机械设计基础课程设计

机械设计基础课程设计 2计算说明书设计题目：皮带运输机传动装置学生姓名 学院名称 专 业 学 号 指导教师 2013 年 8 月 29 日机械设计基础课程设计 2任务书编号 222 设计题目：皮带运输机传动装置1三角带传动 2电动机 3圆柱齿轮减速器 4联轴器 5运输带 6滚筒原始数据设 计 方 案项 目1 2 3 4运输带曳引力 P（牛顿） 2300 2100 1900 2200运输带速度 v（米 /秒） 1.5 1.5 1.5 1.6滚筒直径 D（毫米） 400 400 400 400每日工作时数 T（小时） 24 24 24 24传动工作年限（年） 5 5 5 5注：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的 1.25 倍，运输带转速允许误差为5%。设计工作量：设计说明书 1 份，减速器装配图 1 张，减速器零件图 1 张654321V目 录一、电动机的选择及运动参数的计算1.选择电动机类型2.选择电动机的容量3.确定电动机转速二、计算传动装置的总传动比和各级传动比的分配1.计算总传动比2.分配各级传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速2.各轴功率3.各轴转矩四、V 带的传动设计1.选择 V 带型号2.大小带轮基准直径的计算3.验算带速 v4.基准长度和中心距的计算5.验算小带轮包角6.V 带根数 z 计算7.计算初拉力8.作用在带轮轴上的压力五、齿轮传动的设计1.选定齿轮类型、材料和确定许用应力2.齿面接触疲劳强度计算3.校核齿根弯曲疲劳强度六、轴的设计1.初估轴直径2.主动轴结构设计3.从动轮结构设计七、输出轴的强度校核1.轴的受力分析2.按当量弯矩校核轴的强度八、滚动轴承的选择和校核九、键的选择计算和校核十、联轴器的选择十一、减速器的润滑1.齿轮润滑2.轴承润滑十二、减速箱箱体结构及尺寸参考文献计算过程与说明 结果一、电动机的选择及运动参数的计算1.选择电动机类型按已知工作条件和要求，选用 Y 系列一般用途的三相异步电动机。2.选择电动机的容量工作机所需功率计算wFvP10式中 ，工作机的效率 ，smN/5.2， 95.0w带入上式得：kWFvPw32.9.010电动机的输出功率计算n式中 为电动机至工作机轴的传动装置总效率。由表 10-1，取 V 带传动效率 ；crgb2 95.0b8 级精度齿轮传动（稀油润滑）效率 ；滚7g动轴承效率 ；联轴器效率 ，则总效9.0r 8.c率5.08.75.2kWPwn38.0因载荷平稳，电动机额定功率 只需略大于 即edPnP可。查表 10-2 中 Y 系列电动机技术数据，选电动机的额定功率 为 。edPk43.确定电动机转速工作机轴转速为min/6.71in/401.35.604 rrDvnw 按表 2-4 推荐的各级传动的传动比范围：V 带传动kWPw32.kWPn75.3min/6.71rw比范围 ，单级圆柱齿轮传动比范围42bi计算过程与说明 结果，则传动比范围为53gi 20642a可见电动机转速可选范围为：同步转速为 min/10rmin/2.1430.min/6.7120 rrniwad 符合这一范围的同步转速有 两i/5、种，考虑重量和价格，有表 10-2 选常用的同步转速为 的 Y 系列异步电动机 Y132M1-6。in/10r同步转速 i/0r满载转速 mn96额定功率 kWPed4二、计算传动装置的总传动比和各级传动比的分配1.计算总传动比40.136.79wmni2.分配各级传动比，为使带传动的外轮廓尺寸不致过大，gbi取传动比 ，则齿轮传动比8.278.4.2013gi34.17gbi实 %1.0.%0理 实理 i三、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴转速1 轴转速min/86.342in/8.2960rrinbm2 轴转速i/5.7i/.43g1 rrin2.各轴功率满载转速为 in/960r额定功率为 kWPed48.2bi7.4gimin/86.3421rni/5.72计算过程与说明 结果1 轴功率 kWP56.31 kWPbn 56.39.07531 2 轴功率gr 42.7.6.12工作机轴功率kPcrw 3.98.042.32 3.各轴转矩电动机转矩mNnTm30.79605.39501 轴转矩P16.98.34212 轴转矩mNnT 7.35.7695022工作机轴转矩Pww 0.4153.2四、V 带的传动设计1.选择 V 带型号主动带轮转速 min/960rn电动机额定功率 kWP4由课本表 11-5 查得 3.1AKAc 25.根据 ，由课本图 11-9 确定、k25in/960rnm选用 A 型 V 带。2.大小带轮基准直径的计算由课本表 11-6d75min及表 11-7 选取 A 型 V 带轮基准直径 md10kWP42.3w.mNT30.716.9NT7.4352mw0.1kWPc2.5md10d28计算过程与说明 结果mdn0.28186.342901m2 由表 11-7 选取 d3.验算带速 v sdvm/02.51609.160在 范围内，合适。s/254.基准长度和中心距的计算由上， 、d10md280127.0am80660初设中心距 a4此时， 02121042addLdm85.68.3422 由表 11-2 选取带的基准长度 Ld140计算中心距 aBA2841ddLm85.200.3221 48dB故 BAa2 mm35.9105.5.20取 398.考虑到安装调整和补偿初拉力的需要，中心距的调整余量为smv/02.5Ld140ma39计算过程与说明 结果 ddLaa03.015.m140.9439m265.验算主动带轮包角 3.5718012ad合适。 1206.96.V 带根数 z 计算LcKPz1查表 11-4，用内插法得 kWP95.01查表 11-8，得 .1查表 11-9，用内插法得 3.查表 11-2，得 ，则8.0LK9.58.01.9521 cPz取 z=67.计算初拉力2015.qvKzvFc查表 11-1，得 ，故mkg/.020vzvPcNN50.1480.5193.052.628.作用在带轮轴上的压力zFQ 92.736.sin.486sin0z=6 NF50.1480Q92.73计算过程与说明 结果五、齿轮传动的设计1.选定齿轮类型、材料和确定许用应力采用软齿面齿轮传动。选小齿轮材料为 40Cr 调质，硬度为 250HBW；大齿轮材料为 42SiMn 调质，硬度为 220HBW，取齿轮传动精度等级为 8 级。2.齿面接触疲劳强度计算 32112. HEdZuKTd（1）小齿轮上的转矩为 mNT9160.1（2）齿宽系数 d（3）载荷系数 5.K（4）弹性系数 MPaZE819（5）许用接触疲劳应力 H1） aH620,670lim1lim2） 810.945318.4hjtnN81.9i由课本图 13-13 查得接触疲劳寿命系数7.02.01HNHNK，3)安全系数 取S.1minS4)计算许用接触疲劳应力 H MPaHNH 4.60.92671lim1 KS.01.2li2因 ，故将 代入齿面接触疲劳强度计1HH算的设计式。（6）计算小齿轮分度圆直径 1d32112. HEdZuKTd计算过程与说明 结果m7.604.601897.419605.322（7）确定齿数 和模数 取 ，则2Z、 31Z取.8.12iZ2取标准值9630mm（8）几何尺寸计算 zd21196482中心距 mza17948321齿宽 mdb取 ，62则 726105621051 取 b7（9）计算齿轮的圆周速度 smsdnv /1./10628.341063.校核齿根弯曲疲劳强度 FSaFYzbmKT12（1）齿形系数 和应力修正系数 FaY由 ， ，查表 13-4 得3Z482， ； ，5.1FaY65.1Sa14.2Fa83.2Sa（2）许用弯曲疲劳应力1）弯曲疲劳极限应力 lim查得 MPaPaFF480,5202li1lim2）弯曲疲劳寿命系数 NK查得 ，8.1NK9.23）弯曲疲劳安全系数 FS查得 5.minFS，31Z482md6219a7b0162smv/1.计算过程与说明 结果4）计算两轮的许用弯曲应力 F MPaaKSFNF 08.368.02511lim1 2.59.42li2（3）校核齿根弯曲应力 ， 故 安 全1212145.8 6.13605.FSaFMPPaYzbmKT， 故 安 全22123. 83.49.FSaF Mz六、轴的设计1.初估轴直径轴均采用 45 号钢，根据 ，由表 15-3 得：3nPCd（1）轴 取 112，则1CmnPd4.323.8653（2）轴 取 112，则2C9.75.1332.主动轴结构设计（1）初估带轮处轴径 ，有一键槽即，md4.321，取标准值md5.64.320.d821（2）初定各轴段直径带轮处： 81油封处：轴肩高度 ，da8.296.1).07.(取 ，则a5.2md321轴承处（深沟球）： m3453）（取 ，初选轴承 6207 型md3齿轮处：轴肩高度 ，da.2)1.07.(3md82135d42取 ，则ma5.3mad4234计算过程与说明 结果（3）各轴段长度1） BL5628)3(带2）轴承端盖采用凸缘式，轴承端盖螺钉直径取 ，madf 4.1790.106. df20取df85.43）（ d83me92.df1701取轴承旁联接螺栓直径 查表 4-2，d16， ，因为 ，所C2120smv/2/.以采取脂润滑。 ，取5，因 ，故取ma68.405.88轴承孔长 CL520)10(21 Bm7，取me6.5.9212 563） mL214） b9070215） 933.从动轮结构设计同理，可得从动轴的结构参数如下：（1）各轴段直径初估带轮处轴径 ，取标准值 ，md75.391md451，取.4.07.1a4ad53213）（由此，初选轴承 6011 型md57134）（，取.9.3.07.4a 5.4amL56129304L25d45132d5746mad624536计算过程与说明 结果（2）各轴段长度L841m5623 mb602)(14L25306七、输出轴的强度校核1.轴的受力分析（1）求轴传递的转矩 mNnPT 5626 1027.453.710.905.9（2）求轴上作用力齿轮上的切向力 dTFt 4.85296.52齿轮上的径向力 Ntr 10.an0（3）确定轴的跨距 左右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点得间距皆为 m2832642.按当量弯矩校核轴的强度（1）计算支反力 NFrBHA05.2mMC 2.3618.tBVA7.42NFC 945.0（2）计算当量弯矩对 C 点，合成弯矩 mMC829CVH22mL841562304L125m36NT51027.4NFt14.285r0NFBHA52mMC360V149mNMC9824mNmNTMCe 5 25221074.2 107.4698计算过程与说明 结果（3）校核轴的强度由表 15-5 查得，对于 45 号钢， ，其MPab60MPaW51-故， ，故轴WCeed13538.147.02. 的强度足够。计算过程与说明 结果八、滚动轴承的选择和校核从动轴轴承的选择和校核计算径向载荷：A 处轴承 NFAHVRA1532B 处轴承 BBNFRA153B年89hL对于 6011 型轴承， ，kNCr2.30kor8.21而 ，因 ，所以，按 计算寿命rFPBArPAP年年 5915.766013r3 hnL寿命足够。九、键的选择计算和校核从动轴上键连接的设计和校核计算轴段 1 上的键： ， ， ，md451b14mh9， ， ，mB84BL78)0(k5.2， ，满足。bl72PPMadklT.2轴段 4 上的键： ， ， ，m574b16mh10， ， ，mB60BL)0(k52， ，满足。bl38PPadklT8.2其中， MP15010、联轴器的选择由于载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器。，3.1K mNTC 1.51027.435选用 型弹性套柱联轴器，公称转矩8LTn70。nCT选用 型弹性8TL套柱联轴器计算过程与说明 结果十一、减速器的润滑1.齿轮润滑齿轮转速 ，所以采用浸油润滑，smv/2/1.查表 14-2，选择 L-CKC 工业闭式齿轮油 150 号2.轴承润滑轴承选用脂润滑，查表 14-2，选择钠基脂润滑ZN-3十二、减速箱箱体结构及尺寸箱座厚度8箱盖厚度8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径12036.adf M20地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径M16盖与座联结