机械设计基础课程设计--带式输送机传动装置.doc

重庆机电职业技术学院课程设计说明书设计名称： 机械设计基础 题 目： 带式输送机传动装置 学生姓名： 陈欢 专 业： 机电一体化技术 班 级： 2011级2班 _ 学 号： _1260720140645 _ 指导教师： 王丽凤 日 期： 2012 年 12 月 26 日重庆机电职业技术学院课程设计任务书 机电一体化技术 专 业 2011 年级 2 班 一、设计题目带式输送机传动装置二、主要内容运输带工作拉力F=_2400_N运输带工作速度V=_1.5_m/s卷筒直径D=_400_mm工作条件 ：1. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为+5%；2. 使用折旧期：五年；3. 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；4. 滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。表1-2 原始数据参数题号12345运输带工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6运输带工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直径D/(mm)400400400450450参数题号678910运输带工作拉力F/（N）2.42.22.132.8运输带工作速度V/（m/s）1.51.41.51.61.6卷筒直径D/(mm)400400500450500三、具体要求本课程设计要求在规定的时间内完成以下的任务：（1）绘制减速器装配图1张（A2图纸，手工绘图）；（2）零件工作图2张（齿轮、轴、箱体等任选2个，A3图纸，手工或Auto CAD绘图）；（3）设计计算说明书1份，约3000字左右。四、进度安排次序设计内容时间分配（天）1指导老师介绍课程设计注意事项11周2拟定设计方案11-12周3传动件和轴的设计计算12-14周4画装配图14-15周5画零件图15-16周6编写设计说明书17-18周五、成绩评定 指导教师 签名 日期 年 月 日 系主任 审核 日期 年 月 日目 录一、设计任务分析1.1本课程设计的目的1.2本课程设计的内容、任务及要求 1.2.1课程设计的内容 1.2.2课程设计的任务 1.2.3课程设计的要求1.3课程设计的步骤 1.3.1设计准备工作 1.3.2总体设计 1.3.3传动件的设计计算 1.3.4装配草图的绘制 1.3.5装配图的绘制 1.3.6零件工作图的绘制 1.3.7编写设计说明书二、带式输送机传动装置总体方案的设计21选择电动机 2.1.1选择电动机类型 2.1.2选择电动机功率 2.1.3确定电动机转速22计算总传动比和分配传动比 2.2.1计算总传动比 2.2.2分配传动装置的各级传动比 23 计算传动装置的运动和动力参数 2.3.1各轴转速 2.3.2各轴的输入功率 2.3.3各轴的输入转矩24齿轮的设计三、轴的设计3. 1高速轴的设计 3.1.1确定轴的最小直径 3.1.2选择轴承3.1.3 轴的结构设计3.1.4轴的结构简图3. 2低速轴的设计3.1.1确定轴的最小直径 3.1.2选择轴承3.1.3 轴的结构设计3.1.4轴的结构简图四、轴上其他零件的设计五、输出轴的强度校核六、箱体的设计七、总结八、参考文献一 设计任务的分析1.1本课程设计的目的(1)通过课程设计使学生运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生机械设计的基本能力，如计算能力、绘图能力以及计算及辅助设计（CAD）能力等，使学生具有查阅设计资料（标准手册、图册等）的能力，掌握经验估算机械设计的基本技能，学会编写一般的设计计算说明书。1.2 本课程设计的内容、任务及要求1.2.1课程设计的内容1.拟定和分析传动装置的设计方案；2.选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；3.进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴的强度；4.绘制减速器装配图；5.绘制零件工作图；6.编写设计计算说明书。1.2.2课程设计的任务本课程设计要求在规定的时间内完成以下的任务：（1）绘制减速器装配图1张（A2图纸，手工绘图）；（2）零件工作图2张（齿轮、轴、箱体等任选2个，A3图纸，手工或Auto CAD绘图）；（3）设计计算说明书1份，约3000字左右。1.2.3 课程设计的要求1.3 课程设计的步骤1.3.1设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。1.3.2 总体设计（1）确定传动方案；（2）选着电动机；（3）计算传动比；（4）计算各轴的转速、功率和转矩。1.3.3传动件的设计计算（1）计算齿轮传动的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。1.3.4装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核滚动轴承的寿命；（4）绘制减速器的箱体结构。1.3.5装配图的绘制（1）画低线图，画剖面线；（2）选择结构，标注尺寸；（3）编写零件序列，列出明细栏；（4）加深线条，整理画面；（5）书写技术条件、减速器的特性。1.3.6 零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件的工作图；（2）绘制轴类零件的工作图；（3）绘制其他零件的工作图。1.3.7 编写设计说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括计算，并附有必要的简图；（2）写出设计总计，一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获，体会以及不足之处。二、带式输送机传动装置总体方案设计的设计21电机的选择2.1.1选择电动机的类型 按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。2.1.2选择电动机的容量电动机所需工作功率为Pd=Pw/ nw=601000V/D=（6010001.5）/（400）=71.66r/min 其中闭式齿轮传动效率1=0.97；V带传动效率2=0.96；滚动轴承效率（2对）3=0.99；联轴器效率4=0.99；滚筒效率5=0.96代入得传动装装置总效率：=123345=0.859工作机所需功率为： Pw=FV/1000=24001.51000=3.6Kw则所需功电动机率： Pd=Pw/=3.60.859=4.19Kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可由机械设计基础实训指导附录5查得Y系列电动机数据，选电动机的额定功率为4.19KW。2.1.3确定电动机转速卷筒轴工作转速：由nw=71.66r/min,V带传动的传动比i1=24;闭式齿轮单极传动比常用范围为i2=26,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：I总=i1i2=424 故电动机的转速可选范围为 nd=nwI总=71.66（424）=286.64r/min1719.84r/min 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min。可供选择的电动机如下表所示： 方案电动机型号额定功率Kw同步转速/满载转速nm(r/min)1Y160M285.5750/7202Y132M26 5.5 1000/9603Y132S一4 5.5 1500/1440则可选用Y132M26电动机，满载转速为960r/min，额定功率为5.5Kw2.2计算传动比和分配传动比总传动比Iz=96071.66=13.40V带的传动比为 i1=3.35减速器的传动比为 i2=Iz/i1=13.403.35=42.3计算传动装置的运动和动力参数0轴（电动机轴）P0=Pd=4.19Kwn0=nd=960r/minT0=9550P0/n0=95504.19960=41.68N.m1轴（高速轴即输入轴）P1=P02=4.190.96=4.02Kwn1=n0/i1=9603.35=286.57r/minT1=9550P1/n1=95504.02286.57=133.97 N.m2轴（低速轴即输出轴）P2=P113=4.020.970.99=3.86Kwn2=n1/i2=286.574=71.64 r/minT2=9550P2/n2=95503.8671.64=514.56 N.m根据以上数据列成表为：轴名功率P/Kw转距T/N.m转速n/(r/min)传动比电动机轴4.1941.6896041轴4.02133.97286.573.352轴3.86514.5671.641已知电动机额定功率P=7.5Kw,转速1440r/min，各轴的转速如表：转动轴电机轴（0轴）输入轴（1轴）输出轴（2轴）转速n4.02286.5771.64齿数比43.35电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。2.4齿轮的设计2.4.1、选择齿轮的精度等级、材料 输送机为一般工作机器，转动速度不高，为普通减速器，故选用9精度（GB10095-88），要求齿面经粗糙度Ra3.26.3m。选择小齿轮材料为45钢（调质），其硬度为250HBS，大齿轮为45钢（正火），其硬度选为200HBS。2.4.2、按齿面解除疲劳强度设计、转矩T1T1=9.55106P1/n1=9.551064.02286.57=133.97103N.mm、载荷系数K及材料的弹性系数ZE 查表7-10取K=1.1，查表7-11取KE=189.8 MPa1/ 2 、齿数Z1和齿宽系数d取小齿轮的齿数Z1=25，则大齿轮的齿数Z2=Z1i=254=100，取对称布置、软齿面，查表7-14取d=1、许用接触应力【H】由图7-25查得Hlim1=560MPa, Hlim2=530MPa N1=60njLh=60286.571(552516)=3.6108 N2=N1/i=3.61084=9107由图7-24查得ZN1=1.08 ZN2=1.17（允许有一点点蚀）由表7-9查得SH=1根据一下公式可得 【H】1=（ZN1.Hlim1）/SH=(1.08560) 1=604.8MPa 【H】2=(ZN2Hlim2) /SH=(1.17530) 1=620.1MPa则d=60.8mmm=d1/z1=60.825=2.432mm 由表7-2取标准模数m=2.5mm2.4.3、主要尺寸计算 d1=mz1=2.525=62.5 mm d2=mz2=2.5100=250 mm b=d d1=162.5=62.5mm经圆整后取b2=65mm，b1=b2+5=70mm a=0.5m（Z1+Z2）=0.52.5(25+100)=156.25mm2.4.4、按齿根弯曲疲劳强度校核齿形系数YF由表7-12查得YF1=2.65，YF2=2.18应力修正系数YS由表7-13查得Ys1=1.59，Ys2=1.8许用弯曲应力由图7-13查得Flim1=205, Flim2=190由表7-9查得SF=1.3由图7-23查得YN1=0.95,YN2=0.97则【F】1=YN1Flim1/SF=0.952051.3=194.75MPa【F】2=YN2Flim2/SF =0.971901.3=184.3MPa故 Fl=2kT1 YF1 Ys1/ bm2 Z1=21.1133.971032.651.59/62.56.2525=122.28 MPaF lFl=Fl YF2 Ys2/ YF1Ys1 =122.282.181.8/2.651.59=133.88 MPaF 2齿根弯曲疲劳强度校核合格2.4.5、验算齿轮的圆周速度v由表7-7可知，选9精度是合适的。根据以上数据可以制成表格： 齿轮参数模数m=2.5齿数Z1=25 Z1=100齿顶圆直径 da1=67.5 da2=255压力角齿根圆直径 df1=56.25 df2=243.75中心距a=156.25分度圆直径 d1=62.5 d2=250齿轮宽度b1=70 b2=65 2.4. 6、选择润滑方式 闭式齿轮传动，齿轮的圆周速度v12m/s，常将大齿轮的齿轮浸入油池中进行浸油润滑（推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度 ） 三、轴的设计3.1高速轴（1轴）的设计3.1.1确定轴的最小直径由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得A=110，于是得 可将其轴径加大5%，即，所以d=28mm。3.1.2选择滚动轴承 因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。 0基础游隙组、标准精度级的深沟球轴承6007，其尺寸为。3.1.3轴的结构设计轴的右端；，故，；6007型轴承的标准，所以；，故，与齿轮配合的轴段直径。轴承宽度；齿轮宽度；箱体内侧与轴承端面间隙取；齿轮与箱体内侧的距离为；联轴器与箱体之间的间隙 。与之对应的轴段直径分别为； ； ；齿轮与高速轴采用一体加工的方式则。所以3.1.4 1轴结构如图所示： 3.2低速轴（2轴）的设计3.2.1确定轴的最小直径由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得，于是得可将其轴径加大5%，即，所以取。3.2.2选择滚动轴承因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。 0基础游隙组、标准精度级的深沟球轴承6011，其尺寸为。3.2.3轴的结构设计轴的右端；，故，；6011型轴承的标准，所以，与齿轮配合的轴段直径；。轴承宽度；齿轮宽度；轴承端盖宽度为20mm；箱体内侧与轴承内侧端面间隙取；齿轮与箱体内侧间隙为。与之对应的各段轴的长度为； ；取；所以 3.2.4 2轴的结构简图如图所示：四、轴上其他零件的设计1）轴承端盖的厚度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器和V带轮右端面间的距离均为2）查表6-2、6-4取V带轮的基准直径为 输入轴上的直径最大的那段轴为。轴上齿轮距箱体的距离20mm。输出轴上的直径最大的那段轴为。轴上齿轮距箱体20mm。则：输入轴为L=268mm输出轴为L=323mm至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。3）轴上零件的周向定位齿轮、V带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由表10-7查得：在输入轴上V带轮与联轴器平键截面在输出轴上半联轴器与轴连接平键截面齿轮与轴连接平键截面键槽均用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此外选轴的直径公差为IT12。4）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，输出轴的圆角半径为1.5，输入轴圆角半径为2。五、输出轴的强度校核1、已知 所以则：画输出轴的受力简图，如（a）图所示画出竖直平面弯矩图，如图（b）。通过列平衡方程由两边对称，知截面的弯矩也对称，所以 画出水平弯矩图，如图（c）。列水平平衡方程求得 根据上面所计算的弯矩画出合成弯矩图，如图（d）合成弯矩为：画扭矩图，如图（e）画当量弯矩图，如图（f）弯矩产生扭剪力按脉动循环变化，取，截面C处的当量弯矩：轴的应力：轴的材料为45钢，调至处理，六、箱体的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合。1）.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。2）.考虑到机体内零件的润滑，密封散热因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。3）.机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便。4.）对附件设计 A 视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。 B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。 D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。 E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。 F吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。减速器机体尺寸如下名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径M12盖与座连接螺栓直径M8连接螺栓d2的距离125200140轴承端盖螺钉直径M8检查孔盖螺钉直径M6定位销直径8、至外箱壁的距离查机械技术基础实训指导表4-722、18、14、至凸缘边距离查机械技术基础实训指导表4-720、12轴承旁凸台半径凸台高度根据低速轴轴承外径确定70外箱壁至轴承座端面距离52大齿轮顶圆与内箱距离14齿轮端面与箱体内壁距离12箱座肋厚6.8、0.85轴承端盖外径查机械技术基础实训指导表4-9130轴承旁连接螺栓距离158箱座深度160箱座高度1805). 润滑密封设计 对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连