机械设计课程设计

1、学号：7402140116班级：机制一班姓名：潘小雨目 录设计任务书3第一部分 传动装置总体设计4第二部分 V带设计7第三部分 各齿轮的设计计算10第四部分 轴的设计16第五部分 校核19第六部分 主要尺寸及数据21设 计 任 务 书一、 课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）原始数据：学号1/17/332/18/343/19/354/205/216/227/238/24鼓轮直径D(mm)3003303503503800300360320输送带速度v(m/s)0.630.750.850.80.80.70.840.75输送转矩T(N.m)400370380450460440360430

2、学号9/2510/2611/2712/2813/2914/3015/3116/32鼓轮直径D(mm)340350400450380300360320输送带速度v(m/s)0.80.850.730.900.80.800.840.73输送转矩T(N.m)410390420400420420390400工作条件：1. 输送机由电机驱动。电机转动，经传动装置带动输送带移动。2. 使用寿命为8年，大修期4年。3. 工作条件：每日两班制工作，工作时连续单向运转。载荷平稳。4. 允许输送带速度偏差为5%。5. 工作机效率为0.95。6. 按小批生产规模设计。二设计内容：1. 设计传动方案；2. 设计减速器部

3、件装配图（A1）；3. 绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；4. 编写设计计算说明书一份（约7000字）本组设计数据：第三组数据：运输机工作轴转矩T/(N.m) 400 。 运输机带速V/(m/s) 0.73 。 卷筒直径D/mm 320 。 第一部分 传动装置总体设计一、 传动方案1） 外传动为V带传动。2） 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。3） 方案简图如下：二、该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器

4、部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。计 算 与 说 明结三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机所需功率： =1.98 (见课设P9) 传动装置总效率：V带传动： 滚动轴承： 圆柱齿轮： 弹性联轴器： 卷筒轴滑动轴承 电动机的输出功率： 取选择电动机为Y100L1-4型 技术数据：额

5、定功率（） 2.2 满载转矩（） 1420 额定转矩（） 2.3 最大转矩（） 2.0 Y132M1-6电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表19-3）A：160 B：140 C：63 D：28 E：60 F：8 G：24 H：132 K：12 AB：205 AC：105 AD：180 HD：245 BB：176 L：380四、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配1、 总传动比： 2、 各级传动比分配： 初定 传动装置的运动和动力参数：1. 各轴转速电动机为零轴，高速轴为1，中间轴为2，低速轴为3.2. 各轴输入功率：3. 各轴转矩：项目电动机高速轴1高速轴2高速轴3转速14205461

6、7543功率2.22.1122.0281.947转矩14.836.94110.67432.41传动比2.64.073.12第二部分 V带设计外传动带选为 普通V带传动 1、 确定计算功率：1）、由表8-7查得工作情况系数 2）、由式（机设） 2、选择V带型号 查图选A型V带。3.确定带轮直径 （1）、参考图5-12a（机设）及表5-3（机设）选取小带轮直径 （电机中心高符合要求） （2）、验算带速 （3）、从动带轮直径 （4）、传动比 i（5）、从动轮转速4.确定中心距和带长（1）、按式（5-23机设）初选中心距 取（2）、按式求带的计算基础准长度L0查图.5-7(机设)取带的基准长度Ld=2

7、240mm(3)、按式(5-25机设)计算中心距:a (4)、按式（5-26机设）确定中心距调整范围 5.验算小带轮包角1 由式(5-11机设) 6.确定V带根数Z (1)、由表查得dd1=90mm n1=1200r/min及n1=1420r/min时，单根V带的额定功率分呷为0.93Kw和1.07Kw，用线性插值法求n1=1420r/min时的额定功率P0值。 (2)、由表（5-10机设）查得P0=0.17Kw (3)、由表查得（5-12机设）查得包角系数 (4)、由表(5-13机设)查得长度系数KL=1.03 (5)、计算V带根数Z，由式 取Z=3根 7计算单根V带初拉力F0，由式（5-2

8、9）机设。 8计算对轴的压力FQ，由式得 9确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图 小带轮基准直径dd1=90mm采用实心式结构。大带轮基准直径dd2=234mm，采用孔板式结构，基准图见零件工作图。V带尺寸：型号节宽顶宽b高度h横截面积A楔角A111388140第三部分 各齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（直齿圆柱斜齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料按表选取，都采用45Cr调质，硬度为280HBs，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=24 则Z2=Z1i=75.2.设计计算。（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触

9、疲劳强度设计， 选取Kt=1.6由图10-30选取区域系数由图10-26查得计算小齿轮的转矩：T1=9.55×106×P/n=36940N·mm查表的查表10-6得弹性影响系数：由图10-21d按齿面硬度选取材料的接触疲劳，极限应力为 由10-31计算应力循环系数次数为：N1=60n, at=60×546(16×360×8)=1.53×109 N2= N1/u=4.9×108由图10-19去接触疲劳寿命系数为安全系数选为S=1.3计算接触疲劳需用应力：计算小齿轮分度圆直径，由公式得：=47.1mm计算圆周速度：计算

10、齿宽b及模数b= h=2.25=4.29mm b/h=10.97计算纵向重合度：计算载荷系数：已知使用系数KA=1根据V=1.35m/s，7级精度，由图10-8 KV=1.1，由表10-4得由表10-3查得、按实际的载荷系数校核所得的分度圆直径：计算模数： 按齿根弯曲强度计算：计算载荷系数：根据重合度。从图10-28查得螺旋角计算当量齿数： 查齿形系数应力校正系数：由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度极限：由图10-18取弯曲疲劳系数安全系数：S=1.3计算大小齿轮并加以比较：大齿轮的数值比较大对比计算结果取Mn=1.5，但为了同时满足接触疲劳强度分度圆直径为d1=52.4mm几何中心距：取

11、中心距为：110mm。按圆整后的中心距修正螺旋角为：计算大小齿轮的分度圆直径：计算齿轮宽度：b=圆整后B2=60 mm B1=65mm二、低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）1. 齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，材料都采用40Cr调质，硬度为280HBs。大齿轮用45钢（调质），硬度为240HBs。齿轮精度用7级，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=24 则Z2=Z1i=24×4.07=97.6所以Z2取982.设计计算。（1） 设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式 T1=9.55×106

12、15;P/n=1.1 ×105N·mm由图选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim=600Mpa HILin=550Mpa由图选取材料弯曲疲劳极限应力 HILim=500Mpa HILin=380Mpa应力循环次数N由式计算 N1=60jLh=60×175×(16×360×8)=4.9×108 N2= N1/u=1.2×108 由图查得接触疲劳寿命系数；ZN1=0.92ZN2=0.96 由图查得弯曲疲劳寿命系数；YN1=0.85 YN2=0.88 由图查得接触疲劳安全系数：SFmin=1.3，试选Kt=1.3 由

13、式(7-1)(7-2)求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入式得 则V1=(d1tn1/60×1000)=0.71m/s 查图得Kv=1.12, 由表查和得K A=1.由表查得K=1.35.取K=1.则KH=KAKVKK=1.512 ,修正 由表取标准模数：m=2.5mm(3) 计算几何尺寸d1=mz1=2.5×31=77.5mm d2=mz2=315mm a=m(z1z2)/2=196.5mm b=ddt=1×85=77.5mm取b2=80mm b1=b2+10=85参数尺寸高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数3310731127法面模数1.51.52.

14、52.5螺旋角15.315.300分度圆直径5116577.5315齿顶圆直径5416882.5320齿根圆直径4716171309齿宽65608580中心距110197圆周速度1.35M/s0.71 M/s传动比3.124.07Ft14482837Fr5431033Fa361第四部分 轴的设计高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.2.初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表15-3得c=106至117,考虑到安装联轴器的轴段仅受扭矩作用.取c=110则: D1min= D2min=D3min=3.初选轴承1轴选轴承为6

15、3052轴选轴承为63063轴选轴承为6011根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:D1=25mmD2=30mmD3=55mm4.结构设计(现只对中间轴作设计,其它两轴设计略,结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分式,轴的结构形状如图所示.(1).高速轴各轴直径的确定初估轴径后,句可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承6305,故该段直径为25mm。2段装齿轮，为了便于安装，取2段为30mm。齿轮右端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为5mm，取3段为35mm。5段装轴承，直径和1段一样为25mm。4段不装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位，及轴承的安装，取4段为32mm。6段

16、应与密封毛毡的尺寸同时确定，查机械设计手册，选用d=22mm的毛毡圈，故取6段22mm。7段装大带轮，取为20mm>dmin 。（2）各轴段长度的确定轴段1的长度为轴承6305的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱体内壁到齿轮端面的距离加上2mm，l1=45mm。2段应比齿轮宽略小2mm，为l2=63mm。3段的长度按轴肩宽度公式计算l3=1.4h；去l3=5mm，4段：l4=101.5mm。l5取l5=28mm。l6=55mm，7段同大带轮同宽，取l7=90mm。其中l4，l6是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的。（3）.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/

17、r6。与轴承内圈配合轴劲选用k6，齿轮与大带轮均采用A型普通平键联接，分别为16*55 GB1096-1979及键10*80 GB1096-1979。（4）.轴上倒角与圆角为保证6305轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。中间轴的设计：初步选用最小直径为D=25. 由于轴主要受到径向力同时也有轴向力，因此选用深沟球轴承，6306拟定轴上的零件装配先选定轴承段的长度为52，直径为D=30，齿轮轴径为34，长度为58，两个齿轮用轴间相隔，为12.5.低速级齿轮轴径为3

18、5.距轴间距离为83，轴承段为47，轴径为30.两个齿轮都用A型平键联接，高速级低速级都为10*45GB/T1096-1979.轴的受力分析5.轴的受力分析（1）（2） 画轴的受力简图。（3） 计算支座反力。Ft1=2637N Fr1=1033 T2=36.94 Ft2=1448 Fr2=543 Fa=361在V面： 在H面上（4） 画弯矩图有图形可知：B截面为危险截面 轴单向旋转，扭转切应力和脉动循环切应力取 轴的材料为45钢调质，查表15-1，的又d=34 T=36.94 故安全。精准校核轴的疲劳强度：虽然键槽。轴肩及过盈配合所引起的应力集中均将消弱轴的疲劳强度，由于轴的最小的直径是按扭转

19、强度较宽确定的，所以无需按扭转强度校核，从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，安装齿轮B段过盈配合引起的应力集中最为严重，由第三章附录可知键槽的应力集中系数比过盈配合小，分析可知该轴只需要校核截面A两侧即可，截面A左侧：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面A左侧弯矩：截面上弯曲应力：截面上扭转切应力： 由轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查的切应力 截面上由于轴肩二形成的理论应力集中系数按表3-2差得又对图3-1可得轴材料敏感系数为故有效应力集中系数按式（附表3-4）为：由附图3-2尺寸系数由附图3-3的扭转尺寸系数，轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为 轴末经表面强化处理即：按公式的：

20、又查表得碳钢的特性系数：于是计算安全系数的值为：故可知其安全。截面A右侧：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面A左侧弯矩：截面上弯曲应力：截面上扭转切应力： 过盈配合处的，由表8-8用差值法求出并取轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为 于是计算安全系数的值为：故可知其安全。故综上所述可知中间轴满足强度要求。所以中间轴安全。低速轴设计:功率转矩速度齿轮分度圆直径压力角1.947kw432.42n.m0.71m/s315mm20确定轴的最小直径：d=39 取D=45轴与联轴器相连的部分轴为D=45 按照计算的转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查表17-2选着凸缘联轴器，器型号为YL10j4

21、5*84GB5843-86为了满足半联轴器的轴向定位要求故二段直径为D2=50，按轴端直径取挡圈直径为D=55，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上二不压在轴的端面上，故去其长度为L2=72。初步选定轴承为深沟球轴承，主要承受径向力和小的轴向力，型号为6311左端采用轴端定位，D3=55.为安装齿轮左端定位轴肩的直径为D=68，L=5，齿轮轴直径为D=60，L=80选用A型平键联接，16*56GB/T1096-19794段L=90，D=61，7段为滚动轴承D=55，L=40轴上倒角与圆角为保证6311轴内圈断面紧靠定位轴肩的断面，根据轴承手册，取轴肩圆角半径为1m

22、m，其他轴肩圆角半径为2mm，根据国标轴的左右段倒角均为1*45 联轴器的选择 联轴器选择为YL10联轴器J45*84 GB5843-86减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度<12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s所以采用脂润滑，第六部分 主要尺寸及数据箱体尺寸:箱体壁厚；箱盖壁厚；箱座凸缘厚度b=15mm；箱盖凸缘厚度b1=15mm；箱座底凸缘厚度b2=25mm；地脚螺栓直径df=M16；地脚螺栓数目n=4；轴承旁联接螺栓直径d1=M12；联接螺栓d2的间距l=150mm；轴承端盖螺钉直径d3=M8；定位销直径d=6mm；df 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=22mm、22 mm、18 mm；df、d2至凸缘边缘的距离C2=20mm、15 mm；轴承旁凸台半径R1=20mm；凸台高度根据低速轴承座外半径确定；外箱壁至轴承座端面距离L1=60mm；大齿轮顶圆与内箱壁距离1=12mm；齿轮端面与内箱壁距离2=15mm；箱盖，箱座肋厚m1=m=8.5mm；轴承端盖外径D2 ：凸缘式端盖：D+（55.5）d3；以上尺寸参考机械设计课程设计P17P24；轴承盖