机械课程设计说明书传动系统

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1、设 计 用 纸目录第一章 机械设计说明书- 3 -第二章 设计任务书- 4 -第三章 设计计算说明书- 5 -一:选择电动机,设计参数- 5 -(一):选择电动机- 5 -1计算带式运输机所需功率- 5 -3选用电动机- 5 -(二) 设计运动参数- 6 -1传动比的确定- 6 -2计算各轴的转速、功率、扭矩- 6 -3传动装置的传动效率计算- 6 -4各轴功率的计算- 7 -5各轴扭矩的计算- 7 -6转速校核- 7 -二：传动零件的设计- 8 -（一）齿轮的设计- 8 -1高速级齿轮的设计- 8 -2低速级齿轮设计- 15 -（二） 轴的初步设计- 22 -（1）.中间轴m的设计：- 22

2、 -1选择轴的材料- 22 -1.轴的初步估算- 23 -2.轴的结构设计- 23 -3.按许用弯曲应力校核轴- 24 -4.轴的细部结构设计- 27 -（2）.高速轴的设计- 28 -1.选择轴的材料- 28 -2.轴的初步估算- 28 -3.轴的结构设计- 28 -4.按许用弯曲应力校核轴的强度- 30 -5 . 轴的细部结构设计- 32 -（3）.低速轴的设计- 33 -1.选择轴的材料- 33 -2.轴的初步估算- 33 -3.轴的结构设计- 33 -4.按许用弯曲应力校核轴的强度- 34 -5. 轴的细部结构设计- 37 -三 滚动轴承的校核计算- 37 -（一） 高速轴的滚动轴承校

3、核计算- 37 -1. 作用在轴承上的负荷- 37 -2 .计算当量动负荷- 38 -3. 验算轴承寿命- 39 -（二）.中间轴滚动轴承的校核计算- 39 -1. 作用在轴承上的负荷- 39 -2）.轴向负荷- 40 -（三）.低速轴滚动轴承校核计算- 41 -1. 作用在轴承上的负荷- 41 -2 .计算当量动负荷- 42 -3. 验算轴承寿命- 43 -4. 轴承静负荷计算- 43 -四. 平键联接的选用和计算（略）- 44 -（一）.中间轴与齿轮2的键联接选用及计算- 44 -（二）.高速轴与低速轴上的键联接选用及校核方法与中间轴相同，经校核计算强度足够，过程略。- 44 -五. 联轴

4、器的选择计算- 44 -（一）.高速轴输入端联轴器的选择- 44 -（二）.低速轴输出端联轴器的选择- 45 -六 .箱体及其附件设计计算- 45 -参考文献:- 46 -致谢- 46 -总结- 47 -第一章 机械设计说明书分析传动系统的工作情况1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形

5、和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3，传动装置布置图: 1-电动机 2-联轴器 3-二级展开式齿轮减速器4-联轴器 5-驱动卷筒 6-运输带第二章 设计任务书第三章 设计计算说明书一:选择电动机,设计参数(一):选择电动机1计算带式运输机所需功率2初估电动机额定功率P电动机所需输出功率3选用电动机一般选用Y系列三相异步电动机,根据计算电动机所需的输出功率;则查ZB/TK 22007-1988,JB/T 5274-1991选用Y 100 L2-4型电动机,其主要参数如下表电动机额定功率3kw电动机满载转速1420r/min电机轴伸出直径28mm 电机轴伸

6、出端安装长度60mm(二) 设计运动参数1传动比的确定运输机驱动卷筒转速总传动比2计算各轴的转速、功率、扭矩3传动装置的传动效率计算齿式联轴器：8级精度的一般齿轮含轴承：运输机驱动轴承：故传动装置总校率：与估计值相近，电动机额定功率确定无误。4各轴功率的计算带式运输机是通用工作机，取电机额定功率为设计功率。5各轴扭矩的计算 将以上运动参数列入下表轴的名称功率kw转速r/min转矩Nm高速轴h2.97142019.974中间轴m2.8828197.88低速轴l2.7970380.646转速校核 因为闭式传动取高速h级：低速l级：实际传动比2) 核验工作机驱动卷筒转速误差：卷筒实际转速转速误差 满

7、足设计条件二：传动零件的设计（一）齿轮的设计1高速级齿轮的设计（1）材料的选择（2）按齿面接触强度设计估计小齿轮分度圆直径 ：确定公式中参数值传动比 = 5.05适选载荷系数 =1.6小齿轮传递扭矩 =19.974 N m由表10-7选取齿宽系数 = 1由表10-6选材料弹性影响系数 由图10-30选取区域系数 初选取螺旋角 =14由图10-21按齿面硬度查:小齿轮的接触强度极限 大齿轮的接触强度极限 计算应力循环次数 由图10-19查得接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力取失效率1 安全系数S=1由式10-12得：计算A计算小齿轮分度圆直径B计算圆周速度 C计算齿宽b及 D计算纵向重合度

8、E计算载荷系数K使用系数 根据v=2.33m/s,8级精度,由图10-8查得动载系数 由表10-4查得=1.342，由图10-13查得， 查表10-3 故载荷系数F按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 由式（）得 G计算模数 ii. 按齿根弯曲强度设计 式10-17 A. 确定计算系数a. 计算载荷系数 b. 根据，从图10-28查的螺旋角影响系数c. 计算当量齿数 d. 查取齿形系数，由表10-5查的e. 计算大小齿轮，并加以比较。 取弯曲强度安全系数S=1.4 由图（1018）查得 弯曲疲劳寿命系数 图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限：大齿轮的弯曲疲劳强度极限：f. 计算弯曲疲劳

9、许用应力 由式（1012）得 小齿轮的值较大：设计计算将上述参数代入式10-17中得 =1.08对比计算结果，由齿面接触强度计算的法面模数大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，取=1.5mm；以可满足弯曲强度。但为了满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度计算得分度圆直径=34.05mm来计算应有的齿数。 （3） 几何尺寸计算计算中心距 按中心距修正螺旋角 计算大小齿轮分度圆直径 =171.92 mm计算齿轮宽度 圆整得 （4）高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果mm法面模数法面压力角螺旋角分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距103齿宽3545（5） 高速齿轮结构设计小齿轮直径较小，采用齿轮

10、轴结构大齿轮结构尺寸及结构如下：结构尺寸：名称结构尺寸经验计算公式结果mm毂孔的直径d45轮毂直径72轮毂的宽度45腹板分布圆直径154.92孔分布圆直径113.46板孔直径24.88腹板厚度10结构简图：2低速级齿轮设计（1）材料的选择（2）按齿面接触强度设计估计小齿轮分度圆直径 ：确定公式中参数值传动比 = 4.02适选载荷系数 =1.6小齿轮传递扭矩 =97.88 N m由表10-7选取齿宽系数 = 1由表10-6选材料弹性影响系数 由图10-30选取区域系数 初选取螺旋角 =15由图10-21按齿面硬度查:小齿轮的接触强度极限 大齿轮的接触强度极限 计算应力循环次数 由图10-19查得

11、接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力取失效率1 安全系数S=1由式10-12得：计算A计算小齿轮分度圆直径B计算圆周速度 C计算齿宽b及 D计算纵向重合度 E计算载荷系数K使用系数 根据v=0.77m/s,8级精度,由图10-8查得动载系数 由表10-4查得=1.355，由图10-13查得， 查表10-3 故载荷系数F按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径， 由式（）得 G计算模数 ii. 按齿根弯曲强度设计 式10-17 A. 确定计算系数a. 计算载荷系数 b. 根据，从图10-28查的螺旋角影响系数c. 计算当量齿数 d. 查取齿形系数，由表10-5查的e. 计算大小齿轮，并加以比较。

12、 取弯曲强度安全系数S=1.4 由图（1018）查得 弯曲疲劳寿命系数 图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限：大齿轮的弯曲疲劳强度极限：f. 计算弯曲疲劳许用应力 由式（1012）得 小齿轮的值较大：设计计算将上述参数代入式10-17中得 =1.94mm对比计算结果，由齿面接触强度计算的法面模数大于由齿根弯曲强度计算的法面模数，取=2mm；以可满足弯曲强度。但为了满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度计算得分度圆直径=56.34mm来计算应有的齿数。 （3）几何尺寸计算计算中心距 圆整得 a=140mm 按中心距修正螺旋角 计算大小齿轮分度圆直径 =224 mm计算齿轮宽度 圆整得 （4）高速

13、级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果mm法面模数2法面压力角螺旋角分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径中心距140齿宽6070（5） 低速齿轮结构设计小齿轮直径较小，采用齿轮轴结构大齿轮结构尺寸及结构如下：结构尺寸：名称结构尺寸经验计算公式结果mm毂孔的直径d65轮毂直径104轮毂的宽度65腹板分布圆直径172孔分布圆直径138板孔直径17腹板厚度20结构简图：（二） 轴的初步设计（1）.中间轴m的设计：1选择轴的材料因中间轴是齿轮轴，应与齿轮3的材料一致，故材料为45调质处理。由表15-1查得： 1. 轴的初步估算根据表（153），取，于是2. 轴的结构设计 根据轴上零件的定位，装配轴的工

14、艺性要求，参考表（8-3），图（8-4），初步确定出中间轴的结构图。中间轴的结构草图如下: （a）各轴段直径的确定 初选滚动轴承，代号为7406AC轴颈直径。由轴承表5-11查出轴承的安装尺寸 =39mm过度轴段39mm齿轮3分度圆直径 =56mm齿顶圆直径 =60mm齿根圆直径 =51mm齿轮定位轴肩高度参考表（4-1） ，取h=5mm、b=5mm 该外直径=40mm齿轮2处轴头直径，（b）.各轴段轴向长度的确定按轴上零件的轴向尺寸及零件间相对位置，参考表8-3，图8-4，确定出轴向 故3. 按许用弯曲应力校核轴（1）.轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中

15、点，因此可确定轴上两齿轮力的作用点的位置。轴颈上安装的7406AC轴承从表5-11可知它的负荷作用中心距离轴承外端面尺寸a=26.1mm,故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸，见上草图 （2）.给轴的受力图见图（3）.计算轴上的作用力齿轮2： 齿轮3： （4）.计算支反力垂直面支反力（XZ平面）参考附图2，3绕支点B的力矩和， 得 同理：，得校核： 计算无误水平平面（XY平面）参考图3同样，由绕B点力矩和 得 由 得： 校核： 计算无误（5）转矩，绘弯矩图垂直平面内的弯矩图3C处弯矩： D处弯矩： （6）水平面弯矩图：见图3C处弯矩：D处弯矩：（7）合成弯矩：见图3C处： D处：（8

16、）转矩及转矩图， 图3 （9）.计算当量弯矩：绘弯矩图 图3查表得应力校正系数： C处：D处： （10）.校核轴颈C剖面： 强度足够D剖面： 齿根圆直径强度足够4. 轴的细部结构设计由表6-1查出键槽尺寸 由表6-2查出键长L=63由表4-5查出导向键面尺寸a=2， 由表4-3得砂轮越程槽尺寸 (h=0.3 r=0.8)由表4-6查得各过渡圆角R2参考表9-2得出各表面粗糙度值（2）.高速轴的设计1. 选择轴的材料由于该轴为齿轮轴，应与齿轮1的材料一致，故材料为钢调质，查表（151）有：抗拉强度，许用弯曲应力，弯曲疲劳极限。2. 轴的初步估算根据表（153），取，于是 考虑与电机轴半联轴器相匹

17、配的联轴器的孔径标准尺寸选用，取： 3. 轴的结构设计1）.划分轴段根据轴上零件的定位，装配轴的工艺性要求，参考表（8-3），图（8-4），初步确定出高速轴的结构图：2）.各轴段直径的确定由于轴伸直径比强度计算的值大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径 选滚动轴承，代号为7304AC轴颈直径齿轮2处轴直径轴承安装直径过渡轴段直径3）各轴段的轴向长度的确定:联轴器轴向安装长度确定：由联轴器的型号为而确定,所以其长度取85mm,轴承安装轴段：选轴承型号为7304AC轴承B=15,所以=25过渡轴段：齿轮轴段：分度圆直径d=3

18、4.07mm 4. 按许用弯曲应力校核轴的强度（1）.轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中点，因此可确定轴上两齿轮力的作用点的位置。轴颈上安装的7304AC轴承从表5-11可知它的负荷作用中心距离轴承外端面尺寸a=16.8mm,故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸，见上草图（2）.轴的受力图 参考附图4（3）.计算轴上的作用力齿轮1： （4）.计算支反力垂直面支反力（XZ平面）参考附图2，3绕支点B的力矩和， 得 同理：，得校核： 计算无误水平平面（XY平面）参考图3同样，由绕B点力矩和 得 由 得：校核： 计算无误（5）.转矩，绘矩图垂直平面内的

19、弯矩图3C处弯矩： 水平面弯矩图：见图4C处弯矩： （6）.合成弯矩：见图4C处： （7）.转矩及转矩图， 图4 （8）.计算当量弯矩、绘弯矩图 图4应力校正系数： C处： （9）.校核轴颈C剖面： 强度足够5 . 轴的细部结构设计由表6-1查出键槽尺寸 由表6-2查出键长L=25由表4-5查出导向键面尺寸a=2， 由表4-3得砂轮越程槽尺寸 (h=0.3 r=0.8)由表4-6查得各过渡圆角R2参考表9-2得出各表面粗糙度值（3）.低速轴的设计1. 选择轴的材料材料选用为45钢调质，表（151）有：抗拉强度，许用弯曲应力，弯曲疲劳极限。2. 轴的初步估算根据表（153），取，于是3. 轴的结

20、构设计根据轴上零件的定位、装配及轴的工艺性要求，参看图 1）.各轴段直径的确定考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸选用，取：选用滚动轴承，代号为7310AC轴颈直径由轴承表5-11查出轴承的安装尺寸过渡轴段直径齿轮4处定位轴肩高度（参考表4-1）,b=8.4所以齿轮4处轴头直径（2）.各轴段轴向长度的确定按轴上零件的轴向尺寸及零件间相对位置，参考表8-3确定轴向长度，如图： 故：4. 按许用弯曲应力校核轴的强度1) .轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中点，因此可确定轴上两齿轮力的作用点的位置。轴颈上安装的7310AC轴承从表5-11可知它的负荷

21、作用中心距离轴承外端面尺寸a=33mm,故可计算出支点跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸，见上草图2) .给轴的受力图 参考附图5（3）.计算轴上的作用力齿轮4： （4）.计算支反力垂直面支反力（XZ平面）参考附图b绕支点B的力矩和， 得 同理：，得校核： 计算无误水平平面（XY平面）参考图C同样，由绕B点力矩和 得 由 得： 校核： 计算无误（5）.转矩，绘矩图垂直平面内的弯矩图5C处弯矩： 水平面弯矩图：见图5C处弯矩：（6）.合成弯矩：见图5C处： （7）.转矩及转矩图， 图5 （8）.计算当量弯矩、绘弯矩图 图5应力校正系数： C处：（9）.校核轴颈C剖面： 强度足够5 . 轴的细部结构

22、设计由表6-1查出键槽尺寸 (t=7.5, r=0.5)由表6-2查出键长L=70由表4-5查出导向键面尺寸a=2， 由表4-6查得各过渡圆角R2参考表9-2得出各表面粗糙度值三 滚动轴承的校核计算（一） 高速轴的滚动轴承校核计算选用的轴承型号为7304AC，由表5-11查出： 1. 作用在轴承上的负荷1）.径向负荷A处轴承： B出轴承： 2）.轴向负荷3）.附图为轴承受力简图外部轴向力： 从最不利受力情况考虑指向B出II轴承，如上图所示。轴承内部轴向力 (对接触角为的角接触轴承可暂取e=0.4): 因轴承I被压紧，为紧端，故： 2 .计算当量动负荷1轴承， 查表13-5，e=0.39 ; 载

23、荷系数： 当量动载荷： 2轴承， 查表13-5 e=0.5 当量动载荷： 3. 验算轴承寿命因，故只需验算I轴承。轴承预期寿命与整机寿命相同，为205262h,具有足够使用寿命。4. 轴承静负荷计算经计算，满足要求，计算过程略（二）.中间轴滚动轴承的校核计算选用的轴承型号为7406AC，由表5-11查出： 1. 作用在轴承上的负荷1）.径向负荷A处轴承： B出轴承： 2）.轴向负荷1.附图为轴承受力简图外部轴向力：从最不利受力情况考虑指向B出2轴承，如上图所示。轴承内部轴向力(对接触角为的角接触轴承可暂取e=0.4): 因 轴承2被压紧，为紧端，故： 2 .计算当量动负荷1轴承， 查表13-5

24、，e=0.308 ; 载荷系数： 当量动载荷： 2轴承， e=0.404 当量动载荷： 3. 验算轴承寿命因，故只需验算1轴承。轴承预期寿命与整机寿命相同,为 轴承实际寿命： 具有足够使用寿命。4. 轴承静负荷计算经计算，满足要求，计算过程略（三）.低速轴滚动轴承校核计算选用的轴承型号为7310AC，由表5-11查出： 1. 作用在轴承上的负荷1）.径向负荷A处轴承： B出轴承： 2）.轴向负荷3）.附图为轴承受力简图外部轴向力： 从最不利受力情况考虑指向A出轴承，如上图所示。轴承内部轴向力 (对接触角为的角接触轴承可暂取e=0.4): 因 轴承1被压紧，为紧端，故： 2 .计算当量动负荷1轴

25、承， ; 载荷系数： 当量动载荷： 2轴承， e=0.43 当量动载荷： 3. 验算轴承寿命因，故只需验算2轴承。轴承预期寿命与整机寿命相同,轴承实际寿命： 具有足够使用寿命。4. 轴承静负荷计算经计算，满足要求，计算过程略四. 平键联接的选用和计算（略）（一）.中间轴与齿轮2的键联接选用及计算由前面轴的设计已知本出轴径为选择：键键的接触长度,接触高度由表查出键静联接的挤压许用应力： 键联接强度足够。（二）.高速轴与低速轴上的键联接选用及校核方法与中间轴相同，经校核计算强度足够，过程略。五. 联轴器的选择计算（一）.高速轴输入端联轴器的选择高速级的转速较高，选用有缓冲功能的弹性套柱销联轴器由表

26、6-5查出载荷系数K=1.5，则计算转矩：工作转速：轴径，电动机 查表6-9选用联轴器为：合符上述工作要求。（二）.低速轴输出端联轴器的选择考虑速度较低，安装条件不很高，选用金属滑块联轴器。计算转矩：工作转速：输出轴轴径：d=45mm选择YLD10联轴器J4584满足强度及转速要求。六 .箱体及其附件设计计算箱体及其附件的尺寸的确定，可由本书第七章提供的有关数据及第八章的装配图设计步骤及其要领进行设计计算。设计过程略。注：1.本计算示例所列出图表号的有关数据、资料，均可在机械设计课程设计书内查找。2.本说明书中提到的表为濮良贵、纪名刚主编第七版机械设计和周元康、林昌华、张海兵编著机械设计课程设

27、计教材书中的表，由于各教材编排不尽相同，故本计算未列出教材中的图表号。3有关明细表参考华中科技大学出版社机械设计课程设计参考文献:(一) 濮良贵、纪名刚主编第七版机械设计(二) 周元康、林昌华、张海兵编著机械设计课程设计(三) 中科技大学出版社机械设计课程设计(四) 上海科学技术出版社画法几何及机械制图(五) 成大先、 机械设计图册(六) 殷玉枫、机械设计课程设计.机械工业出版社致谢说明书定稿之际，感慨颇多，经过近三周的酝酿，写作和修改，终于可以松一口气了。回忆过去，仿佛还是在昨天，我也将结束这大三课程的学习。虽然这段时日对漫长的人生道路而言只是很短的插曲，但是它对我的影响是刻骨铭心的:没有这段时光的知识积累和沉淀，就没有今日的进步和未来明晰的人生目标;没有周围老师的谆谆教诲和同学的诚心相助，就没有我自身素质的提高和毕业论文的顺利完成。所以,在此我要向那些过去曾经，现在正在和将来会帮助我的人们表示深深的敬意!所求者大，所成者小，由于自身知识所限，此次设计尚存在疏漏与不足，敬请负责论文评阅、评议的各位老师能批评指正，在此表示感谢。总结本次机械设计课程设计为期三周，这三周可以说是我有生以来最最忙碌的三周。在这三周里，使我学到了很多，学会如何去查阅相关资料、如何与同学合作、如何集思广益，使我意识到团队的重要性。- 38 -