课程设计设计一带式输送机传动装置(000002)

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目 1B设计一带式输送机传动装置材料成型及控制工程专业 04021002班设计者仇晨阳指导老师陈国强2013年9月3日西北工业大学目录一、 设计任务书二、 传动方案的拟定三、 传动装置的数据计算四、 传动零件的设计计算五、 箱体结构尺寸六、 设计总结七、 参考文献计算项目及内容主要结果一、设计任务书传动简图如图所示，设计参数列于表中2-1中。工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期十年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作转速允许误差为±5%。带式输送机的传动效率为0.96。（一）、原始数据：输送带的牵引力F(KN)输送带

2、的速度V(m/s)输送带滚筒的直径D（mm）使用年限（年）1.251.825010（二）、设计内容和要求：1.编写设计计算说明书一份，其内容通常包括下列几个方面：（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如齿轮传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其组合部件设计；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；（8）轴承寿命校核（9）轴的强度校核；（10）装配图和零件图的绘制；（11）设计小结；（12）参考文献。2.要求每个学生完成以下工作：（1）减速器装配图1张（A1图纸）

3、（2）零件工作图2张。（3）设计计算说明书1份。二、传动方案的拟定由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带式输送机。减速器为一级直齿圆柱齿轮传动和一级带传动，轴承初步选用深沟球轴承。联轴器选用弹性套柱销联轴器联轴器。三、 传动装置的数据计算（一）、电动机的选择：1、选择电动机系列按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。2、选择电动机系列1.工作机所需要的功率：2.传动装置的效率：3.电机所需的工作功率：4.电机额定功率的选择：Y系列三相异步电动机（同步转速1500r/min）电机型号额定功率/kw满载转速/(

4、r/min)Y110L2-431430（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.总传动比：2、分配各级传动比：（1） 选用齿轮传动的传动比为=3.45；小齿轮齿数；大齿轮齿数；模数；（2） 选用带传动的传动比为3、计算各轴转速（r/min）r/minr/min r/min4、计算各轴的功率（KW）5、计算各轴扭矩（N·mm）电机轴输入轴输出轴功率32.882.79转矩T（N.m）20.0357.70191.1转速n(r/min)1430467.7138.2传动比i33.45效率0.960.969四、传动零件的设计计算（一）V带的设计1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V带截

5、型 （2） 由课本表9-6得：kA=1.1 所以选择A型带（2）确定带轮基准直径，并验算带速 查表得到选取验证带的速度：介于之间，合适。（3）确定带长和中心矩按设计要求，取查表取(4)验算小带轮包角包角包角合适！（5）确定带的根数可以选取z=3(6)计算轴上压力张紧力：压轴力：二）、齿轮传动的设计1、选定齿轮类型1）由传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）减速器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3）材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为合金钢（调质），硬度为230HBS，大齿轮为45钢（常化），硬度为190HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）选小齿轮

6、齿数，大齿轮齿数，取。2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数。2）计算小齿轮传递的转矩。3）由表10-7选取齿宽系数。4）由表10-6查得材料的弹性影响影响系数。5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由式10-13计算盈利循环次数。7）由图10-19取解除疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数，由式子（10-12）得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入较小的值。2）计算圆周速度。速度小于2 故可以用脂润滑3）计算齿宽。4）计算齿宽与齿高之比。

7、模数取m=3齿高3、按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由式（10-12）得4）计算载荷系数。5）查取齿形系数。由表10-5查得;6）查取应力校正系数。7）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算取m=3算出小齿轮齿数大齿轮齿数4、几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度大齿轮齿宽取60mm，小齿轮取65mm（三）、传动比验证传动机构的实际传动

8、比为与所要求传动比的偏差满足要求，故所选V带及齿轮适合。（四）、输入轴及其装置的设计1、输入轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力径向力3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为合金钢，调质处理，查表12-2，取许用扭转剪应力=35。按机械设计式（12-2）初估轴径1） 增加12%，则 取最小直径是25考虑到V带大带轮宽度为40mm，按照轴的标准长度取=45mm。4、轴的结构设计经计算，输入轴的由于强度不够，故做成齿轮轴。输入轴的线速度较低，所以使用润滑脂润滑。（1）按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度考虑到V带大带轮的轴向定位要求，1-2轴段右端须制出定位轴肩。由，取轴肩高度h=2.5mm，则=

9、30mm，为使轴承端盖拆卸方便，取mm。2）由于轴上无轴向力，故选用深沟球轴承6207，其尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静载荷，轴段3-4与轴承为过盈配合，尺寸公差为k6。轴4-5段的长度为轴承宽度和甩油环的长度之和，查表得，6207宽度为17mm，即mm。3）5-6段是齿轮轴，mm。4）6-7段与轴承配合，并用甩油环定位。其外径应满足轴承的安装尺寸。5）轴与V带轮的周向定位采用A型平键链接，按mm,查手册得平键的尺寸为。此处轴的尺寸公差为r6。5、轴的强度校核1）求轴上的载荷，做出受力简图如下图所示：其中，各受力点间的距离分别为：98、60、60。列力的平衡方程组，解出FAY=FBY=F

10、r/2=827.58/2=350NFAZ=FBZ=Ft/2=2273.75/2=961.5N分别做出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图：由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAy LA =350×60=21000N·mm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZ LB =961.5×60=57690N·mm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（210002+576902)1/2=61393N·mm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55×（P/nI）×106= TI=5770

11、0N·mm(6)绘制当量弯矩图（如图）转矩产生的扭转切应力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=613932+(0.59×57700)21/2=70200N·mm(7)校核危险截面C的强度caI=MC2+(T)21/2/W = 70200/0.1d3=70200/0.1×253=44.9MPa< -1=60MPa（按前已选定轴的材料为40Cr，调制处理）该轴强度足够。6、轴承的寿命校核根据根据条件，轴承预计寿命10×300×16=48000小时1、计算高速轴承（1）已知nI=476.6

12、7r/min (2)计算当量载荷P1取f P=1.5P1= fPx FAY=1.5×(1×350)=525N(3)轴承寿命计算 该处轴承选择深沟球轴承，型号为6207深沟球轴承=3Lh=106(ftCr/P)/60n温度系数ft=1根据手册得6207型的Cr=25500NLh1=106(ftCr/ PI)3/60n=106×1×22500/525 3/60×467.67=2.8×106h>48000h预期寿命足够7、键的强度校核键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键的强度

13、足够。（五）、输出轴及其装置的设计1、输出轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力径向力3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，常化处理，查表12-2，取许用扭转剪应力=35。按机械设计式（12-2）初估轴径两个键故增加12%，则取最小直径=35mm，输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。根据轴的初步计算结果可选联轴器：型号公称转矩Tn/(N·m)许用转速n|钢(r/min)轴孔直径d1、d2、d3|钢(mm)轴孔长度|L(mm)推荐LT5125460030、32、3550、轴的结构设计1）根据轴向定位的要求确

14、定轴的各段直径和长度2）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径。轴段3-4与轴承为过盈配合，尺寸公差为k6。3）参照工作要求并根据，初选型号6209轴承，其尺寸为，基本额定动载荷基本额定静载荷，。4)考虑右轴承的拆卸,轴段3的直径应根据6209的深沟球轴承的定位轴肩直径确定5）轴段4上安装齿轮,为便于齿轮的安装,应略大与,可取.齿轮左端用甩油环固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段4的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽,故取。齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段5的直径, 轴肩高度,取,故取。根据结构可得,5、轴的强度校核1）求轴上的载荷

15、，做出受力简图如下图所示：其中，各受力点间的距离分别为：103、60、60。列力的平衡方程组，解出FAY=FBY=Fr/2=1874/2=341NFAZ=FBZ=Ft/2=682/2=937N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAy LA =341×60=20460N·mm截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZ LB =937×60=56220N·mm(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（204602+562202)1/2=59827N·mm(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55&#

16、215;（P/n）×106=T=57700N·mm(6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭转切应力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=598272+(0.59×57700)21/2=68834.5N·mm(7)校核危险截面C的强度caI=MC2+(T)21/2/W = 68834.5/0.1×503=5.5MPa< -1=60MPa（轴的材料是45钢，调质处理。查表得则为（0.090.1），即5460MPa，取=60MPa常化处理）强度可以满足要求。6、轴承的寿命校核（1）已知n=138.1

17、r/min (2)计算当量载荷P2取f P=1.5P2=fPx FAY=1.5×(1×341)=511.5N(3)轴承寿命计算 该处轴承选择深沟球轴承，型号为6209深沟球轴承=3Lh=106(ftCr/P)/60n温度系数ft=1根据手册得6209型的Cr=31500NLh1=106(ftCr/ PI)3/60n=106×1×31500/511.5 3/60×138.1=2.8×107h>48000h预期寿命足够7、键的强度校核1：键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键

18、的强度足够。2：最细端轴的键的校核：键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则键的强度足够。五、箱体结构尺寸机座壁厚=0.025a+58mm机盖壁厚11=0.025a+58mm机座凸缘壁厚b=1.512mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+12M16地脚螺钉数目a<250,n=64轴承旁联接螺栓直径d1=0.75 dfM12机盖与机座联接螺栓直径d2d2=(0.50.6) dfM10联接螺栓d2间距L=15020067.74mm轴承盖螺钉直径d3=(0.40.5) dfM8视孔螺钉直径d4=(0.30.4) dfM6定位销直径d=(0.70.8) d28mm轴承旁凸台半径R20 mm轴承盖螺钉分布圆直径D1= D+2.5d3(D为轴承孔直径)D11=105mmD12=92mm大齿顶圆与箱体内壁距离11>8mm齿轮端面与箱体内壁距离22>8mm六、设计总结本次课程设计训练了我们解决问题的能力，培养了我们正确的设计思想，也使我们体会到了灵活运用所学的理论知识解决问题的必要。在这两周中，我学会了很多课中没有学到的东西。开始课设时，充满了怀疑，认为自己没有能力画出那么复杂的图，但是我还是一步一步的找数据，算数据，一笔一笔