皮带式流水线的机械调速装置设计毕业设计论文.doc

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1、附件1：毕业设计封面与规范课 题 皮带式流水线的机械调速装置设计毕业设计真实性承诺及指导教师声明学生毕业设计真实性承诺本人郑重声明：所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。学生(签名)： 日 期： 指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生毕业设计所涉及的内容进行严格审核，确

2、定其成果均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师（签名）： 日 期： 摘 要本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；根据带式输送机传动装置的结构设计，论述电动机，传动装置的总传动比及其分配，传动装置的运动和动力装置参数，带传动设计，密封与润滑轴承的选择，轴的设计，键的选择，减速机箱体的设计，减速器附件设计，齿轮传动设计，齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算。关键词 电动机 齿轮 轴。第一章1. 传动装置总体设计方案运输带工作拉力F/N 4000 。运输带工作速度v/(m/

3、s) 0.3 。 卷筒直径D/mm 500 。1）外传动机构为V带传动。2）减速器为单级直齿圆柱齿轮减速器。 3) 方案简图如上图4）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分为单级直齿圆柱齿轮减速器，这是单级圆柱齿轮中应用较广泛的一种。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1

4、).总传动比为 (2).分配传动比考虑润滑条件等因素，初定 3. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 2).各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3）.各轴的扭矩I轴 II轴 III轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。轴名功率P/kw转矩T/(Nmm)转速n/(r/min)传动比效率I轴1.4014.2394040.95II轴1.34454.622354.10.96III轴1.265210.4657.410.98卷筒轴1.22202.9857.44、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，

5、全封闭自扇冷式结构，额定电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计基础课程设计指导与简明手册表22可知： ： V带传动效率 0.96 ：滚动轴承效率 0.99（球轴承） ：齿轮传动效率 0.97 （8级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速按表21推荐的传动比合理范围，单级圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有、1000。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，

6、决定选用同步转速为1000的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计基础课程设计指导与简明手册表92选定电动机型号为Y100L-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y100L-6 1.5 940 2 2电动机的主要安装尺寸和外形如下表：中心高外型尺寸L（AC/2+AD）HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD100380 332.5 245160 1401228 608 28.0095. 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数并初选螺旋角(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，载

7、荷较平稳，速度不高，故选用8级精度。(3)材料选择。由机械设计表2-2-18大小齿轮都选用45钢调质处理，齿面硬度分别为220HBS,260HBS,二者材料硬度差为40HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数(5)初选螺旋角=132) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2) 按齿面接触疲劳强度设计。确定式中各项数值：因载荷较平稳，初选=1.5由机械设计表2-2-25，取由机械设计表2-2-22查得材料的弹性影响系数由机械设计，查得一般取Z=0.750.88，因齿数较少，所以取由式（6-12），NN由图2-2-16查得，,按齿面硬度查图

8、2-2-17得，取；取设计齿轮参数修正：由表2-2-9查得，由图2-2-24查得，由图2-2-24查得，一般直齿圆柱齿轮传动取，此处则选取第一系列标准模数3)齿轮主要几何尺寸：圆整中心距，取则 计算分度圆直径和齿宽 4) 校核齿根弯曲疲劳强度(1).确定公式内的各计算数值由机械设计表2-2-24，取=0.7，由机械设计图2-2-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；由机械设计图2-2-19取弯曲疲劳寿命系数，；计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，应力修正系数Y=2,有 计算载荷系数； 查取齿形系数； 由教材复合齿形系数图查得；查取应力校正系数；由机械设计表

9、2-2-24查得；(2).校核计算 齿根弯曲疲劳强度足够。 由于齿轮的模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.71并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 (5).结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。绘制大齿轮零件图如下。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采

10、用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。6. 滚动轴承和传动轴的设计(一).轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理。根据机械设计表2-4-10，取，于是 ，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查机械设计表2-3-1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LX3型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔

11、径 ，故取半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度.轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足半联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比小，现取 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查手册表选取轴承代号为7009AC的角接触球轴承，其尺寸为，故；而。 3). 取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为55mm，为了使套筒端面

12、可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).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。按由机械设计基础课程设计指导与简明手册附表8-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，

13、长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，

14、扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表2-4-1查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面A，,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端

15、），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面显然更不必校核。截面为危险截面，截面的左右两侧均需校核。待添加的隐藏文字内容2 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 弯曲正应力为对称循环弯应力，扭转切应力为脉冲循环应变力，, 轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表2-4-1得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表1.6查取。因，可查得 ， 又由机械设计图2.8并经插值可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由机械设计查图2.9 ，；由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由查图

16、2.12 ， 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 已知碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 弯曲正应力为对称循环弯应力，扭转切应力为脉冲循环应变力，,过盈配合处的，由机械设计附表1.4,取，用插值法得 ， ， 轴按磨削加工，由查图2.12 ， 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。 (二).齿轮轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速小齿轮的分度圆直径 而 716.

17、4N.初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据机械设计表2-4-1，取C=120，于是 ，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足带轮的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查手册附表10-7选取轴承代号为7007AC的角接触球轴承，其尺寸为，故；而。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端-的直径，。轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。

18、 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。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，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计基础课程设计指导与简明手册附表8-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。 (三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 . 计算输出轴承(1).已

19、知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7009AC，轴承内部的轴向力 (2).由输出轴的计算可知因为，故轴承被“压紧”，轴承被“放松”，得： (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计表2-4-12，取，则 (5).轴承寿命计算 由于，取，查表2-4-11取，角接触球轴承，取， 查手册得7009AC型角接触球轴承的，则 故满足预期寿命。7. 键联接设计 .带轮与输入轴间键的选择轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003).输出轴与齿轮间键的选择轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003).

20、输出轴与联轴器间键的选择轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)8.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用浸油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模

21、方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在

22、机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M8轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M5定位销直径=（0.70.8）6，至外机壁距离查机械设计基础课程设计指导

23、与简明手册161814，至凸缘边缘距离查机械课程设计手册2216外机壁至轴承座端面距离=+（812）48大齿轮顶圆与内机壁距离1.210齿轮端面与内机壁距离11机座肋厚 轴承端盖外径+（55.5） 115 9. 润滑密封设计对于单级直齿圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺

24、柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。10.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器2.载荷计算.见轴的设计。四 设计小结 这次关于带式运输机上的单级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、CAD实用软件、机械工

25、程材料、机械设计手册等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。五 参考资料 刘纪新 王世建 唐世英，机械制图，北京：现代教育出版社，2011.6 谭放鸣，机械设计，北京：化学工业出版社，2011.8 濮良贵 纪名刚机械设计（第八版） 高等教育出版社 2006年 彭宇辉，机械设计基础课程设计指导与简明手册，长沙：中南大学出版社，2009.5 武建华材料力学 重庆大学出版社 2002年