机械设计课程设计---砂型运输带-精品

1、 机械设计课程设计计算说明书 机械工程学院 12工业工程 2015年 1月 16日目录一、设计任务书- 3 -二、总体方案设计- 3 -2.1平面布置简图：- 3 - 2.2 运输带功率- 4 -2.3确定电动机型号- 4 -2.4传动比的计算和分配- 4-2.5运动及动力参数- 5 -三、V带传动设计计算- 7 -四、齿轮传动设计- 9- 4.1 高速级齿轮传动设计- 9 -4.2低速级齿轮传动设计- 17 -4.3 齿轮设计小结- 22 -五、轴的设计- 23 -5.1轴I的设计- 23 -5.2轴II的设计- 26 -5.3轴III的设计- 29 -5.4轴的结构化- 29 -六、轴承的

2、选择与设计- 33 -6.1轴I上轴承的设计- 33 -6.2轴II上轴承的设计- 34 -6.3轴III上轴承的设计- 35 -七、键连接的设计- 37 -八、联轴器的选择与设计- 37 -九、减速器润滑方式，润滑油牌号及密封方式的选择- 37 -十、装配图与零件图设计- 39 -十一、 设计总结- 40 -十二、 参考文献- 41 -一、设计任务书（一）设计任务铸工车间一造型用砂型运输带，系由电动机驱动传动装置带动，该减速器传动装置由一个双级齿轮减速器和其他传动件组成，运输带每日两班制工作，工作期限7年。设计此传动装置。（二）原始数据运输带主动鼓轮轴输入端转矩 Tw750N/m主动鼓轮直径

3、D 400mm运输带速度vw 0.8m/s减速器设计寿命7年工作班制两班制（三）工作条件 两班制工作,空载启动，电动机工作均匀平稳，工作机工作有轻微冲击，常温下连续(单向)运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V二、传动总体方案设计 2.1、平面布置简图： 该减速传动装置由电动机驱动。电动机将动力传入带轮，再由带轮传到两级齿轮减速器，最后通过联轴器及闭式链传动将动力传至砂型运输带。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但是齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级及低速级均为斜齿圆柱齿轮传动。 2.2、运输带功率运输带转速 运输带功率 传动效率传动装

4、置选用装置效率带传动 V带 =0.95一对滚动轴承球轴承=0.99圆柱齿轮传动8级精度 =0.97联轴器弹性联轴器 =0.99链传动 开式=0.915总效率：电动机所需输出功率 2.3、 确定电动机型号 使 （额定功率输出功率）电机型号额定功率Pm满载转速同步转速 额定转矩Y112M-44KW1440r/min1500r/min2.2N.m 2.4、传动比的计算和分配总传动比 分配传动比： 减速箱传动比 齿轮减速器： 解得 高速级传动比 低速级传动比 取则 2. 5、 运动及动力参数 2.5.1 各轴输入功率： 带轮轴： 轴I： 轴II： 轴III： 轴IV: 轴V： 轴VI： 2.5.2 各

5、轴理论转速带轮轴: 轴I: 轴II: 轴III和IV: 轴V和VI： 2.5.3、各轴理论转矩：轴I： 轴II： 轴III： 轴IV：轴V：轴VI： 参数轴名轴出功率P（KW）转速n(r/min)输出转矩T（N.mm）轴I3.7644763.92647209.6轴II3.626216.072160263轴III3.48276.4048435227轴VI3.41376.4048426598轴V3.09238.202772960轴VI3.0338.202750000各轴运动和动力参数：三、V带传动设计计算计算项目计算内容计算结果定V带型号和带轮直径工作情况系数 计算功率选带型小带轮直径 取滑动率大

6、带轮直径 计算带长Dm 初取中心距 带 长基准长度求中心距和包角中心距 小轮包角求带根数带速 带根数求轴上载荷张紧力 轴上载荷 V带尺寸 顶宽b 节宽 高度h 带质量q 带轮宽度 B由表11.5由图11.15由表11.6 = 即159.25mm<a<550mm 取 a=500mm 由表11.4 由表 11.8 Po=1.195 kw 由表11.7 Ka=0.98由表 11.2 KL = 0.99 由表11.16 Po=0.161kw =3.626 考虑到电动机的型号为Y112-M，E=60mm，为了使转轴受力较为均匀，最好使带的根数为4根。由表11.4 q=0.1kg/m由表11.

7、4KA=1.2Pc=4.77kwA型=95mm选 Dm=137.5mm=42.5mma=500mmL=1435.58mma=499.9mm v=7.163mZ=4根 b=13mm h=8mm q=0.10(kg/m) B=65mm四齿轮传动的设计计算4.1 对高速级齿轮设计: i=3.5355 计算项目选材大齿轮小齿轮齿面接触疲劳强度计算 1 初步计算 转矩 齿宽系数接触疲劳极限初步计算许用接触应力  值初步计算小轮直径d1 初步齿宽 b 2.校核计算 圆周速度v 齿数Z 模数m 螺旋角 验证传动比使用系数KA使用系数KV齿间载荷分系数齿向载荷分布系数载荷系数K弹性系数节点区域系数计

8、算内容45钢 调质处理 硬度240HB40Cr 调质处理 硬度240+30=270HB 由图12.17C由表12.16估计 取Z1=25 , 由表12.3 相对误差 合格 由表12.9 由图12.9 由表12.10先求由此得 ,由表12.11由表12.12由图12.16计算结果 （和估计值相近） =0.966重合度系数 螺旋角系数接触最小安全系数工作时间应力循环次数接触寿命系数 许用接触应力验算3.确定传动主要尺寸传动比中心距 两齿轮实际分度圆直径齿宽b螺旋角齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数应力修正系数重合度系数螺旋角系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数 载荷系数K弯曲疲劳极限弯曲最小安全系数应力

9、循环系数弯曲寿命系数尺寸系数许用弯曲应力验算由式12.31因取故 由表12.14假定工作时间七年 ,双班制,则有,一年按工作300天计由图12.18 由图12.21由图12.22由表12.10 前已求得 由图12.14由图12.23c由表12.14由图12.24由图12.25 经验证，齿根弯曲疲劳强度合适4.2 低速级齿轮设计 (i=2.828)计算项目选材大齿轮小齿轮齿面接触疲劳强度计算 1 初步计算 转矩 齿宽系数接触疲劳极限初步计算许用接触应力  值初步计算小轮直径d1 初步齿宽 b 2.校核计算 圆周速度v 齿数Z 模数m 螺旋角 验证传动比使用系数使用系数齿间载荷分系数齿向

10、载荷分布系数载荷系数K弹性系数节点区域系数 重合度系数 螺旋角系数接触最小安全系数工作时间应力循环次数接触寿命系数 许用接触应力验算3 确定传动主要尺寸传动比中心距 两齿轮实际分度圆直径齿宽b螺旋角齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数应力修正系数重合度系数螺旋角系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数 载荷系数K弯曲疲劳极限弯曲最小安全系数应力循环系数弯曲寿命系数尺寸系数许用弯曲应力验算计算内容45钢 调质处理 硬度240HB40Cr 调质处理 硬度240+30=270HB 由图12.17C由表12.16估计 取 , 由表12.3 相对误差 合格 由表12.9 由图12.9 由表12.10先求 ,由表12

11、.11由表12.12由图12.16由式12.31因取故 由表12.14假定工作时间七年 ,双班制,则有,一年按工作300天计由图12.18 由图12.21由图12.22由表12.10 前已求得 由图12.14由图12.23c由图12.24由图12.25计算结果计算结果 （和估计值相近） 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 K=3.89经验证，齿根弯曲疲劳强度合适 4.3 齿轮传动设计小结材料齿数螺旋角分度圆直径 mm齿宽mm中心距mm模数mm旋向高速级小齿轮2565551482.5左旋大齿轮89 231.445右旋低速级小齿轮35 89.9791722.5右旋大齿轮99 2

12、54.269左旋五 轴的设计计算预定尺寸：下箱座壁厚齿轮端面至箱内壁距离a两大齿轮间距c箱底轴承座凸缘宽度F轴承端盖凸缘壁厚G轴承端盖螺钉头高度H大带轮端面到轴承端盖螺钉距离K：大带轮宽度M 初定各段长度 小齿轮受力转矩圆周力径向力轴向力带轮轴力计算支承反力水平面受力分析水平支反力 水平面弯矩图垂直面受力图 垂直面支反力 垂直面弯矩图合成弯矩图画轴转矩图许用应力许用应力值应力校正系数画当量弯矩图当量转矩当量弯矩当量弯矩图 校核轴颈齿根圆直径轴径 轴受力图水平面受力图垂直面受力图水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图初定各段长度计算齿轮受力低速级小齿轮直径轴转速输入转矩圆周力径向力轴

13、向力计算支承反力水平面受力分析水平面反力 垂直面受力分析垂直面反力 画轴弯矩图水平面弯矩图 垂直面弯矩图 合成弯矩图画轴转矩图转矩 转矩图许用应力许用应力值 应力校正系数 画当量弯矩图当量转矩当量弯矩当量弯矩图校核轴径轴受力图水平面受力图垂直面受力图水平面弯矩图垂直面弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图初定各段长度计算齿轮受力圆周力径向力轴向力计算支承反力水平面受力分析水平面反力垂直面受力分析垂直面反力画轴弯矩图水平面弯矩图垂直面弯矩图 合成弯矩图画轴转矩图转速转矩 转矩图许用应力许用应力值 应力校正系数 画当量弯矩图当量转矩当量弯矩当量弯矩图校核轴径轴受力图水平面受力图垂直面受力图水平面弯矩图垂

14、直面弯矩图合成弯矩图转矩图当量弯矩图安全系数校核判断危险截面对称循环疲劳极限脉动疲劳循环极限等效系数截面上的应力弯矩弯曲应力幅弯曲平均应力扭转切应力扭转切应力幅和平均切应力应力集中系数有效应力集中系数表面状态系数尺寸系数安全系数弯曲安全系数扭转安全系数复合安全系数 5.1 对轴I进行设计选材 选用40Cr 调制处理初估轴各段长度已知： 课程设计图5-1 课程设计图5-1 课程设计图5-1 ()T=T1见图1见图2见图3如图4见图5见图6轴材料选用40Cr， 由表16.3，（使用内插法） 带轮中间截面处：轴上有键槽齿轮中间截面处右侧轴承中间截面处5.2 对轴II进行设计轴材料选用45钢调质处理低

15、速级齿轮受力由作用力与反作用力定理得：见图1见图3见图2见图4见图5见图6 由表16.3低速级小齿轮中间截面处：高速级大齿轮中间截面处：见图7低速级小齿轮中间截面：高速级大齿轮中间截面处： 5.3对轴III进行设计轴材料选用45钢调质处理见图A低速级齿轮受力由作用力与反作用力定理得：见图1见图3如图2如图4如图5 见图6 由表16.3低速级大齿轮中间截面处：右侧轴承中间截面处：见图7低速级大齿轮中间截面：右侧轴承中间截面处： 初步分析可知在齿轮右端截面处存在危险截面，以此为例进行安全系数校核。轴材料选用45钢调质，,由表3.2所列公式可求的疲劳极限：由前面的计算以及弯矩图可知N.m在此截面上，

16、有轴颈的变化，过度圆角的半径r=2mm,由D/d=50/45=1.11,r/d=2/45=0.044,从附录表1中由插值法查的 由附录表5插值法查的由附录表6查的设为无线寿命，由机械设计16.5式得 G=10mmH=6mmK=20mmT=47209.6N.mm=17.18mm强度符合T=160263N.mm 5.4轴的结构化轴1：轴II:轴III:六 轴承的选择与设计6.1 对轴I上轴承的设计 初选用角接触球轴承 7000AC, 预期寿命13500h计算项目计算内容计算结果受力图轴向力径向力附加轴向力轴承轴向力X、Y冲击载荷系数当量动载荷P 额定动载荷选取轴承 采用面对面安装方式 查表18.7

17、查表18.8（轻微冲击）因为,用P2计算 由附录表18.3，d=30mm,选取7206AC轴承 6.2. 轴II上的轴承设计 初选用单列角接触球轴承 7000AC，预期寿命13500h计算项目计算内容计算结果受力图轴向力径向力附加轴向力轴向力X、Y值冲击载荷系数当量动载荷P 额定动载荷选取轴承 采用面对面安装方式由齿轮受力分析得： 查表18.8（轻微冲击）因为,用P2计算 由附录表18.3，d=35mm,选取7207AC轴承 6.3对轴III上轴承初选用单列角接触球轴承 7000AC ，预期寿命13500h计算项目计算内容计算结果 受力图轴向力径向力附加轴向力轴承轴向力X、Y冲击载荷系数当量动

18、载荷P 额定动载荷选取轴承采用面对面安装方式 查表18.7查表18.8（轻微冲击）因为,用P1计算 由附录表18.3，D=45mm,选取7209AC轴承 七 键联接的设计设计要求：根据轴径选择键 选用平键圆头A型 取=120MPa设计参数： 标号位置dmmTN.mm MPa深度轴t毂t1带轮226×66556504720924.523.52.82高速级小齿轮4012×85550384720915.535.03.83高速级大齿轮4012×845402816026371.55.03.84低速级小齿轮4012×879705816026334.55.03.85低

19、速级大齿轮 5014×9 69564243522792.15.53.8八、联轴器的选择 由之前的计算可知：输出轴所传递的转矩TIII=435227N·mm 载荷系数K, 取K=1.3 计算转矩Tc,Tc=KT=1.3 由机械设计常用标准 查得，选用LX3型号的弹性柱销联轴器，轴孔直径38mm，轴孔长度60mm。九 减速器润滑方式，润滑油牌号及密封方式的选择 齿轮的润滑方式及润滑剂的选择齿轮润滑方式的选择高速级小齿轮圆周速度：高速级大齿轮圆周速度：低速级小齿轮圆周速度：低速级大齿轮圆周速度： 滚动轴承的润滑方式和润滑剂的选择滚动轴承润滑方式的选择高速级大齿轮齿顶圆线速度：低速

20、级大齿轮齿顶圆线速度：滚动轴承内径和转速的乘积高速轴（1轴）：中间轴（2轴）：低速轴（3轴）： 滚动轴承润滑剂的选择 因为：V=MAX【V, V, V, V】=2.62m/sV>2 m/s,齿轮采用油润滑。V<12 m/s，齿轮采用浸油润滑。 即将齿轮浸于减速器油池内，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩直箱壁上用以散热。（2）齿轮润滑剂的选择由表6-29查得，齿轮润滑油选用工业闭式齿轮油，代号是：L-CKC220,运动粘度为：198-242（单位为：）。 可见，d×n均为超过2×105mm r/min。由于脂润滑易于密封，结构简单，维护方便，在较长的

21、时间内无须补充及更换润滑剂，所以滚动轴承的润滑选用脂润滑。脂的种类为通用锂基润滑脂（GB7342-87）,代号为ZL-2，滴点不低于175，工作锥入度,25每150g 265295（1/10mm）。V1=2.6m/sV2=2.62m/s 齿轮采用油润滑齿轮采用浸油润滑工业闭式齿轮油代号是：L-CKC220滚动轴承采用脂润滑代号为ZL-2密封方式的选择滚动轴承密封选择：箱体密封选择：滚动轴承采用毡圈密封。箱体剖分面上应该用水玻璃密封或者密封胶密封十、装配图与零件图设计10.1装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质

22、及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。10.2减速器装配图的绘制1、装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动

23、零件的中心距及其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明

24、细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式参考机械设计标准，布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2、绘制过程：（1）、画三视图：、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。 10.3、零

25、件图的作用：1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。10.4、零件图的内容及绘制：1、选择和布置视图：（1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2、合理标注尺寸及偏差：（1）、轴：参考机械设计课程设计P92，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）、齿轮：参考机械设计课程设

26、计P99：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。十一、课程设计小结在这三个星期的课程设计中，我能够感受到一个机械工程师在设计时的辛酸与汗水，却也享受着设计成果的快乐和成就感。在过去的三周，经历了在开始面对课程设计时的傍徨与不知所措，经历了一遍又一遍的修改设计计算数据，经历了面对电脑软件的一无所知，到最后熟悉的应用软件并且能够一步步的画出草图。虽然过程是痛苦的，甚至每天学到抓狂，但是进步是飞速的。学习本来就是一件痛并快乐的事情。首先，回顾一下三周的课程设计的过程以及我的感受。在整个减速器设计过程中，经历了设计数据的计算和总体设计，对于整个减速器的设计有一个整体的把握。之后便是运用机械设计软件AutoCAD画草图，准确的把握设计的各个细节，完善减速器。然后在草图的基础上进一步画出装配图，包括标号、标注、技术要求等，完善各个细节，作出详细的减速器设计图。在装配图完成后根据建议画出第三根轴的零件图以及轴上齿轮的零件图，是对装配图以及设计过程的进一步的补充解释。最后完成机械设计计算说明书，做出数据的解释和设计