机械设计基础

1、机械设计基础 课 程 设 计 课题名称：带式输送机传动装置设计 学院： 材料科学与工程学院 专业： 13 粉 体 姓名： 胡 小 兰 学号： 201310260128 指导教师：肖 志 锋 目录一、设计任务书2二、带式运输送机传动装置设计4三、普通V带传动的设计11四、直齿圆柱齿轮传动设计13五、低速轴系的结构设计和校核17六、高速轴结构设计25七、低速轴轴承的选择计算28八、低速轴键的设计29九、联轴器的设计30十一设计小结31参考资料31第 36 页 共 38 页1. 设计任务书（一）、设计题目设计带式输送机传动装置。（二）、工作条件及设计要求1.设计用于带式运输机的传动装置。2.该机室内

2、工作，连续单向运转，载荷较平稳，空载启动。运输带速允许误差为5%。3.在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为十年，大修期为3年。（三）、原始数据第八组选用原始数据：运输带工作拉力F=1200N 运输带工作速度V=2.1m/s 卷筒直径D=400mm（四）、设计任务要求 1、轴系装配图（2# 图 1 张）； 2、减速器零件工作图2张：（1）齿轮零件图（3 #图 1张）；（2）轴零件图（3 #图 1张）；3、设计计算说明书二.带式运输送机传动装置设计（一）原动机的选择：机械系统通常由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其它辅助零部件组成。工作 机是机械系统中的执行部分，原动机是机械

3、系统中的驱动部分，传动装置则是把原动机和工作 机有机联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分。原动机按能量转换性质的不 同分为第一类原动机和第二类原动机。第一类原动机包括蒸气机、柴油机、汽油机、水轮机和 燃气轮机；第二类原动机包括电动机、液动机（液压马达）和气动机（气动马达）。机械设计课 程设计中常选用的原动机为电动机，特性见表 31表 31 常用电动机的结构特征、优缺点及应用范围类型名称结构特征优缺点及应用范围一 般 异 步 电 动 机Y 系列 三相异步 电动机该系列电机能防止水滴、灰 尘、铁屑或其它杂物浸入 电机内部，它是我国近年 来研制成功的节能型电动机 运行可靠寿命长，使用维

4、护方便，性能优良，体积小，重量轻，转动惯量小，用料省等。适用于不含易燃，易爆或腐蚀性气体的场所和无特殊要求的机械上，如：金属切削机床、水泵、鼓风机、运输机械、矿山机械、搅拌机、农业机械、食品机械等YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机采用封闭式外部风冷结构具有较高的机械强度及过载能力，能承受经常的机械冲击 及振动，转动惯量小，过载能力大，适用于经常快速起动 及逆转、电气及机械制动的场合，还适用于有过负荷、有 显著振动和冲击的设备，如：各种形式的起重、牵引机械 及冶金设备的电力拖动变 速 异 步 电 动 机YD系列变极多速三相异步电 动机是取代 JD02 系列变极多速三相异步电动机的更新换代

5、产品，其机械结构具有双速、三速、四速三种调整范围，转速可逐级调节， 适用于各式万能和专用金属切削机床、木工机床以及起重 传动设备等需要多级调速传动的装置，还可驱动高频发电 机，借以改变高频电动机的转速防爆异步电动机 YB、JAO2 系列防爆 三相异步 电动机结构与 Y 系列相似，为 了满足防爆，适当加固具有运行可靠，使用安全，寿命长，维修方便，性能优良 ， 重量轻，体积小，转动惯量小和用料省等优点，适用于具 有爆炸危险性混合物的场所电磁调速三相异步电动机YCD 电磁 调速三相 异步电动 机有组合式和整体式两种 结构。这两种调速电动机 均为防护式，空气自冷， 卧式安装，且无碳刷，集 电环等滑动接

6、触部件具有结构简单、可靠、速度调节均匀平滑，无失控区，使 用维护方便等优点。对于起动力矩高、惯性大的负载有缓 冲起动的作用，同时有防止过载等保护作用。适用于恒转 矩负载的速度调节和张力控制的场合，更适合于鼓风机和 泵类负载场合。它广泛用于纺织、印染、水泥、造纸、印 刷、食品、冶金、橡胶、塑料、制糖、搅拌、鼓风、水泵 、 纤维、线缆等工业部门，作动力、传输、自控用直流电动机Z4 系列直 流电动机采用多角形结构，空间利 用率高。定子磁轭为迭片 式，磁极安装有精确定 位，因而换向良好具有运行可靠，技术经济指标较高，用料省，体积小，重 量轻、性能好，工艺先进合理，广泛用于金属切削机床和 造纸、水泥、钢

7、铁、染织等部门1.电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机2.电动机功率的选择：=Fv/1000=1200×2.1/1000=2.52kw3. 确定电动机的转速：卷筒工作的转速=60×1000×v/(×D)=60×1000×2.1/(3.14×400)=100.32r/min 4.初步估算传动比：=/=/=1000/100.32或1500/100.32=9.9714.95因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min或1500r/min的比较合适。（二）分析传动比，并确定传动方

8、案 1、机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力，变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作的性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要结构简单，制造方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。 2、本设计中原动机为电动机、工作机为皮带输送机。传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器（由机械设计基础课程设计指导书表2.2V带传动比在24比较合适，圆柱齿轮传动比在35比较合适，=620在8.3712.55范围内） 3、选用V带传动是V带传动承载能力较低，

9、在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可以缓和和冲击振动。 4、齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广、使用寿命较长。 5、由于本运输送机是在室内，考虑工作的背景和安全问题，固在齿轮区采用封闭式，可达到更好的效果。故其方案示意图如下图所示：方案简图6. 传动装置的总功率由图可知：不必考虑滚筒的效率、滚筒上轴承的效率查表可知：初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度查表可知=096×099×0.97×0.99×0990.907.电动机所需的工作功率查机械设计基础课程设计指导书附录8可知。符合同步转速1000r/min Y132S-

10、6和1500r/min Y100L2-4适合，考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格比较，则选n=1000r/min。即确定Y132S-6，其额定功率，满载转速为960r/min。8.分配传动比又 取 则 9.计算各轴的转速轴 轴 10.计算各轴的功率 11.计算各轴的转12.运动和动力参数计算结果列出表轴名参数电动机轴卷筒轴转速n（r/min）960401.7100.42100.32输入功率P（kw）2.22.112.031.99输入转矩T()21.8950.16193.05189.44传动比i2.394 1效率 0.96 0.96 0.983. 普通V带传动的设计设计说明书步骤计算及说明结果

11、（1）计算功率查表10-4可知取则（2）选择带型据和由 图10-3可知 选A型带A型（3）确定带轮基准直径由表10-1可知，确定则查表取标准值（4）验算带速V=5.024 因为5m/sv25m/s符合要求（5）计算带长初定中心距取带的基准长度由表10-3选取相近的（6）确定中心距a=400.065 mm（7）验算包角 符合要求（8）确定带的根数Z据和 ，查表10-5可知。i=2.01和查表10-6可知.由小轮包角查表10-7。查表10-3可知. 则有取Z=3(9)单根V带的的初拉力（10）作用在轴的力4. 直齿圆柱齿轮传动设计设计说明书步骤计算及说明结果（1）选择齿轮材料和精度小齿轮选用45钢

12、调质处理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS。因为是普通减速器，有表11-2选用8级精度。小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS(2)接触疲劳强度设计载荷系K小齿轮转矩齿数和齿宽系数两齿轮均为刚质齿轮，由式（11.6）可求出值，先确定有关参数与系数；查表11-3取K=1.1K=1.1 小齿轮齿数取.则大齿轮齿数为,单级齿轮传动对称布置，由表11-5取齿宽系数由图11-8查得查表11-7查得安全系。按预期寿命10年，单向运转，两班制工作，计算应许用接触应力分度圆直径力循环次数、.则由图11-11得

13、,由式（11.9）有由式（11.6）得 （3）几何尺寸计算查表4-3.取标准模数m=2.5mm. 则 （3）几何尺寸计算（4）按齿根弯曲疲劳强度校核许用弯曲应力齿形系数及应力修正系数强度校核齿轮圆周速度根据式11.7,如,则校验合格 由表11-9查得 由表11-7查得。由图11-10查得由表11-6查得 由式11.7得可知选8级精度合适大齿轮图及其参数五. 低速轴系的结构设计和校核一.低速轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法，并确定许用应力。 选用45号钢，正火处理，查表12.1得抗拉强度，查表12-4得许用弯曲应力2.估算最小直径：查表12-2 取C=110 则 考虑轴外伸端和联轴器用一

14、个键连接，故将轴径放大5%。查机械设计基础课程设计指导书附表9.3可知联轴器选HL2。轴径放大5%即取合适。2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度I段：联轴器取D=30,L=82则 长度取h=2c c=2mmII段: 初选用6008型深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为15mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外

15、壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：III段直径段直径长度取但此段左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将段直径为55mm由手册得：c=2.25 h=2c=2×2.25=4.5mm段直径. 长度段直径. 长度由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=107mm2. 低速轴的校核按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知求转矩：已知=162370N/mm求圆周力：根据课本式得求径向力根据课本式得因为该轴两轴承对称，所以： (1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b） MC1=16N/m轴承支反力：由两边对称，知截

16、面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为(3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为： =43.984N/m(4)绘制合弯矩图（如图d） =46.8N/m(5)绘制扭矩图（如图e） =162.37N/m转矩： =162.37N/m(6)绘制当量弯矩图（如图f） =106.62N/m转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.59，截面C处的当量弯矩： =+(T)= (7)校核危险截面C的强度由式（6-3）该轴强度足够。6. 高速轴结构设计输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45号调质处理，硬度（217255HBS）根据课本取c=110d110mm=19.12mm考虑有键槽，将直径增大5

17、%，则d=19.12×(1+5%)mm=20.08选d=20mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度I段：直接连V带轮长度取h=2c c=2.5mmII段: 初选用6007型深沟球轴承，其内径为35mm,宽度为14mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为18mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm，故

18、II段长：III段直径段直径长度取此段为齿轮轴部分，且齿轮轴在中间左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将段直径为42mm由手册得：c=1.75 h=2c=2×1.75=3.5mm段直径. 长度段直径. 长度七.低速轴轴承的选择计算(1)已知 2、计算输出轴承(2)计算轴向载荷、两轴承径向反力： (3)计算当量动载荷P (4)计算轴承寿命根据手册6008型轴承Cr=17000N, =3根据工作要求，查课本表19-9得：f=1.0, 表12-10得f=1.0.故此轴承预期寿命足够八.低速轴键的设计由前面可知，低速轴齿轮的直径为，轮宽度50mm（1） 平键类型和尺寸选择：选A型

19、平键，根据轴径直径d=40mm和轮 宽度50mm。从表12-6查得键的截面尺寸b=12 h=8 L=40mm。此键的标记为GB/T10951990。（2） 校核挤压强度工作长度 由，查表12-6得，则（3） 校核剪切强度查表12-6得故挤压和剪切强度足够。九联轴器的设计（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算 由可知其中为工作情况系数，由课本表5-2得计算转矩（3）型号选择根据，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T 5014-2003，选用HL2型弹性柱销联，其额定转矩 许用转速n=5600r/min 。因为故符合要求十.

20、设计小结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 （4）机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过三周的课程设计使我从各个方面都受到了机