哈理工机械课程设计实验

机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计带式输送机中的传动装置专业年级：自动化2班学号：1430130220学生姓名：苗雨萌指导教师：刘同亮电气系完成时间2016年3月5日机械设计课程设计任务书学生姓名：苗雨萌学号：1430130220专业：自动化2班任务起止时间：2016年3月1日至2016年3月5日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、传动方案如图1所示：1—电动机；2—V带传动；3—单级圆柱齿轮减速器4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承图1带式输送机减速装置方案图二、原始数据滚筒直径d/mm400传送带运行速度v/(m/s)1.6运输带上牵引力F/N1900每日工作时数T/h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.低速轴零件图1张（A3图纸）2.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）3.设计说明书1份在1周内完成并通过答辩参考资料：《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》《工程力学》《机械制图》指导教师签字：刘同亮2015年3月2日目录一、电机的选择................................................................................1二、传动装置的运动和动力参数计算............................................2三、V带传动设计............................................................................3四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）............................5五、轴的结构设计计算....................................................................7六、轴的强度校核.............................................错误!未定义书签。七、校核轴承寿命.............................................错误!未定义书签。八、键连接的选择和计算..............................................................12九、箱体的设计..............................................................................13十、心得体会..................................................................................141一、电机的选择1.1选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380VY型1.2电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.36kWV带效率1：0.96滚动轴承效率（一对）2：0.96闭式齿轮传动效率（一对）3:0.97联轴器效率4：0.97工作机（滚筒）效率5(w)：0.96传输总效率=0.84则，电动机所需的输出功率Pd=PW/=4.96kW1.3电机转速确定卷筒轴的工作转速W601000πvnD=76.43r/minV带传动比的合理范围为2~4，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为3-5，则总传动比的合理范围为'i=6-20，故电动机转速的可选范围为：dW'nin=458.6~1528.6r/min2在此范围的电机的同步转速有:10001500r/min依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型号：Y132M-6额定功率Ped：4同步转速n：1000R/min满载转速nm：960二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比：mWnin12.562.1分配传动比及计算各轴转取V带传动的传动比i0=2.5则减速器传动比i=i/i0=5.024取一级圆柱齿轮减速器高速级的传动比11.4ii2.646则低速级传动比21iii1.8992.2传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴）0dPP4.96kW0mnn960r/min0009550PTn49.34Nm1轴（高速轴）101PP4.76kW010nni384r/min31119550PTn118.38Nm2轴（低速轴）2123PP4.571kW121nni30.573r/min2229550PTn1427.83Nm3轴（滚筒轴）3223PP4.39kW232nni30.573r/min3339550PTn1371.292Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，1~3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出0轴51.90344.2014401轴49.3148.81654.04647.5072021.002轴48.3247.842326.472303.20198.353.630.983轴47.3546.886383.296319.4670.842.801.004轴47.3546.886383.296319.4670.8410.95三、V带传动设计3.1确定计算功率根据已知条件结合教材《机械设计基础》由图/表13-9得到工作情况系数KA=1.4，故Pca=KAPd=5.838kW。43.2选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材《机械设计基础》由图/表13-15确定所使用的V带为A型。3.3确定带轮基准直径并验算带速(1)结合教材《机械设计基础》由图/表13-15，初选小带轮直径dd1=100mm。(2)验算带速：d1mπ601000dnv5.0265m/s，满足5m/sv30m/s。(3)计算大齿轮的基准直径d20d1did250mm。3.4确定V带中心距和基础长度(1)根据d1d20d1d20.7()2()ddadd，初定中心距a0=500mm。(2)计算所需的带长2d1d2d00d1d20π2()24ddLadda=1561.029mm。由图/表13-2，对A型带进行基准长度Ld=1640mm。(3)实际中心距dd00-2LLaa742.5mm中心距的变化范围mindmaxd0.0150.03aaLaaL514.886-588.686mm。3.5验算小带轮包角ood2d1118057.3dda164.068°120°合格。3.6计算V带根数Z由nm，dd1结合教材《机械设计基础》查图/表13-4得P0=1.32kW。5由nm，i0，A型带，查图/表13-6得P0=0.17kW。已知1查表13-8得K=0.92，已知Ld查表13-2得KL=1.44则V带根数ca00αL()PzPPKK5.19，取z=6。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1高速级齿轮传动设计计算(1)选择材料及确定许用应力由教材《机械设计基础》表11-1确定以下参数：表4-1高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度Hlim1/MPaFE1/MPa小齿轮调质255-321HBS750600大齿轮调质229-363HBS700590由表11-5，取安全系数SH=1.0，SF=1.25。则许用应力为：Hlim1H1H[]S750MPaHlim2H2H[]S700MPaFE1F1F[]S480MPaFE2F2F[]S472MPa(2)按齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计基础》表11-3得载荷系数K=1，由表11-6得齿宽系数Φd=1，由表11-4可得弹性系数ZE=188.912MPa。小齿轮传递的（输入）转矩：T1=118380Nmm(注意单位换算)小齿轮分度圆直径：621131td1min12.32EHKTiZdi62.602mm。齿数取z1=32，z2=i1z1≈161故实际传动比i1=z2/z1=5.031。齿宽d1tbd53mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2=55mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(5~10)=60mm。模数m=d1t/z1=1.655，按表4-1，取标准模数m=2，实际分度圆直径11dzm64mm，2d322mm，中心距122dda193mm。(3)齿轮的圆周速度11π601000dnv1.287m/s。对照表11-2可知，选着8级精度是合适的。4.3传动齿轮的主要参数表4-3传动齿轮的主要参数小齿轮大齿轮齿数z32117中心距a/mm298模数m/mm4齿宽b/mm125120分度圆直径d/mm128468齿顶高ha/mm44齿根高hf/mm66齿高h/mm1010齿顶圆直径da/mm136476齿根圆直径df/mm1164567五、轴的结构设计计算5.1高速轴的计算（1轴）根据表14-1得，高速轴材料为：45钢制，热处理方式：调质，许用弯曲应力[σ-1b]=300MPa。(1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表14-2得常数A0=106.1413101PdAn24.571mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为25.308mm，圆整后暂取d1=26mm。(2)轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：8表5-1高速轴径向尺寸确定轴段直径d/mm确定方法说明d1=26参考一般减速器机构轴的外端直径d2=30.8按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取穿过轴承盖周段的轴径d2=d1+2h=d1+2×0.07d1d3=35考虑到轴承的内孔标准d3=d7两轴承类型相同d4=44.8直径为d4的轴段为轴头d5=51.2轴环直径d6=58.17根据轴承安装直径查手册可得d7=35d3=d7(3)轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）：经验值的计算与选取：9轴承端盖至箱外传动件间的距离L=16箱座壁厚=8联接螺栓至外箱壁的距离C1=24；至凸缘边距离C2=22轴承座宽度L=C1+C2++(5~10)=59齿轮至机体内壁的距离2=12大齿轮齿轮端面的距离3=10轴承内侧至箱体内壁的距离4=12（指导书38页图5-12）表5-2高速轴轴向尺寸确定轴段长度L/mm确定方法说明L1=53L1比B1短1~3mmHL3弹性注销联轴器J型轴孔长度为L2=54L3=60L3=B3+Δ2+L2Δ2=10~15mmL2=5~10mmL4=58L4比B2长1~3mm轮毂宽度为B2=82mmL5=10轴环宽度为b≥1.4hL6=14L6=Δ2+L2-L5Δ2=10~15mmL2=5~10mmL7=16加1mm的挡油环轴承的宽度B3为19mml1=80.5l2=82.5l3=60.55.3低速轴的计算（3轴）根据表14-1得，低速轴材料为：45钢制，热处理方式：调质，许用弯曲应力[σ-1b]=300MPa。(1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表14-2得常数A0=106.141033103PdAn56.333mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为58.023mm，圆整后暂取d1=59mm。(2)轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：表5-5低速轴径向尺寸确定轴段直径d/mm确定方法说明d1=59参考一般减速器机构轴的外端