《机械设计基础》课程设计说明书——带式运输机传动装置设计

机械设计课程设计计算说明书设计题目带式运输机传动装置设计者陈劲军指导老师杨金勇设计时间2010年1月设计单位中国矿业大学目录一课程设计任务书2二设计要求2三设计步骤21传动装置总体设计方案22电动机的选择33确定传动装置的总传动比和分配传动比44齿轮的设计65滚动轴承和传动轴的设计8附两根轴的装配草图166键联接设计187箱体结构的设计198润滑密封设计20四设计小结20五参考资料21一课程设计任务书课程设计题目设计带式运输机传动装置（简图如下）1输送带2滚筒3联轴器4减速器5V带传动6电动机1设计条件1）机器功用由输送带运送物料，如沙石，砖，煤炭，谷物等；2）工作情况单项运输，载荷轻度振动，环境温度不超过40；3）运动要求输送带运动速度误差不超过7；4）使用寿命8年，每年350天，每天8小时；5）检修周期一年小修，三年大修；6）生产厂型中小型机械制造厂；7）生产批量单件小批量生产；2原始数据运送带工作拉力F/KN运输带工作速度V/M/S卷筒直径D/MM512190二设计要求1减速器装配图一张。（三视图，A1图纸）2绘制轴、齿轮零件图各一张。（A3图纸）3设计计算说明书一份。三设计步骤1传动装置总体设计方案1）外传动机构为V带传动。2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。3方案简图如下图1输送带；2滚筒；3联轴器；4减速器；5V带传动；6电动机4）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。减速器部分一级圆柱齿轮减速，这是一级减速器中应用最广泛的一种。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。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为KWVPW6F从电动机到工作机传送带间的总效率为54321由机械设计课程上机与设计表91可知V带传动效率096滚动轴承效率099（球轴承）12齿轮传动效率097（7级精度一般齿轮传动）3联轴器传动效率099（弹性联轴器）4卷筒传动效率0965所以电动机所需工作功率为KWPWD98603）确定电动机转速按表51推荐的传动比合理范围，一级圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为81ISDVNW/RAD2190所以电动机转速的可选范围为综合考MIN60MIN128RRNIWD虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为750的电动机。INR根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程上机与设计表162选定电动机型号为Y160L8。其主要性能如下表电动机型号额定功率/KW满载转速/R/MIN额定转矩启动转矩额定转矩最大转矩Y160L87572020203计算传动装置的总传动比并分配传动比I1总传动比为I61207WMNI2分配传动比II考虑润滑条件等因素，初定2I31各轴的转速I轴MIN720RNMII轴I36IIII轴IN120RIN卷筒轴MIW2各轴的输入功率I轴KPD986II轴W321III轴K73卷筒轴P4624卷3）各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为DTMNNPTMD466102697081591059I轴MNTD402II轴I51176III轴23卷筒轴MNT52409卷将上述计算结果汇总与下表，以备查用轴名功率P/KW转矩T/NMM转速N/R/MIN传动比I效率I轴6984102697202095II轴663573603096III轴637510120卷筒轴624597412010984齿轮的设计1）选定材料及确定许用应力1按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2材料选择。由机械设计基础表111选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，,大齿轮为45钢（正火），硬MPA601LIMHPA450FE度为240HBS，,二者材料硬度差为60HBS。38LI323由机械设计基础表115,取，1SH6FPA480256HLIM11M3SLI2PAA258161450FE132SFE22）按齿面接触强度设计设齿轮按7既精度制造，取载荷系数为13。齿宽系数机械设计80D基础表116小齿轮上的转矩MNNPT5525110763601909取Z188机械设计基础表114M9048052138076132Z52H11EDUKT齿数取，则25Z175Z12模数M63D1齿宽取,D72908BM75B,8021按机械设计基础表41取M375MM,实际的Z53251M8173D2中心距MD518729A213）验算齿轮弯曲强度齿形系数（由机械设计基础图118和图119可得），752Y1FA61SA，752校验MPAPAMZBMYKTFSA258157923617506121F1FPAYSAFS20416759F12F2校验合格4）计算齿轮圆周速度VSNDV/M7106391065）齿顶高、齿根高和齿高等计算M4587325HMHA753M687543201CF（6）基圆直径12OS72S67,COS30CS238DDM汇总计算结果如下表5滚动轴承和传动轴的设计一高速轴的设计输在轴上的功率、转速和转矩PNT由上可知，KWP63MI360RMN51076求作用在齿轮上的力因已知高速小齿轮的分度圆直径Z759325D1圆周力NTFT18径向力NTR36820TAN37AN小齿轮MM大齿轮MM分度圆直径D937528125齿顶高AH375375齿根高F4687546875齿全高H8437584375齿顶圆直径AD1012528875齿根圆直径F84375271875基圆直径B8812643中心距A1875传动比I3轴向力0FA初步确定轴的最小直径材料为45钢，正火处理。根据机械设计基础表142，取，于10C是，由于键槽的影响，故M052936103MINPDM92ININ输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结1DM351构和尺寸，取。ML501齿轮轴的结构设计1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1为了满足带轮的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，故取2段的直径；MD422初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接触球轴承MD427009AC，其尺寸为，故。BDD1675MD45733由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端4的直径，04。轴肩高度，故取，则轴肩处的直径M73804LDH0H。5D4轴承端盖的总宽度为由减速器及轴承端盖的结构设计而定。根23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右端面间的距离，故。ML18L4125根据安装时齿轮中心要在一条线上，可得M3L至此，已初步确定了轴的各段和长度。1段D135MML150MM2段D2D1742MML241MM3段D3D2345MML333MM4段D4D3550MML477MM5段D5D4558MML575MM6段D651MML67MM7段D7D345MML714MM2轴上零件的周向定位由机械设计课程上机与设计表111查得带轮与轴的周向定位采用平键连接。按平键截面。齿轮与轴的连接，选用1DMHB36810L平键截面，滚动轴承与轴的周向定位是由过度M694配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。3确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表152，取轴端圆角。452求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。L1245MM1求垂直面的支撑反力FRTXYZFAYAZFAZAYMC1C2MCTN64312F2R11VLDARVRV4122求水平面的支撑反力NFTH6593826213）绘制垂直面的弯矩图MLV271140M21CNFV256314绘制水平面的弯矩图ML438140982H1C25）求合成弯矩图N162527MC2C216求轴传递的转矩MNFT8209382DT17求危险截面的当量弯矩从图可以看出面AA面最危险，其当量弯矩为取折合系数，代入上式得22MTCE60MN578160188）计算危险截面处的轴的最小直径轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计基础表141查得由表143查得PA6BMPAB1MMBE5724507810D3331考虑到键槽对轴的削弱，将最小直径加大5M524MIN而实际设计的危险截面处的MIN8250DD因此该轴符合要求二低速轴的设计输出轴上的功率、转速和转矩PNT由上可知，KW376MI120RMN5107求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径2581735D2圆周力NDTFT3602径向力TR21AN轴向力0FA初步确定轴的最小直径材料为45钢，正火处理。根据机械设计基础表142，取，于10C是，由于键槽的影响，故M3412076133MINPDM40ININ输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径1D与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。1D联轴器的计算转矩，查机械设计表141，取，则TKACA51AKMNTKACA6591075315按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL4型弹性柱销CA联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，故取MN2D4，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度MD451L1L8轴的结构设计1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1为了满足办联轴器的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，故取2段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联MD262MD52轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而L1不压在轴的端面上，故第1段的长度应比略短一些，现取LML102初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接触球轴MD527011AC，其尺寸为，故。BDD1890D5633取安装齿轮处的轴端第4段的直径；齿轮的左端与左轴承之D64间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为75MM，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，ML724齿轮的轴向定位轴肩，取。轴环宽度，取D1645D65HB41。ML5124轴承端盖的总宽度为由减速器及轴承端盖的结构设计而定，由23轴承外径D90MM得，而，,总宽度为M10D3MD13032ED。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂E21D0的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。L18ML4125根据安装时齿轮中心要在一条线上，有设计轴的草图可得M36L至此，已初步确定了轴的各段和长度。数据统计如下表1段D145MML1110MM2段D2D1752MML241MM3段D3D2355MML336MM4段D4D3560MML472MM5段D5D4565MML575MM6段D6D460MML67MM7段D7D355MML716MM2轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程4D上机与设计表111查得齿轮与轴的连接，选用平键截面，MHB18键槽用键槽铣刀加工，长为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为M63。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处M9014选轴的直径尺寸公差为。3确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表152，取轴端圆角。452求轴上的载荷L1225MM,K106MM1求垂直面的支撑反力N1652F2R11VLDARNFVRV165123求水平面的支撑反力TH658023214求F点在支点产生的反力NLK101F865312F4）绘制垂直面的弯矩图MV19402M21CNLFV150615）绘制水平面的弯矩图M410282H1C26）F力产生的弯矩图NK610M2危险截面F力产生的弯矩为ML530286531A7）求合成弯矩图MN5647419C22AF2C1）（8求轴传递的转矩MNFT5072803652DT19求危险截面的当量弯矩从图可以看出面AA面最危险，其当量弯矩为取折合系数，代入上式得22MTAE6MN47155064729）计算危险截面处的轴的最小直径轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计基础表141查得由表143查得PA60BMPAB1MMBE67501047510D333考虑到键槽对轴的削弱，将最小直径加大5M265MIN而实际设计的危险截面处的MIN25360DD因此该轴符合要求附两根轴的装配草图如下三滚动轴承的校核轴承的预计寿命HLH290365108计算输入轴承1已知，两轴承的径向反力MIN36RNNFR6593821由选定的角接触球轴承7009AC，轴承内部的轴向力RS0NFFRS3680212因为，所以ASA故，NA3681SA23，查手册可得0RF6802RF680E由于，故EA1,1YX,故R224计算当量载荷、1P由机械设计基础表169，取，则31PFNFYXFARP20711PR225轴承寿命计算由于，取，角接触球轴承，取，21N10731TF查手册得7009AC型角接触球轴承的，则825RCHLHPCFNLHTH290411207583606013）（故满足预期寿命。计算输出轴承1已知，两轴承的径向反力MIN120RNNFR6518021由选定的角接触球轴承7011AC，轴承内部的轴向力RSNFFRS81256212因为，所以AS0A故，NA851SA23，查手册可得6801RAF6802RAF680E由于，故E,1YX,故RA224计算当量载荷、1P由机械设计表136，取，则31PFNFYXFARP5911PR225轴承寿命计算由于，取，角接触球轴承，取，21N519331TF查手册得7006AC型角接触球轴承的，则235RC29014970615920660HTHLHPCFNL故满足预期寿命。6键联接设计带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为MD35ML50，GB/T10952003B10H836现校核其强度,BL2MNT51076A89A285/1074MPDTP查手册得，因为，故键符合强度要求。MPAPP输入轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为MD50ML7，GB/T10952003B14H963现校核其强度,BL4MNT5106MPADTP93950/17查手册得，因为，故键符合强度要求。MPAP10P输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为MD45ML10，GB/T10952003B1H9现校核其强度,BL76MNT5107MPAPADTP896945/1054查手册得，因为，故键符合强度要求。MPAP输出轴与大齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为MD60ML72，GB/T10952003B18H163现校核其强度,BL45MNT510MPAPADTP2860/74查手册得，因为，故键符合强度要求。MPAP1P7箱体结构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67ISH1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363机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8MM，圆角半径为R5。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8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5120/MINRSH035792中的50号润滑，装至规定