课程设计设计铸造车间型砂输送机的传动装置.doc

目录1机械设计课程设计任务书22传动方案的分析33电动机选择，传动系统运动和动力参数计算34传动零件的设计计算55轴的设计计算186轴承的选择和校核287键联接的选择和校核308联轴器的选择309减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择3010减速器箱体设计及附件的选择和说明3111设计小结3612参考资料361机械设计课程设计任务书设计题目：设计铸造车间型砂输送机的传动装置。要求：输送机由电机驱动，经传动装置驱动输送带移动。要求电机轴与工作机鼓轮轴平行，整机使用寿命为5年，每天两班制工作，每年工作300天，工作时不逆转，载荷平稳，允许输送带速度偏差为5%。工作机效率为0.95，要求有过载保护，按单件生产设计。二、原始数据：学号1-67-1213-1819-2425-3031-3637-41输送带拉力F（N）2300250026002800330040004500输送带速度v（m/s）1.11.11.11.41.21.51.2鼓轮直径D（mm）300400220350400400500三、设计内容：1 设计传动方案；2 减速器部件装配图一张(0号图幅)；3 绘制轴或齿轮零件图一张；4 编写设计计算说明书一份（6000字）。2传动方案的分析3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率PwPWw = Fv/1000 =4000*1.5/1000kW=6kW(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、滚动轴承、V形带传动、工作机的效率，由设计手册P5查得1 = 0.992，2 = 0.97，3 = 0.99，4 = 0.96，5 = 0.95，则传动装置的总效率为 总=1223345 = 0.992x 0.972 x 0.993 x 0.96 x 0.95=0.8266/0.826=7.264kW3.选择电动机转速由机械手册表2-3推荐的传动副传动比合理范围 普通V带传动 i带=24 二级圆柱齿轮传动 i齿=840则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带i齿 i总=（24）（840）=（16160）卷筒轴工作转速为：nw =60*1000v/D=60*1000*1.5/3.14*400r/min=71.656 r/min电动机转速的可选范围为nd=i总nw=（16160）71.656 r/min =1146.49611464.96 r/min根据电动机所需功率和同步转速，根据机械手册P167表12-1，符合这一范围的常用同步加速有1500，3000。选用同步转速为1500选定电动机型号为Y132M-4二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=1440/71.656=20.096式中nm-电动机满载转速， r/min; nw-工作机的转速， r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带i齿分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 根据机械手册p5，V形带的传动比取i带 = 2.6减速器的总传动比为 i = i总/ i带=20.096/2.6=7.730双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为i=7.730 i齿1=2.7低速级的传动比 i齿2 = i/i齿1 =7.730/2.7=2.86三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 1440 r/min n= nm / i带 = 1440/2.6 r/min= 553.85r/min n= n / i齿1 = 553.85/2.7r/min=205.13 r/minn= n / i齿2 =205.13/2.86 r/min=71.72r/min2.各轴输入功率 P0= Pd=7.264 kWP= Pd4 = 7.264*0.96 kW=6.973 kW P= P23 =6.973*0.97*0.99 kW=6.696 kWP= P23 =6.696*0.97*0.99 kW=6.430 kW3.各轴输入转矩T0 = 9550Pd/n0 =9550*7.264/1440N.=48.174N.T = T0i带4=48.174*2.6*0.96N.=120.242N. T = Ti齿123=120.242*2.7*0.97*0.99 N.=311.76 N.T = Ti齿223=311.76*2.86*0.97*0.99 N.=856.24 N.表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴7.264144048.1742.6 轴6.973553.85120.2422.7 轴6.696205.13311.762.86轴6.43071.72856.24 4传动零件的设计计算一、V带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率PcaPca=d查课本表8-7Pca=1.1*7.264=7.9907.990(2)选择带的型号查图8-11选A型带(3)选择小带轮直径最小基准直径75查表8-6及8-8取85(4)确定大带轮直径=查表8-8=2.6*85=221224(5)验算传动比误差 i=(2.6-224/85)/2.6=0.014%0.014%(6)验算带速v=3.14*85*1440/60*1000=6.416.41(7)初定中心距ao=(0.72) *(85+224)=216.3618取300(8)初算带长L0=2*300+3.14*（85+224）/2+（224-85）2/4*300= 1101.231101.23(9)确定带的基准长度查表8-21120(10)计算实际中心距离（取整）a=300+(1120-1101.23)/2=318.77取319(11)安装时所需最小中心距（取整）amin=319-0.015*1120=302.2302(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距amax=319+0.015*1120=335.8336(13)验算小带轮包角=1800-(224-85)*57.30/319=124.4960度124.4960(14) 单根V带的基本额定功率查表8-4a插值法Y3=0.82+(0.94-0.82)*(1440-1200)/(1460-1200)=0.9310.931(15) 单根V带额定功率的增量查表8-4b插值法y3=0.15+(0.17-0.15)*(1440-1200)/(1460-1200)=0.1680.168(16) 长度系数查表8-20.91(17)包角系数表8-8插值法y3=0.91+(0.92-0.91)*(146.942-145)/150-145）=0.9140.914(18)单位带长质量表8-40.10(19)确定V带根数Z=7.990/(0.93+0.168)*0.914*0. 91=8.749取9(20)计算初拉力查表8-3得q= 0.10F0=500*7.990*（2.5/0.914-1）/6.41*5+0.10*6.412=164.283164.283(21)计算带对轴的压力FP=2*9*164.283sin124.496/2=2616.942616.942.带型选用参数表带型852246.41319124.496092616.94B=(9-1)*15+2*10=140 3带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽b表8-1011(2)带轮槽宽b表8-1b=1313(3)基准宽处至齿顶距离hamin表8-102.753(4)基准宽处至槽底距离hfmin同上8.79(5)两V槽间距e同上150.315(6)槽中至轮端距离f同上910(7)轮槽楔角同上118度380(8)轮缘顶径da同上da=dd+2hada=224+2*3=206206(9)槽底直径dfdf=da-2(ha+hf)df=206-2(3+9)=182182(10)轮缘底径D1D1= dd-2 表8-10查得min=6D1=224-2*6=212212(11)板孔中心直径D0图8-14 D0=0.5（D1+d1）d1=（1.82）dD0=0.5*(212+73)=142.5143(12)板孔直径d0图8-14 d0=（0.20.3）（D1+ d1）d0=（0.20.3）（212+ 73）=5785.5取70(13)大带轮孔径d根据第一根轴的直径确定38(14)轮毂外径d1d1=（1.82）dd1=（1.82）*38=68.476取70(15)轮毂长L图8-14 L=（1.52）dL=（1.52）*38=5776取60(16)辐板厚S图8-14 S=CC=（1/71/4）BS=（1/71/4）*140=2035取25(17)孔板孔数n=D0/(S+ d0)n=3.14*143/（25+70）=4.73取5二、渐开线斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查表10-568级72材料选择钢45钢453选择齿数ZZ1=26Z2=2.7*26=70.2取70U=71/26=2.69个Z1=26Z2=70U=2.694选取螺旋角80200度155按齿面接触强度设计（1）试选KtKt=1.61.6（2）区域系数ZH由图=152.425（3）a由图26查a1= 0.76a2=0.84 0.76+0.85=1.611.61(4)计算小齿轮传递的转矩T1T=95.5*105*P/ nT=95.5*105*6.973/311.76=213600.69Nmm213600.69(5)齿宽系数d由表0.71.151(6)材料的弹性影响系数ZE由表189.8MPa1/2189.8(7) 齿轮接触疲劳强度极限由图580550580550（8）应力循环次数N由式N1=60n1jLh=60*311.76*1*2*8*300*5=4.49*108N2 = N1/ i齿1 =4.49*108/2.7=1.66*108N1=4.49*108N2 =1.66*108（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由图KHN1 = 0.93 KHN2 = 0.96KHN1= 0.93 KHN2= 0.96（10）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1，由式得H1= = 0.93*580=539.4H2= = 0.96*550=528 H= = （539.4+528）/2=533.7 H1=539.4H2=528H=533.7（11）试算小齿 轮分度圆直径按式（1021）试算= =74.40 mm74.40（12）计算圆周速度vv=2.156m/s2.156（13）计算齿宽Bb = dd1tb =1*74.4=74.4B1=80B2=75mmB1=80B2=75（14）模数mnt=74.4cos150/26=2.76h=2.25mnt=2.25*2.76=6.21b/h =74.4/6.21=11.98度mnt=2.76h=6.21b/h =11.98（15）计算纵向重合度= 0.318dz1tan=0.318*1*26*tan150=2.2152.215（16）计算载荷系数K由表10-2查得使用系数根据v=2.156m/s，级精度，由图查得动载荷系数1.08由表查得KH=(1.426-1.417)*(b-40)/(80-40)+1.417=(1.426-1.417)*(74.4-40)/(80-40)+1.417=1.42由图查得KF=1.38假定，由表查得1.4故载荷系数K=KAKVKHKH=11.081.41.42=2.147（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径d1由式d1=d1t=82.0682.06（18）计算模数=82.06cos150/26=3.05mm3.056按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数KK=KAKVKFKFK=1*1.08*1.4*1.38=2.0872.087（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度=2.215 ，从图0.8750.875（3）计算当量齿数ZV=26/cos315=28.850=70/ cos315=72.47Zv1=28.850Zv2=72.47（4）齿形系数YFa由表YFa1=2.533YFa2=2.225YFa1=2.533YFa2=2.225（5）应力校正系数YSa由表YSa1=1.6185YSa2=1.755YSa1=1.6185YSa2=1.755（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限由图520490520490（7）弯曲疲劳强度寿命系数由图0.950.920.950.92（8）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得F1= =0.95*520/1.3=380 F2= =0.92*490/1.3=346.77F1=380F2=346.77（9）计算大小齿轮的并加以比较=2.533*1.6185/380=0.0108=2.225*1.755/346.77=0.0113结论：大齿轮的数值大（10）齿根弯曲强度设计计算由式mn =1.0011.001结论：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，取2mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1= 74.4 mm来计算应有的齿数。于是由= =74.4cos150/2=35.93 取36，则Z2 = Z1i齿1 = 36*2.7=97.2 取Z2 =973几何尺寸计算（1）计算中心距aa= =137.69将中心距圆整为138mm138（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos=15.470因值改变不多，故参数、等不必修正。度=15.470（3）计算齿轮的分度圆直径d=74.71=201.29mmd1=75d2=202（4）计算齿轮的齿根圆直径df=75-2.5*2=70=202-2.5*2=197mmdf1=70df2=197（5）计算齿轮宽度Bb = dd11*74.4=74.4圆整后取：B1 = 80 B2 =75mmB1 = 80B2 =75（6）验算=2*213600.69/74.4=5741.951N=1*5741.95/74.4N/mm = 77.18N/mm100N/mm合适（二）低速级斜齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查表10-868级72材料选择45号钢大，小齿轮为45钢（调质）小齿轮硬度270HBS大齿轮硬度220HBS3选择齿数ZZ3=30Z4=2.86*30=85.8U=86/30=2.87个Z3=30Z4=86U=2.874选取螺旋角80200度145按齿面接触强度设计（1）试选KtKt=1.61.6（2）区域系数ZH由图=1402.43（3）a由图10-26查得a3=0.786a4=0.840.786+0.84=1.6261.626(4)计算小齿轮传递的转矩TT=95.5*105P/nT=95.5*105*6.696/205.13=311737.92Nmm311737.92(5)齿宽系数d由表0.71.151(6)材料的弹性影响系数ZE由表189.8MPa1/2189.8(7) 齿轮接触疲劳强度极限由图600570600570（8）应力循环次数N由式N3= 60n3jLh=60*205.13*1*2*8*300*5=2.95*108N4 = N3/ i齿2 =2.95*108/2=1.475*108N3 =2.95*108N4 =1.475*108（9）接触疲劳强度寿命系数KHN由图KHN3 = 0.97 KHN4 = 0.95 KHN3 = 0.97 KHN4 = 0.95（10）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1，由式得H3= = 0.97*600/1=582H4= = 0.95*570/1 =541.5 H= = (582+541.5)/2 = 561.75 H3=582H4=541.5H= 561.75 （11）试算小齿轮分度圆直径按式（1021）试算= =81.57mm81.57（12）计算圆周速度vv=0.876m/sv=0.876（13）计算齿宽Bb = dd3t1*81.57=81.57B3=90B4=85mmB3=90B4=85（14）模数=81.57*cos140/30=2.638h=2.25mnt =2.25*2.638=5.94b/h =81.57/5.94=13.73度=2.638h=5.94b/h =13.73（15）计算纵向重合度= 0.318dz3tan=0.318*1*30*tan140=2.379=2.379（16）计算载荷系数K由表10-2查得使用系数根据v=0.876 m/s，级精度，由图查得动载荷系数1.05由表查得KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.2310-3b =1.12+0.18(1+0.6*12)*12+0.23*10-3*81.57=1.33由图查得KF=1.38假定，由1表查得1.4故载荷系数K=KAKVKHKH=1*1.05*1.4*1.43=2.102KH=1.381.4K=2.102（17）按实际的载荷系数校正分度圆直径d3由式D3=d3t=93.4993.49（18）计算模数=3.02mm3.026按齿根弯曲强度设计（1）计算载荷系数KK=KAKVKFKFK=1*1.05*1.4*1.3=2.03K=2.03（2）螺旋角影响系数根据纵向重合度=2.379 ，从图0.880.88（3）计算当量齿数ZV=30/cos314=32.84=86/ cos314=94.14Zv3=32.84Zv4=94.14（4）齿形系数YFa由表YFa3= =2.48YFa4=2.19YFa3=2.48YFa4=2.19（5）应力校正系数YSa由表YSa3=1.639YSa4=1.784YSa3=1.639YSa4=1.784（6）齿轮的弯曲疲劳强度极限由图500450500450（7）弯曲疲劳强度寿命系数由图0.970.960.970.96（8）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数S1.3，由式得F3= =0.97*500/1.3=373.08F4= = 0.96*450/1.3=332.31F3=373.08F4=332.31（9）计算大小齿轮的并加以比较=0.0109=0.01176结论：大齿轮的数值大（10）齿根弯曲强度设计计算由式mn(=2.122.12结论：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，取2.5 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3= 81.57mm来计算应有的齿数。于是由= 31.67 取32，则Z4 = Z3i齿2 = 31*2.86=88.66 取Z4 =873几何尺寸计算（1）计算中心距aa=153.3mm将中心距圆整为154（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=arccos=15.00因值改变不多，故参数、等不必修正。度=15.000（3）计算齿轮的分度圆直径d=82.82=225.17mmd3=82.82d4=225.17（4）计算齿轮的齿根圆直径df=82.82-2.5*2. 5=76.57=225.17-2.5*2. 5=218.92mmdf1=76.57df2=218.92（5）计算齿轮宽度Bb = dd3=1*82.82=106.823圆整后取：B3 =90 B4 =85 mmB3 = 90B4 =85（6）验算=N =3764.04N=N/mm =45.45 N/mm100N/mm 合适（三）斜齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽螺旋角高速级斜齿圆柱齿轮2Z1=35Z2=140180B1 = 80B2 =71=13.5360低速级斜齿圆柱齿轮2. 5Z3=32Z4=87154B3 = 90B4 =85=15.0005轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查表15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查表P370的扭转强度估算轴的最小直径的公式：=26.61再查表， A0=126103 （取A0=113）考虑键：=26.61*（1+5%7%）=27.9428.47轴承7210AC =50 D=90 B=20 =26.3 =83 =573确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果轴端要安装带轮查带轮的标准取3838V带轮定位=+2*（0.070.1）=43.3245.6要安装毡圈查的毡圈的标准有45mm45因轴承同时受径向力和轴向力的作用，选用角接触轴承考虑选用轴承7210AC=50考虑轴承定位，则=57小齿轮的直径不是很大，做成齿轮轴，所以等于小齿轮的齿根圆直径67.00考虑挡油板定位=57考虑轴承的安装=504选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 “润滑方式”，及说明书“（12）计算齿轮圆周速度” = 1.625 ，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 =（0.0250.3）*138+3=6.75取9地脚螺栓直径及数目n250 取19 n取4=19n=4轴承旁联接螺栓直径=0.75=14.2514轴承旁联接螺栓扳手空间、指导书P27C1=20C2=18轴承盖联接螺钉直径指导书P27=（0.40.5）=7.69.5取8轴承盖厚度指导书P27=（11.2）=89.6取8小齿轮端面距箱体内壁距离指导书P27取10轴承内端面至箱体内壁距离指导书P27=812取10轴承支点距轴承宽边端面距离a轴承21轴承座宽度555.计算各轴段长度。名称计算公式单位计算结果该段要安装带轮，故选择略小于带轮宽度L=605867该段安装轴承7210AC，故=20mm1975/2+8+8+90+10-80/2=113.5113.5 该轴段要略小于齿轮宽度80mm7810+10=20mm20该段安装轴承7210AC，故=20mm19L（总长）374.5（支点距离）209.5二、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查的扭转强度估算轴的最小直径的公式：=36.43 （取=114）考虑键：=36.43*（1+5%7%）=38.2538.98选用轴承7309AC =45 D=100 B=25 =30.2 =91 =54 3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果安装轴承=45非定位轴肩 =+2*（0.070.1）=51.354取52连接齿轮，齿轮直径不太大，做成齿轮轴等于低速级小齿轮的齿根圆直径76.57定位轴肩=+2*（0.070.1）=53.5856.4取55安装大齿轮，考虑轴承的定位 取47安装轴承=454选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 （二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算齿轮速度” ，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果轴承支点距轴承宽边端面距离a根据轴承41.55.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果该段安装轴承7309AC，故=25mm24非定位轴肩18该段略小于小齿轮宽度l=90mm88=107246.5L（总长）258.5（支点距离）218.5三、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火回火。2确定轴的最小直径查的扭转强度估算轴的最小直径的公式：=51.47 （取=115）考虑键：=51.47*（1+5%7%）=54.0455.07选用轴承 7312AC =65 D=140 B=33 =41.5 =128 =773确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果连接联轴器，选用标准值50定位轴肩=+2*（0.070.1）=59.9261.6安装毡圈选60连接轴承=6574定位轴肩=+2*（0.070.1）=79.8848067连接轴承=654选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算齿轮速度”轴承2被压紧 =+=6717.43N轴承1被放松 =0.68 =0.68= 故=1 =0=1.107 故=0.41；=0.87（5）计算轴承的当量载荷、取1.0=1.0（+ ）=5529.54N=1.0（+）=8331.97N 所以轴承2较危险（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承 计算，滚子轴承的3 ，查1表13-6取冲击载荷系数 1.0，查1表13-7取温度系数 1 ，计算轴承工作寿命：=年结论：所选的轴承合格