机械课程设计.docx

1、机械课程设计课程设计报告课程名称: 机械设计课程设计设计题目：带式输送机传动装置系 别： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 学生姓名: 学 号: 起止日期:2013年12月24日 2014年1月7日教研室主任： 指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日 目 录1 设计任务书 2 前言3 传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）4 电动机的选择 4.1 电动机功率选择 4.2 电动机转速

2、选择 4.3 总传动比计算和分配各级传动比 5 传动装置运动和动力参数计算 5.1 各轴转速的计算 5.2 各轴功率的计算 5.3 各轴扭矩的计算 6 传动零件的设计计算 6.1 高速级齿轮传动的设计计算 6.2 低速级齿轮传动的设计计算 7 轴的设计计算 7.1高速轴最小轴径计算 7.2低速轴的设计计算 7.2.1低速轴的结构设计 7.2.2低速轴的弯扭组合强度校核 7.3 中间轴的设计计算 8 滚动轴承的选择和计算 8.1 高速轴和中间轴上滚动轴承的选择 8.2 低速轴上滚动轴承的选择和计算 9 联轴器的选择 9.1 输入轴联轴器的选择 9.2 输出轴联轴器的选择 10 键联接的选择和计算

3、 10.1高速轴和中间轴上键联接的选择 10.2 低速轴上键联接的选择和计算 11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择 11.1 润滑方式 11.2 润滑油牌号 11.3 密封装置 12 减速器附件的选择（含视孔盖和窥视孔；放油孔和螺塞；油标；通气孔；起盖螺钉；定位销；吊环等的选择） 13 总结与思考致谢参考资料 附录：1. XXXXX2. XXXX1、 机械设计课程设计任务书题 目带式输送机传动装置设 计 者 谭兆 郭念时 刘帆 于勇平指导教师李碧波 肖永涛班 级 机自三班 设计时间 2013年12月24日2014年01月07日1.1系统简图图1 带式输送机的传动装置简图1、传动滚筒；2、皮

4、带运输机；3、联轴器；4、减速器；5、电动机；6、三角带传动1.2传动方案：电机两极圆柱齿轮（直齿或斜齿）减速器链传动工作机1.3设计参数：输送带的牵引力F，（KN）1.6输送带的速度v,(m/s)1.6提升机鼓轮的直径D，（mm）2401.4设计要求：1. 输送机运转方向不变，工作载荷稳定2. 输送带鼓轮的传动效率取为0.973. 工作寿命为8年，每年300个工作日。每工作日16小时1.5任务要求：1. 减速器装配图一张2. 零件图2张3. 设计说明书一份前言机械设计的发展程度，机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，为了更好地运用、研究、发展机械，学习和掌握一定的机械设计

5、基础知识是非常重要的机械设计课程主要介绍联接零件（包括螺栓联接、键联接等），传动零件（包括齿轮传动、涡轮传动和带传动），轴系零件（包括轴，轴系，联轴器和离合器）。以及其它零件的设计。该课程联系比较广，将其他的课程的知识紧密联系在一起。而如今带传动应用广泛，带传动课程设计让我们更加了解设计应该要掌握那些基础知识。1、传动方案的分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、

6、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。 减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成二、电动机选择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）传动装置的总功

7、率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96=0.885(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000总）=16001.6/（10000.885）=2.893KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（D）=6010001.6/（240）=127.32r/min 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=35。取V带传动比I1=24，则总传动比此时时范围为Ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=（620）127.32=763.922546.4r/min符合这一范围的同步转速有750、100

8、0、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。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，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S-6。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速960r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/127.32=7.542、分配各级传动比（1） 据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=36合理）（2） i总=i

9、齿轮I带i带=i总/i齿轮=7.54/3=2.51四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）n0=n电机=960r/minnI=n0/i带=960/2.51=382.5(r/min)nII=nI/i齿轮=127.5(r/min)nIII= nII=127.5(r/min)计算各轴的功率（KW）P0= P工作=2.893KWP=P0带=2.8930.96=2.7773KWP=P齿承=2.64KWP=P承联=2.640.980.99 =2.037（2.561）KW3计算各轴扭矩（Nmm）4 To = 9550P0/n0= 95502.8931000/960 =28.78NmT=955

10、0P/n=95502.77731000/382.5=69.34NmT=9550P/n=95502.641000/127.5 =197.74NmTIII=9550PIII/nIII=95502.5611000/127.5 =191.82Nm将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表3 运动和动力参数表参数轴名电动机轴轴轴卷筒轴转速n/rmin-1960382.5127.5127.5功率P/kw2.8932.77732.642.561转矩T/Nm28.7869.34197.74191.82传动比i2.5131五、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选带截型由课本P83表5

11、-9得：kA=1.1PC=KAP=1.12.893=3.182KW由课本P82图5-10得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为75100mm 则取dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/382.5100=251mm由课本P74表5-4，取dd2=250mm实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=960100/250 =384r/min转速误差为：（n2-n2）/n2=（382.5-384）/382.5 =0.00391200（适用）（5）确定带的根数根据课本P1=0.97KW P1=0.11KWK=0.96KL

12、=0.98得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.182/【(0.97+0.08（0.11） )0.960.98】 =3.131) 圆整为4根(6)计算轴上压力由课本表 查得q=0.105kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/（ZV）（2.5/K-1）+qV2=5003.182）/（45.03）(2.5/0.96-1)+0.1055.032N =129.51N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin（1/2）=24129.51sin（162.620/2）=1024.19N2、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿

13、轮选用40Cr调质，齿面硬度为240280HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度240HBS；根据表选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=320=60实际传动比I0=60/20=3传动比误差：（i-i0）/I=(3-3)/3=0%2.5% 可用齿数比：u=i0=3由表 取d=0.9 (3)转矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.7773/382.5 =69341.74Nmm (4)载荷系数k

14、取k=1 (5)许用接触应力HH= HlimZNT/SH由课本查得：HlimZ1=600Mpa HlimZ2=550Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60382.58230010=11108NL2=NL1/i=2.11108/3=36107由课本查得接触疲劳的寿命系数：KNT1=0.91KNT2=0.95通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0H1=Hlim1KNT1/SH=6000.91/1.0Mpa=546MpaH2=Hlim2KNT2/SH=5500.95/1.0Mpa=522.5Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)

15、/duH2)1/3=76.43169341.74(3+1)/0.93522.521/3mm=55.18mm模数：m=d1/Z1=55.18/20=2.759mm根据课本表 取标准模数：m=2.75mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.7520mm=55mmd2=mZ2=2.7560mm=165mm齿宽：b=dd1=0.955mm=49.5mm取b=50mm b1=55mmb2=b1-5=50mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=60由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.

16、55YFa2=2.34 YSa2=1.73 (8)许用弯曲应力FF= Flim YSTYNT/SF由设计手册查得：Flim1=500Mpa Flim2 =380Mpa由课本10-22查得弯矩疲劳寿命系数KFN1 =0.85，KFN2=0.90，按一般可靠度选取安全系数SF=1.4 计算两轮的许用弯曲应力F1=KFN1Flim1/SF=0.85500/1.4=303.57 MPaF2=KFN2Flim1/SF=0.90380/1.4=244.29MPa将求得的各参数代入式（6-49）F1=2kT1/（bm2Z1)YFa1YSa1=2169341.74/（552.75220) 2.81.55Mpa

17、=72.35 F1F2=2kT1/（bm2Z2)YFa2YSa2=2169341.74/（502.75260) 2.341.73Mpa=24.75 F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.75/2(20+60)=110mm (10)计算齿轮的圆周速度VV=d1n1/（601000）=3.1455120.3/（601000）=0.35m/s六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据设计手册例题，并查表10-2，取A0=115d115 (2.7773/382.5)1/3mm=22.27mm考虑有键槽

18、，将直径增大5%，则d=21.05(1+5%)mm=23.38选d=23mm2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度I段：d1.1=23mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mm段:d1.21=d1+2h=23+221.5=29mm考虑应便于轴承的拆卸，将该段设计成阶梯形取d1.22=30mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.L2=（+20+16+3

19、5）=71mm段直径d1.3=35mmL3=20mm段直径d1.4=35mm长度与右面的相同，即L1.4=20mm段直径d1.5=30mm. 长度L1.5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=111mm (3)按弯矩复合强度计算求该轴上齿轮分度圆直径：已知d1=55mm求转矩：已知T1=69341.74Nmm求圆周力：FtFt=2T1/d1=69341.74/27.5=2521.52N求径向力Fr Fr=Fttan=2521.52tan200=917.75N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=55.5mm (1)绘制轴受力简图（如图a） （2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：F

20、AY=FBY=Fr/2=458.875NFAZ=FBZ=Ft/2=1260.76N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=458.87555.5=25.468Nm(3)绘制水平面弯矩图（如图c）C:UsersAdministratorDesktop图片11.jpgC:UsersAdministratorDesktop图片11.jpg截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1260.7654.5=68.711Nm (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(25.4682+68.7112)1/2=73.279Nm (5)绘制扭矩图（

21、如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=69.34Nm (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=73.2792+(169.34)21/2=100.89Nm (7)校核危险截面C的强度e=Mec/（0.1d33）=100.89/（0.1353）=23.53MPa -1b=60MPa该轴强度足够。输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据设计手册表 取A0=115dA0(P2/n2)1/3=115(2.64/127.5)1/3=31.58mm考虑有键槽，将直径增

22、大5%，则d=31.58(1+5%)mm=33.159取d=35mm2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度工段：d2.1=35mm 长度取L2.1=50mmh=2c c=1.5mm段:d2.2=d1+2h=35+221.5=41mmd2.2=40mm 初选7208c型角接球轴承，其内径为40mm，宽度

23、为18mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长55mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。L2.2=（2+20+18+55）=95mm段直径d2.3=47mmL2.3=b2-2=50-2=48mm段直径d2.4=53mm由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd2.4=d2.3+2h=47+23=53mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（40+32）=46mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为46mm段直径d5=40mm. 长度

24、L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=106mm (3)按弯扭复合强度计算求该轴上齿轮分度圆直径：已知d2=165mm求转矩：已知T2=197.74Nm求圆周力Ft：Ft=2T3/d2=2197.74103/165=2396.85N求径向力FrFr=Fttan=2396.850.36379=871.95N两轴承对称LA=LB=53mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=871.95/2=435.97NFAZ=FBZ=Ft/2=2396.85/2=1198.43N (2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=435

25、.9753=23.11Nm (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1198.4353=63.52Nm (4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（23.112+63.522）1/2 =67.59Nm (5)计算当量弯矩：根据课本P235得=1Mec=MC2+(T2)21/2=67.59)2+(1197.74)21/2 =208.97Nm (6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d2.3）=275.06(208.97)/(0.1473)=20.13Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=

26、48720小时1、计算输入轴承 （1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型轴承内部轴向FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系数x、y/FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本表 得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h预期寿命足够2、计算输出轴承(1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据课本 得FS=0.063FR,则FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N (2)计算轴向载荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=