机械课程设计说明书(带式运输机传动装置)

课程设计说明书机械设计（机械设计基础）设计题目带式运输机传动装置学院冶金科学与工程专业班级设计者学号指导教师完成日期2009年1月8日中南大学目录一、前言…………….…………………………………………二、设计任务…………….……………………………………三、计算过程及计算说明一传动方案的分析和拟定…………….……………………………二电动机的选择……………………………………….………………….…三传动装置的运动参数及动力参数计算………………………….…四轴的设计计算………………………………………….五轴承、联接件、润滑密封及联轴器的选择和验算六箱体结构及附件的设计七装配图及零件图的设计与绘制八设计说明书的整理和编写四、小结…………………………………………………….五、参考资料………………….………………………….一、前言（一)设计目的：通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。(二)传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为圆锥-圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是锥齿轮和直齿圆柱齿轮传动。一、设计任务具体要求：1、电动机类型确定2、单机减速器的齿轮、轴、轴承、箱体等的设计及强度计算3、编写一份设计说明书4、装配图一张（1号图纸）、齿轮及轴的零件图各一张二、计算过程及计算说明一、传动方案拟定第三组：设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1）工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F=4200N；带速V=0.85m/s；滚筒直径D=600mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：η总=η带×η4轴承×η闭式齿轮×η联轴器×η滚筒×η开式齿轮=0.96×0.994×0.97×0.99×0.96×0.95=0.81(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000η总=4200×0.85/1000×0.81=4.421KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×0.85/π×600=27.07r/min按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I‘1=3～6。取V带传动比I’2=2～4，则总传动比理时范围为I‘a=18～144。故电动机转速的可选范围为n’d=I‘a×n筒=487～4954r/minF=4200NV=0.85m/sD=600mmη滚筒=27.07r/minη总=0.81P工作=4.421KW符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min等。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min，质量84kg。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/27.07=35.462、分配各级伟动比（1）取V带，圆柱齿轮i齿轮=i减速器=3.8（单级减速器i=3~6合理）（2）∵i总=i齿轮×iV带×i减速器∴iV带=i总/（i齿轮i减速器）=35.46/3.84=2.456四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）V带高速轴nI=n电机=960r/min减速器高速轴nII=nI/iV带=960/2.456=390.9(r/min)减速器低速轴nIII=nII/i减速器=390.9/3.8=102.9(r/min)传动滚筒轴nIV=nIII/i齿轮=102.9/3.8=27.07(r/min)2、计算各轴的输入功率（KW）V带低速轴PI=P工作=5.5KW减速器高速轴PII=PI×η带=5.5×0.96=5.28KW减速器低速轴PIII=PII×η轴承×η齿轮=5.07KW开式齿轮高速轴PIV=PIII×η轴承×η联轴器=5.07×0.99×0.99=4.97KW滚筒轴PV=PIV×η轴承×η开式齿轮=4.97×0.99×0.95=4.67KW3、计算各轴扭矩（N·m）电动机输出轴TI=9.55×106PI/nI=9.55×103×5.5/960=54.714N·m减速器高速轴TII=9.55×106PII/nII=9.55×106×5.28/390.9=128.995N·m减速器低速轴TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×5.09/102.9=470.539N·m开式齿轮高速TIV=9.55×106PIV/nIII=9550×4.97/102.9=461.289N·m滚筒轴TV=9.55×106PV/nIV电动机型号Y132M2-6i总=35.46据手册得i齿轮=3.8iV带=2.456nI=960r/minnII=390.9r/minnIII=102.9r/minnIV=27.07r/minPI=5.5KWPII=5.28KWPIII=5.07KWPIV=4.97KWPV=4.67KWTI=54.714N·mTII=128.995N·mTIII=470.539N·mTIV=461.289N·mTV=1647.525N·m=9550×4.67/27.07=1647.525N·m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本P205表13-6得：kA=1.1PC=KAP=1.1×5.5=6.05KW由课本P205图13-15得：选用A型V带（2）确定大小带轮基准直径，并验算带速由课本表13-7得，推荐的小带轮基准直径为75mm则取dd1=125mmdmin=75dd2=n1/n2·dd1=960/309.9×125=306.9mm由课本P74表5-4，取dd2=300mm实际从动轮转速n2‘=n1dd1/dd2=960×125/300=400r/min转速误差为：n2-n2‘/n2=390.9-400/390.9=-0.0230.05(允许)验算带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×125×960/60×1000=6.28m/s在5～25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩根据课本P195式（13-2）得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(125+300)≤a0≤2×(125+300)取a0=650mm由课本P195式（13-2）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=1979.4mm根据课本P202表（13-2）取Ld=2000mm根据课本P206式（13-16）得：a≈a0+Ld-L0/2=660mm(4)验算小带轮包角α1=1800-dd2-dd1/a×57.30=16501200（适用）（5）确定带的根数根据课本P203表（13-3）P1=1.37KW根据课本P204表（13-4）△P1=0.11KW根据课本P8204表（13-5）Kα=0.96根据课本P202表（13-2）KL=1.03由课本P204式（13-15）得Z=PC/P‘=PC/(P1+△P1)KαKL=4.13dd1=125mmdd2=306.9mm取标准值dd2=300mmn2‘=400r/minV=6.28m/s取a0=650Ld=2000mma=660mmZ=5根(6)计算轴上压力由课本P201表13-1查得q=0.1kg/m，由式（13-17）单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=158.5N则作用在轴承的压力FQ，由课本P87式（5-19）FQ=2ZF0sinα1/2=1571N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS，取250HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据课本P162表11-2选9级精度。齿面精糙度Ra≤1.6～3.2μmσHlimZ1=680MpaσHlimZ2=560Mpa通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0σFlim1=240MpaσFlim2=190Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25[σH]1=σHlim1/SH=680/1.1Mpa=618.2Mpa[σH]2=σHlim2/SH=560/1.1Mpa=509.1Mpa[σF]1=σFlim1/SF=240/1.3Mpa=184.6Mpa[σF]2=σFlim2/SF=190/1.3Mpa=146.2Mpa(2)按齿面接触疲劳强度计算中心距aT1=128995N·mm选取载荷系数K=1.4齿宽系数φa==0.4u=i齿=3.8则a=(u+1)3（335/[σH]2*KT1/uφa=178.5(3)确定齿数和模数传动比i齿=3.8取小齿轮齿数Z1=35。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=133实际传动比I0=3.31传动比误差：i-i0/I=1%2.5%可用模数：m=2a/Z2+Z1=2*178.5/133+35=2.125mm根据课本表4-1取标准模数：m=2.5mm确定中心距a=m/2(Z2+Z1）=210mm(4)齿宽b=φdd1=0.4*210=84取大齿轮宽为84mm小齿轮齿宽89mm(5)校核齿根弯曲疲劳强度F0=158.5NFQ=1571N[σH]1=618.2Mpa[σH]2=509.1Mpa[σF]1=184.6Mpa[σF]2=146.2Mpai齿=3.8Z1=35Z2=133m=2.5mma=210mmb=89mmb1=84mm根据课本P167图（11-9）得YF1=2.5YF2=2.14σF1=(2kT1/bm2Z1)YF1=49.14Mpa≤[σF1]σF2=σF1YF2/YF1=442.06Mpa≤[σF2]安全（6）齿轮的几何尺寸计算分度圆直径：d1=mZ1=2.5×35mm=87.5mmd2=mZ2=2.5×133mm=332.5mm齿顶圆直径：da1=d1+2m=87.5+5=92.5mmda2=d2+2m=332.5+5=337.5mm全齿高：h=2.25m=2.25*2.5=5.6mm(7)计算齿轮的圆周速度VV=πd1n1/60×1000=3.14×87.5×390.9/60×1000=1.79m/s选8级精度合宜六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217~255HBS根据课本P230（14-2）式，并查表14-2，取c=115d≥115(5.28/390.9)1/3mm=27.4mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=27.4×(1+5%)mm=28.8mm∴选d=30mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度d1=30mmL1=72mmd2=36mmL1=58mmd3=43mmL1=43mmd4=