机械设计说明书1—B设计一带式输送机传动装置.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目 1b 设计一带式输送机传动装置 材料成型及控制工程专业 04021003班 设 计 者 刘 碧 颖 指导老师 董 海 军2013年8月21日西北工业大学目录一、 设计任务书二、 传动方案的拟定三、 传动装置的数据计算四、 传动零件的设计计算五、 箱体结构尺寸六、 设计总结七、 参考文献计算项目及内容主要结果一、设计任务书传动简图如图所示，设计参数列于表中2-1中。工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期十年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作转速允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。（一）、原始数据：输送带的牵引力f(kn)输送带的速度v(m/s)输送带滚筒的直径d（mm）使用年限（年）1.251.825010（二）、设计内容和要求1.编写设计计算说明书一份，其内容通常包括下列几个方面：（1）传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计计算（如齿轮传动，带传动等）；（4）轴的设计计算；（5）轴承及其组合部件设计；（6）键联接和联轴器的选择及校核；（7）减速器箱体，润滑及附件的设计；（8）轴承寿命校核（9）轴的强度校核；（10）装配图和零件图的绘制；（11）设计小结；（12）参考文献。2.要求每个学生完成以下工作：（1）减速器装配图1张（a1图纸）（2）零件工作图2张。（3）设计计算说明书1份。二、传动方案的拟定由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带式输送机。减速器为一级斜齿圆柱齿轮传动和一级带传动，轴承初步选用角接触球轴承。联轴器选用弹性套柱销联轴器联轴器。三、 传动装置的数据计算（一）、电动机的选择： 1、选择电动机系列 按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380v y系列的三相交流电源电动机。2、选择电动机系列1.工作机所需要的功率：2.传动装置的效率：3.电机所需的工作功率： 4.电机额定功率的选择： 由于要求，因此选择y100l2-4 y系列三相异步电动机（同步转速1500r/min）电机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)y100l2-431430（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.总传动比：滚筒转速为：，因此有：2、分配各级传动比：（1） 选用带传动的传动比：按带传动与一级齿轮减速器关系进行设计，设带传动的传动比为，一级齿轮减速器的传动比为，应使，以便使整个传动系统的尺寸较小，结构紧凑。又带传动比一般取24，故取。 （2） 选用齿轮传动的传动比：。3、计算各轴转速（r/min）r/minr/min r/min4、计算各轴的功率（kw） 5、计算各轴扭矩（nmm） 电机轴输入轴输出轴功率32.882.77转矩t（n.m）20.0357.70191.4转速n(r/min)1430467.7138.2传动比i33.45效率0.960.9618四、传动零件的设计计算（一）v带的设计1、 皮带轮传动的设计计算（1）选择v带带型：选择普通v带截型，由机械设计课本，表6.7查得：ka=1.1 由机械设计课本，图6.10可知，应选择a型带（2）确定带轮基准直径，并验算带速 由图6.10可知，小带轮的基准直径mm，取mm 大带轮基准直径： ，由表6.9，取 验算带速：，带速处于5-25之间，带速合适。（3）确定带长和中心矩按设计要求，即取查表取(4)确定实际中心距及验算包角 安装时所需最小中心距安装时所需最大中心距包角，包角合适。（5）计算单根v带的基本额定功率 由，查表6.4得a型v带功率为 。（6）计算单根v带的额定功率 按传动比查表6.5得， （7）确定带的根数，可以选z=3(8)计算轴上压力 由表6.3得张紧力：压轴力：(9)带轮结构设计 由于，所以可采用腹板式结构。（二）、齿轮传动的设计1、选定齿轮类型1）由传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2）减速器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（gb 10095-88）。3）材料选择。由机械设计表8.1，选择小齿轮材料为40cr（调质），硬度为250hbs，大齿轮为45钢（调质），硬度为210hbs，二者材料硬度差为40hbs。4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。2、参数选择1）由表8.2，由于齿轮工作条件平稳，试选载荷系数。2）初选螺旋角为15度。3）计算小齿轮传递的转矩。4）选择齿宽系数 由于是单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两轮均为硬齿面，查表8.4得到5）几何参数 经过计算， ， 3、按齿面接触强度设计1）区域系数和弹性影响系数 根据计算，2）计算 小齿轮为调质合金钢，大齿轮为调质碳钢，由表8.6所列公式，得： 3）计算寿命系数由于,所以取4)计算 由表8.5，取,则有，应取。5）计算齿轮参数由式8.16计算 计算法面模数4.按齿根弯曲疲劳强度计算1）确定复合齿形系数： 计算当量齿数 由表8.3查取相关数据，并经线性插值可得2）计算螺旋角系数 由式8.12，3)计算 4）计算寿命系数 由于，所以取5）计算 由表8.5，取,则有，6)计算齿根弯曲疲劳强度 , 由于 ，故按大齿轮计算弯曲疲劳强度。7）计算齿轮法面模数 4.确定模数及中心距，修正螺旋角 综合考虑齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度，取标准模数 计算中心距： ，圆整中心距a=115mm。修正螺旋角：由于螺旋角略小于初选螺旋角，并且所选模数大于计算模数，无需对强度计算结果进行修正。5.齿轮的其余主要尺寸分别为选用（三）、传动比验证传动机构的实际传动比为与所要求传动比的偏差满足要求，故所选v带及齿轮适合。（四）、输入轴及其装置的设计1、输入轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力 径向力 轴向力 3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料45钢，调质处理，查表12.5，取。则有：，增加5%，则 取最小直径是22mm考虑到v带大带轮宽度为40mm，按照轴的标准长度取=45mm。4、轴的结构设计（1）按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 1）轴1-2段：此段为轴与带轮配合，为满足定位要求，右端为一轴肩，左端用轴端挡圈定位。此段。由公式，取带长，为保证轴段挡圈只压在带轮上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比l稍短一些，取 2）轴2-3段：由上文知，此段轴径应略大于轴1-2段，定位轴肩高度，取轴2-3段。 轴承端盖的总宽度为16.4mm。为了在不拆卸轴短零件的情况下拆卸轴承盖螺钉，则端盖外端面与带轮左端面的距离，取，因此取3）轴3-4段：选角接触球轴承轴承，型号为7206c，其尺寸为，因此，。取。右端采用甩油环定位，查表15-1得定位套筒外径为 4）轴4-5段：若此段轴与齿轮通过键连接进行配合，则根据上文有：，取。经验算，此时，因此该段轴应设计为齿轮轴。，因此取 5 ) 轴5-6段：该段对左端由甩油环定位端轴承起到定位作用，在轴3-4段已作出说明。取5、轴的强度校核(1)绘制轴的计算简图(2)计算和绘制弯矩图水平方向的受力：由平衡方程可得：绘制水平方向弯矩图，如图a,得水平方向最大弯矩竖直方向受力：由平衡方程得绘制垂直方向弯矩图，如图b，的竖直方向弯矩, 合成弯矩:根据公式绘制总弯矩图，如图c,得，,(3)确定和绘制转矩图如图d,知(4)确定和绘制计算弯矩图如图e,由式得: , (5)校核危险截面的强度根据式，其中，轴的材料是45钢，调质处理。查表得则为（0.090.1），即5460mpa，取=60mpa常化处理 则显然，所以强度可以满足要求。6，轴承的寿命校核1） 求两轴承受到的径向载荷。 由上述的受力分析可得：两轴承所承受径向载荷为，2)求两轴实际承受的轴向力 对于70000c轴承的派生轴向力，查表得e=0.415，则 3）两轴承的当量动载荷 查表得当量动载荷系数 取载荷系数，则 4） 验算轴承寿命，因为,所以按轴承1的受力验算。 （五）、输出轴及其装置的设计1、输出轴上的转矩2、求作用在齿轮上的力圆周力 径向力 轴向力 3、求作用在齿轮上的力选取轴的材料为45钢，调质处理，查表12.5，取。则有：，增加12%，则 根据轴的标准直径，取最小直径是35.5mm4、轴的结构设计（1）按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 1）轴1-2段：此段为轴与联轴器连接，先选取联轴器型号。取联轴器的计算转矩为。查表17-4选取公称转矩为250nm的lt6弹性套柱销联轴器。半联轴器的孔径为，故取。半联轴器轴孔长度，右端为一轴肩定位，左端用轴端挡圈固定。由公式，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比l稍短一些，取 2）轴2-3段：由上文知，此段轴径应略大于轴1-2段，定位轴肩高度，取轴2-3段。轴承端盖的总宽度为16.4mm。为了在不拆卸轴短零件的情况下拆卸轴承盖螺钉，则端盖外端面与联轴器左端面的距离取，因此取 3）轴3-4段：选取角接触球轴承，型号为7210c，其尺寸为，因此，取。右端采用甩油环定位，查表15-1得定位套筒外径为 4）轴4-5段：若此段轴与齿轮通过键连接进行配合，则根据上文有：，根据轴的标准直径，选取。经验算，此时，符合要求。齿轮轮毂宽度为，为使套筒端面可压紧齿轮，此段轴长应略短于轮毂宽度，所以取 5 ) 轴5-6段：该段对左端齿轮起到定位作用，由上文知，此段轴径应略大于轴4-5段，定位轴肩高度，取轴5-6段, 6）轴6-7段：该段左端采用甩油环定位，在轴3-4段已作出说明，取。5，轴的强度校核（1） 绘制轴的计算简图(3)计算和绘制弯矩图水平方向的受力：由平衡方程可得：绘制水平方向弯矩图，如图a,得水平方向最大弯矩竖直方向受力：由平衡方程得绘制垂直方向弯矩图，如图b，的竖直方向弯矩, 计算总弯矩:根据公式绘制总弯矩图，如图c,得，（2） 确定和绘制转矩图如图d,知（3） 确定和绘制计算弯矩图如图e,由式得, （4） 校核危险截面的强度根据式，其中，轴的材料是45钢，调质处理。查表得则为（0.090.1），即5460mpa，取=60mpa常化处理 则显然，所以强度可以满足要求。6. 轴承寿命校核计算1）求两轴受到的径向载荷fr1和fr2 2）求两轴实际承受的轴向力fa1和fa2，对于7000c轴承的派生轴向力 , 查表得 e=0.387 则 ,则 3）两轴承的当量动载荷 所以 x1=0.44 , y1=1.459 , x2=1 , y2=0 。取载荷系数则 4）验算轴承寿命，因为，所以按轴承1的受力情况验算 ， ， 满足寿命要求7、键的强度校核根据需要键连接的轴段直径和连结轴毂长度，选择符合规定的键：1） 小轴与滚筒连接段直径22mm，轴长度48mm，选用b*h=8*7mm，l=40mm的a型平键。2） 小轴与齿轮用键连接， 但齿轮键槽底部与齿根间距离e太小，所以铸成齿轮轴。3） 大轴与联轴器连接处得轴径d=38，联轴器内孔长53mm，选b*h=10*8mm，l=45mm的a型平键。4） 大轴与大齿轮用键连接，该段直径为53mm长度为48mm，选b*h=16*10mm,l=45mm的a型平键。键的材料为45钢，带轮轮毂的材料为铸铁在轻微冲击时许用挤压应力为键与齿轮轮毂的材料均为碳钢，在轻微冲击时许用挤压应力为 键的强度校核带轮键：大 齿轮键：联 轴器键：所选键强度均符合要求五、箱体结构尺寸名称符号尺寸箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘壁厚箱盖凸缘壁厚箱座底凸缘壁厚地脚螺栓直径地脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 箱盖与箱座联接螺栓直径联接螺栓d2间距 轴承盖螺钉直径视孔盖螺钉直径定位销直径轴承旁凸台半径大齿顶圆与箱体内壁距离1齿轮端面与箱体内壁距离2箱盖肋厚m1 6.8箱座肋厚m6.8小齿轮、大齿轮轴承盖外径,d2 112,130六、设计总结 通过这次课程设计我体会颇多，在机械设计原理课程中学习到得许多知识得到了实际的应用，有一种学以致用的成就感。 我选择的题目是一个一级圆柱斜齿轮减速器。整个设计过程包括最开始的功率，转矩，转速的计算；带轮的设计；齿轮的设计；轴的设计；轴的强度校核；键的强大校核；箱体设计。整个流程的每一步都让我学到了许多知识，注意到了许多以前不曾关注过的问题，并且试着去解决它。更重要的是，这次课设让我学着开始从一个设计者的角度去思考问题，去将课本上的知识活用到自己的设计里。这使我提高了自己的动手与实践能力。 在整个课设的过程中，与同学之间的交流与讨论也让我受益匪浅。在一次次对问题的探讨过程中，我们相互都得到了提高。并且在听