机械设计课程设计胶带式输送机传动装置.doc

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1、机械设计课程设计设计说明书设计题目 胶带式输送机传动装置设计者 班级 运升101 指导老师 时间 2011.12目录第一章 概述1 1-1 前言1 1-2设计任务书2第二章 减速器的结构草图3第三章 电机的选择4第四章 传动装置的运动和动力参数计算6 4-1分配传动比6 4-2传动装置的运动和动力参数计算6第五章 V带的设计及选择8 第六章 高速级直齿轮设计和强度校核10 6-1 齿面接触强度计算10 6-2 轮齿弯曲强度验算11 6-3 结构设计16第七章 斜齿轮设计和强度校核13 7-1 齿面接触疲劳强度计算13 7-2 轮齿弯曲强度验算14 7-3 结构设计15第八章 轴的初步设计18

2、8-1 选择轴的材料18 8-2 估算齿轮轴径18 8-3确定各段轴的尺寸18第九章 轴的校核 19 9-1高速轴的校核19 9-2低速轴的校核20第十章 键和联轴器的选择 23 10-1键连接选择23 10-2联轴器选择23第十一章 减速器附件2411-1箱体设计2411-2附件24第十二章 减速器润滑方式及密封26第十三章 结语27 第一章 概述1-1 前言本书是根据学校课程安排，在学习了机械设计基础这门课的基础上，为了完成作业编写而成。书内主要设计的是两级圆柱齿轮减速器，适用于机械加工过程中使用，可供机械加工人员参考。减速器设计书系列是由2010级运升一班全体同学在老师的指导下编写，本书

3、是此系列之一，可对比其他减速器设计书一起使用。本书是按设计的进程，编写了电机的选择，带传动的设计，齿轮的设计，轴的设计，箱体的设计和减速器附件的设计等。对各部分的尺寸和结构选择均有详细的说明并加有设计图。同时，为使机械设计基础课程能够与现代计算机技术结合起来，本书的编写设计过程应用了机械CAD、画图工具等软件技术。本书参考的资料有：机械设计基础(高等教育出版社)第七版，机械设计课程设计（东北大学出版社），机械设计师手册（机械工程出版）等。承蒙韩旭东老师审阅书稿，提出了许多宝贵建议，在此谨致谢意。谨请读者对书中不妥之处提出宝贵意见。编 编者 2011年1月1-2 设计任务书 低速级:斜齿轮 高速

4、级：直齿轮设计条件：设计热处理车间零件情况传送设备，该设备传动系有电机、减速器传至传送带二班制工作，工作期限八年。题目项目123456轮毂直径300330350350380300传送带传送速度0.630.750.850.800.800.70传送带从动轴所需要扭矩7006706506501050900本组选用第一组数据传动装置简图：第二章 减速器的结构草图第三章 电动机的选择1.选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2.确定电动机效率Pw 按下试计算 试中Fw=4666N V=0.63m/s 工作装置的效率考虑胶带卷筒器及其轴承的效率

5、取 代入上试得 电动机的输出功率功率 按下式 式中为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率由试 由表2-4滚动轴承效率=0.99：联轴器传动效率= 0.99：齿轮传动效率=0.97（7级精度一般齿轮传动）则=0.833所以电动机所需工作功率为 因载荷平稳，电动机核定功率Pw只需要稍大于Po即可。按表4.12-1中Y系列电动机数据，选电动机的核定功率Pw为4.0kw。3.确定电动机转速按表2-1推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为 现以同步转速有1500和1000两种方案进行比较，由表4.12-1查的电动机数据，计算出的总传动比列于表1.1-1表1.1-1 电动机

6、数据及总传动比方案号电动机型号额定功率/kw同步转速/（r/min）满载转速（r/min）电动机质量/kg总传动比1Y112M-44150014405135.882Y132M1-6410009607323.94综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2。电动机型号为Y132M1-6，额定功率为4KW,同步转速为1000,满载转速为960r/min,由表4.12-2查得电动机的中心高H=132mm,外伸轴段DE=3880mm。第四章 传动装置的运动和动力参数4-1.分配传动比1.总传动比为 2.分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 ，4-2 计算传动装

7、置的运动和动力参数1.各轴的转速 0轴 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 2.各轴的输入功率 0轴 P3.53kw I轴 kwII轴 kwIII轴 kw 卷筒轴 kw 3.各轴的输入转矩电动机轴 I轴 II轴 III轴 工作轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。项目电动机轴轴轴工作轴转速（r/min）960480119.440.0940.09功率P（kw）3.533.353.223.093.03转矩T（Nm）35.1266.72257.55736.08721.43传动比i14.673.571效率0.990.970.970.93第五章 V带的设计及选择已知条件：Y132M1-6额定功率：P=4K

8、W,满载转速n1=960r/min 从动轴转速n2=480r/min两班制工作1、计算功率 由表8-3查得工作情况系数 ，故 2、选择V带型号 根据上述数据，查图8-4(机设)选B型V带。3.确定带轮直径 （1）、参考图8-2a（机设）及表8-4（机设）选取小带轮直径 （2）、从动带轮直径 查表8-4（机设） 取4、验算带速 小于25m/s 5.确定中心距和带长（1）、初选中心距 取（2）、初算带的基准长度查表8-1(机设)取带的基准长度Ld=1400mm、计算中心距:a 6.验算小带轮包角1 能满足要求 7.确定V带根数Z (1)、单根V带所能传递的功率由表8-2a运用线性插值法求n1=96

9、0r/min和时的 额定功率P0值。 (2)、单根V带传递功率的增量P0 已知B型小带轮转速n1=960r/min传动比i=2 由表（8-2b）查得P0=0.29Kw (3)、由表查得（8-5）查得包角系数 (4)、由表(8-6)查得长度系数KL=0.90 (5)、计算V带根数Z， 取Z=3根 所以采用V带为B-1400X3 8作用在带轮轴上的力 F0，由式（8-17）求单根V带的张紧力 q由表8-8查得q=0.17kg/m 9计算对轴的压力FQ 10确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图 小带轮基准直径dd1=125mm大带轮基准直径dd2=250mm，基准图见零件工作图。第六章 高速级直齿轮设

10、计和强度计算 6-1. 齿轮面接触强度计算1.确定作用在小齿轮上的转矩 2选择齿轮材料，确定许用接触应力根据工作要求，采用 齿面硬度350HBS 小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS 大齿轮选用45钢，调质，硬度为220HBS 由表9-5的公式，可确定许用接触应力 小齿轮=380+0.7HBS=380+0.7260=562Mpa 大齿轮=380+0.7HBS=380+0.7220=534Mpa3.选取齿宽系数,取=0.44.确定载荷系数K，因齿轮相对轴承对称布置，且载荷较平 衡，故取K=1.35。5计算中心距a a=48(i+1) 6.选择齿数并确定模数 取Z1=28则Z2=IZ1=42

11、8=113 m=取标准模数（表9-1）m=2mm7.齿轮几何尺寸计算 小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 d1=mz1=228=56mm a1=d1+2m=56+22=60mm 大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 d2=mz2=2113=226mm da2=d2+2m=226+4=230mm中心距 a=(d1+d2)/2=(56+226)/2=141大齿轮宽度 b2=aa=0.4141=56.4mm小齿轮宽度 因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一般b1应比b2宽些，取b1=b2+5=56.4+5=61.48确定齿轮的精度等级 齿轮圆周速度 V=(d1n1）/60000=

12、(3.1470750)/60000=1.43m/s根据工作要求和圆周速度，由表（9-3）选用8级等级6-2 齿轮弯曲强度验算1.确定许用弯曲应力 根据表（9-7）查得2.查取齿形系数,比较/ 小齿轮z1=28，由表9-6查得=2.56, 大齿轮Z2=113由表9-6查得=2.20 /=2.56/192=0.013 /=2.20/184=0.012 因/所以应验算小齿轮3验算弯曲应力 计算时应以齿宽b2代入，则=(21.46.67102.56)/56.4282=75.69Mpa192Mpa 安 全 6-3 结构设计第七章 斜齿轮设计和强度计算7-1 齿面接触疲劳强度计算 1）选择齿轮材料、确定许

13、用接触应力【】2 根据工作要求，采用齿面硬度350HBS 小齿轮选用40Cr钢，调质，硬度为260HBS. 大齿轮选用42SiMn钢，调质，硬度为220HBS根据表9-5公式确定许用接触应力【】 小齿轮【】=380+260=640Mpa 大齿轮【】=380+220=600Mpa2)选择齿宽系数=0.43）确定载荷系数K 因齿轮相对轴承对称布置，且带式输送机载荷较平稳，取K=1.3 4)初步计算中心距由公式（9-27）知，a=46(i+1)=46(2.98+1)=183.08=168.53mm=169mm5)选择齿数、螺旋角、确定模数取小齿轮数Z=20,则Z=iZ=2.9820=59.6 取Z=

14、60 中心距取为a=169初步选定=12由公式（9-28）可得法向模数m=4.133mm根据表9-1，取m=4mm,取为标准模板后，必须按式（9-29）重新计算精准的螺旋角。即 =arccos=arccos=arccos0.9467=18.782 在8-20范围内，上述参数合适。 6）确定其他尺寸。分度圆直径：d=84.50mmd=253.51mm齿顶圆直径：d= d+2m=84.50+24=92.50mmd=d+2m=253.51+24=261.51mm齿根圆直径：d=d-2.5 m=84.50-2.54=74.50mm d= d-2.5 m=253.51-2.54=243.51mm中心距：

15、a=169.005=169mm大齿轮齿宽：b=a=0.4169=67.6mm.取 b=70mm大齿轮齿宽：b= b+(5-10)=7580mm 取 b=75mm小齿轮齿面硬，为便于安装，故齿宽要大些，以免工作时在大齿轮齿面上造成压痕。7）确定齿轮精度等级 齿轮周转速度V=80.53根据工作要求及周转速度，由表9-3取9度等级7-2 齿轮弯曲强度验算 1）确定许应弯曲应力带式输送机齿轮传动是单向传动，由9-7可得齿轮的许用弯曲应力。【】=155+0.3HBS=155+0.3260=233Mpa【】=155+0.3HBS=155+0.3220=221Mpa 2)查齿形系数斜齿轮应按当量齿数z,查Y

16、值Z=23.57=24Z=71由表9-6查的：Y=2.67. Y=2.25 =0.1146 =0.010因 应验算小齿轮3）验算弯曲应力：由式（9-30）得：=60.45Mpa233 Mpa验算合用7-3 结构设计 附齿轮传动参数表名称符号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm125160传动比i4.673.59模数mmm22.5压力角2020齿数Z22210328100分度圆直径dmm44206670250齿顶圆直径damm4821075255齿根圆直径dfmm3920163.75243.75齿宽bmm50457570旋向左旋右旋右旋左旋材料40Cr4540Cr45热处理状态调

17、质调质调质调质齿面硬度HBS280240280240第八章 轴的初步设计 8-1 选择轴的材料选取轴的材料为45号钢，热处理为正火回火。由机械设计P276表12-2查的 C1181078-2 估算轴的直径 1轴（高速轴） 考虑到联轴器、键槽的影响，取d122cm2轴 (中间轴)cm取d2353轴 cm取d350cm8-3 确定各段轴的尺寸1、低速轴（径向尺寸） d150 d2=58 d3=60 d4=68 d5=70d6=62 d7=60轴向尺寸 L1=110L2=52 L3=31L4=73 L5=10L6=68 L7=45/2、中间轴（径向尺寸） d135 d2=37 d3=44d4=37

18、d5=35轴向尺寸 L1=36L2=55 L3=10L4=73 L5=423、高速轴(径向尺寸)： d122d2=27 d3=30d4=37 d5=60d6=d4=37 d7=d3=30轴向尺寸： L1=35L2=52 L3 =19L4=89 L5=61L6=12 L7=19九 轴的校核计算9-1 高速轴的校核1、轴强度校核1). 高速轴的强度校核由前面选定轴的材料为45钢，调制处理，由工程材料及其成形基础表查得抗拉强度=700Mpa2）.计算齿轮上受力（受力如图所示） 切向力径向力3）.计算弯矩水平面内的弯矩：垂直面内的弯矩：故 取=0.6， 计算轴上最大应力值： 故高速轴安全，合格。弯矩图

19、如下：2 低速轴的校核1) 低速轴的强度校核由前面选定轴的材料为45钢，调制处理，由工程材料及其成形基础表查得抗拉强度=700Mpa2）.计算齿轮上受力（受力如图所示） 切向力径向力轴向力3）.计算支点反作用力及弯矩支承反力 水平面内的弯矩： 垂直面支承反力垂直面内的弯矩： 合成弯矩轴上转矩T=736.08N.mm4）计算截面I-I,II-II的直径已知轴的材料取45钢调质，查表12-3计算得=0.6， 轴截面I-I处的当量弯矩轴截面II-II处的当量弯矩故轴截面I-I的直径因为在截面处有键槽所以轴的直径要增加，并考虑结构要求取截面II-II处的直径因为在截面处有键槽所以轴的直径要增加，并考虑

20、结构要求取第十章 减速器附件10-1 键联接选择键类型的选择选择45号钢，其许用挤压应力=1501轴左端连接弹性联轴器，键槽部分的轴径为32mm，轴段长56mm，所以选择单圆头普通平键(A型)键b=8mm,h=7mm,L=45mm2轴轴段长为73mm，轴径为43mm，所以选择平头普通平键（A型）键b=12mm,h=8mm,L=63mm轴段长为43mm，轴径为43mm，所以选择平头普通平键（A型）键b=12mm,h=8mm,L=35mm3轴轴段长为68mm，轴径为48mm，所以选择圆头普通平键（A型）键b=14mm,h=9mm,L=58mm右端连接凸缘联轴器，键槽部分的轴径为38mm，轴段长78

21、mm，所以选择单圆头普通平键(A型)键b=10mm,h=8mm,L=69mm10-2 联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器1.减速器进口端 选用TX3型（GB/T 5014-2003）弹性套柱销联轴器，采用Z型轴孔，A型键，轴孔直径d=2230mm,选d=30mm,轴孔长度为L=45mm2.减速器的出口端 选用GY5型（GB/T 5843-2003）弹性套柱销联轴器，采用Y型轴孔，C型键，轴孔直径d=5071mm,选d=50mm,轴孔长度为L=60mm第十一章 减速器附件11-1.箱体设计名称符号参数设计原则箱体壁厚100.025a

22、+3 =8箱盖壁厚180.02a+3 =8凸缘厚度箱座b151.5箱盖b1121.51底座b2252.5箱座肋厚m80.85地脚螺钉型号dfM160.036a+12数目n4轴承旁联接螺栓直径d1M120.75 df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2M12（0.5-0.6）df连接螺栓的间距l160150200轴承盖螺钉直径d38（0.4-0.5）df观察孔盖螺钉d46（0.3-0.4）df定位销直径d9.6（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距离C122C1=C1mind2至凸缘边缘距离C216C2=C2mindf至外箱壁距离C326df至凸缘边缘距离C424箱体外壁至轴承盖座端面的距离l15

23、3C1+ C2+(510)轴承端盖外径D2101 101 106轴承旁连接螺栓距离S115 1 40 139注释：a取低速级中心距，a160mm2.附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 名称规格或参数作用窥视孔视孔盖130100为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为Q235通气器通气螺

24、塞M101减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。材料为Q235轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓（M8）固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。材料为HT200定位销M938为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧

25、联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。材料为45号钢油面指示器油标尺M16检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，采用2型 油塞M201.5换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。材料为Q235起盖螺钉M1242为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。起

26、吊装置吊耳为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳，孔径18。第十二章 减速器润滑方式、密封形式1.润滑本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。1）.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3050。取为60。2）.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3）.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。2.密封形式用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。轴与轴承盖之间用接触式毡圈密封，型号根据轴段选取。第十三章 结语此次减速器，经过大

27、半学期的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.这次作业过程中,我遇到了许多困难,一次又一次的修改设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，令我非常苦恼.后来在老师的指导下,我找到了问题所在之处,并将之解决.同时我还对机械设计基础的知识有了更进一步的了解. 尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了设计一个完整机械的步骤与方法;也对机械制图、autocad软件有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，综合应用才能很好的完成包括机械设计在内的所有工作，也希望学院能多一些这种课程。参考文献机械设计手册机械设计机械设计课程设计工程材料及其成形基础理论力学