机械设计课程设计说明书模板.doc

武汉工程大学机械设计课程设计说明书课题名称： 带式运输机传动装置的设计 专业班级： 过程装备与控制工程 学生学号： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 课题工作时间： 2014.12.22 至 2015.1.9 武汉工程大学教务处填写说明：1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。2. 表中第一、二、三在在课程设计（学年论文）开始前填写，第四、五、六项在课程设计（学年论文）完成后填写。3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。一、课程设计的任务或学年论文的基本要求1.通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力。 2.学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。 3.进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 4.培养运用现代设计方法解决工程问题的能力。二、进度安排1 设计准备(0.5天)2 机械系统的方案设计(0.5天)3机械系统运动、动力参数计算(1天)4 传动零件的设计计算(1.5天)5 减速器装配草图设计(5天)6 工作图设计与绘制(4.5天)7 整理编写设计计算说明书(1天)8 设计总结与答辩(1天)三、参考资料或参考文献机械设计机械设计基础课程设计 王昆主编 高等教育出版社 机械设计课程设计指导书 龚桂义主编 高等教育出版社机械设计课程设计刘俊龙 廖仁文主编 机械工业出版社机械设计课程设计 黄珊秋主编 机械工业出版社指导教师签字：赵芸芸 2014年 12 月 20 日 教研室主任签字：何毅斌 2014年 12 月 20 日四、课程设计（学年论文）摘要（中文）本次设计为课程设计，通过设计带式运输机传动装置，学习机械设计的基本过程、步骤，规范、学习和掌握设计方法，以学习的各种机械设计，材料，运动，力学知识为基础，以机械设计、机械原理、机械制图、机械设计课程设计手册、制造技术基础、机械设计课程设计指导书以及各种国标为依据，独立自主的完成二级减速器的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过程中遇到的种种问题和解决的方法，思考、分析最优方案，这是第一次独立自主的完成设计过程，为毕业设计以及以后的就业工作做下铺垫。关键词:减速器 带式运输机 机械设计五、课程设计（学年论文）摘要（英文） The design for the curriculum design, through the design of belt conveyer driving device, the learning process, the basic steps of mechanical design, specification, learn and master the design method, in a variety of mechanical design, learning materials, sports, mechanical knowledge as the foundation, to mechanical design, mechanical principle, mechanical drawing, mechanical design course design manual, manufacturing technology, basic mechanical design curriculum design guide book and a variety of national standard as the basis, stand on ones own complete the design, two stage reducer calculation, verification of the whole process. To understand the various problems encountered in the design process and the solution method, the optimal scheme, analysis of thinking, this is the first time to stand on ones own complete the design process, for the graduation design and later laid the foundation for the work of employment.Keywords: decelerator ,Belt type transmission machine,Mechanical design六、指导教师评分评价内容具 体 要 求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文） 15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字： 年 月 日 七、答辩记录答辩题目:试述弹性联轴器的特点？并说明为何弹性套柱销联轴器多用于高速轴于电动机轴间的联接？答:弹性环联轴器的特点： 1.具有较高弹性（低刚度，大柔度），承受公称扭矩时转角为10度，最大转矩时为25度，可以降低轴系固有振动频率，改变柴油机动力装置轴系的扭振特性，使柴油机在需用转速范围内不出现危险的共振转速。 2.具有较好的阻尼减振特性，可以吸收部分振动能量，减少通过振点时的振动振幅，降低轴段扭振应力。 3.可以吸收和降低柴油机输出转矩的波动，对装有减速齿轮箱的柴油机动力装置而言，可以减少变动转矩时对齿轮面敲击，延长齿轮使用寿命。 4.能补偿轴线偏移，它不仅在扭转方面有高弹性而且在轴向，径向和角向也是具有弹性，安装时较轻易对中，能补偿安装后船体，机座变形而产生的误差，保证柴油机和轴系的正常运转。 5.能实现机座减振和隔离固体声及绝缘电流。柴油机装了减振机座后，它与轴系之间产生相对振动，只有装了在轴向，径向，角向三个方面均有弹性的弹性环联轴器，才能在主机下面安装减振机座，同时还能隔离固体声，减低噪声。由于弹性环联轴器采用的是天然橡胶构件，绝缘性能良好，能防范轴向电流。 电动机轴和高速轴之间要传递较大的转矩,此时会产生较大的轴向位移,而弹性套柱销联轴器具有较好的阻尼减振特性，可以吸收部分振动能量，减少通过振点时的振动振幅，降低轴段扭振应力。所以弹性套柱销联轴器多用于高速轴于电动机轴间的联接。记录人（签字）： 年 月 日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 年 月 日课程设计（学年论文）总评成绩：（指导教师评分80%+答辩成绩20%） 目录一 设计题目：设计带式运输机的传动装置11.1运动简图11.2原始数据11.3已知条件21.4设计内容2二 传动装置总体设计方案22.1组成22.2特点22.3确定传动方案2三 电动机的选择33.1电动机类型和结构的选择33.2选择电动机的功率3四 确定传动装置的总传动比和分配传动比54.1分配减速器的各级传动比54.2计算各轴的动力和动力参数5五 传动零件的设计计算65.1 V带设计65.1.2 带轮的结构形式95.2齿轮设计95.2.1高速级齿轮传动计算95.2.2低速机齿轮传动计算145.2.3圆柱齿轮传动参数表195.3轴的设计及效核205.3.1初步估算轴的直径205.3.2联轴器的选取205.3.3初选轴承215.3.4轴的结构设计225.3.5中间轴的校核22六 润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择286.1齿轮传动的润滑286.2润滑油牌号选择286.3密封形式28七 箱体及附件的结构设计28八 设计总结30十 参考文献3131 / 39机械设计课程设计任务书 一 设计题目：设计带式运输机的传动装置1.1运动简图图1-型砂输送机的传动示意图 1.2原始数据表1学号5鼓轮直径D(mm)320输送带速度v(m/s)0.75输出转矩T(Nm)4301.3已知条件1. 输送机由电机驱动。电机转动，经传动装置带动输送带移动。按整机布置，要求电机轴与工作机鼓轮轴平行，要求有过载保护。2. 使用寿命为5年，大修期3年。3. 工作条件：每日两班制工作，工作时连续单向运转。载荷平稳。4. 允许输送带速度偏差为5%。5. 工作机效率为0.95。6. 按小批生产规模设计。1.4设计内容1. 设计传动方案；2. 设计减速器部件装配图（A1）；3. 绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；4. 编写设计计算说明书一份（约7000字）二 传动装置总体设计方案2.1组成传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.2特点 齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。2.3确定传动方案 考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：图2-传动方案三 电动机的选择3.1电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷为有冲击、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列三相异步电机。3.2选择电动机的功率 （其中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。） 其中 由电动机到传输带的传动总效率为 图-3 传动效率为V带的效率=0.96为滚动轴承效率，（由图可知减速器只有3对轴承。卷筒滚动轴承效率包括在卷筒效率中)为闭式齿轮传动效率，为联轴器的效率,卷筒效率=0.96(包括其支承轴承效率的损失)所以根据故电动机应选择Y100L2-4四 确定传动装置的总传动比和分配传动比4.1分配减速器的各级传动比 总传动比 V带取传动比 所以 按展开二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取，得所以 4.2计算各轴的动力和动力参数（1）计算各轴转速 轴 =568 轴 =139 轴 =44 （2）计算各轴输入功率、输出功率 轴 =30.96=2.88 kw 轴 =2.880.980.99=2.79 kw 轴 =2.790.980.99=2.71 kw（3）计算各轴的输入、输出转矩。电动机轴输出转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 轴输入转矩 表-2运动和动力参数计算结果轴名功率 P/KW转距T/N*M转速nr/min转动比i效率电机320.0014202.50.96轴2.8848.42568轴2.79191.691394.100.97轴2.71588.19443.120.97五 传动零件的设计计算5.1 V带设计1）、确定计算功率 根据工作条件载荷平稳，每天工作16小时查得KA=1.2，计算功率为 2）、选择V带的带型根据计算功率 ,小带轮的转速，故选用A型带。3）、确定带轮的基准直径，并验算带速v初选小带轮基准直径 根据v带的带型，查表，取小带轮的基准直径=100mm。 验算带速 v 由于5 m/s v 25 m/s ，故带速合适。4）、计算大带轮的基准直径查表取，所以.查表圆整,取5）确定V带的中心距 ,并选V带的基准长度确定小带轮中心距， 0.7(+)=246.52(+)=695初定中心距。计算相应的带长 查表,选带的基准长度=1430 mm计算实际中心距a及其变动范围 中心距的变化范围为6）、验算小带轮上的包角 包角合适。7）、计算带的根数计算单根V带的额定计算功率，由 和，查表得P0=1.30kw查表5.41得查表5.71得，查表5.21得，取3根。8）确定带的最小初拉力由表5.11得A型带的单位长度质量 q=0.105 kg/m,9)计算带传动的压轴力Fp 压轴力的最小值为8）、 把带传动的设计计算结果记入表下中表-3带传动的设计参数带型A中心距432小带轮直径100包角大带轮直径250带长1430带的跟数3初拉力152带速7.43压轴力11755.1.2 带轮的结构形式 轴直径的计算, 因为大带轮故采用孔板式V带轮.5.2齿轮设计5.2.1高速级齿轮传动计算已知条件：输入功率=2.88kw,小齿轮转速传动比 ,使用寿命为5年，大修期3年。工作条件：每日两班制工作，工作时连续单向运转。载荷平稳。(1)选定齿轮类型、材料和齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动2）材料选择。选择小齿轮材料为45Cr(调质)，硬度为230HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为200HBS，二者材料硬度差为30HBS。3）选择小齿轮齿数=22，大齿轮齿数=91.齿数比4）初选螺旋角,齿宽系数5)精度等级: 7级(2)试算小齿轮分度圆直径由1公式（6.14）知齿面接触强度设计公式为1)确定上公式内的各计算数值计算载荷系数K由表查得使用系数=1，=1.07，.418，。由公式,得载荷系数 K= =11.071.21.418=1.821由图,得按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限=580 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。计算应力循环次数 =60j=605681(530016)=2.04109 = 由图,取接触疲劳寿命系数=1；=1.2计算接触疲劳许用应力 由表，取失效概率为1%，安全系数S=1，则 =539 MPa =534 MPa 许用接触应力= 605 MPa 计算接触疲劳强度用重合度系数 螺旋角系数 2）计算试算小齿轮分度圆直径d1,由计算公式得 调整小齿轮分度圆直径 数据准备: 圆周速度 齿宽查表,得试用系数,动载系数,齿间载荷分配系数,用插值法查的7级精度,小齿轮相对轴承非对称布置时 则动载系数为 由公式,可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应的齿轮模数 (3)按齿根弯曲疲劳强度设计由下式试算齿轮模数,既1)确定公式中的计算参数初选载荷系数 由公式可计算得弯曲疲劳强度的重合度系数 弯曲疲劳强度的螺旋角系数 计算当量齿数 =24.08 =99.62查表,得取齿形系数 =2.66, =2.22查表,得取应力修正系数 =1.53, =1.67计算弯曲疲劳许用应力查图,得小齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim1=530MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim2=380MP查图,取弯曲疲劳寿命系数，查表,取弯曲疲劳安全系数S=1.4则1=321.78 MPa2=238.86 MPa因为大齿轮的大于小齿轮,所以取2） 试算齿轮模数 3） 调整齿轮模数 数据准备: 根据圆周速度,7级精度,查图,得动载系数 根据计算,查的,齿间载荷分配系数 用插值法查表,得,结合,查图,得 则载荷系数为 由公式,可得按实际载荷系数算的的齿轮模数 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根 弯曲疲劳强度计算的法面模数.从满足弯曲疲劳强度出发,从标准中就近 取;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 圆直径来计算小齿轮的齿数,即. 取则,取互为质数.(4) 几何尺寸计算 1)计算中心距 考虑到模数的圆整,为此将中心距圆整为112mm 2)按圆整后的中心距修正螺旋角 3)计算小,大齿轮的分度圆直径 4)计算齿轮宽度 取5.2.2低速机齿轮传动计算已知条件：输入功率P=2.79kw,小齿轮转速传动比 ,使用寿命为5年，大修期3年。工作条件：每日两班制工作，工作时连续单向运转。载荷平稳。(1)选定齿轮类型、材料和齿数1）选用直齿圆柱齿轮传动2）材料选择。选择小齿轮材料为45Cr(调质)，硬度为230HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为200HBS，二者材料硬度差为30HBS。3）选择小齿轮齿数=22，大齿轮齿数=69.齿数比4)5)精度等级: 7级(2)试算小齿轮分度圆直径由1公式（6.14）知齿面接触强度设计公式为1)确定上公式内的各计算数值 初选,区域系数材料的弹性影响系数由图,得按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限=580 MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550 MPa。计算应力循环次数 =60j=601391(530016)=2.002108 = 由图,取接触疲劳寿命系数=0.91；=0.97计算接触疲劳许用应力 由表，取失效概率为1%，安全系数S=1，则 =528 MPa =534 MPa 许用接触应力 = 528 MPa 计算接触疲劳强度用重合度系数 2）计算试算小齿轮分度圆直径d1,由计算公式得 调整小齿轮分度圆直径 数据准备: 圆周速度 齿宽 齿轮的圆周力 查表,得试用系数,动载系数,齿间载荷分配系数,用插值法查的7级精度,小齿轮相对轴承非对称布置时 则动载系数为 由公式,可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应的齿轮模数 (3)按齿根弯曲疲劳强度设计由下式试算齿轮模数,既1)确定公式中的计算参数初选载荷系数 由公式可计算得弯曲疲劳强度的重合度系数 查表,得取齿形系数 =2.66, =2.22查表,得取应力修正系数 =1.53, =1.67计算弯曲疲劳许用应力查图,得小齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim1=530MPa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限Flim2=380MP查图,取弯曲疲劳寿命系数，查表,取弯曲疲劳安全系数S=1.4则1=321.78 MPa2=238.86 MPa因为大齿轮的大于小齿轮,所以取4） 试算齿轮模数 5） 调整齿轮模数 数据准备: 根据圆周速度,7级精度,查图,得动载系数 根据计算,查的,齿间载荷分配系数 用插值法查表,得,结合,查图,得 则载荷系数为 由公式,可得按实际载荷系数算的的齿轮模数 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m的大小主要取决于弯曲疲劳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,仅与齿轮直径有关,可取由弯曲疲劳强度算得的模数并就近圆整为标准值;按接触疲劳强度算得的分度圆直径,算出小齿轮的齿数. 取则大齿轮齿数,取互为质数.(5) 几何尺寸计算 1)计算中心距 考虑到模数的圆整,为此将中心距圆整为175mm 2)计算小,大齿轮的分度圆直径 3)计算齿轮宽度 取5.2.3圆柱齿轮传动参数表各级大齿轮、小齿轮几何尺寸和参数的计算结果如下表 表-4 圆柱齿轮传动参数表名称代号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm112175传动比i4.103.12模数mnmm23螺旋角13.295端面压力角2020啮合角2020齿数z21882889分度圆直径dmm43.16180.8584267节圆直径dmm43.16180.8584267齿顶圆直径damm47.16184.8590273齿根圆直径dfmm38.16175.8576.5259.5齿宽bmm50459084螺旋角方向左旋右旋材料40Cr4540Cr45热处理状态调质正火调质正火齿面硬度HBS2302002302005.3轴的设计及效核5.3.1初步估算轴的直径在进行轴的结构设计之前，应首先初步计算轴的直径。一般按受扭作用下的扭转强度估算各轴的直径，计算公式为，式中：轴所传递的功率，kw； 轴的转速，r/min; 由轴的需用切应力所确定的系数。由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理，查得A=103126，则 I 轴 =19.8 mm 轴=30.4 mm 轴=44 mm将各轴圆整为=25mm , =35 , =48 mm。5.3.2联轴器的选取 轴I段需要与联轴器连接，为使该段直径与联轴器的孔径相适应，所以需要同时选用联轴器，又由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。因此选用弹性注销联轴器,由表查得：工作情况系数=1.5,由表查得：选用HL4型弹性柱销联轴器 HL4型弹性柱销联轴器主要参数为：公称转矩轴孔长度(Y型)孔径=48mm表-5 联轴器外形及安装尺寸型号公称扭矩Nm许用转速r/min轴孔直径mm轴孔长度mmDmm转动惯量kgm2许用补偿量轴向径向角向HL412502800481121953.41.50.155.3.3初选轴承I 轴选轴承为：6206； 轴选轴承为：6207； 轴选轴承为：6210。所选轴承的主要参数如表2-8表-6轴承的型号及尺寸轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNdDB动载荷Cr静载荷Cor6206306216365615.010.06207357217426519.813.56210509020578327.019.85.3.4轴的结构设计图-4高速轴结构简图 图-5中间轴结构简图 图-6低速轴结构简图 5.3.5中间轴的校核(1) 选择轴的材料,确定许用应力 选择轴的材料为45钢 ,正火处理,查阅资料可得其强度为:许用应力查的为: (2)计算轴上的载荷圆周力 径向力 轴向力 (3)轴的受力分析 轴的支撑跨度求轴的支反力,做轴的受力图 1 水平支反力 2 垂直面支反力 3 水平弯矩 4 垂直弯矩 5 合成弯矩 图-7 中间轴的受力分析及弯矩图 从轴的结构以及扭矩图中可以看出截面C是危险截面，现将计算出的截面C处的弯矩值列下表 表-7 截面C弯矩值数据表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩总弯矩 扭矩TTm=191687Nmm(4) 校核轴的强度 截面C的当量弯矩 故 查表可知材料为45钢,正火处理的,安全.(5) 键的选择 选用圆头平键(A型) 校核键的强度 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢，取 满足强度要求(6) 轴承寿命的校核 因为3年一大修,故3年换一次轴承 径向载荷 轴向载荷 对于6207轴承,插值法,得 所以,有因而轴承的当量动载荷为 对于轴承1 满足寿命要求 满足寿命要求六 润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择6.1齿轮传动的润滑 本设计采用油润滑。润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。 1）齿轮的润滑 采用浸油润滑，浸油高度为30-50mm。另外传动件浸油中深度要求适当，要避免搅油损失太大，又要充分润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。 2）滚动轴承的润滑滚动轴承宜开设油沟、飞溅润滑。6.2润滑油牌号选择 查表得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为220mm/s选用全损耗系统用油（GB443-89），代号为L-AN22.6.3密封形式轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段选取.七 箱体及附件的结构设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。为了保证齿轮啮合质量，减速器机体结构尺寸如下：表-8 减速箱机体结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸关系/mm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18.3地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径14箱盖,箱座联接螺栓直径10联接螺栓的间距100轴承端盖螺栓直径6视孔盖螺钉直径8定位销直径14、到外箱壁距离26、22 、18、至凸缘边缘距离24、16轴承旁凸台半径24凸台高度由结构确定外箱壁至轴承座端面距离40大齿轮顶圆与内箱壁距离10齿轮