链板式运输机传动装置设计

机械基础综合课程设计说明书设计题目： 链板式运输机传动装置设计 学 院： 机械工程学院 专业年级： 机械11级 姓 名： 班级学号： 指导教师： 二一二 年 九 月 十四 日目 录一、 课程设计任务书-1二、 传动方案的拟定与分析-2三、 电动机的选择-3四、 计算总传动比及分配各级传动比-4五、 动力学参数计算- 5六、 传动零件的设计计算-6七、 轴的设计计算-9八、 滚动轴承的选择及校核计算-12九、 键连接的选择及校核计算-14十、 联轴器的选择及校核计算-15十一、减速器的润滑与密封-16十二、箱体及附件的结构设计-17设计小结-18参考文献-19机械基础综合课程设计设计计算说明书第 1 页机械基础综合课程设计设计计算说明书一、课程设计任务书设计一用于链板式运输机传动装置，其为圆锥-圆柱斜齿齿轮减速器。链条有效拉力F=11000N,链速V=0.35m/s,链节距为38.1mm,小链轮齿数21。每日两班制，寿命10年，传动不逆转，有中等冲击，链速允许误差为5%。1-电动机；2、4-联轴器；3-圆锥-圆柱斜齿轮减速器；5-开式齿轮传动；6-输送链的小链轮 链板式运输机传动示意图机械基础综合课程设计设计计算说明书二、传动方案的拟定与分析2、选择电动机2.1电动机容量2.1.1链轮的输出功率由F=1000 ,知 2.1.2电动机输出功率 取 故 2.1.3电动机额定功率由此可知选取型号为Y132S-4，功率为5.5KW,n=1440r/min.3、计算传动装置的运动和动力参数3.1对于链轮输出功率与转速可知 3.2传动装置的总传动比3.3分配各级传动比选择圆锥齿轮,圆柱斜齿齿轮，链轮传动比，3.4各轴转速共6根轴，各轴序号如简图3.5各轴输入功率： 3.6各轴输入转距： 4.传动件的设计计算4.1圆锥直齿齿轮设计 4.1. 1.选定齿轮的精度等级、材料及齿数 1）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度 2）材料选择 由机械设计（第八版）表10-1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 3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数4.1.2.按齿面接触疲劳强度设计 (1).确定公式内各计算数值1）.试选载荷系数1.82）.小齿轮传递转距3）.由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数0.33 4）.由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数5）.由机械设计（第八版）图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限6）.计算应力循环次数 7).由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数8).计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 (2).计算1).试算小齿轮分度圆直径, 2).计算圆周速度 3).计算载荷系数 根据V=4.902m/s，7级精度，由图10-8查得动载荷系数1.15 直齿轮 =1,由表10-2查得使用系数1.5 根据大齿轮两端支撑，小齿轮作悬臂布置，查表得，则1.5 接触强度载荷系数3.234).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 5).计算模数 取整为3mm6)计算齿轮相关系数 7)圆整并确定齿宽 圆整取4.2圆柱斜齿轮设计 4.2. 1. 选定齿轮的精度等级、材料及齿数 1）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 2）材料选择 由表10-1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 3）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数, 4 ) 选取螺旋角。初选螺旋角 4.2.2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）.公式内各计算值1).试选2).由机械设计（第八版）图10-30选取区域系数ZH=2.433 3).由机械设计（第八版）图10-26查得，则4).小齿轮传递转距5).由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数 6).由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数7).由机械设计（第八版）图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限8).应力循环次数 9).由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数10).计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 11).许用接触应力（2）.计算1). 试算小齿轮分度圆直径 2).计算圆周速度 3).计算齿宽b及模数 4).计算纵向重合度 5).计算载荷系数K由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据v=2.96m/s，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载荷系数,由表10-4查得,由图10-13查得,由表10-3查得 故载荷系数 6).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7).计算模数 取整为3mm 8）几何尺寸计算（1）.计算中心距 将中心距圆整为200mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故等值不必修正。 （3）.计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）.计算齿轮宽度 圆整后取 4.2.3.按齿根弯曲强度设计 （1）.确定计算参数 1）.计算载荷系数 2）.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 3）.计算当量齿数 4）.查取齿形系数和应力校正系数 由机械设计（第八版）表10-5查得 5）由机械设计（第八版）图10-20c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 6）由机械设计（第八版）图10-18取弯曲疲劳寿命系数 7）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 8）.计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大。 （2）.设计计算 圆整 故 取，则4.3开式齿轮 4.3.1.选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数 1）按传动方案，选用开式直齿圆柱齿轮传动 2）圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用7级精度 3）材料选择 由表10-1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 4）选小齿轮齿数为,大齿轮齿数4.3.2.按齿面接触疲劳强度设计 （1）.确定公式内各计算数值1）.试选载荷系数1.32）.小齿轮传递转距3）.由机械设计（第八版）表10-7选取齿宽系数1 4）.由机械设计（第八版）表10-6查得材料的弹性影响系数5).由机械设计（第八版）图10-21d查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限6).计算应力循环次数 7).由机械设计（第八版）图10-19查得接触疲劳寿命系数8).计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，故 （2）.计算1）. 试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值 2).计算圆周速度 3)计算齿宽b 4)计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5).计算载荷系数K由机械设计（第八版）表10-2查得使用系数根据v=0.56m/s，7级精度，由机械设计（第八版）图10-8查得动载荷系数,由机械设计（第八版）表10-4查得,由机械设计（第八版）图10-13查得,由表10-3查得 故载荷系数 6).按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7).计算模数m 取整m为5 4.3. 4.几何尺寸计算 （1）. 计算分度圆直径 （2）. 计算中心距 （3）. 计算齿轮宽度 圆整后取 5、轴的设计计算5.1输入轴设计5.1.1、求输入轴上的功率、转速和转矩 5.1.2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆直径为而 5.1.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 查机械设计课程设计选LT3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为125000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。5.1.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 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，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计手册初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7206C，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得7206C型轴承的定位轴肩高度，因此取3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使套筒可靠地压紧轴承，5-6段应略短于轴承宽度，故取。4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取5）锥齿轮轮毂长度为64.9mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取6）由于，故取（3）.轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5.2中间轴设计5.2.1、求输入轴上的功率、转速和转矩 5.2.2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 已知圆锥齿轮的平均分度圆直径为而 5.2.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，2轴的最小直径显然是安装滚动轴承的直径和 5.2.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7207，其尺寸为，这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计查得7208型轴承的定位轴肩高度因此取套筒直径40mm。2）取安装齿轮处的轴段；锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮毂长L=55mm，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端面采用轴间定位，轴间高度，故取，则轴环处的直径为。3）已知圆柱斜齿轮齿宽，为使套筒端面可靠地压紧端面，此轴应略短于轮毂长，故取。 4）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。（3）.轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为22mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5.2.5.求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 5.3输出轴设计5.3.1、求输入轴上的功率、转速和转矩5.3.2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆直径为而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示5.3.3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取连轴器型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 查机械设计课程设计选LT6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。5.3.4.轴的结构设计（1）. 拟定轴上零件的装配方案如下(2). 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，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端挡圈直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度，。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7217C，其尺寸为，而。3）左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计手册查得7217C型轴承的定位轴肩高度，因此取，齿轮右端和右轴承之间采用套筒定位，已知斜齿轮齿宽为76mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径为。轴环宽度，故取4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距，故取5）箱体小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取。（3）.轴上的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位采用平键连接，按由机械设计（第八版）表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴连接，选用平键14mm9mm70mm,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配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4）. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为5.3.5.求轴上的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 6.按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第八版）表15-1查得，故安全。5.3.6.精确校核轴的疲劳强度精确校核轴的疲劳强度（1）. 判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）. 截面7右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面7右侧弯矩M为截面7上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计（第八版）表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计（第八版）附表3-2查取。因，经插值后查得又由机械设计（第八版）附图3-1可得轴的材料敏感系数为故有效应力集中系数为由机械设计（第八版）附图3-2查得尺寸系数，由机械设计（第八版）附图3-3查得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则综合系数为又取碳钢的特性系数计算安全系数值故可知安全。6、滚动轴承的选择及计算6.1输入轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的圆锥滚子轴承;7206C，其尺寸为， =10/3,C=23000N,Y=1.71载荷水平面H垂直面V支反力F则 , 故 ，故合格6.2中间轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7207C，其尺寸为，载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格6.3输出轴滚动轴承计算初步选择滚动轴承，由机械设计课程设计初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7212C，其尺寸为， 载荷水平面H垂直面V支反力F则 故 故 ，故合格 7、联轴器的选择在轴的计算中已选定联轴器型号。输入轴选LT5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为125000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。输出轴选选LT6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm。 8、减速器装配图的设计箱体主要结构尺寸的确定名称符号齿轮减速器箱座壁厚12mm箱盖壁厚12mm箱盖凸缘壁厚18mm箱座凸缘厚度18mm箱座底凸缘厚度30mm地角螺栓直径M20地角螺栓数目4轴承旁连接螺栓直径M16轴承端盖螺钉直径M10视孔盖螺钉直径M8至外箱壁距离统一取26mm至凸缘边缘距离统一取24mm轴承旁凸台半径24mm外箱壁至轴承座端面距离56mm大齿轮顶圆与内箱壁距离16mm齿轮端面与内箱壁距离16mm箱盖箱座肋厚 盖与座连接螺栓直径M12 9、润滑与密封 齿轮采用浸油润滑，由机械设计课程设计手册选用N220中负荷工业齿轮油（GB5903-86）。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。由于小圆锥齿轮，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。对于滚动轴承，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不易流失，同时也能形成滑动表面完全分开的一层薄膜。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。10、设计小结这次关于链板式运输机传动装置上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正意义上的理论联系实际，深入了解设计概念和设计过程的实践体验，对于提高我们的机械设计综合素质大有用处。通过三个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识，为我们以后的工作打下了坚实的基础。机械设计是机械工业的基础，是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械制图、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与术基础、工程材料、机械设计课程设计等于一体。这次的课程设计，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选修的理论，结合生产实际反应解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。本次设计得到了指导老师的细心帮助和指导，衷心感谢邓老师的指导和帮助，设计中还存在不少错误和缺点，需要继续学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计思维和习惯从而提高设计实践操作能力。参考文献1、宋宝玉，王连明主编，机械设计课程设计，第3版。哈尔滨：哈滨工业大学出版社，2008年1月。2、濮良贵，纪明刚主编，机械设计，第8版。北京：高等教育出版社，2006年5月。3、蔡春源主编，机械设计手册齿轮传动，第4版，北京：机械工业出版社，2007年3月。4、吴宗泽主编，机械零件设计手册，第10版，北京：机械工业出版社，2003年11月。5、吴宗泽，罗圣国主编，机械课程设计手册，第3版，北京：高等教育出版社。6、骆素君，朱诗顺主编. 机械设计课程设计简明手册，化学工业出版社，2000年8月。F=11kNV=0.35m/s对于小链轮Z=21P=3.85kw总=0.808Pd=4.76kw电动机的型号为Y132S-4Ped=5.5kwnm=1440r/min。i=54.857i1=3i2=4.6i3=4n1=1440r/minn2=1440r/minn3=480r/minn4=104.34r/minn5=104.34r/minn6=26r/minP1=5.5kwP2=5.445kwP3=5.16kwP4=4.95kwP5=4.84kwP6=4.59kwT1=36.48N.mT2=36.11N.mT3=102.66N.mT4=453.06N.mT5=442.99N.mT6=1685.94N.mZ1=25Z2=75排数为1KA=1.1Kz=1.22Pca=4.84KW1.8T1=36.11N.mu=1.341m/s润滑为油盘飞溅小齿轮材料为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40HBSlim1=600Mpa lim2=550MpaN1=4.1472109N2=1.0368109KHN1=0.8KHN2=0.921=480Mpa 2=506Mpa d1t=65.02mmV=4.092m/s1.151.5Kv=1.08111.251.5d1=79.01mn=3.136取mn=3d1=75d2=225R=118.5B2=70B1=65对于圆柱斜齿轮选取Z1=23Z2=106Kt=1.6ZH=2.4330.740.871.61T3=102.66N.mZE=189.8MPa1/2600MPa550MPaN1=1.68109N2=3.65108KHN1=0.95KHN2=0.98按接触疲劳许用应力S=11=570MPa2=539MPa=554.5MPadlt=60.4V=1.14m/sb=60.4mnt=2.35h=5.28b/h=10.531.824KA=1.5KV=1.02KH=1.309KF=1.32K=2.33d1=63.07mmmN=2.66mm按弯曲强度计算a=200mmd1=71.1d2=327.7b=71.1mmB1=71mmB2=76mmK=2.35ZV1=25.17ZV2=116.04YFa1=2.69YFa2=2.18YSa1=1.575YSa2=1.79440MPa425MPaKFN1=0.89KFN2=0.93S=1.41=279.7 MPa2=282.32 MPa1.849mm取 mn=3Z1=23.01Z2=106对于开式齿轮选取Z1=21Z2=84Kt=1.3T1=443N.mZE=189.8MPa1/2600MPa550MPaN1=3.656108N2=0.914107KHN1=0.96KHN2=0.99S=11=576MPa2=544.5MPa102.98V=0.56m/sb=102.98mt=4.9h=11.03b/h=9.34KV=1.011.3231.28K=1.336d1=103.92m=4.015mm圆整m=5d1=104d2=416a=260b=104B1=110B2=105P1=5.445kwn1=1440r/minT1=36.11N.mdm1=62.6Ft=1153NFr=407NFa=102NA0=112dmin=17.9d1=69mmFt1=2975.65NFr1=1116.2NFa1=741.91Ndm=187.87mmFt2=1092.88NFr2=97.58NFa2=385.62Nd1-2=35mmd2-3=40mmd3-4=48mmd4-5=40mmd5-6=35mmL1-2=56mmL2-3=50mL3-4=10mmL4-5=72mmL5-6=53mmA0=112dmin=40.6mm6.7MPa10.5MPa =10/3C=23000NY=1.71