机械设计(总)

1、机械设计课程设计 题 目： 带式运输机传动装置的设计学生姓名： 朱春华学 号： 1040112333班 级： 机自1203指导教师： 陆凤祥39目录一、设计任务书3二、传动方案的拟定4三、总传动比分配和电动机选择6四、高速齿轮传动设计8五、低速齿轮传动设计14六、轴一设计20七、轴二的设计24八、轴三的设计31九、轴承校核35十、键校核38一、设计任务书设计带式运输机传动装置1. 带式运输机工作原理带式运输机传动示意图如图所示。 2. 已知条件1） 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；2） 使用折旧期：8年；3） 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中

2、修，半年一次小修；4） 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；5） 运输带速度允许误差：5%；6） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3. 已知参数运输带工作拉力F=2300N，运输带工作速度v=1.1m/s，卷筒直径D=300mm二、传动方案的拟定 （a）带单级圆柱齿轮减速器优点：带传送传动平稳，能缓冲吸振，带单级圆柱齿轮减速器传递功率高，效率较高，工艺简单，成本低，精度易于保证，一般工厂均能制造，应用广泛。缺点：带传动承载能力较低，传递相同转矩时，结构尺寸较大，环境适应性差，使用寿命短。 （b）二级展开式圆柱齿轮减速器优点：结构简单，适用于繁重及恶劣条件下长期工作，

3、使用维护方便。缺点：由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，而且结构尺寸较大。 （c）锥圆柱齿轮减速器优点：承载能力强，体积小，噪声小，用于两轴垂直相交的传动中，也可用于两轴垂直相错的传动中。缺点：制造安装复杂、成本高，一般只在需要改轴的布置方向时采用。 （d）二级同轴式齿轮减速器优点：横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中的深度大致相同，结构紧凑。缺点：轴向尺寸大和重量较大，且中间轴较长、刚度差，沿齿宽载荷分布不均匀，高速轴的承载能力难于充分利用。综合比较后，选择方案（b）二级展开式圆柱齿轮减速器。三、总传动比分配和电动机选择设计设计内容及步骤结果1、 电动机的选择

4、2、 总传动比计算及传动比分配三、各轴的转速和扭矩计算已知：电动机输出功率：传动系统总效率1 ：联轴器效率，1 =0.992 ：轴承效率，2=0.993 ：啮合效率，3 =0.974 ：搅油效率，4 =0.975 ：滚筒效率，5 =0.96Error! No bookmark name given.根据查电动机手册，选取Y112M-4 Error! No bookmark name given.取轴轴轴轴转速r/min扭矩Nm功率Kw1440263.92278.53125.213.6569.98464.203.40电动机选择Y112M-4四、高速齿轮传动设计设计设计内容及步骤结果高速齿轮传动设

5、计已知：输入功率P=4kw，小齿轮转速n1 =1440r/min，齿数比u=5.17，由电动机驱动。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按选定传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为。（2）带式运输机为一般工作机器，参考表10-6，选用7级精度。（3）材料选择。由表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。（4）选小齿轮齿数z1 =25，大齿轮齿数z2 =u z1 =5.17*25=129.25，取z2 =1302.按齿面接触疲劳强度设计（1）由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即1）确定公式中的各参数值试

6、选。计算小齿轮传递的转矩。查轴转速、扭矩列表得T1 =2.6104Nmm由表10-7选取齿宽系数。由图10-20查得区域系数ZH =2.5。由表10-5查得材料的弹性影响系数ZE =189.8 Mpa1/2由式（10-9）计算接触疲劳强度用重合度系数。 Z=0.867计算接触疲劳许用应力H=。由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为、 。由式（10-15）计算应力循环次数：由图10-23查取接触疲劳寿命系数，。取失效概率为、安全系数，由式（10-14）得取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，则2）试算小齿轮分度圆直径（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准

7、备。圆周速度。齿宽。2）计算实际载荷系数。由表10-2查得使用系数。根据v=2.677m/s、7级精度，由图10-8查得动载系数齿轮的圆周力。查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数。由此，得到实际载荷系数3）由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径及相应的齿轮模数3. 按齿根弯曲疲劳强度设计（1） 由式（10-7）试算模数，即1) 确定公式中的各参数值试选。由式（10-5）计算弯曲疲劳用重合度系数。计算。由图10-17查得齿形系数、。由图10-18查得应力修正系数、。由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根

8、弯曲疲劳极限分别为、。由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳安全系数，由式（10-14）得因为大齿轮的大于小齿轮，所以取2）试算模数 （2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度。齿宽。宽高比。2）计算实际载荷系数。根据，7级精度，由图10-8查得动载系数。由， 查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得，结合，查图10-13，得。则载荷系数为3）由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定

9、的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.173mm并就近圆整为标准值m=1.25mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数。取，则大齿轮齿数，取，与互为质数。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3） 计算齿轮宽度考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略为加宽，即取，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。5. 主要设计结论齿数、，模数，压力角，中心距，齿宽，。小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精

10、度设计。T1 =2.6104NmmZH =2.5ZE =189.8 Mpa1/2Z=0.867五、低速齿轮传动设计设计设计内容及步骤结果低速齿轮传动设计已知：小齿轮转速n1 =278.53r/min，齿数比u=3.98，由电动机驱动。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按选定传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为。（2）带式运输机为一般工作机器，参考表10-6，选用7级精度。（3）材料选择。由表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。（4）选小齿轮齿数z1 =23，大齿轮齿数z2 =u z1 =3.9823

11、=91.54，取z2 =922.按齿面接触疲劳强度设计（1）由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即1）确定公式中的各参数值试选。计算小齿轮传递的转矩。查轴转速、扭矩列表得T1 =12.521104Nmm由表10-7选取齿宽系数。由图10-20查得区域系数ZH =2.5。由表10-5查得材料的弹性影响系数ZE =189.8 Mpa1/2由式（10-9）计算接触疲劳强度用重合度系数。 Z=0.872计算接触疲劳许用应力。由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为、。由式（10-15）计算应力循环次数：由图10-23查取接触疲劳寿命系数，。取失效概率为、安全系数，由式（10-14）得

12、取和中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，则2）试算小齿轮分度圆直径（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度。齿宽。2）计算实际载荷系数。由表10-2查得使用系数。根据v=0.879m/s、7级精度，由图10-8查得动载系数齿轮的圆周力。查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数。由此，得到实际载荷系数3）由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径及相应的齿轮模数4. 按齿根弯曲疲劳强度设计（2） 由式（10-7）试算模数，即2) 确定公式中的各参数值试选。由式（10-5）计算弯曲

13、疲劳用重合度系数。计算。由图10-17查得齿形系数、。由图10-18查得应力修正系数、。由图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为、。由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲疲劳安全系数，由式（10-14）得因为大齿轮的大于小齿轮，所以取2）试算模数 （2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度。齿宽。宽高比。2）计算实际载荷系数。根据，7级精度，由图10-8查得动载系数。由， 查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得，结合，查图10-13，得。则载荷系数为3）由式（10-13），可得按实际载荷系数算得的齿轮模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强

14、度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.871mm并就近圆整为标准值m=2mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数。取，则大齿轮齿数，取，与互为质数。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。6. 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（4） 计算齿轮宽度考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略为加宽，即取，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。

15、7. 主要设计结论齿数、，模数，压力角，中心距，齿宽，。小齿轮选用40Cr（调质），大齿轮选用45钢（调质）。齿轮按7级精度设计。T1 =12.521104NmmZH =2.5ZE =189.8 Mpa1/2Z=0.872六、轴一设计设计设计内容及步骤结果 轴一设计已知电动机，转速，1.求输出轴上的功率、转速和转矩若取每级齿轮的效率（包括轴承效率在内），则又于是2. 求作用在齿轮上的力而 3. 初步确定轴的最小直径先按式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表153，取，于是得查表14-1，取，则联轴器的计算转矩查表得选用LX1型弹性柱销轴联轴器，公称转矩为，半联

16、轴器的孔径dI=20mm，故取dI-II=20mm，半联轴器长度L=52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度=38mm。4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案现选用图15-22a所示的装配方案。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）取段的直径d-=24mm半联轴器与轴配合的毂孔长度=38mm，为保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取l-=36mm。2) 选用单列深沟球轴承，选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6006，其尺寸为，故d-=dVII-VIII=30mm，lVII-VIII=13mm。左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。

17、由手册上查得6006型轴承的定位轴肩高度h=2mm，取dVI-VII=34mm。3） 齿轮直接在直径34mm的轴上加工，已知齿轮毂轮宽50mm，取l-=50mm。4) 轴承端盖的总宽度为20mm，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取l-=50mm。5)考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取s=5mm，已知滚动轴承宽度B=13mm，则lIII-IV=13mmlVI-VII=21mmd-=34m，l-=96mm(3) 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d-=34mm查表6-1得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长36mm，

18、同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮毂孔与轴的配合为；半联轴器与轴的连接，选用平键为6mmx6mmx28mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位有过度配合保证，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查表15-2，倒角取C1.0，C1.2，圆角取R1.0，R1.2。5. 求轴上的载荷 解得 解得6. 按弯扭合成应力校核轴的强度对第五截面进行校核d=34mm轴材料选45钢由表15-1查得，因此，故安全。对第二截面进行校核d=24mm轴材料选45钢由表15-1查得，因此，故安全。选取轴的材料为45钢，调制处理选用LX1型弹性柱销轴联轴器，半联轴器的孔径dI=2

19、0mm选用单列深沟球轴承，选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6006七、轴二的设计设计设计内容及步骤结果轴二的设计精确校核轴的疲劳强度已知，转速，大齿轮，小齿轮，1.求输出轴上的功率、转速和转矩5. 求作用在齿轮上的力而 而 6. 初步确定轴的最小直径先按式（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表153，取，于是得7. 轴的结构设计1）选用单列深沟球轴承，选取2基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6206，其尺寸为，故d1-2=d5-6=30mm。2）取安装齿轮处的轴段2-3的直径d2-3=35mm，齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽4

20、1.25mm，为使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取l2-3=38mm。齿轮的右端采用轴肩定位，R=1.6mm，h =3.2mm，轴环处的d3-4=41.4mm，l3-4=8mm。3）取齿轮到箱体内壁距离为=16mm，轴承距箱体内壁距离s=5mm,已知滚动轴承宽度为B=15mmL1-2=B+s+3.25=15+5+16+3.25=39.25mmL5-6=B+ s+3.25=15+5+16+3.25=39.25mm4） 取安装齿轮处的轴段4-5的直径d4-5=35mm，齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽75mm，为使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取l4-5=

21、72mm。(4) 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。按d2-3=d4-5=35mm查表6-1得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，分别长28mm，长63mm，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮毂孔与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位有过度配合保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（5） 确定轴上圆角和倒角尺寸查表15-2，倒角取C1.0，C1.2，圆角取R1.0，R1.2。7. 求轴上的载荷解得解得8. 按弯扭合成应力校核轴的强度对第二截面进行校核d=35mm轴材料选45钢由表15-1查得，因此，故安全。对第四截面进行校核轴材料选45钢由表15-1查得，因此，故安全。9.

22、精确校核轴的疲劳强度（1）截面III左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面III左侧的弯矩 截面III左侧上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调制处理。查表15-1得，。截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数查表得，由图3-1查得轴的敏感系数为故有效应力集中系数为查附图得尺寸系数；扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图的表面质量系数为 0.95轴未经表面强化处理，即，则综合系数为：碳钢的特性系数为：取计算安全系数值，得故可知其安全。（2）截面III右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面III右侧的弯矩 截面III右侧上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为4

23、5钢，调制处理。查表15-1得，。截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数查表得，由图3-1查得轴的敏感系数为故有效应力集中系数为查附图得尺寸系数；扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图的表面质量系数为 0.95轴未经表面强化处理，即，则综合系数为：碳钢的特性系数为：取计算安全系数值，得故可知其安全。选取轴的材料为45钢，调制处理选用单列深沟球轴承，选取2基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6206轴的材料为45钢，调制处理安全轴的材料为45钢安全八、轴三的设计设计设计内容及步骤结果轴三的设计已知电动机，转速，1.求输出轴上的功率、转速和转矩8. 求作用在齿轮上的力而 9. 初步确定轴的最小直径先按式

24、（152）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表153，取，于是得查表14-1，取，则联轴器的计算转矩查表得选用LX3型弹性柱销轴联轴器，公称转矩为，半联轴器的孔径dI=42mm，故取dI-II=42mm，半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度=84mm。10. 轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）取段的直径d-=46mm半联轴器与轴配合的毂孔长度=84mm，为保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取l-=82mm。2) 选用单列深沟球轴承，选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6010

25、，其尺寸为，故d-=d-=50mm，lVIII-IX=16mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6010型轴承的定位轴肩高度h=3.2mm，取d-=56.4mm。4） 取安装齿轮处的轴段-的直径d-=58mm，齿轮的左端采用圆螺母定位，已知齿轮毂轮宽68mm，为使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取l-=64mm。齿轮的右端采用轴肩定位，由直径d=58mm查表15-2，得R=1.5mm，故取h =3mm，则轴环处的d-=64mm。轴环宽度，l-=8mm。4) 轴承端盖的总宽度为20mm，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取l-=50mm。5) 取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取s=5mm，已知滚动轴承宽度B=13mm，则lIII-IV=16mml-=+sl-=16+58=13