机械设计课程设计(锥齿轮2-B)

1、机械设计课程设计说明书设计题目链板式输送机传动装置机电学院 05051101 班设计者：尚臣龙学号： 20113013562014-07-12西北工业大学目录课程设计题目第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分第六部分第七部分第八部分第九部分第十部分第十一部分设计小结参考资料传动方案拟定电动机的选择计算总传动比及分配各级的传动比运动参数及动力参数计算传动零件的设计计算轴的设计计算深沟球轴承的选择及校核计算键联接的选择及校核计算联轴器的选择润滑及密封箱体及附件的结构设计和选择1. 设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工

2、科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（ 1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。（ 2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。（ 3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件工作能力， 确定尺寸和掌握机械零件， 以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。（ 4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算，绘图，查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。2. 设计方案及要求

3、课程设计题目：设计链板式运输机传动装置（简图如下）计算与说明主要结果原始数据：输送链的牵引力 F/kN1.2运输机链速 V/(m/s)0.75传送链链轮的节圆直径 d/mm92工作条件：连续单向转动， 工作时有轻微震动，使用年限10 年( 每年300 个工作日 ) ，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为 5。链板式传动机的传动效率为 0.95 。第一部分传动方案拟定传动方案（已给定）1）外传动为 V 带传动。2）减速器为一级展开式圆锥齿轮减速器。3）方案简图如下：第二部分电动机的选择1、电动机类型的选择：Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择 ：1.工作机所需功率：PwFV12

4、00N0.75m/s900Wpw0.9kw2.从电动机到工作机输送链之间的总效率为3= 1 2345式中1 ，2 ，3 ，4 ，5 分别为链板传动效率 ,滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，带传动效率。据机械设计手册 知1 =0.95，2 =0.98，3 =0.97， 4 =0.99，5 =0.96，则有：0.8240.950.9830.970.990.960.824所以电动机所需的工作功率为：pw0.9Pd1.09 kw0.824电动机额定功率Pm1.2Pd1.2 1.091.308kw3、确定电动机转速：计算鼓轮工作转速：nw60 1000 v60 10000.75D3.14155.7

5、74r / min92按手册推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范围 i1 =23。取 V 带传动比 i 2 =24，则 总 传 动 比 理 时 范 围 为 i=4 12 。 转 速 范 围（ 623.096-1869.288r/min ）符合这一范围的同步转速有750、1000 和 1500r/min 。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见转速1500r/min比较适合，则选 n=1500r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，由理论需求电机功率：Pdpw0.91.09 kw 及同步转速，选定电动机型号为0.824Y90L-

6、4。电动机型号其主要性能： 额定功率： 1.5KW，满载转速 1400r/min 。 为 Y90L-4第三部分计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：1400i8.9874155.7742、分配各构件传动比：ii1 i23、初定减速器内的传动比i23，则带传动的传比就为i=8.9874i 1i8.98742.9958i12.9958i23i 23第四部分运动参数及动力参数计算1、各轴转速：电动机转速 n01400r / min小锥齿轮轴转速 n1n01400467.3209r / mini12.9958大锥齿轮转速 n2n1467.3209 155.7736r/mini 23链轮轴转速 n

7、3n2155.7736/ minr2、各轴功率：n1467.3209r / miPPM1.50.96 1.44kw51P2P1231.440.980.971.368864kwn2155.7736r / miP3P2241.3688640.980.99 1.328071853kwn3155.7736r / mi3、各轴转矩：电动机轴： Tdpd95501.5955010.2321N .mnd1400轴 1：T19550P195501.44n129.4273N .m467.3209轴 2：T29550P295501.3689n283.9230 N .m155.7736轴 3：T39550P3955

8、01.3281n381.4217 N .m155.77364、参数汇总参转速功率（kW）转矩数（r/min ）（ N m ）轴467.321.4429.43轴155.771.3783.92轴155.771.3381.42第五部分传动零件的设计计算1. 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通 V带截型p11.44kwp21.3686kwp31.3281kwTd10.2321N .mT129.4273N.mT283.9230N.mT381.4217N .m由机械设计课本表6-7 得：工况系数kA=1.3pcaK A p1.3 1.51.95kwn01400r / min所以由图 6-10 选择 z

9、型 v 带（2）确定带轮基准直径 ，并验算带速选 取z 型带dd180mmdd 2i1 dd 1(1)2.9958 80(10.01)237.27mmdd 2236mm轴的实际转速:(1 )nd dd 1(1 0.01) 1400 80n1469.83r / mindd 2236验证带的速度：dd 1n13.1480 1400601000605.8613m / s1000介于 525 之间，合适。dd 180mm（3） 确定带长和中心矩dd 2236mm按设计要求0.7(dd1dd 2 )a02(dd 1 dd 2 )取 a0400mma0( dd 2 dd 1 )2Ld 2( dd1 dd

10、2 )1311.58mm24a0查表 6-2取 Ld1330mm实际轴间距v5.8613m / sa a0LdLd1330 1311.58409mm24002安装时所需最小轴间距离amina0.015Ld409389.05mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距离amaxa0.03Ld4000.03 1330439.9mm(4) 验算小带轮包角包角11800 - dd 2dd 157.30158.1450 1200aLd1330mm包角合适。(5) 确定带的根数a409mm由 n1400r / min ， dd180mm 及表 6-2 、6-4 、 6-5和 6-6得 p10.35kw ， p10.0

11、3， ka0.943， kL1.13，则ZPd1.954.8157p1 )K a K L(0.35 0.03)0.943 1.13( p1可以选取 z5(6) 计算轴压力1158.1450单根 v 带的初拉力：由表6-3 得 : q0.06F0500Pca ( 2.5 1)qv256.9923 Nzvka压轴力：Fp 2zF0 sin12 5158.1450256.9923 sin559.59N2小轮基准直径 dd180mm小轮外径 da1dd 12ha84mm由表 6-11 得： e 12; f7z=5带轮宽 B (Z1)e2f(5 -1)122 7 62mm大轮基准直径mmdd 2236大

12、轮外径 da2dd 22ha2362 2240mm2齿轮传动的设计计算F0 56.9923N1、选定精度等级，材料热处理方式，齿数初定：1）本输送机工作速度、功率都不高，选用7 级精度；2）选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度HBS1241286Fp559.59N3）大齿轮材料为45 钢，调质处理，硬度为HBS2217255机械设计教材表 8-14）选取小齿轮齿数Z =20，初步确定传动比为B62mm1i =3 则大齿轮齿数 Z = i2Z=320=60221u1z2603da 2240mmz1205）此时传动比2、按齿面接触疲劳强度计算：锥齿轮以大端面参数为标准值，取齿宽中点处的当量齿轮

13、作为强度计算依据进行计算。表8-2 和 8-4由公式 d14KT1(ZH ZE2其中 Z H 为齿轮节点区32)(10.5 R)uH域系数， ZE 为弹性影响系数1)初拟载荷系数 K 1.2 ，取齿宽系数 L 0.3计算节锥角z120arc cot u1arc cot3 18.4349909018.4349z2602171.56512) 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限为：u3应以大齿轮材料所决定的许用接触应力为准,对 45 号钢 , 取 HBS2230 ,大齿轮：H lim2539MPa3) 接触疲劳强度寿命系数取安全系数 sH 1.0 ,K HN6N0N ,式中计算接触疲劳的寿命系数N

14、 60njl h60 467.323 300 10212 6.7294108N030(HBS)2.430 (230)2.41.397 107,因 NN0,故 KHN1118.434904) 计算接触疲劳许用应力许用接触应力2 71.56510KHNlim539MPaHSH5）按齿面接触强度设计传动区域系数zH 2.5弹性影响系数zE 189.8 MPa由式 8-11 得小齿轮分度圆直径：4KT ( z z )21H Ed1 3L )2 u2L (1 0.5H41.229.4273100055.22mm0.3(1 0.5 0.3)2 3 (539) 232.5189.8齿轮模数 md155.22

15、2.761mmZ1203、按齿根弯曲疲劳强度计算：两齿轮的当量齿数ZV1Z12021.08cos 1cos18.4349Z260189.74ZV 2cos2cos71.5651查 8-3表 得 YFS14.31,YFS 2 3.94对小齿轮取 HBS1260 ,对大齿轮仍用接触强度时的数据,取 HBS2230,按线性插值得弯曲疲劳极限分别为F lim1218278218 (260200)241.5MPa353200F lim2155185155 (230120)192MPa210120许用应力K FN F lim1186MPaF1SFK FNF lim2148MPaF 2SFYFa14.310

16、.023172186F 1YFa 1YFa 23.940.026622YFa 2较 F 1 大，故选其校F 2148F 2验134kT1 (10.5L )YFa 2mL Z121 0.5Lu 21F 2141.229.42731033.940.851- 0.50.330.3202321 1442.416mm4、确定模数综上 ,根据标准模数表取 m35、齿轮参数计算：m3由齿数求分度圆直径d1Z1 m 20 360mmd2Z2 m 60 3180mm计算中心距a(d1 d2 ) / 260 180 120mmd1 60mm2d2180mm锥距 R，由R d1u2160 32194.8683mm2

17、2齿宽 bRR0.3 94.8683 28.4605mm圆整取 b128mm b228mm6、齿轮参数汇总：名 称代 号小锥齿轮大锥齿轮齿数Z2060模数m3mm分锥角18.434971.5651分度圆直径d（mm）60180齿顶高ha(mm)a3齿根高h (mm)3.6f齿顶圆直径da(mm)65.6921181.8974齿根圆直径df (mm)53.1695177.7232a120mmR94.8683mmb1b228mm锥距R(mm)94.8683顶隙c(mm)0.6分度圆齿厚S(mm)4.712当量齿数ZV21.08189.74齿宽(mm)28齿宽系数R0.3平均分度圆直d（mm）511

18、53径第六部分轴的设计计算？输入轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45 号钢作为轴的材料，调质处理，取 35MPa估算最小轴径：9550000p95500001.44d min3316.14mm0.2n T0.2 467.3209 35考虑有键槽，将直径增大5%，则d16.141.0516.95mm考虑到键槽对轴强度的削弱以及带轮对小轴有较大的拉力，我们选择小轴最小径d20mm 。2、输入轴的结构设计( 1 )轴上零件的定位，固定和装配123456( 2 )确定轴各段直径和长度段 : d 1=20mm长度取 L1=60mm键长 50mm b=h=6mm段 : d 2=25mm长度取 L2

19、=30mm段 : d 3=30mm长度取 L3=15mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206 型圆锥滚子轴承。段： d 4=28mm长度为 L4=42mm段： d 5=30mm长度为 L5=26mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206 型圆锥滚子轴承。段：齿轮部分( 3 )轴强度校核齿轮之间的力：对小锥齿轮受力分析：Ft12T1 / dm1 229.4273/ 511.154kN （外）Fa1Ft 1 tan 200sin1.154tan200 sin 18.434900 132kN（左）FR1Ft 1tan 200cos1.154tan 200cos18.434900.395kN（下

20、）带轮处：Fr 2zF0 sin2 5 56.9923 sin158.1400.560kN （下）22对输入轴进行受力分析得轴承 1 ：Fr1=1.144KN（上）Ft1=1.154KN（外）轴承 2：Fr2=0.206KN（下） ?Ft2=2.127KN（里） ?轴承 3 位置为危险截面这里只校核危险截面3 的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数 0.59 首先计算截面 3 的抗弯截面系数 WMM H13.286Nm ？M V49.41Nm ？MM V2M H251.165 N mWMd333.143032650.719mm33232轴的计算应力M caM 2(T1)25

21、1.1652(0.59 29.4273) 2caWM20.383MPaWM2650.719该轴材料为 45 号钢，调质处理，查得其许用应力60MPa 因此，ca，故满足要求。输出轴的设计计算输入轴1、按照扭转强度初定直径满足要求选用 45 号钢最为轴的材料9550000p95500001.3689dmin 3322.89mm0.2n0.2155.773635考虑有键槽，将直径增大5%，则d22.891.0524.04mm考虑到联轴器的尺寸， 我们选大轴最小径d28mm2、输出轴的结构设计( 1 )轴上零件的定位，固定和装配123456( 2 )确定轴各段直径和长度段 : d 1=28mm、长度

22、取 L1=60mm，与联轴器相连。L32mm b10mm h8mm段 : 由轴肩高度取（ 0.070.1 ）d1取 d 2=32mm长度取 L2=31mm。段 : d 3=33mm长度取 L3=35mm用来和轴承进行过度配合，初选用30207 型圆锥滚子轴承。段： d4=40mm长度为 L4=96.3mm，定位。段： d5=36mm长度为 L5=46mm，与大齿轮配合。VI 段： d6=35mm长度为 L6=31mm，和轴承进行过度配合 , 初选用 30207 型圆锥滚子轴承。( 3 )轴强度校核齿轮之间的力：Fa2=0.395KNFr2=0.132KNFt2=Ft1=1.154KN大齿轮上的

23、动力参数：P2=1.3689kw转速n2=155.7736r/minT2=83.9230Nm危险面 2 处的弯矩：表 12-6MH17.112 NmMV43.958 NmMM V2M H247.171N / mT283.9230N mWMd523.14 3634580.44mm33232由于轴单向转动，扭矩可以认为按脉动循环变化，故取折合系数0.59M caM 2( T)247.1712(0.59 83.9230)2caWM14.93MPaWM4580.44前已选定轴的 材料为45 号钢，正 火处理，查 得60MPa ，因此ca，故满足要求。输出轴第七部分圆锥滚子轴承的选择及校核计算满足要求根

24、据根据条件，轴承预计寿命L=1030012=36000h由于轴承会受到较大的轴向力，故选择深沟球轴承1、对于从动轴，选择30207 轴承，由受力分析知：R1RV12RH210.70920.27620.761，RR2R20.38920.15020.4172V 2H 2S10.68*0.7610.517S20.68*0.4170.284A10.663 A20.284 e 0.37A1 / R1 0.87 e A2 / R20.68 e而查表知基本额定动载荷 C54.2 kN故查表得X1 0.4 ， Y1 1.6 ， X 2 0.4, Y2 1.6则当量动载荷 , 载荷系数 f p1.2P1f p

25、( X1R1 Y1 A1 ) 1.2(0.4 0.761 1.60.663) 1.638kN ，P2f p ( X 2R2 Y2 A2 )1.2 (0.4 0.4171.6 0.284) 0.745kN，因 P1P2 ,所以按轴承 1 的受力大小验算Lh106( C )106( 54200)33.688 106 h60n1P160163.70251638而使用期限L=1030012=36000h，故 LhL ，输出轴承满足要求。302072、对于主动轴，选择30206 轴承，由受力分析知：R1 1.539kN ， R 22.137kN ，S10.68*1.5391.047S20.68*2.13

26、71.453A11.579 A21.453A1/ R1 1.026e A2 / R2 0.680e而查表知 基本额定动载荷 C43.2kN , e 0.37故查表得 X10.4 ， Y11.6， X20.4, Y21.6则当量动载荷, 载荷系数 f p1.2P1f p ( X1R1 Y1 A1)1.2(0.4 1.5391.61.579) 3.77KN ，P2f p ( X 2R2Y2 A2)1.2 (0.42.1371.61.453) 3.816KN，且 n2491.1074r/ min ，则Lh106( C )106(43.2)34.92104 h60n1P260491 3.816而使用期

27、限L=1030012=36000，故 Lh L ，满输入轴承足要求。30206第八部分键联接的选择及校核计算（ 1）带轮与输入轴所用键的校核轴径 d 20mm ，轴长 l 60mm选用 A 型平键，通过查表得到L50mm b6mm h6mm轮毂的材料是铸铁， 键和轴的材料是45 号钢，选输入轴采用用较小的材料做为计算，即A 型键bs5060Mpa66504T1429427.3bs2022.29 MPa bsdhl6 (50 6)输出轴与齿，满足要求。轮采用 A型（2）输出轴和齿轮连接采用的键的校核键轴径 d36mm ，轴长 l 43mm10832采用 A 型平键连接。通过查表得到L32 mm

28、b10mm h8mm轴和齿轮的材料都是45 号钢，所以抗压需用应力是：bs100 120 Mpa4T1429427.3，满足要求。bs644.59 MPa bsdhl 20(32 10)（3）输出轴和联轴器连接采用的键的校核轴径 d28mm ，轴长 l 60mm采用 A 型平键连接。通过查表得到输出轴与联L50 mm b8mm h7mm轴器采用A轮毂的材料是铸铁， 键和轴的材料是45 号钢，选型键用较小的材料做为计算，即10832bs50 60Mpa4T3481421.7bs ，满足强度要求。bs2839.56MPa dhl7 (50 8)第九部分联轴器的选择减速器的输出轴与工作机之间用联轴器

29、连接，由于轴的转速较低，传递转矩较大，综合考虑选用弹性套轮毂采用A柱销联轴器，联轴器上的扭矩为83.9230Nm，选用型号型键为 LT5。8750第十部分润滑及密封齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.54m/s ，为锥齿轮传动，浸油高度应没过大锥齿轮齿宽，至少应没过 1/2 齿宽，齿顶距箱底至少30mm,这里设计为45mm。选用 CKC150润滑油。凸缘联轴器轴承的润滑由于浸油齿轮的圆周速度2m / s ，齿轮不能有效的把油飞溅到箱壁上，因此选用脂润滑方式。脂润滑具有形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长一段时间，也有利于传动装置的维护。选用 ZL-2 号通用锂基润滑脂（ GB 7324-1994） 。密封端盖与轴间的密封轴承用轴承盖紧固，已知轴承用脂润滑，且轴的最高圆周速度不超过 2m/s，属于低速范畴，因此这里可以使用毡圈油封。毡圈油封结构简单，摩擦较大，易损耗，应注意及时更换。锂基润滑脂第十一部分箱体及附件的结构设计和选择减速器附件的选择起吊装置：采用箱盖吊环螺钉、箱座吊耳通气器：由于在室内使用， 选通气器（一次过滤），采用 M121.25油面指示器：选用油尺 M12放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M141.5箱体及其附件参数名称尺寸（ mm）箱座壁厚8箱盖壁厚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