螺旋运输机课程设计

2007 级级机械设计机械设计课程设计说明书课程设计说明书设计题目：设计题目：二级展开式圆柱直齿轮减速器二级展开式圆柱直齿轮减速器 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 机设机设 073073 班班 学学 号：号： 设设 计计 人：人： 指导老师：指导老师： 完成日期完成日期 ： 课程设计任务书2009 2010 学年第一学期学年第一学期 机械工程 学院（系、部） 机械设计制造及其自动化 专业 073 班级课程名称： 机械设计课程设计 设计题目： 链式运输机传动装置设计 完成期限：自 2009 年 12 月 20 日至 2010 年 1 月 2 日共 2 周内容及任务一、设计的主要技术参数运输链牵引力（F/KN）：2.5KN输送速度 V/(m/s)：0.6m/s滚筒直径 D/(mm)：170mm工作条件：两班制，使用年限 10 年，连续单向运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差5%.二、设计任务传动系统的总体设计； 传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计； 设计计算说明书的编写。三、设计工作量（1） 减速机装配图 1 张； （2） 零件工作图 23 张；（3） 设计说明书 1 份（60008000 字） 。起止日期工作内容12.20-12.21传动系统总体设计12.22-12.24传动零件的设计计算；12.25-12.30减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书进度安排1.1交图纸并答辩主要参考资料1濮良贵，纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，2001.2金清肃.机械设计课程设计.武汉：华中科技大学出版社，2007.3郑文纬，吴克坚. 机械原理M. 北京:高等教育出版社，2006.12指导教师 （签字）： 年 月 日系（教研室）主任（ 签字）： 年 月 日（机械设计课程设计）设计说明书（链式运输机传动装置设计链式运输机传动装置设计）起止日期： 2009 年 12 月 20 日 至 2010 年 1 月 1 日学生姓名班级学号成绩指导教师 (签字 )机械工程学院（部）机械工程学院（部）20102010 年年 1 1 月月 1 1 日日目录目录第一部分、课程设计任务书第一部分、课程设计任务书-5第二部分、传动传动总体设计第二部分、传动传动总体设计-6第三部分、传动零件的设计与分析计算第三部分、传动零件的设计与分析计算-7一、一、V 带的设计与计算带的设计与计算 -8二、两级圆柱直齿轮减速器的设计与计算二、两级圆柱直齿轮减速器的设计与计算 -9(一)、高速级大小齿轮的设计-10(二)、低速级大小齿轮的设计-12三、轴的设计计算与校核三、轴的设计计算与校核 -16(一)、三条轴各轴段直径的确定-16(二) 、三条轴各轴段长度的确定 -17（三） 、三条轴强度的校核-19五、键的选择与校核五、键的选择与校核 -18(一)高速轴键的选择与校核-28(二)中间轴键的选择与校核-28(三)低速轴键的选择与校核-28六、滚动轴承的选择与校核六、滚动轴承的选择与校核 -29七、联轴器的选择与校核七、联轴器的选择与校核 -30八、箱体主要尺寸结构的设计和计算八、箱体主要尺寸结构的设计和计算 -30九、参考文献及附录九、参考文献及附录 -31第四部分、设计小节第四部分、设计小节 -32第一部分、课程设计任务书第一部分、课程设计任务书参考传动方案图链式运输机的传动装置 传动方案参考图 一、设计的主要技术参数运输链牵引力（F/KN）：2.5KN输送速度 V/(m/s)：0.6m/s链轮节圆直径 D/(mm)：170mm工作条件：两班制，使用年限 10 年，连续单向运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差5%.二、设计任务传动系统的总体设计；传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计；设计计算说明书的编写。三、设计工作量1、减速机装配图 1 张；2、零件工作图 23 张；3、设计说明书 1 份（60008000 字） 。 原始数据如下：课题号方案 1运动链牵引力 F/(KN)2.5输送速度 V/(m/s)0.6链轮节圆直径 D/(mm)170每日工作时间 h/小时8 2传动工作年限/年10设计计算内容主要结果第二部分、传动传动总体设计第二部分、传动传动总体设计系统总体设计与分析本传动装置总传动比不是很大，考虑到工作机载荷平稳，功率较小，故采用二级减速传动即可，且工作机无特殊需求，综合考虑选用普通两级圆柱直齿轮减速器。 1、电动机的选择(1)、电动机类型的选择根据动力源和工作条件，并参考课程设计手册选用一般用途的 Y 系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源为电压 380V。(2)、电动机所需工作功率 =1000.vp=1.5Kw wp10006 . 02500 根据工作机的类型选择其效率=0.96w 传动装置的总效率： = 0.89 321w 其中：=0.99(联轴器效率) =0.99(一对轴承的效率) = 0.97 (一对闭式传动齿轮的效率) =0.96(V 带的传动效率) 电机所需的功率为:=1.95Kwwawdpp.89. 096. 05 . 1因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，选电动机的额定功率2.2Kw。. (3)、电动机转速的选择 根据已知条件，可得链轮的工作转速为 =67.4r/minwnDv10006017014. 36 . 060000 修正误差系数 =67.467.45%=64.03r/min70.77r/minwn由表(2-2)可知，两级圆柱直齿轮减速器的一般传动比范围为 840，则总传动比的合理范围为=840， ai 故电动机的可选转速范围为 =(840)67.4=539.22695r/minnnia查表满足要求的电动机有同步转速 750r/min，1000r/min，1500r/min 三种，而根据电工学常识，转速越低，电动机成本越高，越复杂，维护困难，故综合考虑选择选择同步转速 1500r/min，其型号为 Y100L-4，满载转速为1430r/min，额定转矩为 2.2KNm2、各级传动比的分配 (1)、工作机的总传动比=21.2wmnni 4 .671430 总传动比 4321iiiii 其中：为 V 带的传动比，、为减速器两对齿轮之传动比，为轴1i2i3i4i与轴之传动比，其间用联轴器相连，故=1.4i 由于为 V 带传动，为了使 V 带传动外廓尺寸不致过大，取=2.8，则1i1i=1.5KWwpKWPd95. 1电动机选用Y100L-41 .21i8 . 21i减速器的传动比=7.6 0i1ii8 . 22 .21 (2)、减速器两级传动比的分配 由于本减速器采用浸油润滑方式，为了使各级大齿轮浸油深度相当，取高速级传动比=3.14，低速级传动比023 . 1ii6 . 73 . 1=2.42。203iii 故传动系统的各级传动比分别为： =2.8， =3.14， =2.42， =11i2i3i4i （3） 、传动系统的运动和动力参数计算 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下： 轴(减速器高速轴) =510.7r/min511r/min8 . 21430101inn =1.71Kwdpp1 =9550=32Nm1119550npT51171. 1 轴(减速器中间速轴) =163r/min14. 3511112inn =1.710.990.99=1.693KwKw12pp =9550=99.2Nm2229550npT163693. 1 轴(减速器低速轴) 67r/min42. 2163223inn =1.66Kw323pp =236.5Nm6766. 195509550333npT 轴(联轴器轴) 67r/min34nn =1.660.99=1.643Kw34pp =234.2Nm67643. 195504T 传动系统的运动和动力参数如下： 第三部分、传动零件的设计与分析计算第三部分、传动零件的设计与分析计算 轴号轴轴轴轴转速n(r/min)5111636767功率 p(Kw)1.711.6931.661.643转矩 T(Nm)3299.2236.5234.3传动比i2.83.142.43114. 32i42. 23i一、V 带的设计与计算 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏，其设计准则是在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。已知电动机的功率P=2.2Kw，转速 n=1430r/min ，传动比为 =2.8，使用寿命 10 年，每天工作i16 个小时。 (1)、确定计算功率cap 由表(8-7)查得工作情况系数=1.1AK 故=1.12.2=2.42KwpKpAca (2)、选择 V 带的型号 根据、n 由图(8-11)选用 A 型cap (3)、确定带轮的基准直径并验算带速ddv 1） 、初选小带轮的基准直径，由表(8-6)和表(8-8),取小带轮的基准直dd径 =85mmdd 2)、验算带速。按式(8-13)有v =6.36m/s100060ndvd10006014308514. 3 因为 5m/s1o18012dddd o3 .57o18085250oo533 .57o16.162o90 ( 6)、计算带的根数 Z 1)、计算单根 V 带的额定功率rp 由=85mm 和=1430r/min，查表(8-4a)得=0.9-304Kw1ddn0p 据=1430r/min，=2.8 和 A 型带，查表(8-4b)得=0.17Kwn1i0p 查表(8-5)得=0.957272，查表(8-2)得=0.99，于是有kLk =(0.9304+0.17)0.95730.99=1.043KwLrkkppp)(00 2)、计算 V 带的根数 Z Z= =2.32 圆整为根。KwKwpprca043. 142. 2 （7） 、计算单根 V 带的初拉力的最小值()min0F 由表(8-3)的 A 型带的单位传动质量 q=0.1kg/m =1600mmdL ()min=+ 0FvZKpKca)5 . 2(5002vq =500=106.25N106N236. 61 . 036. 639573. 042. 2)9573. 05 . 2( 应使初拉力()min0F0F （8） 、计算压轴力PF 压轴力的最小值为 ()min=pFsinmin)(20FZ2162sin106320 =628.119N628.2N (9)、带轮设计 由表(8-10)查得：，。则带轮的宽mme3 . 015mmf19度，大带轮轮毂孔由后续高mmfezB468215) 13(2) 1(速轴设计而定，取，大带轮的轮毂宽度：当，条件不满足，试改选 6305 型，3CrC其 NCr22000，满足要求。 验算 6305 型球轴承的寿命，根据式(13-5)有： ，其中温度系数。 hPCfnLth9 .48917)(601061tf 可见，轴承有足够的寿命。hhLL 对于轴，其安装轴承处的轴径，转速，传mmd40min/673rn 递的转矩，其余条件和前者一样，故试选 6208 型球轴承。mmNT.5 .2363 对于左边的轴承 A 有：，mmNFFRArA.2 .2675对于右边的轴承 B 有：，取其中的较大值。mmNFFRBrB.71.1234根据式(13-6): NnLPCh9 .15458104800067602 .26751060366对于球轴承，查 6208 型球轴承的基本额定动载荷，3NCr18000可见，满足。rCC 验算 6208 型球轴承的寿命，根据式(13-5)有： ，其中温度系数。 hPCfnLth67.75791)(601061tf可见，轴承有足够的寿命。hhLL 七、联轴器的选择与校核根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，输出轴选用弹性柱销联轴器。已知输出轴条件：，mmd351min/673rn ，查机械设计手册，选择弹性柱销联轴器Kwp66. 13mmNT.5 .2363(GB5014-95)，HL3 型。查表(14-1),查得工作情况系数，由式(14-1)有：5 . 1AK mmNTKTAca.75.354105 .2365 . 13查取 HL3 型弹性柱销联轴器的许用转矩，许用最大转mmNTn.630速为 5000r/min，满足要求。八、箱体主要尺寸结构的设计和计算箱体的主要尺寸根据三条轴的长度和装配关系以及密封和润滑等因素试确定如下：箱壁厚度，此处取。 箱盖厚度 箱底座凸缘厚度 端盖凸缘厚度 高速轴端盖外径 中间轴端盖外径 低速轴端盖外径 1 号主动轮距箱体内壁距离 2 号从动轮距箱体内壁距离 3 号主动轮距箱体内壁距离 4 号从动轮距箱体内壁距离 箱体内壁与安装轴承之间的泄油距离为：脂润滑=35mm，油润滑取 =23mm，此处采用油润滑，统一取=2mm。 箱体油槽间距取 2mm 地脚螺栓 M16，数量 6 根。 九、参考文献及附录本设计采用西北工业大学编著机械设计(第八版)一书所讲述的计算算法，所以公式采用本书，大部分图表也引自此书，设计思路和说明书编排思路参考殷玉枫主编机械设计课程设计(机械工业出版社)一书，特此声明。 参考文献：1 濮良贵，纪明刚 机械设计 第八版 北京：高等教育出版社，2006 2 金清肃 机械设计课程设计 武汉：华中科技大学出版社，20073 孙燕，陈晓罗，熊涌 机械设计课程设计 北京：北京理工大学出版社，2007 4 殷玉枫 机械设计课程设计 北京：机械工业出版社，2007 5 陈立德 机械设计基础 北京：高等教育出版社，20066 陈立德 机械设计基础课程设计 北京：高等教育出版社，20067 徐学林 互换性与测量技术 长沙：湖南大学出版社，20098 梁旭坤，焦建雄 机械制造基础() 长沙：中南大学出版社，2006第四部分、设计小节第四部分、设计小节时间如逝水，一转眼，2009 年已成为了历史，而我的设计也到此告一段落。算起来从去年圣诞的前一周起，到今天为止，还不包括之前的初步计算，本次设计整整耗费了我三周时间，过去的三周可以说是我有史以来最忙的日子，忙的连 2010 年元旦的到来我都不知道。在经过无数个加班加点后，设计终于告终了。虽然已经迟交了，不算是完美收场，但我也深感安慰，问心无愧了，我已经尽最大努力了，对每一项数据进行校核，尽可能的查表取标准值，以减小误差。可以说本次设计是真正意义上的独立设计，虽然以前在专科学校时也大大小小做了不少课程设计，其中还有我的专科毕业设计，那些也曾经是我的创造，但感觉都没有这次深刻。也许是以前的专科教学大纲或者老师要求没这么严格，也许是这次太投入了，总之，一个字，累，但看着它一点一滴的从白纸变成黑字，图纸从一个点，一条线到一张、两张、三张.看着这些心中甚是安慰，充满了成就感，就像自己带大的孩子一样，回想过去的那些熬夜，所有的都是值得的。 这次设计不仅重新复习了一遍功课，更重要的是将我以前在专科阶段所学到的知识提供了一个发挥的场所，使我将专本科两个教育阶段学到的知识进行搭接继续，融会贯通，灵活运用，真正的培养了我动手又动脑，独立设计的能力和设计思想，为以后的课程设计和最终的本科毕业论文做准备。 在这次设计中，基本上还比较顺利，没有出现原则性的错误和较大尺寸的失误，但实际中还是出现了不是棘手的问题，比如 CAD 绘图时，许多功能不知道如何运用；在中间轴进行校核时，出现了轴段实际载荷接近许用载荷以及中间轴轴承校核时出现了基本额定动载荷满足不了要求等头痛的问题，这些问题都有赖于许多同学以及指导老师的大力帮助，可以说没有他们的帮助，本次设计没有这么容易完成，在此衷心的感谢他们。由于时间还是不充分，也许是自己还不够熟练，理解不够深入，设计中还是存在许多的错误，尤其是装配图的尺寸中有许多问题，这次没时间了，希望以后同类的设计可以吸取教训，做的更完善，也希望大家积极指出设计中的问题和不足，共同进步。