机械课程带式输送机传动系统设计

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1、错误! 未找到引用源。机械设计课程设计说明书 设计题目：带式输送机传动系统设计系 别：湖南工业大学机械工程系专业班级：机设 082 班学生姓名：赵勋指导老师：老师 完成日期：2010 年 6月目录第一章设计任务书第二章式传动机传动系统设计第三章动机的选择第四章各级的传动比的分配第五章轮的设计第六章轴的设计第七章V 带传动的设计第八章键联接的选择第九章减速器的润滑与密封第十章设计心得第十一章参考资料第一章 设计任务书1、设计的目的械设计课程设计是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的是：（1）

2、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课程和其他选修课程的基础理论并结合实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械 设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械设计，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，树立正面的工程大合集 思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力。（3）课程设计的实践中对学生进行设计基础技能的训练，培养学生查阅和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。2、设计任务设计一用于带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及 V 带传动。在课

3、程设计中，一般要求每个学生完成以下内容：1）减速器装配图一张（A1 号图纸）2）零件工作图 23 张（如齿轮、轴或箱体等3）设计计算说明书一份（约 60008000 字）3、设计内容一般来说，课程设计包括以下内容：1）传动方案的分析和拟定2）电动机的选择3）传动系统的远动和动力参数的计算4）传动零件的设计计算5）轴的设计计算6）轴承、联接件、润滑密封及联轴器的选择和计算7）箱体结构及附件的计算8）装配图及零件图的设计与绘制9）设计计算说明书的整理和编写10）总结和答辩第二章 带式传动机传动系统设计1、设计题目：单级圆柱齿轮减速器及 V 带传动2、传动系统参考方案（如图） ： 2蒂式输送机传动系

4、舗閒图1一电动机：2丫带传动；3单击圆柱齿轮减速器,4联轴器：5滚筒;6输送带3、 原始数据：F=2500N F:输送带拉力；V=1.5m/sV:输送带速度；D=450mmD :滚筒直径。4、 工作条件带式输送机在常温下连续工作、 单向运转； 空载起动，工作载荷平稳；两班制（每班 8 小时），要求减速器设计寿命为 8 年, 大修期为 3 年，大批量生产；输送带工作速度 V 的允许误差为+-5% 三相交流电源的电压为 380/220乂第三章电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用 Y 系列三相交流异步电动2、工作机所需要的有效功率 根据已知条件，工作机所需要的有效

5、功率Pw=FV/1000=2500X1.5/1000=3.75kw设：n2w输送机滚筒轴至输送带间的传动效率nc 联轴器效率 0.99ng 闭式圆柱齿轮效率 0.97nb对滚动轴承效率 0.98ncy 输送机滚筒效率 0.96估算传动系数总效率 :n01=nc=0.95n12=nbng=0.99x0.97=0.9603n34=nbnc=0.99x0.99=0.9801n3w=nbncy=0.99x0.96=0.9504则传动系统的总效率n为：n=n01n12n34n3w=0.95x0.9603x0.9801x0.9504=0.843、 工作时电动机所需功率为：Pd= Pw/n=3.75/0.8

6、4=4.46 kw由表 12-1 可知，满足 PePd 条件的丫系列三相交流异步 电动机额定功率取为 5.5 kw 。4、 电动机转速的选择：nw=60000v/nd=60000X 1.5/3.14x450=63.70r/min初选同步转速为 1500r/min 和 1000r/min 的电动机，由表12-1 可知对应额定功率Pe 为 5.5kw 的电动机型号分别为Y132SM2-6 和 Y 132s-4,现将两个型号的电动机有关技术数据及相 应的算得的总传动比例表 1-2 中。表 1-2 方案的比较方案号电动机型号额电功率(kw)同步转速(r/mi n )满载转速(r/min )IY132M

7、2-65.51000960nY 132s-45.515001440总传动比D(mr)E(mm)I13.383880n20.093880通过上述两种方案比较用以看出：方案I选用的电动机转速高，质 量轻，价格低，总传动比为 13.38，故选方案I较为合理，由表 12-2 查得电动机中心高 H=132mm 轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和 长度分别为：D=38m 和 E=80 mm第四章各级传动比的分配1、总传动比：i 总二nm/nw=960/63.70=15.07由传动方案图可知：i1=3 ; i2=5 ; i3=1传动系统各轴的转速，功率和转矩计算如下:1 轴（电动机轴）n1二nm=960r/

8、m inP0二pd=4.46kwTd=9550 - pd/nm=29.58N m2 轴（减速器高速轴）n2=n 1/ i1=320r/minP2=p0n01=4.46x0.95=4.23kwT2=9550 - p2/n2=126.24N m3 轴（减速器低速轴）n3=n2/i2=64 r/minP3二P2X 0.98x0.98x0.97=3.94kwT3=9550 - p3/n3=587.92N m4 轴（工作轴）n4=n3=64r/mi nP4=P3x0.98x0.96=3.71kwT4=9550 p4/n4=553.60N m2、将上述计算结果列于表 1-3 中以供应。表 1-3 传动系统

9、的远动和动力参数电动机2 轴3 轴工作机转（r/min ）9603206464功率（kw）4.464.233.943.71转矩（N m29.58126.24587.92553.60传动比 i1351第五章齿轮的设计1、选择材料和热处理方法，并确定材料的许用接触应力根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。查表241.2 8.69 103.54 189.85-6 得小齿轮 45 钢调制处理齿面硬度 HBS=230大齿轮 45 钢正火处理 齿面硬度 HBS2=19O两齿轮齿面硬度差为 40HBS 符合软齿面传动的设计要求2、确定材料许用接触应力查表 5-11 得，两实验齿轮材料接触疲劳强

10、度极限应力为：Shiimi=480+0.93(HBS-135)=480+0.93(230-135)=568.4MpaShiim2=480+0.93(HBS2-135)=480+0.93(190-135)=531.2 Mpa由表 5-12 按一般重要性考虑，取接触疲劳强度的最小安全系数:Sh lim1=1.0两齿轮材料的许用接触应力分别为SH1=Sh lim1/ sh lim1=568.4 MpaSH2=Sh lim2/ sh lim1=531.2 Mpa3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计查表 5-8，取载荷系数 K=1.2 ;查表 5-9 ,查取弹性系数 ZE=189.8Mpa;取齿

11、宽系数d=1（闭式软齿面）；SH取其中较小值为 531.2Mpa 代入。故531.20.5=76.34mm4、几何尺寸计算齿数 由于采用闭式软齿面传动，小齿轮齿数的推荐值是 2040,取 Zi=27，贝卩 Z2= 81模数 m 二 d1/Z 仁 2.83mm由表 5-2，将 m 转换为标准模数，取 m=3mm中心距 a=m(Z1+Z2)/2=162mm齿宽 b2=Wddi=1x76.34=76.34mm,取整 b2=76mmbi= 76+ (510) mm 取 b1=80mm5、校核齿根弯曲疲劳强度由校核公式(5-35)SF二辽 YFYSbd1m查表 5-10，两齿轮的齿形系数，应力校正系数分

12、别是(YF2,YS2由 线性插值法求出)Z1=27 时 YF1=2.57Ys1=1.60Z2=81 时 YF2=2.218 Ys2=1.77查表 5-11，两实验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力分别为Sf iim1=190+0.2(HBS-135)=209 MpaSf iim2=190+0.2(HBS-135)=201 Mpa查表 5-12，弯曲疲劳强度的最小安全系数为SF lim1=1.0两齿轮材料的许用弯曲疲劳应力分别为3Fl=3h liml/ Sh liml=209 Mpa3F2=3h lim2/ Sh lim2=201 Mpa将上述参数分别代入校核公式(5-35),可得两齿轮的齿根弯曲 疲劳

13、应力分别为2KT3FI=2KTYFIYSV3FI=209 Mpabdim3F2=2KTYF2YSV3F2=201 Mpabd1m所以两齿轮的齿根弯曲疲劳强度均足够。6、齿轮其他尺寸计算分度圆直径d1二mZ =3x27=81 mmd2二mZ =3x81=243 mm齿顶圆直径da1=d1+2ha=81+2x3=87mmda2=d2+2ha=243+2x3=249mm齿根圆直径df1=d1-2hf=81-2x1.25=77.25mmdf2=d2-2hf=243-2x1.25=239.25mm中心距 a=m(Z1+Z2)/2=162mm齿宽 b1=80mm b2=76mm7、选择齿轮精度等级齿轮圆周

14、速度 v1=nn1d1=1.36m/s60 1000查表 5-7，选齿轮精度等级：第H公差组为 9 级，由“齿轮传动公差”查得小齿轮 9-9-8 GJ GB10095-88大齿轮 9-9-8 HK GB10095-88第六章轴的设计从动轴的设计1、选取材料和热处理方法，并确定轴材料的许用应力:由于为普通用途，中小功率，选用 45 钢正火处理。查表 15-1 得=600Mpa 查表 15-5 得(T b -1 =55 Mpa2、估算轴的最小直径：由表 15-2 查得 A=110,根据公式(15-1 )得:考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%即 42.295X1.05=44.40mm 该轴的外端安

15、装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。查手册表选用柱销联轴器，其型号为为HL3最小直径 d 仁 45mm3、轴的设计计算并绘制结构草图:(1) 确定轴上零件的布置方案和固定方法：参考一般减速器结构，将齿轮布置在轴的中部，对称于两端 的轴承；齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合(H7/r6 )作轴向固定。右端参考一般减速器结构，将齿轮布置在 轴的中部，对称于两端的轴承齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用 平键和过盈配合(H7/r6)作周向固定，右端轴承用轴肩和过度d1 A3=42.295mm配合（H7/K6）固定内套圈；左端轴承用轴套和过渡配合（ HiK6）固定内套圈。轴的定位则由两

16、端的轴承端盖轴向固定轴承的外套圈来实现。输出端的联轴器用轴肩和挡板轴向固定，用平键 作周向定位。（2）直齿轮在工作中不会产生轴向力，故两端采用深沟球轴承。 轴承采用润滑，齿轮采用油浴润滑。（3）确定轴的各段直径：外伸端直径 d1=45mm按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取通过轴承盖轴段的直径为d2=d1 + 2h=d1 + 2X0.07d1=51.3mm 由于该段处安装垫圈，故取标 准直径 d2=56mm考虑轴承的内孔标准，取 d3=d7=60，初选轴承型号 6212。直径为 d4 的轴段为轴头，取 d4=66mm轴环直径 d5=d4+ 2h=64X（1 + 2X0.07 ） =70mm根据轴

17、承安装直径，查手册得 d6=68mm（4）确定轴的各段长度：L4=74mm （轮毂宽度为 B2=76mm L4 比 B2 长 13mr）iL 仁 58m（ HL3 弹性注销联轴器 J 型轴孔长度为 B 仁 60mmL 比 B1 短13mmL7=23mm（轴承宽度为 B3=22mm ,挡油环厚 1mm）L5=8m（轴环宽度为 b 1.4h ）根据减速器结构设计的要求，初步确定 2=1015mml2=510mmL6=A2+12-L3=11mmL3=B3+ 12 + 2+ (13)=42mmL2=55mm 根据减速器箱体结构等尺寸初步确定为(5565mm两轴承之间的跨距：L=B3+2I2+22+B2

18、=23+2(510mm)+2X (1015mm+82=135mm4、 从动齿轮的受力计算分度圆直径 d1=mz=3X81=243mm转矩 T=9.55X106XP/n=587921Nmm圆周力 Ft=2Td1=4839N径向力 Fr=FtXtan 20o=1761N5、 按扭矩和弯曲组合变形强度条件进行校核计算1 )绘制轴的受力简图见图 8-2 ( a)2) 将齿轮所受力分解成水平 H 和铅垂平面 V 内的力3) 求水平面 H 和铅垂平面 V 的支座反力1 水平面 H 内的支座反力：FH1=FH2= Fr/2=880N2 铅垂平面 V 内的支座反力：RV1=RV2= Ft/2=2420N4)

19、绘制弯矩图：1 水平面 H 的弯矩图见图 8-2(b)MH=65FH1=65 880=57200N2 铅垂面 V 的弯矩图见图 8-2(c)MV=65XRV1=65JMea=40mm0.1b1考虑键槽后，由于 da=40 x1.05=42mm Jeb-=31mm、0.応1考虑键槽后，由于 db=3ix1.05=32.55mmA3P2110-n2外端直径 d 仁 30mm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为 d2 二 d1+2h=d1+2 1.4h )根据减速器结构设计的要求，初步确定 2=1015mm l2=510mmL6=2+L2-L5=11mmL3=B3+L2+A2=4

20、2mmL2=55mm两轴承的跨距L 二 B+2L2+2A2+R=22+2X (510)+2X (1015)+56=135mm5、 主动轴的受力计算分度圆直径 d 仁 mz=3 丿Mea=23.96mm忖血i考虑键槽后，由于 da=23.96x1.05=25.158mm3Meb=26.96mmV0.lbi考虑键槽后，由于 db=26.96x1.05=28.3mmd4=47.5mm 故 b截面安全。因为危险截面 a、b 均安全，所以原结构设计方案符合要求。&绘制轴的零件图（略）(f) _TTTrnTf第七章 V 带传动的设计1、选择 V 带型号：由表 11-7 查得 KA=1.1, PC二KA p

21、d=1.1X4.46=4.906kw根据 PC=4.906kw nm=960r/min，由图 11-8 可选取普通 B 型的2、确定带轮基准直径，并验算带速 V:由图 11-8 可知，小带轮基准直径的推进值为 112140cwxTirffMeiMee由表 11-8 ，则取 dd1=125mm由 dd2=dd1 nm/n1=125X960/240=500mm由表 11-8 取 dd2=500mm 实际传动比 i 为：i=dd2/dd1=500/125=4由(11-14)式得：v二兀 dd1 n0/60 1000=6.28m/sv 值在 525m/s 范围内，带速合格。3、 确定带长 Ld 和中心

22、距 a：由(11-15)式得：0.7 (dd1+dd2) a0 2(dd1+dd2)437.5mm a0 1200(满足要求)5、 确定 V 带的根数 z:查表 11-4，由线性插值法可得：p=1.64+ (1.93 1.64 ) /(1200 950) (960 - 950) =1.65kw查表 11-5 ，由线性插值法可得： p=0.25+ (0.3 0.25 ) /(980 800) (960 800) =0.294kw查表 11-6 ，由线性插值法可得：ka=0.89+ (0.92 0.89 ) /(150 140) - (144.04 140) =0.902查表 11-2，可得 kL

23、=1.00由式(11-19 )得 V 带根数 z 为：z=pC/ (p + p ) kakL=4.906/ (1.65 + 0.294 ) 0.902 1.00 =2.8 (根)取整数：故 z=3 (根)6、计算单根 V 带预紧力 F0:查表 11-1 得 q=0.17kg/m，由式(11-20)得单根 V 带的预紧力 F0为： F0=500pC/z V (2.5/ka )1 +qV2=500X4.906/ 3X6.28(2.5/0.9021)+0.17X6.282=237.15KN7、计算 V 带对轴的压力 Q:由式(11-21 )得 V 带对轴的压力 Q 为：Q=2zF0sin( a1/2

24、)=2X3X237.15sin( 144.04o/2)=1232.23N& V 带轮的结构设计，并绘制 V 带轮的零件工作图(略)。第八章 键联接的选择标准键的选择包括键的选择，联轴器的选择，螺栓、螺母、螺钉 的选择，销的选择、垫圈、垫片的选择。1、键的选择查表 4-1 （机械设计基础课程设计）I轴与齿轮相配合的键：b =10mm, h = 8 mm, t = 5.0mm, t1=3mmn轴与大齿轮相配合的键：b =16mm, h = 10mm, t = 6.0mm, t1 = 4mmn轴与联轴器相配合的键：b = 12mm, h = 8mm, t = 5mm, t 1= 3mm2、 联轴器的

25、选择根据轴设计中的相关数据，查表 4-1 （机械设计基础课程设计） ，选用联轴器的型号为 HL2, GB5014 - 85。3、 螺栓、螺母、螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续想体的附件的结构，以及其他因 素的影响选用螺栓 GB5782 - 86, M6*25 和 GB5782 - 86, M10*35,GB5782 - 86, M10*25 三种。选用螺母 GB6170 - 86, M10 和 GB6170 - 86, M12 两种。选用螺钉 GB5782 - 86, M6*25 和 GB5782 - 86, M6*30 两种 第九章减速器的润滑与密封1、减速器的润滑 为了降低摩擦，减少磨损和发热，提高机械效率，减速器的 传动零件和轴承等必须进行润滑。润滑油粘度的荐用值见表 20-12、减速器的密封 为了阻止润滑剂流失和防止外界灰尘、 水分及其他杂物渗入， 减速器中应该设置密封装置。由减速器的结构特点可选择接触式密封中的毡圈油封密封第十章 设计心得第十一章银金光王洪 主编 机械设计课程设计 .银金光王洪 主编 机械设计基础 .银金光王洪 主编 工程力学赵近谊廖翠姣 主编 AutoCAD刘东升主编 现代工程制图