机+械+设+计+课+程+设+计

课课 程程 设设 计计 课程名称 机械设计课程设计 题目名称 带式运输机的传动装置 学生学院 物流工程学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 3 月 19 日 1 目目 录录 第一节 传动装置的总体设计第一节 传动装置的总体设计 2 2 第二节 选择电动机第二节 选择电动机 3 3 第三节 确定传动装置总传动比和各级传动第三节 确定传动装置总传动比和各级传动 比比 4 4 第四节 带传动设计计算第四节 带传动设计计算 5 5 第五节 齿轮传动设计计算第五节 齿轮传动设计计算 7 7 第六节 轴的结构设计第六节 轴的结构设计 16 16 第七节 轴的疲劳强度及刚度验算第七节 轴的疲劳强度及刚度验算 17 17 第八节 第八节 轴承寿命轴承寿命 2323 第九节 第九节 键的强度校核和联轴器的选择键的强度校核和联轴器的选择 25 25 第十节 设计小结第十节 设计小结 25 25 附录一 参考资料附录一 参考资料 26 26 附录二 设计图样附录二 设计图样 27 27 2 机械设计课程设计任务书机械设计课程设计任务书机械设计课程设计任务书机械设计课程设计任务书 二级圆柱齿轮减速器 二级圆柱齿轮减速器 第一节第一节 传动装置的总体设计传动装置的总体设计 班级 姓名 学号 指导教师 日期 2010 年 3 月 1 日至 2010 年 3 月 19 日 一 一 传动系统参考方案 见图 传动系统参考方案 见图 带式输送机由电动机驱动 电动机 1 通过联轴器 2 将动力传入两级圆柱齿 轮减速器 3 再通过联轴器 4 将动力传至输送机卷筒 5 带动输送带 6 工作 二 原始数据 将与组号对应的原始数据填入以下空格中 原始数据 将与组号对应的原始数据填入以下空格中 3 输送带有效拉力 F 350 N 输送带工作速度 v 4500 m s 允许误差 5 输送机滚筒直径 d 0 85 mm 减速器设计寿命为 5 年 三 工作条件工作条件 两班制 常温下连续工作 空载起动 工作载荷平稳 三相交流电源 电 压为 380 220 伏 第二节第二节 选择电动机选择电动机 1 Y 系列三相笼型异步电动机 2 选择电动机额定功率 Ped 1 确定 Pw Pw F V 1000 4500 0 85 1000 3 825KW 2 确定 a a D C2 Z4 L J 0 96 0 982 0 994 0 99 0 96 0 842 Pd Pw a 3 825 0 842 4 54kw Ped Pd Y 系列则 Ped 5 5kw 3 确定电动机转速 nd ia n i1 i2 n r min n 60 10000 d 60 1000 0 85 350 46038r min nd min 2 8 46 38 742 08 r min nd man 4 40 46 38 7420 8 r min nd 742 08 r min 7420 8 r min 4 电动机转速方 案 电动机型 号 额定 功率 kw 同步 转速 满载 转速 质量 kg 中心 高 H 轴伸 尺寸 总传 动比 键 1Y13251 25 5300029006413264 68 2Y132S 45 5150014406813238 8032 3410 33 3Y132M2 65 510009608413221 56 4Y160M2 85 575072011916018 12 选方案 2 Y132S 4 第三节第三节确定传动装置总传动比和各级传动比的分配确定传动装置总传动比和各级传动比的分配 1 确定总传动比 ia ia nm n 1440 46 38 31 05 2 各级传动比的分配 1 带传动比 i1 3 2 各级齿轮传动比 i21 i22 取 i21 1 4 i22 则 ia i1 i2 i1 i21 i22 i1 1 4 i22 i22 3 1 4 i222 31 05 所以 i22 2 72 i22 3 81 四 计算各转轴转速 功率和转矩 运动和动力参数 1 计算各轴转速 n nm i1 1440 3 480 r min n n i21 480 3 81 125 99 r min n n i22 125 99 2 72 46 83 r min 2 计算各轴输入功率 P Pd 01 4 54 0 96 4 36kw P P 12 4 36 0 99 0 98 4 23kw P P 23 4 23 0 99 0 98 4 10kw 卷 P P 34 4 10 0 99 0 99 4 02kw 3 计算各轴输入转矩 Td 9550 Pd nm 9550 4 54 1440 30 11 N m T Td i1 01 30 11 3 0 96 86 72 N m 5 T T i21 12 86 72 3 81 0 99 0 98 320 56N m T T i22 23 320 56 2 72 0 99 0 98 845 94 N m 卷 T T 34 845 94 0 99 0 99 829 11 N m 轴号功率 P kw转矩 N m转速 r min传动比 i效率 电动机轴 144030 96 4 3686 724803 810 97 4 23320 56125 992 720 97 4 10845 9446 321 000 98 卷筒轴 4 02829 1146 32 第四节第四节 带传动设计计算带传动设计计算 一 带传动的计算过程 1 已知条件和设计内容 Pd 4 54kw 小带轮转速 n1 nm 1440 r min 传动比 i1 3 两班制 寿命 5 年 空 载启动 载荷平稳 2 设计步骤和方法 1 确定计算功率 Pca ka Pd 由 机械设计 表 8 7 查得 ka 1 1 Pca ka Pd 1 1 4 54 4 994kw 2 选择带型 由 Pca 4 994kw n1 1440 r min 由图 8 11 选用 A 型带 3 确定带轮的基准直径 dd并验算带速 V 1 由表 8 8 初选 dd1 90mm 6 2 V dd1 n1 60 1000 1440 90 60 1000 6 79m s 在 5 m s 25 m s 范 围内 3 dd2 i1 dd1 3 90 270mm 由表 8 8 查得 dd2 280mm 4 确定中心距 a 并选择 V 带的基准长度 Ld 1 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 0 7 90 280 a0 2 90 280 259 a0 740 初定中心距 a0 500mm 2 Ld0 2 a0 2 90 280 280 90 2 4 500 1599 24mm 由表 8 2 Ld 1600mm 3 计算中心距及其变动范围 a a0 Ld Ld0 2 500 1600 1599 24 2 500 38mm a 500mm amin a 0 015 Ld 500 38 0 015 1600 476 38mm amax a 0 03 Ld 500 38 0 03 1600 548 38mm 5 验算小带轮的包角 1 1 180 dd2 dd1 57 3 500 158 226 120 6 确定带的根数 Z Z Pca Pr kAP P0 P0 k kL 查表 8 4a 8 4b P0 1 07kw P0 0 17kw 查表 8 5 k 0 95 表 8 2 kL 0 99 所以 Z 4 994 1 07 0 17 0 95 0 99 4 28 选 Z 5 根 7 确定带的初拉力 F0 查表 8 3 q 0 10kg m F0 min 500 2 5 k Pca k ZV qV2 500 2 5 0 95 4 994 0 95 5 6079 0 10 60792 124 61N 8 计算带传动的压轴力 Fp Fp 2ZF0sin 1 2 2 5 124 61sin1588 226 2 1223 67N 二 带传动的计算结果 带型 Ld mm Z dd1 mm dd2 mm a mm A 1600 5 90 280 500 三 修正 7 1 实际传动比 i1 dd2 1 dd1 280 1 0 01 90 3 14 2 实际从动轮的转速 n2 1 dd1n1 dd2 1 0 01 90 1440 280 458 23r mm 3 减速器传动比 i2 ia i1 31 05 3 14 9 89 i21 3 72 i22 2 66 4 输入转矩 TI Td i1 01 30 11 3 14 0 96 90 76 N m T T i21 12 90 76 3 72 0 99 0 98 327 57N m T T i22 23 327 57 2 66 0 99 0 98 845 37 N m 卷 T T 34 845 37 0 99 0 99 828 55 N m 5 各轴转速 n 458 23 r mim n n i21 458 23 3 72 123 18 r min n n i22 123 18 2 66 46 31 r min 轴号功率 P kw转矩 N m转速 r min传动比 i效率 电动机轴 14403 140 96 4 3690 76458 233 720 97 4 23327 57123 182 660 97 4 10845 3746 311 000 98 卷筒轴 4 02828 5546 31 第五节第五节 齿轮传动设计计算齿轮传动设计计算 一 高速级齿轮传动设计 1 已知条件 P 4 36KW 小齿轮转速 n1 n 458 23r min 传动比 i21 3 72 T 90 76 N m 8 2 设计计算 1 确定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 斜齿圆柱齿轮 7 级精度 小齿轮 40cr 调质 280HBS 大齿轮 45 钢 调质 240HBS 24 i21 3 72 24 89 28 取 891Z2Z1Z2Z 12 2 按齿面接触强度计算 dt 2 3 21HE H ktTiZ Z di 1 确定公式内的各计算值 Kt 1 6 由图 10 30 选取区域系数 ZH 2 445 T1 9 076 N mm 4 10 表 10 7 0 1 d 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 ZE 189 8 1 2 MPa 由图 10 21 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 查取 600MPa 550MPa 由式 10 13 计算应力循环次数 N1 60n1jLh 60 458 23 1 2 8 300 5 6 599 8 10 N2 N1 i21 6 599 3 72 1 774 8 10 8 10 由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 KHN1 1 02 KHN2 1 13 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由式 10 12 得 H 1 1 02 600MPa 612MPa H 2 1 13 550MPa 621 5MPa H H 1 H 2 2 616 75MPa 图 10 26 61 1 825 0 785 0 2121 9 2 计算 试算小齿轮分度圆直径 d1t d1t 50 60mm 3 2 2 4 75 61672 3 61 1 0 1 8 189445 2 172 3 10076 9 6 12 计算圆周速度 v 1 21m s 1 60 1000 td n 计算齿宽 b 及模数 mnt b d d1t 1 50 60mm 50 60mm 2 06mmntm 1 1 costd Z h 2 25 2 25 2 06mm 4 635mmntm b h 50 60 4 635 10 92 计算纵向重合度 0 318 1 24 1 62210 318tandZ 12tan 计算载荷系数 K 已知载荷平稳 所以取 KA 1 根据 v 1 21m s 7 级精度 由图 10 8 查得动载系数 KV 1 05 由表 10 4 查 与直齿轮的相同 按硬齿面 非对称布置查得 1 419 由表 10 13 查得Hk Hk KF 1 422 由表 10 3 查得 KH KH 1 4 故载荷系数 K 1 1 05 1 4 1 419 2 09AVHHK K KK 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 由式 10 10a 得 55 31mm 3 11t t K dd K 计算模数 mn mm 2 25mmnm 1 1 cosd Z 3 按齿根弯曲强度设计 由式 10 17 nm 2 3 21 2cosFaSa F KT YY Y dZ 10 1 确定计算参数 计算载荷系数 K 1 1 05 1 4 1 422 2 09AVFFK K KK 根据纵向重合度 1 622 从图 10 28 查得螺旋角影响系数 Y 0 90 计算当量齿数 cos 24 cos 25 641Z1Z 12 cos 89 cos 95 102Z2Z 12 查取齿型系数 由表 10 5 查得 2 61 2 191FaY2FaY 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 1 593 1 7851saY2saY 计算 F 查 10 20 d 图 取 500Mpa 380Mpa 取失效概率为 1 安全系数 S 1 KFN1 0 85 KFN2 0 88 F 1 283 33Mpa F 2 222 93MPa 计算大 小齿轮的并加以比较 FaSa F Y Y 0 01467 0 01754 11 1 FaSa F YY 22 2 FaSa F YY 大齿轮的数值大 FaSa F Y Y 3 设计计算 mn 1 83mm 3 2 24 61 1 241 01754 0 12cos90 0 10076 9 09 2 2 对比两计算结果 取标准值 2mmnm 11 于是 取 2805 27 2 12cos31 55cos 1 1 mn d Z 1 Z 取16 1042872 3 1212 ZiZ103 2 Z 4 几何尺寸计算 a 133 93mm a 圆整后取 134mm 12 2cos n ZZ am 2 按圆整后的中心距修正螺旋角 12 arcos 2 nZZm a 48 812 因值改变不多 故参数等不必修正 H ZK 3 计算大 小齿轮的分度圆直径 d1 57 28mm d2 210 72mm 4 计算齿轮宽度 b d d1 57 28mm 圆整 B1 65mm B2 60mm 二 低速级齿轮传动设计 1 已知条件 4 23KW 小齿轮转速 123 18r min 传动比 P nn3 2 66 327 57 3 2757 22 i TmN mN 5 10 2 设计计算 3 确定齿轮类型 精度等级 材料及齿数 斜齿圆柱齿轮 7 级精度 小齿轮 40cr 调质 280HBS 大齿轮 45 钢 调质 240HBS 取 14 772966 2 29 32243 ZiZZ78 4 Z 12 4 按齿面接触强度计算 dt 2 3 21HE H ktTiZ Z di 12 4 确定公式内的各计算值 Kt 1 6 由图 10 30 选取区域系数 ZH 2 445 mNT 5 102757 3 表 10 7 0 1 d 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 ZE 189 8 1 2 MPa 由图 10 21 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 查取 600MPa 550MPa 3limH 4limH 由式 10 13 计算应力循环次数 N3 60n1jLh 60 123 18 1 2 8 300 5 1 774 8 10 N4 N1 i22 1 774 2 66 8 10 7 10669 6 由图 10 19 查得接触疲劳寿命系数 KHN3 1 13 KHN4 1 16 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 由式 10 12 得 H 3 1 13 600MPa 678MPa H 4 1 16 550MPa 638MPa H H 1 H 2 2 658MPa 图 10 26 683 1 883 0 80 0 211 43 5 计算 试算小齿轮分度圆直径 d3t d1t 75 26mm 3 2 2 5 65866 2 683 1 0 1 8 189445 2 166 2 102757 3 6 12 计算圆周速度 v 0 485m s 100060 33 tnd 计算齿宽 b 及模数 mnt b d d3t 1 75 26mm 75 26mm 2 54mmntm 3 3 cos Z d t 13 h 2 25 2 25 2 54mm 5 715mmntm b h 75 26 5 715 13 17 计算纵向重合度 0 318 1 29 1 96010 318tandZ 12tan 计算载荷系数 K 已知载荷平稳 所以取 KA 1 根据 v 0 485m s 7 级精度 由图 10 8 查得动载系数 KV 1 0 由表 10 4 查 与直齿轮的相同 按硬齿面 非对称布置查得 1 424 由表 10 13 查得Hk Hk KF 1 44 由表 10 3 查得 KH KH 1 4 故载荷系数 K 1 1 0 1 4 1 424 1 99AVHHK K KK 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 由式 10 10a 得 80 94mm3 33 t t K K dd 计算模数 mn mm 2 73mmnm 1 1 cosd Z 3 按齿根弯曲强度设计 由式 10 17 nm 2 3 21 2cosFaSa F KT YY Y dZ 1 确定计算参数 计算载荷系数 K 1 1 0 1 4 1 44 2 016AVFFK K KK 根据纵向重合度 1 622 从图 10 28 查得螺旋角影响系数 Y 0 90 计算当量齿数 cos 29 cos 30 99 3v Z 3 Z 12 cos 78 cos 83 35 4v Z 4 Z 12 查取齿型系数 由表 10 5 查得 2 51 2 211FaY2FaY 14 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 1 630 1 7731saY2saY 计算 F 查 10 20 d 图 取 500Mpa 380Mpa 取失效概率为 1 安全系数 S 1 5 KFN3 0 90 KFN4 0 93 F 3 300Mpa F 4 235 6MPa 计算大 小齿轮的并加以比较 FaSa F Y Y 0 01364 0 01663 11 1 FaSa F YY 22 2 FaSa F YY 大齿轮的数值大 FaSa F Y Y 6 设计计算 mn 2 37mm 3 2 25 683 1 291 01663 0 12cos90 0 102757 3 016 2 2 对比两计算结果 取标准值 2 5mmnm 于是 取 3267 31 5 2 12cos94 80cos 3 3 mn d Z 3 Z 取12 853266 2 3224 ZiZ85 4 Z 4 几何尺寸计算 a 149 52mm a 圆整后取 150mm 12 2cos n ZZ am 2 按圆整后的中心距修正螺旋角 12 arcos 2 nZZm a 19 5012 因值改变不多 故参数等不必修正 H ZK 3 计算大 小齿轮的分度圆直径 d3 82 05mm d4 217 95mm 15 7 计算齿轮宽度 b d d3 82 05mm 圆整 B3 90mm B4 85mm 二 高 低速级齿轮参数列表如下 备注 高速级齿轮参照低速 级齿轮设计计算 名称高速级低速级 中心距 a mm 134150 法面摸数 mm 22 5 螺旋角 48 812 19 5012 2832 齿 数 10385 mm 57 2882 05 分度圆 直径 mm 210 72217 95 mm 61 2887 05 齿顶圆 直径 mm 214 72222 95 mm 52 2875 80 齿根圆 直径 mm 205 72211 70 mm 6590 齿 宽 mm 6085 齿轮等级精度 77 材料及热处理40Cr 齿面调质40Cr 调质 16 第六节第六节轴的结构设计轴的结构设计 1 初步估算轴的直径 1 d c mm n p 31 23 23 458 36 4 110 3 3 2 d cmm n p 00 39 18 123 23 4 120 3 3 3 d cmm n p 03 49 18 123 10 4 110 3 3 所以轴 的最小直径不小于电动机轴径 所以 d min 38mm 2 轴的结构设计 L b3 b2 4 b1 b2 2 2 2 b1 65mm b2 60mm b3 90mm 4 10mm 2 9mm 所以 L 90 60 10 65 60 2 2 9 180 5mm 取 L 181mm L2 c1 c2 8 12 mm 8 c1 18mm c2 16mm 所以 L2 8 18 16 8 12 50 54 mm 取 L2 54mm L L 2 3 BZ L 2 l2 t t1 BG 1 3 3 4mm BG 16mm t 9 6mm t1 8mm 20mm 20mm BG 62mm BG 142mm 所以 L1 181 2 4 16 181 2 54 9 6 8 20 62 1 3 353 6 351 6 取 L1 352mm L3 181 2 4 18 181 2 54 9 6 8 18 112 1 3 437 6 435 6 L2 402mm L L 2 BZ 3 181 2 16 4 221mm 17 第七节第七节轴的疲劳强度及刚度验算轴的疲劳强度及刚度验算 一 低速轴 1 作用在齿轮上的力 N d T Ft47 7757 95 217 10 37 845 2 4 2 3 NFtFa N an FtFr 95 1767195012tan 47 7757tan 89 2895 195012cos 20tan 47 7757 cos tan 2 计算轴上的载荷 18 3 强度 19 1 水平面 N LL LFt FNH77 2494 5 68 5 144 5 68 47 7757 32 3 1 NFFtF NHNH 7 526277 249447 7757 12 mmNLFM NHH 95 360494 5 68 7 5262 32 2 垂直面 mmN d FaMa 35 192662 2 95 217 95 1767 2 4 N LL MaFrL FNV83 1835 5 68 5 144 35 192662 5 68 89 2895 32 3 1 NFFrF NVNV 06 106083 183589 2895 12 mPamPa W TM ca mmNT mmNMMM mNMMM NLFM NLFM VH VH NVV NVV 6081 25 643 1 0 845370 6 0 972 447580 845370 53 36773511 7261495 360494 972 447580435 26527795 360494 11 72614 5 68 06 1060 435 265277 5 144 83 1835 2222 22 2 2 2 2 22 2 1 2 1 322 211 二 中速轴 NFaNFrNFt NFtFa N an FtFr N d T Ft 95 1767 89 2895 47 7757 17 66948812tan 05 3109tan 52 1157 48812cos 20tan 05 3109 cos tan 05 3109 72 210 10 57 327 22 1 222 11 11 3 2 1 2 计算轴上的载荷 20 21 1 水平面 mmNLFM NFFtFtF N LLL LLFtLFt F NHH NHNH NH 22 425788 5 71 08 5955 08 595544 491147 775705 3109 44 4911 5 7185 5 55 5 7185 05 3109 5 71 47 7757 32 1212 321 32132 1 2 垂直面 mPamPa W TM ca mmNMMM mmNLFM NFFrFrF N LLL LFrMaMaLLFr F mmN d FaMa mmN d FaMa VH NVV NVNV NV 6022 42 493 4 0 327570 6 0 34 456207 37 456207 205 163797 22 425788 205 163797 5 71 87 2290 87 229050 55289 289552 1157 50 552 5 7185 5 55 5 71 89 289515 7253075 70503 5 7185 52 1157 15 72530 2 05 82 95 1767 2 2 75 70503 2 72 210 17 669 2 2222 22 22 32 1212 321 3221321 1 3 2 2 11 三 高速轴 NFtFa N n FtFr N d T Ft 07 68248812tan 99 3168tan 83 1179 48812cos 20tan 99 3168 cos tan 99 3168 28 57 103 76 90 22 1 1 2 计算轴上的载荷 22 23 Ft 3109 05N F2 1157 52N Fa 669 17N 1 水平面 mmNLFM NFFtF N LL FtL F NHH NHNH NH 135 126731 5 153 61 825 61 82544 228305 3109 44 2283 5 153 5 55 5 153 05 3109 22 12 21 2 1 垂直面 mPamPa W TM ca mmNM mmNLFMv NFFrF N LL MaFrL F mmN d FaMa NV NVNV NV 6056 10 25 52 10 90760 6 0 146 140760 146 14076078 61258135 126731 78 61258 5 153 08 399 08 39944 75852 1157 44 758 5 153 5 55 03 19165 5 153 52 1157 03 19165 2 28 57 17 669 2 3 2222 22 22 12 12 2 1 1 第八节第八节轴承寿命轴承寿命 高速轴轴承高速轴轴承 62096209 中速轴轴承中速轴轴承 62096209 低速轴轴承低速轴轴承 62126212 1 低速轴 h P c n L NFP NP YFFP eFF e corFNF NFFF NFFF hL h r ar ra aa NVNHr NVNHr h 26 254052 40 5368 10 8 47 31 4660 10 60 10 40 5368 89 479495 1767731 1 44 309756 0 731 1 Y 56 0 571 0 44 3097 95 1767 257 0 0539 0 10 8 32 95 1767 95 1767 40 536806 1060 7 5262 44 309783 183577 2494 24000163005 3 36 2 6 22 1 11 1 3 22 2 2 2 22 22 2 1 2 11 插值法求得 插值法求得 24 符合要求 2 中速轴 年 插值法求得 39 3 66 16280 52 6380 10 5 31 18 12360 10 60 10 52 6380 172 0 52 6380 78 1098 257 0 0536 0 10 5 20 78 1098 42 4942 78 109817 66995 1767 52 638087 229008 5955 42 494250 55244 4911 3 36 2 6 22 2 3 1112 2 2 2 2 2 22 22 2 1 2 11 h P c n L NFP eFF e corF NFPNFFF NFFF NFFF h r ra a raaa NVNHr NVNHr 在大修期更换 3 高速轴 NFFF NFFF NVNHr NVNHr 80 91665 39503 827 76 246918 78496 2341 22 2 2 2 22 22 2 1 2 11 h P c n L P eFF e corFNFP h ra ar 75 75462 7