输送传动装置设计 机械设计基础课程设计

1、 机械设计基础课程设计 设计计算说明书题 目 设计输送传动装置 院 系 专 业 姓 名 年 级 指导教师 设计输送传动装置【设计任务书】 题目：设计输送传动装置 一总体布置简图 如图1 输出轴功率P/KW4输出轴转速n/(r/min)38传动工作年限（年）10工作制度（班/日）1工作场所矿山批量大批2 设计要求：总传动比误差为±5%，单向回转，轻微冲击。 三原始数据： 四设计内容： 1. 电动机的选择与运动参数计算； 2. 齿轮传动设计计算； 3. V带传动设计计算； 4. 轴的结构尺寸设计； 5. 键的选择； 6. 滚动轴承的选择； 7. 装配图、零件图的绘制； 8. 设计说明书的

2、编写。【电动机的选择】1电动机类型和结构的选择 ：按照已知条件的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。 2电动机容量的选择： 工作机所需功率：Pw4kW 电动机的输出功率：PdPw/，0.82，Pd4.88kW 电动机转速的选择：nw=38r/min，V带传动比i1=24，单级齿轮传动比i2=35（查表2.2） nd（i1×i2×i2）nw。电动机转速范围为6843800r/min3电动机型号确定：由附录八查出符合条件的电动机型号,并根据轮廓尺寸、重量、成本、传动比等因素的考虑，最后确定选定Y132S4型号的电动机，额度功率为5.5KW，满载转速1440r/mi

3、n【计算总传动比和分配传动比】1由选定电动机的满载转速nm和输出轴转速nw，总传动比为i=nm/nw，得i=37.892合理分配各级传动比：V带传动比i1=3，闭合齿轮传动比i2=3.5，开式齿轮传动比i3=3.63运动和动力参数计算结果列于下表：项 目电动机轴轴I轴II轴III转速（r/min）1201.2400.4114.438功率（kW）4.724.534.354转矩（N·m）31.3790.33303.521005.26传动比33.53.6效率0.960.960.92【传动件设计计算】减速器齿轮设计： 1按表11.8选择齿轮材料 小齿轮材料为45钢调质，硬度为220250HB

4、S 大齿轮材材为45钢正火，硬度为170210HBS 2因为是普通减速器，由表11.20选用9级精度，要求齿面粗糙度Ra=6.3 3按齿面接触疲劳强度设计 确定有关参数与系数： 转矩：T=69154 N·mm 查表11.10得：载荷系数K1.1 选小齿轮齿数Z130，则大齿轮齿数Z2iZ1=3.5×30=105。实际齿数比u=3.5 因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，又为软齿面，由表11.19选取d（齿宽系数）=1 4许应接触应力H： 由图11.23查得 Hlim1560MPa Hlim2530MPa 由表11.19查得 Sh=1。 N160·n1·j

5、83;Lh60×480×1×（6×52×80）7.2×10e8N2N1/i7.2×10e8/3.5=2.05×10e8 由表11.26查得 Zn11 Zn21.05 计算接触疲劳许用应力：H1Zn1·Hlim1/Sh560MPa H2Zn2·Hlim2/Sh557MPa 试算小齿轮分度圆直径，确定模数： d1 76.43׳KT1（+1）/dHe2=51.82mm m=d1/z1=1.73mm 由表11.3取标准模数 m=2mm5主要尺寸计算： 分度圆直径 d1=mz1=2&

6、#215;30=60mm d2=mz2=2×105=210mm 齿宽 b=dd1=1×60=60mm 取b2=60mm 则b1=b2+5=65mm 中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=135mm6按齿根弯曲疲劳强度校核: 由式（11.12）得出，如FF，则校核合格。 确定有关系数和参数： 齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.54 YF2=2.14 应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.63 Ys2=1.88 许应弯曲应力F 由图11.24查得 Flim1=210Mpa Flim2=190Mpa 由表11.9查得 SF=1.3 由图11.25查得

7、YNI=YN2=1 由式（11.16）可得 F1=YNI·Flim/SF=162Mpa F2=YNI·Flim/SF=146MPa 故计算出 F1=21Mpa F1 F2=20MpaF2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。7 验算齿轮的圆周速度： V=·d1·n1/（60×1000）=1.5m/s 由表11.21可知，选9级精度合适8 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图： 以大齿轮为例，齿轮的直顶圆直径为：da2=d2+2ha=214mm，由于200da2500之间，所以采用腹板式结构。齿轮零件工作图略。开式齿轮设计：1按表11.8选择齿轮材料 小齿轮选

8、用40Cr合金钢表面淬火，硬度为4855HRS 大齿轮选用40Cr合金钢调质，硬度为240260HBS 2 由表11.20选用9级精度，要求齿面粗糙度Ra=6.3 3按齿面接触强度设计 确定有关参数与系数：转矩：T=230000N·mm 查表11.10得 载荷系数K1.1 选小齿轮齿数Z120，则大齿轮齿数Z2iZ1=3.92×20=78.4，圆整数78。 实际齿数比u=3.9，误差为0.5%±5% 因单级直齿圆柱齿轮为不对称布置，又为硬齿面，由表11.19选取d（齿宽系数）=0.5 4许应接触应力H： 由图11.23查得 Hlim1800MPa Hlim2720

9、MPa 由表11.19查得 Sh=1.1 N160·n1·j·Lh60×137×1×（6×52×80）2.05×10e8 N2N1/i2.05×10e8/3.9=5.26×10e7 由表11.26查得 Zn11.11 Zn21.25 计算接触疲劳许用应力：H1Zn1·Hlim1/Sh807MPa H2Zn2·Hlim2/Sh818MPa 试算小齿轮分度圆直径，确定模数： d1 76.43׳KT1（+1）/dHe2=75.82mm m=d1/z1

10、=3.791mm 由表11.3取标准模数 m=4mm5主要尺寸计算： 分度圆直径 d1=mz1=4×20=80mm d2=mz2=4×78=312mm 齿宽 b=dd1=0.5×80=40mm 取b2=40mm 则b1=b2+5=45mm 中心距a=0.5×m（Z1+Z2）=196mm6按齿根弯曲疲劳强度校核: 由式（11.12）得出，如FF，则校核合格。 确定有关系数和参数： 齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.81 YF2=2.25 应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.56 Ys2=1.77 许应弯曲应力F 由图11.24查得 F

11、lim1=720Mpa Flim2=250Mpa 由表11.9查得 SF=1.5 由图11.25查得 YNI=YN2=1 由式（11.16）可得 F1=YNI·Flim/SF=480Mpa F2=YNI·Flim/SF=167MPa 故计算出 F1=173Mpa F1 F2=157MpaF2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。7验算齿轮的圆周速度： V=·d1·n1/（60×1000）=0.57m/s 由表11.21可知，选9级精度合适8几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图： 以大齿轮为例，齿轮的直顶圆直径为：da2=d2+2ha=320mm，由于200d

12、a2500之间，所以采用腹板式结构。齿轮零件工作图略。【V带传动设计】1确定功率Pc： 查表9.21得 Ka（工作情况系数）=1.1 Pc=Kap=4.4KW。2 选取普通V带型号： 根据Pa=4.4Kw，n1=1440r/min，由图9.13选用A型普通V带。3 确定带轮基准直径： 根据表9.6和图9.13选取：dd1=100mmdmin=90mm 大带轮基准直径为 dd2=(n1/n2)dd1=270mm，按表9.3选取标准直径值dd2=265mm 实际n2转速489.8r/min，误差相对率2%，总误差±5%允许。4 验算带速V： V=·d1·n1/（60&

13、#215;1000）=6.78m/s，带速在5-25m/s范围内。5确定带的基准长度Ld和实际中心距a： 初定中心距a0=1200mm，则Ld0：Ld0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)²/4a0=2963.38mm 查表9.4取基准长度Ld=2800mm 实际中心距a为aa0+(ld-Ld0）/2=1118.31mm 中心距变动范围为 amin=a-0.015Ld=1076mm amax=a+0.03Ld=1202mm6 验算小带轮的包角： a1=180º-57.3º（dd2-dd1）/a=171º120º,合格。7 确定V

14、带根数z： 确定有关系数和参数 根据dd1=90mm，n=1440r/min，查表9.9，得P0=1.07Kw 由表9.18查得Ka=0.001275 根据传动比i=2.94，查表9.19得Ki=1.1373，则P0=Kb·n·(1-1/Ki)=0.18Kw 由表9.4查得带长度修正系数KL=1.11，由图9.12查得包角系数Ka=0.98 得zPc/(P0+P0)KaKL=3.24，圆整得z=48 求单根V带初拉力： 由表9.6查得A型普通V带的每米长质量q=0.10Kg/m 得F0=（500Pc/ZV）·（2.5/Ka-1)+qv²=46.78N.9

15、计算带轮轴上所受的压力F=2·F0·z·sin(a1/2)=373.08N10带轮结构设计略11设计结果：选用4根A2800 GB/T 13575.192 V带，中心距a=1118mm，小带轮直径90mm，大带轮直径265mm，轴上压力F=373.08N【轴的设计计算】轴的设计1 选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表16.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dC&

16、#179;p/n=（107118）·³3.48/480=20.722.8mm。 考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为21.3223.94mm，由设计手册取标准直径d=24mm3 轴的结构设计草图: 轴的结构草图轴的设计：1选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表16.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dC³p/n=（107

17、118）·³3.31/137=30.934.1mm。 考虑到轴的最小直径处要安装齿轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为31.8335.81mm，由设计手册取标准直径d=34mm3轴的结构设计草图: 轴的结构草图轴的设计：1选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表16.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dC³p/n=（107118）·

18、9;3.01/35=47.2952.16mm。 由设计手册取标准直径d=50mm3轴的结构设计草图略【键连接的选择】 均选择A型平键。代号轴径/mm键宽/mm键高/mm键长/mm轴键248750轴键3410856轴键3410836轴键4514950【滚动轴承的选择及计算】 I轴： 1经强度校核，选择滚动轴承 6206型 d=30mm D=62mm B=16mm2公差等级选择：选普通级PO轴承。 II轴： 1经强度校核，选择滚动轴承 6208型 d=40mm D=80mm B=18mm2公差等级选择：选普通级PO轴承。【箱体结构尺寸计算】 1类型选择：选择一级铸铁圆柱齿轮减速器。2箱体主要结构尺寸：（mm）名 称箱座壁厚箱盖壁厚1箱盖凸缘厚度b1尺 寸/mm8812箱座凸缘厚度b箱底凸缘厚度b2地脚螺钉直径df地脚螺钉数目n轴承旁连接螺栓直径d1122016412盖与座连接螺栓直径d2连接螺栓d