機械設計基礎課程設計帶式運輸機傳動裝置設計

1、學 號： 200830110226課 程 設 計題 目鑄造車間型砂輸送設備的傳動裝備設計教 學 院機電工程學院專 業(yè)機械制造及自動化班 級08機電專2姓 名鄧子云指導教師* * *2010年6月10日目錄一 前言6二 電動機的選擇6三 總傳動比和分配傳動比7四 運動與動力參數的計算8五 帶傳動的設計8六 齒輪傳動的設計計算10七 減速器箱體基本尺寸設計12八 軸的設計14九 聯軸器的選擇19十 對軸承的校核19十一 普通平鍵的選擇及校核20十二 潤滑方式與密封形式的選擇22十三 設計小結22十四 參考文獻23十五 附圖2420092010學年第2學期機械部件設計課程設計任務書設計名稱帶式運輸機

2、傳動裝置設計班級08機電專2地點 j2502一、課程設計目的課程設計是機械設計基礎課程重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。課程設計的基本目的是：1綜合運用機械設計基礎和其它先修課程的知識，分析和解決機械設計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。2通過設計實踐，逐步樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意見，熟悉掌握機械設計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。3通過設計計算、繪圖以及運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等有關設計資料，進行全面的機械設計基本技能的訓練。二、課程設計內容課程設計的內容主要包括：分析傳動裝置的總體方案；選擇電動機；傳動系統計算；傳動零件、軸、軸承、聯軸器等的設計計算和選擇；裝配圖和

3、零件圖設計；編寫設計計算說明書。課程設計中要求完成以下工作：1減速器裝配圖1張(a1圖紙)；2減速器零件圖2張(a3圖紙)；3設計計算說明書1份。附：（一）設計數據原始數據題 號12345678910運輸帶拉力f(n)30002800 27002600260025002750310030002900運輸帶速度v(m/s)1.82.22.42.52.62.72.52.12.32.4滾筒直徑d(mm)300330340350360380380300360320（二）工作條件該傳動裝備單向傳送，載荷有輕微沖擊，空載起動，兩班制工作，使用期限10年（每年按300天計算），運輸帶容許速度誤差為5%。（三

4、）運動簡圖（四）設計計算說明書內容0、封面（題目、班級、姓名、學號、指導老師、時間）1、目錄（標題、頁次）2、設計任務書（裝訂原發(fā)的設計任務書）3、前言（題目分析、傳動方案的擬訂等）4、電動機的選擇，傳動系統計算（計算電動機所需的功率、選擇電動機、分配各級傳動比，計算各軸轉速、功率和扭矩）5、傳動零件的設計計算（帶傳動設計計算，齒輪傳動設計計算）6、軸的設計計算及校核7、軸承的選擇和計算8、鍵聯接的選擇和校核9、聯軸器的選擇10、箱體的設計（主要結構和設計計算及必要的說明）11、潤滑和密封的選擇、潤滑劑的型號及容量、減速器的附件及說明12、設計小結（設計體會、本次設計的優(yōu)缺點及改進意見等）13

5、、參考資料（資料的編號 ，作者，書名，出版單位和出版年、月）三、進度安排第14周 周一 電動機選擇和機械傳動系統計算、帶傳動的設計計算周二 齒輪傳動的設計計算、低速軸的設計周三 低速軸的校核、高速軸的設計、軸承的選擇、聯軸器的選擇周四 軸承的校核、普通平鍵的選擇及校核、箱體的結構設計、潤滑方式和密封型式的選擇等周五 減速器裝配圖的草圖設計第15周 周一 周二 畫減速器裝配圖周三 畫零件圖周四 編寫課程設計說明書；課程設計總結周五 答辯四、基本要求課程設計教學的基本要求是： 1能從機器功能要求出發(fā)，分析設計方案，合理地選擇電動機、傳動機構和零件。2能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的載荷，

6、合理選擇零件材料，正確計算零件工作能力和確定零件主要參數及尺寸。3能考慮制造工藝、安裝與調整、使用與維護、經濟性和安全性等問題，對零件進行結構設計。4. 繪圖表達設計結果，圖樣符合國家制圖標準，尺寸及公差標注完整、正確，技術要求合理、全面。5. 在客觀條件允許的情況下，初步掌握使用計算機進行設計計算和使用計算機繪制裝配圖、零件圖的方法。機電基礎教研室 2010.5.15一 前言1. 題目分析運動簡圖根據任務書的要求，我們得知本設計為降速傳動，同時將電動機的輸出的轉矩升高。又由上運動簡圖可知，本設計中的機械為二級傳動機械，其中第一級為帶傳動（存在一定誤差），第二級為齒輪傳動（精度較高，可調整誤差

7、）。故在選定電動機并計算出總傳動比后要將傳動比進行合理分配，以達到最佳傳動效果。2. 原始數據：運輸帶的有效拉力：運輸帶的有效速度：滾筒直徑：二 電動機的選擇1. 選擇電動機類型：根據任務書要求可知：本次設計的機械屬于恒功率負載特性機械，且其負載較小，故采用y型三相異步電動機（全封閉結構）即可達到所需要求。另外，根據此處工況，采用臥式安裝。2. 選擇電動機的功率：工作機功率：工作機所需電動機輸出功率：（為傳動總機械效率）由任務書中的運動簡圖分析可知：29v帶傳動效率；齒輪傳動的軸承效率；齒輪傳動的效率；聯軸器的效率；滾筒軸承的效率；滾筒效率。查【2】表1-7得：（初選齒輪為八級精度）則有：（減

8、速器內部有2對軸承，其機械效率相同，均為）3. 確定電動機轉速：滾筒轉速為：取v帶傳動的傳動比范圍為：取單級齒輪傳動的傳動比范圍為：（工程經驗）則可得合理總傳動比的范圍為：故電動機轉速可選的范圍為：查【2】表12-1，得滿足要求的可選用電動機轉速為：970 r/min、1460 r/min。為了使得電動機與傳動裝置的性能均要求不是過高，故擇中選用1460 r/min的轉速。其初定總傳動比為：綜上，可選定電動機型號為：y160m-4。其相應參數列于表1：表1.所選用電動機的相關參數。電動機型號額定功率同步轉速滿載轉速總傳動比y160m-411kw1500 r/min(4級)1460 r/min1

9、0.92三 總傳動比和分配傳動比1. 總傳動比：由上一步算得知2. 分配傳動比：由工程經驗知頂分配傳動比除了滿足、外，還應滿足。故?。簐帶傳動比為，齒輪傳動比為。四 運動與動力參數的計算1 各軸轉速：軸：；軸：。2 各軸功率：軸：；軸：。3 各軸轉矩：軸：；軸：。表2.初步計算傳動參數功率（kw）初算轉速(r/min)初算轉矩(n*m)軸7.5264523.3137.35ii軸7.228133.7516.29帶輪傳動比齒輪傳動比2.793.914五 帶傳動的設計a. 帶型號、長度、根數；b. 中心距、帶輪直徑、寬度；c. 安裝初拉力、對軸作用力。1 求計算功率帶輪（?。┹斎牍β剩?，根據任務書所

10、述要求及所選電動機（三相一步電動機，工作于16小時內（兩班制），載荷變動?。◣捷斔蜋C）查【1】表13-8，得工況系數：。故有。2 選v帶型號：由于此處傳動功率適中，考慮到成本，故選用普通v帶。根據、查【1】圖13-15，可得該交點位于a、b型交界處，且稍偏向b型，故選用b型v帶。3 挑小徑（求大小帶輪基準直徑）：查【1】表13-9可知（帶輪直徑不可過小，否則會使帶的彎曲應力過大，降低其壽命）。查【2】表12-4得（小輪下端不可超過電動機底座，否則于地面相干涉，設計不合理）。查【1】表13-9下方推薦值，稍比其最小值大即可，故取。由【1】式13-9得，其中為滑動率（見【1】的211頁，此取0.

11、02）。查【1】表13-9下方帶輪直徑推薦值，尋其最近值得。雖實際取之交原定只小，但實際傳動比，其誤差，故滿足誤差范圍。4 驗算帶速：，在內，適合。（功率恒定時，速度越大則受力越??；但根據公式ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg知，速度越大會使帶的安裝初拉力及其對軸壓力增大，故應適中；根據工程實踐，得此范圍5到25間）5 估中定周長及反求實中（求v帶基長與中心

12、距a）:初步估算中心距：，為圓整計算，?。M足，工程經驗）。由【1】式13-2得帶長：，查【1】表13-2，對于b型帶選用帶長。再由【1】式13-16反求實際中心距：。6 驗算小輪包角：由【1】式13-1得：，合適。7 求v帶根數z：由【1】式13-15得：。此處查【1】表13-3得；根據，查【1】表13-5得；由查【1】表13-7得，查【1】表13-2得。故，取整根。8 求作用在帶輪軸上的壓力:查【1】表13-1得。由【1】式13-17得為其安裝初拉力。作用在軸上的壓力為：。9 v帶輪寬度的確定：查【1】表13-10得b型帶輪，故有帶輪寬度，故取。表3.所設計帶傳動中基本參數帶型號長度根數b

13、型2500mm3根中心距帶輪直徑寬度828mmd1=132,d2=35561mm安裝初拉力對軸壓力實際傳動比270.86n1610.45n2.744六 齒輪傳動的設計計算1. 選擇材料及確定許用應力：小齒輪：初選45鋼，調制處理。查【1】表11-1得知其力學性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取585計算，試其為線性變化取均值），彎曲疲勞極限（取445計算）。大齒輪：初選45鋼，正火處理（當大小齒輪都為軟齒面時，考慮到校齒輪齒根較薄，彎曲強度較低，且受載次數較多，故在選擇材料和熱處理時，一般使小齒輪齒面硬度比大齒輪高20-50hbs）。查【1】表11-1得知其力學性能如下：硬度，接觸疲勞極限（取37

14、5計算），彎曲疲勞極限（取310計算）。由表【1】11-5得：（一般可靠度，取值稍偏高用于安全計算）。由此得：，；，。2. 按齒面接觸強度設計：根據前計算可得齒輪傳動所需傳動比為，軸實際轉速為。設齒輪按8級精度制造，查【1】表11-3得(電動機，中等沖擊)，此取1.3計算。查【1】表11-6得齒寬系數為（軟齒面，對稱分布），此取1計算。則小齒輪上轉矩為：。查【1】表11-4?。ㄥ戜摚钊?，故有：上公式中所代是為了安全計算，使得兩齒輪均適用。齒數?。ㄜ淉X面，硬齒面），則有，取整得（滿足傳動比的前提下，盡可能使兩齒數互質）。故實際傳動比；其誤差為；故滿足誤差范圍。初估模數為，查【1】表4-1得標

15、準模數為，故實際分度圓直徑為：。中心距為：。初估齒寬為：，圓整取（保證嚙合，故取小齒輪比大齒輪寬5到10毫米）。3. 驗算齒輪彎曲強度：查【1】圖11-8，可得齒形系數；齒根修正系數。由【1】式1-5知：，。安全。4. 齒輪的圓周速度：，對照【1】表11-2知即可，故選取8級便可達到要求。表4.齒輪傳動設計的基本參數材料熱處理齒數分度圓直徑齒寬小齒輪45鋼調制3193105大齒輪45鋼正火123369100模數實際傳動比中心距33.97231七 減速器箱體基本尺寸設計根據【2】表中11-1中的箱體基本尺寸經驗公式可算出如下數據：1. 箱體壁厚：箱座：（取8mm）；箱蓋：（取8mm）。2. 凸緣

16、：箱蓋凸緣厚度，箱座凸緣厚度，箱座底凸緣厚度。3. 螺釘及螺栓：地腳螺釘直徑；地腳螺釘數目：；軸承旁連接螺栓直徑；蓋與座連接螺栓直徑；連接螺栓的間距；軸承端蓋螺釘直徑；視孔蓋螺釘直徑；定位銷直徑（取整得）。4. 螺釘螺栓到箱體外避距離：查【2】表11-2得：至箱體外壁距離為：；到凸緣邊緣距離：；軸承旁凸臺半徑：；箱體外壁至軸承端面距離：。5. 箱體內部尺寸：大齒輪齒頂圓與箱體內壁距離；齒輪端面到箱體內壁的距離（增加散熱）；箱蓋、箱座肋厚。6. 視孔蓋由于單級減速器中心距為231mm，故查【2】表11-2得：視孔蓋長，橫向螺栓分布距離，視孔蓋寬，縱向螺栓分布距離，螺栓孔直徑，孔數4個。7. 其中

17、吊耳和吊鉤吊耳環(huán)的結構設計：根據【2】表11-3中的推薦設計公式知：吊耳肋厚度為，吊耳環(huán)孔徑為，倒角為，吊耳環(huán)空心到箱體外壁距離為。吊鉤的結構設計：吊鉤長，吊鉤高，吊鉤內深，吊鉤內圓半徑，吊鉤厚度。八 軸的設計a. 高速軸:1. 選擇軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】表14-3得：彎曲需用應力（靜）。2. 初步估算軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。故，由于開了一個鍵槽，故（圓整）。3. 軸的結構設計：根據高速軸上所需安裝的零件，可將其分為7

18、段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝大帶輪，處安裝軸承端蓋，處安裝一號軸承與套筒，處安裝小齒輪，處安裝二號軸承）1) 徑向尺寸：根據常用結構，取；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大帶輪）倒角推薦值為1mm，故取，由于查【2】表7-12得知氈圈系列中要求的軸徑均為0、5圓整數，故此修正為；此先選軸承為6208型號軸承（無軸向力，故選深溝球軸承，直徑系列選2號輕系列；為便于安裝及軸上尺寸基準，選08號內徑），查【3】表16-1知所選軸承內徑為40mm，且軸承寬度，故取；為方便加工測量，?。ù艘矠樾↓X輪內孔直徑）；查【3】表16-1得安裝直徑，故查【4】表11-3選取“”，故

19、；對齒輪內孔倒角1.6mm，故?。ㄈ?2mm）;由于對稱分布故，。2) 軸向尺寸：由【1】圖13-17得：根據大帶輪的內孔寬（取1.5計算），為防止由于加工誤差造成的帶輪晃動，取；確定軸承潤滑方式：，故選取脂潤滑方式；為防止箱體內部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內壁距離取大于8mm（由于所選套筒長度25mm，故軸承斷面到箱體內壁的距離取15mm），為適宜齒輪傳動時散熱，取齒輪距箱體內壁為（此取10mm）,故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；軸環(huán)取，故??；由于安裝時齒輪箱體軸承均對稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內壁的距離，前所選軸承端蓋螺釘知：由【2】11-1

20、0中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取a級m8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，此時取。圖1. 高速軸結構設計示意圖4. 對高速軸進行彎扭強度校核：據【1】式11-1可求得：圓周力，徑向力（標準安裝，故壓力角為20）；根據前軸的結構設計可得：帶輪中心到一號軸承中的距離；一號軸承到齒輪中心的距離；齒輪中心到二號軸承中心的距離；故有兩軸承中心距為。1) 求垂直面的支承反力：根據受力分析，可列方程：（齒輪在兩軸承中心）。故可求得：。2) 求水平支撐反力：3) 帶輪對軸的作用力在指點產生的反力：；（外力f作用方向與帶傳動的布置有關，在具體布置尚未確定前，可按最不利情況考慮）。4

21、) 繪制垂直面的彎矩圖（如圖b）：。5) 繪制水平面的彎矩圖（如圖c）：。6) 力產生的彎矩圖（如圖d）：。7) 求合成彎矩圖（如圖e）：考慮最不利情況，直接由公式得（其中）。8) 折合當量彎矩（如圖f）：由前算出,查【1】中246面“由轉矩性質而定的折合系數”知，故，。圖2. 高速軸彎扭強度校核圖9) 計算危險截面處軸的許用直徑：由（圖1）知軸上安裝小齒輪的截面為危險截面，故由【1】式14-6可得：。由此可知，此軸安全。b. 低速軸：1. 選擇軸的材料、熱處理方式：由于無特殊要求，選擇最常用材料45鋼，調制處理。查【1】表14-1得知：硬度：；強度極限：；屈服極限：；彎曲疲勞極限：。查【1】

22、表14-3得：彎曲需用應力（靜）。2. 初步估算軸最小直徑：由【1】式14-2得：，查【1】表14-2得（取118計算）。由前計算可知：，故，由于開了一個鍵槽，故。3. 軸的結構設計：根據低速軸上所需安裝的零件，可將其分為7段，以表示各段的直徑，以表示各段的長度。（處安裝聯軸器，處安裝軸承端蓋，處安裝三號軸承與套筒，處安裝大齒輪，處安裝四號軸承）1) 徑向尺寸：聯軸器的初步選擇：根據低速軸的計算轉矩與轉速查【2】表8-2可選用凸緣聯軸器，型號為“”，可得其軸孔直徑為，深孔長度為。根據上所選聯軸器，??；根據密封氈圈的標準，?。桓鶕颂幊叽邕x擇6212型號軸承（查【3】表16-1知所選軸承內徑為6

23、0mm，外徑為110mm，且軸承寬度），故??；為方便測量??；查【3】表16-1得安裝直徑，故查【4】表11-3選取“”，故；查【2】1-27知倒角倒圓推薦值為：，故孔（大齒輪）倒角推薦值為2mm，故?。粸閷ΨQ分布，故取，。2) 軸向尺寸：確定軸承潤滑方式：故選取脂潤滑方式。根據上定箱體兩內壁間的寬度可算得大齒輪到箱體內壁的距離為12.5mm, 為防止箱體內部潤滑油漸到軸承上沖走潤滑脂，將軸承與箱體內壁距離取大于8mm（為套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒檔齒輪時，為保證精度取，故同時將修正為；軸環(huán)取，故?。挥捎诎惭b時齒輪箱體軸承均對稱分布，取，（包括越程槽尺寸）；軸承到端蓋內壁的距離，由于

24、軸承外徑為110mm故，選端蓋螺釘為，由【2】11-10中公式得軸承端蓋厚度，查【2】表3-9可取a級m8非全螺線的螺栓（即）此時取端蓋到大帶輪的扳手空間為，故此取，由上選聯軸器可知。附圖3. 低速軸結構設計示意圖4. 對高速軸進行彎扭強度校核（略）。九 聯軸器的選擇根據前選出的聯軸器設計的低速軸校核得知，軸滿足要求，故聯軸器定為：。十 對軸承的校核a. 對軸承6208的壽命計算：將任務書中的使用期限換算為小時得其使用壽命必須大于48000小時。根據【1】式16-2知其壽命計算為，查【1】附表1可知其徑向基本額定動載荷為，而球軸承取，由上軸的校核計算得知其當量動載荷為，故帶入公式得：其壽命為，

25、滿足要求。b. 對軸承6212的壽命計算：將任務書中的使用期限換算為小時得其使用壽命必須大于48000小時。根據【1】式16-2知其壽命計算為，查【1】附表1可知其徑向基本額定動載荷為，而球軸承取，由上軸的校核計算得知其當量動載荷為，故帶入公式得：其壽命為，滿足要求。十一 普通平鍵的選擇及校核根據工程經驗，此處無特殊要求，故均選用a型平鍵連接。1. 帶輪處鍵連接：由于此處軸徑為30mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的l系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。2. 小齒

26、輪處鍵連接：由于此處軸徑為45mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的l系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。3. 大齒輪處鍵連接：由于此處軸徑為65mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的l系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。4. 聯軸器處鍵連接：由于此處軸徑為50mm，查【1】表10-9得：選用，由于此處轉矩不大，選取鑄鐵為材料，故由表下的

27、l系列選取，即。對平鍵進行強度校核：查【1】表10-10得其許用擠壓應力為（輕微沖擊），根據【1】式10-26得：，故符合要求。十二 潤滑方式與密封形式的選擇潤滑方式：由軸的設計中確定的軸承潤滑方式知：軸承為脂潤滑。齒輪為油潤滑。密封方式：伸出軸端蓋處選用氈圈密封。箱蓋與箱體間采用安裝前涂一層水玻璃的方式密封。十三 設計小結經過兩個星期的實習，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過實習，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識到老一輩電子設計為我們的社會付出。我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設計也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的合作，我感覺我和同學們之間的距離更加近了；我想說，確實很累，但當我們看到自己所做的成果時，心中也不免產生興奮； 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會作出我們應該做的一切，這有什么不好？我們不斷的反問自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認為設計的