机械设计课程作业

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目 带式运动机的传动装置学院：机械工程 专业：机械设计与制造班级：机设132设计人：刘志文 学号：20130303111016 指导老师：李晓娜成都纺织高等专科学校目 录1、 课程设计任务书2、 设计要求3、 设计步骤 1、传动方案拟定 2、电动机的选择 3、计算总传动比及分配各级的传动比 4、运动参数及动力参数计算 5、传动零件的设计计算 1）V带设计 2）齿轮设计 3）传动轴的设计 4）轴承、联轴器、键校验计算 5) 箱体结构设 6）润滑密封设计 7）联轴器设计4、 设计小结5、 参考资料1、 课程设计任务书课程设计题目：设计用于带式传动的传动装置（简图如下

2、）注：V带与小齿轮之间的轴为轴，大齿轮所连的轴为轴原始数据：数据编号运输带工作拉力运输带工作速度卷筒直径D162000N1.7315mm1、 工作条件：三班制工作，连续单向运转，载荷平稳，室内环境，有粉尘（运输带与卷筒及支承间、包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑）；2、 使用期限：十年，大修期三年；3、 生产批量：10台；4、 生产条件：中等规模厂，可加工7-8级精度的齿轮；5、 动力来源：电力，三项交流电，电压380/220V；6、 运输带速度允许误差：2、 设计要求1、 减速器装配图1张（A1)2、 减速器零件图2张（A3)3、 设计说明书1份（宋体小四字体不少于20页）注：除装配图草

3、图要求手绘（A1）外其余的图纸和说明书要求打印文档三、设计步骤1、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限8年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：运输带拉力F=2000N，运输带速度V=1.7m/s，卷筒直径315mm;2、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择： 取皮带轮的传递效率 轴承的传递效率 齿轮的传递效率 联轴器的传递效率（1）传动装置的总功率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96=0.885（2）电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000总）=20001.7

4、/（10000.885）=3.84KW 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（）=6010001.7/（315）=103.07r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围，取V带传动比，则总传动比合理时范围为，符合的同步转速有750、1000、。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动

5、机型号为Y112M-4。其主要性能：额定功率：4KW，满载转速1440r/min。3、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比： i总=n电动/n筒=1500/103.07=14.552、分配各级传动比： 已知V带的传动比 已知齿轮的传动比 则取； 4、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min） 高速轴： 低速轴： 滚筒轴：2、计算各轴的功率（KW）输入功率： 高速轴： 低度轴： 滚筒轴：各轴的输出功率为该轴的输入功率乘以轴承的传递效率0.983、 计算各轴的转矩输入转矩： 电动机： 高速轴： 低速轴： 滚筒轴：各轴的输出转矩为各轴的输入转矩乘轴承效率0.985、传动零件的设计计算

6、1、皮带轮传动的设计计算 选择普通V带轮 已知； 工作寿命10年，每年300个工作日，每日工作16小时，连续单向运转，工作负荷平稳，空载启动。1） 确定计算功率 由教材表4.7查得工作情况系数则： 2） 选择带型 根据；由教材图4.12选取A型3） 确定V带轮基准直径 由教材，查表4.8知A型带的，取则： 则取；4） 验算带速 由式得： 带速V在范围内，合适5） 确定带的基准长度和中心距a 由 得 则初取中心距 计算V带的基准长度 取 则实际中心距 考虑到安装、调整和补偿张紧力的需要，中心距应有一定的调节范围，则： 取满足设计要求6）验算小带轮的包角 小带轮的包角 ，合适7） 确定V带的根数查

7、教材表4.4，得；查表4.5，得；查表4.6，得;由式计算V带的根数： 取8） 确定单根V带的初拉力查教材表4.8，得；则：单根V带的初拉力： 9) 带传动作用在带轮轴上的压力 2、 齿轮传动的设计计算1） 选择齿轮材料，确定许用应力，大小齿轮材料、许用弯曲应力、许用接触应力大小齿轮均选用20Cr渗碳淬火，硬度为56-62HRC计算用60HRC 2）按齿根弯曲疲劳强度设计模数、小齿轮转矩、载荷系数、齿宽系数、齿数比、初取螺旋角、大小齿轮齿数、大小齿轮当量齿数度、大小齿轮复合齿形系数，比较值、法面模数 根据中等冲击，对称布置取对称布置，硬齿面齿轮，取因减速传动取则： 取查教材表6.8得： 因：所

8、以应以小齿轮为设计依据 取标准模数3) 配凑几何参数中心距，实际螺旋角取（为了便于安装） 4）计算齿轮的主要尺寸分度圆直径：校核中心距：齿宽：取则取5） 校核齿面接触疲劳强度材料系数齿面接触应力 齿面接触疲劳强度足够6） 主要几何尺寸计算分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 3、 轴的设计计算1）基本参数轴功率（KW）转速（r/min）转矩N/m轴3.63468.7573.93轴3.45104.17316.252）选择轴的材料，确定许用应力考虑到本题中为普通用途中小功率减速器，选用45钢调质处理。由表9.1查得3）主动轴、从动轴的结构设计3.3.1 主动轴的设计（高速轴）初步确定主动轴的最小直径

9、由表9.2查得C=118107，则则轴上开一个键槽，将轴径增大5%，该轴外端安装联轴器，选用弹性套柱销联轴器。取标准直径，查手册可用TL5型弹性套柱销联轴器,孔径为25mm,与轴外伸直径相符合。4） 轴上零件定位、固定和装配单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中间，相对两轴承对称分布齿轮右端由轴环定位，左面用套筒轴向定位，周向依靠平键固定。两轴承分别以轴肩和套筒定位，周向则采用小过盈配合固定。联轴器以轴肩和轴端挡圈轴向定位，平键做周向定位。轴做成阶梯形，右轴承从右面装入，齿轮、套筒、左轴承、联轴器依次从左面装入。润滑采用油润滑。4）轴的结构设计（1）轴径的确定考虑到该段轴上的密封件尺寸，取轴承型号

10、初选6006深沟球轴承，轴承宽度，则 （符合轴承内径，同时，以便于轴承装拆） (取标准直径，以便于齿轮装拆） （同一轴上两轴承型号尽量相同） （查6006深沟球轴承安装尺寸，以保证可靠定位） （定位轴环）考虑到轴段尽可能简化以方便加工，取（2） 轴段长度确定 （TL5型联轴器孔长60mm，短，以便准确定位） （初定齿轮轮毂宽度为48mm）考虑到，选定 (应为4、5段直径相同，可合为一段） （轴承宽度为13mm，因为是油润滑，通常在从动轴处可不用挡油环） （先确定箱体轴承孔轴向尺寸L，轴承端盖厚度，）（3） 两轴承间的跨距（由于采用6006深沟球轴承，支点可选在轴承宽度一半处）经计算，左轴承支点

11、到齿轮支点距离为46.5m，故齿轮为居中布置5） 齿轮受力计算转矩：圆周力：径向力：6)轴的强度计算（1） 根据结构图画出轴的受力简图水平投影面受力分析：解得： 铅垂面投影： 解得： 画出弯矩图，扭矩图(4) 由弯扭图上看，截面C是危险面。现将计算出的截面C处的的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力F 弯矩M 总弯矩扭矩T（5）按弯扭合成应力校核轴的强度 只对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面进行校核，由于轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 根据前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计手册查得，因此，故安全。（6）计算结果的综合考虑及优化在计算结果中，轴最危险截面的强度小

12、于许用值，故可考虑进一步减小齿轮轮毂宽度，重新进行轴的设计及校核，在最终满足强度要求的情况下以使结构紧凑，省料减重。3.3.2 从动轴的设计（低速轴）初步确定轴的最小直径 1) 按扭转强度条件，计算轴的最小直径 由表9.2查得C=118107，则由于该轴有一个键槽，故轴的直径应加大5-7%，故2） 按联轴器的规格确定轴的最小直径输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查表11.1得k=1.251.5，取k=1.3按照计算转矩小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T5015-2003或手册，选用LZ3型弹性柱销齿式联轴器YB3082。综合考虑取拟定轴

13、上零件的装配方案轴的结构设计；（1） 轴径的确定A、 （）B、 ，取C、 （一般运输机传递载荷不是很大，由该斜齿产生的轴向力很大，再根据这段轴的尺寸，可选择角接触球轴承7009AC，轴承宽度B=16mm，轴承内径，则，同时，便于轴承装拆。）D、 （根据大齿轮尺寸设计）E、 （齿轮的右端采用轴定位，轴肩的高度5mm）F、 （同一轴上两轴承型号尽量相同）（2） 轴段长度确定A、 （由所选LZ3联轴器YB30X82，得L=82mm,为了保证轴端挡圈中压在半联轴器上而不压在轴的端面上，则L1就比82mm略短一点，现取L1=80mmB、 (轴承端盖的总宽度为30mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润

14、滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离15mm，故取L2=50mm)C、 （取齿轮与内箱体之间的距离为16mm，则L3=35mm）D、 (大齿轮齿宽加（23）)E、 （齿轮与内箱体之间的距离为16mm）F、 （B+（23）=19mm）（3） 轴上零件周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。半联轴器与轴的连接，按直径d1由机械设计手册，查得平键选用，键，配合为H7/K6。齿轮与轴的连接，按d4查得，选用平键为，配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。（4） 齿轮受力分析 大齿轮圆周力 大齿轮径向力 大齿轮轴向力 （5） 轴受力

15、计算1） 轴的受力分析：水平投影面受力分析：铅垂面投影：水平面内： 垂直面内： 2） 画出弯矩图和扭矩图(Nmm)3）由弯扭图上看，截面C是危险面。现将计算出的截面C处的的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T4）按弯扭合成应力校核轴的强度 只对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面进行校核，由于轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力根据前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计手册查得，因此，故安全。 4、轴承、联轴器、键校验计算4.1轴承校核4.1.1 对初选主动轴上角接触球轴承7005C校核计算轴承径向载荷计算轴的轴向载荷由齿轮设计可知轴向外载荷 查表10.

16、16，70000C型轴承内部轴向力，初选，则 由 故轴承1为“放松”端轴承2为“压紧”端，则 查表可得角接触球轴承7005C 由表10.15进行插值计算，得， 再计算 由上两次的计算中值相差不大，故确定，计算轴承的当量载荷P 查表10.15，得 ，因轴承运载中有轻微冲击，故由表10.13得 计算当量载荷 验算轴承寿命因为，故只需进行轴2的寿命计算，即能校核轴承使用寿命由表10.12可得温度系数，查机械设计手册得故符合设计要求4.1.2对初选从动轴上角接触球轴承7009AC进行校核计算轴承径向载荷 计算轴的轴向载荷由齿轮设计可知轴向外载荷 查表10.16，70000AC型轴承内部轴向力，则 由

17、故轴承1为“放松”端轴承2为“压紧”端，则 查表可得角接触球轴承7005C 查表10.15.得 计算轴承的当量载荷P 查表10.15，得，因轴承运载中有轻微冲击，故由表10.13得 计算当量载荷 验算轴承寿命因为，故只需进行轴2的寿命计算，即能校核轴承使用寿命由表10.12可得温度系数，查机械设计手册得 故符合设计要求4.2键的校核4.2.1主动轴上的键连接的强度键、轴的材料都是钢，而带轮的材料为铸铁，由机械设计手册查得，挤压应力，键工作长度L=22mm，键与带轮键槽的接触高度K=0.51x6=3mm计算挤压强度故该键满足。键的标记为：键C6X28 GB/T 1096-2003齿轮轴上的键4.

18、2.2 从动轴上的键连接的强度 齿轮处： 联轴器： 校核键、轴、齿轮和联轴器的材料都是钢，由机械设计表6-2查得挤压应力1）齿轮处K=0.5X11=5.5挤压强度 故该键满足要求。键的标记为：键C18X28 GB/T 1093-20032）联轴器 K=0.5X7=3.5挤压强度故该键满足要求。键的标记为：键C8X70 GB/T 1096-20034.2.3联轴器的校核参数确定由前面的设计已知选择LZ3联轴器YB30X82,由机械设计手册查得，其公称转矩Tn=630Nm载荷计算由前面可知由机械设计手册查得K=1.3，故得计算转矩为该联轴器合格。标记为：LZ3联轴器YB30X82 GB/T 501

19、5-2003弹性柱销齿式联轴器5、箱体结构设计5.1 箱体主要结构尺寸的确定5.1.1铸造箱体的结构形式及主要尺寸减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器，主要尺寸如表名称符号齿轮减速器箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘壁厚12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地角螺栓直径18地角螺栓数目4轴承旁连接螺栓直径14连接螺栓的间距150轴承端盖螺钉直径8视孔盖螺钉直径6定位销直径8至外箱壁距离24/20/16至凸缘边缘距离22/14轴承旁凸台半径18凸台高度低速轴承外径确定外箱壁至轴承座端面距离46铸造过度尺寸x,yx=5 y=25大齿轮顶圆与内箱壁距离10齿轮端面与内箱壁距离8箱盖箱座肋厚 轴承端盖外径201

20、轴承旁连接螺栓距离s201盖与座连接螺栓直径105.1.2箱体内壁的确定箱体前后两内壁间的距离由轴的结构设计时就已经确定，左右两内壁距离通过低速级大齿轮距箱体内壁的距离也同样可以确定。箱体下底面距低速级大齿轮齿顶圆距离大于3050mm，由此可以确定下箱体的内壁距大齿轮中心的距离。3.1.2箱体内壁的确定箱体前后两内壁间的距离由轴的结构设计时就已经确定，左右两内壁距离通过低速级大齿轮距箱体内壁的距离也同样可以确定。箱体下底面距低速级大齿轮齿顶圆距离大于3050mm，由此可以确定下箱体的内壁距大齿轮中心的距离。5.2 减速器附件的确定视孔盖：由参考文献3表114得，由是双级减速器和中心距，可确定视

21、孔盖得结构尺寸。透气孔：由参考文献3表115得，选用型号为的通气塞液位计：由参考文献3表710得，选用型号的杆式油标排油口：油塞的螺塞直径可按减速器箱座壁厚22.5倍选取。取螺塞直径为16mm.起盖螺钉：起盖螺钉数量为2，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，取螺钉直径为10mm定位销：由表31的定位销直径为8mm吊环：由参考文献3表113得，吊耳环在箱盖上铸出。根据表31中确定的尺寸可以确定吊耳环的尺寸。6、润滑 密封及其它5.1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。高速级齿轮浸入油里约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1

22、0mm）,1/6齿轮。2.轴承的润滑轴承采用润滑油进行润滑，润滑油直接采用减速器油池内的润滑油通过输油沟进行润滑。6.2密封为保证机盖与机座连接处密封，连接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精创其表面粗糙度为Ra=6.3。密封的表面应进过刮研，而且凸缘连接螺柱之间的距离不应过大应均匀分布。轴承端盖选用凸缘式轴承盖易于调整，采用密封圈实现密封。端盖直径见表31。密封圈型号根据轴承直径确定。密封圈材料为半粗羊毛毡。6.3其它（1）装配图图纸选用A1的图纸，按1:1.5的比例画。（2）装配前零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机内不许有任何杂物存在，内壁图上不被机油侵蚀的涂料两次。（3）齿啮合侧隙用铅丝检验不小于0.6mm，铅丝不