谷物输送机设计说明书K

1、常用机构设计课程设计说 明 书题目 谷物输送机设计 班 级 姓 名 指导老师 完成日期 烟台职业学院目录一、常用机构设计课程设计任务书2二、总体传动方案拟定3三、 运动学与动力学计算4四、 传动零件的设计计算8五、 轴的设计计算(从动轴)14六、 轴承、键和联轴器的选择27七、 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算32 八、 总结35九、参考文献36一、常用机构设计课程设计任务书设计题目：谷物输送机设计原始数据及工作条件：已知条件题号12345678910输送带拉力F/N4200550055006000700070008000800090009500输送带速度V/（m/s

2、）1.381.351.451.41.051.51.41.51.51.55滚筒直径D/mm300250260270270300260290300290工作条件：输送机连续工作，单向提升，载荷平稳，两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为土5。（本小组选题为第 组题号）设计工作量： 1.设计总体传动方案，完成总体传动方案论证。 2.设计主要传动装置，完成主要传动装置装配图1张（A0）。 3.设计主要零件，完成主要零件工作图2张（A3）。4.编写设计说明书。常用机构设计课程设计任务书姓名 班级 学号 设计题目原始数据及工作条件设计工作量 设计说明书1份（word文档） 传动装置装配图1张（A

3、0图纸，cad出图） 主要零件工作图2张（A3图纸，cad出图）指导老师 完成日期 二、总体传动方案拟定谷物输送机通常由原动机、传动装置和输送带三部分组成。传动装置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。传动装置的传功方案是否合理将直接影响输送机的工作性能、重量和成本。拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。带传动承载能力较低在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。链

4、传动传动平稳性差，宣布置在低速级。斜齿轮传动较直齿轮传动平稳，相对应用于高速级。锥齿轮的加工比较困难，一般宜置于高速级，以减小其直径和模数。蜗杆传动大多用于传动比人而功率不大的情况下，其承载能力较齿轮传动低，宜布置在传动的高速级，以获得较小的结构尺寸。开式传动因工作条件差，润滑不良，一般应布置在低速级。在一般情况下，总是将改变运动形式的机构(如连杆机构、凸轮机构等)布置在传动系统的末端。满足工作装置的需要是拟定传动方案的最基本要求同一种运动可以由几种不同的传动方案来实现，这就需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要

5、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。如图2.1所示为谷物输送机的四种传动方案。现分析比较如下：方案(c)的结构紧凑，但在长期连续运转的条件下，由于蜗杆的传功效率低，其功率损失较大；方案(d)的宽度尺寸较方案(b)小、但锥齿轮的加工比圆柱齿轮困难；方案(a)的宽度和长度尺寸都比较大，且带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境，但带传动有过载保护的优点，还可以缓和冲击和振动，因此这种方案得到广泛应用。 图2.1 谷物输送机的四种传动方案谷物输送机的机构运动简图如下图2.2所示。 图2.1谷物输送机机构运动简图 三、运动学与动力学计算设计计算及说明结果及备注3.1电动机选择按照设

6、计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构（1）运输带卷筒所需功率P卷筒= FV/1000=4200x1.38/1000=5.8KwError! No bookmark name given.（2）从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率 =0.95带传动效率=0.99 联轴器效率；= 0.98 闭式齿轮传动效率；=0.99 轴承效率； 所以：（3）电动机所需功率为： 查机械零件设计手册附录表F1-7Y系列电动机的技术数据 取 P电动机=7.5KW可见有三种Y系列三相异步电动机可用，分别为：Y132M-4、Y160M-6、Y160L-8，三者参数比较如下：机械零件设计手册P997表4.1-2型号

7、额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）尺寸机械零件设计手册附录表F1-7 电动机选用Y160M-6型Y132M-47.5150014402.22.2中Y160M-610009702.02.0中Y160L-87507202.02.0长综合考虑总传动比及尺寸大小，选取Y160M-6型3.3传动比分配3.4动力运动参数计算运输带卷筒的转速为： n筒=601000V/D=6010001.38/300=88（r/min） 所以： 取，则i带=i总/i闭=11.023/4=2.756（1）转速n nI=n电动/ i带=970/2.756=352r/minnII=nI/ i闭=352/

8、4=88r/minnIII=nII =88r/min（）功率 （3）转矩T = 629.752(Nm )将上述数据列表如下：=4.0i带=2.756轴号功率P/kWn/(r/min)T(N.m)i06.42397063.23710.996.35997062.6054.00.976.170242.5242.9582.7560.945.80387.990629.752四、传动装置设计 1.带传动设计设计计算及说明结果及备注1.1选择普通V带型1.2确定带轮直径（1）选择普通V选带截型由课本P104表8-4得：kA=1.2PC=KAP=1.27.5=9KW由课本P104图8-11得：选用A型V带（2

9、）确定带轮基准直径，并验算带速由课本P104表8-5和表8-6得，取dd1=125mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=2.756125=344.5mm由课本P104表8-6，取dd2=355mm 实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=970125/355=341.5r/min转速误差为：n2-n2/n2=352-341/352 =-0.0281200（适用）（5）确定带的根数根据课本P1=1.40KW P1=0.11KW K=0.99 KL=1.03得Z= PC/(P1+P1)KKL =9/(1.4+0.11) 0.991.03 =5.8 取Z=6(6)计算轴上压力由课本表8-1

10、查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K1）+qV2=5009/66.3(2.5/0.99-1)+0.16.32N =184.4N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin1/2=26184.4sin172/2=2103.47Ndd1=125mmdd2=355mmLd=2000mmZ=6 FQ=2103.47N2.齿轮的设计计算2.1闭式齿轮选材2.2闭式齿轮的设计计算与强度校核2.3闭式齿轮的结构设计数据：闭式齿轮选用：直齿圆柱软齿面齿轮（1）选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB190由机械零

11、件设计手册查得 （2） 确定各种参数齿轮按 9等级精度制造由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表113得：取K=1.3查机械设计基础教材中表114取：区域系数 ZH=2.5 弹性系数 ZE=188.0查机械设计基础教材中表116取：齿宽系数 由 （3）按齿面接触强度设计计算齿数取Z1=21，则Z2=214=84。故实际传动比模数 齿宽 ，取b2=65mm，b1=70mm按表4-1 取m=4mm，实际的d1=zm=214mm=84mm，d2=844mm=336mm中心距 （4）验算齿轮弯曲强度 齿形系数YFa1=

12、2.56，YSa1=1.63 YFa2=2.24，YSa2=1.76由式（11-5） ，安全。（5）计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度 对照表11-2可知选用9级精度是合宜的。其他计算从略。齿轮结构设计：齿顶圆直径da齿全高h（c=0.25）齿厚S齿根高齿顶高齿根圆直径df由于小齿轮d1=84mm，可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下（需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数）：轴孔直径d=50mm轮毂直径D1=1.6d=1.650=80 mm； 取D1=80 mm轮毂长度L=B2=1.5d=60 mm轮缘厚度0=（34）m=1216 mm

13、； 取0=16 mm轮缘内径D2=da2-2h-20=344-29-216=294 mm 取D2=300 mm腹板厚度c=0.3B2=0.365=19.5 mm； 取c=20 mm腹板中心孔直径D0=0.5（D2+D1）=190mm腹板孔直径d0=0.25（D2-D1）=0.25（300-80）=55 mm；取d0=55mm齿轮倒角n=0.5 m=2mm齿轮结构图如下：机械设计基础教材P166表111机械设计基础教材P171 表11-5 机械设计基础教材P168表112机械设计基础教材 表11-3表11-6表11-4=21= 84机械设计基础教材P171 公式（11-3）d1=74.56mm实

14、际：d1=84mmd2=336mm查机械设计基础教材图118、119齿轮强度校核安全。V=3.785m/s图2：从动轴上大齿轮五、 轴的设计计算设计计算内容设计计算及说明结果及备注1轴的尺寸设计2.轴的材料和热处理的选择3.轴几何尺寸的设计计算4.轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核5.轴的材料和热处理的选择6轴几何尺寸的设计计算5.2.3轴的强度校核：轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据

15、结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。 具体步骤如下： 1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=355MPa。=55MPa2、 初步计算各轴段直径轴的结构示意图如下： （1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=30mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内径一

16、致，圆整=35mm，初选轴承型号为6207,查附表可知，B=17mm，D=72mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=40mm； （5）计算 取 =50mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）243035405040 3、计算轴各段长度 （1）计算 半联轴器的长度l=52mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取 =50mm; （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径M8，由轴

17、承外径D=72mm，查表，取d3=7mm， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-17=4mm, 所以 =20+8.4+4=32.4mm，取 =33mm； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则 取 L3=45mm（4）计算 ; （5）计算 取L5=6 （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm5033456363641 尺寸设计部分具体步

18、骤如下： 1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=355MPa。=55MPa3、 初步计算各轴段直径 （1）按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表142 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=40mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内经一致，圆整=45mm，初选轴承型号为6309,查附表可知，B=25mm，D=100mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8

19、尾数，取=50mm； （5）计算 取 =60mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）354045506040 3、计算轴各段长度 （1）计算 L1段部分为插入开式齿轮的长度：b2小齿轮=70mm， 取L1=80mm （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径，由轴承外径D=100mm，查表，取d3=7mm， ， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm， 所以 m=8+

20、16+14+8-9-25=12mm, 所以 =20+14+8.4=40.4mm，取 =41mm； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则 取 L3=50mm（4）计算 ; （5）计算 （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm8041506374341 强度校核部分具体步骤如下：(1) 输出轴的功率P和扭矩T (2) 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 (3) 计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式）圆周力：径向力：是直齿轮，故轴向力：（4）

21、按许用应力校核轴的弯曲强度1) 轴的受力简图 （图A）（L =113mm）2) 求支持反力水平面支反力垂直面支反力 3) 作弯矩图水平弯矩（图B）垂直弯矩（图C）4) 求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E）5) 作扭矩图（图D）C点左 C点右 6) 作危险截面当量弯矩图（图E）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.597) 校核危险截面轴径45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材111 C剖面的轴径 故：强度足够图3：从动轴受力简图校核分析机械设计基础教材P241表141机械设计基础教材表142C=110=35mm六、 轴承、键和联轴器的选择设计计算及说明结果及备注1.

22、滚动轴承的选择与校核 （一）从动轴承：因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。从动轴承：根据轴径值查机械制图教材326附录C101深沟球轴承各部分尺寸，选择6209（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB62095010025寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册P810表311-15 基本额定动负荷 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数 轴承寿命合格（二）主动轴承：主动轴承：根据轴径值查

23、机械制图教材326附录C101深沟球轴承各部分尺寸，选择6207（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6207247217寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册P810表311-12 基本额定动负荷 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数 轴承寿命合格图4：主动轴承简图机械制图教材327附录C102机械设计基础教材公式16-4表16-8表16-92键的选择与校核材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表32-3

24、 其许用挤压应力（1） 主动轴外伸端，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联轴器轴长度=62mm，故选择8250GB1096-1990型键。 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适（2） 从动轴外伸端，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，故选择。 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适（3） 从动轴与齿轮联接处，考虑到键在轴中部安装，且l=38 mm选择平键就可以了，故选择。 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适机械制图教材P323附录C8机械零件设计手册P458表32-3表32-2主动轴外端850GB1096-90A型键从动轴外端1049GB1096-90A型键

25、从动轴与齿轮联接处1430GB1096-90A型键3联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 选用TL5 ZA2562/YA2562型（GB4323-84）弹性套柱销联轴器,根据主动轴连接联轴器处，将各种参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型TL512536002562130HT200Y型联轴器承受转矩故： 合适TL5 型GB4323-84弹性套柱销联轴器七、减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图设计计算内容计算及说明结果及备注1润滑方式及牌号2密封方式（

26、1） 齿轮,查机械零件设计手册P981表314-26，选用浸油润滑方式并根据表314-27，选用150号机械油；（2） 轴承采用润油脂润滑，并根据表314-23选用ZL-3型润油脂机械零件设计手册P981表314-26表314-27P978表314-21（1） 轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部（2） 轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封（3） 箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方式3箱体主要结构尺寸的计算名称计算公式尺寸计算机械零件设计手册P1044表41-9表41-12箱座厚度8箱盖厚度8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径

27、M16地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径M12盖与座联结螺栓直径M8螺栓的间距：200300轴承端盖螺钉直径轴承外圈直径90/100直径M8螺钉数目6视孔盖螺钉直径单级减速器M6定位销直径d=（0.7-0.8）6，至外箱壁的距离181628，至凸缘边缘距离85轴承座外径144轴承旁连接螺栓距离S一般取S=144轴承旁凸台半径16轴承旁凸台高度h待定箱盖、箱座厚7mm,m=7mm大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离94附件选择及简要说明表名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616 GB 5782-1986螺栓安装端盖24Q235M825 GB 5782-1986销定位235A

28、640 GB 117 - 1986弹性垫圈调整安装265Mn毡封圈调整安装2半粗羊毛挡油环挡油4橡胶螺母安装3Q235螺钉安装3Q235油标尺测量油高度1组合件M321.5通气孔透气1A3八、 总结 通过为期将近一周的没日没夜的课程设计过程，反复的修改设计，终于完成了谷物输送机传动系统的设计过程，现在写起心得总结的时候真的是颇有感慨啊，在徐维玲老师刚开始在课堂上和我们说我们要做课程设计的时候，觉得课程设计是怎么一回事都不知道，似乎离我好遥远，我不认识它，它更不认识我一样，似乎感觉这么庞大的工程我是不可能做得出来的，但是迫于考试等等原因，我们当然很清楚这是我们必须要经历的一个过程。 和上个学期画的一张大图不一样的明显感觉就是任务量超级多了。刚开始就是需要手稿的一份设计计算说明书部分，其中对电动机、齿轮、还有轴和轴承的设计不用说了，翻看了好多教材终于稍微明白了点事怎么设计出来的，设计计算说明部分真的是很重要的一个环节，在现在画好了大图纸之后越发觉得那份手稿的计算说明书部分是多么的重要，在画大图纸的俯视图的过程中，我就是因为当时的轴设计出现了一点小问题，第四阶的轴端设计的长度偏小了点，导致大齿轮卡在键槽里面的长度不够，不得以又重新擦掉刚画好的轴，并且重新对轴进行设计计算。坐标纸草图的重要性也不亚于计算手稿部分，刚开