精密机械设计基础 实训 带式运输机传动装置设计

1、精密机械与仪器设计课程设计指导 适用专业：测控技术与仪器第六小组： 小组成员： 2010/12/24目录一、设计题目21.前言32.设计题目4二.电动机的选择6三.运动参数的计算7四.直齿圆锥齿轮传动的设计9五.直齿圆柱齿轮传动的设计14六.轴（低速轴）的设计17七.滚动轴承的选择及验算（低速轴）20八.键的选择及强度校核20九.轴器的选择（低速轴）20十.滑油及润滑方式的选择22十一.绘制轴系结构图和零件工作图22十二.设计小结24十三.参考资料25十四.编写设计说明书26前 言 课程设计作为一门实践性课程，精密机械课程设计是精密机械课程的教学环节，是继讲课与实验课之后的一次设计训练，培养学

2、生独立进行设计的实际工作能力，在认识问题、分析问题和解决问题等方面受到较全面的训练。通过设计，使学生认识到理论与实践相结合的重要意义；使课堂所学知识，综合的应用于实际设计过程中，得到巩固和提高；学会查阅资料、编写设计计算说明书等方面的基本能力训练。设计题目：带式运输机传动装置设计设计一用于带式运输机上的一级直齿圆锥齿轮减速器。运输机连续单向运转，载荷有轻微冲击，小批量生产，使用期限8年(300天/年)，单班制工作, 卷筒转速容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V。传动简图如下：图中，1电动机 2直齿圆锥齿轮减速器 3直齿圆柱齿轮减速器 4联轴器 5卷筒 6运输带带式运输机原始

3、数据运输带工作拉力F/N 2100运输带工作速度V/(m/s) 1.9卷筒直径D/mm 300设计内容：（1）电动机的选择及运动参数的计算（包括计算电动机所需的功率，选择电动机，分配各级传动比，计算各轴的转速和转矩）；（2）圆柱齿轮的传动设计（确定圆柱齿轮的主要参数和尺寸）；（3）圆锥齿轮的传动设计（确定圆锥齿轮的主要参数和尺寸）；（4）轴（低速轴）的设计（初估轴径、结构设计和强度校核）；（5）滚动轴承的选择及验算（低速轴）；（6）键的选择及强度校核（低速轴）；（7）联轴器的选择（低速轴）；（9）绘制轴系结构图和零件工作图（用）：<1>绘制轴系结构图；<2>绘制零件的工

4、作图：大齿轮的零件图； 注：零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。（10）编写设计说明书对课程设计成果的要求：（1）精密机械课程设计说明书（一份）；（2）设计图纸（两张图轴系结构图和大齿轮零件图）二电动机的选择及运动参数的计算（包括计算电动机所需的功率，选择电（1）计算传输带所需要的功率：=P0=（2）确定各个环节间的效率：卷筒的效率 轴承的效率联轴器的效率 圆锥齿轮减速器圆柱齿轮减速器总的传递效率=（3）计算电动机所需要的功率（4）计算电机所需要的转速圆锥齿轮的传动比：26圆柱齿轮的转动比：37圆筒转速电机的转速（5）选择电动机：根据电机所需要的功率和转速，查询手册，综合考虑电

5、机的大小尺寸，重量，传动带传动比，选择电机Y-132S-4电动机参数型号额定功率(kw转速r/min电流 A效率%功率因数cos堵转电流额定电流堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩噪声dB(A)转动惯量净重输出直径Y-132S-45.5144011.685.50.847.02.22.2780.02146838三. 计算传动装置的运动和动力参数：确定转动装置的传动比和分配传动比：分配传动比：取 ，。考虑到大锥齿轮与大圆柱齿轮直径不能相差太大，故取圆锥齿轮传动比为,圆柱齿轮传动比为i=4。将传动装置从高速到低速依次定位：电动机轴，高速轴，中速轴，低速轴，卷筒轴。2、各轴的转速转矩计算1）高速轴： ；2

6、)中间轴： 3）低速轴： 4) 滚筒轴： 动力参数表名称电动机轴高速轴中速轴低速轴卷筒轴转速14401440480120120功率w55005227491647694442转矩36.47534.66697.807380.659353.509 四直齿圆锥齿轮减速器（确定齿轮的主要参数和尺寸）：(1)设计参数：(2)选材小锥齿轮 45号钢 调质处理 硬度250HBS大锥齿轮 45号钢 正火处理 硬度220HBS(3)选取齿数小锥齿轮齿数Z1=24 大锥齿轮齿数Z2=Z1* i1=72 u= Z2/ Z1=3(4)按齿面接触疲劳强度计算 选取K Kt=1.5选取齿宽系数R R=1/3由课本表10-6

7、查得弹性系数为 ZE=189.8MPa1/2循环次数N1=60*1440*19200=1.6*109hN2=n1/3=5.3*108h查得接触疲劳寿命系数 KHN1=0.98 KHN2=1.05查得接触疲劳极限应力Hlim1=600 MPa Hlim2= 570MPa由较大值计算d1t 将各个数据代入得d1t2.92=51.3mm dmt1=d1t*(1-0.5R )=43.1mm计算齿宽中点处的圆周速度Vm1=dmt1* n1/60*1000=2.2m/s查资料得 KA=1.0 查资料得 KV=1.1查资料得 KHbe=1.25 KH=1.25 KHbe=1.875取KH=KF=1.0K=

8、KA*KV*KH*KH=2.06校核直径 d1= d1t*=57.0mm, dm1= d1*(1-0.5R)=47.5m = d1/Z1=2.4(5)校核弯曲强度 m 载荷系数K=2.062= tan-1u=71.6°1=90°-2=18.4°当量齿数ZV1= Z1/ cos1=25 ZV2= Z2/ cos2=228查资料得YF1=2.64 YS1=1.58; YF2=2.10 YS2=1.88查资料得 Flim1=440 MPa Flim2=425 MPa查资料得 KFN1= 0.83 KFN1=0.86计算许用弯曲应力（取S=1.4）F1=KFN1Flim1

9、*/S=260MPa F2=KFN1*Flim2 /S=261 MPa YF1 * YS1/F1=0.016 YF2* YS2/F2=0.015 将较大值代入公式m =2.8 取m=3Z1= d1/m =19 为了保证大锥齿轮与大圆柱齿轮直径不能相差太大，故取Z1=26 Z2= Z1* i1=78 (6)各项参数的确定直径 d1=Z1*m=78mm d2=Z2*m=234mm 距 R= d1*/2=122.4mm 宽 B=R*R=40.8，小齿轮比大齿轮稍宽，故取B1=45 B2=40名称符号小锥齿轮大锥齿轮分锥角18.4°71.6°齿顶高ha3mm齿根高hf3.6mm分度

10、圆直径d78mm234mm齿根圆直径df71.2mm231.4mm齿顶圆直径da83.74mmm236.2m锥距R122.4mm顶锥角a20.2°70.4°根锥角f16.6°69.8°顶隙c0.6mm齿根角f1.8°分度圆齿厚s4.7mm当量齿数ZV27212齿宽B4540五. 直齿圆柱轮减速器（确定齿轮的主要参数和尺寸）(1)设计参数(2)选材小齿轮 45号钢 调质处理 硬度250HBS大齿轮 45号钢 正火处理 硬度220HBS(3)选取齿数小齿轮齿数Z1=20 大锥齿轮齿数Z2=Z1*i2=80 u= Z2/ Z1=4(4)按齿面接触疲劳

11、强度计算 d1t2.32选取K Kt=1.4 取齿宽系数d d=1由资料查得弹性系数为 ZE=189.8MPa1/2循环次数N1=60*480*1*19200=5.5*108N2= N1/ i2=1.4*108由资料查得接触疲劳寿命系数 KHN1=1.05 ,KHN2=1.15由资料查得接触疲劳极限应力：Hlim1=600 MPa Hlim2= 570MPa故可得接触疲劳许用应力（因为载荷平稳，取S=1.0）H=KHN1*Hlim1/S= 630 MPaH = KHN2*Hlim2/S=655.5 MPa 由较大值计算d1t 将各个数据代入得 d1t2.32=53.6mm ;mt= d1t /

12、 Z1=2.6,取mt =2.75mm,齿宽b b=d* d1t =53.6;取b1=55mm b2=50mm 齿高h=5.85; b1/h=9.4计算齿宽中点处的圆周速度Vt1=dt1* n2/60*1000=0.99m/s查资料得 KA=1.0 查资料得 KV=1.05查资料得 KH=1.419 ;由b1/h=9.4，KH=1.419 查资料得K F=1.3取KH=KF=1.0K= KA*KV*KH*KH=1.490校核直径 d1= d1t*=54.7mm, (5)校核弯曲强度 m载荷系数K=1.37查资料得YF1=2.85 YS1=1.54; YF2=2.17 YS2=1.8查资料得 F

13、lim1=440 MPa Flim2=425 MPa查资料得 KFN1= 0.88 KFN1=0.9计算许用弯曲应力（取S=1.4）F1=KFN1Flim1*/S=276.6MPa F2=KFN1*Flim2 /S=273.2 MPa YF1 * YS1/F1=0.0154 YF2* YS2/F2=0.0143将较大值代入公式m =1.9 为了保证大锥齿轮与大圆柱齿轮直径不能相差太大，取m =2.5Z1= d1/m=22 Z2= Z1* i2=100 （6）验算弯曲应力，选取(7)各项参数的确定直径 d1=Z1*m=55mm d2=Z2*m=250mm齿宽 B= d1*d=55mm，小齿轮比大

14、齿轮稍宽，故取B1=60 B2=55名称符号小齿轮大齿轮齿顶高ha2.5mm齿根高hf3.125mm分度圆直径d55mm250mm齿根圆直径df48.75mm243.75mm齿顶圆直径da60mm234.92mm全齿高h5.625mm顶隙c0.625mm中心距af152.5mm分度圆齿厚s3.93mm齿数Z221000齿宽B60mm55mm齿距p7.85mm六. 轴(低速轴)的设计（初估轴径、结构设计和强度校核）；1.直径的初步确定（dA）低速轴： dmin= A=38(P=4.66KW,n=100r/min，A=107)根据联轴器选择dmin=38mm轴的初步计算：设计参数P3= P2*=4

15、.769KWn3= n2/i=120 r/minT3 =9550* P3/ n3=380.659N·m作用于齿轮上的力，根据受力平衡得： Ft3 =3135N F r3= 1141轴选用45钢，由轴的设计公式得：=38.05mm由于在轴1和轴3的输入端和输出端开键槽，连接联轴器，股该端要加大3%5%。故轴3的最小直径为39.572mm(2)低速轴的结构设计-段，半联轴器与轴的配合长度为60mm，半联轴器采用轴肩轴向固定，故轴的长度略小于配合长度，取L=58mm,d=38mm.为了保证端盖的便利拆装取L=70，且为保证半联轴器的轴向固定，根据设计手册，查得d=45mm。-为与轴承配合段

16、，根据轴承的有关参数，确定d=50mm，L=18mm，右端为轴套的轴向固定端，根据设计手册表6-7确定轴套外直径为52mm,长度为10mm，L=28mm.，-段同-段尺寸大致相同，为保证与小齿轮啮合良好，轴套宽度L=16mm.故，该段长度L-=34mm。-段为齿轮轴肩轴向固定端，根据设计手册得宽度为L-=10mmd-=64mm. -取L-=52mm. d-=56mm.与齿轮配合段取d=52mm4)轴上荷载 垂直支反力FMY=（F r4 *53/（53+106）=380N FNY= （F r4 *106（53+106）=761N水平支反力FMZ= Ft4*53/（53+106）=1045N FN

17、Y= Ft4*106/（53+106）=2090N根据受力作出弯矩图好转矩图由图可知N点为危险截面故有= M/0.1d3=10.7 MPa= T/0.2 d3=17.5MPa校核ca=,取=0.6得ca=23.6 MPa-1=60 MP 故，满足要求。5） 轴承校核轴承径向荷载 Fr1=1112N同理Fr2=2224N当量动荷载取fp=1.2,则有P1=fp*Fr1=1334.4N P2= fp* Fr2=2668.8N取较大值计算：LH=106/60n*=106/60*70*=391502h>24000h故满足要求。七. 滚动轴承的选择和验算低速轴根据受力特点和工作环境选6010型八.

18、 键的选择和强度校核（低速轴）选择45钢。键长25mm，键的工作长度15mm，键高8mm，键宽10mm，平头普通键，标记为B10*25,半联轴器端 根据轴的直径查课本表6-1，选择平键b*h*l=12mm*8mm*50mm 载荷平稳故取p=110MPap1 =2T3*103/k*l*d=2*378.7*1000/0.5*8*50*38=80.2 MPa p=110MPa 故符合要求齿轮端 根据轴的直径查课本表6-1，选择平键b*h*l=14mm*9mm*40mm 载荷平稳故取p=110MPap1 =2T3*103/k*l*d=90MPap=110MPa故符合要求九. 联轴器的选择参数确定：1）

19、高速轴： ；2)中间轴： 3）低速轴： 4) 滚筒轴： 联轴器1：高速轴由于转矩变化小，冲击不是很大，所以查阅资料得载荷系数：原动机工作机特性转矩变化小转矩变化中等转矩变花大电动机，汽轮机1.31.51.71.92.33.1选择联轴器1的计算扭矩 =查阅常用联轴器型号，选择使用YL5联轴器。其最大许用转矩63,许用最高转速为9000。联轴器2：低速轴因为联轴器转矩变化很大，所以联轴器2的计算扭矩查询常用联轴器型号选择选用转矩大于951的联轴器选择使用YL11联轴器。其最大许用转矩为1000，许用最高转速为5300。十.润滑油及润滑方式的选择齿轮采用浸油润滑。轴承采用润滑脂润滑。十一 绘制轴系结

20、构图和零件工作图（AutoCAD绘制）(1)绘制轴系结构图：(2)绘制零件工作图：大齿轮的零件图；十二. 设计小结：这次关于精密机械与仪器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过一个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 这次的课程设计对于我来说有着深刻的意义。这种意义不光是自己能够独立完成了设计任务，更重要的是在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是对于自主学习设计所付出的决心与毅力! 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。 在这次的课程设计过程中,综合