哈理工机械课程设计实验

1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目： 设计带式输送机中的传动装置 专业年级： 自动化2班 学 号： 1430130220 学生姓名： 苗雨萌 指导教师： 刘同亮 电气系完成时间 2016年 3月 5日机械设计课程设计任务书学生姓名： 苗雨萌 学号：1430130220 专业：自动化2班 任务起止时间：2016年 3 月1日至 2016年3 月5日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、 传动方案如图1所示：1电动机；2V带传动； 3单级圆柱齿轮减速器4联轴器；5带式输送机；6鼓轮；7滚动轴承图1 带式输送机减速装置方案图二、原始数据滚筒直径d /mm400传送带运行速度v /(m/s)1.6

2、运输带上牵引力F /N1900每日工作时数T /h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.低速轴零件图1张（A3图纸）2.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）3.设计说明书1份在1周内完成并通过答辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图指导教师签字：刘同亮2015年 3月2日目 录一、电机的选择1二、传动装置的运动和动力参数计算2三、V带传动设计4四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）5五、轴的结构设计计算9六、轴的强度校核16七、校核轴承寿命20八、键连接的选择和计算21九、箱体的设计22十、心得体会22一、电机的选择1.

3、1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv /1000= 3.36 kWV带效率h1： 0.96 滚动轴承效率（一对）h2： 0.96 闭式齿轮传动效率（一对）h3: 0.97 联轴器效率h4： 0.97 工作机（滚筒）效率h5(hw)： 0.96 传输总效率h= 0.84 则，电动机所需的输出功率Pd = PW /h=4.96 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速= 76.43 r/minV带传动比的合理范围为24，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为3-5，则总传动比的合理范围为=6-2

4、0，故电动机转速的可选范围为：= 458.6 1528.6 r/min 在此范围的电机的同步转速有: 1000 1500 r/min 依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型 号： Y132M-6 额定功率Ped： 4 同步转速n： 1000R/min 满载转速nm： 960 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 12.56 2.1 分配传动比及计算各轴转取V带传动的传动比i0= 2.5 则减速器传动比i=i/i0= 5.024 取一级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 2.646则低速级传动比 1.899 2.2 传动装置的运动和动力参

5、数计算0轴（电动机轴） 4.96 kW 960 r/min 49.34 N×m1轴（高速轴） 4.76 kW 384 r/min 118.38 N×m2轴（低速轴） 4.571 kW 30.573 r/min 1427.83 N×m3轴（滚筒轴） 4.39 kW 30.573 r/min 1371.292 N×m以上功率和转矩为各轴的输入值，13轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/N×m转速n/(r/min)传动比i效率h输入输出输入输出0轴51.90

6、344.2014401轴49.3148.81654.04647.5072021.002轴48.3247.842326.472303.20198.353.630.983轴47.3546.886383.296319.4670.842.801.004轴47.3546.886383.296319.4670.8410.95三、V带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材机械设计基础由图/表 13-9 得到工作情况系数KA= 1.4 ，故Pca=KA×Pd= 5.838 kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材机械设计基础 由图/表 13-15 确定所使用的V带为 A 型

7、。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材机械设计基础 由图/表 13-15 ，初选小带轮直径dd1= 100 mm。(2) 验算带速： 5.0265 m/s，满足5m/s<v<30 m/s。(3) 计算大齿轮的基准直径 250 mm。3.4 确定V带中心距和基础长度(1) 根据，初定中心距a0= 500 mm。(2) 计算所需的带长 = 1561.029 mm。由图/表 13-2 ，对 A 型带进行基准长度Ld= 1640 mm。(3) 实际中心距 742.5 mm 中心距的变化范围 514.886-588.686 mm。3.5 验算小带轮包角164.068°

8、 >120°合格。3.6 计算V带根数Z由nm，dd1结合教材机械设计基础查图/表13-4得P0=1.32 kW。由nm，i0， A 型带，查图/表 13-6 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 13-8 得Ka= 0.92，已知Ld查表 13-2 得KL= 1.44 则V带根数 5.19 ，取z= 6 。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1 高速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材机械设计基础表 11-1 确定以下参数：表4-1 高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮调质255-321HBS750600大齿轮调质

9、229-363HBS700590由表 11-5 ，取安全系数SH= 1.0 ，SF= 1.25 。则许用应力为：750 MPa 700 MPa 480 MPa 472 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，由教材机械设计基础表11-3 得载荷系数K= 1 ，由表 11-6 得齿宽系数d= 1 ，由表 11-4 可得弹性系数ZE= 188.9 。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 118380 N×mm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 62.602 mm。齿数取z1=32，z2=i1z1 161故实际传动比i1=z2/ z1= 5.031 。齿宽 53 mm（圆整

10、）。取大齿轮齿宽b2= 55 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 60 mm。模数m=d1t/z1= 1.655 ，按表 4-1 ，取标准模数m= 2 ，实际分度圆直径 64 mm， 322 mm，中心距 193 mm。(3) 齿轮的圆周速度 1.287 m/s。对照表 11-2 可知，选着 8 级精度是合适的。4.3 传动齿轮的主要参数表4-3 传动齿轮的主要参数小齿轮 大齿轮齿数 z32117中心距a /mm298模数 m /mm4齿宽b /mm125120分度圆直径d/mm128468齿顶高ha /mm44齿根高hf /mm66齿高h /mm1010齿顶圆直径d

11、a /mm136476齿根圆直径df /mm116456五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1轴）根据表 14-1 得，高速轴材料为： 45钢制 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 300 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0=106.14 24.571 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 25.308 mm，圆整后暂取d1= 26 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）： 表5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法

12、说明d1=26参考一般减速器机构轴的外端直径d2=30.8按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取穿过轴承盖周段的轴径 d2=d1+2h=d1+2×0.07d1d3=35考虑到轴承的内孔标准d3=d7两轴承类型相同d4=44.8直径为d4的轴段为轴头d5=51.2 轴环直径d6=58.17根据轴承安装直径查手册可得d7=35d3=d7(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）： 经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L¢= 16 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 24 ；至凸缘边距离C

13、2= 22 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 59 齿轮至机体内壁的距离D2= 12 大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 12 （指导书38页图5-12）表5-2 高速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=53L1比B1短13mmHL3弹性注销联轴器J型轴孔长度为L2=54L3=60L3=B3+2+L22=1015mm L2=510mmL4=58L4比B2长13mm轮毂宽度为B2=82mmL5=10轴环宽度为b1.4hL6=14L6=2+L2-L52=1015mm L2=510mmL7=16加1mm的挡油环轴承的宽度B3为19mml1=80.

14、5l2=82.5l3=60.55.3 低速轴的计算（3轴）根据表 14-1 得，低速轴材料为：45钢制 ，热处理方式：调质 ，许用弯曲应力-1b= 300 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数A0= 106.14 56.333 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 58.023 mm，圆整后暂取d1= 59 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）： 表5-5 低速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=59参考一般减速器机构轴的外端直径d2

15、=66.5按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取穿过轴承盖周段的轴径d2=d1+2h=d1+2×0.07d1d3=70考虑到轴承的内孔标准d3=d7两轴承类型相同d4=73直径为d4的轴段为轴头轴环直径d5=76根据轴承安装直径查手册可得d6=74d7=70表5-6 所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn /N×m许用转速n /mm轴孔直径d /mm轴孔长度L /mm轴孔长度L1 /mm7L8710300060142107DD1D2bA22465(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）： 经验值的计算与选

16、取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L¢= 17 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 24 ；至凸缘边距离C2= 22 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 60 齿轮至机体内壁的距离D2= 13 大齿轮齿轮端面的距离D3= 11 轴承内侧至箱体内壁的距离D4=13 （指导书38页图5-12）表5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=112L1比B1短13mmHL3弹性注销联轴器J型轴孔长度为L2=49L3=60L3=B3+2+L22=1015mm L2=510mmL4=53L4比B2长13mm轮毂宽度为B2=82mmL5=10轴环宽度为b1.4h

17、L6=14L6=2+L2-L52=1015mm L2=510mmL7=18加1mm的挡油环轴承的宽度B3为19mml1=105l2=80l3=58八、键连接的选择和计算本设计减速器共需键： 4 个。表8-1 键的主要参数,安装直径 d / mm类型h / mmb /mm轮毂长度/ mm键长L /mm高速轴26普通平键78522551.2普通平键101610350低速轴59普通平键11181185593普通平键142518690九、箱体的设计表9-1 铸铁减速器箱体的主要结构尺寸（mm）名称符号尺寸机座壁厚d8mm机盖壁厚d1 8mm机座凸缘厚度b12mm机盖凸缘厚度b112mm机座底凸缘厚度b2120mm地脚螺钉直径df20mm地脚螺钉数目n6轴承旁联接螺栓直径d115mm盖与座联接螺栓直径d210mm连接螺栓d2的间距l160mm轴承端盖螺钉直径d38mm窥视孔盖螺钉直径d416mm定位销直径d27mmdf, d1, d2至外机壁距离C124mmdf, d2至凸缘边缘距离C222mm轴承旁凸台半径R122mm凸台高度h40mm外机壁与轴承座端面距离l151mm大齿轮端面圆与内机壁距离D11