机械课程设计计算说明书

1、机械课程设计计算说明书题目D4.机械厂装配车间输送带传动装置设计 机电工程学院 机自11-8 班 设计者 cqs 指导老师 tdf 2014年1月15号 中国矿业大学 目   录第一章 机械设计任务书机械课程设计任务书 ·······························

2、;··················································

3、;······2 第二章 机械课程设计第一阶段2.1、确定传动方案 ·······································&#

4、183;················································32.2、电动机

5、选择 ·················································

6、83;···········································42.3、传动件的设计 ····

7、83;·················································

8、83;···································6 第三章 机械课程设计第二阶段3.1装配草图设计第一阶段说明 ·········&

9、#183;·················································&

10、#183;··········233.2轴的设计及校核·····································&

11、#183;·················································&

12、#183;233.3轴承的设计及校验···············································

13、·······································283.4键的设计及校验·········

14、··················································

15、······························22 第四章 机械课程设计第三阶段4.1、轴与齿轮的关系···············&#

16、183;·················································&#

17、183;·····················304.2、端盖设计··························

18、3;·················································

19、3;···················304.3、箱体尺寸的设计····························

20、83;·················································

21、83;·······324.4、齿轮和轴承的润滑········································&

22、#183;···········································34 第五章 机械课程设计小结机械课程设计小结 ··&

23、#183;·················································&

24、#183;·····································34附1：参考文献第一章 机械设计课程设计任务书题目D3.机械厂装配车间输送带传动装置设计图1：设计带式运输机传动装置（简图如下）一、设计要求 1

25、、设计条件： 1）机器功用 由输送带传送机器的零部件； 2）工作情况 单向运输、轻度振动、环境温度不超过35； 3）运动要求 输送带运动速度误差不超过5%； 4）使用寿命 10年，每年350天，每天16小时； 5）检修周期 一年小修；两年大修； 6）生产批量 单件小批量生产； 7）生产厂型 中型机械厂 2、设计任务 1）设计内容 1、电动机选型；2、带传动设计；3、减速器设计；4、联轴器选型设计；5、其他。 2）设计工作量 1、传动系统安装图1张；2、减速器装配图1张；3、零件图2张；4、设计计算说明书一份。 3、原始数据 主动滚筒扭矩（N·m） ：800 主动滚筒速度（m/s） ：

26、0.9 主动滚筒直径（mm） ：300 第2章 机械课程设计第一阶段2.1确定传动方案1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率 、为传动系统中每一个传动副、轴承、联轴器等的效率，为滚筒传动的效率（齿轮为8级精度，油润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。2.2电动机的选择电动

27、机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为鼠笼型和绕线型两种，其中以交流鼠笼式异步电动机应用最多，目前应用较广的Y系列三相异步电动机（JB 3074-82），考虑重量和成本，常用的转速为 确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。1. 带式输送机所需的功率 滚筒转速：n 2. 计算电动机的输出功率由机械设计 课程上机与设计表91查得效率如下：V带传动效率：挠性

28、联轴器：（1个）滚动轴承（每对）：（共四对，三对减速器轴承，一对滚筒轴承）圆柱齿轮传动：（精度7级）滚筒效率： 总效率:电动机的输出功率：功率储备洗漱K取1.2,电动机所需额定功率：查机械设计手册表162得：应选电动机型号额定功率（KW） 满载转速/(r/min)最大转矩/额定转矩Y132M-47.5 14402.2其安装及外形尺寸参数如下：（mm） 表2-1电动机相关参数机座号级数ABC DEFGHKABACAD132M2、4、6、82161788938+0.018+0.002801033132122802702102.3、传动件的设计 2.3.1传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选

29、定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 1）计算总传动比由电动机的满载转速和滚筒的转速 可得：总传动比2）合理分配各级传动比 查1表92，取带传动比，则 两级减速器传动比由于减速箱是展开布置，所以，取高速级传动比，由得低速级传动比为，从而高速级传动比为 表2-2传动比分配 总传动比电机满载转速电机-高速轴高速轴-中间轴中间轴-低速轴滚筒转速1440r/min=2=4.043=3.1147.75 r/min2.3.2计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转

30、速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。1）0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩 2）轴（高速轴）输入功率、转速、转矩 3）轴（中间轴）输入功率、转速、转矩 4）轴（低速轴）输入功率、转速、转矩 5）轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩 各项指标误差均介于+0.5%-0.5%之间。各轴运动和动力参数见表2-4：表2-3各轴运动和动力参数轴名功率P (/kw)转矩T（N/ m）转速n (r/min)传动比i效率电机轴5.435.81144020.96轴5.1868.717204.0430.96轴5.08272.41178.093.110.96轴4.98830.

31、58057.2610.99滚筒轴4.88813.0957.262.3.3确定带传动的主要参数及尺寸1. 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就

32、是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。V带传动设计计算1、确定计算功率由教材表8-7查得工作情况系数由公式：2、选择V带的带型根据及,由教材图8-11选用A型3、确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径由教材表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速按2中公式8-13验算带的速度因为,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据教材中公式8-15a计算大带轮的基准直径 由2中表8-8取4、确定V带的中心距和基准长度 根据2中公式8-20，,初定中心距由2中公式8-22计算所需的基准长度 由2中表8-2选带的基准长度计算实际中心距由2中公式8-23计算5、验算小带轮上的包角根据2中公式8-25

33、计算：6、计算带的根数z计算单根V带的额定功率由和,查2中表8-4a得根据 和A型带查2中表8-4b得查2中表8-5得，查2中表8-2得,于是由2中公式8-26：计算V带的根数z 取3根7、计算单根V带的初拉力的最小值根据2中公式8-27： 其中q由2中表8-3得A型带应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值由1中公式8-28得： 9、 带轮结构设计 小带轮采用腹板式，大带轮采用孔板式查2中表8-10得大、小带轮总宽度：V型带传动相关数据见表3-0。表2-4V型带传动相关数据计算功率（kw）传动比i带速V (m/s)带型根数单根初拉力（N）压轴力（N）5.94212.06A3147.5

34、7842小带轮直径(mm)大带轮直径(mm)中心距(mm)基准长度（mm）带轮宽度(mm) 小带轮包角1603205211800481622.3.4齿轮的设计1.设计说明 1）、闭式传动 采用软齿面 HBS 2）、齿轮的结构与齿轮的尺寸有关。齿轮的材料是根据齿轮尺寸决定的，尺寸小时采用锻钢（40Cr、45钢）；尺寸大时（如圆柱齿轮d > 500mm）时，由于受到锻造设备能力的限制，采用铸钢。当毛坯的制造方法不同时，齿轮的结构也不同，也就是齿轮结构必须与毛坯的制造方法相适应。故不同的尺寸的齿轮要视其材料而决定结构。 3）、圆柱齿轮在强度计算中得到的齿宽应作为大齿轮齿宽，而小齿轮宽度应该取得

35、大一些。一般，以补偿轴安装误差，保证足够的齿宽接触。 4）、齿轮传动的参数及尺寸分别进行标准化，也不能圆整，而有的尺寸则不能标准化，也不能圆整，如圆柱齿轮模数、压力角、中心距应该标准化，而齿数、齿宽及其他结构尺寸应该圆整；齿顶圆直径、齿根圆直径、齿高、齿顶高、齿根高等则不能圆整小数点后至少保留2位准确数字，而啮合角、螺旋角等则应计算到度、分、秒。 5）、开式的传动： 开式的传动主要失效形式是磨损，故按弯曲强度计算时，所得的模数要增大10%20%，并取标准值。作为动力传动的齿轮，其最小模数不得小于1.5，开式齿轮要采用耐磨性较好的材料。 由于开式齿轮往往是悬臂式布置故而刚度小，因此齿宽小一些，以

36、避免大的载荷集中。 2.高速级圆柱斜齿轮设计及计算选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选用斜齿圆柱齿轮传动2） 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照2中表10-8选择7级精度（GB10095-88）3） 材料 由2中表10-1选择： 小齿轮 45钢 调质 硬度240HBS大齿轮 45钢 正火 硬度200HBS两者材料硬度差为40HBS4） 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 齿数比5）选取螺旋角。初选螺旋角 2.按齿面接触强度设计按式（10-21）试算，即 1） 确定公式内各计算数值 选载荷系数小

37、齿轮转矩由2中表10-6和图10-30分别查得材料弹性影响系数 区域系数 由图10-26查得齿宽系数：由2中表107知齿宽系数由2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 计算应力循环次数由2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由2中式10-12 许用接触应力 2.计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2）计算圆周速度3）计算齿宽b及模数4）计算纵向重合度5)计算载荷系数K 已知使用系数根据v=2.03m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数；由表10-4查得由图10-13查得；由表10-3查得。故载荷系数6）按实际的载荷系数

38、校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数n 按齿根弯曲强度设计由式（10-17）（1） 确定计算参数。1)计算载荷系数。2)根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3)计算当量齿数。4)查取齿形系数由表10-5查得5）查取应力校正系数由表10-5查得6）由2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限7）由2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 8）计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 9）计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，

39、亦可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取高速级齿轮几何尺寸计算(1)计算中心距将中心距圆整为147mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取 表2-5高速级圆柱齿轮几何参数项目小齿轮大齿轮模数m22齿数Z28113压力角20°20°分度圆直径d58.4235.62齿顶高ha22齿根高hf2.52.5齿顶圆直径da62.4239.6齿根圆直径df53.4230.6标准中心距a147齿宽b65603、低速级圆柱斜齿轮设计及计算(1)选

40、用斜齿圆柱齿轮；(2)由于工作平稳，速度不高，选用7级精度；(3)材料选择：由表10-1选择小齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS；(4)选小齿轮齿数为Z1=24，大齿轮齿数为Z2=3.11*24=74.64取Z2=75；5）选取螺旋角。初选螺旋角=15°2.按齿面接触强度设计按式（10-21）试算，即 2） 确定公式内各计算数值试选载荷系数小齿轮转矩（1） 由2中表10-6和图10-30分别查得材料弹性影响系数 区域系数 ZH =2.425 由图10-26查得a1= 0.765 a2=0.864则a=a

41、1+a2=1.629齿宽系数：由2中表107知齿宽系数由2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 计算应力循环次数由2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由2中式10-12 许用接触应力 2.计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2）计算圆周速度3）计算齿宽b及模数b=d d1t=1×95=95mmmnt=d1t cosZ1=（95×cos15°）24=3.82mmh=2.25mnt=8.60mm bh=11.044）计算纵向重合度5)计算载荷系数K 已知使用系数根据v=0.89m/s，7级精度，

42、由图10-8查得动载系数；由表10-4查得由图10-13查得 KF=1.35；由表10-3查得。故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数n 按齿根弯曲强度设计由式（10-17）（3） 确定计算参数。1)计算载荷系数。2)根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3)计算当量齿数。4)查取齿形系数由表10-5查得 YFa1=2.58 YFa2=2.21 5）查取应力校正系数由表10-5查得 Ysa1=1.598 Ysa2=1.776）由2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=400Mpa大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380 M

43、pa7）由2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1=0.90 KFN2=0.958）计算弯曲疲劳许应力取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12 9）计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大（4） 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，亦可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=100mm来计算应有的齿数。于是由取高速级齿轮几何尺寸计算(1)计算中心距将中心距圆整为166mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数等不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度圆整后取表2-

44、6低速级齿轮设计几何尺寸及参数项目小齿轮大齿轮模数m2.52.5齿数Z39121压力角20°20°分度圆直径d81251齿顶高ha2.52.5齿根高hf33齿顶圆直径da86256齿根圆直径df75 245标准中心距a166齿宽b9085第三章、课程设计第二阶段设计3.1装配草图设计第一阶段说明 1、准备 减速器装备图采用三个视图及必要局部剖视图才能表达完整。根据传动件尺寸大小，参考类似的减速器装配图，估计出待设计的减速器外部轮齿尺寸，并考虑标题栏、明细栏、零件序号及技术要求等位置，选择合适的比例尺，合理的布局图面。 2、在俯视图的位置上画三根线作为传动轴1、2、3的中心线

45、，并绘出传动件的外廓。小轮宽度应大于大齿轮510mm，二级传动件之间的轴向间隙=815mm。 3、画出箱体内壁线及减速器中心线。在俯视图上小齿轮端面与箱体内壁之间间隙和大齿轮顶圆之间间隙为。 如机械设计手册俯视图草图4、按纯扭矩初步估算轴径。确定轴的跨距。先按纯扭矩确定轴径，在经轴的阶梯化吧跨距准确的确定下来。按照纯扭矩计算轴径时，用降低许用扭转剪切应力的方法来计入弯矩的影响。 3.2轴的设计及校核 1、轴1的设计及校核 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴1上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并

46、加大5%以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=110 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整（按照GB5014-85）,此段为V带轮的轴颈，计算可知其轴段长为48mm 段 为使v带轮定位，轴肩高度，孔倒角C取3mm（GB6403.4-86）,且符合标准密封内径（JB/ZQ4606-86）。

47、取端盖宽度10mm，计算得2段轴长46mm。段 为便于拆装轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-94，暂选滚动轴承型号为6206，其宽度B=16承润滑方式选择：，故选择脂润滑，齿轮与箱体内壁间隙取10虑轴承脂润滑，要求轴承与齿轮间要有挡油环， 段 ，段 齿轮宽度B=65mm 则段 该段轴径直径与右侧轴承处直径相同，为；该段轴长度为 该段， 2、轴2的设计1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴2上大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 轴2上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力+ 轴向力2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大5%考

48、虑双键槽的影响。查表8.6 取A=110 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案两个齿轮和左右轴承分别从轴的相应两端装入，大齿轮右侧端面和小齿轮左侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖 （2）确定各轴段长度和直径段 根据圆整（按照GB5014-85）,且符合标准轴承内径。查GB/T297-94，暂选滚动轴承型号为6208，承润滑方式选择：，故选择脂润滑，小齿轮左侧端面距箱体内壁距离为12.5，段 齿轮内轴段，为便于拆装齿轮，取，略大于前面轴径；长度段 为了使减速器整体好看，取大小齿轮之间距离，该段轴径比两侧轴径大15mm，以靠轴肩定位齿轮。

49、段 齿轮内轴段，为便于拆装齿轮，取；长度。段 该段轴承与第一段基本相同，仅到箱体内壁距离不同。该处距箱体内壁14.5mm。3、轴3的设计 1）、计算作用在齿轮上的力 转矩 轴1上小齿轮分度圆直径 圆周力 径向力 轴向力 方向如图所示： 2）、初步估算轴的直径 选取45号钢材作为轴的材料，调制处理 由式8-2：，计算轴的最小直径并加大5%考虑键槽的影响。查表8.6 取A=11 则 3）、轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得

50、到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整（按照GB5014-85）,并由、选择联轴器型号为HL4-Y型联轴器(按照GB5014-85)。段 为齿轮段，段 为便于拆装轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-95，暂选滚动轴承型号为30212，其宽度B=22mm。轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑，取箱体内壁距轴承距离为f=8mm，段 左侧轴肩到齿轮轴的齿轮的离右端面2mm的距离为58.5段 为定位方便故意设的轴肩，取直径为65、长度43mm段 该段轴径直径与段直径相同，为；该段轴长度由箱体内壁自然生成，为433.3轴承设计及校验 1）、第一对轴承的校验 代号：6206； =19.5KN； 2）、第二对轴承的校验 代号：6208；=29.5 3）、第三对轴承的校验 代号：6013； =32KN； 3.4键的设计1）