西工大机械设计课程设计

叮叮小文库机械设计课程设计计算说明书 设计题目：带式输送机班级：学号：设计者：目录1. 题目32. 电动机选择43. 分配传动比54. 传动系统的运动和动力参数计算65. 设计高速级齿轮76. 设计低速级齿轮127. 链传动的设计168. 减速器轴及轴承装置、键的设计18轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计18轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计24轴（输出轴）及其轴承装置、键的设计299. 润滑与密封3410. 箱体结构尺寸3511. 设计总结3612. 参考文献36题目：设计参数（4-A）：输送带的牵引力F=2.1kN，输送带的速度为V=1.4m/s,输送带滚筒直径为D=450mm。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期十年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输输送机转速允许误差为5%。带式输送机传动功率为0.96。1.传动装置的总体设计1.1带式输送机传动简图1.2电动机的选择计算项目计算及说明计算结果1、选择电动机的类型根据用途选择Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机2、功率的确定工作机所需功率（kW）电动机至工作机间的总效率由表3-1取：联轴器效率；一对轴承效率；高速级斜齿圆柱齿轮（8级精度，油润滑）传动效率=0.98；低速级斜齿圆柱齿轮（8级精度，油润滑）传动效率=0.98；链传动效率。电动机所需功率电动机额定功率由在表17-7中取。3、转速的确定输送带带轮的转速优先选用1500r/min的电机，其满载转速为1440r/min，其型号为Y112M-4 选用Y112M-4型号的电机，满载转速为,额定功率为1.3传动比的分配计算项目计算及说明计算结果1、总传动比2、传动比的分配查表3-2，链传动传动比，圆柱齿轮传动比。初选链传动传动比，二级圆柱齿轮传动比: ；高速级传动比，取；低速级传动比，；链传动传动比。1.4传动参数的计算计算项目计算及说明计算结果1、各轴的转速n(r/min)电机轴的转速；高速轴的转速；中速轴的转速；低速轴的转速 ；滚筒轴的转速 。2、各轴的输入功率P(kW)高速轴的输入功率中速轴的输入功率低速轴的输入功率滚筒轴的输入功率 3各轴的输入转矩T()高速轴的输入转矩中速轴的输入转矩 低速轴的输入转矩 滚筒轴的输入转矩 传动参数的数据表电机轴轴1轴2轴3滚筒轴4功率43.963.803.6493.468转矩26.26100.8290.4557.56转速1440144036012059.42传动零件设计和联轴器的选择2.1 链传动进行设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选定链轮齿数取小链轮齿数为，大链轮齿数，取38。2、计算当量单排链的计算功率取双排练计算。由机械设计表9-6，取工况系数；由机械设计表9-13，取主动链轮齿数系数；双排链系数；当量的单排链计算功率 3、确定链条型号与节距 由及，查机械设计图9-11，可选链条型号为：16A-2。 查机械设计表9-1，链条节距为链条型号为：16A-24、计算链节数与中心距初选中心距取；链节数取链节数为：；,查机械设计表9-7，插值得中心距系数故：链传动的最大中心距为取最大中心距为。5、计算链速、确定润滑方式链传动平均链速确定润滑方式：查机械设计图9-14，选择润滑方式为滴油润滑。润滑方式为滴油润滑6、计算压轴力有效圆周力；链轮水平布置的压轴力系数为；故：压轴力为: 滚子链轮结构设计大链轮结构设计：大链轮齿顶圆直径： 小链轮结构设计：小链轮齿顶圆直径： 齿全宽 轮毂宽度：2.21高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40Cr,调质处理，硬度达到280HBS；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240HBS，大小齿轮硬度差达到40HBS之间，满足要求。查机械设计表10-8，取精度等级为8级。小齿轮材料取40Cr,调质处理大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为8级2、初选参数选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取；初选螺旋角；初选载荷系数。、3、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 确定公式内的各计算数值小齿轮传递的转矩；由机械设计表10-7，取齿宽系数由机械设计表10-6，查得材料的弹性影响系数由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数： 由机械设计图10-19，取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,故： 故：；由机械设计图10-30，选取区域系数;由机械设计图10-26，查得端面重合度： 齿数比：；计算试算小齿轮分度圆直径： 计算圆周速度： 计算齿宽及模数： 计算纵向重合度计算载荷系数:由机械设计表10-2，;由机械设计图10-8，；，由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4，;由机械设计图10-13，； 故载荷系数;按实际载荷系数修正分度圆直径： 计算模数4、按齿根弯曲强度计算按设计计算公式进行计算，即确定公式内的各计算数值由机械设计图10-28，螺旋角影响系数计算当量齿数： 由机械设计表10-5，查齿形系数及应力校正系数： 载荷系数: ;计算需用弯曲疲劳应力:由机械设计10-20c查取小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限由机械设计图10-18,取弯曲疲劳寿命系数;取弯曲疲劳安全系数故：计算大、小齿轮的并加以比较： 计算模数：取，这样接触疲劳强度及弯曲疲劳强度均能够满足。两齿轮中心距a：；将a圆整为110mm。则螺旋角；因改变不多，故参数等不需修正。5、齿轮旋向小齿轮左旋；大齿轮右旋。小齿轮左旋；大齿轮右旋。6、几何尺寸计算计算分度圆直径： ； 计算齿宽： 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙： 计算齿顶圆直径、齿根圆直径： 2.22低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40Cr,调质处理，硬度达到280HBS；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240HBS，大小齿轮硬度差达到40HBS之间，满足要求。查机械设计表10-8，取精度等级为8级。小齿轮材料取40Cr大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为8级2、初选参数选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取；初选螺旋角；初选载荷系数。3、按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即 确定公式内的各计算数值 计算小齿轮传递的转矩由机械设计表10-7，取齿宽系数由机械设计表10-6，查得材料的弹性影响系数由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数： 由机械设计图10-19，取接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,故： 故：；由机械设计图10-30，选取区域系数;由机械设计图10-26，查得端面重合度： 齿数比：；计算试算小齿轮分度圆直径： 计算圆周速度： 计算齿宽及模数： 计算纵向重合度： 计算载荷系数: 由机械设计表10-2，;由机械设计图10-8，；，由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4，;由机械设计图10-13，； 故载荷系数;按实际载荷系数修正分度圆直径： 计算模数： 4、按齿根弯曲强度计算按设计计算公式进行计算，即确定公式内的各计算数值由机械设计图10-28，螺旋角影响系数计算当量齿数： 由机械设计表10-5，查齿形系数及应力校正系数： 载荷系数: ;计算需用弯曲疲劳应力:由机械设计10-20c查取小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限由机械设计图10-18,取弯曲疲劳寿命系数;取弯曲疲劳安全系数故：计算大、小齿轮的并加以比较： 计算模数：取，两齿轮中心距a：；将a圆整为135mm。则螺旋角；因为螺旋角与初选值相差不大，故不需要进行修正。5、齿轮旋向 为抵消中间轴上的部分轴向力，取低速级上小齿轮旋向与高速级大齿轮旋向相同，同为右旋，大齿轮旋向为左旋。小齿轮旋向右旋、大齿轮旋向为左旋6、几何尺寸计算计算分度圆直径： ； 计算齿宽： 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙： 计算齿顶圆直径、齿根圆直径： 2.3斜齿圆柱齿轮上作用力的计算 齿轮上的作用力的计算为后续轴的设计与校核、键的选择与验算以及轴承的选择和校核提供数据计算项目计算及说明计算结果1、高速级齿轮传动的作用力已知条件： 高速轴传递的转矩，转速，高速级齿轮的螺旋角，小齿轮左旋，大齿轮右旋，小齿轮分度圆直径；齿轮1（小齿轮）的作用力：圆周力：其方向与力的作用点圆周速度方向相反；径向力：其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；轴向力：方向由左手定则确定。法向力：齿轮2（大齿轮）上的作用力： 齿轮2上的作用力与齿轮1上的作用力大小相等方向相反。2、低速级齿轮传动的作用力已知条件： 中速轴传递的转矩，转速，高速级齿轮的螺旋角，小齿轮左旋，大齿轮右旋，小齿轮分度圆直径；齿轮3（小齿轮）的作用力：圆周力：其方向与力的作用点圆周速度方向相反；径向力：其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；轴向力：方向由左手定则确定。法向力：齿轮4（大齿轮）上的作用力： 齿轮4上的作用力与齿轮1上的作用力大小相等方向相反。1.4减速器箱体的设计1.4.1减速器箱体的结构尺寸 减速器采用剖分式铸造箱体，查表5-1、5-2、5-3得到减速器箱体的主要结构尺寸见表1-9.表1-9：减速器箱体的主要结构尺寸名称代号尺寸/mm高速级中心距110低速级中心距130箱座壁厚8箱盖壁厚8地脚螺栓直径M16地脚螺栓数目4地脚螺栓通孔直径17地脚螺栓沉头孔直径33箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘58箱座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径M12箱座与箱盖连接螺栓直径M0连接螺栓的间距150200轴承盖螺钉直径M8视孔盖螺钉直径M6定位销直径8轴承旁凸台半径16凸台高度结构确定外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮齿顶圆与内箱壁的距离10齿轮端面与内箱壁的距离10箱盖肋板厚度8箱座肋板厚度8轴承盖外径由轴承确定轴承旁连接螺栓距离1.4.2减速器附件的设计与选择1、 视孔和视孔盖 视孔尺寸为115mm115mm，位置为两啮合点上方；视孔盖尺寸为150mm150mm。2、 通气器 通气器选用简易式通气器，由表7-1查取相关尺寸。3、 油标 油标选用油尺，相关尺寸查表7-3.4、 放油孔及螺塞 设置一放油孔，便于润滑油的更换。螺塞选用,相关尺寸查表7-4。5、 起盖螺钉 取两个起盖螺钉，起盖螺钉查表14-10，取螺钉。顶杆末端要做成半圆形或者制出较大的倒角。6、 定位销 取两个定位销，定位销查表14-28，取销。7、 起吊装置 箱盖采用吊耳，箱座采用吊钩，由图7-21查取相关尺寸。8、 油杯 轴承采用脂润滑，在轴承座或轴承盖相应部位安装油杯。取旋盖式油杯,相关尺寸查表16-6。1.5减速器装配草图的设计1.5.1装配图的绘制准备工作 减速器的装配图一般需要主视图、俯视图、左视图三个视图来表达。必要时添加剖视及局部视图。二级减速器用A0图纸绘制装配图，选用比例绘制。1.5.2装配图草图的初步绘制；减速器草图绘制如图1-2示图1-21.6轴的设计计算 轴的设计计算与轴上齿轮及带轮轮毂孔的内径及宽度、滚动轴承的选择与校核、键的选择与校核、与轴连接的半联轴器的选择同步进行。1.6.1低速轴的设计计算低速轴的设计计算见表1-10表1-10：低速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件低速轴传递的功率，转速，齿轮4分度圆直径，齿轮宽度2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料45钢，调质处理45钢，调质处理3、初算轴径查机械设计表15-3，因为转速较低、载荷较平稳，故 ，则 ；输出轴与链轮相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计轴的结构构想图如图1-4按零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计：链轮轮毂与轴段： 该轴段安装链轮轮毂，此轴段设计与链轮轮毂同步设计。该处轴径取，链轮轮毂宽度为60mm，轴的长度略小于轮毂孔的宽度，取。密封圈与轴段： 在确定轴段的轴径时，应当考虑链轮的轴向定位以及密封圈的尺寸。链轮用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈密封，查表16-9选毡圈,则。轴承端盖外缘到链轮距离为。（）轴承与轴段及轴段的设计： 轴段及轴段上安装轴承，其轴径应满足轴承内径系列。有径向力存在，采用圆锥滚子轴承，由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段及轴段的轴径为，查表15-1选取圆锥滚子轴承。轴承内径为，轴承外径为,宽度为。轴承采用脂润滑，故需要甩油环，甩油环宽度定为,则轴段的长度为。根据轴承外径确定轴承端盖：查图6-27，选取铸铁制造的透盖，另一端选用铸铁制造的闷盖。主要尺寸：；因为轴承均为配对使用，故轴段轴径，轴承端盖用闷盖，尺寸与上同；长度。则轴段的长度。齿轮与轴段的设计： 由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段的轴径为，齿轮左端用套筒定位，右端用轴肩定位，齿轮4轮毂长度为,要使齿轮4能很好的定位，必须使该段轴比齿轮轮毂长度略短，则取。轴段的设计： 为了使甩油环轴向定位，轴段到轴段需要有定位轴肩，取，则该轴段轴径为。轴段的设计： 为了定位齿轮4，轴段到轴段需要有定位轴肩（在该处形成轴环），取，则该轴段轴径为，长度，取。5、键连接链轮与轴段以及齿轮4与轴段间均采用A型普通平键连接，查表14-26，得其型号分别为；6、轴的受力分析画轴的受力简图： 轴的受力简图如图1-3所示计算支反力： 在水平面上为 在垂直面上 轴承1的总支撑反力： 轴承2的总支撑反力：画弯矩图： 弯矩图如图1-3所示 在水平面上 a-a剖面： b-b右侧： b-b左侧： 在垂直面上 a-a剖面： b-b剖面: 合成弯矩： a-a剖面： b-b右侧： b-b左侧：画转矩图： 作转矩图如图1-3 转矩: 7、校核轴的强度a-a剖面校核： 作用有弯矩和扭矩，采用弯扭合成强度校核。 抗弯截面系数为：； 抗扭截面系数为：； 弯曲应力为：； 扭剪应力为： ；按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为：查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。b-b右侧校核： 作用有弯矩和扭矩，采用弯扭合成强度校核。 抗弯截面系数为：； 抗扭截面系数为：； 弯曲应力为：； 扭剪应力为： ；按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为：查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。-b左侧校核： 仅作用有弯矩，采用弯曲合成强度校核。 抗弯截面系数为：； 弯曲应力为：；查机械设计表15-1，许用弯曲应力为，故强度满足要求。综上所述：轴的强度满足要求。强度满足要求强度满足要求强度满足要求轴的强度满足要求。8、校核键的强度链轮处键连接的挤压应力： 齿轮4处键连接的挤压应力：查机械设计表6-2，许用挤压应力为；故键的强度满足要求。键的强度满足要求。9、校核轴承寿命选用轴承为30209圆锥滚子轴承。查表15-1，查得派生轴向力：外部轴向力向右，轴承2压紧，轴承1放松，故：;计算当量动载荷： ； 故： 轴承1的当量动载荷为： 轴承2 的当量动载荷为：校核轴承寿命： 因为,故仅需校核轴承2。查机械设计表13-4，;查机械设计表13-6,;轴承寿命为：；故轴承寿命足够。轴承寿命足够。 图1-3图1-41.6.2高速轴的设计计算高速轴的设计计算见表1-11表1-11：高速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件高速轴传递的功率，转速，齿轮1分度圆直径，齿轮宽度2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料钢，调质处理钢，调质处理3、初算轴径查机械设计表15-3，因为转速较高，故 ，则 ；输出轴与链轮相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计轴的结构构想图如图1-5按零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计：联轴器与轴段： 该轴段安装联轴器，此轴段设计与联轴器同步设计。该处轴径取，为补偿连接两轴的安装误差，选用弹性套柱销联轴器。查机械设计表14-1取工作情况系数为,则计算转矩为： ；查表17-4得中的LX4型联轴器符合要求：公称转矩为，许用转速为，轴孔范围为。取联轴器轴孔直径为，轴孔长度为，J型轴孔，A型键槽。联轴器代号为;轴的长度略小于轮毂孔的宽度，取。密封圈与轴段： 在确定轴段的轴径时，应当考虑联轴器的轴向定位以及密封圈的尺寸。联轴器用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈密封，查表16-9选毡圈,则。轴承端盖外缘到联轴器距离查表17-4得，取。轴承与轴段及轴段的设计： 轴段及轴段上安装轴承，其轴径应满足轴承内径系列。有径向力存在，采用圆锥滚子轴承，由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段及轴段的轴径为，查表15-1选取圆锥滚子轴承。轴承内径为，轴承外径为,宽度为。轴承采用脂润滑，故需要甩油环，甩油环宽度定为,则轴段的长度为。根据轴承外径确定轴承端盖：查图6-27，选取铸铁制造的透盖，另一端选用铸铁制造的闷盖。主要尺寸：；因为轴承均为配对使用，故轴段轴径，轴承端盖用闷盖，尺寸与上同；长度。则轴段的长度。轴段的设计： 为了使甩油环轴向定位，轴段到轴段需要有定位轴肩，取，则该轴段轴径为。齿轮与轴段的设计：齿根圆直径：查表14-26，键槽上端距离齿根圆距离，故齿轮1与低速轴应做成一体的。轴段、成为一段长度联轴器代号为齿轮1与低速轴应做成一体的5、键连接联轴器与轴段采用A型普通平键连接，查表14