机械设计说明书(完整版)

1、机械课程设计说明书课程设计题目：带式输送机传动装置专业：机电一体化技术年级：2010级设计人姓名：设计日期：2011年7月指导老师：贵州师范大学（白云）职业技术学院 TOC o 1-5 h z设计任务书2 HYPERLINK l bookmark32 传动系统的参数设计3 HYPERLINK l bookmark64 传动零件的设计计算4 HYPERLINK l bookmark92 齿轮传动的设计计算6轴的设计计算7 HYPERLINK l bookmark208 滚动轴承的选择12键联接的选择12 HYPERLINK l bookmark214 箱体、箱盖主要尺寸计算12联轴器的选择13润

2、滑与密封14 HYPERLINK l bookmark234 减速器的附件的设计14设计小结14 HYPERLINK l bookmark238 设计参考文献目录15机械课程设计说明书、前言（）设计任务一、设计题目：带式输送机传动装置的设计图1带式输送机传动装置（）1电动机2传动带3圆柱齿轮减速器4联轴器5滚筒6轴承7输送胶带、原始数据及工作要求组别滚筒直径D（mm）输送带带速V（m/s）输送带拉力F（N）寿命奔）82800.87500101）工作情况：三班工作制，载荷有轻微振动。2）工作环境：室外，灰尘较大，最高环境温度40C。3）动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V。4）制造条

3、件：一般机械制造厂，批量生产；5）齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率0.98；取滚筒-输送带效率0.96。6）输送带速度允许误差5%三、设计工作量设计说明书1份；减速器装配图，零号图1张；零件工作图2张（箱体或箱盖，1号图；中间轴或大齿轮，1号或2号图）。四、参考文献1.机械设计教材2.机械设计课程设计指导书机械设计课程设计图册4.机械零件手册5其他相关书籍（二）设计内容电动机的选择与运动参数计算;2.斜齿轮传动设计计算轴的设计滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制设计计算说明书的编写&减速器总装配图一张齿轮、轴零件图各一张设计说明书一份（三）计目的通过本课程设计将学过

4、的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。（四）传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是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。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。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，但有过载保护的优点，还

5、可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。二、传动系统的参数设计（一）电动机选择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：传动装置的总效率n：查表1取皮带传动效率0.96,轴承传动效率0.99,齿轮传动效率0.97,联轴器效率0.99。n=0.96X0.992X0.97X0.99=0.903工作机所需的输入功率P:Wp=（fv）/（1000耳）wwww式

6、中，F=2KN=7500N,V=0.8m/s，n=0.94，代入上式得wwwPw=（7500X2）/（1000X0.96）=6.38KW电动机的输出功率：PO=Pw/n=6.38宁0.49=7.06KW选取电动机额定功率P，由查表82得电动机的额定功率P=7.5KW。m3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n=60X1000V/（nD）=60 x1000 x0.8/（nx280）=54.6r/minw由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=36。取V带传动比i2=24，则总传动比理时范围为i=624。故电动机转速的可选范围为n=（624）x96=5762304r/min

7、。4、确定电动机型号根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为750r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y160L8，满载转速720r/min。主要参数：额定功率7.5KW，满载转速720r/min.（二）计算传动装置的总传动比及分配各级传动比1、总传动比：i=720宁54.6=132、分配各级传动比：因）=i1*i2，根据有关资料，单级减速器i=36合理，这里取i1=4,i2=134=3.25（三）运动参数及动力参数计算1、各

8、轴转速（r/min）I轴n=n/i=7203.5=221.5r/minII轴n2=n1/i=221.5宁4=55.375r/min2、计算各轴的功率（KW）电动机的输出功率PO=7.06KW轴P=7.06x0.96=6.7776KW轴P=Pnn=6.7776x0.99X0.97=6.508KWIII12（n1为轴承传动效率，n2为齿轮传动效率，n3联轴器传动效率）卷筒轴P=P：nn3=6-508X.099X0.99=6.378KW3、计算各轴扭矩（Nmm）轴T=9550XP/n=9550X6.7776/221.5=292.217NmII轴T=9550XP/n=9550X6.508/55.375

9、=1122.372NmIIII卷筒轴T=9550XP/n=9550X6.378/55.375=1099.95Nmjjj将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表3运动和动力参数表参数轴名电动机轴I轴II轴卷筒轴转速n/rmin-i720221.555.37555.375功率P/kw7.066.77766.5086.500转矩T/Nm28.09292.2171122.3721099.95传动比i3.2541三、传动零件的设计计算（）V带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数k查文献1表11.5知：k=1.1。AAPkP=1.1X7.06=7.766kwcA2、选择带型号根据P=7.766kw,n

10、=720r/min,查8一2,初步选用普通B型带。cm3、选取带轮基准直径d,dd1d2查文献1表11.6选取小带轮基准直径D=140mm，则大带轮基准直径1D=i(1g)D=3.25X(1-0.01)X140=450.45mmo21式中，E为带的滑动率，通常取(1%2%)，查表后取D=500mmo2大带轮转速n=(1)jj1=no.oi)14Ox2215=61.3998r/min4、验算带速v兀dnv=d1w60 x10002兀x140 x720=5.2752m/s60 x1000在525m/s范围内，V带充分发挥。5、V带基准长度Ld和中心距a竺=140+500=320mm22产=呼=18

11、0mm根据文献1中式11.20，初定a=1.5*(D+D)=1.5X(140X500)=960mm12取a=960mm。由文献1中式11.2带长LL=kD+2a+A2=kx320+2x960+180 x180一960=2945.05mmma由文献1中图11.4定相近的基准长度Ld=1600mm,再由式(11.3)计算实际中心距L一兀D1ja=m+(L兀D)28A2=634.0945mm44m验算包角a，由式(11.4)得=180D2Dia确定v带根数z兀Dn带速v=-160 x10006、7、1x60。=180。500140 x60。=145.936。120。，合适634.0945=Kx140

12、 x270=5.28m/s60 x1000720=11.72661.3998一n实际传动比i1n2查表11.8单根v带功率P=0.59KW；查表11.7包角系数k=0.91；查表11.12带长度oa1系数K=1.07,查表11.10，AP=Kn(1)，由表8-10查得K二1.9875x103，由L0b1kbi表8-11查得Ki二1.1703，所以APo二0.053KW，则由公式得得-(p+apP)Kk=12-52oola 5、 故选13根带。8、确定带的张紧力F。（单根带）查表8-13得q=0.17kg/m，故可由式（11.21）得单根V带的张紧力P2.5kF二500f(孙)+qv2=103.

13、661N0vzkaa145936轴上载荷F=2zFsin=2x13x103.661xsin=2576.978NQo22（二）齿轮传动的设计计算1-根据选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用8级精度；3）试选小齿轮齿数Z=30，大齿轮齿数Z=104的；124）选取螺旋角。初选螺旋角0=142、确定许用应力小齿轮的齿面平均硬度为280HBS，由图6-11查得b=650MPa，由图6-21查得HLim，并取得最小安全系数、许用应力分别为：b=280Fli

14、mLimbLb/S二650MPa,b二b/S二280。H1HLimHLimF1FLim大齿轮的齿面平均硬度为240HBS,由图6-21查得b二470MPa,由图6-23查得HLimb210MPa，并取安全系数FLim为SFLim二SHLim二1，许用应力分别为Q=470MPa,Q=210MPa,3、H1F2计算小齿轮的转矩：PT=9550 x二335332N-mmn4、1按齿面的接触疲劳强度计算：取小齿轮的许用应力接触应力为b日2代入下式中得小齿轮的分度圆直径为:670.42KT(u+1)1dH2=107.2计算圆周度：ndnIt2v=60 x1000兀x107x55.375.=0.31m/s

15、60 x10006、计算重合度:S=0.3叫“=0.318心05讨4。=2.387、(1)计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取Ka=1.25根据v=0.31m/s,8级精度，由图108查得动载系数KV=1.11；由表104查的KHB的计算公式和直齿轮的相同，KHP=1.12+0.18(1+0.6X12)1X12+0.23X10-367.85=1.42由表8-7查得K二1.06由表8-22查得K二1.2。故载荷系数aK=KKKK=1.25x1.11x1.06x1.2=1.76K=aV卩a8、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由下式得：d1=dK/K=107x31.76/1.4mm=115.48

16、沁116mmi八t9、计算模数m：dcos|3m=t=4z110、几何尺寸计算：由机械设计基础的有关齿轮设计知道，中心距a=266,按圆整后的中心距修正螺旋角(z+z)mB=arcosi2=13。5550”2a计算大、小齿轮的分度圆直径分别为d1=116,d2=416齿轮宽度bFddr所以b=128，B1=12011、结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm,故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。、(三)轴的设计计算高速轴：1、求作用在齿轮上的受力F=2T=2x335332=5781.58Nt1d116Tan20F=5781.58x=2197Nr1c

17、os14F=Fxtanp=5781.58xtan14=1441.50NaltF=5781.58x4二23126.32N12F=2197x4=8788Nr2F=1441.50 x4=5766Na22、选用45钢，调作用在齿轮上的力F=F=2197一2=1098.5H1H2F=F=5781.58十2=2890.78V1V23、初步确定轴的最小直径dal=A=126xotn丫16.77763221.5=39.4mm4、轴的结构设计1）确定轴上零件的装配方案IIIIIIIVVIVII2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，从右往左得d）该段轴要安装轴承，直径定为50mme）轴肩固定轴承，直径为6

18、0mmf）为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm,所以该段直径选为55mm。g）该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为52mm。h）该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选用30207型，即该段直径定为50mm。i）考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为47。J）由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为42mm。3）各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下：a）该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽42.5mm,该段长度定为42.5mm。b）该段为轴环，宽度不小于7m

19、m,定为11mm。c）该段安装齿轮，要求长度要比轮毂短2mm,齿轮宽为128mm,定为126mm。d）该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取13.5mm、轴承与箱体内壁距离取4mm（采用油润滑），轴承宽42.5mm,定为65mm。e）该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为57mm。f）该段由联轴器孔长决定为160mm5、轴的强度校核（1）轴的受力分析：a）画轴的受力图轴的受力图如下图所示b）支承反力在水平面上为R=1537.78NAH式中负号表示与图中受力的方向相反，以下相同R=QR+F=1160.98NHBAHr1在垂直平面上为R=R=1011.90NAVBV轴承

20、A的总支撑反力为R=R2+R2=1537782+10119N=184097NAAHAVV轴承B的总支撑反力为R=R2+R2=,1160982+1011.902=1540NBBHBV弯矩计算M=10299783N-mmM=75457.85N-mmAH1H在垂直平面上为M=65773.5N-mm1V合成弯矩，有M=M=10299783NmmM=2+M2AAH1V1H1V=.75457852+6577352N-mm=10010015N-mm(2)画出弯矩图转矩和转矩图T=335332Nmmi画出弯矩图如图所示校核轴的强度齿轮轴与A点处弯矩最大，且轴颈较小，故点A剖面为危险剖面。其抗弯截面系数为兀d3

21、W=4207.11mm332抗扭截面系数为W=T兀d3=8414.22mm316最大弯曲应力为Wb二二=25.36MPaA扭剪应力为Tt=_1_=7.23MPaWT按弯钮合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转动按脉动循环处理，故取折合系数a=0.6，则当量应力为2+4(aT)a2二25.87MPa有表8-26查得45号钢调质处理抗拉强度极限b*=650MPa,有表8-32用插值法查得B轴的许用弯曲应力Q二60MPabln1强度满足需求。-IBe-lb校核键连接的强度带轮处键连接的挤压切应力为4Tihi4x5869025x7x(45-8)MPa取键、轴及带轮的材料都为钢，有表8-33查得b

22、二125150MPa,bPb,故只需校核轴承A,P=Pa轴承在100OC以下工作，由表8-35查得载荷系数fp=1.2.106fC、(厶)360nfP1p106(1x25500Y60 x48011.2x1840.97丿h二53400.36h减速器预期寿命为L/=2x8x250 x10h=40000hhLhL，故轴承寿命足够。高速轴的受力分析图高速轴承的布置及受力图如下图所示da13.轴的结构设计2）轴上零件的装配方案低速轴:1.作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2.初步确定轴的最小直径=514mm3）据轴向定位的要求确定轴的各段直

23、径和长度I-IIII-IIIIII-IVIV-VV-VIVI-VII直径708085909580长度210851201011.542.504、轴的强度校核:略。四、滚动轴承的选择（一）计算输入轴承选用30316型圆锥滚子轴承，其内径d为80mm，外径D为170mm，宽度T为42.50mm。（二）计算输出轴承选30211型圆锥滚子轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。五、键联接的选择本设计均采用：普通圆头平键。普通平键一一用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩型式：大齿轮处选择圆头A型（常用）；为防转、键（

24、指端铳刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择C型键。1、输出轴与带轮联接采用平键联接键的类型及其尺寸选择：带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。装配图中该键零件选用GB1096-79系列的键12x56，查得：键宽b=12,键高h=8,并根据轴长确定键长。六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，箱体主要尺寸如下表名称代号尺寸/mm中心距a1266下箱座壁厚58上箱座壁厚518下箱座剖面分处凸缘厚度b12下箱座剖面分处凸缘厚度bl12地脚螺栓地脚厚度p20箱座上肋厚M8箱盖上肋厚m8地脚螺栓直径%M16地脚螺栓孔直径dL20地脚螺栓沉头座直径屮D0

25、45地脚凸缘尺寸（扳手空间）L127L225地脚螺栓数目n4轴承旁连接螺栓（螺钉）直径d1M12轴承旁连接螺栓通孔直径d/13.5轴承旁连接螺栓通沉头孔直径126剖分面凸缘螺栓凸台尺寸（扳手空间）c120c16上下箱连接螺栓（螺钉）直径d2M10上下箱连接螺栓通孔直径厶d/11上下箱连接螺栓沉头孔直径D024箱缘尺寸（扳手空间）c18c14轴承盖螺钉直径d3M8检杳孔盖连接螺栓直径d4M6圆锥定位销直径d56减速器中心高H170轴承旁凸台高度h45轴承旁轴承半径心16轴承端盖（轴承座）外径D2115,113轴承旁连接螺栓距离厶S118,135箱体外壁至轴承座端面的距离K42轴承孔长度（箱体内壁

26、至轴承端盖的距离50大齿轮顶圆与箱体内壁间的距离A110齿轮端面与箱体内壁间的距离A210七、联轴器的选择由于弹性联轴器的诸多优点，所以考虑选用它。联轴器的设计计算由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为K=1.5,A计算转矩为T二KT=1.5x925.2二1387.8NmcaA3所以选用弹性柱销联轴器TL10（GB4323-84）其主要参数如下：材料HT200公称转矩T=2000Nmn轴孔直径d=d=70mm12轴孔长L=210mm，L=107mm1装配尺寸A=80mm半联轴器厚b=58mm(1P163表17-3)(GB4323-84)八、润滑与密封一、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半