課程設(shè)計帶式輸送機傳動裝置設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計計算說明書 設(shè)計題目：帶式輸送機傳動裝置設(shè)計設(shè) 計 者： 聶敦高學(xué) 號： 10130240專業(yè)班級： 機械-1005班指導(dǎo)教師： 李 克 旺完成日期： 2012年12月 12 日北京交通大學(xué)海濱學(xué)院目 錄一 課程設(shè)計的任務(wù)3二 電動機的選擇4三 傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比5四 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算6五 傳動零件的設(shè)計計算7六 軸的設(shè)計、校核16七 滾動軸承的選擇和計算20八 鍵連接的選擇和計算21九 聯(lián)軸器的選擇22十 潤滑和密封的選擇23 十一箱體的設(shè)計24十二 設(shè)計總結(jié)27十三 參考資料28一、 課程設(shè)計的任務(wù)1設(shè)計目的課程設(shè)計是機械設(shè)計課程重要的教學(xué)

2、環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計的主要目的是：(1)通過課程設(shè)計使學(xué)生綜合運用機械設(shè)計課程及有關(guān)先修課程的知識，起到鞏固、深化、融會貫通及擴展有關(guān)機械設(shè)計方面知識的作用，樹立正確的設(shè)計思想。(2)通過課程設(shè)計的實踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法和步驟。(3)提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計能力，如計算能力、繪圖能力以及計算機輔助設(shè)計(cad)能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計資料(手冊、圖冊等)的使用，掌握經(jīng)驗估算等機械設(shè)計的基本技能。2設(shè)計題目：帶式輸送機傳動裝置設(shè)計。帶式輸送機已知條件：方案編號12345678910輸送帶工作拉力f

3、(n)3400330031502550245024001400130012001100輸送帶工作速度v(m/s)0.750.800.901.101.101.152.02.12.22.25鼓輪直徑d(mm)2452402352302252202302252202153.設(shè)計任務(wù)1選擇（由教師指定）一種方案，進行傳動系統(tǒng)設(shè)計；2確定電動機的功率與轉(zhuǎn)速，分配各級傳動的傳動比，并進行運動及動力參數(shù)計算；3進行傳動零部件的強度計算，確定其主要參數(shù)；4對齒輪減速器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制減速器裝配圖（草圖和正式圖各1張)；5 校核中間軸的強度、軸承壽命、鍵強度；6 繪制中間軸及中間軸大齒輪

4、零件工作圖（注：當中間軸為齒輪軸時，可僅繪一張中間軸零件工作圖即可）；7編寫課程設(shè)計說明書。4傳動裝置部分簡圖二、電動機的選擇1電動機類型的選擇按已知工作要求和條件選用y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動。2 確定電動機輸出功率pd電動機所需的輸出功率pd=pw/ 其中：pw-工作機的輸入功率-由電動機至工作機的傳動總效率工作機的輸入功率：總效率 =3軸承·2齒輪·2聯(lián)軸器·帶 查表可得：帶 =0.97， 軸承=0.99，齒輪=0.98， 聯(lián)軸器=0.99，則 = 0.993×0.982×0.992×0.97= 0.886

5、電動機所需的功率：pd = pw/=2.475/0.886=2.793 kw3確定電動機轉(zhuǎn)速工作機轉(zhuǎn)速nw nw= r/min確定電動機轉(zhuǎn)速可選范圍:雙級圓柱齒輪傳動比范圍為i減=1220，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為:nd=nw i總=( 1220) nw = ( 1220)×199.97 =2399.643999.4 r/min其中： i總= i減=1418i減減速器傳動比符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750、1000、1500 、3000 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出適用的電動機型號。（建議：在考慮保證減速器傳動比i減>14時，來確定電機同步轉(zhuǎn)速）。4.確定電動機

6、型號根據(jù)所需效率、轉(zhuǎn)速，由機械設(shè)計手冊 或指導(dǎo)書選定電動機： y100l-2 型號（y系列）數(shù)據(jù)如下: 額定功率: p=3 kw (額定功率應(yīng)大于計算功率)滿載轉(zhuǎn)速：nm =2880r/min （nm電動機滿載轉(zhuǎn)速）同步轉(zhuǎn)速： 3000r/min電動機軸徑: 28mm電動機軸長: 60mm三、傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比1傳動裝置的總傳動比i總= i減= nm/ nw = 2880/199.97 =14.4nw工作機分配軸轉(zhuǎn)速2分配各級傳動比減速器傳動比分配原則：各級傳動尺寸協(xié)調(diào)，承載能力接近，兩個大齒輪直徑接近以便潤滑（浸油深度）。i減=i高*i低i高高速級傳動比i低低速級傳動比建議取

7、： i高=（1.21.3)i低則： i減= （1.21.3) i2低 i低= i高=1.3 i低=1.3×3.382=4.326 四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算1計算各軸的轉(zhuǎn)速軸（高速級小齒輪軸）：n=nm/i帶=2880 r/min軸（中間軸）：n= n/ i高=2880/4.326 =665.74 r/min軸（低速級大齒輪軸）：n=n/i低=665.74/3.328=200.04 r/min軸（與軸通過聯(lián)軸器相連的軸）: nw= n=200.04 r/min2計算各軸的輸入功率和輸出功率軸： p入=pd·聯(lián)軸器帶=2.793×0.99 =2.765 kw

8、p出= p入·軸承=2.765×0.99 =2.737 kw軸： p入= p出·齒輪 =2.737×0.98 =2.682 kwp出= p入·軸承 =2.682×0.99 =2.655 kw軸： p入= p出·齒輪 =2.655×0.98 =2.602 kwp出= p入·軸承 =2.602×0.99 =2.576 kw軸: p入= p出·聯(lián)軸器 = 2.576×0.99 =2.550 kwpw=p出= 2.550×0.99 =2.474 kw3.計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩和

9、輸出轉(zhuǎn)矩 公式: t=9.55×106×p/n (n·mm) 軸：t入=9.55×106×p入/ n=9.55×106×(2.765/2880)=9169 (n·mm) t出=9.55×106×p出/ n=9.55×106×(2.737/2880)=9076 (n·mm) 軸：t入=9.55×106×p入/ n=9.55×106×(2.682/665.74)=38473 (n·mm) t出=9.55×106

10、×p出/ n=9.55×106×(2.655/665.74)=38086 (n·mm) 軸: t入=9.55×106×p入/ n=9.55×106×(2.602/200.04)=124220 (n·mm) t出=9.55×106×p出/ n=9.55×106×(2.576/200.04)=122979 (n·mm) 軸：t入=9.55×106×p入/ n=9.55×106×(2.550/200.04)=121738

11、(n·mm) tw=t出=9.55×106×p出/ n =9.55×106×(2.474/200.04)=118110 (n·mm) 電機輸出轉(zhuǎn)矩: t=9.55×106×(2.793/2880)=9262 (n·mm) 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表：軸名功率p（kw）轉(zhuǎn)矩t （n·mm）轉(zhuǎn)速n（r/min）傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸-2.793-926228801-軸2.7652.7379169907628804.326 -軸2.6822.6653847338086665

12、.743.328-軸2.6022.576124220122979200.041-軸2.5502.474121738118110200.04五、傳動零件的設(shè)計 <1>設(shè)計高速級齒輪1.選精度等級、材料及齒數(shù)，齒型1)確定齒輪類型兩齒輪均為標準圓柱斜齒輪。2)材料選擇。由表101選擇小齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240hbs，大齒輪材料為45鋼(正火)，硬度為200hbs，二者材料硬度差為40hbs。3)運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(gb 1009588)4)選小齒輪齒數(shù)124，大齒輪齒數(shù)21·14.326×24=103.824,取 z2=10

13、4。5)選取螺旋角。初選螺旋角，左旋。2.按齒面接觸強度設(shè)計按式（1021）試算，即1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1)試選 (2)由圖1030，選取區(qū)域系數(shù)(3)由圖1026查得 +=0.78+0.87=1.65(4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 t=95.5×10p/n=95.5×10×2.737/2880=9076 (5)由表107選取齒寬系數(shù)(6)由表106查得材料的彈性影響系數(shù)(7)由圖1021按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限(8)由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(9)由圖1019查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)(10)計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力取

14、失效概率為1%，安全系數(shù)為s=1，由式1012得2)計算(1)試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得(2)計算圓周速度(3)計算齒寬b及模數(shù)(4)計算縱向重合度(5)計算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)根據(jù)，7級精度，由圖108查得動載荷系數(shù)由表104查得由圖1013查得假定，由表103查得故載荷系數(shù) (6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式1010a得(7)計算模數(shù)3.按齒根彎曲強度設(shè)計由式1017 1)確定計算參數(shù)(1)計算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù)(3)計算當量齒數(shù)(4)查取齒形系數(shù)由表105查得,(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得,(6)由圖1020c查

15、得，小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限(7)由圖1018查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù)(8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.4，由式1012得(9)計算大小齒輪的大齒輪的數(shù)據(jù)大2)設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取1.5mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有取，則4.幾何尺寸計算1)計算中心距 調(diào)整中心距: () 所以改變使中心距滿足要求。 所以 取，則重新計算中心距將中心距圓整為2)按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正驗算

16、中心距：所以中心距滿足要求；3)計算大、小齒輪的分度圓直徑4)計算大、小齒輪的齒根圓直徑5)計算齒輪寬度圓整后取； 5.驗算合適<二>、設(shè)計低速級齒輪1.選精度等級、材料及齒數(shù)，齒型1)確定齒輪類型兩齒輪均為標準圓柱直齒輪2)材料選擇。小齒輪材料為40鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，大齒輪材料為45鋼（正火），硬度為200hbs，二者材料硬度差為40hbs。3)運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度4)選小齒輪齒數(shù)z124，大齒輪齒數(shù)z2·z13.328×24=79.87，取=80。 2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由設(shè)計計算公式109a進行試算，即 1)確定

17、公式各計算數(shù)值(1)試選載荷系數(shù)(2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t=95.5×10p/n=95.5×10×2.655/665.74=38086(3)由表107選取齒寬系數(shù)(4)由表106查得材料的彈性影響系數(shù)(5)由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限大齒輪的接觸疲勞強度極限(6)由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(7)由圖1019曲線1查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)， (8)計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為s=1，由式1012得 2)計算(1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值(2)計算圓周速度v (3)計算齒寬b(4)計算齒寬與齒高之比 bh

18、 (5)計算載荷系數(shù)k 根據(jù)，7級精度，由圖108查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表103查得 由表102查得使用系數(shù).25由表104查得 由圖1013查得故載荷系數(shù) (6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式1010a得(7)計算模數(shù)3.按齒根彎曲強度設(shè)計由式105得彎曲強度的設(shè)計公式為1)確定公式內(nèi)的計算數(shù)值(1)由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限(2)由圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)， (3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)為s=1.4，由式1012得 (4)計算載荷系數(shù)(5)查取齒形系數(shù)由表105查得，(6)取應(yīng)力校正系數(shù) 由表105查得

19、(7)計算大小齒輪的，并比較大齒輪的數(shù)據(jù)大2)設(shè)計計算待添加的隱藏文字內(nèi)容3對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.66，并就近圓整為標準值2。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有，取大齒輪齒數(shù)取4.幾何尺寸計算1)計算分度圓直徑2)計算齒根圓直徑3)計算中心距將中心距圓整后取。4)計算齒寬取5.驗算合適六.中間軸（軸） 1.中間軸上的功率轉(zhuǎn)矩 2.求作用在齒輪上的力高速大齒輪: 低速小齒輪: 3.初定軸的最小直徑 選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表153，取，于是由式152初步估

20、算軸的最小直徑中間軸上有兩個鍵槽，最小軸徑應(yīng)增大10%15%，取增大12%得，圓整的。這是安裝軸承處軸的最小直徑,由高速級軸知。4.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 (1)初選型號6207的深溝球軸承參數(shù)如下，基本額定動載荷基本額定靜載荷，故。軸段1和5的長度相同,故取。(2)軸段2上安裝高速級大齒輪,為便于齒輪的安裝,應(yīng)略大與,可取。齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,即靠緊,軸段2的長度應(yīng)比齒輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬，取。大齒輪右端用軸肩固定,由此可確定軸段3的直徑, 軸肩高度,取 ，。(3)軸段4上安裝低速級小齒輪,為便于齒輪的安裝, 應(yīng)略大與,可取。

21、齒輪右端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段4的長度應(yīng)比齒輪轂長略短,若轂長與齒寬相同,已知齒寬，取。取齒輪齒寬中間為力作用點,則可得, ，(4)參考表152，取軸端為，各軸肩處的圓角半徑見圖93。圖93 中間軸的結(jié)構(gòu)布置簡圖5.軸的受力分析、彎距的計算1)計算支承反力： 在水平面上 在垂直面上： 故 總支承反力：2)計算彎矩在水平面上：在垂直面上： 故 3)計算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖 4）計算當量彎矩 6.作受力、彎矩和扭矩圖圖94軸受力、彎矩和扭矩圖七.滾動軸承的選擇和計算1)校核軸承a和計算壽命徑向載荷軸向載荷,查表13-5得x=1,y=0,按表13-6,取, 故因為，校核安全

22、。該軸承壽命2)校核軸承b和計算壽命 徑向載荷 當量動載荷，校核安全該軸承壽命查表13-3得預(yù)期計算壽命，故安全。八.選用校核鍵1)低速級小齒輪的鍵由表61選用圓頭平鍵（a型），小齒輪軸端直徑d=40mm,，小齒輪齒寬b=75mm，。 由式61，查表62，得 ，鍵校核安全2)高速級大齒輪的鍵 由表61選用圓頭平鍵（a型），大齒輪軸端直徑d=40mm，大齒輪齒寬b=45mm，。 由式6，查表62，得 ，鍵校核安全8.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，3處當量彎矩最大，并且有較多的應(yīng)力集中，為危險截面， 所以滿足要求根據(jù)式155，并取， 由表查得，校核安全。九.聯(lián)軸器的選擇 1、

23、選用類型及型號 為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，軸選型號 lt5，軸選型號lt6。 2、校核 1）、軸上聯(lián)軸器 計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 取 , 軸轉(zhuǎn)速n=2880r/min 軸徑d=28mm 從彈性套柱銷聯(lián)軸器（gb/t 4323-2002）查得lt5公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速n=4600r/min 軸徑為 25-35mm之間 聯(lián)軸器合用2）、軸上的聯(lián)軸器 計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 取 , 軸轉(zhuǎn)速n=200.04r/min 軸徑d=32mm從彈性套柱銷聯(lián)軸器（gb/t 4323-2002）查得lt6公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速n=3800r/min 軸徑為32-42mm之間 聯(lián)軸器合用十. 潤滑密封設(shè)計（1

24、） 齒輪的潤滑：除少數(shù)低速（v0.5m/s）小型減速器采用脂潤滑外，絕大多數(shù)減速器的齒輪都采用油潤滑。本設(shè)計高速級圓周速度v12m/s，采用浸油潤滑。為避免浸油潤滑的攪油功耗太大及保證輪赤嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油齒高為適度，但不應(yīng)小于10mm。浸油潤滑的油池應(yīng)保持一定的深度和貯油量。油池太淺易激起箱底沉查和油污。一般齒頂圓至油池底面的距離不應(yīng)小于3050mm。為有利于散熱，每傳遞1kw功率的需油量約為0.350.7l。齒輪減速器的潤滑油黏度可按高速級齒輪的圓周速度v選?。簐2.5可選用中極壓齒輪油n320。（2）軸承的潤滑當減速器中浸油齒輪的圓周

25、速度v1.52m/s時，油飛濺不起來，應(yīng)選用脂潤滑。十一.箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 減速器的下箱體采用鑄造（ht200）箱蓋采用(ht150)制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合.1. 機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2. 考慮到機體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xh為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為ra6.33. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8，圓角半徑為r=3。機體外型簡單，拔模方便.4. 對附件

26、設(shè)計 a 視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用m6緊固b 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。c 油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.d 通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內(nèi)為壓力平衡.e 蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.f 定位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.g 吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體.減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下名稱符號計算公式結(jié)果機座壁厚8機蓋壁厚8機蓋凸緣厚度12機座