机械设计课程设计(肥立)

1、广州大学机械与电气工程学院机械设计课程设计报告设计题目: （带式输送机传动装置的设计） 专业班级: 08机械3 姓 名: 陈立立 学 号: 0815020114 指导老师: 江帆 完成日期: 2010-12-29 目录机械设计课程设计任务书3电动机的选择5传动参数的计算6高速级齿轮副的设计7低速齿轮副的设计11高速轴的设计16中间轴的设计19低速轴的设计22高速轴轴承的校核25中间轴轴承的校核26低速轴轴承的校核28各轴上键的校核29主要参考文献30一、广州大学机械与电气工程学院课程设计任务书专业班级： 机械083 学生姓名： 陈立立 指导教师（签名）： 江帆 一、课程设计（论文）题目 带式输

2、送机传动装置的设计二、本次课程设计（论文）应达到的目的（1）培养学生协同设计完整机械的能力；（2）使学生了解机械设计过程、强化学生制图能力、公差配合标注能力、机械结构设计能力。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）设计内容：设计如图所示的带式输送装置的减速箱，设计参数如表所示。其工作条件为：连续单向运转，载荷较平稳，两班制工作，使用期限10年，小批量生产。允许输送带速度误差为。参数表F(kN)6v(m/s)1.3D(mm)400表中： F-输送带工作拉力，v-输送带速度，-卷筒直径设计任务：（1）绘制减速器装配图1张（A0或A1）（2）绘制减速器零件

3、图13张（3）编写设计说明书份（格式见附件，有统一要求）(附: 设计说明书内容顺序如下)1目录（标题及页次）2设计任务书3电动机选择传动比分配及运动和动力参数计算4齿轮的设计计算5轴的设计计算及校核（并简要说明轴的结构设计）6滚动轴承的选择及校核7键及联轴器的选择与校核8润滑密封及拆装等简要说明9参考资料 四、应收集的资料及主要参考文献：1 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2001.2 濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社,2001.3 实用机械设计手册编写组.实用机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1998.4 中华人民共和国机械工业部. 中华人民共和国机械行业标准M. 北京：

4、机械工业标准服务网，1995.5 朱张校，郑明新. 工程材料M. 北京：清华大学出版社，2001.6 谢祚水. 机构优化设计概论M. 北京：国防工业出版社，1997.7 刘维信. 机械最优化设计M. 北京：清华大学出版社，1986.二、电动机的选择1、 选定Y系列电动机。Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪声小、振动小的优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。2、 确定功率（1）、工作机所需功率 取=0.96 (2)、电动机至工作机的总效率 取圆柱齿轮传动效率 取滚动轴承传动效率 取联轴器传动效率 故（3）、所需电动机的功率 (4)

5、、按电动机的额定功率选用电动机 查Y系列（IP44）三相异步电动机的技术数据 选定型号为Y160L-6的电动机 其额定功率为 满载转速3、 传动比的分配 工作机输送带滚筒转速 总传动比 取高速级传动比 低速级传动比三、传动参数的计算1、 各轴的转速 n （r/min）高速轴的转速 中间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间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 (N*m )高速轴的输入转矩中间轴的输入转矩低速轴的输入转矩滚筒轴的输入转矩电机轴轴轴轴滚筒轴功率P/KW11KW10.89KW10.46KW10.05KW9

6、.75KW转矩T/(N*m)107.22107.22471.171548.021501.81转速n/（r/min）970970210.96262传动比i14.63.41效率；0.990.980.980.99四、高速级齿轮副的设计1、 设计参数：输入功率,小齿的转速传动比 工作寿命10年（设每年工作300天）两班制，工作平稳 2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动（2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）（3）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240

7、HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取齿数为（5）初选螺旋升角3、按齿面接触强度设计按公式试算，即（1） 确定公式内的各计算数值 试选 齿宽系数 小齿轮传递转矩 选取区域系数 端面重合度系数 材料的弹性影响系数 小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 应力循环次数取接触疲劳寿命系数 取失效概率为1%，安全系数S=1 许用接触应力（2）代入参数数值并计算 试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数K 使用系数 根据v=3.458m/s 7精度 得动载系数 按实际载荷系数校正分度圆直径 计算模数 4、按齿根弯曲强度设

8、计 (1)确定计算参数 根据纵向重合度 查得螺旋影响系数 计算当量齿数 查小齿轮弯曲疲劳强度极限 查大齿轮弯曲疲劳强度极限 查大小齿轮的疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4 查取齿形系数 查取应力校正系数 计算大小齿轮的值，并比较小齿轮：大齿轮：大齿轮的数值比较大（2）代入参数数值并设计计算 取 按计算齿数 取 则 取5、几何尺寸计算 （1）计算中心距 将中心距圆整为 （2）按中心距修正螺旋角 因为值改变不多，故参数 等不必修正 （3）大小齿轮分度圆 取整 取整（4）齿轮宽度 取整后取 五、低速齿轮副的设计 1、设计参数：输入功率,小齿的转速传动比 工作寿命10年（设每年工

9、作300天）2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动（2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 1009588）（3）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取齿数为（5）初选螺旋升角3、按齿面接触强度设计按公式试算，即（2） 确定公式内的各计算数值试选 齿宽系数 小齿轮传递转矩选取区域系数端面重合度系数 材料的弹性影响系数小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 应力循环次数取接触疲劳寿命系

10、数 取失效概率为1%，安全系数S=1 许用接触应力（2）代入参数数值并计算 试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数K 使用系数 根据v=1.166m/s 7精度 得动载系数 按实际载荷系数校正分度圆直径 计算模数 4、按齿根弯曲强度设计 (1)确定计算参数 根据纵向重合度 查得螺旋影响系数 计算当量齿数 查小齿轮弯曲疲劳强度极限 查大齿轮弯曲疲劳强度极限 查大小齿轮的疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4 查取齿形系数 查取应力校正系数 计算大小齿轮的值，并比较小齿轮：大齿轮：大齿轮的数值比较大（2）代入参数数值并设计计算 取 按计

11、算齿数 取 则 取5、几何尺寸计算 （1）计算中心距 将中心距圆整为 （2）按中心距修正螺旋角 因为值改变不多，故参数 等不必修正 （3）大小齿轮分度圆 取整 取整（4）齿轮宽度 取整后取 六、高速轴的设计1、高速轴的主要设计参数 轴的输入功率 转速 转矩 2、齿轮上的作用力 小齿轮的分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力3、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理。取 选择联轴器 计算联轴器的转矩, 取 则 查标准（GB/T 5843-1986），选用YL7型凸缘联轴器，其公称转矩为160000N*mm。半联轴器的孔径，故取轴第一段 半联轴器长度L=92mm，半联轴器与轴配合的轴径长

12、度4、轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案，如下图（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径为；左端用挡圈定位，取挡圈直径为D=37mm。1-2轴段的长度应比轴径长度略短一些，故取 初步选择滚动轴承。因轴承同时受到径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。初步选取0基本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承33208，其尺寸为d*D*T=40mm*80mm*32mm,故， （3）轴上零件的周向定位 齿轮采用齿轮轴，半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。采用平键为8mm*7mm*32mm,半联轴器与轴的配合为。

13、滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸。取轴端倒角 各轴肩处取圆角半径为2mm5、求轴上的载荷 做出弯矩图和扭矩图如下从轴的结构图以及弯矩扭矩图可以看出齿轮轴的中间截面是危险截面。将此截面的数值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=860N,FNH2=2293.5NFNV1=423.3N,FNV2=761.7N弯矩MMH=172000N*mmMv1=84660N*mm，Mv2=57127.5N*mm总弯矩M1=191706.3N*mm, M2=181238.9N*mm扭矩TT1=107220N*mm6、按弯扭合成应力校核轴

14、的强度 根据轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 轴的计算应力为而查出，因此，故轴的设计满足弯扭强度要求。七、中间轴的设计1、中间轴的主要设计参数 轴的输入功率 转速 2、齿轮上的作用力 小齿轮的分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 大齿轮的分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力3、初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。取 该轴上有两个键槽，故最小轴径增大11%，则 轴的最小直径是装在滚动轴承上的，故初选滚动轴承。轴承同时受到径向和轴向的作用力，故选用单列圆锥滚子轴承，选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承32309，其尺寸为d*D*T=45mm*100mm*3

15、8.25mm 故取轴的第一段4、轴的结构设计 （1）拟定在轴上的装配方案，如下图 （2）根据轴向定位及高速轴位置的要求确定轴的各段直径和长度 数值如下表：(单位：mm)轴径d 轴长l1-2段2-3段3-4段4-5段5-6段6-7段7-8段1-2段2-3段3-4段4-5段5-6段6-7段7-8段45556560555045321912116884532（3）轴上零件的定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。选小齿轮的平键为18mm*11mm*100mm,选大齿轮的平键为 16mm*10mm*50mm选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸

16、公差为m6。轴端倒角为2*45，各轴肩处的圆角半径为2mm轴的结构图如下：5、求轴上的载荷 做出弯矩图和扭矩图如下：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=4872N,FNH2=358.8NFNV1=2373.9N,FNV2=-395.6N弯矩MMH1=433608N*mmMH2=27448.2N*mmMv1=211277.1N*mm，Mv1=72970.7N*mmMv2=30263.4N*mm总弯矩M1=482342.1N*mm, M1=439705.2N*mm M2=40856.8N*mm扭矩TT2=471170N*mm6、按弯扭合成应力校核轴的强度 由弯矩扭矩图可知，小齿轮的中间截面是危险

17、截面，故只校核此截面的强度 M1取大值。根据轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 轴的计算应力为而查出，因此，故轴的设计满足弯扭强度要求。八、低速轴的设计1、低速轴的主要设计参数 轴的输入功率 转速 2、齿轮上的作用力 齿轮的分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力3、初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。取低速轴端上有一个键槽，故轴径增大6%，则选择联轴器 计算联轴器的转矩, 取 则 查标准（GB/T 5843-1986），选用HL6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150000N*mm。半联轴器的孔径，故取轴第的最后一段的直径为65mm 半联轴器与轴配合的轴径长度4、

18、轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案，如下图 （2）根据轴向定位及中间轴位置的要求确定轴的各段直径和长度 数值如下表：(单位：mm)轴径d轴长l1-2段2-3段3-4段4-5段5-6段6-7段7-8段1-2段2-3段3-4段4-5段5-6段6-7段7-8段707580907570653532.511112124.570105 （3）轴上零件的定位 齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。选齿轮的平键为 22mm*14mm*90mm 联轴器的键为18mm*11mm*90mm选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。轴端倒角为2*

19、45，各轴肩处的圆角半径为2mm轴的结构图如下：5、求轴上的载荷 做出弯矩图和扭矩图如下：载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=5688.6N,FNH2=2650.7NFNV1=2651.8N,FNV2=511.5N弯矩MMH=506285.4N*mmMv1=236010.2N*mm，Mv2=97696.5N*mm总弯矩M1=558592.6N*mm, M2=515625.4N*mm扭矩TT3=1548020N*mm6、按弯扭合成应力校核轴的强度 由弯矩扭矩图可知，齿轮的中间截面是危险截面，故只校核此截面的强度 根据轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6 轴的计算应力为而查出，因此

20、，故轴的设计满足弯扭强度要求。九、高速轴轴承的校核1、设计参数 轴上齿轮受切向力 ，径向力 ,轴向力 齿轮分度圆 转速预期寿命 初选两个轴承型号均为332082、求两轴承受到的径向载荷 3、求两轴承的计算轴向力 对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力 查表得，Y=1.7 e=0.36 故两轴承计算系数均为 X=0.4 Y=1.7 轴承运转只有轻微振动，故取 则 4、验算轴承寿命 因为,所以按轴承1的受力大小验算 故该轴承满足寿命要求，为了避免浪费，可选为30208，经检验，仍符合要求十、中间轴轴承的校核1、设计参数 轴上齿轮受切向力 ， 径向力 , 轴向力 齿轮分度圆 转速预期寿命 初选两个轴承型号

21、均为323092、求两轴承受到的径向载荷 3、求两轴承的计算轴向力 对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力 查表得，Y=1.7 e=0.35 故两轴承计算系数为X1=1 Y1=0 X2=0.4 Y2=1.7 轴承运转只有轻微振动，故取 则 4、验算轴承寿命 因为,所以按轴承1的受力大小验算 故该轴承满足寿命要求，为了避免浪费，可选为30309，经检验，仍符合要求十一、低速轴轴承的校核1、设计参数 轴上齿轮受切向力 ，径向力 ,轴向力 齿轮分度圆 转速预期寿命 初选两个轴承型号均为303142、求两轴承受到的径向载荷 3、求两轴承的计算轴向力 对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力 查表得，Y=1.7 e=0.35 故两轴承计算系数为X1=0.4 Y1=1