机械设计课程设计

设计任务书带式输送机传动装置课程设计任务书1．传动装置简图2．已知条件工作情况：两班工作制，单向连续运转，载荷平稳，输送带水平放置。工作环境：室内，有灰尘，最高环境温度35℃动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V。工作寿命：8年。检修间隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修。制造条件：一般机械制造厂，小批量生产。齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率；取滚筒-输送带效率。3．设计任务选择电动机型号。选择联轴器类型和规格。设计圆柱齿轮减速器。设计滚筒轴滑动轴承。绘制圆柱齿轮减速器装配工作图。绘制带式输送机总装图。绘制减速器中2～3个零件工作图（由教师指定）。编写设计计算说明书。4．技术参数题号参数12345678910输送带拉力F/kN7654输送带速度v/（m/s）滚筒直径D/mm400400400450400500450400450450注：输送带速度允许误差±5%拟定传动方案注意事项：遵循高速级传动比为低速级传动比的到倍。此减速器应老师要求设计成二级传动。斜齿圆柱齿轮较直齿圆柱齿轮传动比高、传动平稳、齿轮尺寸小，应放在二级减速器的高速级。减速器设计时，为齿轮寿命考虑，应选用闭式传动。设计齿轮时应注意浸油润滑要求：所没尺寸大于一个齿高且小于齿轮直径的六分之一。因为是两级传动，所以减速器内最少需要三根轴。确定轴的尺寸后，检查齿轮是否与轴干涉。计算及说明结果二、电动机选用过程电动机的选定：，故选用n=1500r/min同步转速的电动机滚筒,确定功率通用的电动机为Y系列三相交流异步电动机，Ｙ系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机式，是我国新设计的统一系列，其安装尺寸和功率等级符合国家标准，具有高效、节能、起动转矩大、噪声底、振动小、运行安全可靠等优点，因此，工业上应用最为广泛，应优先选用。经常起动、制动和正反转时，要求电机有较小的转动惯量和较大的过载能力，一般选用起重及冶金用三相电机，常用为YZ或YZR系列各种型号电动机的技术数据、外型及安装尺寸可查阅有关机械设计手册或产品目录。但是本设计依老师要求选用Y型根据功率，故电动机选用Y132S-4Y132S-4主要技术参数电动机型号额定动率/KW满载转速/(r/min)堵转转矩最大转矩质量/kgY132S-4144068三、传动装置运动与动力参数计算总机械效率的确定：二级减速器中选用高速级为斜齿轮，低速级为直齿轮，=联轴器选用弹性套柱销联轴器、GICL型鼓形齿式联轴器，=滚动轴承选用3对圆锥滚子轴承，=滑动轴承选用1对，=搅油损失，==确定各级传动比及各轴转速：电动机—滚筒总传动比由于高速级传动齿轮为斜齿轮，其传送效率较高，故选用，为各级传动比效率所以确定各轴功率及转矩：=,=，=，=,,,,三、传动零件设计计算二级减速器齿轮参数计算：（一）高速级：斜齿圆柱齿轮确定齿轮自定义参数：β初取10°，材料初选：齿轮1：40Cr260HBW调质齿轮2：45钢230HBW调质。因为齿轮为两班工作制，一班工作时间为8小时，寿命为8年，所以齿轮工作时间为，循环次数N=60γn，其中γ为齿轮工作中转一圈齿面啮合的次数，所以γ=1所以，查表得：齿轮1、2的齿面接触疲劳极限、弯曲疲劳极限为：最小安全系数、接触强度和弯曲强度计算的寿命系数为：由计算齿面许用接触疲劳应力、许用弯曲疲劳应力公式计算出：分析失效、确定设计准则：因为减速器功率较小，选用齿轮为软齿面，最大可能失效是齿面疲劳，故选用接触疲劳强度进行设计，确定主要参数，并且进行疲劳强度与弯曲强度验算。按齿轮接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数：查表取值：小齿轮转矩于是得=30.6mm,则取便于计算，mm，取a=130mm，则按经验式=0.015a=×130=，取标准模数=2，，取=19，=×19=，取=109检验传动比：传动比误差，因为，可用，所以取=19，=109，用β凑中心距a，在β角在8o~15o范围内，可用两齿轮直径为，精确计算计算载荷：小齿轮速度，精度根据经验选择7级，则齿间载荷分配系数，使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数，则=验算设计：查表得：齿宽，，外齿轮复合齿形系数,由于，则螺旋角系数1、验算齿轮弯曲疲劳承载能力＜满足齿轮弯曲疲劳承载能力查表得：区域系数,螺旋角系数,弹性系数,2、验算齿轮接触疲劳承载能力应力误差为,在误差范围内，即满足齿轮接触疲劳承载能力所以高速级传动比为，低速级传动比变为i=,Ⅱ轴真实的转速为n=251（r/min）高速级斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算名称（公式）齿轮参数小齿轮大齿轮法向模数/mm22法向压力角α/(°)2020螺旋角β°°分度圆直径/mm齿顶高/mm22齿根高/mm全齿高/mm齿顶圆直径/mm齿根圆直径/mm顶隙/mm标准中心距/mm130节圆直径/mm传动比（二）、低速级：直齿圆柱齿轮确定齿轮自定义参数：α=20o，材料初选：齿轮340Cr250HBW调质齿轮445钢220HBW调质齿轮使用时间同高速级为，N=60γn所以，查表得：齿轮3、4齿面接触疲劳极限和弯曲疲劳极限为：最小安全系数、接触强度和弯曲强度计算的寿命系数为：由公式齿面许用接触疲劳应力、许用弯曲疲劳应力公式计算出：分析失效、确定设计准则：直齿圆柱齿面选用软齿面，最大可能失效为齿面疲劳，因此进行齿面疲劳强度设计，确定主要参数，并且进行齿面弯曲强度校核和疲劳强度校核。按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数：初取载荷系数K=，减速传动u=i=，查区域系数图，标准齿轮,弹性系数，齿宽系数，许用齿面接触疲劳应力值应将小值带入，于是=66.6mm所以，取67mmmm，a取整170mm由经验公式m=0.015a=2.55mm,取标准模数m=2.5mm=，取=28，同时+=136，取108检验传动比：传动比误差，所以传动比在误差范围内，可用即，精确计算计算载荷：主动齿轮传动速度根据经验，齿轮精度选用7级精度，则齿间载荷分配系数，使用系数,动载系数,齿向载荷分布系数，则=验算设计：齿宽，查表得：外齿轮复合齿形系数,1、验算齿轮弯曲疲劳承载能力：查表得：弹性系数，区域系数2、验算齿轮接触疲劳承载能力：所以最后总的计算传动比为i=,滚筒的转速为n=(r/min)在可允许范围内。低速级直齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算公式名称（公式）齿轮参数小齿轮大齿轮模数m/mm压力角α、（°）2020分度圆直径d=mz/mm70270齿顶高/mm齿根高/mm全齿高/mm齿顶圆直径/mm75275齿根圆直径/mm基圆直径/mm齿距/mm基圆齿距齿厚/mm齿槽宽/mm顶隙/mm标准中心距/mm170节圆直径/mm70270传动比验算配油问题：以上计算齿轮符合配油原则（小于齿轮六分之一处且大于一个齿高）四、轴、轴承、联轴器、键的设计计算及校核公共参数：箱体壁厚：δ=×170+1=＜8，取δ=9mm箱盖壁厚：=×170+3=＜8，取=8mm箱盖凸缘厚度：=×=12mm箱座凸缘厚度：b=×δ=13.5mm箱座底凸缘厚度：=×δ=22.5mm地脚螺钉直径：=×a+12=17.76mm取18mm地脚螺钉数目：n=4轴承旁连接螺栓直径：=×=13.32mm取14mm盖与座连接螺栓直径：=（~）=~10.656mm取10mm大齿轮顶圆与内箱壁距离：＞δ=10.8mm取11mm齿轮端面与内壁箱距离：＞δ=9mm取10mm视孔盖螺钉直径：=（~）=~7.1mm取6mm选取：根据润滑方式的不同，有不同取值，油润滑=2~5脂润滑=8~10润滑方式选择根据轴承内径d与轴承转速n乘积大小确定选择油润滑选择脂润滑凸台及凸缘的结构尺寸螺栓直径M18M14M10242016221814363022855r533Ⅰ轴：因本设计中减速器功率小，故轴用材料选用45钢即可，查表的参数：=35,=110由公式得Ⅰ轴最细=16.6mm又因为Ⅰ轴上有键槽，轴颈应加大5％，及Ⅰ轴最细应为17.4mm圆整后Ⅰ轴上取20mm同时考虑到Ⅰ轴与电动机相连，查表得到D=38mm综上考虑，Ⅰ轴最细直径取38mm，因为轴为齿轮轴，所以所用料为40Cr。于是=38mm则由于=+（8~10）=45mm,=+(2~5)=50mm,=+（2~5）=55mm选择输入轴联轴器：由于输入转速高、扭矩大，故选用带有弹性元件的联轴器，此处选用弹性套柱销联轴器，查阅手册根据电动机伸出轴的直径选择LT6联轴器GB/T4323-2002具体参数如下表：型号公称转矩Nm许用转速r/min轴孔直径mm轴孔长度Mm转动惯量kgm质量kgLT625038003882选择连接联轴器与轴的键：根据直径选择键：b×h=10×8t=5=3.3l=50选择圆锥滚子轴承（可承受轴向力）：安装轴承的尺寸为=50mm，故选取圆锥滚子轴承30210，参数如下(mm)：dDTaCrCor5090205758798392其中计算系数为：e=,X=,Y=.计算轴承安装尺寸：因为，所以采用脂润滑，轴初步尺寸如下：计算齿轮受力：圆周力径向力轴向力轴承强度校核：计算轴承受力：1、计算轴承支反力：水平面竖直面合成轴承支反力：2、计算两轴承轴向心力：因而轴有向右运动的趋势，即轴承2被压紧，轴承1被放松3、计算当量动载荷X=1,Y=0X=,Y=因此当量动载荷所以只需要校核轴承2的寿命4、求轴承2的寿命滚动轴承载荷系数滚动轴承温度系数满足寿命要求。轴的强度校核：轴受力图：轴承1距齿轮受力点为，轴承2距齿轮受力点为。水平面受力图：水平面弯矩及弯矩图：=垂直面受力图：垂直面的弯矩及弯矩图：合成弯矩图：扭矩及扭矩图：判断危险截面：据轴的弯矩图与扭矩图可初步判断轴的危险截面为齿轮集中力点所在截面。确定许用应力：材料：45钢调质热处理，查表得其抗拉强度、弯曲强度、弯曲疲劳极限、剪切疲劳极限合成弯矩：抗弯截面模量：弯曲应力：抗扭截面模量：剪切应力：因为，弯曲应力属于对称循环变应力，所以因为，剪切应力属于脉动循环变应力，所以求断面的有效应力集中系数：断面处有键槽，因此轴面积有变化，按照螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数查询：因为，利用内插法得确定表面质量系数β及绝对尺寸系数和：轴加工方式为车削，查表利用内插法得β=轴材料为45Cr，直径为38mm，经查表得=，=求安全系数：按照应力循环特性r=C的情况计算安全系数：轴只受正应力时安全系数为轴只受切应力时安全系数为本轴材料均匀、载荷与应力计算精确，故取S=轴的总安全系数为：所以轴安全强度足够。键的强度校核：键连接的许用挤压应力经查表取=130MPa轴Ⅰ的转矩为故<=130MPa故键的强度满足要求。Ⅱ轴：选择材料，计算初步参数：因为此轴不是齿轮轴，即材料没有特殊要求，故采用成本较低的45钢=29.3mm又因为此轴有键槽，故轴径应加大5％，即=30.77mm，要取以0、5结尾的直径，故最终取35mm。记为选择圆锥滚子轴承（可承受轴向力）：安装轴承的尺寸为=35mm，故选取圆锥滚子轴承30207，参数如下(mm)：dDTaCrCor357242446265其中计算系数：e=，X=,Y=.计算轴承安装尺寸：轴初步尺寸如下：计算齿轮受力：斜齿轮：圆周力径向力轴向力直齿轮：圆周力径向力轴承校核：因为，所以采用脂润滑，计算轴承支座反力：水平面圆周力产生的径向支反力：竖直面圆周力产生的径向支反力：合成径向支反力：2、两轴承轴向力：FFF轴有向右运动趋势,轴承1受拉,轴承2受压,即FFF计算当量动载荷:当量动载荷:所以计算轴承寿命时用轴承2所受当量动载荷进行计算由于无冲击，故由表9-6，取f。工作温度低于100，查表9-5得f。轴承的寿命为L轴承寿命符合要求。校核轴的强度:轴受力图:水平面受力图:水平面弯矩及弯矩图：垂直面受力图：垂直面弯矩及弯矩图：合成弯矩图：转矩图：判断危险截面：综合上述弯矩、扭矩图可初步判断此轴危险截面在2处，即低速级主动齿轮集中受力点所在平面。确定许用应力：轴材料选定45钢，调质，即所查参数如下：抗拉强度屈服强度弯曲疲劳极限剪切疲劳极限合成弯矩：危险截面轴的直径：抗弯截面模量：弯曲应力：抗扭截面模量：剪切应力：因为，弯曲应力属于对称循环变应力，所以因为，剪切应力属于脉动循环变应力，所以求断面的有效应力集中系数：断面处有键槽，因此轴面积有变化，按照螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数查询：因为，利用内插法得确定表面质量系数β及绝对尺寸系数和：轴加工方式为车削，查表利用内插法得β=轴材料为45钢，直径为38mm，经查表得=，=求安全系数：按照应力循环特性r=C的情况计算安全系数：轴只受正应力时安全系数为轴只受切应力时安全系数为本轴材料均匀、载荷与应力计算精确，故取S=轴的总安全系数为：所以轴安全强度足够。键的强度校核：键连接的许用挤压应力经查表取=130MPa轴Ⅱ的转矩为连接直齿圆柱齿轮的键的规格为连接斜齿圆柱齿轮的键的规格为。在误差范围内，强度足够其中：k=3.3mm故键的强度满足要求。Ⅲ轴：选择材料，计算初步参数：因为此轴不是齿轮轴，即材料没有特殊要求，故采用成本较低的45钢=45.1mm又因为此轴有键槽，故轴径应加大5％，即=47.36mm，要取以0、5结尾的直径，故最终取50mm。记为（以0、5结尾）选择圆锥滚子轴承（可承受轴向力）：安装轴承的尺寸为=65mm，故选取圆锥滚子轴承30213，参数如下(mm)：dDTaCrCor651207477106111120152其中计算系数：e=，X=,Y=计算轴承安装尺寸：轴承初步尺寸：因为，所以采用脂润滑，故直齿轮：圆周力径向力轴承强度校核：计算轴承受力：1、计算轴承支反力：水平面竖直面合成轴承支反力：2、计算两轴承轴向心力：由于直齿圆柱齿轮不存在轴向力，所以3、计算当量动载荷X=1,Y=0X=1,Y=0因此当量动载荷所以只需要校核轴承1的寿命求轴承1的寿命：滚动轴承载荷系数滚动轴承温度系数其中满足寿命要求。校核轴的强度：轴的受力图：轴在水平面受力图：轴在水平面上所受弯矩及弯矩图：轴在垂直面受力图：轴在垂直面上所受弯矩及弯矩图：合成弯矩及弯矩图：转矩及转矩图：判断危险截面：综合上述弯矩、扭矩图可初步判断此轴危险截面低速级从动齿轮集中受力点所在平面。确定许用应力：轴材料选定45钢，调质，即所查参数如下：抗拉强度屈服强度弯曲疲劳极限剪切疲劳极限合成弯矩：危险截面轴的直径：抗弯截面模量：弯曲应力：抗扭截面模量：剪切应力：因为，弯曲应力属于对称循环变应力，所以因为，剪切应力属于脉动循环变应力，所以求断面的有效应力集中系数：断面处有键槽，因此轴面积有变化，按照螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数查询：因为，利用内插法得确定表面质量系数β及绝对尺寸系数和：轴加工方式为车削，查表利用内插法得β=轴材料为45钢，直径为38mm，经查表得=，=求安全系数：按照应力循环特性r=C的情况计算安全系数：轴只受正应力时安全系数为轴只受切应力时安全系数为本轴材料均匀、载荷与应力计算精确，故取S=轴的总安全系数为：所以轴安全强度足够。键的强度校核：键连接的许用挤压应力经查表取=130MPa轴Ⅲ的转矩为连接直齿圆柱齿轮的键的规格为其中：k=故键的强度满足要求。滑动轴承：由上可得滑动轴承直径应选取50mm，轴承的宽径比B/D=1，则轴承宽度B=D=50mm轴承的工作能力校核：平均压强的校核速度校核Pv值校核查表根据计算工作参数可选择锡青铜，牌号为,其相应最大许用值为：。五、减速箱体的附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成