机械课程设计--正式版

机械设计基础课程设计计算说明书课题带式运输机的传动装置院系电子信息工程学系专业班级姓名学号年级2009级指导教师二零一二年一月目录一、传动方案拟定3二、电动机的选择4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比4四、传动装置的运动和动力设计5五、普通V带的设计6六、齿轮传动的设计7七、传动轴的设计9九、键连接的设计14十、滚动轴承的设计14十一、联轴器的设计17十三、箱体的设计17十二、设计小结171课程设计的内容和任务课程设计一般选择机械传动装置或简单机械作为设计课题（比较成熟的题目是以齿轮减速器为主的机械传动装置），设计的主要内容一般包括以下几个方面1、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；4、设计说明书1份。5、轴系零件装配图一张。课程设计要求在2周时间内完成以下任务1、在A3图纸上绘制减速器低速轴部件装配图一张；2、用A4纸书写完成说明书一份，装订成册。2工作组题号27参数输送带牵引力F2300N输送带速度V160M/S滚筒直径D400MM3工作条件1、带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤等。2、输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3、工作机传动效率为096。4、使用期限10年，每年300个工作日，每日工作16小时二传动装置的总体设计1方案简图运输带滚筒减速器V带传动凸缘联轴器电机弹性套柱销联轴器齿轮1齿轮2FV根据设计要求及工作条件确定为一级圆柱齿轮减速器2电动机的选择目前应用最广泛的是Y系列自扇三相异步电动机，其结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。1、确定电动机的功率2、选择电动机类型，按已知工作条件和要求选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。3、选择电动机功率，工作机所需的电动机输出功率为PDPW/PWFV/1000因此PDFV/1000带传动圆柱齿轮联轴器滚筒4轴承0950970970960990990816所以PD2300160/10000816451KW4、确定电动机转速PD74KW3确定总传动比和各级传动比4计算传动装置各轴的运动和动力参数卷筒轴的工作转速N601000V/314D601000160/（314400）7643R/MIN按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比I124，一级圆柱齿轮传动比I236,则合理总传动比的范围为IA624故电动机转速的可迭范围为NDIAN（624）764345978183432R/MIN符合这一范围的同步转速有750R/MIN1000R/MIN1500R/MIN再根据计算出的容量由设计手册查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情况见下表电动机转速（R/MIN）传动装置的传动比方案电动机型号额定功率PED/KW同步转速满载转速总传动比带传动比齿轮传动比1Y160M285575072078232612Y132M2655100096010533143353Y132S45515001440156335447综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及带传达动和减速器的传动比，可见第二方案比较合适。因此选用型号为Y132M26所选电动机额定功率PED5500W，满载转速960R/MIN，总传动比适中，MN传动装置结构较紧凑，所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示总传动比IANM/N由已知条件和计算结果、计算传动装置各轴的运动和动力参数1、各轴的转速轴NI/960/30631373R/MINMN0I轴NII/I1960/413067652R/MIN0卷筒轴NIIINII7652R/MIN2、各轴的输入功率轴PIPD01PD1451095428KW中心高H外型尺寸LAC/2ADHD底角安装栓孔直径AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD1325153453152161781238801041Y132M26所选电动机额定功率PED5500W，满载转速NM960R/MIN100604265IA，则3致过大，初步选I为了使V带传动尺寸不,26739M轴PIIPI12PD0123451095099097411KW卷筒轴PIIIPII12PII24411097096395KW3、各轴输入转矩TD9550PD/NM95504519604486NMIII轴输入转矩轴TI955040283137313028NM轴TII95504011765251349NM卷筒轴TIII9550395765249242NM参数轴名转速NR/MIN输入功率PKW输入扭矩（NM）电动机轴960轴3137342813028轴765241151349卷筒轴765239549242三计算传动装置的运动和动力参数计算项目计算说明计算结果四带的设计V带轮设计解选择V带型号1、由书本P218表格138查得KA12由式PCKAPED得PC125566KW再由N1960R/MIN查P219图1315选B型V带2、确定带轮基准直径并验算带速由查P219图1315可知，推荐的带轮基准直径125140MM根据表139取D1140MM所以D2（1）D1N1/N2（1002）140960/3137341983MM取标准直径D2430MM带速VD1N1/601000314140960/601000703M/SV在525M/S范围内，所以两带轮直径合适3、确定带长和中心矩初步选取中心距A015（D1D2）15（140430）855MM取A0800MM，符合07140375A02140375D1140MMD2430MM由公式知L02A0（D1D2）/2（D2D1）/4A02855314140430/2430140/4855262949MM由表（132）取LD3150MM由式（714）得AA0LDL0/28553150262949/21115255MM计算项目计算说明计算结果四带的设计验算小带轮包角X由式（715）知A1180（D2D1）573/A180430140573/11152551651120合适4、确定V带根数ZPC/（POPO）KAKL令N1960R/MIN，D1140MM，查课本P214表133得P0208传动比IID2/D1（1）430/140（1002）3134查表P216表135得P003KW查课本P217表137、由11651得K096查P212表132得KL107Z66/20803096107270取Z3根5、计算对轴的压力Q查得Q017KG/M单根V带的初拉力为F0500PC/ZV25/KA1QV50066/370325/0961017703259N作用在轴上的压力Q为Q2ZF0SIN1/223259SIN（165/2）1540N6、V带轮结构设计略Z3计算项目计算说明计算结果五设计齿轮传动设计齿轮传动1、选择材料热处理方式根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软齿面，查课本166表111得小齿轮40MNB调质处理齿面硬度为241286HBSHLIM1730MPAFE1600MPA大齿轮ZG35SIMN调质处理齿面硬度为241269HBSHLIM2620MPAFE2510MPA2、确定许用接触应力由于属闭式传动软齿面，故按齿面接触弧度，设计用齿根，弯曲强度校核，查课本171表115接触疲劳强度的最小安全系数，SHMIN11，SFMIN125则两齿轮的许用接触应力为H1HLIM1/SHMIN730/11664MPAH2HLIM2/SHMIN620/11564MPAF1FE1/SFMIN600/125480MPAF2FE2/SFMIN540/125408MPA4、齿面接触强度设计齿轮按8级精度制造。取载荷系数K15（表113）齿宽系数D08（表116）小齿轮的转矩T1955106P1/N19550000428/31373131010NMM根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径，标准齿轮D1322156418801523HEDZUKTD17475MM4、几何尺寸计算齿数取Z132，则Z23241131故实际传动比I131/32409齿轮模数MD1/Z17475/32234MM齿轮宽度BDXD1087475598MM取B170，B265查P57表41取M25实际D1ZM322580MMD2131253275MM中心矩A（D1D2）/220375MM5、校核齿根弯曲强度齿形系数YFA1256（课本图118），YSA1163YFA2213YSA2181MPAPAZBMYKTSAF4801253256610211MASAF408122安全值合适。6、齿轮的圆周速度SMNDV/31/6074301对照P168表112可选用8级精度是合宜的D194MMD2462A276MMM3Z130Z2154B180MMB285MM计算项目计算说明计算结果五设计齿轮传动分度圆直径D1MZ1253280MMD2251313275MM齿顶高HAHAM12525MM齿根高HFHACM1025253125MM全齿高HHAHF3375675MM齿顶圆直径DA1D12HA8022585MMDA2D22HA32752253325MM齿根圆直径DF1D12HF80231257375MMDF2D22HF32752312532125MM中心矩A（D1D2）/2MM20375D180MMD23275MMHA25MMHF3125MMH675MMDA185MMDA23325齿宽BDD1087475598MM取B265MMB170MM（需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数）轴孔直径D70MM轮毂直径D116D1650112MM；取D1110MM轮毂长度LB215D105MM轮缘厚度0（34）M68MM；取08MM轮缘内径D2DA22H204682675284385MM取D2440MM腹板厚度C03B20375315MM；取C32MM腹板中心孔直径D005（D2D1）275MM腹板孔直径D0025（D2D1）025（44080）825MM；取D082MM齿轮倒角N05M16MM7、确定齿轮结构，绘制齿轮工作图MMDF17375MMDF232125MMA20375MMB170MMB265MM六主动轴轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力高速轴的材料应与小齿轮原选定材料相同，即40MNB调质。2、精估最小轴径DC（10798）40663724MM3/NP35276/84轴上开一键槽将轴径增大4D104（40663724）1044229387MM由设计手册取标准直径D140MM3、轴初步设计，绘制轴结构草图。6B600MPA6B155MPA计算项目计算说明计算结果六主动轴根据轴上零件的位置，齿轮、套筒、左轴承、轴承差和大带轮由左端装配，右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，因为是直齿轮，采用深沟球轴承，嵌入式轴承轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。1、轴的结构设计2、轴径确定D140MM由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。D133D240MMD345MM要确定轴的形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考资料1第267页图148，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩（或轴环）定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向定位采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，轴向采用过盈配合固定。计算D2D2D12A1D1200701D134236因D2必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取D235MM计算D3D3D2（15）3641MM，且D3必须与轴承的内经一致，圆整D340MM，初选轴承型号为6008,查附表可知，B15MM，D68MM，CR17KN,CA118KN计算D4D4D3（15）取D44146MM，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取D445MM计算D5D5D42A4D42（00701）D451354取D555MM计算D6D6D340MM，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下名称D1D2D3D4D5D6直径（MM）3035404555403、齿轮受力计算分度圆直径D1MZ233090MM转矩T112300NM,P1442KW圆周力FT2T1/D12123000/902733N径向力FRFTTAN20945N4、轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力RHARHBFT/22733/21367N垂直面的支反力由于选用深沟球轴承则FA0那么RVARVBFR/2473N5、画弯矩图水平弯矩MHC05LRHA05117136779970NMMV面内弯矩圆（E）MVC05LRVA0511747327671NMM6、求合成弯矩D493MMD551MMD645MMMNMVCHC84627190227、作扭矩图C点左0TNMC点右TT1FTD1/2273390/2122985NMM8、作危险截面当量弯矩图（图E）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取059MNMCAC84936219502计算项目计算说明计算结果六主动轴9、校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材111650BP3S280EP160BMPAMDBEACC49313MINC剖面的轴径故强度足够D1453计算项目计算说明计算结果七从动轴轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力普通用途，中小功率减速器定用45钢正火处理，由表111查得6B600MPA,由表6B155MPA2、精估最小轴径DA914652836/4107/33NP轴上开一键槽将轴径增大5D105（42544691）10544674926，取标准值D50MM该轴外端安装联轴器，为补偿轴的偏移，选用弹性柱销联轴器。取TCKT11955106599826598NMM查手册选用HL4弹性柱销联轴器孔径D150MM与轴外伸直径相符3、轴初步设计绘制轴结构草图根据轴上零件的位置，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和联轴器左端装配，右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确固定可靠。直齿轮无轴何力，采用深沟球轴承，凸缘式轴承盖，使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。4、轴的结构设计5、轴径确定D150MMD2D12HD12007D1502007015760MM该段装毡圈取标准直径D260MMD3D2（15）MM6165MM取标准值D365MM（符合轴承内径，便于轴承装拆）轴承型号初选为6013深沟球轴承D4D3（15）MM6671MM为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取4D70MMD5D42H702007017079884MM取D580MMD6D365MM同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型D7,安装联轴器的外伸轴段，D750名称1D23D45D67D直径（MM）50606570806550计算说明计算说明计算结果七从动轴6、齿轮受力计算分度圆直径D2MZ3154462MM转矩T955106P/N9550000X42/6683600180NMM圆周力FTLT/D2600180/4622598N径向力FRFTTANA946N因为是直齿轮，所以轴向力FA0N7、轴径强度校核水平面支反力RHARHB0525981299N垂直面支反力RVARVB05946473N4、绘弯矩圆水平弯矩MHC05LRHA05117129975992NMM垂直弯矩MVC05LRVA0511747327671NMM5、合成弯矩圆MC80873NMM2VCHM22761596、作扭矩图C点左T0NMMC点右TT1FTD2/22598462/2600138NMM8、作危险截面当量弯矩图该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取059MNMTCCE361208076135902229、校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材111650BP3S2EP1BMPAMNDBCEC3960131MINC剖面的轴D350MM393NMM故强度足够计算项目计算说明计算结果八主动轴轴承的校核主动轴轴承的校核6008深沟球轴承型额定静载荷COR11800N基本当量动载荷CR17000N，预期寿命L48000HFR945N由表1211查得X1，Y0当量动载PXFR1945N945N计算轴承寿命温度系数1TF载荷系数15PF对球轴承寿命系数3HLFCNLPRTH4808519470863420603所以选择轴承6008合适九从动轴轴承的校核6013深沟球轴承额定静载荷COR24800N，基本当量动载荷CR32000N，预期寿命LH48000HFR946N由表1211查得X1，Y0FP15当量动载PXFR1946N946N计算轴承寿命温度系数1TF载荷系数15PF对球轴承寿命系数3HLPFCNLRTH4802869430860602所以选择轴承6013合适10键的选择与校核材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表323其许用挤压应力10JYMPA（1）主动轴外伸