机械课程设计打印报告

1、中国计量学院机械设计课程设计说明书设计题目：设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置学生姓名: 吴其友 学 号: 专 业：机械电子工程班 级： 11机电2 学 院： 机电工程学院 指导老师： 梁喜凤 二一四 年 六 月引 言减速器设计分为：传动方案拟定、电动机的选择、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比、传动装置的运动和动力设计、普通V带的设计、齿轮传动的设计、传动轴的设计、箱体的设计、键连接的设计、滚动轴承的设计、润滑和密封的设计、联轴器的设计等方面。目 录目 录3一、机械设计课程设计任务11.1设计题目11.2工作条件和数据11.3设计工作量2二、拟定传动方案2三、电动机选择33.1 电动机类

2、型和结构的选择34.2 电动机功率选择3四、确定传动该装置的总传动比和分配各级传动比5五、传动装置的运动和动力设计7六、普通V带传动设计8七、齿轮传动的设计计算14八、轴的设计计算及校核198.1 输入轴的设计198.2 输出轴的设计计算24九、减速器箱体结构尺寸26十、键及联轴器的选择与校核30十二、滚动轴承的选择及校核32十二、润滑、密封及拆装等简要说明3512.1密封3512.2润滑35十三、设计小结35十四、参考资料36一、机械设计课程设计任务1.1设计题目设计一用于交代运输机卷筒的传动装置：运动简图：1.2工作条件和数据胶带输送机两班制连续单向运行，载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉

3、尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产。允许速度误差为%。原始数据：编号：I 04；输送带工作拉力F=2200N；输送带速度V=0.9m/s；卷筒直径D=300mm1.3设计工作量（1）传动方案运动简图1-2张（附在说明书里，A4）；（2）减速器装配草图1张（A1），必须手工绘图；（3）完成减速器二维装配图1张（可以计算机绘图，A1）；（4）完成二维主要零件图两张（可以计算机绘图，A2）；（5）设计说明书1分（20页-30页）。二、拟定传动方案设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲

4、，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带三、电动机选择3.1 电动机类型和结构的选择选择Y系列三相异步电动机。此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。4.2 电动机功率选择设计内容计算及说明结果1确定电动机功率（1）工作装置所需功率（2）电动机的输出功率2. 确定电动机转速（1）计算工作轴转速Pw=Fwvw1000w

5、kW工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取w=0.94。带入上式得：Pw=22001.2/10000.94=2.11 kWP0=Pw/ kW其中，总=0.960.99520.970.98=0.90故： P0=Pw/=2.11/0.90=2.34 kW因载荷平稳，电动机额定功率Pm=（11.3）P0即可。按课程设计书表8-184中Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Pm为3.0kW。nw=6104vwD=61041.5/300=57.30 r/min按课程设计书表2-1推荐的歌传动机构传动比范围：V带传动比范围ib=24，单级圆柱齿轮传动比范围ig=35，则总传动比范围应为：i=2345

6、=620，可见电动机转速的范围为：n=inw=(620)57.30=343.81146 r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min2种，为减少电动机的重量和价格，由课程设计书表8-184选常用的同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M1-6，其满载转速nw=960r/min。n赚 交代Pw=2.11kW总=0.90P0=2.34kWPm=3.0kWnw=57.30r/min四、确定传动该装置的总传动比和分配各级传动比设计内容计算及说明结果1. 传动装置总传动比2. 分配传动装置各级传动比i=nm/nw=960/57.30=16.75为使V带传动的外廓尺寸

7、不致过大，取传动比ib=4，由i=ibig得齿轮传动比：ig=i/ib=16.75/4=4.19i=16.75ib=4ig=4.19五、传动装置的运动和动力设计设、和分别为I、II轴和工作轴的转速，单位：；、和分别为I、II轴和工作轴的输入功率，单位：；、和分别为I、II轴和工作轴的输入转矩，单位：。设计内容计算及说明结果1. 各轴转速2. 各轴输入功率3. 各轴输入转矩I 轴 nI=nm/ib=240r/minII轴 nII=nI/ig=57.28 r/min工作轴 nw=nII=57.28 r/minI 轴 PI=P0b=42.340.96= 2.55kWII轴 PII=PIrg=2.55

8、0.9950.97=2.17 kW工作轴Pw=PIIrc=2.170.9950.98=2.12kWI轴 TI=9550PInI=89.53 NmII轴 TII=9550PIInII=361.79 Nm工作轴 Tw=9550Pwnw=253.46 Nm电动机轴输出转矩T0=9550P0nm=23,28 NmnI=240 r/minnII=57.28 r/minnw=57.28 r/minPI=2.55 kWPII=2.17 kWPw=2.12kWTI=89.53 NmTII=361.79 NmTw=253.46NmT0=23.28 Nm将以上算得的运动和动力参数列表如下：轴 名参 数电动机轴轴轴

9、工作轴转速n（r/min）96024057.2857.28功率P（kW）2.3662.252.172.12转矩T（Nm）23.2889.53361.79253.46传动比i44.191.00效率0.960.9650.975六、普通V带传动设计设计内容计算及说明结果1. 求计算功率Pc2. 选普通V带型号3. 确定大小带轮基准直径d2、d14. 验算带速v5. 求V带基准长度Ld和中心距a0（1）初步选取中心距（2）V带基准长度选取（3）计算实际中心距6. 验算小带轮上的包角17. 求V带根数z8. 求作用在带轮轴上的压力FQ（1）单根V带初拉力（2）作用在轴上的压力查教材表13-8的Ka=1.

10、2，故Pc=KaxP=1.23=3.6kW根据Pc=3.6 kW，nw=960r/min，由教材图13-15查出其交点在A型与Z型交界线处，由图得选A型计算；由教材表13-9，d1应不小于75，现取d1=100mmd2=n1/n2xd1(1-)=ibd1(1-)=41001-0.02=392mm查教材表13-9，取d2=400mmv=d1nw/601000=100960/601000=5.03 m/s带速在525m/s范围内，合适。a0=1.5(d1+d2)=750取a0=400mm，符合0.7d1+d2a0120合适。z=Pc/(P0+P0)KKL查教材表13-3得P0=0.95 kW查教材

11、表13-5得P0=0.11 kW由1=155.74查教材表13-7的K=0.94，查教材表13-2得KL=1.06，由此可得z=3.6/(0.95+0.11)0.941.06=3.4取4根。查教材13-1得q=0.1kg/m， Fo=x(2.5K-1)/2v+q=151NFQ=2z*F*=24151sin155.74/2=1181.60 NKA=1.2Pc=3.6 kWv=5.03m/sL0=1697.90 mmLd=1800 mma=451.05mm1=155.74P0=0.95 kWK=094KL=1.06z=4F0=151NFQ=1181.60N七、齿轮传动的设计计算设计内容计算及说明结

12、果1. 选择材料及确定许用应力2. 按接触强度设计（1）确定各参数（2）齿数（3）模数（4）齿宽（5）中心距3. 验算轮齿弯曲强度4. 齿轮的圆周速度5. 几何尺寸计算（1）分度圆直径（2）中心距（3）齿顶圆直径（4）齿根圆直径（5）小齿轮宽度（6）大齿轮宽度小齿轮用40B调质，齿面硬度为241286HBS，Hlim1=700MPa，FE1=600MPa,，大齿轮用45钢调质，齿面硬度为197286HBS，Hlim1=600MPa，FE1=450MPa。由教材表11-5，取SH=1.0，SF=1.25，H1=Hlim1/SH=700/1.0=700 MPaH2=Hlim2/SH=600/1.0

13、=600 MPaF1=FE1/SF=600/1.25=480 MPaF2=FE2/SF=450/1.25=360 MPa设齿轮按8级精度制造。取载荷系数K=1.2，齿宽系数d=0.8。小齿轮上的转矩T1=9.55106PI/nI=89.75Nmm取材料弹性影响系数Ze=188，区域系数ZH=2.5d1 =58.88mm 齿数取z1=30，则z2=4.19x30=126。m=d1/z1=2.0 mmb=dxd1=0.858.88=47.1mm按教材表4-1取m=2mm，实际的d1=zm=302.0=60 mmd2=1262=252 mma=(d1+d2)/2=(60+252)/2=156 mm查

14、教材图11-8、图11-9得YFa1=2.60 YFa2=2.10 YSa1=1.62 YSa2=1.81F1=150.8MPaF1=480 MPaF2= =136.09 MPaF2安全。v=d1Ni/(601000)=60240/(601000)=3.11 m/s对照教材表11-2可知选用8级精度是合宜的。d1=mz1=2030=60 mmd2=mz2=2.0126=252mma= m(z1+z2)/2=156mmda1=d1+2ha=60+22.0=64mmda2=d2+2ha=256 mmdf1=d1-2hf=60-22.5=55 mmdf2=d2-2hf=247 mmb1=55 mmb

15、2=50mmH1=700MPaH2=600MPaF1=480 MPaF2=360 MPaK=1.2d=0.8T1=89750Nmmz1=30z2=126m=2.0mmd1=60 mmd2=262mma=156 mmv=3.11m/sda1=64 mmda2=256mmdf1=55 mmdf2=247mmb1=55mmb2=50 mm八、轴的设计计算及校核8.1 输入轴的设计设计内容计算及说明结果1. 选择材料估算轴的直径2. 确定轴各段直径和长度3. 求齿轮上作用力大小、方向（1）圆周力Ft1（2）径向力Fr14. 轴长支反力（1）水平面的支反力（2）垂直面的支反力5 （1）水平面弯矩（2）垂

16、直面弯矩（3） 合成弯矩（4）转矩计算选用45钢，并经调质处理，硬度217255HBS。轴的输入功率为PI=2.25 kW，转速为nI=240 r/min查教材表14-2，取C=117d124.25 mm（1）第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=29 mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =（4-1）15+29=63mm，则第一段长度L1=70 mm（2）第二段直径取D2=36mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为20mm，则取第二段的长度L2=40mm（3）第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴

17、承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=38mm（4）第四段，装有滚动轴承，取D4=45mm 长度取L4=54mm（5）第五段，初始定位轴环D5=65. L5=4（6）第六段，滚动轴承dDB=408018 D7=50mm,L7=21mm齿轮分度圆直径：d1=60 mm作用在齿轮上的转矩：Ft1=2TI/d1=289.531000/60=2984.3 NFr1=Ft1tan=2984.3tan20=1086.2 N根据轴承支力的反作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型，设计时将齿轮放在两轴承中心。FH1=

18、FH2=Ft1/2=1492.1 N由于选用深沟球轴承则Fa=0，那么FV1=F=Fr165/130=543.1NMH=FH10.056=83.93 NmMV1=Mv2=FV10.065=30.55 Nm M=M=89.32T=Ft1d12=89.52NmD1=30 mmL1=70 mmD2=36 mmL2=40mmD3=40mmL3=38mmD4=45 mmL4=54mmD5=65L5=4mmD7=50L7=21Ft1=2984.3 NFr1=1086.2 NFH1=FH2=1492.1NFV1=FV2=543.1 NMH=83.93NmMV1=Mv2=30.55Nm M=89.32 NmT

19、=89.52 Nm8.2 输出轴的设计计算设计内容计算及说明结果1. 选用材料估算轴的直径2. 确定轴隔断直径和长度3. 求齿轮上作用力大小、方向（1）圆周力Ft2（2）径向力Fr24. 轴长支反力（1）水平面的支反力（2）垂直面的支反力5 （1）水平面弯矩（2）垂直面弯矩（3）合成弯矩（4）转矩计算）选用45钢，并经调质处理，硬度217255HBS。轴的输入功率为PII=2.17 kW，转速为n2=57.28 r/min查教材表14-2，取C=117d239.30 mm（1）从联轴器开始右起第一段，联轴器与轴通过键联接，轴应该增加5%，取45mm，轴段长L1=110mm；（2）第二段，考虑联

20、轴器的轴向定位要求，该段的直径取50mm,取该段长为L2=40mm（3）第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承6211，则轴承有径向力，而轴向力为零，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为55mm，长度为L3=40mm（4）第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，则第四段的直径取60mm,齿轮宽为b=55mm，取轴段长度为L4=48mm（5）第五段，初始定位轴环D5=70mm ,长度取L5=4 mm。（6）第六段,轴承定位轴肩取轴肩的直径为D6=55mm ,长度取L6=37mm大齿轮分度圆直径：d2=252 mm作用在齿轮上的转矩：Ft2=2TIId2=2361

21、.791000/252=2871.35 NFr2=Ft2tan=2871.35tan20=1045.09 N根据轴承支力的反作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型，设计时将齿轮放在两轴承中心。FH1=FH2=Ft22=1435.68 N由于选用深沟球轴承则Fa=0，那么FV1=FV2=Fr252Fa104=522.55MH=FH10.052=74.65NmMV1=Mv2=FV10.052=27.17 Nm M= =79.44Nm T=Ft2d22=361.79 NmD1=45mmL1=110mmD2=50 mmL2=40mmD3=55mmL3=40mmD4=60 mmL4=48mm

22、D5=70mm，L5=4mmD6=55mmL6=37mmFt2=2871.35 NFr2=1045.09NFH1=FH2=1435.68NFV1=FV2=522.55NMH=74.65 NmMV1=Mv2=27.17 Nm M=79.44NmT=361.79 Nm九、减速器箱体结构尺寸1. 检查孔1005010mm和检查孔盖14080mm，螺钉4-M6。在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2. 放油螺塞。M201.5，L=28mm。减速器底部设有放油孔，用于排出

23、污油，注油前用螺塞堵注。3. 油标油标。M16用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。4. 通气器。外孔10mm，内孔4mm，高25mm。减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。5. 启盖螺钉M12。机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴

24、向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。6. 定位销M6。为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。7. 整传动零件轴向位置的作用。8. 环首螺钉、吊环和吊钩。在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。9. 密封装置。在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）箱座（体）壁厚8箱盖壁厚18箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度b、b1、b212、12、20地脚螺栓直

25、径及数目df、n14、4轴承旁联接螺栓直径d110箱盖、箱座联接螺栓直径d28轴承端盖螺钉直径d310检查孔盖螺钉直径d46定位销直径d6df、d1、d2至箱外壁距离c120,、18、 14dF、d1、d2至凸缘边缘距离c220、16、 12轴承座外径D2135轴承旁联接螺栓距离S135轴承旁凸台半径R116轴承旁凸台高度h由结构确定箱外壁至轴承座端面距离L135大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离210箱盖、箱座肋厚m1、mm1=8、m = 9轴承端盖凸缘厚度t10十、键及联轴器的选择与校核设计内容计算及说明结果1. 输入轴与大带轮联接采用平键联接2. 输出轴与齿轮II联接用平键

26、联接3. 输出轴与联轴器联接用平键联接4. 联轴器的设计（1）类型选择（2）载荷计算转矩Mc（3）型号选择此段轴径d1=30mm，L1=70mm查手册得，选用A型平键：GB/T1096-2003、107=70 mm，T=33.82 Nm，h=7 mmp=4Tdhl=433.82760=10.74MPap=100 MPa轴径d3=45mm，L3=54mm，TII=393.90 Nm查手册，选用A型平键： GB/T1096-2003 149L=45mm，h=9mmp=4Tdhl=4393.90952=67.33 MPap=110 MPa轴径d1=45mm，L1=110mm，Tw=382.65 Nm查手册，选用A型平键：GB/T1096-2003 149L=80mm，h=8mmp=4Tdhl=4382.65880=44.66 MPa26280因为预期寿命足够，所以此轴承合格。因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=1061.98 NC=fdPft60n106Lh1=1.21061.98 1(6076.3710626280)13=6293.09 N查课程设计书表8-155，选择6211轴承Cr=31.5 kNLh=10660nftCfpP=1066076.371.2