机械设计基础课程设计

1、机械设计基础课程设计说明书机械设计基础课程设计说明书题目：带式运输机传动装置（减速器）设计（两侧）学院： 机电工程学院 专业： 工业工程 班级： 工业101班 学号： 姓名： 指导教师： 机电工程学院 2013年3月 13 日机电工程学院课程设计任务书专业 工业工程 课程设计名称 机械设计基础课程设计 一、设计题目：带式运输机传动装置（减速器）设计（直齿、同侧、两侧、卧式）二、设计数据与要求如图1所示。胶带运输机由电动机通过减速器减速后，再通过链条传动（传动比1：5，传动效率0.9），连续单向运转输送谷物类散粒物料，工作载荷较平稳，设计寿命10年，每天工作8小时，每年300个工作日，运输带速允

2、许误差为%。已知条件如表1所示。表1 带式输送机设计条件数据编号L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13L14运输带工作拉力F/ (KN)1.61.82.02.22.42.51.61.31.41.51.61.71.92.0运输带工作速度v/(ms-1)1.81.61.51.41.21.02.12.42.22.01.91.71.31.1卷筒直径D/mm300280260240230200360380370340320270250220三、 设计内容及任务1、传动装置原理方案设计对比分析各种传动方案，确定本次设计的方案；选择并计算电动机；确定各级传动比；计算其他相关运动参数；绘

3、制包括电动机、联轴器、减速器、链传动和胶带主卷筒部分的传动原理方案图。2、减速器结构方案设计结构设计与计算（包括健、轴承、齿轮、轴等），绘制出总装配图1张（建议：A2号图纸）。3、绘制主要零件（箱体、齿轮、轴等）工作图12张（建议：A3、A4号图纸）。4、编制设计计算说明书1份。5、要求用计算机绘制图纸，计算机打印说明书。四、计划与时间安排2013.2.28: 布置课程设计任务；2013.2.282013.3.5: 总体方案设计、运动及结构参数设计计算；2013.3.62013.3.12：绘制装配图、零件图；2013.3.132013.3.15：撰写设计说明书。时间安排可交叉进行。班 级 工业

4、101班 学号 学生姓名 日期 2013.3.13 指导教师 日期 2013.3.13 17目录目录3第一部分 原理方案设计4一、方案确定4二、电机参数确定及选择4第二部分减速器结构设计7一、传动装置的运动和动力参数计算7二、轴的设计7三、齿轮的设计8四、联轴器的选择9五、轴承选择9六、键的选择9七、轴的校核9八、齿轮校核11九、轴承校核12十、键的校核13第三部分方案分析制造使用说明及注意事项15一、方案分析15二、制造使用说明15三、注意事项15参考文献16第一部分 原理方案设计一、 方案确定1. 设计说明：减速器作为一种传动装置广泛用于各种机械产品和装备中，因此，提高其承载能力，延长使用

5、寿命，减小其体积和质量等，都是很有意义的。2. 原始数据： 数据编号参数L12输送带工作拉力F/ KN1.8输送带工作速度v/(m/s)1.6卷筒直径D/mm2803. 传动系统方案的拟定：1) 带式运输机（减速器）的齿轮采用直齿，卧式，输入轴与输出轴采用两侧。2) 胶带运输机由电动机通过减速器减速后，再通过链条传动，连续单向运转输送谷物类散粒物料。一级圆柱齿轮减速器带式运输机的传动示意图二、 电机参数确定及选择1. 选择电动机类型： 按照已知工作条件要求（室内工作，有粉尘，故要密封）和条件（动力来源为三相交流电），选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2. 确定电动机功率：工

6、作装置所需功率按下式计算 式中=1700N,=1.7m/s,工作装置效率需考虑胶带卷筒及其轴承的效率，取=0.95，代入上式得： 电动机的输出功率按下式计算： 式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率则：，查机械设计基础课程设计书P12页表2-1，取滚子链（载荷平稳且布置在低速级，故可选滚子链）传动效率：；8级精度的一般齿轮传动（稀油润滑）效率：=0.97；滚动轴承效率：=0.99；弹性联轴器效率：=0.99。则：；因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，查机械设计基础课程设计P92附表2-1，选择电动机的额定功率为4kW。3. 确定电动机转速卷筒作为工作轴，其转速为： ；按机械设计基础课程

7、设计书P14页表2-2推介的各传动比范围：链传动比范围；单级圆柱齿轮传动比范围；则总传动比范围应为，可见电动机转速可选范围为：符合这一范围的同步转速有750、1000、1500r/min三种，为增加同侧减速器两齿轮的中心距，由机械设计基础课程设计书P92页附表2-1选用同步转速为1500r/min的Y系列电动机Y112M-4，其满载转速。由此选定电动机：型号 额定功率满载转速Y112M-44.0kw1440r/min第二部分减速器结构设计一、 传动装置的运动和动力参数计算1. 传动装置总传动比：2. 分配传动装置各级传动比：由题目知链轮的传动比，则齿轮传动比为： 二、 轴的设计1. 各轴转速的

8、计算I 轴 II 轴 工作轴 2. 各轴输入功率的计算查机械设计基础课程设计书P12表2-1取联轴器传动效率为1，圆柱齿轮效率（8级）为0.97，练传动效率为0.96I 轴 II 轴 工作轴 3. 各轴输入转矩的计算I 轴 II轴 工作轴 电动机输出转矩 将以上算得的运动和动力参数列表如下：轴名参数电动机轴I 轴II 轴工作轴转速n(r/min)14401440 602.5120.5功率P(kw） 443.883.72转矩T(N 26.5326.5367.86325.33传 动 比 1.002.391.00效 率 1.000.970.964. 轴的选择选用轴的材料为45号钢，调质处理根据机械设

9、计基础P245表14-2取 ；查机械设计课程设计书P332得Y112M-4电动机的输出轴D=28mm，所以取I轴的最小直径：取II轴最小直径 ：三、 齿轮的设计1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按题目所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）胶带输送机为一般工作机器，速度不是很高，故选用8级精度。（3）材料选择。由机械设计基础P166表11-1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，二者材料硬度相差40HBS。（4）选用小齿轮齿数，大齿轮齿数 ，取;48/20=2.40 ; (2.40-2.39)/2.40=0.4%5

10、%。所以可取大齿轮的齿数为48。2. 齿轮几何尺寸确定取两齿轮的模数m=5（1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 （3）齿顶圆直径（4）齿根圆直径（5）计算齿轮宽度查机械设计基础书P175表11-6取 取 ， 四、 联轴器的选择根据所选电动机（Y112M-4）查机械设计课程设计书P332得Y112M-4电动机的输出轴D=20mm因为电动机轴直径固定且等于I轴最小直径，查机械设计基础课程设计P97附表3-1，选择Y型弹性柱销联轴器中的HL2型号作为所需联轴器，I轴最小直径定为20mm。五、 轴承选择初步决定轴承处的I轴直径d=25mm，II轴直径d=40mm。查机械设计基础课程设计书P116附表

11、5-1选择深沟球轴承：I轴的一对轴承为6205；II轴的一对轴承为6208。六、 键的选择键选用45号钢，调质处理。查机械设计基础书P156表10-9取键尺寸如下1. 初步选择I轴与联轴器的键：宽度b=6、高度h=6、长度L=16，普通A型平键：GB/T 1096-2003、键6616（轴槽深t=3.5，毂深t1=2.8）2. 初步选择II轴与齿轮的键：宽度b=14、高度h=9、长度L=36，普通A型平键：GB/T 1096-2003、键14936（轴槽深t=5.5，毂深t1=3.8）3. 初步选择II轴与链轮的键：宽度b=8、高度h=7、长度L=18，普通A型平键：GB/T 1096-200

12、3、键8718（轴槽深y=4.0，毂深y1=3.3）七、 轴的校核1. 作出轴的弯矩图根据I轴所受转矩：算出I,II轴上的圆周力：，齿轮相互作用，则：径向力：因为 ，只需对轴进行强度校核。计算各支承处的水平反力：计算各支承处的垂直反力：由此绘制轴受力简图（如图a）计算垂直面上的弯矩：L=110mm绘制垂直面弯矩图（如图b）计算垂直面上的弯矩：由此绘制水平面弯矩图（如图c） 求得总弯矩：由此绘制合弯矩图（如图d） 绘制扭矩图 （如图e）2. 校核轴的强度截面C为危险截面，截面C的应力可用公式求得计算数据： ， 代入得： 查机械设计基础表14-3得，因此，故该方案的轴符合强度要求。八、 齿轮校核1

13、. 材料选择及确定使用应力由机械设计基础P166表11-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为217286HBS，,大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为197286HBS，。由机械设计基础P171表11-5，取，2. 按齿面接触强度校核设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.5(机械设计基础表11-3)，齿宽系数(机械设计基础表11-6)齿轮上的转矩：取(表11-4)，(标准齿轮)根据公式：得：3. 按轮齿弯曲强度校核查机械设计基础图11-8得：；。查机械设计基础图11-9得：；。4. 齿轮圆周速度对照机械设计基础表11-2可知选用8级精度是合宜的。综上所述，齿轮强度符合要求。九、

14、轴承校核根据设计要求轴承基本额定寿命为：根据轴承寿命计算公式计算： 确定各计算数据：（1）对于球轴承： （2），由于向心轴承只承受径向载荷，所以;（3）查机械设计基础P279表16-8得，查表16-9得（4）查机械设计基础课程设计得I轴所用深沟球轴承6205，基本额定静载荷：II轴所用深沟球轴承6208,，基本额定静载荷：（5）轴承的寿命计算：1）对于I轴上的轴承： 2）对于II轴上的轴承： 通过计算知，轴承的寿命远远大于所需寿命，故合理。十、 键的校核键的材料是45号钢，由机械设计基础表10-10查得许用挤压应力：，取平均值：。1. 对于I轴上连接轴与联轴器所选用的键：b=6,h=6,L=1

15、6， t=3.5；键的工作长度：；键与轮毂键槽的接触高度：；轴的直径： ；I轴所受转矩： ；该键符合强度要求。2. 对于II轴上连接轴与齿轮所选用的键：b=14,h=9,L=36，t=5.5； 键的工作长度：； 键与轮毂键槽的接触高度：； 轴的直径： ； I轴所受转矩：； 该键符合强度要求。 3. 对于轴上连接轴与带轮所选用的键：b=8,h=7,L=18，t=4；键的工作长度： ；键与轮毂键槽的接触高度：；轴的直径： ；I轴所受转矩： ； ；该键符合强度要求。 第三部分方案分析制造使用说明及注意事项一、 制造使用说明机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为带式输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为链传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。二、 注意事项1. 装配前所