机械零件课程设计带式运输机传动装置设计.doc

装订线 计算说明书机械设计课程设计 设计题目 带式运输机传动装置设计I xxx院（系） xxx 班设计者 xxx 指导教师 xxx 2012年 4 月 17 日北京航空航天大学机械设计课程设计任务书一、前言本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。二、设计任务书1、设计要求：1）设计用于带式运输机的传动装置。2）连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为5%。3）使用期限为10年，小批量生产，两班制工作。传动装置简图如右图所示（电动机的位置自己确定）。2、原始技术数据运输机的数据：运输带的工作拉力F=1100 (N)运输带的工作速度V=1.5 (m/s)运输带的滚筒直径D=250 (mm)(附：运输带绕过滚筒的损失用效率计，取效率=0.97）。3、设计任务1）完成带式运输机传动方案的设计和论证，绘制总体设计原理方案图。2）完成传动装置的结构设计。3）完成装配图一张（用A0图纸），零件图2张。4）便携设计说明书1份。目录一、前言- 1 -二、设计任务书- 1 -1、设计要求：- 1 -2、原始技术数据- 1 -3、设计任务- 2 -4）便携设计说明书1份。目录- 2 -目录- 3 -正文：- 5 -一、机械装置的总体方案设计。- 5 -二、原动机的选择、传动装置的确定、运动和动力参数- 6 -1原动机的选择：电动机- 6 -2传动比分配- 6 -3各级传动的动力参数计算- 7 -4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表- 8 -三、传动零件的设计、计算- 8 -1V带传动的设计- 8 -2带的参数尺寸列表- 10 -3减速器齿轮（闭式、斜齿）设计- 10 -四、轴的设计与校核- 12 -1轴的初步设计- 12 -22轴的校核- 13 -31轴的校核- 16 -五、键联接的选择与校核- 18 -1I轴外伸端处键联接- 19 -2II轴外伸端处键联接- 19 -3II轴与大齿轮配合处键联接- 19 -六、轴承寿命校核- 19 -1I轴轴承6006- 19 -2II轴轴承6007(GB/T292-94)- 20 -七、联轴器的选择与计算- 21 -八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明- 22 -九、箱体结构相关尺寸- 22 -十、减速器附件列表- 23 -十一、参考资料- 23 -正文：计算项目计算内容计算结果一、机械装置的总体方案设计。方案1：优点：缺点：采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。方案2： 优点：缺点：采用一级闭式齿轮传动和一级开式齿轮传动。（1）开始传动成本低，安装更换方便。（2）承载能力大，传动比稳定，效率高。（1）寿命短，齿面磨损严重，需经常维护。（2）不适于高速重载的情况，工作条件也对齿面磨损程度影响很大。方案确定：综上所述，我采用方案1：比较起来，方案1的减震和过载保护能力会很大程度上延长电机和减速器的寿命，减少维护费用。采用方案1计算项目计算内容计算结果二、原动机的选择、传动装置的确定、运动和动力参数1原动机的选择：电动机工作机所需功率传动效率实际需要功率工作机转速电动机转速由于带传动的传动比，减速器，所以电动机的转速范围592.22368.8r/min。常用的电动机转速为1000r/min和1500r/min，而选用1500r/min较为经济。综上，电动机型号可选为Y100L1-4型，其额定功率为2.2kW，满载转速1420r/min，同步转速1500r/min。Y100L1-4型额定功率2.2kW满载转速1420r/min2传动比分配总传动比带传动比减速器传动比由取则计算项目计算内容计算结果3各级传动的动力参数计算各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）各轴输入功率各轴输入转矩4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kN·mm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴1.843612.4142030.961轴1.771.752335.735.3473.34.80.962轴1.701.683142140.5114.610.983轴1.6671.65139137.6114.59 计算项目计算内容计算结果三、传动零件的设计、计算1V带传动的设计工作系数KA查表13-6得KA=1.2电动机计算功率PcV带型号由，查图13-15，选用A型普通V带A型普通V带大小带轮基准直径d2，d1取d1=85mm，则查表13-7，取d2=250mmd1=85mmd2=250mm验证V带带速带速，v在525m/s之内，合适。v=6.32m/sV带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距a0=1.5(d1+d2)=502.5mm得带长查表13-2，取Ld=1600mm，得实际中心距，小带轮包角的验算合适。单根普通V带的基本额定功率由n满=1420r/min及d1=85mm，查表13-3得，传动比ii=3.0014额定功率增量查表13-4得，包角修正系数由，查表13-5得，带长修正系数由Ld=1600mm，查表13-2得V带根数z取z=2根数单位长度质量q查表13-1得，q=0.1kg/mq=0.1kg/m单根V带的初拉力F0作用在带轮上的压力FQ带轮结构大带轮采用腹板式，小带轮采用整体式。2带的参数尺寸列表A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/mm中心距a/mm带长Ld/mm852505301600带根数z初拉力F0/N轴上载荷FQ/N2146.76579.62计算项目计算内容计算结果3减速器齿轮（闭式、斜齿）设计材料选择由于对传动要求不高，故大小齿轮选用软齿面。小齿面选用40MnB调质，硬度241286HBS大齿面选用ZG35SiMn调质，硬度241269HBS小齿面硬度比大齿面大50HBS左右，符合要求。小齿面选用40MnB调质大齿面选用ZG35SiMn调质（1）按齿面接触疲劳强度初步计算接触极限查图11-7，取小齿轮接触疲劳极限大齿轮接触疲劳极限安全系数SH查表11-4，取SH=1SH=1许用接触应力载荷系数K查表11-4，取K=1.5K=1.5齿宽系数中型减速器，取大小齿轮齿数z2，z1取小齿轮齿数z1=23，则大齿轮齿数z1=23z2=95实际传动比i分度圆直径d1，d2 中心矩a螺旋角模数齿宽b1，b2（2）验算弯曲强度弯曲极限查图11-10，取小齿轮弯曲疲劳极限大齿轮弯曲疲劳极限安全系数SF查表11-4，取SF=1.25SF=1.25许用弯曲应力当量齿数zv1，zv2齿型系数YF1，YF2查图11-9，取YF1=2.72，YF2=2.21YF1=2.21YF2=2.21计算项目计算内容计算结果验算弯曲强度 安全（3）齿轮其他传动的参数端面压力角齿顶高ha齿根高hf全齿高h顶隙cha=mn=2.5mmhf=1.25mn=3.125mmh= ha+ hf=5.625mmc= hf-ha=0.625mmha= 2.5mmhf=3.125mmh=5.625mmc= 0.625mm齿顶圆直径dada1=d1+2ha=65mmda2=d2+2ha=251.3mmda1= 65mmda2= 251.3mm齿根圆直径df1df1=d1-2hf=53.75mmdf2=d2-2hf=239.75mmdf1=53.75mmdf2=239.75mm齿轮结构小齿轮为齿轮轴大齿轮为腹板式（4）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t1532.515°243320.68°齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d22395555060246齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mmhahfda1da2df1df22.53.12565251.353.75239.75计算项目计算内容计算结果四、轴的设计与校核1轴的初步设计材料选取选用45号钢，调质处理45号钢调质初估最小直径1轴：2轴：考虑到轴的削弱作用：考虑I轴连接带轮，取dI=20mm考虑II轴连接联轴器，取d2=28mmd1=20mmd2=28mm 初选轴承1轴选用6006，d=30mm，B=13mm2轴选用6007，d=35mm，B=14mm1轴选用60062轴选用6007轴的结构设计根据轴上零件的定位及轴承等零件的标准确定轴结构如下：计算项目计算内容计算结果22轴的校核大齿轮受力切向力径向力轴向力简化为简支梁水平面支撑反力垂直面支撑反力水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图Me垂直面支撑反力根据理论力学公式垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算合成弯矩计算危险截面当量弯矩由合成弯矩图，a-a与b-b截面均为危险截面，但由于Ma与Mb相差不大，但b-b比a-a轴径小许多，故b-b更危险，验算b-b截面的当量弯矩；同时验算D截面。由于TI为不变的转矩，取=0.3危险截面的校核，则 合适2轴结构合理31轴的校核小齿轮受力切向力径向力轴向力简化为简支梁水平面支撑反力垂直面支撑反力水平面弯矩图垂直面弯矩图 合成弯矩计算传递扭矩图当量扭矩MeV带产生的支反力V带产生的力矩第 15 页计算项目计算内容计算结果水平面支撑反力水平面弯矩计算垂直面支撑反力垂直面弯矩计算H，V面合成弯矩计算带轮对轴施力支反力带轮对轴弯矩图危险截面当量弯矩由合成弯矩图，B,C截面为危险截面， 验算B,C截面的当量弯矩。由于TI为不变的转矩，取=0.3由于带轮轴方向不确定，所以做最坏打算，将带轮轴影响加到受力最大方向，得到如下结果危险截面的校核，则 合适1轴结构合理五、键联接的选择与校核材料选择许用挤压应力选用45号钢，由表10-10，取45号钢1I轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-2003）根据d1=20mm及外伸端长度，选择键6×20，其中b=6mm，h=6mm，L=32mm，t1=3.5mm，t2=2.8mm键6×20计算项目计算内容计算结果键的校核键选取合适2II轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-2003）根据d2=28mm及外伸端长度，选择键8×56，其中b=8mm，h=7mm，L=56mm，t1=4mm，t2=3.3mm键8×56键的校核键选取合适3II轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-2003）根据轴径d=40mm及台阶长度，选择键，其中b=12mm，h=8mm，L=36mm，t=5.0mm，t1=3.3mm键12×36键的校核键选取合适六、轴承寿命校核1I轴轴承6006轴承受力图径向载荷Fr计算项目计算内容计算结果轴向力Fa当量动载荷的X、Y轴承1：轴向力为0C01=8.30kN；Cr=13.2kN;由于，由表16-12，取X1=1，Y1=0 X2=0.56，Y2=1.71X1=1，Y1=0X2=0.56，Y2=1.71当量动载荷P要求轴承寿命Lh每天工作16小时，每年工作365天，检修间隔三年，满足要求I轴轴承选用6006合适2II轴轴承6007(GB/T292-94)轴承受力图径向载荷Fr计算项目计算内容计算结果轴向力Fa当量动载荷的X、Y轴承1：轴向力为0C01=10.5kN；Cr=16.2kN;由于，由表16-12，取X1=1，Y1=0 X2=0.56，Y2=1.99X1=1，Y1=0 X2=0.56，Y2=1.99当量动载荷P要求轴承寿命Lh每天工作16小时，每年工作365天，检修间隔三年，满足要求.I轴轴承选用6007合适七、联轴器的选择与计算联轴器的选择2轴外伸端需 使用联轴器选用凸缘联轴器GY4型(GB/T 55843-2003)凸缘联轴器GY4型联轴器GY4型参数公称转矩Tn（N·m）许用转矩n(r/min)轴孔直径d（mm）224900028轴孔长度外径D(mm)轴孔类型键槽类型LL16244105YA计算项目计算内容计算结果联轴器的计算取工作情况系数KA=1.5，则计算转矩合适联轴器选取合理八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明润滑方式齿轮线速度故齿轮选用油池润滑，需油量2L左右，最高-最低油面相距10mm轴承采用脂润滑齿轮选用油池润滑轴承采用脂润滑润滑油牌号润滑脂牌号选用中负荷工业齿轮油代号220(GB5903-86)选用钠基润滑脂牌号ZN-3(GB492-89)220ZN-3密封形式机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部九、箱体结构相关尺寸长×宽×高205.6mm× 180mm×332mm机座壁厚机盖壁厚1机座凸缘厚b机盖凸缘厚b1机座底凸缘厚b2=8mm1=8mmb=1.5=12mmb1=1.51=12mmb2=2.5=20mm=8mm1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mm地脚螺栓直径df大齿轮顶圆与内机壁距离1小齿轮端面与内机壁距离2df=20mm1>1.2，取1=10mm2>，取2=10mmdf=20mm1=10mm2=10mm计算项目计算内容计算结果轴承与箱体内机壁距离3外机壁与轴承座端面距离l1I轴轴承端盖外径DIII轴轴承端盖外径DII轴承端盖凸缘厚t3=8mml1=58mmDI=95mmDII=102mmt=8mm3=8mml1=58mmDI=95mmDII=102mmt=8mm十、减速器附件列表名称及规格数量功能材料备注螺栓M16×1008轴承旁联接Q235AGB5782-86螺母M168轴承旁联接Q235AGB6170-86垫圈8轴承旁联接65MnGB93-87-12螺栓M10×354机座机盖联接Q235AGB5782-86螺母M124机座机盖联接Q235AGB6170-86垫圈4机座机盖联接65MnGB93-87-12螺钉M8×2524轴承端盖联接Q235AGB5782-86启盖螺钉M12×251开启机盖Q235AGB5782-86螺钉M8×204窥视孔盖联接Q235AGB5782-86销8×322定位35GB117-86油标尺1标志油位组合件放油孔螺塞1放油孔联接Q235A通气孔螺塞1通气孔联接Q235A垫片2密封石棉橡胶纸油封21轴端盖密封毡圈油封22轴端盖密封毡圈十一、参考资料机械设计基础（第四版） 杨可桢 程光蕴 主编 高等教育出版社 1999年6月第4版机械设计综合课程设计 王之栎 王大康 编 机械工业出版社 2012年1月第2版第七次印刷