机械设计课程设计设计说明书.doc

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1、机械设计课程设计设计说明书设计题目：带式输送机传动装置设计材料科学与工程学院 系(院)木材科学与工程(1)班 班设计者： 张建坡指导老师：柳建安 2012 年 6 月 22 日 中南林业科技大学目 录第一章 题目第二章 方案图第三章 电动机选择第四章 传动装置总体设计第五章 选择联轴器类型及型号第六章 减速器外传动零件设计第七章 减速器内传动零件设计第八章 轴的设计第九章 轴承的选择和寿命计算第十章 键的选择和强度计算第十一章 参考文献第十二章 设计心得 第一章 题目1. 初步设计（1） 设计题目：带式输送传动装置设计（2） 工作条件：两班制，连续单项运传，载荷平稳，空载起动；（3） 使用年限

2、：10年；（4） 运输带速度允许误差：5%；（5） 制作条件及成产批量：小批量生产；（6） 工作机效率：=0.96。2. 原始数据参数题号A4运输带工作拉力F（N）1250运输带工作速度V（m/s）1.50卷筒直径D（mm）240 第二章 方案图1.传动系统参考方案（见图1-1） 第三章 电动机选择1. 电动机的类型因为装置的载荷平稳，单向连续长期运转，因此可选用Y系列闭式龙型三相异步电动机，电压为380V。2.电动机的功率（1）工作机需要的输入功率Pw=12501.51000=1.95kw（2） 查参考文献【1】表1-7(P5)，可以确定各部分效率：联轴器效率：=0.99；选用弹性联轴器滚动

3、轴承传动效率：=0.99；球轴承闭式直齿圆柱齿轮传动效率：=0.97；8级的一般齿轮传动卷筒传动效率：=0.96；V带传动效率：=0.96；由上数据可得电动机至工作机之间传动装置的总效率： =0.990.990.970.960.96=0.86电动机所需功率：Pd=1.950.86=2.27kw3. 电动机的转速nw=119.43r/min查参考文献【1】表1-8(P5)，单级圆柱齿轮减速器传动比i46，所以电动机的可选范围为：nd=inw(46)119.43=(477.721196.58)r/min 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置紧凑，决定采用同步转速为1000r

4、/min的电动机。根据电动机类型、结构和转速，由参考文献【1】表12-1(P167)，选定电动机型号为Y132S-6。其主要参数如下表所示。表3.1 Y132S-6型电动机的主要性能电动机型号额定功率/Kw满载转速/(rmin)起动转矩/(Nm)额定转矩/(Nm)Y132S-639602.02.0 表3.2 电动机的安装及外形尺寸 (mm)中心高H P/2外形尺寸L(AC/2+AD)HD安装尺寸AB轴伸尺寸DE地脚螺栓孔直径K键连接尺寸FG1754753453152161403880121033 第四章 传动装置总体设计1. 总传动比i总=960119.43=8.042. 分配各级传动比(1)

5、 查参考文献【1】表13-2(P188)，选取齿轮传动比为：i齿=4，单级斜齿圆柱齿轮减速器i=35，合理。(2) 因为i总=i齿i带，所以i带=8.044=2.01。3. 传动装置的运动和动力参数(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=nm=960r/min P1=Pd=2.27kw T1=9550=22.58Nm2轴(减速器高速轴) n2=(9602.01) r/min=477.6 r/min P2=P1=2.270.96=2.18kw T2=9550=43.60Nm3轴(减速器低速轴) n3=(477.64)r/min=199.4 r/min P3=P20

6、.990.990.97=2.07kw T3=9550=99.14Nm4轴(工作轴) n4=n3=199.4 r/min P4=P30.990.96=1.97kw T4=9550=94.35Nm其中，n1，n2，n3，n4分别为各轴的转速 P1，P2，P3，P4分别为各轴的输入功率 T1，T2，T3，T4分别为各轴的输入转矩将上述计算结果列于表4.1中以供应。 表4.1传动装置的运动和动力参数电动机2轴3轴工作轴转速(r/min)960477.6199.4199.4功率(kw)2.242.182.071.97转矩(Nm)22.5846.6099.1494.35传动比i12.0141效率()0.9

7、60.960.950.95 第五章 选择联轴器类型及型号1. 类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联轴器。2. 型号选择根据型号，轴径d，轴的转速n，查参考文献【1】表8-7(P99)，选用LX1型弹性柱销联轴器，其公称转矩【T】=250Nm，许用转速【n】=8500r/min，故符合题意。 第六章 减速器外传动零件设计1. V带轮传动的设计(1) 计算功率Pc查参考文献【2】表13-8(P218)得KA=1.0则Pc=KAP=1.03KW=3.0KW(2) 选V带型号根据Pc=3kw，n1=960r/min，由参考文献【2】图13-15(P219

8、)查出此坐标位于A型区域，应选A型带(3) 计算大、小带轮基准直径d1、d2由参考文献【2】图13-15(P219)得d1选用直径范围为80-100mm，现取d1=100mm，由参考文献【2】式(13-9)(P211)得d2=d1(1-)=960477.6100(1-0.02)mm=197mm由参考文献【2】表13-9(P219)取d2=200mm(4) 验证带速VV=3.14100960(601000)m/s=5.02m/s带速在525m/s范围内，合适(5) 计算V带基准长度和中心距a初步选取中心距a0=1.5(d1+d2)=1.5(100+200)mm=450mm取a0=500mm，符合

9、0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 由参考文献【2】式(13-2)(P205)得带长L0=2a0+(d1+d2)+=2500+(100+200)+(200-100)(4500)mm=1476mm 查参考文献【2】表(13-2)(P212)，对A型带选用Ld=1400mm，再由参考文献【2】式(13-16)(P220)计算实际中心距aa0+=(500+)mm=462mm(6) 验算小带轮包角，由参考文献【2】式(13-1)(P205)得1=180-57.3=180-57.3 =168120 合适(7) 计算V带根数z 由参考文献【2】式(13-15)(P218)得z=令n1=960r/mi

10、n，d1=100mm，查参考文献【2】表13-3(P214)得P0=0.96Kw 。由参考文献 【2】式(13-9)(P211)得传动比i=2.04查参考文献【2】表13-5(P216)得 Po=0.11 由=168，查参考文献【2】表13-7(P217)得K=0.97查参考文献【2】13-2(P212)得Kl=0.96，由此可得z=3.01，取4根(8) 计算作用在带轮轴上的压力FQ查参考文献【2】表13-1(P212)得q=0.1Kg/m，由参考文献【2】式(13-17)(P220)得单根V带的处拉力FQ=(-1)+qv=(-1)+0.1(8.5)N=120N作用在轴上的压力FQ=2zF0

11、sin=24120sinN=954.7N 第七章 减速器内传动零件设计1. 斜齿轮传动的设计(1) 选择材料类型、材料、热处理及确定许用应力查参考文献【2】表11-1(P166)，确定小齿轮用40Cr调质，齿面硬度为262HBS，Him1=1190Mpa，FE1=730Mpa；大齿轮用40Cr调质，齿面硬度为237HBS，Him2=1190Mpa，FE2=730Mpa.由参考文献【2】表11-4(P171),取zH=2.5,zE=188.9由参考文献【2】表11-5(P171)，取SH=1.0,SF=1.25=Mpa=1190Mpa=Mpa=584Mpa(2) 按齿面接触疲劳强度设计齿轮按8级

12、精度制造，由参考文献【2】表11-3(P169)，取载荷系数K=1.2，由参考文献【2】表11-6(P185)，取齿宽系数d=0.8小齿轮的转距T1=9.5510=9.5510=4.3610初选螺旋角 =19齿数 取Z1=20，则Z2=2.420=48。实际传动比为i=2.4由参考文献【2】表11-4(P171)，取弹性系数zE=189.8，区域系数zH=2.5，螺旋角系数z=0.97由参考文献【2】(式11-8)(P177)，得齿轮分度圆直径d1()=30.26mm模数mn=1.43mm由参考文献【2】表4-1(P57)，取mn=1.5mm中心距 a=53.94mm，取a=54mm确定螺旋角

13、 =arccos=arccos=19.2小齿轮分度圆直径d1=31.77mm大齿轮分度圆直径d2=76.24mm齿宽 b=d1=0.831.77mm=25.42mm取 b1=26mm, b2=32mm(3) 按齿根弯曲疲劳强度校核齿形系数 Zv1=23.75，Zv2=56.99由参考文献【2】表11-8(P173)，得YFa1=2.75，YFa2=2.35由参考文献【2】表11-9(P174)，得YSa1=1.59，YSa2=1.70由参考文献【2】(式11-10)(P178)，得=YFa1YSa1=2.751.59=378Mpa=584Mpa=YFa2YSa2=2.351.70=345Mpa

14、=584Mpa(4) 齿轮的圆周速度 v=0.8m/s由参考文献【2】表11-2(P168)，选8级制造精度是合适的。 第八章 轴的设计1. 输入轴的结构设计(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 (如图)(2) 按扭矩初步确定轴的最小直径根据小齿轮的材料要求，齿轮轴也选用与小齿轮一样的材料，即40Cr(调质),硬度为262HBS，轴的输入功率为2.18Kw，转速为477.6 r/min，由参考文献【2】(式14-2)(P245)，并查表14-2，取C=103，dC=103=17.09mm，输入轴最小直径是安装大带轮的，轴上需开键槽，故需将直径增大5，即dmin=17.94mm(3) 确定轴各段

15、直径和长度 从大带轮开始右起第一段，取d1=20mm，又带的宽度为B=(Z-1)e+2f=(4-1)15+29=63mm，则第一段长度L1=65mm右起第二段直径取d2=28mm，根据轴承盖的装卸以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度为L2=60mm右起第三段，该段有滚动轴承，根据参考文献【1】表6-1(P64)，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为d3=30mm，长度为L3=18mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取d

16、4=33mm，长度取L4=12mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为=34.77mm，分度圆直径为=31.77mm，齿轮的宽度为32mm，则此段直径为d5=35mm，长度为L5=30mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取d6=33mm，长度取L6=12mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取直径为d7=30mm，长度为L7=25mm2. 输出轴的结构设计(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 (如图)(2)按扭矩初步确定轴的最小直径根据小齿轮的材料要求，齿轮轴也选用与小齿轮一样的材料，即40Cr(调质),硬度为262HBS，轴的输入功率为2.0

17、7Kw，转速为199.4r/min，由参考文献【2】(式14-2)(P245)，并查表14-2，取C=103，dC=103=22.47mm(3)确定轴各段直径和长度 从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键连接，则轴应该增加5，取d1=24mm，根据参考文献【2】(式17-1)及表17-1(P291)，取工作情况系数KA=1.3，计算转矩Tc=KAT3=1.399.14=128.88mm，查参考文献【1】表8-7(P99)，选用LX1型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=54mm，轴段长为L1=40mm右起第二段，考虑到联轴器的轴向定位要求，该段的直径取d2=28mm，根据轴承盖的装卸以及

18、对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与联轴器左端面的距离为30mm，故取第二段的长度为L2=50mm右起第三段，该段有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，根据参考文献【1】表6-1(P64)，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为d3=30mm，长度为L3=25mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键连接，直径要增大5%，大齿轮的分度圆直径为=76.24mm，大齿轮的宽度为26mm，则此段直径为d4=35mm，长度为L4=24mm右起第五段，考虑到齿轮轴向定位，定位轴肩，取轴肩的直径为d5=40mm，长度为L5=10mm右起第

19、六段，该段为滚动轴承安装出处，取直径为d6=30mm，长度为L6=25mm(4) 计算齿轮上作用力的大小、方向大齿轮的分度圆直径为：d2=76.24mm作用在轴上的转矩为：T3=0.99Nmm求轴向力：Ft Ft=2=2=1298.53N求径向力：Fr Fr=Fttan=1298.53tan20=472.63NFt、Fr的方向如下图所示(5) 轴上的支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力为：F1H=F2H=Ft/2=649.27N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承，则Fa=0，那么F1V=F2V=Fr/2=236.32N(6) 绘制弯矩图右起第

20、四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MaH=F1H=649.27= Nm垂直面的弯矩：MaV=F1V=236.32= Nm合成弯矩：Ma=(MaH+MaV)= Nm(7) 求轴传动的转矩T=Ft=1298.530.01=495.00Nm(8) 求危险截面的当量弯矩因为是单向回转，转矩为脉动循环，查参考文献【2】表14-3(P246)，取折合系数=0.6由图可知，C处最危险，其当量弯矩为：Me=Ma+(T)=*(9) 校核轴的强度危险截面C处：查参考文献【2】表14-3(P246)，得=70Mpa由参考文献【2】(式14-5)(P246)，得 =M+(T)=*，故安全 第九章 轴承的选择和寿命计算

21、1. 输入轴上的型号选择在前面计算轴时采用了6206型轴承，其主要参数如下：基本额定静载荷：C0r=11.5kN基本额定动载荷：Cr =19.5kN2.输出轴上的型号及寿命计算(1)选择型号在前面计算轴时采用了6206型轴承，其主要参数如下：基本额定静载荷：C0r=11.5kN基本额定动载荷：Cr =19.5kN(2) 寿命计算按要求轴承的最短寿命为Lh预=2836510=58400h查参考文献【2】表16-8及表16-9(P279)，取温度系数ft=1；取载荷系数fp=1.2，基本额定动载荷C=Cr=19.5kN，当量动载荷p=Fr=472.63，转速n=n3=199.4r/min，对于球轴

22、承=3，再由参考文献【2】(式16-3)(P279)，得Lh=()=hLh预，满足要求 第十章 键的选择及强度计算1. 输出轴上的键(1) 键的型号输出轴与联轴器采用平键连接轴径d1=24mm，轴段长L1=40mm键、轴和轮毂的材料都是钢，查参考文献【2】表10-10(P158)，得许用挤压应力=150Mpa(2) 强度计算查参考文献【1】表4-1(P53)，选用A型平键 87l=24-8=16mm，h=7mm，转矩T3=99.14Nm 由参考文献【1】(式10-26)(P158)，得=147.53Mpa=150Mpa，满足强度要求键的标记为：键87GB/T 10952003 第十一章 参考文

23、献1. 机械设计课程设计手册2. 机械设计基础教材3.机械制图教材 4.工程力学教材5.课程设计图册教材6. 其他机械类专业课程教材 第十二章 心得我准备的较早，并且在网上查看了很多相关资料。此说明书是以老师的讲解为重点，参考网上5份说明书样稿，相互比较，吸取经验完成的。此文档完全由自己手打出来的，自己还是比较满意的。此次课程设计期间，我很专注的投入这一件事情上，遇到问题多于同学讨论，体现了团队精神。虽然文字中不可避免的存在一些不理想的地方，但它提升了自己的能力。在小的细节方面，自己没有过多的研究，此文档只在大的方面思考的比较多。对于说明书中的不明朗与错的地方，希望老师能告知，让自己能够学到更多的知识。