还剩32页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院学院(系、部)20XX~20XX学年第1学期课程名称机械设计指导教师银金光职称教授学生姓名张山山专业班级机械工程1101学号509题目带式运输机的传动装置的设计3成绩起止日期20XX年12月16日〜20XX年12月27日目录清单课程设计任务书20XX—20XX学年第1学期机械工程学院(系、部)机械工程专业1101班级课程名称机械设计设计题目带式运输机的传动装置的设计3完成期限自20XX年12月16日至20XX年12月27日共2周20XX年月机械设计课程设计设计说明书带式运输机的传动装置的设计
(3)指导教师(签字)机械工程学院(部)20XX年12月26日目录
一、机械设计课程设计任务书3
二、电动机的选择5
三、传动参数的计算7
四、高速齿轮的设计8
五、低速齿轮的设计13
六、高速轴I的设计18
七、中间轴II的设计22
八、低速轴川的设计26
九、高速轴轴承的校核30
十、中间轴轴承的校核31H■
一、低速轴轴承的校核32
十二、各轴上键的校核35
十三、润滑和密封36
十四、设计小结37
一、机械设计课程设计任务书1-设计任务设计带式输送机传动系统中的减速器要求传动系统中含有两级圆柱齿轮减速器传动系统总体方案(见图1)带式输送机由电动机驱动电动机1通过联轴器2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3再通过联轴器4将动力传至输送机滚筒5带动输送带6工作图1带式输送机传动系统简图1—电动机;2一联轴器;3—两级圆柱齿轮减速器;4一联轴器;5—滚筒;6—输送带原始数据(见表1)设输送带最大有效拉力为夕(N)输送带工作速度为r(m/s)输送机滚筒直径为〃(mm)其具体数据见表1表1设计的原始数据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,工作载荷较平稳;输送带工作速度丫的允许误差为±5%;二班制(每班工作8h)要求减速器设计寿命为8年,大修期为2〜3年,大批量生产;三相交流电源的电压为380/220VY系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机,具有效率高、性能好、噪声小、振动小的优点,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上
1、确定功率
(1)、工作机所需功率Pw=%*/(1000〃w)取加S96
(2)、电动机至工作机的总效率取圆柱齿轮传动效率m=
0.98取滚动轴承传动效率72=
0.98取联轴器传动效率〃3=
0.99故〃==
0.982x
0.984x
0.992=
0.87
(3)、所需电动机的功率、按电动机的额定功率选用电动机查Y系列IP44三相异步电动机的技术数据选定型号为Y160L-6的电动机其额定功率为Pm=llKW〉Pd=
5.03KW满载转速In=970r/min低速轴的输入转矩4=9550/^/n3=9550x
10.05/62=1548・O27V*m滚筒轴的输入转矩7;=9550^/n4=9550x
9.75/62=
1501.812V*m
四、高速级齿轮的设计
1、设计参数输入功率R=
10.89KW小齿的转速n=970r/min传动比i=
4.6工作寿命8年设每年工作300天两班制,工作平稳
2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照任务书的传动方案,选用标准斜齿圆柱齿轮传动输送机为一般工作机器,速度不高,应选用7级精度GB10095—88材料选择选择小齿轮材料为40Cr调质,硬度为280HBS大齿轮材料为45钢调质硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBS选小齿轮齿数Z|=24大齿轮齿数Z2=
4.6X24=
110.4取齿数为z=110初选螺旋升角月=
143、按齿面接触强度设计按公式试算,即确定公式内的各计算数值试选Y=
1.6齿宽系数皿=1小齿轮传递转矩4=
107.22N*m区域系数=
2.433端面重合度系数材料的弹性影响系数Z£=
189.8MPJ小齿轮的接触疲劳强度极限0^临1=600MR大齿轮的接触疲劳强度极限b用血2=550MPa应力循环次数取接触疲劳寿命系数KHm=
0.90匕以=
0.95失效概率为1%平安系数S=1许用接触应力代入参数数值并计算试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b及模数m「t计算纵向重合度计算载荷系数K使用系数Ka=1根据v=
3.458m/s7精度得动载系数按实际载荷系数校正分度圆直径计算模数
4、按齿根弯曲强度设计确定计算参数根据纵向重合度敬=
1.903查得螺旋影响系数^=
0.88计算当量齿数查小齿轮弯曲疲劳强度极限bm=500MPa查大齿轮弯曲疲劳强度极限<tF£2=3S0MPa查大小齿轮的疲劳寿命系数Kfn】=
0.85KFN2=
0.88取Z]=33那么Z2=ixZx=33x
4.6=
151.8取Z=
1525、几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为a=191mm按中心距修正螺旋角因为8值改变不多,故参数%七Z〃等不必修正大小齿轮分度圆7m33xd=―=;——=
68.14mm取整d〕=68mmcos/cos142357d、=Z2%=
1、*2=
313.86mm取整d=314mm-coscos142357-4齿轮宽度b=^ddx=68mm取整后取B2=68mmB、=73mm
五、低速齿轮的设计
1、设计参数输入功率P2=
10.35KW,小齿的转速n=
210.9r/min传动比i=
3.4工作寿命8年设每年工作300天
2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照任务书的传动方案,选用标准斜齿圆柱齿轮传动输送机为一般工作机器,速度不高,应选用7级精度GB10095—88材料选择选择小齿轮材料为40Cr调质,硬度为280HBS大齿轮材料为45钢调质硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBSo选小齿轮齿数Z3=24大齿轮齿数Z4=
3.4x24=
81.6取齿数为Z4=82初选螺旋升角月=16°
3、按齿面接触强度设计按公式试算,即确定公式内的各计算数值试选Kt=
1.4齿宽系数0d=1小齿轮传递转矩T2=
471.17N*m选取区域系数=
2.4端面重合度系数材料的弹性影响系数瓦=
189.8MP/小齿轮的接触疲劳强度极限叫响3=600MR大齿轮的接触疲劳强度极限<rHIim4=55QMPa应力循环次数取接触疲劳寿命系数K物3=
0.93孔4=°・98取失效概率为1%平安系数S=1许用接触应力2代入参数数值并计算
①试算小齿轮分度圆直径
②计算圆周速度计算齿宽b及模数队皿计算纵向重合度计算载荷系数K使用系数Ka=1根据v=l.166m/s7精度得动载系数按实际载荷系数校正分度圆直径计算模数
4、按齿根弯曲强度设计1确定计算参数根据纵向重合度%=
2.188查得螺旋影响系数七=
0.87计算当量齿数小齿轮=寺*°.况大齿轮匕M4=
2.195x
1.782=001517[crF]
4257.86大齿轮的数值比拟大代入参数数值并设计计算取m〃=
3.rd.cos
3110.86xcosl6〃*,按%=
110.86计算齿数Z3===
35.5mn3取乙=36那么Z=%=36x
3.4=
122.4取Z=
1225、几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为a=247mm按中心距修正螺旋角因为B值改变不多,故参数KpZH等不必修正大小齿轮分度圆7m26x3虹繇=*16吃152・56帅取整由=113厕Z^=122x3=38144mmcos/COS1621334齿轮宽度b=^dd3=113mm取整后取B4=113nmtB3=118mm
六、高速轴I的设计
1、高速轴的主要设计参数轴的输入功率6=
10.89KW转速n=970r/min转矩匕=
107.22N*m/=1423‘57”%=
22、齿轮上的作用力小齿轮的分度圆直径山=68mm轴向力尤=Fttan^=
3153.5xtan1423‘57”=
809.6N
3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理取=115选择联轴器计算联轴器的转矩Tca=KaT3取Ka=
1.3那么Tca=KaT.=
1.3x107220=139386N*mm查标准GB/T5843-1986选用YL7型凸缘联轴器30x60其公J}B28x44称转矩为160000N*mni半联轴器的孔径=28nvn故取轴第一段d|2=28/rim半联轴器长度L=92mm半联轴器与轴配合的轴径长度L=44mm1拟定轴上零件的装配方案,如下列图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
①为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故轴段的长度应比轴径长度略短一些,故取L=42mm
②初步选择滚动轴承因轴承同时受到径向力和轴向力,应选用单列圆锥滚子轴承初步选取0根本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承33208其尺寸为d*D*T=40mm*80mm*32mm故』3—4=4—8=40mmd45=』67=45mmZ23=50m/n/45=167mm/56=73mm/67=40mm轴上零件的周向定位齿轮采用齿轮轴,半联轴器与轴的周向定位采用平键连接采用平键为8nini*7mni*32mm半联轴器与轴的配合为——滚动轴承与轴的周向定位是由过渡k6配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角2x45°各轴肩处取圆角半径为2mm
5、求轴上的载荷做出弯矩图和扭矩图如下从轴的结构图以及弯矩扭矩图可以看出齿轮轴的中间截面是危险截面将此截面的数值列于下表水平面H垂直面V弯矩MMH二172000N*mniMvl=84660N*mniMv2=
57127.5N*mni
6、按弯扭合成应力校核轴的强度根据轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取a=
0.6轴的计算应力为而查出[b]]=60MR因此故轴的设计满足弯扭强度要求
七、中间轴II的设计
1、中间轴的主要设计参数轴的输入功率R=
10.46KW转速th=
210.9尸/min
2、齿轮上的作用力小齿轮的分度圆直径d3=113mm轴向力%=月1tanp=
8339.3xtanl62133=
2447.9N大齿轮的分度圆直径d=314mm圆周力月2=氏=一
3153.5N径向力Fq=Fr=—1185N
3、初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理取=110该轴上有两个键槽,故最小轴径增大11%那么dmin=
44.87mm轴的最小直径是装在滚动轴承上的,故初选滚动轴承轴承同时受到径向和轴向的作用力,应选用单列圆锥滚子轴承,选取0根本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承32309其尺寸为d*D*T=45nnn*100nini*
38.25mm故取轴的第一段d『2=45mm
4、轴的结构设计1拟定在轴上的装配方案,如下列图2根据轴向定位及高速轴位置的要求确定轴的各段直径和长度数值如下表单位mm轴上零件的定位齿轮与轴的周向定位均采用平键连接选小齿轮的平键为18mm*11mm*100mm选大齿轮的平键为16mm*10mm*50mm选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6轴端倒角为2*45各轴肩处的圆角半径为2mm轴的结构图如下
5、求轴上的载荷做出弯矩图和扭矩图如下:MH2=
27448.2N*mniMvT=
72970.7N*nnnMv2=
30263.4N*mm
6、按弯扭合成应力校核轴的强度由弯矩扭矩图可知,小齿轮的中间截面是危险截面,故只校核此截面的强度Ml取大值根据轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取a=
0.6轴的计算应力为而查出因此bwY[b]]故轴的设计满足弯扭强度要求
八、低速轴III的设计
1、低速轴的主要设计参数轴的输入功率八=
10.05KW转速心=62/min
2、齿轮上的作用力齿轮的分度圆直径ci’=381mm圆周力巴=-Fti=-83393N径向力Fr=-Fri=-
3163.3N轴向力Fa=-Fa]=-24479N
3、初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理取=110dmin=女=1lOxJ兰胃=
59.9珈秫低速轴端上有一个键槽,故轴径增大6%那么dmin=
63.57m初选择联轴器计算联轴器的转矩TcLM,取心=
1.3那么Tca=KaT3=
1.3x1548020=20XX426N*irn查标准GB/T5843-1986选用HL6型弹性柱销联轴器篇翌,其公称转矩为3150000N*mmo半联轴器的孔径《=65mm故取轴第的最后一段的直径为65mm半联轴器与轴配合的轴径长度Lx=107mm
4、轴的结构设计1拟定轴上零件的装配方案,如下列图2根据轴向定位及中间轴位置的要求确定轴的各段直径和长度数值如下表单位mm轴上零件的定位齿轮与轴的周向定位均采用平键连接选齿轮的平键为22mm*14mm*90mm联轴器的键为18mm*llmm^90mm选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6;滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6轴端倒角为2*45各轴肩处的圆角半径为2mm轴的结构图如下
5、求轴上的裁荷做出弯矩图和扭矩图如下:
6、按弯扭合成应力校核轴的强度由弯矩扭矩图可知,齿轮的中间截面是危险截面,故只校核此截面的强度根据轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取a=
0.6轴的计算应力为而查出」=60初>因此故轴的设计满足弯扭强度要求
九、高速轴轴承的校核
1、设计参数轴上齿轮受切向力K=
3153.5N,径向力Fr=1185轴向力乙=
809.6N齿轮分度圆d=6Sirun转速勺=970/min预期寿命匕=8x300x8x2=38400/z初选两个轴承型号均为
332082、求两轴承受到的径向载荷
3、求两轴承的计算轴向力故两轴承计算系数均为X=
0.4Y=l.7轴承运转只有轻微振动,故取=L1贝IJR=九Xq+质“|=
1.1x
0.4x
2373.4+
1.7x
1104.1=
3108..96NP2=fpXP.2+yF.2=Llx
0.4xl
001.4+
1.7x
698.1=1746N
4、验算轴承寿命因为P、>P2所以按轴承1的受力大小验算故该轴承满足寿命要求,为了防止浪费,可选为30208经检验,仍符合要求
十、中间轴轴承的校核
1、设计参数轴上齿轮受切向力儿=83393NFt2=—
3153.5N径向力旦=
3163.3N已2=—H85N轴向力乙I=
2447.9NFa2=-
809.6N齿轮分度圆di=113mmd2=381mm转速〃2-
210.9r/min预期寿命匕人=8x300x8x2=38400/初选两个轴承型号均为
323092、求两轴承受到的径向载荷
3、求两轴承的计算轴向力广F对于圆锥滚子轴承,轴承派生轴向力乙=赤查表得,Y=l.7e=
0.35故两轴承计算系数为Xl=lYl=0X2=
0.4Y2=l.7轴承运转只有轻微振动,故取f〃=L1那么
4、验算轴承寿命因为月〉R,所以按轴承1的受力大小验算故该轴承满足寿命要求,为了防止浪费,可选为30309经检验,仍符合要求H—、低速轴轴承的校核
1、设计参数轴上齿轮受切向力氏=-
8339.3N,径向力Fr=-31633N轴向力Fa=-
2447.9N齿轮分度圆dj=381/rzm转速n3=62r/min预期寿命晚=8x300x8x2=38400/z初选两个轴承型号均为
303142、求两轴承受到的径向载荷
3、求两轴承的计算轴向力轴承运转只有轻微振动,故取fp=l」那么
4、验算轴承寿命因为F]>户2所以按轴承1的受力大小验算故该轴承满足寿命要求,为了防止浪费,可选为30214经检验,仍符合要求
十二、各轴上键的校核
1、高速轴上联轴器的键为8mm*7mm*32mm转矩7]=
107.227V*m由于bpv[bp]=120-15OMR故此键满足挤压强度要求
2、中间轴上键为18mm*11mm*100mm和16mm*10mm*5Omm转矩=471170N*如?由于bpiv[bp]=120-15OMR故此键满足挤压强度要求由于%<S]=120-150MPa故此键满足挤压强度要求
3、低速轴上的键为22mm*14nini*90nini和18mm*llmm*90mni转矩T3=1548020N*mm由于<[bp]=120-150如,故此键满足挤压强度要求由于气2</]=120-150A/R故此键满足挤压强度要求
十三、润滑和密封
1.润滑方式的选择在减速器中,良好的润滑可以减少相对运动外表间的摩擦、磨损和发热,还可起到冷却、散热、防锈、冲洗金属磨粒和降低噪声的作用,从而保证减速器的正常工作及寿命齿轮圆周速度高速齿轮低速齿轮由于V均小于4m/s而且考虑到润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失所以轴承采用脂润滑,齿轮靠机体油的飞溅润滑润滑油的选择由于该减速器是一般齿轮减速器,应选用N200X业齿轮油,轴承选用ZGN-2润滑脂密封方式的选择输入轴和输出轴的外伸处,为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀,要求设置密封装置因用脂润滑,所以采用毛毡圈油封,即在轴承盖上开出梯形槽,将毛毡按标准制成环形,放置在梯形槽中以与轴密合接触;或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封,然后用另一个零件压在毡圈油封上,以调整毛毡密封效果,它的结构简单,所以用毡圈油封十四设计小结这次关于带式运输机的两级圆柱减速器的课程设计可以说是我们步入大学以来真正意义上的一次机械设计通过两个星期的设计实践,既让我们加深了对机械设计概念的理解,又让我们把理论联系了实际,不仅提高了我们机械设计认识以及自身设计方面的综合素质,还为以后我们走向社会、走向工作岗位打下了坚实的根底机械设计并不是一朝一夕就能完成好的,需要我们查阅大量的资料,比方机械设计手册、课程设计指导书等等在整个设计过程中,我们必须得从整体出发考虑到各个零件之间的联系才能使我们设计的减速器能正确的安装与使用我设计的是两级圆锥圆柱齿轮减速器,虽然不算是一个很大的机器,要真正的设计好它,还得有相关方面一定的知识储藏,毕竟机械设计是机械工业的根底,是一门综合性很强的课程,它涵盖了我们所学过的《机械原理》、《机械设计》、《机械设计课程设计》、《理论力学》、《材料力学》、《工程制图》、《工程材料》、《互换性与测量技术》等一系列课程设计任务要求我们要有近万字的说明书、装配图和零件图,对于我们刚刚涉入设计实践的同学来说无疑是一项浩大的工程,为了如质如量的完成好这次设计,特别是在最后的几天了,过的是真正的美国时间几乎每天晚上搞到了凌晨在画装配图的时候,刚开始不知道怎么动手,经过一段时间的统筹与规划,终于有了点头绪,便踏上了画图的旅程画图用的是学机械必备的AutoCAD软件,因此画图的能力也就不容无视,但是尽管有画图能力是不行的,还得有机械制图的根底知识画装配图时,我们不可能一蹴而就,必须得有耐心去查阅大量的机械设计方面的资料,要不厌其烦的反反复复修改我在设计过程中,其实修改就占了整个设计过程中的五分之三的时间,最终才得到了最后的成果总之,经过本次设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课的理论、提高我们画图的能力、稳固加深我们对机械设计方面的知识方面有着重要的作用另一方面,设计中还存在不少的错误和缺点需要我们继续努力学习,掌握更多有关机械设计方面的知识参考资料银金光刘杨主编北京交通大学出版社银金光刘杨主编北京交通大学出版社序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书共1页2课程设计说明书共1页3课程设计图纸3张45内容及任务―、设计的主要技术参数带的圆周力F=4200N;带的带速v=l.0滚筒直径375mm进行带式运输机的传动装置的设计设计几种传动方案并进行分析、比拟和选择;对选定传动方案进行运动分析与综合,并选择出最正确的传动方案;
三、设计工作量编写说明书一份进度安排起止日期工作内容12月169—12月17日设计方案分析,电动机的选择,运动和动力参数设计12月183—12月20日齿轮及轴的设计,轴承及键强度校核,箱体结构及减速器的设计12月21日一12月25日零件图和装配图的绘制12月26日文档排版及修改主要参考资料银金光刘杨主编《机械设计》北京交通大学出版社银金光刘杨主编《机械设计课程设计》北京交通大学出版社起止日期20XX年12月16日至20XX年12月27日学生姓名张山山班级机工1101班学号509成绩分组号1234567F400434334N0500000000000200200V
0.111111m/s
8.
0.
2.
0.
4.
3.0D31344333mm5550000550075个人设计数据输送带最大有效拉力为4200FN输送带工作速度为
1.0vm/s输送机滚筒直径为375Dmm
二、电动机的选择电机轴轴I轴II轴IU滚筒轴IV功率P/KW11KW
10.89KW
10.46KW
10.05KW
9.75KW转矩T/N*m
107.
22107.
22471.
171548.
021501.81转速n/r/min
970970210.96262传动比i
14.
63.41效率;n
0.
990.
980.
980.99总弯矩Ml=
191706.3N*mnM2=
181238.9N*mn扭矩TTl=107220N*mm圆周力tl=二竺=2x47117=
8339.3Nd3113径向力玲1==tana^=83393乂」an20=3163cos/3162133轴向力乩2=-Fn=
809.6N轴径d轴长1-2段-3段-4段-5段-6段-7段-8段-2段-3段-4段-5段-6段-7段-8段555050529216852载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1二4872NFNH2=
358.8NFNV1二
2373.9NFNV2二-
395.6N弯矩MMHl=433608N*mmMvl=
211277.lN*mm总弯矩Ml=
482342.M2=
40856.8N*mmMV=
439705.2N*mm扭矩TT2=471170N*mm轴径d轴长1-2-3-4-5-6-7-8-2-3-4-55-6段-7-8段段段段段段段段段段段段段
050050552.
5112124.5005载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=
5688.6NFNH2二
2650.7NFNV1二
2651.8NFNV2W
11.5N
3.《机械原理》朱理主编高等教育出版社
4.《材料力学》刘鸿文主编高等教育出版社
5.《理论力学》杨晓华主编浙江大学出版社
6.《工程制图》赵大兴主编高等教育出版社
7.《机械工程材料》罗中平主编化学工业出版社
8.《互换性与测量技术》徐学林主编湖南大学出版社。