴最小直径I轴：考虑单键对于轴的削弱作用，II轴：考虑单键对于轴的削弱作用，考虑I轴连接带轮，取dI=20mm考虑II轴连接联轴器，查表6-99弹性套柱销联轴器，取dII=32mmdI=20mmdII=32mm初选轴承I轴轴承选用6206，d=30mm，B=16mmII轴轴承选用6208，d=40mm，B=18mmI轴选用6206II轴选用6208轴的结构设计查表6-63有，由于小齿轮齿顶圆直径，齿根圆直径，查表6-57，应选用齿轮轴。根据轴上零件的定位及轴承等零件的标准确定轴结构如下：2I轴的校核圆周力径向力轴向力垂直面：水平面：由受力分析知 危险截面的校核当量弯矩安全I轴结构合理3II轴的校核大齿轮受力圆周力径向力轴向力垂直面水平面由受力分析可知： 危险截面的校核当量弯矩安全II轴结构合格五、键联接的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料选择许用挤压应力选用45号钢，取45号钢1I轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据dI=20mm及外伸端长度，选择键636，其中b=6mm，h=6mm，L=36mm，毂深t2=2.8mm，轴深t1=3.5mm键636键的校核键选取合适2II轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据轴径d=47mm及台阶长度，选择键1450，其中b=14mm，h=9mm，L=50mm，毂深t2=3.8mm，轴深t1=5.5mm键1450键的校核键选取合适3II轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据dII=32mm及外伸端长度，选择键1050，其中b=10mm，h=8mm，L=50mm，毂深t2=3.3mm，轴深t1=5.0mm键1050键的校核键选取合适六、轴承的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1、高速轴承轴承主要性能参数轴承6206性能参数 Cr=19.5KNC0r=11.5KN轴承受力情况 冲击载荷系数载荷较平稳，取当量动载荷冲击载荷系数载荷较平稳，取当量动载荷 轴承寿命 合格2、低速轴承轴承主要性能参数轴承6208性能参数 Cr=29.5KNC0r=18.0KN轴承受力情况 冲击载荷系数载荷较平稳，取当量动载荷冲击载荷系数载荷较平稳，取当量动载荷 轴承寿命 合格七、联轴器的选择与计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果联轴器的选择II轴外伸端需使用联轴器选用弹性套柱销联轴器LT6型(GB/T 4323-2003)弹性套柱销联轴器LT6型联轴器参数公称转矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d（mm）250380032轴孔长度/mm外径D(mm)轴孔类型键槽类型LL18260160JA八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明项目-内容设计计算依据和过程计算结果润滑方式齿轮线速度故齿轮选用油润滑，轴承采用脂润滑齿轮选用油池润滑轴承采用脂润滑润滑油牌号选用全损耗系统用油L-AN68L-AN68润滑脂牌号选用钠基润滑脂牌号ZN-3(GB492-89)ZN-3密封形式机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部九、箱体结构相关尺寸项目-内容设计计算依据和过程计算结果箱座壁厚=8mm=8mm箱盖壁厚11=8mm1=8mm箱座凸缘厚度bb=1.5=12mmb=12mm箱盖凸缘厚度b1b1=1.51=12mmb1=12mm箱座底凸缘厚度b2b2=2.5=20mmb2=20mm地脚螺栓直径dfdf=0.036a+12=16.86mmdf=16.86mm地脚螺栓数目nn=4大齿轮顶圆与内壁距离111.2，取1=10mm1=10mm齿轮端面与内壁距离22，取2=10mm2=10mm轴承与箱体内机壁距离33=10mm3=10mm轴承旁连接螺栓直径d1d1=0.75df=12.65mmd1=12mm箱盖与箱座联接螺栓直径d2d2=(0.50.6)df=8.4310.12mmd2=10mm轴承端盖螺钉直径d3d3=(0.40.5)df=6.748.43mmd3I=6mmd3II=8mm窥视孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4)df=5.066.74mmd4=6mm定位销直径dd=(0.70.8)d2=78mmd=8mm外箱壁与轴承座端面距离l1l1=c1+c2+(58)=38mml1=38mm箱盖、箱座肋厚m1、m m1=8mmm=8mmI轴轴承端盖外径DIDI=92mmDI=92mmII轴轴承端盖外径DIIDII=116mmDII=116mmI