机械设计课程设计--带式运输机传动装置的设计

1、攀枝花学院 机械设计课程设计说明书题目: 带式运输机传动装置的设计 学生姓名 XXX 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 XXXX _班 级 _ XXXX 指导教师 XXX 机械设计课程设计任务书学生姓名XXX专业年级XXXXXX设计题目： 带式运输机传动装置的设计设计条件：运输带工作拉力F = 2500N；运输带工作速度v = /s；卷筒直径D = 400mm；工作条件：一班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘运输带与卷筒及支撑间，包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑； 使用期限：十年，大修期三年；动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；运输带速度允许误差：5%；制造

2、条件及生产批量：中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。设计工作量：减速器装配图1张A0；零件工作图3张；设计说明书1份。目 录1.电动机选择 2.传动比分配 3.运动和动力参数计算 4.传动零件的设计计算 5. 轴的计算6.减速器箱体主要结构尺寸7.轴的受力分析和强度校核8.轴承寿命计算9.键连接强度计算 参考文献计算内容和设计步骤：计 算 及 说 明结 果1.电动机选择 按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。 确定电机功率=1工作机所需功率(kw)为 = kw按?机械设计课程设计指导书?附录A确定各局部效率齿轮采用8级精度的一般齿轮传动 轴承采用球轴承(稀油润滑) 高

3、速级用弹性联轴器 低速级用滑块联轴器 总效率 = 电动机所需工作功率(kw)为 =kw1.2确定电动机转速卷筒轴工作转速 n=r/min二级圆柱齿轮减速器传动比 3 i5 3 i0.07d，故取h=6，那么轴环处的直径=68mm。轴 环宽度，取 4轴承端盖的总宽度为32mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故 取 5由低高速级齿轮与壁面的距离关系及齿轮间的距离关系，及轴承与内面的距离关系，可确定=56mm；=71mm。 3轴上零件的周向定位： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按=60mm由表6-1查得平键界面，键槽

4、长为50mm。选择齿轮与轴的配合为.同样，半联轴器与轴的连接选用平键1，高速轴上的功率，转矩和转速： =3.075kW；m；=960r/min。2作用在齿轮上的力： 高速级齿轮的分度圆直径： 圆周力： 径向力：3.初步确定轴的最小直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得= mm 取22mm由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，即：取22mm 选梅花形弹性联轴器，由设计手册表8-8得联轴器型号为LM4轴孔直径22mm，故取=22mm， 半联轴器长度L=52mm，联轴器和轴配合采用轴的设计方案。 1设计方案： 2确定轴的各段直径和长度： 1为

5、了满足半联轴器的轴向定为要求，1-2轴断左端需制出一轴肩，故取2-3断的直径=26mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故1-2断的长度应比L1略短一些，现取=50mm。 2初步选择滚动轴承。选用深沟球轴承。参照工作要求并根据=36mm，初步选取6006，其尺寸为 ，故=13mm； 右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由手册上查得6006型轴承的定位轴肩高度h不小于3.5mm，因此，取=37mm。 3由于齿轮分度圆直径太小，故将齿轮设置成为轴的一局部。 4轴承端盖的总宽度为36mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故

6、取66mm。 5由齿轮与壁面的距离关系及轴承与内壁面 的距离关系，可确定=16mm；=102mm。 3轴上零件的周向定位： 半联轴器采用平键连接。按=22mm由表6-1查得平键界面 ，键槽长为32mm。 4确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为1，中间轴上的功率，转矩和转速： =2.953kW；m；=193.7r/min。2作用在齿轮上的力： 大齿轮受力：NN小齿轮受力：NN.3.初步确定轴的最大直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得=mm 由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，取30mm 齿轮与轴采用配合轴的结构设计

7、 1设计方案： 2确定轴的各段直径和长度： 由轴的最大直径确定=33mm，由齿轮宽度及相应轴段比齿轮宽度短4mm，可确定；。齿轮之间采用轴肩位，轴肩高度h0.07d，取h=5，那么轴环处的直径40mm.轴承段取d=33的轴承，轴承代号为6007，尺寸，故=33mm,。由轴承和内壁面之间的距离和齿轮与内壁面之间的距离关系，可得出；。 3由于大齿轮分度圆直径太小，故将齿轮设置成为轴的一局部。 小齿轮处采用平键连接。=33mm，4-5处平键尺， L=32mm。 4确定轴上的圆角和倒角尺寸： 参考表15-2，取轴端倒角为，其余各处取R1.2.6.减速器箱体主要结构尺寸 名称符号尺寸关系结果 (mm)箱

8、座壁厚88箱盖壁厚188箱盖凸缘厚度b1112箱座凸缘厚度b12箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径dfa+1220地脚螺钉数目na250,n=4 ；a250500,n=6，a500时，n=84轴承旁联接螺栓直径d1f16盖与座联接螺栓直径d2()df10连接螺栓d2的间距L150200150轴承端盖螺钉直径d3()df 8视孔盖螺钉直径d4()df8定位销直径d()d28d1 d2 df至外箱壁距离C1表11-2C1f=26C11=22C12=16df d2凸缘遥远距离C2表11-2C2f=24C21=20C22=14轴承旁凸台半径R1C2120凸台高度h根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操

9、作 42外箱壁至轴承座端面距离L1C1+C2+(510) 47铸造过渡尺寸x,y表1-38x=3y=15大齿轮顶圆与内壁距离110齿轮端面与内箱壁距离210箱盖箱座肋厚m1,mm11， mm1=7m=7轴承端盖外径D2D+55.5d3D21=95D22=102D23=120轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，Md1和Md2互不干预为准，一般取sD2S1=95S2=102S3=1207 轴的受力分析和强度校核 7.1 高速轴受力分析及强度校核如图小齿轮受力：= N = N受力分析：由轴的结构图得： L1=134mm L2=mm水平面：由得： FNH1=N FNH2=N弯矩 M= Nmm铅垂面：由 得：

10、 FNV1=N FNV2=4 N 弯矩 M= Nmm总弯矩 M=53770 Nmm扭矩 T=30560 Nmm按弯扭合成应力校核轴的强度，计算取 =21MPa之前已选轴材料为40Cr，调质处理，查教材表15-1得70 MPa,故平安。 轴受力分析及强度校核如图大齿轮受力：NN小齿轮受力：NN.受力分析：由轴的结构图得：L1=64.5mm , L2=70mm , L3=52mm.水平面： 得： FNH1=N FNH2=N弯矩 M=-54393 NmmM=Fr3L2+FNH1(L1+L2)= Nmm 铅垂面： 得： FNV1=N FNV2=N弯矩 M=FNV1L1=196222 Nmm M=Ft3

11、 L2FNV1(L1+L2)= 122434 Nmm总弯矩 M.=203621 Nmm M=159989 Nmm扭矩 T=143370 Nmm按弯扭合成应力校核轴的强度，计算取 MPa之前已选轴材料为40Cr，调质处理，查教材表15-1得70 MPa,故平安。 低速轴受力分析及强度校核如下图，齿轮受力为： Ft4= =3931N Fr4= Ft4 tan=3931tan20=1431N由轴的结构图得： L1=mm L2=123mm受力分析水平面：得： FNH1= N FNH2= N弯矩 M=FNH1L1=61164 Nmm垂直面： 得： FNV1=2565 N FNV2=1366N弯矩 M=F

12、NV1L1=168008 Nmm总弯矩： =178795Nmm扭矩 T =515880 Nmm 按弯扭合成应力校核轴的强度，计算取=MPa此轴材料为45,调质处理，由教材表15-1查得60 MPa,故平安。8 轴承寿命计算 8.1 高速轴寿命计算 高速轴轴承为6006。由机械设计手册表6-6得根本额定动载荷： C=kN轴承受到的径向载荷：F=FN F=F=N派生轴向力为：取eFd1=eFr1= N Fd2=eFr2= N两轴承正装，由于齿轮为直齿，无轴向力，所以Fae=0。因为Fae+Fd2Fd1,所以左端轴承1被压紧，右端轴承2放松。所以轴向力： Fa1=Fae+Fd2= N Fa2=Fd2

13、= N6006轴承判断系数 e=0.4。 e 0.4由教材表13-5得动载荷系数： X14, Y1= X2=1，Y2=0由教材表13-6取fp=1.1当量动载荷 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=N P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1 N因为P1P2，所以以轴承2作为寿命计算轴承。球轴承=3 =48507 h =所以寿命满足使用要求。 8.2 中间轴寿命计算中间轴轴承为6007。由机械设计手册表6-6得根本额定动载荷： C= kN轴承受到的径向载荷：F=FN F=FN派生轴向力为：取eFd1=eFr1= N Fd2=eFr2=941.8 N两轴承正装，由于齿轮为直齿，无轴向力，所以F

14、ae=0。因为Fae+Fd2P2，所以以轴承1作为寿命计算轴承。球轴承=3 =16765 h =所以寿命满足使用要求。8.3 低速轴寿命计算低速轴轴承为6010。由机械设计手册表6-6得根本额定动载荷： C=22kN轴承受到的径向载荷：F=F=2565N F=F=1366N派生轴向力为：取eFd1=eFr1=949N Fd2=eFr2=N两轴承正装，由于齿轮为直齿，无轴向力，所以Fae=0。因为Fae+Fd2P2，所以以轴承1作为寿命计算轴承。球轴承=3 =150493 h =2年所以寿命满足使用要求。9 键连接强度计算 9.1 高速轴上键连接强度计算高速轴上只有一个键连接，联轴器链接键：66

15、32。圆头普通平键，材料Q275A,许用压应力=120MPa。强度计算公式： 公式中数据： T1= Nm k=3mm l= 26 mm d=22 mm计算得： =35.62 MPa因为 所以满足强度要求。 9.2 中间轴键强度计算中间轴上只有一个键连接，大齿轮链接键：12832。圆头普通平键，材料Q275A,许用压应力=120MPa。强度计算公式： 公式中数据： T2= Nm k=4mm l= 20 mm d=40 mm计算得： =MPa因为 所以满足强度要求。 9.3 低速轴链接键强度计算低速轴上有两个键，第二级大齿轮链接键和输出联轴器链接键。第二级大齿轮链接键：161050联轴器链接键：1

16、2870都为圆头普通平键，材料Q275A,许用压应力=120MPa。强度计算公式： 公式中数据：第二级大齿轮： T3= Nm k=5 mm l= 34 mm d=55 mm联轴器链接键：T3= Nm k=4mm l= 58 mm d=40 mm计算得： 第二级大齿轮：= MPa联轴器链接键：= MPa因为都有 所以都满足强度要求。参考文献：1 ?机械设计?第八版濮良贵2 ?机械设计课程设计手册?3 ?机械原理?第七版孙桓，高等教育出版社4 ?材料力学? 刘鸿文，高等教育出版社 ,2004.15 ?工程图学根底?丁一，何玉林，高等教育出版社= kw pkwnr/minn=1000r/minp=4

17、 kwn=960r/minii=in=960r/minn=r/minn=r/minpkwpkwpkwT NmTNmT Nm类型：直齿圆柱齿轮，7级精度材料：小齿轮40Cr(调质)280HBS大齿轮45钢(调质)240HBS=540MPaMPad=mmv=m/sb=mmm=mmh=mmKd=mmm=mmMPaMPam1= mmz1=30z2=147d1=45mmd2=mma=mmB1=50mmB2=45mm类型：直齿圆柱齿轮材料：小齿轮280 HBS40Cr(调质)大齿轮240 HBS45钢(调质)=630 Mpa=616 MPad=mmv=m/sb=mmm=mmh=mmd=mmm=mmMPa Mpam=mmZ1=28Z2=105d3=70mmd4=mma2=5mmB3=75 mmB4=70mmFNFNFNH1=NFNH2=NM NmmFNV1=NFNV2=