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1、2023/5/27,带式运输机传动系统设计(一),机械设计课程设计,2023/5/27,2023/5/27,一、性质：实践性教学环节,第一章 概述,2023/5/27,第一章 概述,二、机械设计的目的（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册）的使用
2、，掌握经验估算等机械设计的基本技能。,2023/5/27,三、课程设计的内容和任务内容：1、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；4、绘制减速器装配图；5、绘制零件工作图；6、编写计算说明书。,第一章 概述,2023/5/27,任务（记）1、绘制减速器装配图1张；（1号图纸，1：2画）2、零件工作图1张；（画低速轴，2号图纸，1：1画）3、设计说明书一份；,第一章 概述,2023/5/27,四、课程设计的步骤1设计准备工作（1）熟悉任务说明书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书，有关资料、图纸等
3、；（3）观察录像、实物、模型，或进行减速器装拆实验等，了解减速器等结构特点与制造过程。,第一章 概述,2023/5/27,2023/5/27,2023/5/27,2023/5/27,减速器的结构,1下箱体,2油标指示器,3上箱体,4透气孔,5检查孔盖,6吊环螺钉,7吊钩,8油塞,9定位销钉,10起盖螺钉孔,2023/5/27,2总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；（4）计算各轴的转速、功率和转矩。,第一章 概述,2023/5/27,3、传动件的设计计算（1）计算带传动、齿轮传动的主要参数和几 何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。,第一章
4、 概述,2023/5/27,4、装配图的草图的绘制（1）确定减速器的结构方案（2）绘制装配图的草图（草图纸），进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、校核深沟球轴承的寿命；（4）绘制减速器附件。,第一章 概述,2023/5/27,5、装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图画；（5）书写技术条件、减速器特性等。,第一章 概述,2023/5/27,6、零件工作图的绘制（1）绘制轴类零件工作图；（2）绘制其他零件的工作图。,第一章 概述,2023/5/27,7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书
5、，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后一段内容应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获和体会以及不足之处,第一章 概述,2023/5/27,五、课程设计的有关注意事项1）草图是提高设计质量的关键 草图也应该按正确图的化例尺寸化，而且作用的顺序要得到画草图时应注意的各零件之间的相关位置，有些细部结构可简化画出。2）设计过程中应该及时检查及时修改 设计过程是一个边绘制、边计算、边修改的过程。应该经常进行自查或互查有错误及时修改。3）注意计算数据的记录和管理 数据是设计的依据、应及时记录与管理计算数据如 有变动及时修改，以便下一部的使用。4）要有
6、集体观念。,第一章 概述,2023/5/27,六、要求1、分组；2、认真；3、在教室设计，不许到寝室，班长每天考勤。,第一章 概述,2023/5/27,七、评分（记）装配图50%，零件图15%，设计说明书20%，出勤15%成绩评分等级：优（A）、良（B）、中（C）、及格（D）、不及格（E）。,第一章 概述,2023/5/27,时间安排,第1周周一至周二：运动学及V带、齿轮传动设计计算周三至周五：结构设计及计算、装配图初步第2周装配图、零件图、设计说明书,2023/5/27,第二章 传动装置的总体设计,2023/5/27,工作条件1）带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤 等。2）输送机运转方向不
7、变，工作载荷稳定。3）工作机传动效率为0.904）使用期限10年，每年300个工作日，两班制工作，每日工作8小时，输送带速度允许误差5%,第二章 传动装置的总体设计,2023/5/27,参数：输送带牵引力F=3.2KN，输送带速度 V=1.6s/mm 滚筒直径 D=450mm,第二章 传动装置的总体设计,2023/5/27,2.3电动机的选择(见实训指导书P117)目前应用最广泛的是Y系列自扇三相异步电动机，其结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。,第二章 传动装置的总体设计,2023/5
8、/27,2.3电动机的选择（记）,1、选择电动机类型 按已知工作条件和要求选用Y系列三相异步电动机。2、同步转速 选1000 r/min或1500 r/min(电动机的转速越低，极对数越多，价格越贵),2023/5/27,3、选择电动机型号工作机所需的输出功率为：Pw=Fv/1000（KW）（F-N,V-m/s）或 Pw=Fv（KW）（F-KN,V-m/s）,2.3电动机的选择（记）,2023/5/27,电动机输出功率:Pd=Pw/Pw=Fv=2联带齿2轴承卷筒取：联=0.99 带=0.96 齿=0.97 轴承=0.99 卷筒=0.90则=0.9920.960.970.9920.90=0.81
9、所以Pd=3.21.6 0.81=6.32KW,2.3电动机的选择（记）,2023/5/27,确定电动机型号(1)根据 Pd=6.32KW Ped（电动机的额定功率）,符合这一范围的同步转速有750r/mm、1000r/mm和1500r/mm查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情况见下表：,2.3电动机的选择（记）,2023/5/27,所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：型号Y132M-4额定功率Ped=7.5KW，满载转速nm=1440r/min，伸出轴长度E=80mm直径D=38mm键槽G=33mm,F=10mm中心高H=132mm外廓尺寸=LHD=515315说明:后面
10、的计算功率用实际功率Pd=6.32KW 计算,转速用 满载转速nm=1440r/min。因为我们设计的是专用减速 器。,2.3电动机的选择,选方案3,2023/5/27,2.4传动比的分配计算（记）,由于卷筒轴的工作转速 n卷筒=601000V/3.14D=6010001.6/（3.14450）=67.8r/min（取68r/min）而：i总=i带 i齿轮 一般 i齿轮=3-5，取 i齿轮=4.5(传动比为小数好，即两齿轮的齿数互质)一般i带=2-5(常用值),i带 7 即：i带=i总/i齿轮=21.2/4.5=4.7,总传动比,2023/5/27,2.5传动装置的运动和动力参数计算,一、各轴
11、的转速n0=nm=1440r/min(电动机的满载转速)n1=nm/i带=1440/4.7=306r/min n2=n1/i齿=306/4.5=68r/min卷筒轴 n卷筒=n2=68 r/min,2023/5/27,二、各轴的输入功率P0=Pd联=6.360.99=6.3 kwP1=P0带轴承=6.30.960.99=5.98kwP2=P1齿=5.980.97=5.8kw（只考虑箱内，所以轴承就没有考虑了）卷筒输入P3=P2轴承联=5.80.990.99=5.68kw,2.5传动装置的运动和动力参数计算,2023/5/27,三、各轴输出转矩0轴 T0=9550P0/nm=95506.3/14
12、40=41.78Nm轴 T1=9550P1/n1=95505.98/306=186.6Nm轴 T2=9550P2/n2=95505.8/68=814.5 Nm 卷筒轴T3=T2=814.5 Nm,2.5传动装置的运动和动力参数计算,2023/5/27,Pd=3.21.6 0.81=6.32KWnm=1440r/mini齿轮=4.5i带=i总/i齿轮=21.2/4.5=4.7,计算结果,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(一)选择三角带型号,由传动系统方案：带式输送机、工作16小时,计算功率：Pc=KsP,查表得：Ks=1.3（工况系数）,选用型号：B型V带(n=1440r/
13、min),第三章传动零件的设计计算,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(二)确定带轮节圆直径D1、D2,查表选推荐值：Dmin=140(125)，选择D1=140mm,取滑动率：e=0.02,D2=idD1(1-e)=2.6339140(1-0.02)=361.371mm,取：D2=355 mm,带实际传动比：,运输机实际转速：,误差：,满足,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(三)验算带速v,v=(525)m/s 合适,(四)确定带长度Lp，中心距a,1）初定中心距：a0,公式：0.7(D1+D2)a0 2(D1+D2),0.7(140+355)a0
14、2(140+355),346.5 a0 990,初取：,a0=500mm,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(四)确定带长度Lp，中心距a,2）计算所需带长：L0,查表取：,a0=500mm,=1800.659mm,3）确定带的节线长度Lp和内周长度Li：,Lp=1840mm，Li=1800mm,4）确定实际中心距：a,取：a=500mm,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(五)验算小带轮包角：a1,a0=500mm,满足,(六)确定三角带根数：Z,查表：皮带单根功率P0内插值计算,P0=2.81kW,查表：皮带弯曲影响系数Kb,Kb=2.6510-3,
15、查表：皮带传动比系数Ki,Ki=1.12,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(六)确定三角带根数：Z,查表：化纤结构胶带材质系数Kq,=0.409kW,查表：皮带长度系数KL,KL=0.95,故：,Kq=0.9,查表：皮带包角系数Ka内插值计算,Ka=0.939,取：Z=3 根,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(七)计算带传动作用在轴上的力：Q,1）计算单根三角带的张力：F0,查表：皮带单位长度质量q,q=0.17kg/m,=206.61（N）,2）作用在轴上的作用力：Q,0.sin(a/2),=23206.612sin(156.309/2),=121
16、3.273（N）,2023/5/27,2023/5/27,V带传动设计,(八)带轮结构设计（仅从动轮）,查表：,f=5mm,m=15mm,e=200.4mmg=12.5mm,d=7.5mm,b=17.4mm,B=(Z-1)e+2g=65mm,D=355mm,De=D+2f=365mm,采用孔板结构，ZG45铸造，查表：,轴孔径：,d=32mm,孔毂径：,d1=2d=64mm,缘毂径：,D0=De2(m+d)=320mm,其他结构尺寸（查图册）,孔毂长：L=64mm,2023/5/27,二、设计齿轮传动（设计步骤及内容按机械基础教材）1、选择材料热处理方式及精度等级 根据工作条件一般用途的减速器
17、采用闭式传动软齿面，查表得 小齿轮 45钢 调质处理 HBS1=250 大齿轮 45钢 正火处理 HBS2=210 大、小齿轮硬度差为20-30HBS精度等级：选8级（GB10095-88）,齿轮传动设计,2023/5/27,2、齿数 取Z1=20-40，Z2=Z1 i齿轮注意：Z1、Z2取整数3、齿宽系数 d=b/d1=1(因为是对称分布，取大点）大、小齿轮同宽b1=b2，通常小齿轮取宽点。b1=b2+5-8。载荷系数K：取,齿轮传动设计,2023/5/27,4、根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径机械基础d1直接取=470MPa 由d1求m(m一定要取标准值，尽量用第一系列),齿轮传动设计,
18、2023/5/27,m定后，先校核弯曲强度，取=400MPa，若弯曲强度合格，计算齿轮所有尺寸，若弯曲强度不合格，加大m，再重算尺寸。(齿轮直径、齿顶高、齿根高、全齿高、中心距、小齿轮宽）5、结构：小齿轮：齿轮轴大齿轮：腹板式、锻造齿轮（结构见机械设计课程设计)结构尺寸：（记）d1=1.6d(d为孔径）D1=df-20(df为齿根圆)D0=0.5(D1+d1)c1=0.3b(b为大齿轮宽)L=b(b为大齿轮宽)d0=0.25(D1-d1),齿轮传动设计,2023/5/27,2023/5/27,高速轴（1）选择轴的材料和热处理方法（45钢，调质处理或者正火处理）（2）按抗扭强度估算轴的最小直径（
19、3）轴的结构设计（参考设计指导书）（4）轴的强度校核低速轴同样的过程,第四章轴的设计计算,2023/5/27,2023/5/27,第五章滚动轴承的选择,2023/5/27,2023/5/27,高速轴滚动轴承的选择,(一)轴承所承受的载荷,由于轴承仅受径向载荷作用，选用深沟球轴承,因RARB，故取RA=2763.523N计算,(二)轴承的当量载荷,查表：轴承的当量载荷为：,P=R=2763.523N,2023/5/27,2023/5/27,高速轴滚动轴承的选择,(三)轴承型号确定,查表：取轴承的寿命为：Lh=10000(h),查表得：,fh=2.71，fF=1.5,由轴转速：n1=546.718
20、(r/min),查表：fn=0.394(内插值计算)，ft=1(工作温度100),由此得：,2763.523=28511.982N,查表得：308型号轴承的 C=32000(N)满足CjC的要求，故高速轴轴承选用合适。,额定载荷,2023/5/27,2023/5/27,低速轴滚动轴承的选择,(一)轴承所承受的载荷,同高速轴，轴承仅受径向载荷作用，选用深沟球轴承,因RA=RB，取R=2763.523N计算,(二)轴承的当量载荷,查表：轴承的当量载荷为：,P=R=RA=RB=1363.182N,2023/5/27,2023/5/27,低速轴滚动轴承的选择,(三)轴承型号确定,查表：取轴承的寿命为：
21、Lh=10000(h),查表得：,fh=2.71，fF=1.5,由轴转速：n2=120(r/min),查表：fn=0.652，ft=1(工作温度100),由此得：,1363.182=8498.98N,所需C值甚小，但根据低速轴结构要求，必须保证轴承内径d=50mm 因此改选210型轴承，C=27500(N)轴承B=20mm，D=90mm。,低速轴跨度改变为l=150mm，小于初定的l=157mm，轴强度足够。,2023/5/27,2023/5/27,第六章 键的选择及强度校核,2023/5/27,2023/5/27,高速轴与带轮联结键,(一)键的型号确定,带和轴配合选钩头楔型键：bh=108,
22、取键长：L=80mm,键的工作长度：l=L-(b+h)=62mm,(二)键的强度计算,键的材料45号钢，带轮为铸钢查表得键联结的许用比压为：p=100120N/mm2,钢对铸钢的摩擦系数取：f=0.15,工作比压：,=76.679N/mm2p 合适,2023/5/27,2023/5/27,低速轴与齿轮联结键,(一)键的型号确定,齿轮和轴配合选普通A型平键：bh=1811,取键长：L=70mm。即：键1870 GB/T1096-90,键的工作长度：l=L-b=52mm高度：k=h/2=11/2=5.5mm,(二)键的强度计算,键的材料45号钢，齿轮为45钢查表得键联结的许用比压为：p=10012
23、0N/mm2键的许用切应力为：t=90N/mm2,2023/5/27,2023/5/27,低速轴与齿轮联结键,(二)键的强度计算,键联结的工作比压：,=47.027N/mm2p 合适,键的切应力：,=14.369N/mm2t 合适,2023/5/27,2023/5/27,低速轴与联轴器联结键,(一)键的型号确定,齿轮和联轴器选普通A型平键：bh=128,取键长：L=80mm。即：键1280 GB/T1096-90,键的工作长度：l=L-b=68mm高度：k=h/2=8/2=4mm,(二)键的强度计算,键的材料45号钢，联轴器为ZG45钢查表得键联结的许用比压为：p=100120N/mm2键的许
24、用切应力为：t=90N/mm2,2023/5/27,2023/5/27,低速轴与联轴器联结键,(二)键的强度计算,键联结的工作比压：,=74.171N/mm2p 合适,键的切应力：,=24.724N/mm2t 合适,2023/5/27,2023/5/27,第七章 联轴器的选择,2023/5/27,2023/5/27,联轴器的选择,(一)类型选择轴的结构设计（d21)时选取类型,在方案确定时进行。d=40mm，l=90mm,查表：K1=0.25,K2=1.2,TC=(K1+K2)T=(0.25+1.2)403488=585057N.mm,(二)扭矩计算,(三)强度校核,许用扭矩：T=800N.m=800000N.mm许用最高转速：n=250r/min TCT 合适,2023/5/27,2023/5/27,减速器的润滑,2023/5/27,2023/5/27,润滑形式的选择,(一)齿轮润滑,因，齿轮圆周速度：,v=2.061m/s 12m/s,(二)滚动轴承润滑,故采用油浴润滑。选用：HJ-30机械油浸油深度为：浸没大齿轮轮顶10mm,高速轴轴承：,d.n=40546.718=0.2191052105,低速轴轴承：,d.n=50120=0.061052105,故两处均采用脂润滑。选用：ZG-4润滑脂,2023/5/27,2023/5/27,减速器草图绘制,
