北航——机械设计课程设计说明书——带式运输机传动装置设计——word.docx

机械设计综合课程设计设计计算说明书课 程 名 称 机械设计综合课程设计 题 目 名 称 带式运输机传动装置设计 院（系）名 称 可靠性与系统工程学院 专 业 名 称 质量与可靠性工程 学 号 10141020 学 生 姓 名 陈子涵 指 导 教 师 李秀琴 2013 年 5 月 10 日前 言机械设计课程设计是大三阶段一门非常重要的课程，旨在通过让学生设计齿轮减速器了解一般机械设计过程的概貌，是一门理论与工程并重的课程。本次课程设计能够让学生深刻了解到机械设计区别于其他学科的显著特征，主要包括以下几点：机械设计是一门强调标准的学科，在设计每一个零件时首先必须考虑是否需要遵循某些标准。机械设计是注重实际的学科，设计过程不是孤立的，而必须考虑实际使用中的易用性、维护性、运输环境等各种条件，有经验的设计人员区别普通设计者的特点就在于此。机械设计工作要求设计人员有很好的耐心和缜密的思维，在设计过程中综合考虑多方面因素，从而使设计产品各方面都符合使用需求。通过本次设计，我们能掌握到一个设计者最基本的技能，学会如何书写标准的设计说明书，了解产品设计的每一个步骤，对我们侧重电学领域的学生来说，学习机械设计过程增强了我们的综合素质，开拓了学科的视野，对我们可靠性专业的学生来说，学习机械设计让我们对更好得了解了产品情况，使我们能以整体的思维看待本专业的问题。- 32 -一、 设计项目：带式运输机传动装置设计二、 运动简图：1) 电动机2) 联轴器3) 减速器（斜齿）4) 开式齿轮5) 带式运输机三、 运输机数据1) 运输带卷筒所需功率P/(kW)：5.22) 运输带卷筒工作转速n (r/min)：83) 卷筒中心高H (mm)：300四、 工作条件1) 连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为5%2) 使用年限为10年，小批量生产，两班制工作五、 设计工作量1) 减速器装配图（0号图纸） 1 张2) 零件工作图（2号图纸） 2 张3) 设计说明书 1 份（本任务书须与设计说明书一起装订成册一并交上）设计说明目录一、总体方案设计41.电动机的选择42.传动比分配53.运动和动力参数设计54.将运动和动力参数计算结果整理并列于下表6二、传动零件的设计、计算61.开式齿轮传动的设计62.减速器齿轮（闭式、斜齿）设计83.齿轮其他传动参数10三、轴与轴承的设计与校核111.轴（高速轴）的校核112.轴（高速轴）轴承校核163.轴（高速轴）各段长度确定174.轴（低速轴）的校核185.轴（低速轴）轴承校核226.轴（低速轴）各段长度确定23四、键连接的设计与校核24五、联轴器的选择25六、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明26七、箱体结构相关尺寸27八、减速器附件列表28九、设计优缺点及改进意见29十、参考文献29十一、总结30一、 总体方案设计1. 电动机的选择项目-内容设计计算依据和过程计算结果选择电动机类型工作机所需功率传动效率实际所需功率确定电动机额定功率确定电动机转速确定电动机型号按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，额定电压380V因为，查Y系列电动机技术数据选用电动机额定功率为通常闭式齿轮传动传动比范围为开式齿轮传动传动比范围为则总传动比故电动机可选范围为选择同步转速为1440r/min的电动机查表选择电动机型号为Y132M-4型 满载转速1440r/minY系列电动机Y132M-4型额定功率7.5kw满载转速：1440r/min2. 传动比分配项目-内容设计计算依据和过程计算结果总传动比闭式齿轮传动比开式齿轮传动比3. 运动和动力参数设计0轴（电动机轴）1轴（高速轴）2轴（低速轴）3轴（滚筒轴） 4. 将运动和动力参数计算结果整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kNmm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出0轴5.8839.0144010.991轴5.825.7638.638.214404.110.972轴5.595.53152.4150.7350.364.130.943轴5.255.20591.0585.484.83二、 传动零件的设计、计算1. 开式齿轮传动的设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果选择材料和精度(1) 选择材料(2) 热处理(3) 精度选择计算许用应力(1) 极限应力(2) 安全系数(3) 许用应力根据弯曲疲劳强度设计 (1) 强度公式(2) 参数选择计算载荷系数齿宽系数选取硬齿面直齿轮小齿轮：20CrMnT，渗碳淬火，齿面硬度：56-62HRC大齿轮：20Cr，渗碳淬火，齿面硬度：56-62HRC9级制造精度项目-内容设计计算依据和过程计算结果大、小齿轮齿数实际传动比(3) 按齿轮弯曲强度计算小齿轮转矩齿形系数确定计算对象小齿轮模数中心距大、小齿轮分度圆直径小齿轮齿宽齿轮圆周速度(4) 验算齿面接触疲劳强度取则 模数应扩大10%-20%开式齿轮不需要验算齿面接触疲劳强度对小齿轮计算标准化圆整增加宽度取9级制造精度合适校核完成2. 减速器齿轮（闭式、斜齿）设计材料选择传动要求低，大小齿轮均选择软齿面小齿轮选用45号钢，调质处理齿面硬度197286HBS大齿轮选用45号钢，正火处理齿面硬度 156217HBS齿轮均按8级精度齿轮制造小齿面选用45号钢调质大齿面选用45号钢正火1) 按接触疲劳强度计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果强度公式接触极限安全系数许用接触应力载荷系数K齿宽系数初选螺旋角大小齿轮齿数实际传动比计算小齿轮最小直径法向模数确定中心距按标准取 项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定螺旋角分度圆直径齿宽 取2) 实际总传动比与设计传动比误差实际总传动比设计传动比误差3) 验算弯曲强度弯曲极限安全系数许用弯曲应力当量齿数齿型系数 项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定校验对象验算弯曲强度验算速度v 应对小齿轮校核安全取8级制造精度合适3. 齿轮其他传动参数齿顶圆直径齿根圆直径齿轮结构小齿轮、大齿轮都为腹板式结构三、 轴与轴承的设计与校核1. 轴（高速轴）的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴的材料选择确定传动零件位置和轮廓线最小轴颈的确定轴的材料有碳素钢和合金钢，碳素钢的综合力学性能好，应用范围广，其中以最为广泛。为改善力学性能，常正火或调制等热处理。合金钢具有较高的力学性能，与较高的热处理性能，但价格昂贵，多用于特殊要求的场合，本次为减速箱的齿轮轴，故采用。高速轴材料为45号钢低速轴材料为45号钢项目-内容设计计算依据和过程计算结果计算各段轴径确定润滑方式因为发动机轴径考虑联轴器选用J型联轴器，联轴器长度L=60mm取考虑定位轴肩的作用并考虑密封圈为标准件取考虑轴承为标准件此处轴承选用7008AC根据齿轮轴的制作标准或此处应做成齿轮轴根据定位轴肩的要求中间55mm为齿轮轴部分，两端为定位轴肩根据定位轴肩以及轴承的要求使用脂润滑轴承型号7008AC采用脂润滑项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定轴的支点小齿轮受力地脚螺栓直径取M20螺栓，个数查表可得轴承旁联螺栓直径 取M12螺栓查表可得外箱壁至轴承端面距离轴承端盖凸缘厚度 取圆周力径向力轴向力项目-内容图示项目-内容设计计算依据和过程计算结果支点间距离垂直面支承反力垂直面弯矩计算水平面支承反力水平面弯矩计算联轴器产生的扭矩危险截面弯矩轴传递转矩危险截面当量弯矩计算危险截面处许用直径 因为此轴为脉动载荷故取45号钢轴上开键槽，轴径需增加5%满足要求 满足强度需求2. 轴（高速轴）轴承校核轴承受力图项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定径向载荷内部轴向力当量动载荷的X、Y当量动载荷P对于7008AC轴承 2为紧边对2端校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果温度系数载荷系数基本额定动载荷轴承寿命校核工作10年，两班制工作，每4年进行一次大修。3. 轴（高速轴）各段长度确定第一段轴长第二段轴长第三段轴长第四段轴长第五段轴长根据前文求得的数据，可以得出由联轴器常L=60mm可得此处需留出齿轮轴的轴肩5mm齿轮轴以及轴肩的宽度4. 轴（低速轴）的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果最小轴颈的确定计算各轴段直径确定润滑方式取考虑定位轴肩的作用并考虑密封圈为标准件取考虑轴承为标准件此处轴承选用7010AC为了易于装配考虑定位轴肩的作用选用同一轴承使用脂润滑采用脂润滑项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定轴的支点大齿轮受力开式齿轮受力和高速轴类似圆周力径向力轴向力周向力 径向力 项目-内容图示项目-内容设计计算依据和过程计算结果垂直面支承反力垂直面弯矩计算水平面支承反力水平面弯矩计算危险截面合成弯矩轴传递转矩最危险截面当量弯矩计算危险截面许用直径 45号钢满足强度要求5. 轴（低速轴）轴承校核轴承受力图项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定径向载荷内部轴向力当量动载荷的X、Y当量动载荷P对于7010AC轴承 2为紧边应对1端校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果温度系数载荷系数基本额定动载荷轴承寿命校核工作10年，两班制工作，每4年进行一次大修。6. 轴（低速轴）各段长度确定第一段轴长第二段轴长第三段轴长第四段轴长第五段轴长第六段轴长根据前文求得的数据，可以得出由开始齿轮齿宽可得此处不用轴肩定位，需增加5mm此处用于定位，需要7mm的厚度考虑总体长度四、 键连接的设计与校核键的结构1. 低速轴开式齿轮的键的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定键槽宽度、深度确定键槽长度键槽校核选择键1082. 低速轴闭式齿轮的键的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定键槽宽度、深度确定键槽长度键槽校核选择键1493. 联轴器键槽设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定键槽宽度、深度确定键槽长度选择键87五、 联轴器的选择项目-内容设计计算依据和过程计算结果联轴器的选择六、 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齿轮润滑角接触球轴承7008AC润滑润滑脂牌号深沟球轴承7010AC润滑润滑脂牌号密封形式在减速箱中，采用油池润滑，其中浸油深度为一个齿宽，但浸油深度一般不超过分度圆半径的1/3,。为保证润滑及散热的需求，减速器被应有足够的油量，每传递1KW功率，约需油量为0.370.7L。查表6-752，选用全耗损系统用油LAN68。使用脂润滑查表6-762，选取滚珠轴承脂ZGN692。使用脂润滑查表6-762，选取滚珠轴承脂ZGN692。基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齿轮选用油池润滑全耗损系统用油LAN68 润滑脂润滑滚珠轴承脂ZGN692润滑脂润滑滚珠轴承脂ZGN692七、 箱体结构相关尺寸长宽高箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座低凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径联接螺栓间距轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径轴承旁凸台半径凸台高度外箱壁至轴承端面距离大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离 项目-内容设计计算依据和过程计算结果箱盖、箱座肋厚轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度轴承旁联螺栓距离八、 减速器附件列表名称及规格数量功能材料备注螺栓M121006轴承旁连接Q235AGB5782-86螺母M126轴承旁连接Q235AGB6170-86弹簧垫片6轴承旁连接65MnGB93-87-12螺栓M12204箱座箱盖连接Q235AGB5783-2000弹簧垫片4箱座箱盖连接65MnGB93-87-12螺钉M8208高速轴轴承端盖连接Q235AGB5783-2000螺钉M8208低速轴轴承端盖连接Q235AGB5783-2000启盖螺钉M10251开启箱盖Q235AGB5783-2000螺钉M8204窥视孔盖连接Q235AGB5783-2000定位销M10402定位35GB117-86油标1标志油位组合件名称及规格数量功能材料备注放油孔螺塞1放油孔连接Q235A通气孔螺塞1通气孔连接Q235A垫片2密封石棉橡胶纸毡圈油封2轴端盖密封毡圈毡圈油封2轴端盖密封毡圈挡油环1轴轴承处挡油45挡油环1轴轴承处挡油45挡油环1轴轴承处挡油45挡油环1轴轴承处挡油45九、 设计优缺点及改进意见优点：该减速器设计结构简单，能满足使用的基本需求，所用材料和部件均选择常见的材料零件，具有制造、加工简单的特点，且在设计过程中充分考虑到了拆装及运输的便捷性，具有很好的人际亲和力。缺点：1. 由于该减速器采用一级减速，所以轴上扭矩较大，对齿轮和轴的加工要求较高。改进意见：将减速器设计成二级减速，从而提高减速器性能。2. 高速轴选用齿轮轴，不易加工。十、 参考文献1、机械设计课程设计（第2版） 王之栎 王大康 主编 机械工程出版社 2012年1月第2版2、机械设计基础（第5版） 杨可桢 程光蕴 李仲生 主编高等教育出版社 2006年5月第5版3、机械制图教材第五版 高等教育出版社十一、 总结刚接触这门课程设计的时候，我觉得茫然不知所措。这时我才明白虽然上学期的机械设计基础课程学过齿轮、轴、轴承的设计方法，但是那仅仅限于做题，而不是真正的设计组零件。经过这门课程设计的学习，我初步了解到设计的含义。刚开始我按照我的题目数据，看着书本模仿着进行计算，第一次算出结果，以为就结束了。后来发现仅仅一次的计算是不够的，这里面的数据之间都是相互联系，相互制约的，有些数据根本不是通过特定的公式直接算出