机械设计基础课程设计-带式运输机传动装置的设置.doc

编号课程设计说明书课程名称： 机械设计基础课程设计 题 目： 带式运输机传动装置的设置商 学院（系） 工业工程 专业班 级： 工业工程0802学 号： 学生姓名： 2011年 7 月一 课题设计任务书一 目的及要求：机械设计课题的设计主要是培养学生的机械设计的综合能力。通过自己动手，可以体会和巩固先修课程的理论和实际知识，同时还能学习如何运用标准、规范、手册等有关国家标准及技术手册，更重要的是可以提高学生从机器功能的要求、尺寸、工艺、经济和安全等诸多方面综合考虑如何设计的能力，从而树立正确的设计思想。课程结束每个学生必须完成：1 一张减速器装配图（用A1或A0图纸绘制）；2 齿轮和轴的零件图各一张；3 设计说明书一份（约60008000字）二 已知条件 1 输送带工作拉力F= 1500N； 2 输送带工作速度 =2.0m/s(允许输送带速度误差为 ： 5% ) 3 滚筒直径D140 mm；4 滚筒效率 (包括滚筒与轴承的效率损失)：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，环境最高温度为35C； 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，两年一次中修，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。二、传动方案方案：一级斜齿轮传动三、电动机的选择计算三电动机选择计算1原始数据如下：输送带的牵引力F=1500N输送带工作速度V=2.0m/s提升机鼓轮的直径D=140mm2电动机型号选择运输机所需功率Pw 取联轴器传动效率1=0.99；滚动轴承传动效率2=0.99（轴承）；齿轮传动效率3=0.97；滚筒传动效率4=0.96，V带传动的效率=12234=电动机功率 ,故选择其额定功率为工作机转速 r / min电动机转速 通常，V带的传动比范围为：i1=12，一级齿轮减速器传动比为：i2=46则减速器的总传动比=412，故电动机转速的可选范围为：故电动机转速的可选范围是 r / min 符合这范围的电动机同步转速有1500、3000 r/min两种，两种常用转速的电动机进行分析比较（查表）,选择1500r/min。故选电动机型号为Y112M-4 其主要参数为：, r / min三 确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）减速器总传动比(为满载转速）（2）分配传动装置各级传动比：取V带传动的传动比i0=1.5，则减速器的传动比为四 计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的输入功率轴0（电动机轴）：P0= P=3.46kw轴（高速轴）P= P05=3.460.96=3.32kW轴（低速轴）P= P23=3.320.990.97=3.19kW轴（滚筒轴）P4= P24=3.190.990.96=3.03 kW（2）各轴的转速轴0：n0= n=1440 r/min轴：n= n0i01=14401.5=960 r/min轴：n=n1i12=9603.52=272.73 r/min轴：n4=n3i23=272.731=272.73 r/min（3）各轴的输入转矩轴0：T0=T=9550=955022.94 Nm轴：T=9550=955033.03 Nm轴：T=9550=9550111.70 Nm轴：T=9550=9550108.2 Nm表2-1 设计轴的传动特性表轴名输入功率（kW）转速n（r/min）输入转矩（Nm）传动比效率电动机轴3.46144022.941.50.96轴3.3296033.33.520.96轴3.19272.73111.7010.95滚筒轴3.03272.73108.20五 带传动的设计1.确定V带型号和带轮直径 (1)确定计算功率Pca由表8-7查得工况系数K = 1.2，故Pca = KA =1.2 3.46=4.152kw(2)选择V带的带型根据Pca、由图8-11选用A型(3)确定带轮的基准直径并验算带速v1) 初选小带轮的基准直径 由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径=125mm 2)验算带速vm/sv在530m/s之内，故带速合适。3)计算大带轮的基准直径mm根据表8-8，圆整为 (4)确定V带的中心距a并和基准长度Ld1)初定中心距a0取 500 mm2)由式(8-22)计算带所需的基准长度Ld由表8-2选带的基准长度Ld1600mm3)按式(8-23)计算实际中心距a(5)验算小带轮上的包角满足要求。(6)计算带的根数z1)计算V带的额定功率Pr由dd1=125mm和n1=1440r/min，查表8-4a得1.907kW。由i=1.5、n1=1440r/min和A型带，查表8-4b得P00.109Kw查表8-5得=0.984，查表8-2得=0.99,于是2)计算V带的根数z,取3根(7)计算单根V带的初拉力的最小(F0查表8-3得A型带的单位长度质量q=0.10kg/m，于是(7)计算作用在轴上的压轴力 (8)查表8-10，带轮宽度B=（z-1）e+2f=(3-1)15+29=48mm（9）设计结果选用3根型号A-1600的带，中心距为543.35mm六、圆柱斜齿轮传动设计运输机一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。材料选择。有表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。选小齿轮齿数 Z1=24, 大齿轮齿数 Z2=3.5224=85 ;选取螺旋角。初选螺旋角 =u .按齿面接触疲劳强度进行计算设计计算公式是： 1)确定公式内各计算数值：试选载荷系数 Kt=1.6 由图10-30选取区域系数为ZH=2.433 由图10-26查得0.765 0.86则+=1.625 小齿轮传递的转矩：T1=9.55=9.55106=3.3104Nmm 由表10-7选取齿宽系数 由表10-6查得材料的弹性影响系数 由图10-21d查得齿轮的接触疲劳强度极限MPa 应力循环次数 N1=60n1jLh=60960196000=5.53109N2= N1/i1=5.53/3.52=1.41 由表10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.9, KHN2 =0.96 计算接触疲劳许用应力，取安全系数S=1 0.9600/1=540 MPa 0.96550/1=528 MPa 所以需用接触应力为=(540+528)=534 MPa2)代入数据进行计算a.计算小齿轮分度圆直径d1t=b计算圆周速度 m/sc.计算齿宽b及模数 b= = =/ Z1=39.66/24=1.60mmd计算齿宽与齿高之比b/h齿高 h=mm所以b/h=39.66/3.6=11.01e.计算纵向重合度 Z1=0.318124tan14=1.903f.计算载荷系数根据v=1.99m/s ，7级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1.14斜齿轮，KH= KF=1.2 由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮1相对支承非对称布置时，由b/h=11.01，KH=1.417, ，查图10-13得KF= 1.35故载荷系数 K= KAKvKHKH= g.按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由（10-10a）得=39.66=42.29mm h.计算模数 =mmu 按齿根弯曲强度设计 1)确定公式的计算数值载荷系数 K= KAKvKHKH= 根据纵向重合度1.903,从图10-28中查得螺旋角影响系数0.88计算当量齿数查取齿形系数由表10-5查得 YFa1=2.592，YFa2=2.194查取应力校正系数由表10-5查得 YSa1= 1.596，YSa2=1.783查取大小齿轮的YFa YSa/ F由图10-20C查小齿轮弯曲疲劳强度极限=500Mpa;小齿轮=380 Mpa由图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85; =0.88所以取弯曲疲劳系数为S=1.4,有式10-12得小： F1= KFN1FE1/S =0.85x500/1.4=303.57 Mpa大： F2= KFN2FE2/S=0.88x380/1.4=238.86 Mpa故：小：YFa1 YSa1/ F1= 2.592x1.596/303.57=0.01363 Mpa大：YFa2 YSa2/ F2= 2.194 x 1.783/238.86=0.01638Mpa 2）设计计算 对比计算结果，齿面接触疲劳强度计算法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2mm,已经可以满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径=42.29mm来计算相应的齿数于是 由Z1=d1/=42.29/221取Z1=21,则Z2=3.5221=74 u 几何尺寸计算1) 计算中心距 (21+74)2/2cos14=97.9mm将中心距圆整为98mm2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 14.21因为值变化很小，故参数、等参数不必修正3) 计算大小齿轮的分度圆直径 =43.28mm 齿顶圆直径 齿根圆直径 4) 计算齿轮宽度所以取b1=45mm , b2=50mm六、轴的设计计算及强度校核（输入轴）1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-2，取A=105 2、轴的结构设计1) 确定轴上零件的装配方案 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 -段轴用于安装轴承30207，故取直径为35mm。 -为齿轮轴肩，用于定位轴承，故取其分度圆直径为40mm。 -段为齿轮轴，取直径为43.28mm。 -段齿轮轴肩，用于定位轴承，故取其直径为 40mm。 -段用于安装轴承30207，故取直径为35mm。 -段安装轴承盖，直径为27mm。 -段用于连接带，故取其直径为16mm.3）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度 -段轴用于安装轴承，故取长度为17mm。 -为齿轮轴肩，用于定位轴承和安装挡油环，故取其长度为15mm。 -段为齿轮轴，取长度为48mm。 -段齿轮轴肩，用于定位轴承和安装挡油环，故取其长度为15mm。 -段轴用于安装轴承，故取长度为17mm。 -段安装轴承盖，故取其长度为60mm。 -段用于连接带，故取其长度为60mm.3、轴向零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接. 按弯扭合成强度条件校核轴的强度：1、求作用在齿轮上的受力定跨距测得： 2.受力分析如下： 2、3.求垂直面的支撑反力 4.求水平面的支撑反力 由以上两个方程可解得：5.F在支撑点产生的反力因V带作用在轴上的压力为：其中K=99mm,L=97mm 6.绘制垂直面的弯矩图7.绘制水平面的弯矩图 8.Fp产生的弯矩图 a a截面产生的弯矩 9.合成弯矩图 10.求危险截面的当量弯矩 由以上计算可知：bb截面为危险截面，其当量弯矩为： 11.计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用40Cr，采用调质处理，由表14-12查得，查表14-32查得，则 则轴的设计为安全设计。 七、轴的设计计算 （输出轴）1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。由表15-3，取A=115 2、轴的结构设计确定轴上零件的装配方案 3、轴向零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接八、滚动轴承的选择及计算一1、根据轴承型号30207查表6-7取轴承基本额定动载荷为：C=54200N2、查表6-7得e=0.37由表13-5查得 根据轴承受轻微冲击查表13-6取轴承载荷系数为:, 由轴承寿命公式得： 故轴承使用寿命足够即合格。二1、根据轴承型号30211查表6-7取轴承基本额定动载荷为：C=90800N； 因为2、查表6-7得e=0.40由表16-11查得 根据轴承受轻微冲击查表16-9取轴承载荷系数为:, 由轴承寿命公式得： 故轴承使用寿命足够即合格。九、键连接的选择及校核计算根据轴长及工作需要选择圆头平键（3个），具体数据列表如下：键直径（）工作长度（）转矩（）极限应力（）输入轴5550165533.334.2输出轴1811506032111.7054.3128564244111.7077.6强度校核：强度条件为查表6-2知由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力=100-120Mpa由上表可知，各键的极限应力，所以上述各键都符合要求。十 润滑与密封1、润滑： 齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，大齿轮的齿顶到油底面的距离3040mm。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。2、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查表7-12，采用密封装置为J型油封HG4-338-66，挡油环Q215A以及密封挡板Q235A。十一 连轴器的选择低速轴用联轴器的设计计算由于十字滑块联轴器具有诸多优点，所以优先选用。取工作情况系数为，计算转矩为 选用弹性柱销联轴器LX2，其主要参数如下：材料HT200公称转矩轴孔直径联轴器十二 减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤）