东南大学机械课程设计说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式输送机传动装置设计者：王行洲学号：02009227指导教师：王鸿翔东南大学机械工程学院前言机械设计课程设计是高等工业学校多数专业第一次全面的机械设计训练，是机械设计课的最后一个重要教育环节，其目的是：（1）培养学生综合运用机械设计及相关课程知识解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展；（2）学习机械设计的一般方法和步骤；（3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图（其中包括计算机辅助设计）和学习使用设计资料、手册、标准和规范。此外，机械设计课程设计还为专业课设计和毕业设计奠定了基础。此书是我在完成此次课程设计之后对整个设计计算过程的整理总结，主要包括整个设计的主要计算及简要说明，对于必要的地方，还有相关简图说明。对于一些需要的地方，还包括一些技术说明，例如在装配和拆卸过程中的注意事项；传动零件和滚动抽成的润滑方式及润滑剂的选择。使我们图纸设计的理论依据。当然，由于我们是第一次进行机械设计，还有很多考虑不到或不周的地方，有很多零件尺寸材料选择的时候考虑不周全，希望老师在审阅时予以指正。目录一、设计任务………………4二、选择电动机……………5三、计算、分配传动比……5四、运动参数计算…………6五、各级传动零件的设计计算……………71选定齿轮材料、热处理及精度……72高速级斜齿圆柱齿轮设计计算……73低速级直齿圆柱齿轮设计计算……14六、轴的设计及其校核……^17七、轴承校核………………20八、键联接的选择和计算…………………22九、联轴器的选择…………23十、箱体及减速器附件说明………………24十一、润滑密封设计………25十二、小结…………………26参考文献……………………27设计任务书带式运输机双级圆柱齿轮减速器设计设计图例：1—电动机2—V带传动3—双级圆柱齿轮减速器4—联轴器5—卷筒6—运输带设计要求：1．设计用于带式运输机的传动装置2．连续单向运转，载荷较平稳，空载起动，运输带允许误差为5%3．使用期限为10年，小批量生产，两班制工作设计基本参数：数据组编号10输送带有效拉力/N3200运输带工作速度滚筒直径500设计任务:1．完成装配图1张（A0），零件图（齿轮和低速轴）2张（A3）。2．编写设计说明书。项目－内容设计计算依据和过程计算结果二、选择电动机1、选择2、计算电动机容量三、计算、分配传动比1、滚筒转速2、总传动比3、分配传动比Y型三相异步电动机，电动机额定电压380伏，闭式。查手册取机械效率：V带传动效率=0.96，滚动轴承效率=0.99，闭式齿轮传动效率=0.97，联轴器效率=0.99，传动滚筒效率：（其中，各机械效率值分别对应依次为闭式齿轮传动6级精度，滚子轴承，齿轮联轴器）传动装置效率：滚动轴工作转速：工作机所需功率：=电动机所需功率：===KW滚筒转速：总传动比：分配传动比：取减速器的传动比：取两级圆柱齿轮减速器的传动比：则低速级的传动比：查手册取Y112M—6型三相异步电动机额定功率kw满载时，转速为940r/min；效率为%；功率因数为0.74；电机机的轴径为；轴的中心高为112；。四、运动参数计算五、各级传动零件的设计计算1、选定齿轮材料、热处理及精度齿轮材料及热处理齿轮精度2、高速级斜齿圆柱齿轮设计计算1、初步设计齿轮传动的主要尺寸(1)计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数初选齿宽系数(4)初选螺旋角(5)载荷系数K(6)齿形系数和应力修正系数(7)重合度系数(8)螺旋角系数(9)弯曲许用应力(10)计算模数(11)初算主要尺寸(12)验算载荷系数2、校核齿面接触疲劳强度确定载荷系数K确定各系数许用接触应力校核齿面接触强度计算几何尺寸3、低速级直齿圆柱齿轮设计计算1、初步设计齿轮传动的主要尺寸(1)计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数(3)初选齿宽系数(4)载荷系数K(5)齿形系数和应力修正系数(6)重合度系数(7)弯曲许用应力(8)计算模数(9)计算主要尺寸六、带轮的计算七、轴的设计1、轴Ⅰ的设计2、轴Ⅱ的设计3轴Ⅲ的设计(1)、选材(2)、轴的结构(3)、轴结构的工艺性(4)、按弯扭合成校核轴的强度七、滚动轴承的校核八、键联接的选择和计算九、联轴器的选择0轴（电动机轴）1轴（高速轴）：KW2轴（中间轴）：3轴（低速轴）：4轴（滚筒轴）：高速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线斜齿轮低速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线直齿轮高速级大齿轮（整锻结构）材料为20CrMnTi，调质，表面淬火，硬度为48~55HRC；小齿轮材料为20CrMnTi，碳氮共渗，表面硬度为57~63HRC，有效硬化层深0.5~0.9mm。低速级大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为286~299HB；小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为241~286HB。根据图9.55和图9.58，齿面最终成形工艺为磨齿。按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。传动比误差，允许非对称布置，=初定螺旋角使用系数动载荷系数估计齿轮圆周速度m/s查得（图9.44）齿向载荷分布系数=1.84，初取b/h=12=1.75齿间载荷分配系数=载荷系数KK==当量齿数由图9.53查得：=2.65，=由图9.54查得：=，=端面重合度近似为则重合度系数为轴向重合度（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数，实验齿轮应力修正系数，许用弯曲应力==比较与，取=086为防止过载时齿轮折断，取初算中心距取a=99mm修正螺旋角分度圆直径齿宽取齿宽系数圆周速度按b/h=，又和不变，则K=故不需要校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度（这里我们不妨校核一下）：故安全。其中，=1.0，=1.03，=1.1，=1.75K==材料弹性系数，节点区域系数重合度系数=0.825螺旋角系数试验齿轮的齿面接触疲劳极限寿命系数，工作硬化系数尺寸系数安全系数则许用接触应力取满足齿面接触强度标准中心距螺旋角分度圆直径，啮合角齿顶高齿根高齿顶圆直径齿根圆直径传动比误差，允许=使用系数动载荷系数齿向载荷分布系数预估齿宽b=80mm，查机械设计手册得=1.60齿间载荷分配系数=载荷系数KK==由图9.53查得：2，=2.22由图9.54查得：7，=1.77重合度为则重合度系数为（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数，实验齿轮应力修正系数，许用弯曲应力==比较与，取=93分度圆直径齿宽齿宽系数标准中心距啮合角齿顶圆直径齿根圆直径确定计算功率由表,故选择带型号，根据，，由图11.11查的初步选用A型带。选取带轮基准直径，设滑动率，由式（11.10）得。验算速度v在速度范围内，带速合适。确定中心距a和带的基准长度在范围，初选中心距查图11.10,选取A型带的标准基准长度取。验算小带轮包角>包角合适。由表11.6查得对于小轮基准直径为150mm的A型普通V带，其单根基本额定功率为2.54Kw>2.328Kw，故只需要一根A型皮带。确定初拉力计算带轮所受压力许用应力。，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故取轴的直径为20mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取7005C角接触球轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为30mm，左端轴承采用阶梯套筒轴向定位，由手册确定轴肩的直径为30mm，右端采用轴肩作轴向定位。按轴径选用平键见面尺寸，键长为63mm(GB/T1096-2003)取轴端倒角为，按规定确定各轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线上，按弯扭合成校核轴的强度，合格。许用应力，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端不需开键槽，考虑到后续键的强度校核，这里将细端轴径取为45mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取7209C角接触球轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为45mm，左端轴承采用轴套作轴向定位，右端采用轴承盖作轴向定位。此轴段左端为一直径为,宽为75mm的直齿轮轴。取斜齿轮安装段直径50mm，配合为H7/r6，配合段长应比齿轮宽略短，取48mm，齿轮的右端采用轴套定位，轴套的高度用于周向定位大斜齿轮采用的平键尺寸为，取轴端倒角为，按规定确定各轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线上，按弯扭合成校核轴的强度，合格。许用应力，由表19.3选参数A=110，得：因为轴端开键槽，会削弱轴的强度，故取轴的直径为50mm根据轴上的齿轮、轴承、轴承盖、圆盘等零件的装配方向、顺序和相互关系，周上零件的布置方案如下：根据轴的受力，选取7012C角接触球轴承，其尺寸为，与其配合轴段的轴径为60mm，右端轴承采用轴肩定位，由手册确定轴肩处的直径为65mm，配合段长度10mm，左端采用轴套作轴向定位。取齿轮安装段直径65mm，配合为H7/r6，配合段长应比齿轮宽略短，取67mm。用于周向定位大直齿轮采用的平键尺寸为，用于联轴器的平键尺寸为，。取轴端倒角为，按规定确定各轴肩的圆角半径。eq\o\ac(○,1)画轴空间受力图，将轴作用力分解为垂直面受力和水平面受力，取集中力作用于齿轮和轴承宽度的中点。eq\o\ac(○,2)轴上受力分析齿轮圆周力：齿轮径向力：齿轮轴向力：eq\o\ac(○,3)计算作用于轴上的支反力其中，垂直面内的支反力水平面内的支反力eq\o\ac(○,4)计算轴的弯矩、并画弯矩图计算截面C处的弯矩分别画出垂直面和水平面的弯矩图(图c、e)，求和成弯矩并画其弯矩图(图f)eq\o\ac(○,5)画扭矩图(g)eq\o\ac(○,6)校核轴的强度其中，取，考虑到键槽影响，若考虑到键槽影响，将，仍然合格。故安全。（弯矩图、扭矩图)。用同样的方法交合1轴和2轴也同样合格轴Ⅲ上的轴承根据工况，初选轴承7012C。查机械课程设计指导书，得这里设两轴承分别为1和2由表17.8得：（轴承所受载荷平稳）(1)、计算轴承所受轴向载荷（1）、计算当量动载荷轴承Ⅰ由表17.7，用线性插值法可求得：由表17.7，用线性插值法可求得：由此可得：轴承Ⅱ由表17.7，用线性插值法可求得：由表，用线性插值法可求得：由此可得：（3）、轴承寿命计算因，故按轴承Ⅱ计算轴承寿命：故所选轴承7012C合格。用同样的方法分别校核其他2对轴承，结果也同样合格！(>)（若用7009C，若用7209C，）I轴：按轴径20选用平键截面尺寸为b×h=6mm×6mm，键长28mm.强度校核：满足强度要求Ⅱ轴按轴径60选用A型平键截面尺寸为b×h=，键长36mm.强度校核：满足强度要求Ⅲ轴按轴径65选A型平键截面尺寸为，键长63mm.强度校核：满足强度要求按轴径50选用B型平键截面尺寸为b×h=，键长90mm.强度校核：满足强度要求查机械设计手册，轴4选择GY7型联轴器，Y型轴孔，其孔径d1=50mm,与轴配合为H7/j6，联轴器轴孔长112mm。按标准取取取按标准取m=mm取十、箱体及减速器附件说明：箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。箱壳多数用HT150或HT200灰铸铁铸造而成，易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴承凸台上下做出刚性加固筋。当轴承采用润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用润滑脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地量好接触。1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40-50mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=2。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.10.润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用油润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+H==23所以H+=+23=6其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，应小于150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。为了防止外界灰尘、水分等进入轴承，为了防止轴承润滑油的泄漏，在透盖上需加密封装置。在此，我们用的是毡圈式密封。因为毡圈式密封适用于轴承润滑脂润滑，摩擦面速度不超过4～5m/s的场合。十、设计小结这次关于带式运输机上的二级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联