機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）-膠帶運輸帶裝置傳動系統(tǒng).doc

北方民族大學(xué)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書北 方 民 族 大 學(xué)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）題目： xxxxxxx的傳動裝置 院（系）： 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院_專業(yè)班級：_過程裝備與控制 071 學(xué) 號： xxxxxxxx 學(xué)生姓名： xxxxxxx 指導(dǎo)教師： 高 陽 起止時間： 2011.03.12010.05.07 過程機械系過程裝備與控制工程專業(yè)25目 錄l 設(shè)計任務(wù).2 電動機的選擇計算.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算.4 傳動零件的設(shè)計計算.5 齒輪的設(shè)計計算.6 軸的設(shè)計計算.7 減速器高速軸的校核.8 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計算.9 高速鍵聯(lián)接的選擇和驗算.10 聯(lián)軸器的選擇.11 潤滑與密封.12 參考文獻.13 設(shè)計體會. .一 設(shè)計任務(wù)1總體布置簡圖 1電動機；2皮帶；3齒輪減速器；4帶式運輸機；5鼓輪；6聯(lián)軸器2 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)3 原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩t（nm）：850鼓輪的直徑d（mm）：350運輸帶速度v（m/s）：0.7帶速允許偏差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：24 設(shè)計內(nèi)容1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算；2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算3. 軸的設(shè)計4. 滾動軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計計算說明書的編寫5設(shè)計任務(wù)a) 減速器總裝配圖一張b) 齒輪、軸零件圖各一張c) 設(shè)計說明書一份6 設(shè)計進度為保證課程設(shè)計能夠如期的完成，同時保證設(shè)計質(zhì)量，制定本計劃，在每周、每一個階段完成后，指導(dǎo)教師要認真檢查學(xué)生課程設(shè)計的完成情況，無原則性問題，經(jīng)指導(dǎo)教師同意方可進行下一階段的設(shè)計。請各位老師及全體同學(xué)遵照執(zhí)行：序號階 段內(nèi) 容時間1傳動裝置總體設(shè)計、傳動件計算選擇電動機、計算軸功率和扭矩、轉(zhuǎn)速，分配傳動比，設(shè)計齒輪。2周2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸的強度設(shè)計及軸上其它零件的設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸的強度設(shè)計，軸承的設(shè)計、聯(lián)軸器的設(shè)計、鍵的的設(shè)計。3減速器的機體和附件結(jié)構(gòu)設(shè)計減速器的機體形式、附件、潤滑方式的設(shè)計、減速器裝配圖草圖1周4裝配圖設(shè)計cad輔助設(shè)計作圖3周作標題欄明細表減速器的技術(shù)特性、和技術(shù)要求5零件圖設(shè)計cad輔助設(shè)計作圖1周6編寫計算說明書設(shè)計任務(wù)書、零件設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、參考資料7答辯課程設(shè)計過程中的相關(guān)問題1周二、電動機的選擇計算如圖2-1所示的膠帶運輸帶的有效拉力f=3500n，工作速度v=1.10m/s,傳動滾動直徑d=280mm,載荷有輕度沖擊，電源為三相交流，電壓為380/220v,帶速允許誤差 pr。3.選取電動機的轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速 =75.1r/min根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為5.5kw，同步轉(zhuǎn)速分別為1500r/min和1000r/min兩種型號的電動機。電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/（r/min）滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比1y132s-45.51500144019.172y132m2-65.5100096012.78通過比較決定選擇第2種方案，電動機型號為y132m2-6, 同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，所選電動機的數(shù)據(jù)和安裝尺寸如下表額定功率p0/kw5.5電動機外伸軸直徑d/mm38滿載轉(zhuǎn)速n0（r/min）960電動機外伸軸長度e/mm80額定扭矩2.0電動機中心高h/mm132三、傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算1、分配傳動比電動機的滿載轉(zhuǎn)數(shù)n0=960r/min總傳動比 i總 = n0/nw = 960/75.1=12.78取i帶 =2.5 則減速器的傳動比 i齒輪= i總/i帶=12.78/2.5=5.1122、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算0軸：即電機軸p0=pr=4.58kwn0=960r/mint0=9550p0/n0=95504.58/960=45.56軸：即減速器高速軸采用帶聯(lián)接傳動比i帶 =2.5，帶傳動效率帶=0.95， p1= p001= p0帶 =4.580.95=4.35kwn1= n0/i 01=960/2.5=384r/mint1=9550p1/n1=95504.35/384=108.18軸：即減速器的低速軸，一對滾動軸承的傳動比效率為軸承=0.98 閉式齒輪傳動的效率為齒輪=0.97則12=0.97=0.980.97=0.95p=p12=4.350.95=4.13kwn=n/i=384/5.112=75.12r/mint=9550p/n=95504.13/75.12=525.05軸：即傳動滾筒軸 軸承=0.98 聯(lián)軸器=0.99 齒輪=0.97 23=0.980.990.97=0.94p=p23=4.130.94=3.88kwn= n/i=78.12/1=78.12r/mint3=9550p/n=95503.88/78.12=474.32各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率p/kw轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩t/nm傳動型式傳動比效率04.5896045.56v帶傳動2.50.9514.35384108.18閉式齒輪傳動5.1120.9724.1378.12525.05彈性聯(lián)軸器1.00.9933.8878.12474.32四、傳動零件的設(shè)計計算1、v帶傳動的設(shè)計算(1)確定設(shè)計功率pc , 載荷有輕度沖擊， 2班制， =1.2（書218）pc=p=1.25.5=6.6kw(2)選取v帶的型號 根據(jù)pc和n0，因工作點處于b型區(qū)，故選b型帶。（課本圖13-15）(3)確定帶輪基準直徑、選擇小帶輪直徑由表10-4（書p214頁）確定=140mm驗算帶速v（書p211）v=7.03m/s在5m/s25m/s之間，故合乎要求。（書p220）確定從動輪基準直徑(書p211)=(1-)=140(1-0.02)=343mm按表10-5（書215頁）取從動輪基準直徑為=355mm (4)確定中心距a和帶的基準長度ld初定中心a（書p220）0. 取初定中心距7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)a=1.8(+)=1.8(140+355)=891mm確定帶的計算基準長度ld按式 l=2a+( +)+=2=2572.12由表10-2（書213頁）取標準ld =2500確定實際中心距=+=891+=855(5)驗算包角180-57.3=180-57.3=1651200 符合要求(6)確定帶根數(shù)z根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速n=960和小帶輪直徑140mm，由圖10-7（書p214頁）查得 p=2.2kw p=0.3 (i=2.5)由表10-6（書p218頁）查得 k=0.96由表10-2（書p212頁）查得k=1.03z=2.22根取z=3根 （7）、計算作用于軸上的載荷f單根v帶的初拉力：f0=500(-1)+q=500=217.57n式中q由表10-1（指導(dǎo)書140頁）查得q=0.17kg/m。f=2f=2217.573=1294n（8） 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶速v30m/s 材料用灰鑄鐵 用ht150或ht200 300mm 用輪輻式（9） 帶輪輪槽尺寸由表4-2（指導(dǎo)書224頁）得 h=15mm,h=3.5mm,e=19mm,f=11.5mm bd=14mm,=7.5mmb=(z -1)e+2f=(3-1)19+211.5=61mm圖4-1 小帶輪結(jié)構(gòu)圖圖4-2 大帶輪結(jié)構(gòu)圖五、齒輪的設(shè)計計算：1.選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 小齒輪45調(diào)質(zhì),=650mpa,=360mpa，硬度217255hb； 大齒輪45正火, =580mpa, =290mpa,硬度162217hb。齒輪精度等級為8級.計算循環(huán)次數(shù)nn=60nj=603841(536516)=6.7310（工作五年，兩班制）n=1.3110由圖11-14（指導(dǎo)書187頁）查得接觸疲勞的壽命系數(shù) =1.05 z=1.13由圖11-15（指導(dǎo)書187頁）查得接觸疲勞的壽命系數(shù) z=z=1.0取載荷系數(shù)s=1.0由圖11-13（b）（指導(dǎo)書186頁）查得 =690mpa ， =560mpa計算許用接觸應(yīng)力= z z =1.051.0=724.5mpa= z z=1.131.0=632.8mpa因 計算中取=632.8mpa2.按齒面接觸強度確定中心距小輪輪距 tt=9.5510=9.5510=108183nm初定螺旋角=11 由圖11-20（指導(dǎo)書193頁）查得z=0.98.初取kz=1.0取=0.35由表11-5（指導(dǎo)書181頁）查得z=188.9由圖11-7（指導(dǎo)書181頁）查得z=2.45減速傳動 u=i=5.112.計算中心距aa(u+1) =( 5.112+1) =154.6mm取中心距a=155mm估計模數(shù)m=(0.0070.02)a=1.093.1取標準模數(shù) m=2mm 小輪齒數(shù)z=24.89在允許范圍內(nèi)修正螺旋角與初選=11相近，z ,z可不修正齒輪分度圓直徑3驗算齒面接觸疲勞強度按電機驅(qū)動載荷輕度沖擊由表11-3得k=1.25由圖11-2（b）（指導(dǎo)書177頁）按8級精度和vz/100=1.02425/100=0.256m/s得kv=1.024 校核齒根彎曲疲勞強度=414mpa=314mpa=258mpa=414mpa安全=239mpa=314mpa安全5.齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計算=25 =127 m=2mm u=5.08 六 軸的設(shè)計計算1減速器高速軸的設(shè)計計算（1）選擇軸的材料軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理（2）按扭矩初步估算軸端直徑按公式 其中=110160，取=110=考慮軸端有一個鍵槽d1=26mm該段軸長ll=50mm（3）初選滾動軸承 該軸設(shè)計為斜齒齒輪軸，考慮到強度要求，選用圓錐滾子軸承。根據(jù)軸端尺寸，帶輪的定位方式和軸承的大概安裝位置，初選單列圓錐滾子軸承30207（4）設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)圖6-1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計示意圖a.軸的徑向（軸徑）尺寸的確定根據(jù)定位方式和軸承的大概安裝位置等初選d1=26mm,d2=30mm,d3=d4=35mm,齒輪軸的分度圓直徑d=51mm 。b.軸的軸向尺寸的確定各軸段如圖6-1所示 ，根據(jù)各軸段上安裝的零件寬度等結(jié)構(gòu)確定各段長分別為：d1段50mm,d2段48mm,d3、d4段均29mm,軸環(huán)均8mm c確定軸承的潤滑方式與密封方式齒輪軸的最大圓周速度： 由于v2m/s所以滾動軸承采用脂潤滑高速軸密封處的圓周速度v由于v2m/s，所以采用氈圈密封。低速軸密封處的圓周速度v由于v 計算軸承b的壽命= 預(yù)期壽命滿足要求九.高速軸鍵聯(lián)接的選擇和驗算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計計算得知：v帶帶輪材料為鋼 ，軸的材料為45鋼，v帶與軸的配合直徑為26mm，v帶輪轂長為50mm，傳遞轉(zhuǎn)矩t=45.56nm1.選擇鍵的材料、類型和尺寸。a.鍵的材料選用45鋼，b.選擇最常用的a型普通平鍵，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。c.鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d=26mm由標準中選定，鍵的長度由輪轂長確定，查表得bh=8*7,l=45mm.2.鍵聯(lián)接的強度計算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表9-7（指導(dǎo)書135頁）查得=100mpa。鍵的計算長度l=l-b=45-8=37mm =100mpa安全十 聯(lián)軸器的選擇在減速器低速軸與工作機之間需采用聯(lián)軸器聯(lián)接。由于工作機和減速器之間可能產(chǎn)生一定的徑向位移和角位移。故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。由式tc=t=1.5474.32=711.48nm n=78.12r/min由表2-14-1(課設(shè)指導(dǎo)書114頁) lh4聯(lián)軸器4084 gb/t50142003其公稱轉(zhuǎn)矩 tn=1250 nm711.48 nm，許用轉(zhuǎn)矩n=2800r/min78.12r/min 十一 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計參照參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1： 表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用ht200鑄造，必須進行去應(yīng)力處理。設(shè)計內(nèi)容計 算 公 式計算結(jié)果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機蓋凸緣厚度pp=2.5=2.512=30mmp=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑d0d0=48mmd0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）l1=32mml1=32mml2=30mml2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑d0d0=32mmd0=32mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）c1=24mmc1=24mmc2=20mmc2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑d0=26mmd0=26mm箱緣尺寸（扳手空間）c1=20mmc1=20mmc2=16mmc2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高hh=340mmh=340mm軸承旁凸臺半徑rr=c2=16mmr1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。取50mm軸承端蓋外徑d2d2=軸承孔直徑+(55.5) d3取d2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離kk= c1+ c2+(810)=44mmk=54mm軸承旁連接螺栓的距離s以md1螺栓和md3螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取s=d2s=180蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離）l1=k+=56mml1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm機蓋、機座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=40mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度（不包括凸臺）440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度（不包括凸臺）444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度（不包括凸臺）180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離61mm十二 減速器其他零件的選擇經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計，經(jīng)校核確定以下零件： 表9-1鍵 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）l9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機聯(lián)接處gb1096-90鍵107010870蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處gb1096-90鍵251102514110蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處gb1096-90鍵201102012110表9-2圓錐滾動軸承單位：mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸ddtbc蝸 桿gb297-847312（30312）6013033.53126蝸輪軸gb/t297-94302168014028.252622表9-3密封圈（gb9877.1-88）單位：mm安裝位置類型軸徑d基本外徑d基本寬度蝸桿b5580855808蝸輪軸b75100107510010表9-4彈簧墊圈（gb93-87）安裝位置類型內(nèi)徑d寬度（厚度）材料為65mn，表面氧化的標準彈簧墊圈軸承旁連接螺栓gb93-87-16164上下箱聯(lián)接螺栓gb93-87-12123表9-5擋油盤安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129mm12mm9mmq235 定位銷為gb117-86 銷838 材料為45鋼參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第132頁表2.8-7十三 減速器附件的選擇表10-1視孔蓋（q235）單位mmaa1a。b1bb0d4h150190170150100125m 81.5表10-2吊耳單位mm箱蓋吊耳dr eb42424220箱座吊耳bhhb3619.29.6924表10-3起重螺栓單位mmddlsd1cd2hm1635622716328422226表10-4通氣器單位mmdd1d2d3d 4dabsm181.5m331.583164012722chh1d1rkef1640825.440622表10-5軸承蓋（ht150）單位mm安 裝位 置d3dd 0d0d2ee1md4d5d6b1d1蝸