广州某大学机械设计基础课程设计 (打印版)

1、机械设计基础课程设计设计计算说明书题目:带式运输机传动装置 学院： 班级：设计者： 学号：指导老师： 目录一、电动机的选择与计算.3二、带传动的设计与计算.6三、齿轮的设计与计算.7四、轴的设计与计算.9五、滚动轴承的选择与计算.15六、键的选择与计算.16七、联轴器的选择与计算.16八、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择.17九、箱体尺寸设计.17十、参考资料.19一、电动机的选择1、 电动机的选择：据已知条件和实际工作需求，选择常用的Y系列三相异步电动机。2、 选择电动机功率负载功率电动机所需功率式中 由电动机至输送带的传动总效率1带传动传动效率 2滚动轴承的效率 3圆柱齿轮传动效率 4

2、联轴器效率 5传动卷筒的传动比 所以 选取电动机的额定功率3、 选择电动机的转速 根据机械设计基础P120可知，带的转速为v=,故传动卷筒转速查机械设计课程设计手册表13-2，得：V带传动的单级传动比，一级圆柱齿轮传动比，则总传动比合理范围为：电动机转速可选范围符合这一范围的电动机同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，现选用1000r/min的电动机。因而,可得到电动机的主要技术数据（根据设计手册p167）为：表1 待选电动机电动机型号同步转速（r/min）额定功率（kW）满载转速（r/min）堵转转矩最大转矩质量（kg）额定转矩额定转矩Y132M1-61000,

3、6极49602.02.073表2 待选电动机外形尺寸机座号极数ABCDEFGHKABACADHDBBL132M62161788938+0.01880103313212280270210315238515表3 待选电动机安装尺寸(mm)中心高H外形尺寸L×(AC/2+AD)×HD底角安装尺寸A×B地脚螺栓直径孔K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×G132515×(270/2+210)×315216×1781238×8010×454、 确定传动装置的总传动比及分配总传动比取V带传动的单级传动比则一级圆柱

4、齿轮传动比5、 计算传动装置的运动参数和动力参数（1）各轴的输入输出功率输入功率主动轴：从动轴：卷筒轴：输出功率电动机轴：主动轴：从动轴：卷筒轴：（2）各轴的转速电动机轴：主动轴：从动轴：卷筒轴：（3）各轴的输入输出转矩输入转矩主动轴：从动轴：卷筒轴：输出转矩电动机轴：主动轴：从动轴：卷筒轴：表4 各轴转速、功率、转矩轴名转速n(r/min)功率P(kW)转矩T(N·m)输入输出输入输出电动机轴9603.3333.15主动轴355.563.203.1685.9585.09从动轴95.503.043.01304.09301.09卷筒轴95.502.982.86297.99286.09二

5、、带传动的设计与计算1. 确定计算功率考虑到载荷性质和运转时间长短等因素，由机械设计基础表8-4得，工况系数计算功率2、 选定带型根据计算功率和小带轮转速，由机械设计基础中p120的图8-9选定带的型号为A型V带。3、 确定带轮的基准直径和根据V带截型，参考机械设计基础表8-5选取小带轮的基准直径验算带速度大带轮基准直径参考机械设计基础中p120的表8-5，取标准值4、 确定中心距和带的基准长度根据传动的结构需要：即： 单位：mm取根据带传动的几何关系，带的基准长度根据由机械设计基础表8-6选取与之接近的V带的基准长度传动中心距中心距的变动范围5、 验算小带轮的包角6、 确定带的根数式中 考虑

6、包角不同时的影响系数，简称包角系数，查机械设计基础表8-7，考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度系数，查机械设计基础表8-6，单根V带的基本额定功率，查机械设计基础表8-3，就传动比的影响时，单根V带额定功率的增量，查机械设计基础表8-3，取7、 确定带的初拉力8、 计算带作用于轴上的力9、 选定带轮结构小带轮为实心式结构大带轮为轮辐式结构三、齿轮的设计与计算1、 齿轮传动材料选择小齿轮选用45钢，调质齿面硬度许用接触应力许用弯曲应力大齿轮选用45钢，正火齿面硬度许用接触应力许用弯曲应力2、 齿面接触疲劳度强度设计（1）选择齿数通常，取，取（2） 小齿轮传递的转矩（3） 选择齿宽系数由于齿轮

7、为对称布置，且为软齿面，所以取。此时，齿宽b=74mm；大轮齿宽b2=b=74mm，小齿轮齿宽b1=b+(510)mm,取b1=80mm。（4） 确定载荷系数载荷系数为，由于齿轮为对称布置，所以取（5） 计算分度圆直径（6） 确定齿轮的模数按机械设计基础表9-2，圆整为,此时3、 齿根弯曲疲劳强度验算（1） 齿形系数由和，查机械设计基础表9-8得和（2） 验算齿根弯曲应力齿根弯曲疲劳强度足够（3） 齿轮精度等级根据查机械设计基础表9-6，选用9级精度4、 计算齿轮的几何尺寸（1） 齿宽高（2） 齿根高（3） 全齿高（4） 齿顶圆直径小齿轮：大齿轮：（5） 齿根圆直径小齿轮：大齿轮：（6） 基圆

8、直径小齿轮：大齿轮：（7） 齿距（8） 齿厚（9） 齿模宽（10） 中心距表5 大、小齿轮尺寸（单位：mm）名称代号小齿轮大齿轮模数2分度圆直径74248齿顶高2齿根高2.5全齿高4.5齿顶圆直径78252齿根圆直径69243基圆直径69.537229.13齿距6.283齿厚3.142齿模宽3.142中心距175四、轴的设计与计算主动轴1、 选择轴的材料采用45号钢，调制处理硬度许用弯曲应力2、 按转矩估算轴的最小直径由机械设计基础中p226的表13-2取考虑键槽对轴强度的影响，取3、 轴的结构设计 根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，考虑到圆柱齿轮传动，选用深沟球轴承，采用凸缘式轴承盖，

9、依靠普通平键联接实现周向固定。利用轴肩结构实现轴与轴承的轴向固定。考虑到小齿轮分度圆直径与轴的直径差距不大的情况，采用齿轮轴的结构方案。轴与其它零部件相配合的具体情况见后装配图。轴的结构设计主要有三项内容：1.各轴段径向尺寸的确定；2.各轴段轴向长度的确定；3.其他尺寸（如键槽、圆角、倒角、退刀槽等）的确定。（1）轴段径向尺寸的确定1）如图所示，查设计手册中p17的表1-29可知轴段d1=25mm开始，逐段取相邻轴段的直径。2）d2起定位固定作用，考虑到V带大轮的内孔倒角，定位轴肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h=25+2×2.5=30mm,该尺寸应满足密封件的直径系列要求。3）

10、d3与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取d3=40 mm，初选定轴承代号为6207（课本p205）。4）d4即为小齿轮部分，要小于小齿轮齿根圆直径，故d4 =45 mm。5）d5采用轴环定位取轴肩高4mm做定位面，选取最小过渡圆角半径，r=1.5mm，取d5=55mm。6）根据对称性，d 6= d3 =37mm。（2）轴向尺寸的确定轴段：从L1段开始，L1段与V带的大轮配合，由前面的计算的大带轮的轮缘宽为B = 50 ± 2.6 mm，考虑大带轮的轴向固定要求，L1 应略小于大带轮的宽度2 3 mm，取L1 = 54mm。轴段：根据箱体箱盖的加工

11、和安装要求，取箱体轴承孔长度为46mm，轴承盖和箱体之间应有调整垫片，取其厚度位2mm，轴承端盖厚度取10mm，端盖和带轮之间应有一定的间歇，取12mm。综合考虑，取L2=70mm。轴段：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取10mm。轴承采用脂润滑，为使轴承和箱体内润滑油孤绝，应设有挡油环（兼做定位套筒），为此取轴承端面至箱体内壁的距离为8mm，故挡油环的总宽度为18mm。综合考虑，取L3=37mm。轴段：该长度应小于齿轮宽度，故取L4 = 55mm轴段：由于采用轴环定位，取轴肩高4mm作定位面，选取最小过度圆半径r=1.5mm，取L5 = 8mm；轴段：L6段，为了使齿轮箱对壳题对称布置，基于和轴

12、段3同样的考虑，并考虑轴端的倒角大小，取L6=37mm。两轴承中心距L = L3 + L4 + L5 - B 2 = 37 + 55 + 37 - 18 - 2 = 109 mm（3）其它尺寸由d4 = 45 mm，查机械设计课程设计手册可得键的公称尺寸为bxh=14x9，于是e=r-H=齿根圆半径-键高h的一半与主动轴上的r4之和 =34.5-（4.5+22.5）=7.5（22.5）m=6.25，故应为做成齿轮加轴的结构。此外， 由d1 = 25 mm，L1= 54mm可得，主动轴轴联器选GB/T 1096键 8 x 7 x 40。（4）主动轴各段尺寸（单位：mm）：编号123456直径25

13、3040455540长度54703755837轴承跨距大带轮与相近轴承的中心距4、 按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算（1）齿轮受力计算由于选用的是直齿齿轮，不存在轴向力。根据之前的计算，该轴还将受到V带大轮带来的的压力FQ=（2）水平面支反力和弯矩支反力弯矩（3） 竖直面支反力和弯矩支反力弯矩（4）合成弯矩（5）当量弯矩由于扭矩不变，取应力校正系数（6）校验轴的强度因此，该轴满足强度要求。从动轴1、 选择轴的材料采用45号钢，调制处理硬度许用弯曲应力2、 按转矩估算轴的最小直径由机械设计基础表10-2取考虑键槽对轴强度的影响和联轴器标准，取3、 轴的结构设计 根据轴系结构分析要点，结合后述

14、尺寸确定，考虑到圆柱齿轮传动，选用深沟球轴承，采用凸缘式轴承盖，依靠普通平键联接实现周向固定。利用轴肩结构实现轴与轴承的轴向固定。考虑到小齿轮分度圆直径与轴的直径差距不大的情况，采用齿轮轴的结构方案。轴与其它零部件相配合的具体情况见后装配图。轴的结构设计主要有三项内容：1.各轴段径向尺寸的确定；2.各轴段轴向长度的确定；3.其他尺寸（如键槽、圆角、倒角、退刀槽等）的确定。（1）轴段径向尺寸的确定1）如图所示，查设计手册中p17的表1-29可知轴段d1=35mm开始，逐段取相邻轴段的直径。2）d2起定位固定作用，考虑到V带大轮的内孔倒角，定位轴肩高度取h=2.5，故d2=d1+2h=35+2&#

15、215;2.5=40mm,该尺寸应满足密封件的直径系列要求。3）d3与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取d3=45 mm，初选定轴承代号为6009（课本p205）。4）d4与大齿轮配合，由于大齿轮为腹板式结构，考虑到齿轮装拆方便，d4应比d3略大，故d4 = 50 mm.5）d5采用轴环定位取轴肩高4mm做定位面，选取最小过渡圆角半径，r=1.5mm，取d5=60mm6）根据对称性，d 6= d3 = 45mm。（2）轴向尺寸的确定轴段：从L1段开始，L1段与轴联器配合，根据该轴的转矩和转速，初步选择型号为GY6的弹性套柱销联轴器。经查设计手册p94的表8

16、2，其Y型轴孔长度为82mm,而L1应略小于其轴孔长度23mm，故L1=80mm。轴段：长度L2：根据箱体箱盖的加工和安装要求，取箱体轴承孔长度为46mm，轴承盖和箱体之间应有调整垫片，取其厚度位2mm，轴承端盖厚度取10mm，端盖和联轴器之间应有一定的间歇，取12mm。综合考虑，取L2=70mm。轴段：齿轮两侧对称安装一对轴承，选择6211，测得宽度为21mm，取d3=45mm。左轴承用轴套定位，根据轴承对安装尺寸的要求，轴承定位直径64mm。该轴段长度L3的确定如下：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取10mm。轴承采用脂润滑，为使轴承和箱体内润滑油孤绝，应设有挡油环（兼做定位套筒），为此取轴承

17、端面至箱体内壁的距离为10mm，故挡油环的总宽度为20mm。综合考虑，取L3=42mm。轴段：该长度应小于齿轮宽度，故取L4= 70mm。轴段：由于采用轴环定位，取轴肩高4mm作定位面，选取最小过度圆半径r=1.5mm，取L5 = 8mm；轴段：L6段，为了使齿轮箱对壳题对称布置，基于和轴段3同样的考虑，并考虑轴端的倒角大小，取L6=34mm。两轴承中心距L=L3+L4+L5 +L6-18（轴承厚度）-1（倒角）=136mm3其他尺寸联轴器与轴的周向固定采用A型普通平键，查设计手册中p53关于键连接，由d1=35mm，L1=80mm选GB/T 1096键A 14x9x70由d4=50mm，L4

18、=70mm选GB/T 1096键A 18x11x56.（4）从动轴各段尺寸（单位：mm）编号123456直径354045506045长度80704270834轴承跨距4、按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算（1） 齿轮受力计算水平面支反力和弯矩支反力弯矩（2） 竖直面支反力和弯矩支反力弯矩（3） 合成弯矩（4） 当量弯矩由于扭矩不变，取应力校正系数（5） 检验轴的强度因此，该轴也满足强度要求。五、滚动轴承的选择与计算1、 主动轴上的轴承采用：滚动轴承6207 GB/T2761994查机械设计课程设计手册中P65的表6-1得，该轴承基本额定动荷载当量动荷载根据该轴承工作环境，取温度系数，荷载系数

19、，寿命指数按每天两班制的工作时间，每年工作360天，折旧期8年计算折旧小时该轴承满足寿命要求。2、 从动轴上的轴承采用：滚动轴承6210 GB/T2761994查机械设计课程设计手册得，该轴承基本额定动荷载当量动荷载根据该轴承工作环境，取温度系数，荷载系数，寿命指数按每天两班制的工作时间，每年工作360天，折旧期8年计算折旧小时该轴承满足寿命要求。六、键的选择与计算1、 选择键的类型，材料和确定键的尺寸选择键的材料为钢，查机械设计基础表7-8得，按静载荷连接选取：键的许用挤压应力表8 各初选键（GB/T 1096）序号键的位置型号传递的转矩所在的轴径mm1主动轮联轴器平键键AN·mm

20、252主动轴齿轮平键键AN·mm43从动轮联轴器平键键A304000N·mm704从动轴齿轮平键键A304000N·mm422、 对静连接校验挤压强度以上四平键均符合强度要求七、联轴器的选择与计算由于工作条件为连续单向工作，载荷较平稳，且工作最高温度为35根据该轴工作时的名义转矩，转速取工作系数轴的计算转矩查机械设计课程设计手册表8-7，选用：LX2 联轴器 GB/T 5042003八、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1、 本设计中，需要使用润滑的部分为两对轴承和一对齿轮表9 各相应位置轴承参数转速内径润滑方式主动轴轴承355.564014222.4<2润滑脂从动轴轴承95.50454397.5<2润滑脂由于工作环境有粉尘，环境最高温度为35，为保证较好的耐热性能，查机械设计课程设计手册表7-2，确定选用锂基润滑脂 代号ZL-2 GB/T 762419942、 对于齿轮传动部分齿轮分度圆圆周速度选用浸油润滑，齿轮侵入油中深度为10mm查机械设计课程设计手册表7-1，确定选用全损耗系统用油 代号L-AN32 GB 43319893、 密封件的选择主动轴轴径圆周速度查机械设计课程设计手册表7-12，确定选用版粗羊毛毡圈主动轴：毡圈40从动轴：