机械课程设计--正式版

1、机械设计基础课程设计计算说明书课 题带式运输机的传动装置院 系电子信息工程学系专业班级姓名学号年 级 2009级指导教师零一二年一月目录：一、传动方案拟定 3二、电动机的选择 4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 4四、传动装置的运动和动力设计 5五、 普通V带的设计 6六、 齿轮传动的设计 7七、传动轴的设计 9九、键连接的设计 14十、滚动轴承的设计 14十一、联轴器的设计 17十三、箱体的设计 17十二、设计小结 171课程设计的 内容和任务2工作组3工作条件课程设计一般选择机械传动装置或简单机械作为设计课题（比较成熟的题目是以齿轮减速器为主的机械传动装置），设计的主要内容一般包

2、括以下几个方面：1、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；4、设计说明书1份。5、轴系零件装配图一张。课程设计要求在2周时间内完成以下任务：1、在A3图纸上绘制减速器低速轴部件装配图一张;2、用A4纸书写完成说明书一份，装订成册。题号：27参数：输送带牵引力 F=2300N 输送带速度 V=1.60m/s滚筒直径 D=400mm1、带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤等。2、输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3、工作机传动效率为 0.96。4、使用期限10年，每年300个工作日，每日工作16小时.二传动

3、装置的 总体设计1方案简图弹性套柱 销联轴器根据设计 要求及工 作条件确 定为一级 圆柱齿轮 减速器V带传动2电动机的选 择Pd=7.4KW目前应用最广泛的是 Y系列自扇三相异步电动机，其结构简单，起动 性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，不易爆，无腐蚀 性气体，无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。1、确定电动机的功率2、选择电动机类型，按已知工作条件和要求选用 Y型全封闭笼型三 相异步电动机。3、选择电动机功率，工作机所需的电动机输出功率为：Pd= Pw / n Pw=Fv/1000因此 Pd=Fv/1000 nn= n带传动，n圆柱齿轮 n联轴器 ，n滚

4、筒，n 4轴承=0.95 X 0.97 X 0.97 X 0.96 X 0.99 3X 0.99 = 0.816所以 Pd =2300 X 1.60/1000 X 0.816=4.51kW4、确定电动机转速卷筒轴的工作转速n=60 X 1000V/3.14 X D=60 X 1000 X 1.60/(3.14 X 400) =76.43r/min按推荐的合理传动比范围，取 V带传动的传动比i1=2-4，级圆柱 齿轮传动比i2 3-6,则合理总传动比的范围为 ia=624故电动机转速的可 迭范围为：nd =ia n= ( 624)X 76.43=459.781834.32r/min符合这一范围的

5、同步转速有750r/mi n 1000r/mi n 1500r/mi n再根据计算出的容量由设计手册查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传 功比的比较情况见下表：电动机转速(r/min )传动装置的传动比方案电动机型号额定功 率FWkw同步转速满载转速总传动比带传动比齿轮传动比1Y160M2-85.57507207.8232.612Y132M2-65.5100096010.533.143.353Y132S-45.51500144015.633.54.47综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及带传达动和减速器的传动比，可见第二方案比较合适。因此选用型号为Y132M2-6所选电动机额定功

6、率 Ped=5500W满载转速nm=960r/min，总传动比适中，传动3.确定总传动 比和各级传动 比中心高H外型尺寸L X (AC/2+AD) XHD底角安装栓孔直径AX B地脚螺栓 孔直 径k轴伸尺 寸DX E装键部位尺寸FX GD132515 X 345 X315216X 1781238 X 8010X 41Y132M 2-6所选电 动机额定 功率Ped=5 500W满载 转 速 nm=960r/m in装置结构较紧凑，所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：总传动比：ia = nm /n4计算传动装 置各轴的运动 和动力参数ia ia iin m960n76.43i 0 i12.56

7、iaia ,为了使V带传动尺寸不i 0ia12.56i2.0604.10致过大，初步选i3.06，则0 7由已知条件和计算结果、计算传动装置各轴的运动和动力参数:1、各轴的转速I轴 nl= nm/i =960/3.06=313.73r/min0n 轴 nII= n m/i x i1=960/4.1 x 3.06=76.52r/min0卷筒轴n Hl=nll=76.52r/min2、各轴的输入功率I 车由 PI=Pd n01= Pd r1=4.51 x 0.95=4.28kwn 轴 PII=PI n2= Pd 101 牽 n3=4.51 x 0.95 x 0.99X 0.97=4.11kw卷筒轴

8、 PIII= PII n2= PII 牽 n4=4.11 x 0.97x 0.96=3.95kw3、各轴输入转矩Td=9550 x Pd/nm=9550 x 4.51 - 960=44.86N mI II轴输入转矩I 轴 TI=9550 x 4028-313.73=130.28N mn 轴 TII=9550 x 4011 - 76.52=513.49N m卷筒轴 TIII=9550 x 3.95 - 76.52=492.42N mf参数转速n输入功率输入扭矩轴名J、r/minP(KW)(NM )电动机轴960I轴313.734.28130.28n轴76.524.11513.49卷筒轴76.52

9、3.95492.42三计算传动装置的运动和动力参数计算项目计算说明计算结果四.带的设计V带轮设计解：选择V带型号1、由书本 P218表格13-8查得KA=1.2 由式Pc=KAPed得Pc=1.2 x 5.5=6.6kw再由 n1=960r/min查P219图13-15选B型V带2、确定带轮基准直径并验算带速由查P219图13-15可知，推荐的带轮基准直径125140mm根据表13-9取d1=140mmd1=140mm所以 d2= (1- ) d1 n 1/n2= (1-0.02 )x 140x 960/313.73=419.83mmd2=430mm取标准直径d2=430mm带速 V=nd1

10、n1/60 x 1000=3.14 x 140x 960/(60x 1000)=7.03m/sV在5-25m/s范围内，所以两带轮直径合适3、确定带长和中心矩初步选取中心距a0=1.5 (d1+d2) =1.5 x( 140+430) =855mm 取 a0=800mm 符合 0.7(140+375) a0 120 o 合适4、确定V带根数z=Pc/ (Po+ Po) KaKL令 n1=960r/min , d1=140mm，查课本 P214 表 13-3得 P0=2.08传动比ii=d2/d1 ( 1-) =430/140 (1-0.02) =3.134 查表 P216 表 13-5 得 P

11、0=0.3KW查课本P217表13-7、由01=165.1 0得K o(=0.96查 P212 表 13-2 得 KL=1.07z=6.6/(2.08+0.3) X 0.96X 1.07=2.70取z=3根5、计算对轴的压力 Q查得 q=0.17kg/m单根V带的初拉力为F0=(500Pc/zv)(2.5/ka-1)+qV2=(500 X 6.6/3 X 7.03)(2.5/0.96-1)+0.17 X 7.03 2=259N作用在轴上的压力 Q为Q=2zF0sin a 1/2=2 X 3X 259 X sin (165 o/2)=1540N6、V带轮结构设计(略)z=3计算项目计算说明计算结

12、果五.设计齿轮 传动设计齿轮传动1、选择材料热处理方式根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软齿面，查课本166表11-1 得小齿轮 40MnB 调质处理齿面硬度为241- 286HBSb Hlim仁730MPa6 FE1=600MPa大齿轮 ZG35SiMn 调质处理齿面硬度为241-269 HBS6 Hlim2=620MPa 6 FE2=510MPa2、确定许用接触应力由于属闭式传动软齿面，故按齿面接触弧度，设计用齿根，弯曲强度 校核，查课本171表11-5接触疲劳强度的最小安全系数，SHmin=1.1，SFmin=1.25则两齿轮的许用接触应力为：6 H1 = 6 Hlim1/SHmi

13、n=730/1.1=664Mpa6 H2= 6 Hlim2/SHmin=620/1.1=564MPa6 F1= 6 FE1/ SFmin=600/1.25=480Mpa6 F2= 6 FE2/ SFmin=540/1.25=408Mpa4、齿面接触强度设计齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.5 （表11-3 ）齿宽系数d=0.8（表 11-6）小齿轮的转矩 T1=9.55 X 106p1/n仁9550000 X 4.28/313.73d12KTd2ZeZh32 1.5 1.3 100000 4.1 12188 25HY0.84.1564根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径，标准齿轮U 1 ud

14、1=94mmd2=462a=276mmm=3z1=30z2=154b1=80mmb2=85mm=1.3X 10 2 X 10 3 N mmd仁74.75mm4几何尺寸计算齿数取z仁32,贝U z2=32X 4.1沁131故实际传动比i=131/32=4.09齿轮模数m=d1/z 仁74.75/32=2.34mm齿轮宽度 b= d xd仁0.8 X 74.75=59.8mm 取 b仁70, b2=65查 P57表 4-1 取 m=2.5 实际 d仁z X m=32X 2.5=80mmd2=131X 2.5=327.5mm中心矩 a= (d1+d2) /2=203.75mm5、校核齿根弯曲强度齿形

15、系数 Yfa1=2.56 (课本图 11-8), Ysa1=1.63Yfa2=2.13Ysa2=1.81F12KYFa1Ysa1bm2zi2 1.11.3 100000 25663MPa65 2.532125MPa480MPaF2Y=a2Ysa2YFa1Ysa1d1 n60 10003.14 80 313.7360000m/s1.31m/s对照P168表11-2可选用8级精度是合宜的计算项目五.设计齿轮 传动计算说明分度圆直径 d仁mz1=2.5 x 32=80mmd2=2.5 x 131=327.5mm齿顶高 ha=ham=1 x 2.5=2.5mm齿根高 hf=(ha+c)m=(1+0.2

16、5) x 2.5=3.125mm全齿高 h=ha+hf=3+3.75=6.75mm齿顶圆直径 da1=d1+2ha=80+2x 2.5=85mmda2=d2+2ha=327.5+2齿根圆直径 df1=d1-2hf=80-2x 2.5=332.5mmx 3.125=73.75mm六主动轴计算结果df2=d2-2hf=327.5-2x 3.125=321.25mm中心矩 a=(d1+d2) /2mm=203.75齿宽 b= d d1=0.8 x 74.75=59.8mm取 b2=65mm b仁70mm(需要根据后面轴的设计来确定大齿轮的详细参数)：轴孔直径d=$ 70mm轮毂直径 D1=1.6d=

17、1.6 x 50=112 mm； 取 D1=110mm轮毂长度 L=B2=1.5d=105mm轮缘厚度 3 0= (34) m=68 mm 取 3 0=8 mm轮缘内径 D2=da2-2h-2 3 0=468-2 x 6.75-2 x 8=438.5 mm 取 D2=440 mm腹板厚度 c=0.3B2=0.3 x 75=31.5 mm;取 c=32 mm腹板中心孔直径 D0=0.5 ( D2+D1 =275mm腹板孔直径 d0=0.25 ( D2-D1) =0.25 x( 440-80 ) =82.5mm取 d0=82mm齿轮倒角n=0.5 m=1.6mmd1=80mm d2=327.5m

18、m ha=2.5mm hf=3.125m m h=6.75mm da1=85mm da2=332.5 mm df1=73.75 mm df2=321.25 mm a=203.75m m b1=70mm b2=65mm7、确定齿轮结构，绘制齿轮工作图轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力高速轴的材料应与小齿轮原选定材料相同，即40MnB调质。2、精估最小轴径dC- Vp/n = (10798)x 3 4.28/76.52 =40.6637.24mm轴上开一键槽将轴径增大4%6b=600Mpa6b -仁 55Mpadx 1.04= ( 40.66 37.24) X 1.04=42.29 38.7

19、mm 由设计手册取标准直径d1=40mm3、轴初步设计，绘制轴结构草图。计算项目计算说明计算结果八主动轴根据轴上零件的位置， 齿轮、套筒、左轴承、轴承差和大带轮由左端装配， 右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，因为是直齿轮，采用深沟球轴承，嵌入式轴承轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。1、轴的结构设计2、轴径确定d1=40mm由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将 轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。要确疋轴的形状，必须先确疋轴上零件的装配顺序和固疋方式。参考资料1第267页图14.8，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩

20、(或轴 环)疋位，右端用套筒固疋。这样齿轮在轴上的轴向位置被兀全确疋。齿 轮的周向定位采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩 固定，轴向采用过盈配合固定。计算d2 :d2=d1+2a仁d1+2 x (0.070.1) x d1=34.236因d2必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取d2=35mm计算d3 :d3=d2+ (15) =3641mm ,且d3必须与轴承的内经一致，圆整d3=40mm ,初选轴承型号为6008,查附表可知，B-15mm ,D=68mm , Cr-17Kn,Ca-11.8kN计算d4 :d4-d3+ (15)取d4-4146mm为装配方便而加大直径，应圆

21、整为标准 直径，一般取 0, 2, 5, 8尾数，取d4-45mm计算d5 :d5-d4+2a4-d4+2X( 0.07 0.1) X d4-51.3 54取 d5-55mm计算d6d6-d3-40mm，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。电动机轴各阶梯轴直径列表如下：d仁33d2-40mmd3-45mmd4-93mmd5-51mmd6-45mm名称d1d2d3d4d5d6直径(mn)3035404555403、齿轮受力计算分度圆直径 d1-mz2-3X 30-90mm转矩 T1-123.00N m ,P 1-4.42kW 圆周力 Ft-2X T1/d 1-2 X

22、123000/90-2733N径向力 Fr=Ft x tan20=945N4轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力： RHA=RHB=Ft/2 =2733/2=1367N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=O那么 RVA=RVB =Fr/2=473 N5、画弯矩图水平弯矩MHC=0.5 XL XRHA=0.5 X117 X1367=79970N mmV面内弯矩圆（e）MVC=0.5 X LX RVA=0.5X 117X 473=27671 N- mm6、求合成弯矩Mc JMhc2 Mvc2 J799702 27671284622N ?

23、mm7、作扭矩图C 点左 T 0N .mmC 点右 T=T仁Ft X d1/2=2733 X 90/2=122985N - mm8作危险截面当量弯矩图（图 巳该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.59Mac J T 2 MC2 0.59 122985 284622284933N ?mm计算项目计算说明计算结果八主动轴9、校核危险截面轴径丁45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材11 1b650Mp s 360Mpe 280Mp1 b 60MPadmJ Meac3/ 84933mninC*Me* cc11 .4mm 0.11 b 0.160C剖面的轴径 d3 45mm

24、 11.4mm 故：强度足够计算项目计算说明计算结果七.从动轴轴的计算说明1、选择轴的材料确定许用应力普通用途，中小功率减速器定用 45钢正火处理，由表11-1查得6b-600Mpa,由表6b-仁55mpa2、精估最小轴径d詁p/n107 118 爼4.2/66.83 42.54 46.91轴上开一键槽将轴径增大5%dx 1.05- (42.54 46.91 ) X 1.05=44.67 49.26，取标准值 d=50mm该轴外端安装联轴器，为补偿轴的偏移，选用弹性柱销联轴器。取6Tc-KT-1. 1 X 9.55 X 10 X 599.82-659.8N.mm查手册选用HL4弹性柱销联轴器孔

25、径 d1-50mm与轴外伸直径相符3、轴初步设计绘制轴结构草图根据轴上零件的位置，齿轮、套筒、左轴承、轴承盖和联轴器左端装配，右轴承从右端装配，轴上零件要做到定位准确固定可靠。直齿轮无轴何力，采用深沟球轴承，凸缘式轴承盖，使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。4、轴的结构设计5、轴径确定d仁 50mmd2-d1+2h-d1+2 X 0.07d1-50+2 X (0.07 0.1) X -5760mm该段装毡圈取标准直径 d2-60mmd3-d2+ (15) mm-6165mn取标准值 d3-65mm(符合轴承内径，便于轴承装拆)轴承型号初选为 6013深沟球轴承d4-d3+ (

26、15) mm-6671m为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取 0, 2, 5, 8 尾数，取 d4-70mmd5-d4+2h-70+2 X (0.070.1) X 70-79.884mm 取 d5-80mmd6-d3-65mml同 一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型d7,安装联轴器的外伸轴段，d7-50名称d1d2d3d4d5d6d7直径(mm )50606570806550计算说明计算说明计算结果七.从动轴6齿轮受力计算分度圆直径 d2=mz=3 x 154=462mm6转矩 T=9.55 x 10 x p/n=9550000x4.2/66.83=6001

27、80N.mm 圆周力 Ft=lT/d=2 x 600180/462=2598N径向力 Fr=Ft x tana=946N因为是直齿轮，所以轴向力：Fa=ON7、轴径强度校核水平面支反力 RHA=RHB=O.x 2598=1299N 垂直面支反力 RVA=RVB=0.5 946=473N4、绘弯矩圆水平弯矩MHC=0.5 x LRHA=0.5x 117 x 1299=75992N.mm垂直弯矩MVC=0.5 x LRVA=0.5x 117x 473=27671N.mm5、合成弯矩圆J22122Mc=寸 MHc M vc7599227671 =80873Nmm6、作扭矩图C 点左 T =0 N.m

28、mC 点右 T=T1=Ft x d2/2=2598 x 462/2=600138N.mm&作危险截面当量弯矩图 该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.59/ 2 2 2 2Mec J TM C V 0.59 600138808732 363120N.mm9、校核危险截面轴径丫 45号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础教材11 1b 650Mp s 360Mpe 280Mp1 b 60MPa.I MecJ363120 dminc 339.3N.mm故：强度足够计算项目八.主动轴轴 承的校核九从动轴轴 承的校核m t紆專臥：zIT TnTiT计算说明计算结果主动轴轴承的校核

29、6008深沟球轴承型额定静载荷Cor=11800N基本当量动载荷 Cr=17000N，预期寿命L=48000h Fr=945N由表12-11查得X=1, Y=0当量动载 P= XFr=1 X 945N=945N计算轴承寿命温度系数人1载荷系数fp 1.5对球轴承寿命系数31L 4800Ch1.5 945L106ftCr106h 60nfpP 60 342.86所以选择轴承6008合适6013深沟球轴承额定静载荷Cor=24800N,基本当量动载荷 Cr=32000N,预期寿命 Lh=48000h Fr=946N由表 12-11 查得 X=1, Y=0 Fp=1.5当量

30、动载 P= XFr=1 X 946N=946N计算轴承寿命温度系数ft 1载荷系数fp 1.5对球轴承寿命系数3106ftCr60比 fpP10660 66.8331 320001.5 9462860092h L 48000h所以选择轴承6013合适10键的选择材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表3 2-3其许用挤压应力jy 100MPa(1) 主动轴外伸端，d 30m m,考虑到键在轴中部安装，选择平键就 可以了，且联轴器轴长度 =229mm故选择8 X 250GB1096-1990型 键。b 8mm, h 7mm, l 50mm静连接工作面的挤压应力：2T2 123000，仆jy47 MPajyJy 0.5hdl 0.5 7 30 50jy贝U：强度足够，合适(2) 从动轴外伸端，d 112m m,考虑到键在轴中