机械课程设计(锥齿轮2-A).docx

机械设计课程设计说明书设计题目链板式输送机传动装置材料学院4284班设计者：½学号：20083010462011-09-08西北工业大学目录课程设计题目第一局部传动方案拟定第二局部电动机的选择第三局部计算总传动比及分配各级的传动比第四局部运动参数及动力参数计算第五局部传动零件的设计计算第六局部轴的设计计算第七局部深沟球轴承的选择及校核计算第八局部键联接的选择及校核计算第九局部联轴器的选择第十局部润滑及密封第十一局部箱体及附件的结构设计和选择设计小结参考资料计算与说明主要结果设计题目：设计带式运输机传动装置(简图如下)原始数据:输送链的牵引力F/kN1运输机链速V/(ms)0.9传送链链轮的节圆直径d/mm105工作条件：使用年限10年，每年300个工作日，每日工作16个小时。链板式传动机的传动效率为0.95。传送机运转方向不变，工作时有轻微振动。第一局部传动方案拟定传动方案（已给定）D外传动为V带传动。2）减速器为一级展开式圆锥齿轮减速器。3）方案简图如下:第二局部电动机的选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：1、工作机所需功率：FV1000×0.9AC'”,*10007 1000x0.95PW=O.9474kW=0.94742W2、传动总效率:/=096×0.98×0.99×0.98×0.99×0.97=0.8765所需电动机的功率pd=pw÷=0.9474÷0.8765=1.0809电动机额定功率化”=1.2X1.0809=1.297IA卬3、确定电动机转速：计算鼓轮工作转速：=V,×60×1000=0.9×60l000=即min3d3.14×105按手册推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范围=23。取V带传动比4,那么总传动比理时范围为i=412。符合这一范围的同步转速有IoOo和1500rmino综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见转速1500rmin比拟适合,那么选n=1500rmino4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，由理论需求电机功率：Pd=Pw÷=0.9474÷0.8765=1.0809,及同步转速，选定电动机型号为Y90L-4o其主要性能：额定功率：L5KW,满载转速1400rmin°第三局部计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：，二3=8.5521163.70227=0.8765电动机型号为Y90L-42、分配各构件传动比：3、初定减速器内的传动比乙=3,那么带传动的传比就_£=8：5521=28507为，?3第四局部运动参数及动力参数计算1、各轴转速：电动机转速%=1400minw1=1400=491.1074rZmin小锥齿轮轴转速“2.8507n2=-=163.7025rmin大锥齿轮转速,2链轮轴转速乙=%=163.7()25rmin2、各轴功率：1.7=1.5x0.96=1.44ZW2=牛2.%=144X0.97X0.98=1.368864ZWA=?%,/=1382832×0.99×0.98=1.328IW3、各轴转矩：Td=9550×-=9550X=10.232Nm电动机轴：小1400轴.T1=9550Px/%=28.002ONm轴2:T2=9550P2Zn2=79.856Wm轴3:T3=9550n3=77.478W-m4、参数汇总i=8.5521il=2.8507i2=3H1=491.1074rminH2=163.7025r/min4=1.44AWp2=1.368864kwZ5=1328Ikw7J=28.0020V4=79.856IN=77.4781V参数转速(rmin)功率(kW)转矩(N.)Z型带ddx=SOmmdd2=224mmu=5.8643m/s1.d=1250/Wna=380/nw轴I491.111.4428.00轴163.701.3779.86III163.701.3377.48第五局部传动零件的设计计算1.皮带轮传动的设计计算(1)选择普通V带截型由机械设计课本表6-6得：工况系数kA=1.3Pca=Kp=.3×.5=.95kw%=1400rmin所以由图6-10选择Z型V带(2)确定带轮基准直径，并验算带速选取%=8()mm由2=i1,(I-£)=2.8507X80×(l-0.01)=225.78三dd2=224mm轴I的实际转速(1一£)"&(l-0.01)×1400×80.o./.n、=l-£l=495r/min2224验证带的速度：兀ddi114x80x1400V=5.8643/n/s60×100060x1000介于5-25之间，适宜。(3)确定带长和中心矩按设计要求07(l+dd2)«0<2(d.÷dd2)取=400/wm1.d=2×60+×(1+2)+，")-=1290.48/加查表6-2取LLI250加实际轴间距1.d-Ld/八八1250-1290.48onaaa+-=400+=380,九加22安装时所需最小轴间距离amn=a-0.05Ld=380-0.015×1250=361.25张紧或补偿伸长所需最大轴间距离x=a+0.03Lrf=380+0.03×1250=417.5(4)验算小带轮包角=180一4/2-”加X57.3°=158.29>120包角。包角适宜。(5)确定带的根数由H=1400rmin9=80w得Pi=0.35itvvp1=0.03ka=0.943kL=.那么Z=吗=4.9025(Pl+p1)KaK1(0.35+0.03)×0.943×1.11可以选取z=5(6)计算轴压力单根V带的初拉力：=迎空生蕨=迎生郅至»+006x5.86432=56.90zvka5x5.864310.943J%=158.29z=5州=56.9663NFr=559A7Nzl=20Z2=60S63NU=3压轴力：a15829oF=2zFasin-=2×5×56.9663sin=559.47Nr022小轮基准直径=8（加z小轮外径=+2儿=84加带轮宽8=（z-l）e+2/=（5-1）X12+2X8=64mm大轮基准直径处2=224mm大轮外径42=2+2/z“=170+2X2=228?加2.齿轮传动的设计计算1、选定精度等级，材料热处理方式，齿数初定：1）本运输机工作速度、功率都不高，选用7级精度；2）选择小齿轮材料为40Cr,调质处理，硬度HB51=241-2863）大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为HBS2=27-2554）选取小齿轮齿数Z1=20,初步确定传动比为i2=3那么大齿轮齿数Zz=i2Z1三3×20=60_z2_60_w=35）此时传动比z-202、按齿面接触疲劳强度计算：锥齿轮以大端面参数为标准值，取齿宽中点处的当量齿轮作为强度计算依据进行计算。由公式496.6J竺二V外（1-0.5练）UbjD初拟载荷系数K=l2,取齿宽系数之=°3计算节锥角b=arccotu=arccot3=18.4349S1=90-4=90-18.4349=71.56512)按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限为：应以大齿轮材料所决定的许用接触应力为准，对45号钢，取“咯=230,大齿轮：叫m2=539代3)接触疲劳强度寿命系数取平安系数%=IO,KHN=四计算接触疲劳的寿命系数'N,式中N=60ntll=60×491.1074÷3×16×300×10=4.715×108No=30(85产=30X(230)24=1.397X1因N>%,故KHN=14)计算接触疲劳许用应力许用接触应力%=警皿=539M2,5)按齿面接触强度设计传动区域系数Z，=2.5弹性影响系数ZE=189.8J函由式811得小齿轮分度圆直径：I4K7；(ZMJU39忸(1-0.54)2”<hI4×1.2×28.0020×103=J539=54.3b三0.3(1-0.5×0.3)2×3×()2V2.5×189.8m=3454.31_m=2.72mm齿轮模数z'203、按齿根弯曲疲劳强度计算：两齿轮的当量齿数Zvi=-=二21.08CoS衣cos18.4349Zv2=乌一=189.74cosS2cos71.5651查6-5表得=2.77,%2=213对小齿轮取HBS、=260,对大齿轮仍用接触强度时的数据，取"BS?=230,按线性插值得弯曲疲劳极限分别为27A21S备=218+353_20()(26°-200)=241.5M与%一=155+(230-120)=192许用应力GL=186Mp1.JFlSaf2=KmcrGm2=148MESF-L>=ZZ=0.014891864=生=Oo5%C148较匕卜大，应选其校验Q1/4M(I-0.5)GITl3Il-.5AVw2+lf21j4×1.2×21.0013×103(l-0.5×0.3)×2.801-0.50.3V0,3×202×32+1×l86=1.77wn4、确定模数综上，根据标准模数表取m=35、齿轮参数计算：由齿数求分度圆直径J1=Z1n=20×3=60mnd2=Z2m=60×3=lS0mn锥距R,由R=d,"二+L=6034!-94.8683mm122齿宽Z?=念H=03x94.8683=28.4605w圆整取4=2Smmb2=2Smm6、齿轮参数汇总：名称代号小锥齿轮大锥齿轮齿数Z2060模数M3mm分锥角18.434971.5651分度圆直径d(mm)60180齿顶高h(mm)a3齿根高hf(mm)3.6齿顶圆直径山(mm)65.6921181.8974齿根圆直径d1-(mm)53.1695177.7232锥距R(mm)94.8683顶隙c(mm)0.6分度圆齿厚S(mm)4.712当量齿数Zv21.08189.74齿宽(mm)28齿宽系数R0.3平均分度圆直径(mm)51153第六局部轴的设计计算输入轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢作为轴的材料，调质处理，取=35MPa估算最小轴径：三9550000×1.44=2=16.7V0.2×491.1074x30考虑有键槽，将直径增大5沆那么t=16.71×1.05=17.55zw考虑到键槽对轴强度的削弱以及带轮对小轴有较大的拉力，我们选择小轴最小径1=2。力。2、输入轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配(2)确定轴各段直径和长度I段：dzz20mm长度取L=60mm键长50mmb=h=6mmII段：d2=25mm长度取L2=30mmIII段：d3=30mm长度取L3=15mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。IV段：d4=28mm长度为L4=42mmV段：d5=30mm长度为L5=26mm用来和轴承进行过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。Vl段：齿轮局部（3）轴强度校核齿轮之间的力：对小锥齿轮受力分析：Ftl=2Tldml=2*28.002/51=1.098KN（外）Fal=Ftl*tan20*sinl8.4349=0.126KN（左）Frl=Ftl*tan20*cosl8.4349=0.379KN（下）带轮处：a120°F=2zRsin-=2×5×56.9663sin=0.559Mr°22（下）对输入轴进行受力分析得轴承1：Frl=l.144KN（上）Ftl=l.029KN（外）轴承2：Fr=O.206KN（下）Ft2=2.127KN（里）轴承3位置为危险截面这里只校核危险截面3的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数=U59首先计算截面3的抗弯截面系数WMH=13.286NmMV=49.4INM=QMj+Mi=51.165Nm输入轴满足要求d乃x3()3八FC3VV.=-=2650.719mm£3232轴的计算应力二四十(a、?J5L165+(0.59><28.0评_2()284MPCQWe2650.719该轴材料为45号钢，调质处理，查得其许用应力b=60A牝因此，at<,故满足要求。输出轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢最为轴的材料,/95500OOP/9550000x1.382832C1.n=3=M=23.78相加m,nV0.2nV0.2×163.7025×30考虑有键槽，将直径增大5%,那么d=23.78x1.05=24.94,M考虑到联轴器的尺寸，我们选大轴最小径d=28mm2、输出轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配123456(2)确定轴各段直径和长度I段：d=28mm.长度取L=60mm,与联轴器相连。II段：d2zz32mm长度取L2=31mm。In段：d3=33mm长度取L3=35mm用来和轴承进行过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。IV段：d4=40mm长度为L4=82mm,定位。V段：d5=36mm长度为L5=43mm,与大齿轮配合。VI段：d6=35mm长度为L6=31mm,和轴承进行过度配合,初选用30207型圆锥滚子轴承。(3)轴强度校核齿轮之间的力：Fa2=0.379KNFr2=0.126KNFt2=Ftl=l.098KN大齿轮上的动力参数：P2=l.382832kw转速n2=163.7025rminT2=80.67IONm危险面2处的弯矩：MH=I7.112NmMV=43.958N11MC=Mi=477Nm72=80.671ONmlz兀d；1X36'z1coax.3W=4580.447Wm3232由于轴单向转动，扭矩可以认为按脉动循环变化，故取折合系数=059°_犷+(")2也7.17产+(0.59x80.6710)2.M53PEW4580.44“输出轴满足要求输出轴承30207输入轴承前已选定轴的材料为45号钢，正火处理，查得cr=60M,j,因此<cr,故满足要求。第七局部圆锥滚子轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命1.三10×300×16=48000h由于轴承会受到较大的轴向力，应选择深沟球轴承1、对于从动轴，选择30207轴承，由受力分析知：R=JEI+M=0.7092+0.2762=0.761R2=72+2=03892+0.1502=0.417S1=0.68*0.761=0.517S2=0.68*0.417=0.284Al=0.663A20.284e_037A1/?,=0.87>eA2/R2=0.68>e而查表知根本额定动载荷C=542枚故查表得Xi=。"，(I%X2=04,y2=L6那么当量动载荷，载荷系数/"I?耳=4(X内+XA)=12X(0.4X0.761+1.6×0.663)=1.638%NP2=fp(X2R2+Y2A2)=.2×(0.4×0.417÷1.6×0.284)=0.745ZN,因4巴,所以按轴承1的受力大小验算gCU(生当=3.688x10660勺耳60×163.7025163830206A型键6×6×50A型键10×8×32而使用期限L=IOX300x16=48000，故k>L,满足要求。2、对于主动轴，选择30206轴承，由受力分析知：RI=I.539MR,=2.137MS1=0.68*1.539=1.04752=0.68*2.137=1.453A=L5794=1.453A1/R1=.026>eA2/R2=0.680>e而查表知根本额定动载荷C=432极,e=037故查表得Xi=。"，(I%X2=°4,Y2=L6那么当量动载荷，载荷系数人"I?=fp(XlRi+KA)=1.2X(0.4×1.539+1.6×1.579)=3.77KNI=%(X2g+L4)=L2x(0.4x2.137+1.6xl.453)=3.816KN,且应=491.1074"min,那么60iiP260x4913.816而使用期限L=IOX300x16=48000/7,故及>L,满足要求。第八局部键联接的选择及校核计算(1)带轮与输入轴所用键的校核轴径d=20m次，轴长/=60选用A型平键，通过查表得到A型键8×7×50凸缘联轴器L=50nmb=6mmh=6tnm轮毂的材料是铸铁，键和轴的材料是45号钢，选用较小的材料做为计算，即b(=50-60MM47：4x28002rq,=L=21.2IMPa<bssdhl20×6×(50-6),满足要求。2)输出轴和齿轮连接采用的键的校核轴径d=36mm,轴长/=43m巾采用A型平键连接。通过查表得到1.=32mmb=IOfnmh=8mm轴和齿轮的材料都是45号钢，所以抗压需用应力是：可加=100120M%4Tj4x28002nr-1>曲_u-4s=.=ona-m=42.43MR<%,满足要求。dhl20×6×(32-10)(3)输出轴和联轴器连接采用的键的校核轴径d=2Smn,轴长/=60""采用A型平键连接。通过查表得到1.=50mmb=8nnh=ltnm轮毂的材料是铸铁，键和轴的材料是45号钢，选用较小的材料做为计算，即b=5060Mpa锂基润滑脂bs.=47.9Q65_=38.42MP4<bx,满足强度要dhl28×7×(50-8)求。第九局部联轴器的选择减速器的输出轴与工作机之间用联轴器连接，由于轴的转速较低，传递转矩较大，综合考虑选用弹性套柱销联轴器，联轴器上的扭矩为80.6710Nm,选用型号为LT5o第十局部润滑及密封齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.54ms,为锥齿轮传动，浸油高度应没过大锥齿轮齿宽，至少应没过1/2齿宽，齿顶距箱底至少30Inm,这里为设计为45mmo选用CKCI50润滑油。轴承的润滑由于浸油齿轮的圆周速度dv2ws,齿轮不能有效的把油飞溅到箱壁上，因此选用脂润滑方式。脂润滑具有形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长一段时间，也有利于传动装置的维护。选用ZL-2号通用锂基润滑脂(GB7324-1994)。密封,端盖与轴间的密封轴承用轴承盖紧固，轴承用脂润滑，且轴的最高圆周速度不超过2ms,属于低速范畴，因此这里可以使用毡圈油封。毡圈油封结构简单，摩擦较大，易损耗，应注意及时更换。第十一局部箱体及附件的结构设计和选择减速器附件的选择起吊装置：采用箱盖吊环螺钉、箱座吊耳通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M12X1.25油面指示器：选用油尺M12放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M14X1.5箱体及其附件参数名称尺寸（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径12地脚螺钉数目4（个）小锥齿轮轴轴承旁连接螺栓直径10大锥齿轮轴轴承旁连接螺栓直径10盖与座连接螺栓直径8轴承端盖螺钉直径M8M6视孔盖螺钉直径M6定位销直径6'凸台高度39大齿轮顶圆与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚6.8主动端轴承端盖外径92被动端轴承端盖外径112箱体的附件包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置等等。箱体加工工艺路线：铸造毛坯一时效一油漆一划线f粗精加工基准面f粗、精加工各平面f粗、半精加工各主要加工孔f精加工主要孔f粗、精加工各次要孔一加工各紧固孔、油孔等一去毛刺一清洗一检验。减速器的装拆顺序及考前须知：箱体和箱盖通过螺栓连接，拆下螺栓即可将箱盖取下，对于两轴系零件，整个取下该轴，即可一一拆下各零件。其它各局部拆卸比拟简单。拆卸零件不要用硬东西乱敲，以防敲毛敲坏零件，影响装配复原。对于不可拆的零件，十一、如过渡配合或过盈配合的零件那么不要轻易拆下。对设计拆下的零件应妥善保管，以免丧失。小结技术要求：经1.装配前，滚动轴承用汽油清洗，其它零件用煤油清过这洗，箱体内不允许有任何杂物存在，箱体内壁涂耐磨两周油油漆；忙碌2.齿轮副的侧隙用铅丝检验，侧隙值应不小于O.14mm；且充3.滚动轴承的轴向调整间隙均为0.05-0.1mm；实的4.齿轮装配后，用涂色法检验齿面接触斑点，沿齿高机械不小于65%,沿齿长不小于60%；课程5.减速器剖面分面涂密封胶或水玻璃，不允许使用任设计，何填料；我觉6.减速器内装L-AN15(GB443-89),油量应到达规定高得我度；付出7.减速器外外表涂绿色油漆。了许多，也收获了许多。这次的课程设计让我将以前学习的理论知识进一步的稳固与吃透，也深深的体会到了一个工程中的机械设计人员的辛苦。在这次课程设计实习过程中，我曾经遇到了许许多多的困难，从刚开始的不知所措，然后通过问同学，问老师，亦或者自己反过去查阅课本，复习以前学过的知识，直到最终将问题解决。这一切的付出与努力，在最终大图画完的时候都变成的珍贵的回忆，通过这次课程设计，我明白了一个道理，在做一件事情的时候只要你可以全身心的投入进去，在面对困难时不退缩，那么最终一定会收获到自己的想要的结果。十二、参考书目：机械设计课程设计西北工业大学李育锡主编机械制图西北工业大学臧宏琦王永平主编机械设计根底李育锡主编