单级减速器课程设计-带式运输机传动系统设计

带式运输机传动系统设计

机械设计课程设计10/22/202210/22/2022一、性质：

实践性教学环节第一章概述10/22/2022第一章概述二、机械设计的目的〔1〕通过课程设计使学生综合运用机械设计根底课程及有关先修课程的知识，起到稳固、深化、融会贯穿及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。〔2〕通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。〔3〕提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计〔CAD〕能力等，使学生熟悉设计资料〔手册、图册〕的使用，掌握经验估算等机械设计的根本技能。10/22/2022三、课程设计的内容和任务内容：1、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；4、绘制减速器装配图；5、绘制零件工作图；6、编写计算说明书。第一章概述10/22/2022任务〔记〕1、绘制减速器装配图1张；〔1号图纸，1：2画〕2、零件工作图1张；〔画低速轴，2号图纸，1：1画〕3、设计说明书一份；第一章概述10/22/2022四、课程设计的步骤1设计准备工作〔1〕熟悉任务说明书，明确设计的内容和要求；〔2〕熟悉设计指导书，有关资料、图纸等；〔3〕观察录像、实物、模型，或进行减速器装拆实验等，了解减速器等结构特点与制造过程。第一章概述10/22/202210/22/202210/22/202210/22/2022

减速器的结构1—下箱体2—油标指示器3—上箱体4—透气孔5—检查孔盖6—吊环螺钉7—吊钩8—油塞9—定位销钉10—起盖螺钉孔10/22/20222总体设计〔1〕确定传动方案；〔2〕选择电动机；〔3〕计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；〔4〕计算各轴的转速、功率和转矩。第一章概述10/22/20223、传动件的设计计算〔1〕计算带传动、齿轮传动的主要参数和几何尺寸；〔2〕计算各传动件上的作用力。第一章概述10/22/20224、装配图的草图的绘制 〔1〕确定减速器的结构方案〔2〕绘制装配图的草图〔草图纸〕，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；〔3〕校核轴的强度、校核深沟球轴承的寿命；〔4〕绘制减速器附件。第一章概述10/22/20225、装配图的绘制〔1〕画底线图，画剖面线；〔2〕选择配合，标注尺寸；〔3〕编写零件序号，列出明细栏；〔4〕加深线条，整理图画；〔5〕书写技术条件、减速器特性等。第一章概述10/22/20226、零件工作图的绘制 〔1〕绘制轴类零件工作图；〔2〕绘制其他零件的工作图。第一章概述10/22/20227、编写设计计算说明书〔1〕编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；〔2〕说明书中最后一段内容应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获和体会以及缺乏之处第一章概述10/22/2022五、课程设计的有关本卷须知1〕草图是提高设计质量的关键草图也应该按正确图的化例尺寸化，而且作用的顺序要得到画草图时应注意的各零件之间的相关位置，有些细部结构可简化画出。2〕设计过程中应该及时检查及时修改设计过程是一个边绘制、边计算、边修改的过程。应该经常进行自查或互查有错误及时修改。3〕注意计算数据的记录和管理数据是设计的依据、应及时记录与管理计算数据如有变动及时修改，以便下一部的使用。4〕要有集体观念。第一章概述10/22/2022六、要求1、分组；2、认真；3、在教室设计，不许到寝室，班长每天考勤。第一章概述10/22/2022七、评分〔记〕装配图50%，零件图15%，设计说明书20%，出勤15%成绩评分等级：优〔A〕、良〔B〕、中〔C〕、及格〔D〕、不及格〔E〕。第一章概述10/22/2022时间安排第1周周一至周二：运动学及V带、齿轮传动设计计算周三至周五：结构设计及计算、装配图初步第2周装配图、零件图、设计说明书10/22/2022第二章传动装置的总体设计10/22/2022工作条件1〕带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤等。2〕输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3〕工作机传动效率为0.904〕使用期限10年，每年300个工作日，两班制工作，每日工作8小时，输送带速度允许误差±5%第二章传动装置的总体设计10/22/2022参数：输送带牵引力F=3.2KN，输送带速度V=1.6s/mm滚筒直径D=450mm

第二章传动装置的总体设计10/22/2022§2.3电动机的选择(见实训指导书P117)目前应用最广泛的是Y系列自扇三相异步电动机，其结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻工机械等。第二章传动装置的总体设计10/22/2022§2.3电动机的选择〔记〕1、选择电动机类型按工作条件和要求选用Y系列三相异步电动机。2、同步转速选1000r/min或1500r/min(电动机的转速越低，极对数越多，价格越贵)10/22/20223、选择电动机型号工作机所需的输出功率为：Pw=Fv/1000〔KW〕〔F---N,V---m/s〕或Pw=Fv〔KW〕〔F---KN,V---m/s〕§2.3电动机的选择〔记〕10/22/2022电动机输出功率:Pd=Pw/ηPw=Fvη=η2联×η带×η齿×η2轴承×η卷筒取：η联=0.99η带=0.96η齿=0.97η轴承=0.99η卷筒=0.90那么η=0.992×0.96×0.97×0.992×0.90=0.81所以Pd=3.2×1.6÷0.81=6.32KW

§2.3电动机的选择〔记〕10/22/2022确定电动机型号(1)根据Pd=6.32KW<Ped〔电动机的额定功率〕,符合这一范围的同步转速有750r/mm、1000r/mm和1500r/mm查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情况见下表：§2.3电动机的选择〔记〕10/22/2022所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：型号Y132M-4额定功率Ped=7.5KW，满载转速nm=1440r/min，伸出轴长度E=80mm直径D=38mm键槽G=33mm,F=10mm中心高H=132mm外廓尺寸=L×HD=515×315说明:后面的计算功率用实际功率Pd=6.32KW计算,转速用满载转速nm=1440r/min。因为我们设计的是专用减速器。§2.3电动机的选择选方案3

10/22/2022§2.4传动比的分配计算〔记〕由于卷筒轴的工作转速n卷筒=60×1000V/3.14×D=60×1000×1.6/〔3.14×450〕=67.8r/min〔取68r/min〕而：i总=i带×i齿轮一般i齿轮=3-5，取i齿轮=4.5(传动比为小数好，即两齿轮的齿数互质)一般i带=2-5(常用值),i带≤7即：i带=i总/i齿轮=21.2/4.5=4.7总传动比10/22/2022§2.5传动装置的运动和动力参数计算一、各轴的转速n0=nm=1440r/min(电动机的满载转速)n1=nm/i带=1440/4.7=306r/minn2=n1/i齿=306/4.5=68r/min卷筒轴n卷筒=n2=68r/min10/22/2022二、各轴的输入功率P0=Pd·η联=6.36×0.99=6.3kwP1=P0×η带×η轴承=6.3×0.96×0.99=5.98kwP2=P1×η齿=5.98×0.97=5.8kw〔只考虑箱内，所以轴承就没有考虑了〕卷筒输入P3=P2×η轴承×η联=5.8×0.99×0.99==5.68kw§2.5传动装置的运动和动力参数计算10/22/2022三、各轴输出转矩0轴

T0=9550×P0/nm=9550×6.3/1440=41.78N·mⅠ轴

T1=9550×P1/n1

=9550×5.98/306=186.6N·mⅡ轴T2=9550×P2/n2

=9550×5.8/68=814.5N·m卷筒轴T3=T2=814.5N·m§2.5传动装置的运动和动力参数计算10/22/2022Pd=3.2×1.6÷0.81=6.32KWnm=1440r/mini齿轮=4.5i带=i总/i齿轮=21.2/4.5=4.7计算结果10/22/202210/22/2022V带传动设计(一)选择三角带型号由传动系统方案：带式输送机、工作16小时计算功率：Pc=KsP查表得：Ks=1.3〔工况系数〕选用型号：B型V带(n=1440r/min)计算功率Ps(kW)小带轮转速n(rpm)ZABCDF第三章传动零件的设计计算10/22/202210/22/2022V带传动设计(二)确定带轮节圆直径D1、D2查表选推荐值：Dmin=140(125)，选择D1=140mm取滑动率：e=0.02D2=idD1(1-e)=2.6339×140(1-0.02)=361.371mm取：D2=355mm带实际传动比：i’d===2.5875355140×(1–0.02)D2D1(1–e)运输机实际转速：n”===122.151r/minni’dic14402.5875×4.556误差：122.151–120120n”–n’

n’=%=1.793%<5%满足10/22/202210/22/2022V带传动设计(三)验算带速vv===10.556m/spD1n60×1000p×140×144060×1000≤[v]=(5~25)m/s适宜(四)确定带长度Lp

，中心距a1〕初定中心距：a0公式：0.7(D1+D2)<a0<2(D1+D2)0.7(140+355)<a0<2(140+355)346.5<a0<990初取：a0=500mm10/22/202210/22/2022V带传动设计(四)确定带长度Lp

，中心距a2〕计算所需带长：L0查表取：a0=500mmL0≈2a0+(D1+D2)+p2(D2–D1)24a0=2×500+(140+355)+p2(355–140)24×500=1800.659mm3〕确定带的节线长度Lp和内周长度Li：

Lp=1840mm，Li=1800mm4〕确定实际中心距：aa≈a0+(Lp–L0)2=500+≈520mm(1840–1800.659)2取：

a

=500mm10/22/202210/22/2022V带传动设计(五)验算小带轮包角：a1a0=500mma1≈180°–×57.3°(D2–D1)a=180°–×57.3°=156.309>120°(355–140)500满足(六)确定三角带根数：ZZ=Ps(P0+DP0)KqKaKL查表：皮带单根功率P0[内插值计算]P0=2.81kW查表：皮带弯曲影响系数KbKb=2.65×10-3查表：皮带传动比系数KiKi=1.121KiDP0=Kbn(1

–)=2.65×10-3×1440(1–)11.1210/22/202210/22/2022V带传动设计(六)确定三角带根数：Z查表：化纤结构胶带材质系数Kq=0.409kW查表：皮带长度系数KLKL=0.95故：Kq=0.91KiDP0=Kbn(1

–)=2.65×10-3×1440(1–)11.12查表：皮带包角系数Ka[内插值计算]Ka=0.939Z=Ps(P0+DP0)KqKaKL==2.7677.15(2.81+0.409)×0.9×0.939×0.95取：Z=3根10/22/202210/22/2022V带传动设计(七)计算带传动作用在轴上的力：Q1〕计算单根三角带的张力：F0查表：皮带单位长度质量qq=0.17kg/mF0=(–1)+qv21000Ps2Zv2.5Ka=(–1)+0.17×10.55621000×7.152×3×10.5562.50.939=206.61〔N〕2〕作用在轴上的作用力：Q0.sin(a/2)=2×3×206.612sin(156.309/2)=1213.273〔N〕10/22/202210/22/2022V带传动设计(八)带轮结构设计〔仅从动轮〕查表：f=5mm,m=15mm,e=20±0.4mmg=12.5mm,d=7.5mm,b=17.4mmegbjdfDeDmBB=(Z-1)e+2g=65mmD=355mmDe=D+2f=365mm采用孔板结构，ZG45铸造，查表：轴孔径：d=32mm孔毂径：d1=2d=64mm缘毂径：D0=De–2(m+d)=320mm其他结构尺寸〔查图册〕孔毂长：L=64mm10/22/2022二、设计齿轮传动〔设计步骤及内容按?机械根底?教材〕1、选择材料热处理方式及精度等级根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软齿面，查表得小齿轮45钢调质处理HBS1=250大齿轮45钢正火处理HBS2=210大、小齿轮硬度差为20-30HBS精度等级：选8级〔GB10095-88〕齿轮传动设计10/22/20222、齿数取Z1=20--40，Z2=Z1i齿轮注意：Z1、Z2取整数3、齿宽系数d=b/d1=1(因为是对称分布，取大点〕大、小齿轮同宽b1=b2，通常小齿轮取宽点。b1=b2+5--8。载荷系数K：取齿轮传动设计10/22/20224、根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径?机械根底?d1≥直接取=470MPa由d1求m(m一定要取标准值，尽量用第一系列)

齿轮传动设计10/22/2022m定后，先校核弯曲强度，取=400MPa，假设弯曲强度合格，计算齿轮所有尺寸，假设弯曲强度不合格，加大m，再重算尺寸。(齿轮直径、齿顶高、齿根高、全齿高、中心距、小齿轮宽〕5、结构：小齿轮：齿轮轴大齿轮：腹板式、锻造齿轮〔结构见机械设计课程设计)结构尺寸：〔记〕d1=1.6d(d为孔径〕D1=df-20(df为齿根圆)D0=0.5(D1+d1)c1=0.3b(b为大齿轮宽)L=b(b为大齿轮宽)d0=0.25(D1-d1)齿轮传动设计10/22/202210/22/2022高速轴〔1〕选择轴的材料和热处理方法〔45钢，调质处理或者正火处理〕〔2〕按抗扭强度估算轴的最小直径〔3〕轴的结构设计〔参考设计指导书〕〔4〕轴的强度校核低速轴同样的过程第四章轴的设计计算10/22/202210/22/2022第五章滚动轴承的选择10/22/202210/22/2022高速轴滚动轴承的选择(一)轴承所承受的载荷由于轴承仅受径向载荷作用，选用深沟球轴承因RA>RB，故取RA=2763.523N计算RA=R2AX+R2AZ=1280.9722+2448.7082=2763.523NRB=R2BX+R2BZ=1280.9722+302.9642=1316.312N(二)轴承的当量载荷查表：轴承的当量载荷为：P=R=2763.523N10/22/202210/22/2022高速轴滚动轴承的选择(三)轴承型号确定查表：取轴承的寿命为：Lh=10000(h)查表得：fh=2.71，fF=1.5由轴转速：n1=546.718(r/min)查表：fn=0.394(内插值计算)，ft=1(工作温度<100°)由此得：Cf=P=fhfFfnft2.71×1.50.394×1×2763.523=28511.982N查表得：308型号轴承的C=32000(N)满足Cj<C的要求，故高速轴轴承选用适宜。额定载荷10/22/202210/22/2022低速轴滚动轴承的选择(一)轴承所承受的载荷同高速轴，轴承仅受径向载荷作用，选用深沟球轴承因RA=RB，取R=2763.523N计算RA=R2AX+R2AZ=1280.9722+466.2362=1363.182NRB=R2BX+R2BZ=1280.9722+466.2362=1363.182N(二)轴承的当量载荷查表：轴承的当量载荷为：P=R=RA=RB=1363.182N10/22/202210/22/2022低速轴滚动轴承的选择(三)轴承型号确定查表：取轴承的寿命为：Lh=10000(h)查表得：fh=2.71，fF=1.5由轴转速：n2=120(r/min)查表：fn=0.652，ft=1(工作温度<100°)由此得：Cf=P=fhfFfnft2.71×1.50.652×1×1363.182=8498.98N所需C值甚小，但根据低速轴结构要求，必须保证轴承内径d=50mm因此改选210型轴承，C=27500(N)轴承B=20mm，D=90mm。低速轴跨度改变为l=150mm，小于初定的l=157mm，轴强度足够。10/22/202210/22/2022第六章键的选择及强度校核10/22/202210/22/2022高速轴与带轮联结键(一)键的型号确定带和轴配合选钩头楔型键：b×h=10×8取键长：L=80mm键的工作长度：l=L-(b+h)=62mm(二)键的强度计算键的材料45号钢，带轮为铸钢查表得键联结的许用比压为：[p]=100~120N/mm2钢对铸钢的摩擦系数取：f

=0.15工作比压：12T6l(b+6fd)p==12×922306×62(10+6×0.15×32)=76.679N/mm2<[p]适宜10/22/202210/22/2022低速轴与齿轮联结键(一)键的型号确定齿轮和轴配合选普通A型平键：b×h=18×11取键长：L=70mm。即：键18×70GB/T1096-90键的工作长度：l=L-b=52mm高度：k=h/2=11/2=5.5mm(二)键的强度计算键的材料45号钢，齿轮为45钢查表得键联结的许用比压为：[p]=100~120N/mm2键的许用切应力为：[t]=90N/mm210/22/202210/22/2022低速轴与齿轮联结键(二)键的强度计算键联结的工作比压：2Tdklp==2×40348860×5.5×52=47.027N/mm2<[p]适宜键的切应力：2Tdblt==2×403