机械设计基础课程设计--带式运输机传动装置设计.doc

1、学 号： 200830110226课 程 设 计题 目铸造车间型砂输送设备的传动装备设计教 学 院机电工程学院专 业机械制造及自动化班 级08机电专2姓 名指导教师* * *2010年6月10日目录一 前言6二 电动机的选择6三 总传动比和分配传动比7四 运动与动力参数的计算8五 带传动的设计8六 齿轮传动的设计计算10七 减速器箱体基本尺寸设计12八 轴的设计14九 联轴器的选择19十 对轴承的校核19十一 普通平键的选择及校核20十二 润滑方式与密封形式的选择22十三 设计小结22十四 参考文献23十五 附图2420092010学年第2学期机械部件设计课程设计任务书设计名称带式运输机传动装

2、置设计班级08机电专2地点 J2502一、课程设计目的课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。课程设计的基本目的是：1综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。2通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。3通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。二、课程设计内容课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图

3、设计；编写设计计算说明书。课程设计中要求完成以下工作：1减速器装配图1张(A1图纸)；2减速器零件图2张(A3图纸)；3设计计算说明书1份。附：（一）设计数据原始数据题 号12345678910运输带拉力F(N)30002800 27002600260025002750310030002900运输带速度V(m/s)1.82.22.42.52.62.72.52.12.32.4滚筒直径D(mm)300330340350360380380300360320（二）工作条件该传动装备单向传送，载荷有轻微冲击，空载起动，两班制工作，使用期限10年（每年按300天计算），运输带容许速度误差为5%。（三）运动

4、简图（四）设计计算说明书内容0、封面（题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间）1、目录（标题、页次）2、设计任务书（装订原发的设计任务书）3、前言（题目分析、传动方案的拟订等）4、电动机的选择，传动系统计算（计算电动机所需的功率、选择电动机、分配各级传动比，计算各轴转速、功率和扭矩）5、传动零件的设计计算（带传动设计计算，齿轮传动设计计算）6、轴的设计计算及校核7、轴承的选择和计算8、键联接的选择和校核9、联轴器的选择10、箱体的设计（主要结构和设计计算及必要的说明）11、润滑和密封的选择、润滑剂的型号及容量、减速器的附件及说明12、设计小结（设计体会、本次设计的优缺点及改进意见等）13、参考

5、资料（资料的编号 ，作者，书名，出版单位和出版年、月）三、进度安排第14周 周一 电动机选择和机械传动系统计算、带传动的设计计算周二 齿轮传动的设计计算、低速轴的设计周三 低速轴的校核、高速轴的设计、轴承的选择、联轴器的选择周四 轴承的校核、普通平键的选择及校核、箱体的结构设计、润滑方式和密封型式的选择等周五 减速器装配图的草图设计第15周 周一 周二 画减速器装配图周三 画零件图周四 编写课程设计说明书；课程设计总结周五 答辩四、基本要求课程设计教学的基本要求是： 1能从机器功能要求出发，分析设计方案，合理地选择电动机、传动机构和零件。2能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷，合理选

6、择零件材料，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。3能考虑制造工艺、安装与调整、使用与维护、经济性和安全性等问题，对零件进行结构设计。4. 绘图表达设计结果，图样符合国家制图标准，尺寸及公差标注完整、正确，技术要求合理、全面。5. 在客观条件允许的情况下，初步掌握使用计算机进行设计计算和使用计算机绘制装配图、零件图的方法。机电基础教研室 2010.5.15一 前言1. 题目分析运动简图根据任务书的要求，我们得知本设计为降速传动，同时将电动机的输出的转矩升高。又由上运动简图可知，本设计中的机械为二级传动机械，其中第一级为带传动（存在一定误差），第二级为齿轮传动（精度较高，可调整误差）。故

7、在选定电动机并计算出总传动比后要将传动比进行合理分配，以达到最佳传动效果。2. 原始数据：运输带的有效拉力：运输带的有效速度：滚筒直径：二 电动机的选择1. 选择电动机类型：根据任务书要求可知：本次设计的机械属于恒功率负载特性机械，且其负载较小，故采用Y型三相异步电动机（全封闭结构）即可达到所需要求。另外，根据此处工况，采用卧式安装。2. 选择电动机的功率：工作机功率：工作机所需电动机输出功率：（为传动总机械效率）由任务书中的运动简图分析可知：29V带传动效率；齿轮传动的轴承效率；齿轮传动的效率；联轴器的效率；滚筒轴承的效率；滚筒效率。查【2】表1-7得：（初选齿轮为八级精度）则有：（减速器内

8、部有2对轴承，其机械效率相同，均为）3. 确定电动机转速：滚筒转速为：取V带传动的传动比范围为：取单级齿轮传动的传动比范围为：（工程经验）则可得合理总传动比的范围为：故电动机转速可选的范围为：查【2】表12-1，得满足要求的可选用电动机转速为：970 r/min、1460 r/min。为了使得电动机与传动装置的性能均要求不是过高，故择中选用1460 r/min的转速。其初定总传动比为：综上，可选定电动机型号为：Y160M-4。其相应参数列于表1：表1.所选用电动机的相关参数。电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比Y160M-411KW1500 r/min(4级)1460 r/min10.9

9、2三 总传动比和分配传动比1. 总传动比：由上一步算得知2. 分配传动比：由工程经验知顶分配传动比除了满足、外，还应满足。故取：V带传动比为，齿轮传动比为。四 运动与动力参数的计算1 各轴转速：轴：；轴：。2 各轴功率：轴：；轴：。3 各轴转矩：轴：；轴：。表2.初步计算传动参数功率（kW）初算转速(r/min)初算转矩(N*m)轴7.5264523.3137.35II轴7.228133.7516.29带轮传动比齿轮传动比2.793.914五 带传动的设计a. 带型号、长度、根数；b. 中心距、带轮直径、宽度；c. 安装初拉力、对轴作用力。1 求计算功率带轮（小）输入功率：，根据任务书所述要求

10、及所选电动机（三相一步电动机，工作于16小时内（两班制），载荷变动小（带式输送机）查【1】表13-8，得工况系数：。故有。2 选V带型号：由于此处传动功率适中，考虑到成本，故选用普通V带。根据、查【1】图13-15，可得该交点位于A、B型交界处，且稍偏向B型，故选用B型V带。3 挑小径（求大小带轮基准直径）：查【1】表13-9可知（带轮直径不可过小，否则会使带的弯曲应力过大，降低其寿命）。查【2】表12-4得（小轮下端不可超过电动机底座，否则于地面相干涉，设计不合理）。查【1】表13-9下方推荐值，稍比其最小值大即可，故取。由【1】式13-9得，其中为滑动率（见【1】的211页，此取0.02）

11、。查【1】表13-9下方带轮直径推荐值，寻其最近值得。虽实际取之交原定只小，但实际传动比，其误差，故满足误差范围。4 验算带速：，在内，适合。（功率恒定时，速度越大则受力越小；但根据公式知，速度越大会使带的安装初拉力及其对轴压力增大，故应适中；根据工程实践，得此范围5到25间）5 估中定周长及反求实中（求V带基长与中心距a）:初步估算中心距：，为圆整计算，取（满足，工程经验）。由【1】式13-2得带长：，查【1】表13-2，对于B型带选用带长。再由【1】式13-16反求实际中心距：。6 验算小轮包角：由【1】式13-1得：，合适。7 求V带根数z：由【1】式13-15得：。此处查【1】表13-

12、3得；根据，查【1】表13-5得；由查【1】表13-7得，查【1】表13-2得。故，取整根。8 求作用在带轮轴上的压力:查【1】表13-1得。由【1】式13-17得为其安装初拉力。作用在轴上的压力为：。9 V带轮宽度的确定：查【1】表13-10得B型带轮，故有带轮宽度，故取。表3.所设计带传动中基本参数带型号长度根数B型2500mm3根中心距带轮直径宽度828mmd1=132,d2=35561mm安装初拉力对轴压力实际传动比270.86N1610.45N2.744六 齿轮传动的设计计算1. 选择材料及确定许用应力：小齿轮：初选45钢，调制处理。查【1】表11-1得知其力学性能如下：硬度，接触疲

13、劳极限（取585计算，试其为线性变化取均值），弯曲疲劳极限（取445计算）。大齿轮：初选45钢，正火处理（当大小齿轮都为软齿面时，考虑到校齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载次数较多，故在选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高20-50HBS）。查【1】表11-1得知其力学性能如下：硬度，接触疲劳极限（取375计算），弯曲疲劳极限（取310计算）。由表【1】11-5得：（一般可靠度，取值稍偏高用于安全计算）。由此得：，；，。2. 按齿面接触强度设计：根据前计算可得齿轮传动所需传动比为，轴实际转速为。设齿轮按8级精度制造，查【1】表11-3得(电动机，中等冲击)，此取1.3计算。查【1

14、】表11-6得齿宽系数为（软齿面，对称分布），此取1计算。则小齿轮上转矩为：。查【1】表11-4取（锻钢），令取，故有：上公式中所代是为了安全计算，使得两齿轮均适用。齿数取（软齿面，硬齿面），则有，取整得（满足传动比的前提下，尽可能使两齿数互质）。故实际传动比；其误差为；故满足误差范围。初估模数为，查【1】表4-1得标准模数为，故实际分度圆直径为：。中心距为：。初估齿宽为：，圆整取（保证啮合，故取小齿轮比大齿轮宽5到10毫米）。3. 验算齿轮弯曲强度：查【1】图11-8，可得齿形系数；齿根修正系数。由【1】式1-5知：，。安全。4. 齿轮的圆周速度：，对照【1】表11-2知即可，故选取8级便可

15、达到要求。表4.齿轮传动设计的基本参数材料热处理齿数分度圆直径齿宽小齿轮45钢调制3193105大齿轮45钢正火123369100模数实际传动比中心距33.97231七 减速器箱体基本尺寸设计根据【2】表中11-1中的箱体基本尺寸经验公式可算出如下数据：1. 箱体壁厚：箱座：（取8mm）；箱盖：（取8mm）。2. 凸缘：箱盖凸缘厚度，箱座凸缘厚度，箱座底凸缘厚度。3. 螺钉及螺栓：地脚螺钉直径；地脚螺钉数目：；轴承旁连接螺栓直径；盖与座连接螺栓直径；连接螺栓的间距；轴承端盖螺钉直径；视孔盖螺钉直径；定位销直径（取整得）。4. 螺钉螺栓到箱体外避距离：查【2】表11-2得：至箱体外壁距离为：；到

16、凸缘边缘距离：；轴承旁凸台半径：；箱体外壁至轴承端面距离：。5. 箱体内部尺寸：大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离；齿轮端面到箱体内壁的距离（增加散热）；箱盖、箱座肋厚。6. 视孔盖由于单级减速器中心距为231mm，故查【2】表11-2得：视孔盖长，横向螺栓分布距离，视孔盖宽，纵向螺栓分布距离，螺栓孔直径，孔数4个。7. 其中吊耳和吊钩吊耳环的结构设计：根据【2】表11-3中的推荐设计公式知：吊耳肋厚度为，吊耳环孔径为，倒角为，吊耳环空心到箱体外壁距离为。吊钩的结构设计：吊钩长，吊钩高，吊钩内深，吊钩内圆半径，吊钩厚度。八 轴的设计A. 高速轴:1. 选择轴的材料、热处理方式：由于无特殊要求，选择最常

17、用材料45钢，调制处理。查【1】表14-1得知：硬度：；强度极限：；屈服极限：；弯曲疲劳极限：。查【1】表14-3得：弯曲需用应力（静）。2. 初步估算轴最小直径：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118计算）。故，由于开了一个键槽，故（圆整）。3. 轴的结构设计：根据高速轴上所需安装的零件，可将其分为7段，以表示各段的直径，以表示各段的长度。（处安装大带轮，处安装轴承端盖，处安装一号轴承与套筒，处安装小齿轮，处安装二号轴承）1) 径向尺寸：根据常用结构，取；查【2】1-27知倒角倒圆推荐值为：，故孔（大带轮）倒角推荐值为1mm，故取，由于查【2】表7-12得知毡圈系列中要求的轴

18、径均为0、5圆整数，故此修正为；此先选轴承为6208型号轴承（无轴向力，故选深沟球轴承，直径系列选2号轻系列；为便于安装及轴上尺寸基准，选08号内径），查【3】表16-1知所选轴承内径为40mm，且轴承宽度，故取；为方便加工测量，取（此也为小齿轮内孔直径）；查【3】表16-1得安装直径，故查【4】表11-3选取“”，故；对齿轮内孔倒角1.6mm，故取（取52mm）;由于对称分布故，。2) 轴向尺寸：由【1】图13-17得：根据大带轮的内孔宽（取1.5计算），为防止由于加工误差造成的带轮晃动，取；确定轴承润滑方式：，故选取脂润滑方式；为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内壁距离

19、取大于8mm（由于所选套筒长度25mm，故轴承断面到箱体内壁的距离取15mm），为适宜齿轮传动时散热，取齿轮距箱体内壁为（此取10mm）,故有；套筒档齿轮时，为保证精度取，故同时将修正为；轴环取，故取；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取，（包括越程槽尺寸）；轴承到端盖内壁的距离，前所选轴承端盖螺钉知：由【2】11-10中公式得轴承端盖厚度，查【2】表3-9可取A级M8非全螺线的螺栓（即）此时取端盖到大带轮的扳手空间为，此时取。图1. 高速轴结构设计示意图4. 对高速轴进行弯扭强度校核：据【1】式11-1可求得：圆周力，径向力（标准安装，故压力角为20）；根据前轴的结构设计可得：带轮中心到一号

20、轴承中的距离；一号轴承到齿轮中心的距离；齿轮中心到二号轴承中心的距离；故有两轴承中心距为。1) 求垂直面的支承反力：根据受力分析，可列方程：（齿轮在两轴承中心）。故可求得：。2) 求水平支撑反力：3) 带轮对轴的作用力在指点产生的反力：；（外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利情况考虑）。4) 绘制垂直面的弯矩图（如图b）：。5) 绘制水平面的弯矩图（如图c）：。6) 力产生的弯矩图（如图d）：。7) 求合成弯矩图（如图e）：考虑最不利情况，直接由公式得（其中）。8) 折合当量弯矩（如图f）：由前算出,查【1】中246面“由转矩性质而定的折合系数”知，故，。图2.

21、高速轴弯扭强度校核图9) 计算危险截面处轴的许用直径：由（图1）知轴上安装小齿轮的截面为危险截面，故由【1】式14-6可得：。由此可知，此轴安全。B. 低速轴：1. 选择轴的材料、热处理方式：由于无特殊要求，选择最常用材料45钢，调制处理。查【1】表14-1得知：硬度：；强度极限：；屈服极限：；弯曲疲劳极限：。查【1】表14-3得：弯曲需用应力（静）。2. 初步估算轴最小直径：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118计算）。由前计算可知：，故，由于开了一个键槽，故。3. 轴的结构设计：根据低速轴上所需安装的零件，可将其分为7段，以表示各段的直径，以表示各段的长度。（处安装联轴器，

22、处安装轴承端盖，处安装三号轴承与套筒，处安装大齿轮，处安装四号轴承）1) 径向尺寸：联轴器的初步选择：根据低速轴的计算转矩与转速查【2】表8-2可选用凸缘联轴器，型号为“”，可得其轴孔直径为，深孔长度为。根据上所选联轴器，取；根据密封毡圈的标准，取；根据此处尺寸选择6212型号轴承（查【3】表16-1知所选轴承内径为60mm，外径为110mm，且轴承宽度），故取；为方便测量取；查【3】表16-1得安装直径，故查【4】表11-3选取“”，故；查【2】1-27知倒角倒圆推荐值为：，故孔（大齿轮）倒角推荐值为2mm，故取；为对称分布，故取，。2) 轴向尺寸：确定轴承润滑方式：故选取脂润滑方式。根据上

23、定箱体两内壁间的宽度可算得大齿轮到箱体内壁的距离为12.5mm, 为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内壁距离取大于8mm（为套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒档齿轮时，为保证精度取，故同时将修正为；轴环取，故取；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取，（包括越程槽尺寸）；轴承到端盖内壁的距离，由于轴承外径为110mm故，选端盖螺钉为，由【2】11-10中公式得轴承端盖厚度，查【2】表3-9可取A级M8非全螺线的螺栓（即）此时取端盖到大带轮的扳手空间为，故此取，由上选联轴器可知。附图3. 低速轴结构设计示意图4. 对高速轴进行弯扭强度校核（略）。九 联轴器的选择根据前选出的

24、联轴器设计的低速轴校核得知，轴满足要求，故联轴器定为：。十 对轴承的校核A. 对轴承6208的寿命计算：将任务书中的使用期限换算为小时得其使用寿命必须大于48000小时。根据【1】式16-2知其寿命计算为，查【1】附表1可知其径向基本额定动载荷为，而球轴承取，由上轴的校核计算得知其当量动载荷为，故带入公式得：其寿命为，满足要求。B. 对轴承6212的寿命计算：将任务书中的使用期限换算为小时得其使用寿命必须大于48000小时。根据【1】式16-2知其寿命计算为，查【1】附表1可知其径向基本额定动载荷为，而球轴承取，由上轴的校核计算得知其当量动载荷为，故带入公式得：其寿命为，满足要求。十一 普通平

25、键的选择及校核根据工程经验，此处无特殊要求，故均选用A型平键连接。1. 带轮处键连接：由于此处轴径为30mm，查【1】表10-9得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查【1】表10-10得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据【1】式10-26得：，故符合要求。2. 小齿轮处键连接：由于此处轴径为45mm，查【1】表10-9得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查【1】表10-10得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据【1】式10-26得：，故符合要求。3. 大齿轮处键连接：由于此处轴径为65mm

26、，查【1】表10-9得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查【1】表10-10得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据【1】式10-26得：，故符合要求。4. 联轴器处键连接：由于此处轴径为50mm，查【1】表10-9得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查【1】表10-10得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据【1】式10-26得：，故符合要求。十二 润滑方式与密封形式的选择润滑方式：由轴的设计中确定的轴承润滑方式知：轴承为脂润滑。齿轮为油润滑。密封方式：伸出轴端盖处选用毡圈密封。箱盖与箱体间采

27、用安装前涂一层水玻璃的方式密封。十三 设计小结经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着