精密机械课程设计模板

/(课程设计)题目带式运输机传动装置设计学生姓名 学号ﻩ学院信息与控制学院专业测控技术与仪器指导教师 张永宏二O一一年六月目一、精密机械课程设计任务书。………………。2二、精密机械课程设计说明书………………２１传动方案拟定……………．………………。２2电动机的选择………．……。23计算总传动比及分配各级的传动比………………。……．44运动参数及动力参数计算…………。……。５5传动零件的设计计算………………….…．66轴的设计计算…………．.。．．127滚动轴承的选择及校核计算………….…１88键联接的选择及计算………．.……………２２9设计小结………………….．２３10参考资料目录……………..23三、设计图纸…………26精密机械课程设计任务书班级姓名设计题目:带式运输机传动装置设计布置形式：设计用于带式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器传动简图如下：原始数据:数据编号1234567891０运输带工作拉力F/N１10011501２００１2５0１30013501４0０１45０1５001150运输带工作速度V/(m/s）1。51.61.71。51．551.61.551.6１．７1。8卷筒直径D/ｍｍ25026０270２402５０２６0２50２60２8０30０数据编号111213１4１５运输带工作拉力F/N１600１６50１7００175０18０0运输带工作速度V/(ｍ/ｓ)1.51。61.７１。61.８卷筒直径D／ｍm26０280３０025030０工作条件:一班制，连续单向运转。载荷平稳，室内工作，有粉尘.使用期限:1０年动力来源：三相交流电(220V/３80V）运输带速度允许误差：±5％.最终提交的文件（全部为Woｒd电子文件）包括：精密机械课程设计任务书(一份)；精密机械课程设计说明书（一份)；设计图纸（两张零件图—大齿轮以及与大齿轮相连的轴）。要求完成日期：本学期结束前设计计算说明书一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动工作条件:使用年限8年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。原始数据:运输带工作拉力F=1500N；带速V=１.７m/s；滚筒直径D=280mm;滚筒长度Ｌ=500mm.二、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：（1）传动装置的总功率：η总＝η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0．９６×0.982×０.97×0．9９×0．96=0.８８5（2）电机所需的工作功率：P工作＝ＦV／10０0η总=1500×1。７/（1000×０．885)=２.８８KＷ3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速:n筒＝６0×1000Ｖ/πＤ=60×1000×1．7/（π×２8０)=１15。96ｒ/min按手册P７表1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I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为Ｉ’a=６～20。故电动机转速的可选范围为n’ｄ=I’a×n筒=(6～20）×11５.96=695。８～2319。2r/min符合这一范围的同步转速有750、１00０、和1５00r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表.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，可见第２方案比较适合，则选n＝10０0r/mｉn

。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y13２M-4.其主要性能：额定功率:4KW,满载转速１440r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比１、总传动比：ｉ总＝n电动/ｎ筒=1４４０/１１５.9６=1２.422、分配各级传动比据指导书Ｐ7表１，取齿轮ｉ齿轮=6（单级减速器i=3～６合理）∵i总=i齿轮×I带∴i带＝ｉ总／i齿轮=12.42/3=4．14四、运动参数及动力参数计算１、计算各轴转速（r/ｍin)nI=n电机=1440r／ｍｉｎn＝２\*ROMAＮＩI＝nI/i带=１44０/4.14=347。83(ｒ／min)n=3\*ROMAＮＩII=n=2＼＊ROMANIＩ/i齿轮=３47.83/3＝1１５．94（r/min)计算各轴的功率（ＫＷ）P=1\＊ROMANI=P工作=Pmηc=5.５×０.95＝5.23KWP=２\*ＲOMAＮIＩ＝P＝1＼*ROMＡNI×ηr×ηg=5。２3×０.９6=５。0２KＷＰ=3\＊ROMＡNＩII=P=2\*ROMANII×η轴承×η齿轮=5。02×0.98×0．96=4。87KW3计算各轴扭矩(Ｎ·mｍ）4To＝9550×Pm／Ｎm=9550×5.5／1440=３6。48NmmT=1\＊ROMＡNI=9550×P=1＼＊RＯＭANＩ/n=1＼*ROＭANI=95５０×5。２3/１４４0=３4.69Ｎ·mT＝2\＊ROMＡNII=9５5０×P=２\＊ROMANＩI/ｎ=2\＊ＲＯMＡＮII＝9550×5．02/321.43＝14９.１5N·mTｗ=955０×PＷ/nW=955０×4。87/10７。1４＝434。09N·m五、传动零件的设计计算皮带轮传动的设计计算选择普通V选带截型由课本Ｐ８3表5—9得：ｋA=1．2PC=KＡP＝1．２×3=３。9KＷ由课本P8２图5－１０得：选用A型V带确定带轮基准直径,并验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75~10０则取dd１＝100ｍm>ｄmin=75dｄ2=n1/n2·dd1=9６０/４58.２×100=２０9.５mm由课本Ｐ74表5—4，取dd2＝２０0mm实际从动轮转速n2'=ｎ1dｄ1/dd2＝９6０×=480ｒ／min转速误差为：n２－n2’/ｎ2=－0.0４８〈0。０5（允许）带速V：Ｖ=πｄd1n1/60×1000=π×１0０×960/60×1000=5。03ｍ/s在5~25m/ｓ确定带长和中心矩根据课本P84式（5－1４）得7（ｄｄ1+dｄ2）≤a0≤2（ｄd1＋dｄ2）７（１００+200）≤ａ0≤2×（10０+200）所以有：210mm≤ａ0≤由课本P84式（5—15）得:L0=2ａ0+1．5７（dd1+dｄ２）+（ｄd２-dｄ1)/4a=2×5０0+1。5７（100＋2０0)＋(200—１0０）２/4×50０＝1476mｍ根据课本Ｐ71表(５－2）取Lｄ=１400根据课本P84式(5—1６）得：a≈ａ０+Ld-L0/2=500＋140０－1476/2＝５0０-38=4６2mm（4)验算小带轮包角α1=1８00—dd２-dd1/a×57。30=18００－200-100/４62×57．30=１800－1２.４0=167．60〉1２00（适用)（5）确定带的根数根据课本Ｐ１=0.９5ＫW△P1＝0.1１ＫWＫα=0．96ＫL=0．96得Z=ＰC/Ｐ’＝PC/(P1＋△P1)KαKＬ=3。9/（0。９5＋0。1１)×０。96×0。9６=3.99（6）计算轴上压力由课本表查得q=0．1ｋg／mＦ0＝50０PC／ＺV（2。5/Kα—1)+ｑV２＝［500×３.９/４×5．0３×（2.5/0.96－1）+0.１×5.03２]Ｎ=1５8.01N则作用在轴承的压力FＱ，ＦQ=2ZF0sinα1/２＝2×4×158.01siｎ16７．６/2=１256。７N2、齿轮传动的设计计算（１）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Ｃr调质，齿面硬度为240～260HＢS.大齿轮选用４5钢,调质，齿面硬度２2０ＨＢS;根据表选7级精度。齿面精糙度Ra≤1。６～３.2μm（2）按齿面接触疲劳强度设计由ｄ1≥７６.4３(kT１（u+1）/φｄu［σH]２）1/3由式（６-１5)确定有关参数如下:传动比ｉ齿=６取小齿轮齿数Z1=20.则大齿轮齿数：Z２=iZ1=6×2０＝120实际传动比I0=120／2=60传动比误差：ｉ—i0/I=６-6/6=0%＜2．５％可用齿数比：u=ｉ0＝6由表取φd=０．9（3)转矩T１T1=9.55×１0６×Ｐ/ｎ1＝9.5５×106×２.４/4５８。2＝50０２1。8N·mm(4)载荷系数k取k＝1(5）许用接触应力［σH］［σH］=σHlimZNT/SH由课本查得:σHlimZ1=570ＭｐaσＨlimZ２=350Mpａ由课本Ｐ13３式6－52计算应力循环次数NLNL１=60n1ｒth=６0×458.２×１×（1６×36５×8）=1。2８×１09NL2=ＮL1／ｉ=１.２8×10９/６=2.１4×１０8由课本查得接触疲劳的寿命系数：ＺNＴ1=０.9２ＺNＴ2＝0。９８通用齿轮和一般工业齿轮,按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0[σＨ］1＝σＨｌim1ZＮT1／ＳH=570×0。９２/1。0Mpa=５２4.4Ｍpa[σＨ]2＝σHliｍ2ZNT2/SＨ＝35０×０．9８/1.0Mpa=３43Mｐa故得：d1≥7６。43(kT１（u+１）/φｄｕ[σH］2）1/3=76．４3［1×50021．8×（6+1）/0.9×6×3４32]１/3=48.9７mｍ模数：ｍ＝d1/Z1=48。97/2０=２。４5mm根据课本表取标准模数:m=2.５mm(6）校核齿根弯曲疲劳强度σF=(2kT1/bm2Ｚ1）ＹFaYＳa≤[σH］确定有关参数和系数分度圆直径:d1＝ｍZ１=2．5×2０mm=50ｍmd2=mZ２=２.5×120mｍ＝300mm齿宽：b=φｄd1＝0。９×50mm=４５mｍ取b=45mmb１=５0mm（７）齿形系数YＦa和应力修正系数YSa根据齿数Z１=20，Z2=120由表6-9相得YFａ1=2．80ＹSａ1=1。55ＹFa2＝2．14YSa2=１。83(8）许用弯曲应力［σＦ］［σF］=σFlｉmＹSＴYＮT/SF由设计手册查得：σＦlｉm1=２９0MpａσＦｌim2=２１0MpaYNT1=０．88YＮＴ２=0．9试验齿轮的应力修正系数YＳT＝２按一般可靠度选取安全系数SF=１．25计算两轮的许用弯曲应力[σF］１=σFlim１YＳTYNＴ１/ＳF＝290×2×０.88/1。2５Mpa=408。32Ｍpa[σＦ］2=σＦlim2YSＴYNT２/ＳF=210×２×0。９/1。25Mpa=30２。4Mｐa将求得的各参数代入式（６－４9)σＦ1=（2kT1/ｂm2Z1）YＦａ1YSa１＝(２×1×500２１。8／45×2。52×20）×２。80×1．5５Mpa＝7７．2Mpa〈［σＦ］1σF2=(2kＴ1/bm2Z2）ＹＦａ1ＹSa１=(2×1×50０21.８/4５×2。52×1２0）×２。1４×１。8３Mpa＝11。6Mpa〈［σF］２故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9）计算齿轮传动的中心矩aa=m／2(Z1＋Ｚ２)＝２．５/2（20+１２0)=175mm(１0）计算齿轮的圆周速度ＶV=πｄ1n1／６0×1000=３．１４×5０×4５8．2/60×1000=1。２m/s六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45＃调质，硬度2１７~255HＢS根据设计手册例题,并查表10-２，取c=115d≥１15(2．304/458。2）1/3mｍ＝考虑有键槽,将直径增大5％,则d=19.7×（1+5％）mｍ=２0.69∴选d=2２mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2)确定轴各段直径和长度工段：d1=2２ｍm长度取L１=５０mｍ∵h＝2ｃc=１。5mm=2\＊ＲＯＭANII段：ｄ2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mｍ∴ｄ2=28mm初选用72０6c型角接触球轴承,其内径为３0ｍm，宽度为1６mｍ考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20ｍm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此，取该段长为５５mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故=2\＊ROMANＩI段长:L2＝(2＋２0＋1６+５5）=９3mm＝3\＊ROＭANIII段直径ｄ3=35mmL3=L１-L＝50-2=４8mmⅣ段直径d4＝45mm由手册得:c=１。5ｈ=2c＝2×1．5=3mmd4=d3＋２h=3５+２×3=41mm长度与右面的套筒相同,即L４＝20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸ｈ＝3.该段直径应取：（30+3×2）=３６mm因此将Ⅳ段设计成阶梯形,左段直径为36mmⅤ段直径d5＝３0mｍ。长度L5=１9mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100ｍｍ(３)按弯矩复合强度计算①求分度圆直径:已知d１=50mm②求转矩：已知T2=5002１.8N·mｍ③求圆周力:ＦtFt＝２T２/d2=5002１。８／50＝100０.436N④求径向力FrFr=Ft·tanα=1０0０。436×tan20０=36４.1N⑤因为该轴两轴承对称，所以:LＡ=LB=50mｍ(1）绘制轴受力简图（如图ａ）(2）绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力：FAY=ＦBY=Fr/２=182.05NFAＺ=FBZ＝Ｆt／2=5００.2N由两边对称，知截面C的弯矩也对称.截面C在垂直面弯矩为MC1=FAｙL／2=182.０5×５０=9。１Ｎ·m（3）绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC２=FAZL/2=500。２×５0=25N·ｍ(4)绘制合弯矩图（如图d)MC=（ＭC1２+MC22）1／２=（9．１2+2５２)1/2=26。6N·m（5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=９.55×（P２／n2)×10６=48Ｎ·m(６）绘制当量弯矩图（如图f)转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化,取α=１，截面Ｃ处的当量弯矩：Mec=[MC2＋（αT）2]1／２=[２6．6２+(1×48）2]１/２=54．８8N·m(７)校核危险截面Ｃ的强度σe=Mec/0.１ｄ3３=９9。6/0．1×413=１4.５MPa<［σ-1］b＝6０MＰa∴该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度(217～255ＨＢS)根据设计手册表取c＝115d≥c（P3/n3）1／3=115（２.168／７6．4)1／３＝３5.0８ｍm取d=3５mm2、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。（２）确定轴的各段直径和长度初选7２0７c型角接球轴承,其内径为35ｍm,宽度为17ｍｍ。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(3）按弯扭复合强度计算①求分度圆直径：已知d2=30０ｍｍ②求转矩：已知T3=271Ｎ·m③求圆周力Ft:Ft=2T3／d2＝2×271×103/300=1806．7N④求径向力FrＦr=Ft·tａnα=18０6.7×0.36379=6５7。2N⑤∵两轴承对称∴ＬＡ=LB=49mm(1）求支反力FAＸ、FBY、FAZ、FＢＺFAＸ=ＦBY＝Fr/2=６57。2/2=328．6NFＡZ=FＢZ＝Ft/２=18０6。７/２=903。３５N(2)由两边对称，书籍截Ｃ的弯矩也对称截面Ｃ在垂直面弯矩为MC1＝FＡYL/２＝328．６×49=16.1N·m（3)截面C在水平面弯矩为MC2＝ＦAZL/2=903。3５×49=４4。26N·ｍ（4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22)１/2=(16。１2+44.26２）1/2＝47。１N·m（5）计算当量弯矩：根据课本Ｐ235得α=1Mec=［MＣ2+(αＴ）2］1／２=［47．1２+（1×271）2]１/2=275.06N·ｍ(6)校核危险截面C的强度由式（10－3）σe＝Mec/(０.1ｄ)=27５。0６/(０.１×４５3）=1．３6Mpa〈［σ-1]b=６０Mｐa∴此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命16×36５×8=4872０小时1、计算输入轴承（1）已知nⅡ=4５8．2ｒ/min两轴承径向反力：FＲ1=ＦR２=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型轴承内部轴向FS=０.63FR则FＳ1=FS2=0。63FR１=３1５．１N（2）∵FS1+Fa＝FＳ2Ｆa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA１=FS1=3１5.1ＮFA2=FS２=3１5．1N(3）求系数x、ｙ/FＡ１/FR１=３１5。1N/500。2Ｎ=0．63ＦＡ２／FR2＝315.１N/５０0。2N=0。6３根据课本表得e＝０．68ＦA1/FR1〈ex1=1FA2/FＲ2＜ex2=1ｙ1=0y２=0（4)计算当量载荷P1、P2根据课本表取fP=1。５P１=fＰ(x１FR１+ｙ１FA1)=1.5×(１×500.2+0)＝750。3NＰ2=fp（x2FR1+y２FＡ2）＝１。5×(1×50０。2+0)＝750．３Ｎ（5）轴承寿命计算∵P1=Ｐ2故取P＝750。3N∵角接触球轴承ε=3根据手册得7２06AC型的Ｃｒ=23００0ＮLH=16670／n(fｔCr/P)ε=16６７0／458.2×（1×23000/7５0.3）3=1047５0０h>48７２０ｈ∴预期寿命足够２、计算输出轴承(1）已知nⅢ=76．４r/minＦa=０FR=ＦAZ＝903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据课本得ＦS=0。0６3FR，则ＦS1＝FS2=0．63FＲ=0。６3×903．3５＝569．1N（2)计算轴向载荷FA1、ＦA2∵FS１+Ｆａ=FS2Fa＝0∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷:ＦA1=ＦＡ2=ＦS１=５69.1N(3）求系数x、yＦＡ1/FR1=5６9．1/903.35=０.６３FＡ2／FR２=569．１／930。35＝0．63根据课本表得：e=0．68∵ＦＡ1/FＲ1<e∴x1=1ｙ１＝0∵ＦA2/FR2〈e∴x2=1ｙ2=0(４）计算当量动载荷Ｐ１、P2根据表取fＰ=1.５P1=fP（x1ＦR1＋y１FA１）=1．5×(１×90３.35）=135５NP2＝fP（x２FR2+ｙ２ＦA2)=1.5×（１×9０３。3５)＝135５Ｎ(5)计算轴承寿命LH∵P1=P2故P＝135５ε＝３根据手册７207AC型轴承Ｃr=３0500Ｎ根据课本表得:ft=１Ｌh=16670／ｎ（ftCr/P）ε=166７0/7６.4×（1×305０0／１3５5）3=2４88378。6h>487２0h∴此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径d1=22mm,Ｌ１＝5０mm查手册得,选用Ｃ型平键,得:键A8×7GB1096-７9l=L1－b=５0—８=４2mｍT2＝48N·mh=７ｍm得σｐ=4T2/dｈl=4×４８０00/22×７×４2=29.６８Mpa<[σR］（１1０Mpa）2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径ｄ3=35mmＬ3=48ｍmT＝２71N·ｍ查手册P51选A型平键键10×8GＢ1０96—７９l=Ｌ3－b=48-10=3８mｍh＝8mmσp=4T/dhl＝4×２７10０0/３5×８×38=101．87Mpa＜［σp](110Mpa）3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2＝5１mmL2=5０mmT=6１.5Ｎm查手册Ｐ５1选用Ａ型平键键1６×1０GB1０９6—79l＝Ｌ2-ｂ=5０-１6＝34ｍｍh=10mmσp＝4Ｔ/dhl=4×６１００/5１×1０×３4=60。3Mpa<[σp]Ｆ＝１500NＶ=1。７m/sD=280mmL＝500mmn滚筒=76。4r/ｍinη总=0．８４１2P工作=2。4KW电动机型号Ｙ1３２M—4i总=１２．５7据手册得ｉ齿轮=6i带=2.095nI=1440r／ｍiｎn＝2＼*ROMAＮII＝321.４3r/miｎn=３\*ＲOMANIII＝1０７．14ｒ／ｍｉnP=1\＊ROMＡＮI=5．23KWP=2\＊ROMAＮII=５.02ＫＷP=３\*ＲOＭANIIＩ=４。87KWＴ0=36．48ＮmmT=１\*ROMANI=３4.6９N·mmT=2＼＊ROMANII=１４9．15N·mｍT=3\＊ＲＯMＡNIIＩ=4３4。０9N·mｍdd２=２09。５mｍ取标准值ｄｄ２=20０ｍｍn2’V=５．０3ｍ210mｍ≤a0≤取a0=５０0Ld=1400a0=４62mmZ=4根Ｆ0=１５８.０1ＮFQ＝１256。７Nｉ齿=６Z1=20Z2=120u=6Ｔ1=5０0２１。8N·ｍｍαHliｍＺ1=570MpａαHlimZ２＝３５0MpaNＬ１＝1.２8×109ＮＬ2＝２。1４×108ZNＴ1＝0．9２ZNT２=0.9８［σH]1=５２4.4Mｐa[σＨ］２=３43Mpaｄ1＝4８。97mｍm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=５0mｍＹＦa１=２。８０YSa1=1。５5ＹFa2=2。14ＹSa２＝1。83σFliｍ１=290MpaσＦｌiｍ2＝2１0MｐａYNT1=0.88YＮT2＝0.９ＹST=2SF=１.25σF1＝７7。2ＭpaσF2＝11。6Ｍpaa=1７5mmＶ=1.２ｍ/sｄ=2