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机械设计 课程设计 含有 CAD 文件

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1、传动方案拟定设计带式运输机传动装置设计1.1工作条件：连续工作，单向运载，载荷变化不大，空载启动。减速机小批量生产，使用期限10年，两班制工作。运输带允许速度误差5%。2.2原始数据：卷筒圆周力F=1100N带速V=1.5m/s卷筒直径D=250mm方案由题目所知传动机构类型为：V带传动与齿轮传动的结合2、电动机选择2.1电动机类型和结构选择因为运输机的工作条件是：连续工作单向运转，载荷变化不大。所以选用常用的Y系列三相异步电动机。此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。2.2电动机容量的选择1） 工作机所需功率（P11）= (kw)2） 电动机的输出功率= (kw)由电动机至运输带的传动总效率为：=式中：、分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。查表(P12)3.1取=0.96、=0.99、=0.97、=0.97、=0.96则：=0.960.990.970.970.96=0.843） 所以：电动机的输出功率=1.96(kw)2.3确定电动机转速（P13） =114.6 r/min根据（P13）表3.2推荐传动比范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=24。取带传动比 =26 。则总传动比理论范围为：424。故电动机转速的可选范围为=(424)114.6=458.42750.4 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min根据容量和转速，由（P282）附录K查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案电动机型号额定功率/kw满载转速(r/min)堵转转矩最大转矩1-42.214202.22.22-62.29402.02.03-82.27102.02.0综合考虑初选电动机型号为-4电动机中心高度为100mm3、计算传动装置的运动和动力参数3.1确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速可得传动装置总传动比为：=12.4总传动比等于各传动比的乘积：=（式中和分别为带传动和减速器的传动比） 分配各级传动装置传动比：根据（P13）表3.2，取=3.1（普通V带）因为：=所以：=43.2计算各轴的转速：高速轴I：=458.1（r/min）低速轴:=114.53（r/min）卷筒轴：=3.3计算各轴的功率：轴： =1.960.96=1.88（KW）轴： 1.880.990.97=1.81（KW）卷筒轴：=1.810.990.97=1.74（KW）（式中、分别为相邻两轴的传动效率=、=、=）3.4计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为：9550=9550=13.18 Nm 轴：=13.183.10.96=39.22 Nm 轴：=39.22150.65 Nm 卷筒轴输入转矩：=150.650.990.97=144.67 Nm4、传动零件的设计计算4.1 V带的设计1确定输送机载荷输送机载荷变动小，由课本（P93）表3.5查得工况系数=1.1=1.12.2=2.422选取V带型号根据，参考图（课本P94）3.16及表（课本P83）带型及小带轮直径，选择A型V带3确定带轮直径 , 1) 选小带轮直径参考图3.16选取=90mm2) 验算带速=6.69m/s （小带轮转度）3) 确定从动轮基准直径=90=279mm取标准值=280mm4) 计算实际传动比=3.115) 验算传动比相对误差理论传动比=3.1传动比相对误差 =0.3%4定中心距和基准带长1) 初定中心距0.7（）2（）2597402) 计算带的基准长度 2+（）+2=1599mm取表3.2（课本P82）标准值1600mm3) 计算中心距 500+=500.5mm4) 确定中心距调整范围 mm mm5) 验算包角 6.确定V带根数1) 确定额定功率 由及查表3.6用插值法求得=1.05(kw)2) 确定各修正系数 功率增量查表3.7(P16)得=0.038(kw)包角系数查表3.8得=0.91长度系数查表3.9得=0.993) 确定V带根数 =2.5选择3根A型V带7确定单根V带出拉力查表3.1得单位长度质量 =8计算压轴力 9带轮结构设计 小带轮=90mm采用实心结构 大带轮=280mm采用孔板式结构 计算带轮轮宽B查表3.4（P84）B=（）+2=（）=50mm 4.2齿轮的设计 1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 类型选择选用直齿圆柱齿轮传动2) 精度选择 输送机为普通减速器查表（P146）取8级精度3) 材料选择P（145） 由表5.6选择小齿轮材料为45钢调质处理齿面硬度大齿轮材料为45钢正火处理齿面硬度为两轮齿面硬度差为40在2550之间合格4) 初选齿数小齿轮齿数 大齿轮齿数，所以实际传动比为4 合格2按齿面接触疲劳强度设计1) 确定设计公式中各参数初选载荷系数=1.12) 小齿轮传递的转矩 3) 选取齿宽系数查表5.9（P160）4) 弹性系数查表5.11（P165）5) 小、大齿轮的接触疲劳极限、（P166）6) 应力循环次数 =1.32 7) 接触寿命系数、查图5.29（P167）8) 计算许用应力 取失效率为1%查表5.1（P167）最小安全系数 = =9) 计算端面重合度 =1.6810) 计算重合度系数 =0.882设计计算1) 试算小齿轮分度圆直径取=568Mpa =2.541mm2) 计算圆周速度 =6合格3) 计算载荷系数K（P151） 查表5.8得使用系数根据8级精度查图5.9得动载系数假设为单齿啮合取齿间载荷分配系数查图5.10曲线1得齿向载荷分布系数则4) 校正分度圆直径=42.21mm3主要几何尺寸计算1) 计算模数m（P138）取m=2.52) 计算分度圆直径、 = =3) 齿宽b 4校核齿根弯曲疲劳强度（P158） 1) 确定验算公式中各参数小大齿轮的弯曲疲劳极限、查图5.26（P163）弯曲寿命系数、查图5.24（P161）尺寸系数 查图5.25（P162）计算许用弯曲应力、取失效率为1 查表5.10最小安全系数重合度系数=0.25+齿形系数，查图5.22（P159）应力修正系数，查图5.23（P160）2) 校核计算=45.4MpaMpa5载荷变动小，不需静强度校核6结构设计大齿轮采用孔板式小齿轮与轴制成齿轮轴5.轴的设计5.1齿轮轴设计1估算轴的基本直径选用45钢，调质处理，估计直径d由表7.2查得查表7.4取C=118，118所求d应为受扭部分的最细处，即装带轮处的轴径，该处有一键槽，故轴径应增大5%即d=1.05取标准值d=20mm2初定各轴段直径 带轮处：按传递转矩估算直径20mm；油封处：为满足带轮的轴向固定要求设一轴肩，该段轴径应满足油封标准取=25mm；轴承处：轴承受径向力，选用深沟球轴承，为便于装拆，轴承内径应大于油封处轴径，并符合轴承标准内径，取轴径=30mm，初选轴承型号6206，两端相同；齿轮与轴承之间设一轴肩，两端相同。轴径取=36mm；齿轮处取齿根圆直径为轴径。3确定各轴段长度带轮处：带轮轮毂宽为50mm为保证轴端挡圈能压紧带轮，取轴段长48mm；油封处：为便于轴承端盖的拆装及对轴承加润滑脂，取轴承端盖外端面与带轮左端面间距15mm，取轴承右端面与轴承盖外端面间距为20mm故该段轴长为35mm;轴承处：轴承内圈宽度为13mm，两端相同；齿轮与轴承之间轴长取25mm，两端相同；齿轮处：齿轮轮毂宽度为50mm故该处轴长为=50mm。全轴长：。4传动零件的周向固定及其他尺寸带轮处采用A型普通平键，键（GB1095-1990,GB1096-1990）为加工方便，参照6206型轴承安装尺寸，轴上过渡圆角半径全部取r=1mm轴端倒角为5轴的受力分析1) 求轴传递的转矩2) 求轴上作用力齿轮上圆周力 齿轮上的径向力齿轮上的轴向力为03) 求支反力 求弯矩 求合成弯矩 4) 按当量弯矩校核轴的强度 齿轮有端面与轴之间的截面弯矩较大是一个危险截面，对其校核，该处轴的最大弯矩为 ，截面弯矩根据三角形相似求得=1.82当量弯矩对于45钢，48000h6.2高速轴处计算当量动载荷P轴承在工作过程中只受径向力计算额定动载荷=3789.8N选用6009型轴承=8166904.5h48000h7.键连接的选择及验算7.1高速轴处轴段直径为20mm轴长为48，选用A型平键 6 （GB1905-1990,GB1906-1990） 键长L=40mm有效键长按抗压强度计算强度满足要求7.2低速轴齿轮处轴径为48mm，轴长42mm选用A型普通平键 14 （GB1905-1990，GB1906-1990）键长抗压强度计算强度满足要求联轴器处轴径为32mm，轴长80mm选用A型普通平键 10 （GB1905-1990，GB1906-1990）键长L=70抗压强度计算8.联轴器的选择两轴间相对位移较小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高故选用弹性柱销联轴器。载荷计算：计算转矩得根据，轴径d，转速n查标准GB5014-1985选用HL2弹性柱销联轴器，其公称转矩=315Nm,许用转速5600r/min,符合要求9. 润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1) 齿轮：传动件圆周速度小于12m/s，采用油池润滑，大齿轮浸入油池一定深度，齿轮运转时把润滑油带到啮合区，甩到箱壁上，借以散热，对于单机减速器浸油深度为一个齿全高，油量0.350.75L/kw，根据运动粘度查表5.13（P182）查阅润滑油牌号为工业式齿轮油L-CKB320(GB5903-1995) 滚动轴承：传动圆周速度小，采用脂润滑，承载能力高，不易流失，便于密封和维护。选用滚珠轴承脂（SY1514-1982）2) 密封:滚动轴承增加密封圈，防止灰尘进入造成轴承磨损。 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑10.箱体设计为保证减速器正常工作，应考虑油池注油，排油面高度，加工及装拆检修，箱座的定位，吊装等附件的设计1) 检查孔：为检查传动件的啮合情况并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔，平时检查孔盖板用螺钉固定在箱盖上。2) 通气器：保持箱内外压力平衡，避免使润滑油渗漏因而设置通气器。3) 轴承盖：固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷轴承座孔两端用轴承盖封油，采用嵌入式轴承盖。4) 定位销：保证拆装箱盖时，能够正确定位，保持轴承座孔制造加工时的精度应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销，采用非对称布置。5) 油面指示器：采用油标尺检查箱内油池面的高度经常保持油池内有适量的油。6) 放油螺塞：在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺赛堵住。7) 启箱螺钉：为方便开启平时用水玻璃或密封胶连接的箱体剖面，增设启箱螺钉在启盖时旋动螺钉将箱盖顶起。8) 起吊装置：为便于搬运在箱体设置起吊装置吊环或吊钩等。9) 密封装置：在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。箱体结构尺寸选择如下表：查表得：=0.96=0.99、=0.97、=0.97、=0.96=0.84P=1.96(kw)=114.6 r/min=458.42750.4 r/min初选电动机型号为-4=12.4=4=458.1（r/min）=114.53（r/min）=1.88（KW）=1.81（KW）=1.74（KW）=13.18 Nm=39.22 Nm=150.65 Nm=144.67 Nm=1.1=2.42A型V带=90mm=6.69m/s满足速度要求（5m/s25 m/s）=280mm=3.10.3%合格=1.05(kw)=0.038(kw)=0.91=0.99取=3=0.10kg=109.82NNB=50mm8级精度小齿轮45钢调质大齿轮45钢正火合格合格=1.1=1=189.9=580Mpa=560Mpa1.323.3=0.98 =1.13=568Mpa=632.8Mpa=1.68=0.88合格K=1.2mmm=2.5=50mm=200mm取=380Mpa=240Mpa=0.92 =0.99=1=279.68Mpa=190.08MPa=0.70=2.74,=2.33=1.57,=1.72弯曲强度满足要求20mm=25mm=30mm=36mm48mm35mm13mm25mm=50mm满足强度要求满足强度要求32mm；=40mm=45mm48mm56mm=51mm80mm35mm42mm43mm15mm16mm满足强度要求满足强度要求选用轴承合格选用轴承合格选用键合格选用键合格选用键合格选用联轴器合格润滑油牌号为工业式齿轮油L-CKB320(GB5903-1995)滚珠轴承脂（SY1514-1982）名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b112机座底凸缘厚度P20地脚螺钉直径dfM16地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d112机盖与机座联接螺栓直径d28轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C122，18，13d1， d2至凸缘边缘距离C220，11轴承旁凸台半径R120凸台高度h 根据低