机械设计课程设计计算说明书设计带式运输机传动装置.doc

机械设计课程设计计算说明书题 目 设计带式运输机传动装置 专业班级 机械设计制造及其自动化07级2班 学 号 学生姓名 指导教师 西安文理学院2009年 12月 29日西 安 文 理 学 院机械设计课程设计任务书学生姓名 专业班级 07级机电（2）班 学 号 指导教师 职 称 副教授 教研室 机电教研室 题目 设计带式运输机传动装置 编号 Z-10传动系统图：原始数据：运输带工作拉力运输带工作速度卷筒直径25001.6280工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，小批量生产，单班制工作，使用期限8年，运输带速度允许误差为±5%要求完成：1.减速器装配图1张（A2）。2.零件工作图2张（齿轮和轴）。3.设计说明书1份，6000-8000字。开始日期 2009年 12 月 29 日 完成日期 20010 年 1 月 15 日 2009年 12 月 20 日目录1传动装置的总体设计11.1电动机的选择11.1.1选择电动机的类型11.1.2选择电动机的容量11.1.3、确定电动机转速11.2传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配21.2.1总传动比的确定21.2.2各级传动比的分配21.3.传动装置运动和动力参数的计算21.3.1各轴转速21.3.2各轴输入输出功率21.3.3各轴输入输出转矩32.传动件的设计计算42.1圆锥齿轮传动的设计计算42.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数42.1.2按齿面接触疲劳强度设计42.1.3按齿根弯曲强度设计52.1.4几何尺寸计算72.2圆柱齿轮传动的设计计算72.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数72.2.2按齿面接触疲劳强度设计72.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计92.2.4几何尺寸计算103.轴的计算和联轴器的选择113.1各轴的计算113.1.1各轴的最小轴径的初算113.1.2高速轴的设计与计算113.1.3中间轴的设计与计算143.1.4低速轴的设计与计算153.2.联轴器的选择163.2.1电动机与高速轴的联轴器选择163.2.2低速轴与运输带的联轴器的选择164.滚动轴承的选择及校核174.1高速轴滚动轴承的选择及校核计算174.1.1计算输入轴承174.1.2初步计算当量动载荷P174.1.3求轴承应具有的基本额定动载荷值184.1.4验算184.2确定其他两轴上的轴承185.键的选择及其校核195.1轴上键的选择强度计算195.1.1输入轴与联轴器联接所采用键联接的选择195.1.2 I轴与高速小锥齿轮采用键联接的选择195.1.3中间轴与小圆柱齿轮的键联结的选择195.1.4中间轴与大锥齿轮的键联结的选择205.1.5低速轴与大圆柱齿轮的键联结的选择205.1.6输出轴与联轴器的键联结的选择216.减速器的密封与润滑226.1齿轮传动的润滑方式223.2减速器润滑油面高度的确定226.3减速器各处密封方式227.箱体结构设计尺寸238.设计小结259.参考文献26计算与说明主要结果原始数据运输带工作拉力F/N 运输带工作速度 卷筒直径D/mm2500 1.6 2801传动装置的总体设计1.1电动机的选择1.1.1选择电动机的类型Y系列三相异步电动机，电源电压380V。1.1.2选择电动机的容量 取=0.96，所需电动机的输出功率=，=.则 =，其中所以1.1.3、确定电动机转速 工作机的转速 查表2-2，可得 由以上数据可查出电动机型号经比较选择Y132S-4型，其参数如下表所示表1.1 电动机参数电动机型号额定功率满载转速中心高轴径大小轴伸尺寸键联结尺寸 Y132S-45.514401323880101.2传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.2.1总传动比的确定根据电动机满载转速及工作机转速，可得传动装置的总传动装置的总传动比为 1.2.2各级传动比的分配考虑浸油时，两大齿轮浸油深度相近，分配减速器各级传动比，初选 则1.3.传动装置运动和动力参数的计算1.3.1各轴转速 1.3.2各轴输入输出功率电动机轴 ， ， ， 1.3.3各轴输入输出转矩 表1-2 运动和动力参数轴号功率转炬转速传动比效率输入输出输入输出电动机轴 I轴 II轴 III轴工作机轴2.传动件的设计计算2.1圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率，小齿轮的转速为，大齿轮的转速为，传动比，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），单班制，带式输送，平稳，转向不变。2.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆锥齿轮传动，齿型按机械原理选择，齿顶高系数顶隙系数螺旋角不变位。精度选择8级精度。材料选择 小齿轮选择40Cr（调制），硬度280HBS，大齿轮选择45钢（调制），硬度为240HBS。选小齿轮齿数 取2.1.2按齿面接触疲劳强度设计 公式确定公式内的各计算值查得 材料弹性影响系数按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。计算应力循环次数小齿轮：大齿轮：查表得接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力初选，查表得 ，.计算试计算小齿轮得分度圆直径 带入较小值，得 计算圆周速度计算载荷系数根据8级精度，查得所以按实际的载荷系数校正所得分度圆直径计算模数m2.1.3按齿根弯曲强度设计公式确定公式内的各计算值查表得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限查表得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则计算载荷系数节圆锥角当量齿数查取齿形系数 查取应力校正系数 计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值较大设计计算、取取2.1.4几何尺寸计算计算大端分度圆直径计算节锥顶距节圆锥角大端齿顶圆直径齿宽 2.2圆柱齿轮传动的设计计算已知输入功率，小齿轮的转速为大齿轮的转速为传动比由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），单班制，带式输送，平稳，转向不变。2.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用直齿圆柱传动精度选择8级精度材料选择 小齿轮选择40Cr（调制），硬度为280HBS，大齿轮选择45钢（调制）硬度为240HBS小齿轮齿数 取2.2.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（10-9a）查得失算公式，即 确定公式内的各计算值诗选载荷系数计算小齿轮传递的转矩 由表10-7选取齿宽系数由表10-6查得材料的弹性小影响系数 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由式10-3计算应力循环次数由图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力取失效概率为安全系数由式（10-12）得 计算试计算小齿轮分度圆直径代入中较小的值计算圆周速度 计算齿宽 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 计算载荷系数根据8级精度，由图10-8查得动载荷系数直齿轮由表10-2查得使用系数由表10-4用插齿法查得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，由查图10-13，得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得 计算模数 2.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为确定公式内各计算数值由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图10-28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由式（10-12）得 计算载荷系数 查取齿形系数 由表10-5查得查取应力校正系数由表10-5查得计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大设计计算取 大齿轮齿数 取2.2.4几何尺寸计算计算分度圆直径 计算中心距 圆整为计算齿轮宽度 取3.轴的计算和联轴器的选择3.1各轴的计算3.1.1各轴的最小轴径的初算轴径可以按照扭转强度进行计算，计算公式为： ，（轴的材料均用45号钢，调质处理）式中 P轴所传递的功率（KW） n轴的转速（r/min） C由轴的许用应力所确定的常数，与材料有关高速轴：，（45钢轴，C=112），根据联轴器参数选择 ；中间轴：，（45钢轴，C=112），具体数值由结构确定；低速轴：，（45钢轴，C=112），根据联轴器参数选择 。3.1.2高速轴的设计与计算高速轴上零件的定位，固定和装配两级展开式圆锥圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧，高速轴与小锥齿轮采用悬臂方式安装，齿轮由轴肩定位，套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套杯轴向定位，轴承两端分别用封油盘密封与固定，采用过渡配合固定。确定轴各段直径和长度图3.1高速轴的设计尺寸由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度直径及相关要求，可确定 d1=32mm，mm初选择滚动轴承轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，故选用单列深沟球轴承，参照工作要求，并根据尺寸，选取0组基本游隙，标准精度等级的单列深沟球轴承6208，其尺寸为为了利于固定，一般取比小1mm,故可确定轴肩高度，取其值为3.5mm,确定 根据轴承安装方便要求及轴承旁螺栓的要求、小齿轮与内壁的要求，取，根据齿轮孔的轴径和长度，确定轴上零件的周向定位齿轮连轴器与轴的周向定位均采用平积案联结，按手册查得，半联轴器与轴的联结处的平键为长度为齿轮与轴的联结处的平键为长度为轴的校核图3-2高速轴的载荷分析图小锥齿轮受力：已知 转矩： 转速： 功率： 当量分度圆直径：齿轮上的周向力： 齿轮上的径向力： 齿轮上的轴向力： 求垂直面内的支反力 垂直面内的弯矩求水平面内的支反力 ， ， 水平面内的弯矩合成弯矩扭矩为T=29710高速轴的校核根据第三强度理论进行校核：抗弯截面系数：抗扭截面系数：由以上计算可得高速周轴符合要求，安全。3.1.3中间轴的设计与计算中间轴的零件定位，固定和装配采用非对称方式将大锥齿轮放于轴右端，齿轮的一端用轴肩定位，另一段用套筒固定，传力较方便。阶梯轴通常采用圆角（12）。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。轴承两端分别用端盖密封与固定。1.3.2确定轴的各段直径和长度由最小轴径初选轴两端尺寸由大锥齿轮内径及轮毂宽度可得，由两极大齿轮间的间距及轴肩高度可确定由小齿轮的内径及轮毂宽度可得图3.3中间轴的尺寸设计3.1.4低速轴的设计与计算低速轴的零件定位，固定和装配采用非对称方式将大圆柱齿轮放于轴左端，齿轮的一端用轴肩定位，另一端用套筒固定，采用脂润滑，所以需要在轴承与齿轮间安装封油盘，封闭较好。阶梯轴通常采用圆角（12）。两端轴承常用同一尺寸，以便加工安装与拆卸维修，为便于装拆轴承，轴承上轴肩不宜太高。确定轴的各段直径和长度图3.4低速轴的尺寸设计由联轴器尺寸确定已知由联轴器的毂孔长度直径及相关要求，可确定 mm初选择滚动轴承轴承主要承载径向力，轴向力较小，故选用单列深沟球轴承，参照工作要求，并根据尺寸，选取0组基本游隙，标准精度等级的单列深沟球轴承6209，其尺寸为为了利于固定，一般取左端比小1mm右端考虑密封及壁厚,故可确定由结构尺寸确定根据轴承安装方便要求，密封装置，壁厚及轴承旁螺栓的要求、，取根据轴承安装方便要求，密封装置，壁厚，可得有大齿轮内径及轮毂宽，可确定最后由结构确定轴肩3.2.联轴器的选择3.2.1电动机与高速轴的联轴器选择电动机与高速轴选择弹性套柱式联轴器，它加工制造容易，装拆方便，成本低，能缓冲减震，根据电动机转速与轴径尺寸等可选择型联轴器。3.2.2低速轴与运输带的联轴器的选择 低速轴与运输带中间安装对中困难，故采用凸缘联轴器，根据低速轴外径及转速等可选择型联轴器4.滚动轴承的选择及校核4.1高速轴滚动轴承的选择及校核计算4.1.1计算输入轴承已知 转矩： 转速： 功率： 当量分度圆直径：齿轮上的周向力： 齿轮上的径向力： 齿轮上的轴向力： 根据条件，轴承预计寿命： 由表13-5查得，深沟球轴承最小e为0.22，即大于最小值。4.1.2初步计算当量动载荷P由表13-6查得载荷系数查表13-5得Y先设为1.6，则4.1.3求轴承应具有的基本额定动载荷值由表13-6，得 由表15-3，及C的值，选用6208型滚动轴承，其中： 4.1.4验算求轴向相对载荷对应的e和Y的值 因为由表13-5，得，其值小于最小值0.025，对应的e值为0.22，Y值大于2.0，用线性插值法算Y求的求当量动载荷P验证轴承6208的寿命由式13-5得,故所选轴承满足寿命要求。4.2确定其他两轴上的轴承用相同方法分别获得中间轴连接轴承为6206型滚动轴承，其参数为：低速轴连接轴承为6209型滚动轴承，其参数为：5.键的选择及其校核5.1轴上键的选择强度计算5.1.1输入轴与联轴器联接所采用键联接的选择 由轴径尺寸8级精度可得，选用圆头普通A型平键联结，其尺寸为 键工作长度需传递的转矩 校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）5.1.2 I轴与高速小锥齿轮采用键联接的选择由轴径尺寸8级精度可得，选择圆头A型普通平键,其尺寸为键工作长度需传递转矩校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）5.1.3中间轴与小圆柱齿轮的键联结的选择由轴径尺寸8级精度可得，选择圆头A型普通平键,其尺寸为键工作长度需传递转矩校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）5.1.4中间轴与大锥齿轮的键联结的选择由轴径尺寸8级精度可得，选择圆头A型普通平键,其尺寸为键工作长度需传递转矩校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）5.1.5低速轴与大圆柱齿轮的键联结的选择由轴径尺寸8级精度可得，选择圆头A型普通平键,其尺寸为键工作长度需传递转矩校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）5.1.6输出轴与联轴器的键联结的选择由轴径尺寸8级精度可得，选用圆头普通A型平键联结，其尺寸为 键工作长度需传递的转矩 校核键联结的强度由表6-2查得许拥挤压应力取其平均值由式（6-1）可得（合适）6.减速器的密封与润滑6.1齿轮传动的润滑方式由表4-3得齿轮传动机构应采用浸油润滑。浸油润滑适用于齿轮减速器。由于锥齿轮减速器圆周速度，因此采用浸油润滑。浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被甩到箱壁上，可以散热。3.2减速器润滑油面高度的确定由低速级齿轮的圆周速度可得，约为个齿轮半径即6.3减速器各处密封方式内密封：由于轴承用脂润滑，为了防止齿轮啮合时挤出的润滑脂流出，增加轴承的阻力，需要在轴承与箱体内壁间设置封油盘。外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外伸段与端盖间隙进入箱体，所有采用毡圈油封。7.箱体结构设计尺寸该减速器箱体采用HT150铸造箱体，水平剖分式箱体采用外肋结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但是外形比较较复杂。其结构尺寸如下表所示表7-1铸铁减速器箱体结构尺寸名称符号尺寸关系箱座壁厚箱盖壁厚箱体凸缘厚度箱座b=1.5=12箱盖b1=1.5=12箱底座b2=2.5=20加强肋厚m，m1箱座m=0.85=7箱盖m=0.85=7地脚螺钉直径df取地脚螺钉数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1箱盖、箱座联接螺栓直径d2(0.50.6) df取d2=8mm轴承盖螺钉直径和数目d3，nd3=8mm, n=6观察孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4) 取d4=6mmdf、d1、d2至箱壁外距离C1df: C1=22mmd1: C1=18mmd2: C1=13mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2df: C2=20mmd1：C2=16mmd2: C2=11mm箱体外壁至轴承座端面的距离l1l1=C1+C2+(58)=42mm表7-2减速器零件位置尺寸代号名称选用值齿轮顶圆至箱体内壁的距离=8mm齿轮端面至箱体内壁的距离=8mm两级大齿轮间的距离8mm大锥齿轮轮毂端面与箱体轴承座内端面间的距离2mm大齿轮顶圆至箱体内壁的距离8mm箱底至箱底内壁的距离16mm箱体内壁至轴承座孔端面的距离42=508.设计小结短短两周多的机械设计课程设计圆满完成了，从开始选择设计任务到将其设计成产品装配图，其间不乏有很多感触。当看到设计方案时，不知从何下手，在老师的引导下，从电动机开始，到轴的设计，再经过齿轮的参数计算，最后到外箱体的设计。常常是算了好长时间，到最后由于初选参数与实际算有大的出入，又得从前面开始重新计算，如此反复，直到参数达到要求为止，想想那些工程设计人员，他们常常面临各种的繁琐计算，并不像我们想像的那样坐在办公室里，只需点击鼠标。由此我才认识到要成为一名合格的工程设计人员的担子是很重的。计算过程中查查要用到许多学科的知识，有时不得不带上许多参考书，以备查用，繁琐的计算有时稍不注意就会出错，这在很大程度上考验了我们的耐心与细心程度。当使用Auto CAD绘制图形时,由于大一时学得认真，再加上上学期刚考完Auto CAD证书，有一定的基础，所以绘图效果不错，大一时绘制了各种图框，这次正好派上用场，节省了不少时间，看来平时多留意一些事物，也许关键时候还能派上用场。这次的课程设计让我了解了许多关于机械设计的细节，更深刻的认识到工程设计人员的职责，使我真正理解了学以致用的道理；更加注重知识的应用和其所带来的便利；为以后进入工程设计领域打好了基础。9.参考文献机械设计课程设计. 陆玉 主编. 机械工业出版社（2009. 06）机械设计.濮良贵、纪名刚 主编.高等教育出版社（2009.05）机械设计课程设计手册.张龙主编.国防工业出版社 （2006.05）S=1.4小齿轮选择40Cr（调制）硬度为280HBS大齿轮选择45钢（调制）硬度为240HBSd1=32mmmm单列深沟球轴承6208T=29710mm单列深沟球轴承6209型联轴器型联轴器6208型滚动轴承6206型滚动轴承6209型滚动轴承（合适）（合适）（合适）（合适）（合适）（合适）