北航机械设计课程设计设计计算说明书[共23页]

机械设计课程设计计算说明书设计题目带式运输机传动装置设计I*学院(系)*班设计者 sc 指导老师 * 2017年5月12日（北京航空航天大学）前言本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对带式运输机传动装置设计I的说明，该传动装置使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。目录前言2机械零件课程设计任务书4一、题目：带式运输机传动装置设计4二、设计任务4三、具体作业4主要零部件的设计计算5一、传动方案的确定5二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数51电动机的选择52传动比分配63各级传动的动力参数计算64将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表7三、传动零件的设计、计算71.V带传动的设计72带的参数尺寸列表93减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计9四、轴的设计与校核121I轴的初步设计122I轴强度校核133II轴的初步设计154II轴强度校核16五、键联接的选择与校核181I轴外伸端处键联接182II轴与大齿轮配合处键联接193II轴外伸端处键联接19六、轴承的选择与校核191、高速轴承202、低速轴承21七、联轴器的选择与计算21八、润滑与密封形式，润滑油牌号说明22九、箱体结构相关尺寸22十、参考资料23机械零件课程设计任务书一、题目：带式运输机传动装置设计传动装置简图如右图所示。1运输机的数据：运输带工作拉力F=1400 (N)运输带工作速度v=1.55 (m/s) 卷筒直径D=260 (mm)2设计要求：1)设计用于带式运输机的传动装置2)两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳，运输带速允许误差为5%。3)使用期限为十年，两班制，每年工作300天；检修期间隔为三年。小批量生产。二、设计任务1选择电动机型号；2确定带传动的主要参数及尺寸；3设计该减速器；4选择联轴器。三、具体作业1减速器装配图一张；2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；3说明书一份。主要零部件的设计计算一、传动方案的确定项目-内容设计计算依据和过程计算结果优点（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。缺点（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果1电动机的选择工作机所需功率传动装置总效率实际需要功率工作机转速电动机转速由于带传动的传动比，齿轮传动传动比，所以电动机的转速范围4582292r/min。常用的电动机转速为1000r/min和1500r/min查表得电动机数据，具体可选用Y132M-8,Y132S-6,Y100L2-4三种电动机。对比三种电动机的数据以及计算出的传动比，选用电动机型号为Y132S-6型，其额定功率为3.0kW，满载转速960r/min。Y132S-6型电动机，额定功率3.0kW，满载转速960r/min2传动比分配总传动比V带传动比由，取减速器传动比则3各级传动的动力参数计算各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）各轴输入功率各轴输入转矩4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/Nm转速r/min传动比i输入输出输入输出电机轴2.5325.29603高速轴2.432.472.571.83202.8低速轴2.332.31195.3193.3113.911卷筒轴2.282.26191.5189.6113.91三、传动零件的设计、计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果1.V带传动的设计工作系数KA查表4-7得KA=1.2电动机计算功率PcV带型号由，查图，选用A型普通V带A型普通V带大小带轮基准直径d2，d1查表4-3取d1=100mm，则取d2=300mmd1=100mmd2=300mm验证V带带速带速，v在525m/s之内，合适。v=5.024m/sV带基准长度Ld和中心距a由，初步选取中心距a0=600mm得带长查表4-2，取Ld=2000mm，得实际中心距，小带轮包角的验算合适。单根普通V带的基本额定功率由n满=960r/min及d1=100mm，查表13-3得，传动比ii=3.06额定功率增量查表4-4得，包角修正系数由，查表13-7得，带长修正系数由Ld=2000mm，查表13-2得V带根数z圆整，取z=3根数单根V带的初拉力F0带的单位质量：q=0.1kg/mq=0.1kg/m传动带在轴上的作用力FQ2带的参数尺寸列表A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/mm中心距a/mm带长Ld/mm1003006782000带根数z初拉力F0/N轴上载荷、FQ/N3164.1973.83减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计（1）选择材料及确定许用应力选择材料和精度等级齿轮减速器传递的功率为2.4KW。可对齿轮选用硬齿面的组合，小齿轮用20CrMnTi渗碳淬火，回火，齿面硬度为5662HRC。大齿轮用20Cr渗碳淬火，回火，齿面硬度为5662HRC。同侧齿面精度等级选8级精度小齿面选用20CrMnTi渗碳淬火，回火大齿面选用20Cr渗碳淬火，回火弯曲疲劳极限查表11-1，取小齿轮接触疲劳极限大齿轮接触疲劳极限小齿轮接触疲劳极限大齿轮接触疲劳极限安全系数SH、SF由表11-5取SH=1，SF=1.25SH=1，SF=1.25许用应力（2）按轮齿弯曲强度设计计算载荷系数K取K=1.2K=1.2齿宽系数查表11-6，取齿宽系数小齿轮转矩初定螺旋角初定大小齿轮齿数z1，z2取小齿轮齿数z1=20，则大齿轮齿数z1=20z2=56当量齿数zv1，zv2齿型系数YFa1，YFa2YSa1，YSa2查图11-8、11-9取YFa1=2.38，YFa2=2.19YSa1=1.68，YSa2=1.85YFa1=2.38YFa2=2.19YSa1=1.68YSa2=1.85验算大、小齿轮的弯曲强度因此设计时选用的参数都是合适的且应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数计算取mn=3mmmn=3mm确定中心距取确定螺旋角分度圆直径，齿宽b1，b2取b2=55mm（3）验算齿面接触强度求齿面接触强度（4）齿轮的圆周速度计算齿轮圆周速度根据表2-1，取8级精度合理（5）齿轮其他传动的参数端面压力角齿顶高ha齿根高hf全齿高h顶隙c齿顶圆直径da齿根圆直径df齿轮结构ha=mn=3mmhf=1.25mn=3.75mmh= ha+ hf=6.75mmc= hf-ha=0.75mmda1 =+2 ha =69.17mmda2=+2 ha =182.83mmdf1= d12 hf =55.67mmdf2= d22 hf =169.33mmha= 3mmhf=3.75mmh= 6.75mmc= 0.75mm（6）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t120320齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d22056605563.17176.83齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mmhahfda1da2df1df233.7569.17182.8355.67169.33d（7）大齿轮结构简图（见零件图）四、轴的设计与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1I轴的初步设计材料选取由45钢应用最为广泛，选用45号钢，调质处理45号钢调质根据许用切应力初估I轴最小直径I轴：考虑键对于轴的削弱作用，取dI=24mmC=110dI=24mm对I轴其他段直径进行估计由定位轴肩的尺寸公式取c=1.6 d2=28mm考虑到轴承为标准件，取d3=30mmI轴轴承选用6206，d=30mm，B=16mmD=62mm为装配方便，取d4=32mm同理由定位轴肩的尺寸公式取d5=40mm同一轴选用同一轴承d6=30mmd2=28mmd3=30mmd4=32mmd5=40mmd6=30mm确定润滑方式由轴承转速选用脂润滑脂润滑确定轴的支点箱座壁厚 =8mm箱盖壁厚11=8mm大齿轮顶圆与内壁距离1 1.2，取1=10mm齿轮端面与内壁距离2 取2=8mm轴承与箱体内机壁距离3 3=10mm地脚螺栓直径df=0.036a+12=16.32mm 取M20螺栓，地脚螺栓个数为4轴承旁连接螺栓直径d1：d1=0.75df=12.24mm选用M16螺栓M16螺栓的参数：c1=22mm c2=20mm D=32mm外箱壁到轴承端面的距离：l1=c1+c2+(58)=20+22+8=50mm轴的支点L1=b1/2+2+3+B轴承 /2=58mm取带轮带宽B带轮为50mmL2=B带轮/2+l1+l2+-3- B轴承 /2=93mmL1 =58mmL2= 93mm2I轴强度校核I轴受力：圆周力径向力轴向力I轴受力简图简化为简支梁垂直面支撑反力垂直面弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算轴受扭矩图当量弯矩图垂直面支撑反力垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算作用在V带上的压力FQ产生的支撑反力FQ产生的弯矩截面产生的弯矩危险截面当量弯矩轴I收到联轴器给的扭矩危险截面的当量弯矩危险截面的校核按照最不利的情况由45钢的，则 考虑键槽影响d=d1.05=30.03mm，设计时取32mm，合适。d30.033II轴的初步设计材料选取初估最小直径选用45号钢，调质处理考虑到该轴段上有键槽，需在dmin基础上取1.05倍，因此 。取最小处d=30mmC=110对I轴其他段直径进行估计由定位轴肩的尺寸公式取c=1.6 d2=36mm考虑到轴承为标准件，取d3=40mmI轴轴承选用6208，d=40mm，B=18mmD=80mm为装配方便，取d4=42mm同理由定位轴肩的尺寸公式取d5=48mm同一轴选用同一轴承d6=40mmd2=36mmd3=40mmd4=42mmd5=48mmd6=40mm确定轴的支点轴的支点L1=b大齿轮/2+2+3+B轴承 /2=56.5mmL1= 56.5mm4II轴强度校核II轴受力：圆周力径向力轴向力大齿轮直径d2=176.8mmII轴简图简化为简支梁垂直面支撑反力垂直面弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图当量弯矩图垂直面支撑反力垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算传递的扭矩危险截面当量弯矩危险截面的校核由45钢的，则 键槽影响1.0529.8=31.2mm,满足要求。五、键联接的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果材料选择许用挤压应力选用45号钢，取45号钢1I轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据dI=24mm及外伸端长度，选择键830，其中b=8mm，h=7mm，L=30mm，毂深t2=3.3mm，轴深t1=4mm键830键的校核键选取合适2II轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据轴径d=42mm及台阶长度，选择键1245，其中b=12mm，h=8mm，L=45mm，毂深t2=3.3mm，轴深t1=5mm键1245键的校核键选取合适3II轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB/T1096-2003）根据dII=30mm及外伸端长度，选择键1060，其中b=10mm，h=8mm，L=50mm，毂深t2=3.3mm，轴深t1=5.0mm键1060键的校核键选取合适六、轴承的选择与校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果1、高速轴承轴承主要性能参数径向载荷Fr最大轴向力对轴承进行校核温度系数ft载荷系数fP轴承寿命 轴承6206性能参数 由查表取e=0.27，查表取X=0.56,Y=1.65，查表取X=1,Y=0故选用轴承2进行校核查表温度系数ft=1载荷系数fP=1.1由为10年，应每两年检修一次Cr=19.5KNC0r=11.5KNft=1fP=1.12、低速轴承轴承主要性能参数径向载荷Fr轴承受的轴向载荷对轴承进行校核温度系数ft载荷系数fP轴承寿命轴承6208性能参数 由查表取e=0.24，查表取X=0.56,Y=1.85，查表取X=1,Y=0故选用轴承2进行校核查表温度系数ft=1载荷系数fP=1.1由为10年，不需更换 Cr=29.5KNC0r=18.0KN七、联轴器的选择与计算项目-内容设计计算依据和过程计算结果联轴器的选择II轴外伸端需使用联轴器选用弹性柱销联轴器LX2型(GB/T 5014-2003)弹性柱销联轴器LX2型联轴器参数公称转矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d（mm）560630030轴孔长度/mm外径D(mm)轴孔类型键槽类型LL18260160JB八、润滑与密封形式，润滑油牌号说明项目-内容设计计算依据和过程计算结果润滑方式齿轮线速度齿轮选用脂润滑，轴承采用油润滑齿轮选用脂润滑，轴承采用油润滑润滑油牌号选用全损耗系统用油L-AN15L-AN15润滑脂牌号选用通用锂基润滑脂牌号ZL-1(GB492-89)ZL-1密封形式机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部九、箱体结构相关尺寸项目-内容设计计算依据和过程计算结果箱座壁厚=8mm=8mm箱盖壁厚11=8mm1=8mm箱座凸缘厚度bb=1.5=12mmb=12mm箱盖凸缘厚度b1b1=1.51=12mmb1=12mm箱座底凸缘厚度b2b2=2.5=20mmb2=20mm地脚螺栓直径dfdf=0.036a+12=16.32mm取df=20mm地脚螺栓数目nn=4大齿轮顶圆与内壁距离111.2，取1=10mm1=10mm齿轮端面与内壁距离22，取2=8mm2=8mm轴承与箱体内机壁距离33=12mm3=12mm轴承旁连接螺栓直径d1d1=0.75df=12.24mm取d1=16mm箱盖与箱座联接螺栓直径d2d2=(0.50.6)df=1012mm取d2=12mm轴承端盖螺钉直径d3d3=(0.40.5)df=810mmd3I=6mmd3II=8mm窥视孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4)df=68mmd4=6mm定位销直径dd=(0.70.8)d2=8.49.6mm取d=10mm外箱壁与轴承座端面距离l1l1=c1+c2+(58)=50mml1=50mm箱盖、箱座肋厚m1、m m1=7mmm=7mmI轴轴承端盖外径DIDI=92mmDI=92mmII轴轴承端盖外径DIIDII=120mmDII=120mmI轴轴承端盖凸缘厚度t1t1=7mmt1=7mmII轴轴承端盖凸缘厚度t2t2=10mmt2=10mm十、参考资料1.机械设计基础第六版 杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明 主编 高等教育出版社出版社 2013年1月2.机械设计综合课程设计 王之栎 王大康 主编 机械工业出版社 2007年8月第2版23