课程设计说明书

机械设计课程设计设计计算说明书设计题目：带式输送机传动装置设计设计者：聂敦高学号：10130240专业班级：机械---1005班指导教师：李克旺完成日期：2012年12月12日北京交通大学海滨学院2目录一课程设计的任务……………………………………………………3二电动机的选择………………………………………………………4三传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………5四传动装置的运动和动力参数的计算………………………………6五传动零件的设计计算………………………………………………7六轴的设计、校核……………………………………………………16七滚动轴承的选择和计算……………………………………………20八键连接的选择和计算………………………………………………21九联轴器的选择………………………………………………………22十润滑和密封的选择…………………………………………………23十一箱体的设计…………………………………………………………24十二设计总结…………………………………………………………27十三参考资料…………………………………………………………283一、课程设计的任务1．设计目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计的主要目的是：(1)通过课程设计使学生综合运用机械设计课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。(2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。(3)提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。2．设计题目：带式输送机传动装置设计。带式输送机已知条件：方案编号12345678910输送带工作拉力F(N)3400330031502550245024001400130012001100输送带工作速度V(m/s)0.750.800.901.101.101.152.02.12.22.25鼓轮直径D(mm)2452402352302252202302252202153.设计任务1．选择（由教师指定）一种方案，进行传动系统设计；2．确定电动机的功率与转速，分配各级传动的传动比，并进行运动及动力参数计算；3．进行传动零部件的强度计算，确定其主要参数；4．对齿轮减速器进行结构设计，并绘制减速器装配图（草图和正式图各1张)；5．校核中间轴的强度、轴承寿命、键强度；6．绘制中间轴及中间轴大齿轮零件工作图（注：当中间轴为齿轮轴时，可仅绘一张中间轴零件工作图即可）；7．编写课程设计说明书。4．传动装置部分简图4二、电动机的选择1．电动机类型的选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。2．确定电动机输出功率Pd电动机所需的输出功率Pd=Pw/η其中：Pw----工作机的输入功率η---由电动机至工作机的传动总效率工作机的输入功率：KwKwFVPW475.2100025.21100)(1000总效率η=η3轴承·η2齿轮·η2联轴器·η带查表可得：η带=0.97，η轴承=0.99，η齿轮=0.98，η联轴器=0.99，则η=0.993×0.982×0.992×0.97=0.8865电动机所需的功率：Pd=Pw/η=2.475/0.886=2.793Kw3．确定电动机转速工作机转速nwnw=97.19921514.325.2100060r/min确定电动机转速可选范围:双级圆柱齿轮传动比范围为i减=12～20，则电动机转速可选范围为:n’d=nwi总=(12～20)nw=(12～20)×199.97=2399.64～3999.4r/min其中：i总=i减=14～18i减——减速器传动比符合这一转速范围的同步转速有750、1000、1500、3000r/min，根据容量和转速，由有关手册查出适用的电动机型号。（建议：在考虑保证减速器传动比i减14时，来确定电机同步转速）。4.确定电动机型号根据所需效率、转速，由《机械设计手册》或指导书选定电动机：Y100L-2型号（Y系列）数据如下:额定功率:P=3kw(额定功率应大于计算功率)满载转速：nm=2880r/min（nm—电动机满载转速）同步转速：3000r/min电动机轴径:28mm电动机轴长:60mm三、传动装置的总传动比和分配各级传动比1．传动装置的总传动比i总=i减=nm/nw=2880/199.97=14.4nw——工作机分配轴转速2．分配各级传动比减速器传动比分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑（浸油深度）。i减=i高*i低i高——高速级传动比i低——低速级传动比建议取：i高=（1.2～1.3)i低则：i减=（1.2～1.3)i2低i低=328.33.14.14i高=1.3i低=1.3×3.382=4.3266四、传动装置的运动和动力参数的计算1．计算各轴的转速Ⅰ轴（高速级小齿轮轴）：nⅠ=nm/i带=2880r/minⅡ轴（中间轴）：nⅡ=nⅠ/i高=2880/4.326=665.74r/minⅢ轴（低速级大齿轮轴）：nⅢ=nⅡ/i低=665.74/3.328=200.04r/minⅣ轴（与Ⅲ轴通过联轴器相连的轴）:nW=nⅢ=200.04r/min2．计算各轴的输入功率和输出功率Ⅰ轴：PⅠ入=Pd·η联轴器带=2.793×0.99=2.765kwPⅠ出=PⅠ入·η轴承=2.765×0.99=2.737kwⅡ轴：PⅡ入=PⅠ出·η齿轮=2.737×0.98=2.682kwPⅡ出=PⅡ入·η轴承=2.682×0.99=2.655kwⅢ轴：PⅢ入=PⅡ出·η齿轮=2.655×0.98=2.602kwPⅢ出=PⅢ入·η轴承=2.602×0.99=2.576kwⅣ轴:PⅣ入=PⅢ出·η联轴器=2.576×0.99=2.550kwPW=PⅣ出=2.550×0.99=2.474kw3.计算各轴的输入转矩和输出转矩公式:T=9.55×106×P/n(N·mm)Ⅰ轴：TⅠ入=9.55×106×PⅠ入/nⅠ=9.55×106×(2.765/2880)=9169(N·mm)TⅠ出=9.55×106×PⅠ出/nⅠ=9.55×106×(2.737/2880)=9076(N·mm)Ⅱ轴：TⅡ入=9.55×106×PⅡ入/nⅡ=9.55×106×(2.682/665.74)=38473(N·mm)TⅡ出=9.55×106×PⅡ出/nⅡ=9.55×106×(2.655/665.74)=38086(N·mm)Ⅲ轴:TⅢ入=9.55×106×PⅢ入/nⅢ=9.55×106×(2.602/200.04)=124220(N·mm)TⅢ出=9.55×106×PⅢ出/nⅢ=9.55×106×(2.576/200.04)=122979(N·mm)Ⅳ轴：TⅣ入=9.55×106×PⅣ入/nⅢ=9.55×106×(2.550/200.04)=121738(N·mm)TW=TⅣ出=9.55×106×PⅣ出/nⅢ=9.55×106×(2.474/200.04)=118110(N·mm)电机输出转矩:T=9.55×106×(2.793/2880)=9262(N·mm)将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P（kw）转矩T（N·mm）转速n（r/min）传动比i效率η输入输出输入输出电机轴--2.793--926228801--Ⅰ轴2.7652.7379169907628804.326--Ⅱ轴2.6822.6653847338086665.743.328--Ⅲ轴2.6022.576124220122979200.041--Ⅳ轴2.5502.474121738118110200.047五、传动零件的设计1设计高速级齿轮1.选精度等级、材料及齿数，齿型1)确定齿轮类型．两齿轮均为标准圆柱斜齿轮。2)材料选择。由表10—1选择小齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢(正火)，硬度为200HBS，二者材料硬度差为40HBS。3)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095—88)4)选小齿轮齿数Ｚ1＝24，大齿轮齿数Ｚ2＝ｉ1·Ｚ1＝4.326×24=103.824,取Z2=104。5)选取螺旋角。初选螺旋角14，左旋。2.按齿面接触强度设计按式（10－21）试算，即321)][(12HEHdtttZZuuTkd1)确定公式内的各计算数值(1)试选6.1tK(2)由图10－30，选取区域系数433.2HZ(3)由图10－26查得78.01a87.02a1a+2a=0.78+0.87=1.65(4)计算小齿轮传递的转矩T1=95.5×105P1/n1=95.5×105×2.737/2880=9076Nmm(5)由表10－7选取齿宽系数1d(6)由表10－6查得材料的弹性影响系数2/18.189MPaZE(7)由图10－21ｄ按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限8MPaH5801lim，大齿轮的接触疲劳强度极限MPaimH38021(8)由式10－13计算应力循环次数91102944.8)1030082(128806060hnjLN992109173.1326.4/101472.4N(9)由图10－19查得接触疲劳强度寿命系数94.01HNK95.02HNK(10)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%，安全系数为S=1，由式10－12得MPaMPaSKHHNH2.54558094.0][1lim11MPaMPaSKHHNH36138095.0][2lim22MPaMPaHHH1.4532/)3612.545(2/])[]([][212)计算(1)试算小齿轮分度圆直径td1，由计算公式得mmdt24.281.4538.189433.2326.4326.565.1190766.12321(2)计算圆周速度smndvt/26.4100060288024.2810006011(3)计算齿宽b及模数ntmmmdbtd24.2824.2811mmzdmtnt14.12414cos24.28cos1103.1156.2/24.28/56.214.125.225.2hbmmmhnt(4)计算纵向重合度903.114tan241318.0tan318.01Zd(5)计算载荷系数K已知使用系数1.25AK9根据smv/26.4，7级精度，由图10－8查得动载荷系数12.1vK由表10－4查得414.124.281023.01)16.01(18.012.11023.0)6.01(18.012.1322322bKddH由图10－13查得1.36FK假定100/AtKFNmmb，由表10－3查得4.1FHKK故载荷系数771.2414.14.112.125.1HHVAKKKKK(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10－10a得mmKKddtt91.336.1/771.224.28/3311(7)计算模数nmmmZdmn37.12414cos91.33cos113.按齿根弯曲强度设计由式10－1732121][cos2FSFdnYYZYKTm1)确定计算参数(1)计算载荷系数67.236.14.112.125.1FFVAKKKKK(2)根据纵向重合度903.1，从图10－28查得螺旋角影响系数88.0Y(3)计算当量齿数85.11