机械设计课程设计说明书[2].doc

目 录设计任务书2第一部分 传动装置总体设计4第二部分 V带设计6第三部分 各齿轮的设计计算9第四部分 轴的设计13第五部分 校核19第六部分 主要尺寸及数据21设 计 任 务 书一、 课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为8年，小批量生产，单班制工作（10小时/天）。运输速度允许误差为。二、 课程设计内容1）传动装置的总体设计。2）传动件及支承的设计计算。3）减速器装配图及零件工作图。4）设计计算说明书编写。 每个学生应完成：1） 部件装配图一张（A1）。2） 零件工作图两张（A3）3） 设计说明书一份（30页）。本组设计数据：数据：电动机转速 1450 ，功率 15 。 运输机带速V/(m/s) 0.8 。 卷筒直径D/mm 300 。 工作场合 室外工作 ，使用年限 8年 ， 10小时天*班工作 。 已给方案：外传动机构为V带传动。 减速器为两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。第一部分 传动装置总体设计一、 传动方案（已给定）1） 外传动为V带传动。2） 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。3） 方案简图如下：二、该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 三、原动机选择（Y系列三相交流异步电动机）工作机转速传动装置总效率：(V带) （齿轮） （轴承） （联轴器） 电动机的输出功率： 取选择电动机为Y160L-4型 技术数据：额定功率（） 15kw 满载转矩（） 960 额定转矩（） 2.00 最大转矩（） 2.0 Y132M1-6电动机的外型尺寸（mm）： （见课设表19-3）A：216 B：178 C：89 D：38 E：80 F：10 G：33 H：132 K：12 AB：280 AC：270 AD：210 HD：315 BB：238 L：235三、 传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配总传动比 四、 各级传动比分配： V带传动：取24一级圆柱齿轮传动：取36二级圆柱齿轮传动：取36为使V带传动外廓尺寸不致太大，初定 有 对于两级展开式圆柱齿轮减速器，若使高、低速级大齿轮具有接近的相等的浸油深度以获得良好的滑。一般按计算。其中为高速级传动比，为低速级传动比。 取 ，有 所以 五、 各轴的转速电动机轴的转速 轴 轴 轴 转速误差为 在（35）的范围内，所以合适。六、各轴的功率计算轴 轴 轴 传动比原始分配传动比为：i1=2.62 i2=3.07 i3=2.5修正后 ：i1=2.5 i2=2.62 i3=3.07各轴新的转速为 ：n1=960/2.5=3.84 n2=384/2.61=147 n3=147/3.07=48各轴的输入功率P1=pd87 =5.50.950.99=5.42P2=p165=5.420.970.99=5.20P3=p243=5.200.970.99=5.00P4=p321=5.000.990.99=4.90各轴的输入转矩T1=9550Pdi187/nm=95505.52.50.950.99=128.65T2= T1 i265=128.652.620.970.99=323.68T3= T2 i343=323.683.070.970.99=954.25T4= T3 21=954.230.990.99=935.26轴号功率p转矩T转速n传动比i效率电机轴5.52.09601115.42128.653842.50.9425.20323.681482.620.9635.00954.25483.070.96工作机轴4.90935.264810.98第二部分 V带设计外传动带选为 普通V带传动 1、 确定计算功率：1）、查得工作情况系数 2）、有 2、选择V带型号 选B型V带。3.确定带轮直径 （1）、选取小带轮直径 （2）、验算带速 在530m/s内，故合适。（3）、从动带轮直径 取 （4）、传动比 i 4.确定中心距和带长（1）、初选中心距 取（2）、求带的计算基础准长度L0查图取带的基准长度Ld=2240mm(3)、计算中心距:a (4)、确定中心距调整范围 故中心距的变化范围为576.9mm677.7mm5.验算小带轮包角1 由式(5-11机设) 6.确定V带根数Z (1)、查得dd1=180 、n1=1460r/min时，单根V带的额定功率为4.41kw， (2)、查得P0=0.46kw(3)、查得包角系数 (4)、查得长度系数KL=1.0 (5)、计算V带根数Z，由式 取Z=5根 7计算单根V带初拉力F0。查得q=0.18kg/m 8计算对轴的压力FQ 9确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图 小带轮基准直径dd1=180mm采用孔板式结构。大带轮基准直径dd2=450mm，采用轮辐式结构，带轮材料为HT200,轮槽型选B型槽。第三部分 各齿轮的设计计算一、低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，大齿轮采用45号钢，小齿轮采用40r,锻选项毛坯，小齿轮正火调质处理(241286HBS)，大齿轮调质处理(217255HBS),均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra3.2，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=24 则Z2=Z1i1=72.初选螺旋角 2.设计计算。（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式 （3）确定计算数值 1）选Kt=1.5 T1=854.54Nm 2）选取齿宽系数 d=1.0，u 3)选 ， 有1.63 4）材料的弹性影响系数= ,区域系数选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim1=520MPa HILin2=500MPa 应力循环次数N N1=60n1*j1*L*h=60153.681(836510)= N2= N1/u=/3查得接触疲劳寿命系数；KHN10.95，KHN20.99查得接触疲劳安全系数：S1.0 求许用接触应力 将有关值代入式得 则V1=(d1t*n1/601000)=0.98m/s齿宽b=d*d1t=1121.7mm=121.7mm模数齿高 计算纵向重合度 查得Kv=0.87,KA=1.5.查得KH=1.476,有KF1.60.取KH=KF=1.40.则K=KA*KV*KH*KH=2.70 ,修正 此时 3.校核齿根弯曲疲劳强度由式计算K=KA*KV*KF*KF=1.50.871.61.42.92纵向重和度计算当量齿数 查得齿形系数 YFa1=2.592，YFa2=2.223 查取应力校正系数 YSa11.596 YSa21.765查得小齿轮弯曲强度极限 ，大齿轮弯曲强度极限 取弯曲寿命系数 KFN10.90，KFN20.98计算许用应力，取S1.4 计算大小齿轮，并加以校正取0.0175，大齿轮的数值大。设计计算 取4.5mm,小齿轮齿数 取Z132，有Z2i*Z1323964.几何尺寸的计算（1）计算中心距 取a=297mm（2）修正螺旋角 因值改变不多，故不比修正其它值。（3）计算大小齿轮的分度圆直径 取d1=148mm,d2=446mm.（4）计算齿轮宽度 取B2145mm，B1=160mm.5.齿轮的结构设计 大、小齿轮采用腹板式，小齿轮右旋，大齿轮左旋。二、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1.齿轮的材料，精度和齿数选择，因传递功率不大，转速不高，大齿轮采用45号钢，小齿轮采用40r,锻选项毛坯，小齿轮正火调质处理(241286HBS)，大齿轮调质处理(217255HBS),均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面精糙度为Ra3.2，软齿面闭式传动，失效形式为占蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z1=24 则Z2=Z1i1=243.8=91.2,取Z2=91.初选螺旋角 2.设计计算。（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由式 （3）确定计算数值 1）选Kt=1.5 T1=233Nm 2）选取齿宽系数 d=1.0，u.8 3)选 ， 有1.66 4）材料的弹性影响系数= ,区域系数选取材料的接触疲劳，极限应力为 HILim1=520MPa HILin2=500MPa 应力循环次数N N1=60n1*j1*L*h=605841(836510)= N2= N1/u=/3.8=查得接触疲劳寿命系数；KHN10.92，KHN20.96查得接触疲劳安全系数：S1.0 求许用接触应力 将有关值代入式得 则V1=(d1t*n1/601000)=2.44m/s齿宽b=d*d1t=179.73mm=79.73mm模数齿高 计算纵向重合度 查得Kv=1.17,KA=1.5.查得KH=1.462,有KF1.40.取KH=KF=1.40.则K=KA*KV*KH*KH=3.59 ,修正 此时 3.校核齿根弯曲疲劳强度由式计算K=KA*KV*KF*KF=1.51.171.41.43.44纵向重和度计算当量齿数 查得齿形系数 YFa1=2.592，YFa2=2.18 查取应力校正系数 YSa11.596 YSa21.79查得小齿轮弯曲强度极限 ，大齿轮弯曲强度极限 取弯曲寿命系数 KFN10.86，KFN20.90计算许用应力，取S1.4 计算大小齿轮，并加以校正取0.019，大齿轮的数值大。设计计算 取3mm,小齿轮齿数 取Z135，有Z2i*Z1353.81334.几何尺寸的计算（1）计算中心距 取a=260mm（2）修正螺旋角 因值改变不多，故不比修正其它值。（3）计算大小齿轮的分度圆直径 取d1=108mm,d2=412mm.（4）计算齿轮宽度 取B2105mm，B1=115mm.5.齿轮的结构设计 小齿轮采用轮轴式，大齿轮采用腹板式，小齿轮左旋，大齿轮右旋。总结：高速级 z1=35 z2=133 m=3 低速级 z1=32 z2=96 m=4.5第四部分 轴的设计高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.2.初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表10-2,得c=106至117,考虑到安装联轴器的轴段仅受扭矩作用.取c=110则: D1min= D2min=D3min=3.初选轴承1轴选轴承为60082轴选轴承为60093轴选轴承为6012根据轴承确定各轴安装轴承的直径为:D1=40mmD2=45mmD3=60mm4.结构设计(现只对高速轴作设计,其它两轴设计略,结构详见图)为了拆装方便,减速器壳体用剖分式,轴的结构形状如图所示.(1).各轴直径的确定初估轴径后,句可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承6008,故该段直径为40mm。2段装齿轮，为了便于安装，取2段为44mm。齿轮右端用轴肩固定，计算得轴肩的高度为4.5mm，取3段为53mm。5段装轴承，直径和1段一样为40mm。4段不装任何零件，但考虑到轴承的轴向定位，及轴承的安装，取4段为42mm。6段应与密封毛毡的尺寸同时确定，查机械设计手册，选用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛毡圈，故取6段36mm。7段装大带轮，取为32mmdmin 。（2）各轴段长度的确定轴段1的长度为轴承6008的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱体内壁到齿轮端面的距离加上2mm，l1=32mm。2段应比齿轮宽略小2mm，为l2=73mm。3段的长度按轴肩宽度公式计算l3=1.4h；去l3=6mm，4段：l4=109mm。l5和轴承6008同宽取l5=15mm。l6=55mm，7段同大带轮同宽，取l7=90mm。其中l4，l6是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的。于是，可得轴的支点上受力点间的跨距L1=52.5mm，L2=159mm，L3=107.5mm。（3）.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/r6。与轴承内圈配合轴劲选用k6，齿轮与大带轮均采用A型普通平键联接，分别为16*63 GB1096-1979及键10*80 GB1096-1979。（4）.轴上倒角与圆角为保证6008轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为1*45。5.轴的受力分析（1） 画轴的受力简图。（2） 计算支座反力。Ft=2T1/d1=Fr=Fttg20。=3784FQ=1588N在水平面上FR1H=FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411N在垂直面上FR1V=Fr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N（3） 画弯矩图在水平面上，a-a剖面左侧 MAh=FR1Hl3=96652.5=50.715Nma-a剖面右侧 MAh=FR2Hl2=411153=62.88 Nm在垂直面上 MAv=MAV=FR1Vl2=352153=53.856 Nm合成弯矩，a-a剖面左侧a-a剖面右侧画转矩图转矩 3784（68/2）=128.7Nm6.判断危险截面显然，如图所示，a-a剖面左侧合成弯矩最大、扭矩为T，该截面左侧可能是危险截面；b-b截面处合成湾矩虽不是最大，但该截面左侧也可能是危险截面。若从疲劳强度考虑，a-a，b-b截面右侧均有应力集中，且b-b截面处应力集中更严重，故a-a截面左侧和b-b截面左、右侧又均有可能是疲劳破坏危险截面。7.轴的弯扭合成强度校核由表10-1查得 (1)a-a剖面左侧3=0.1443=8.5184m3=14.57 （2）b-b截面左侧3=0.1423=7.41m3b-b截面处合成弯矩Mb:=174 Nm=27 8.轴的安全系数校核:由表10-1查得(1)在a-a截面左侧WT=0.2d3=0.2443=17036.8mm3由附表10-1查得由附表10-4查得绝对尺寸系数;轴经磨削加工, 由附表10-5查得质量系数.则弯曲应力 应力幅 平均应力 切应力 安全系数查表10-6得许用安全系数=1.31.5,显然S,故a-a剖面安全.(2)b-b截面右侧抗弯截面系数3=0.1533=14.887m3抗扭截面系数WT=0.2d3=0.2533=29.775 m3又Mb=174 Nm,故弯曲应力切应力 由附表10-1查得过盈配合引起的有效应力集中系数 。 则显然S,故b-b截面右侧安全。（3）b-b截面左侧 WT=0.2d3=0.2423=14.82 m3b-b截面左右侧的弯矩、扭矩相同。弯曲应力 切应力 （D-d）/r=1 r/d=0.05，由附表10-2查得圆角引起的有效应力集中系数。由附表10-4查得绝对尺寸系数。又。则 显然S,故b-b截面左侧安全。第五部分 校 核高速轴轴承FR2H=Fr-FR1H=1377-966=411NFr2V=Ft- FR1V=1377-352=1025N轴承的型号为6008，Cr=16.2 kN1） FA/COr=02） 计算当量动载荷 查表得fP=1.2径向载荷系数X和轴向载荷系数Y为X=1，Y=0 =1.2（1352）=422.4 N3） 验算6008的寿命 验算右边轴承 键的校核键1 108 L=80 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够键2 128 L=63 GB1096-79 则强度条件为 查表许用挤压应力所以键的强度足够联轴器的选择 联轴器选择为TL8型弹性联轴器 GB4323-84减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s所以采用飞溅润滑，第六部分 主要尺寸及数据箱体尺寸:箱体壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度b=15mm箱盖凸缘厚度b1=15mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=M16地脚螺栓数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1=M12联接螺栓d2的间距l=150mm轴承端盖螺钉直径d3=M8定位销直径d=6mmdf 、d1 、d2至外箱壁的距离C1=18mm、18 mm、13 mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2=16mm、11 mm轴承旁凸台半径R1=11mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离L1=40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm齿轮端面与内箱壁距离2=10mm箱盖，箱座肋厚m1=m=7mm轴承端盖外径D2 ：凸缘式端盖：D+（55.5）d3以上尺寸参考机械设计课程设计P17P21齿轮的结构尺寸两小齿轮采用实心结构两大齿轮采用复板式结构齿轮z1尺寸z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75d1=68 ha=ha*m=12=2mm hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d12ha=68+22=72mm df=d12hf=6822.5=63 p=m=6.28mm s=m/2=3.142/2=3.14mm e=m/2=3.142/2=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm齿轮z2的尺寸由轴可 得d2=178 z2=89 m=2 b=65 d4=49 ha=ha*m=12=2mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mmhf=(10.5)2=2.5mm da=d22ha=17822=182df=d12hf=17822.5=173 p=m=6.28mms=m/2=3.142/2=3.14mme=m/2=3.142/2=3.14mmc=c*m=0.252=0.5mmDTD31.6D4=1.649=78.4D0da-10mn=182-102=162D20.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20R=5 c=0.2b=0.265=13齿轮3尺寸由轴可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.125=5.625hf=(ha*+c*)m=(1+0.25