机械设计单级带传动说明书最终版.doc

青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学 院：机电工程系专业班级：机械设计制造及其自动化103班学 号：20100201095学 生：范 欣指导老师：张福霞 青岛理工大学琴岛学院教务处 2013年07月03日机械设计课程设计评阅书题目带式输送机传动装置设计学生姓名范 欣学号20100201095指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日摘 要此次机械课程设计主要培养我们理论联系实际的设计理念，训练综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。另外促使我们培养查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理等设计方面的能力。通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一定的机械设计的程序和方法，同时树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。关键字：减速器，单级，带传动，带式输送机目 录摘 要I1设计任务12传动方案的分析与拟定22.1传动系统的作用及传动方案的特点22.2方案拟定23减速器结构选择及相关计算33.1电机的选择33.2传动比的分配43.3传动参数的计算44 V带的设计64.1确定计算功率64.2选择V带的带型65 齿轮的设计85.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数及压力角的选择85.2按齿面接触强度设计86轴的设计与校核126.1主动轴的设计与校核126.2从动轴的设计136.3 主动轴和从动轴的校核137轴承、键和联轴器的选择157.1主动轴的轴承使用寿命计算157.2从动轴的轴承使用寿命计算157.3键的选择及校核157.4联轴器的选择168减速器的润滑与密封178.1润滑的选择确定178.2密封的选择与确定179减速器附件的确定189.1轴承端盖189.2油面指示器189.3放油孔及放油螺塞189.4窥孔和试盖孔189.5定位销189.6启盖螺钉189.7轴承盖旁连接螺栓，箱体与箱盖连接螺栓，轴承盖螺钉1810减速箱箱体的设置1910.1减速箱箱体的设置1911装配图和零件图的绘制21总 结22参考文献231设计任务传动简图如下图所示.工作条件:连续单向运转,有轻微振动,经常满载，空载启动,使用期10年(每年300个工作日),小批量生产,两班制工作,传输机工作轴转速允许误差为5%。要求设计出其输送机传动装置。图1-1主要技术参数说明：输送带的牵引力为，输送带的速度，输送机滚筒直径。2传动方案的分析与拟定2.1传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用灰铸铁铸造而成。2.2方案拟定： 根据题目要求及上述分析，采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。3减速器结构选择及相关计算3.1电机的选择3.1.1类型和结构的选择三相交流异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，常应用于工业。系列电动机是一般用途的全封闭式自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪声低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机器上，如风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。因此，选用系列三相异步电动机作为带式输送机的电机。3.1.2功率的确定电机的容量（功率）选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常工作，或使电动机因长期过载而过早损坏；若容量过大，则电动机价格高，能力不能充分利用，而且因为经常不在满载下运行，其效率和功率因数较低，造成浪费。1.工作机所需功率 (3-1)式中，为工作机的阻力，；为工作机的线速度，；2.动机-工作机的总效率 (3-2)为V带的传动效率，为滚动轴承的效率，为齿轮传动效率，为联轴器的效率， 为滚筒的效率。 (3-3)3.需电动机的功率 (3-4)4.电动机额定功率按来选取电动机型号。电动机功率的大小应视工作机构的负载变化状况而定，即：。3.1.3转速的确定额定功率相同的同类型电动机，有几种不同的同步转速。例如三相异步电动机有四种常用的同步转速，即、和。一般最常用、市场上供应最多的是同步转速为和的电动机，综合考虑各种情况，决定选用的电动机。选用系列电动机，参考机械设计课程设计表 系列,得：电动机的型号为，额定功率为，满载转速。3.2传动比的分配1.传动系统的总传动比电动机选定后，根据电动机的满载转速和工作机的转速即可确定传动系统的总传动比，即2总传动比等于各传动比的乘积 取 (3-5)3.3传动参数的计算1.各轴的转速输入轴的转速： (3-6)输出轴的转速： (3-7)滚筒轴的转速： (3-8)2.各轴的输入功率输入轴的功率： (3-9)输出轴的功率： (3-10)3.各轴的输入转矩输入轴的转矩： (3-11)输出轴的转矩： (3-12)4 V带的设计4.1确定计算功率计算功率是根据传递的功率和带的工作条件而确定的. (4-1)其中, ；4.2选择带的带型1.根据计算的功率和小带轮转速，确定普通带为型，参考教材第八版机械设计。2.参考教材第八版机械设计的表 带轮的最小基准直径和表普通带的基准直径系列，确定大小带轮的基准直径，初选为，则带速为： (4-2)此值在范围内，符合要求。3.定中心距，并选择带的基准长度根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，通过计算,初定中心距为。计算相应的带长 (4-3)带的基准长度根据，参考教材得带的基准长度系列及长度系数，得。4.算中心距及其变动范围传动的实际中心距近似为: (4-4)考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧需要，常给出中心距的变动范围为：。5.算小带轮上的包角由设计经验可得，小带轮上的包角小于大带轮上的包角；小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，应使 (4-5)6.确定带的根数由式得出，其中，为工作情况系数，为传递的功率；为额定功率，由式得出，其中，为单根普通带所能传递的最大功率， (4-6)为了使各根根带受力均匀，带的根数不宜过多，一般少于根，经鉴定，符合要求。7.确定带的初拉力下式中，为传动带单位长度的质量，,参考教材得：。 (4-7)应使带的初拉力大于最小初拉力。8.算带传动的压轴力 (4-8)其中，为小带轮的包角。5 齿轮的设计5.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数及压力角的选择1.按所给图示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2.输送机为一般工作机器，速度不高，初选7级精度。3.材料的选择，参考教材常用齿轮材料及其力学特性，选择小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为。4.初选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。5.根据实际情况,压力角应选。5.2按齿面接触强度设计由设计公式进行试算，即 (5-1)5.2.1确定公式内的各计算数值1.试选载荷系数Kt=1.3。2.计算小齿轮传递的转矩。 (5-2)3.参考教材第八版机械设计得圆柱齿轮的齿宽系数，第205页，选取齿宽系数。 4.参考教材第八版机械设计得弹性影响系数，。5.考教材得齿轮的接触疲劳强度极限，按齿面硬度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,其中，为齿轮每转一圈时，同一齿轮面啮合的次数；为齿轮的工作寿命（单位为）。 (5-3) (5-4)7.参考教材得接触疲劳寿命系数（当时，可根据经验在网纹内取值），取接触疲劳寿命系数，。8.算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数。 (5-5) (5-6)5.2.2计算1.试算小齿轮分度圆直径 (5-7)2.计算圆周速度v (5-8)3.计算齿宽 (5-9)4.算齿宽与齿高之比 (5-10) (5-11) (5-12)5.计算载荷系数根据，级精度，参考教材动载系数；直齿轮，查得系数；用插值法查得级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得。由，参考教材得弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (5-13)计算模数m (5-14)5.2.3按齿根弯度强度设计弯曲强度的设计公式为 (5-15)1.确定公式内的各计算数值（1）调质处理钢的，查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；（2）查表弯曲疲劳寿命系数，取弯曲疲劳寿命系数,；（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，则 (5-16) (5-17)（4）计算载荷系数K (5-18)（5）查取齿形系数和应力校正系数参考教材得齿形系数和，,；,。（6）计算大小齿轮的并加以比较 (5-19) (5-20) 可以看出，大齿轮的数值大。 (5-21) 对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数大齿轮齿数： ，取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑。5.2.4几何尺寸计算计算分度圆直径 (5-22) (5-23)计算中心距 (5-24)计算齿轮宽度 (5-25)， (5-26)6轴的设计与校核6.1主动轴的设计与校核6.1.1主动轴的选材及轴径计算，轴的长度L 因小齿轮材料为（调质），硬度为。按扭转强度估算轴的直径，选用号钢(调质)，硬度。主动轴的输入功率为,转速为轴的直径 (6-1)鉴于有两个键槽，将直径增大，则，圆整为。主动轴长，取6.1.2结构设计，轴上零件的定位、固定和装配一级减速器中将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面、右面均由轴肩轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。6.1.3力的大小、方向 1.轮分度圆直径： 2.在齿轮上的转矩为： 3.周力： (6-2)4.向力 (6-3), (6-4)， (6-5) (6-6) (6-7)6.2从动轴的设计1.初算轴径大齿轮材料用钢，调质， ，硬度。大齿轮轴轴径的初算：大齿轮轴的转速较低，受转矩较大，故取： (6-8)考虑有两个键槽，将直径增大，则圆整为，以上计算的轴径作为输出轴外伸端最小直径。2.结构设计，轴的零件定位、固定和装配一级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，该设计润滑方式是油润滑，箱体四周开有输油沟，齿轮一面用轴肩定位，另一面用轴套定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，齿轮、右轴承和皮带轮依次从右面装入。3.轮上作用力的大小、方向 轮分度圆直径： 作用在齿轮上的转矩为： 求圆周力： 求径向力： 6.3 主动轴和从动轴的校核按扭转合成应力校核轴强度，由轴结构简图及弯矩图知处当量弯矩最大，是轴的危险截面，故只需校核此处即可。强度校核公式： (6-9)6.3.1主动轴轴是直径为的是实心圆轴， 轴材料为号钢，调质，许用弯曲应力为 (6-10)故轴的强度满足要求6.3.2从动轴轴是直径为的是实心圆轴， 轴材料为号钢，正火，许用弯曲应力为：，故轴的强度满足要求。7轴承、键和联轴器的选择根据已知条件，轴承预计寿命年7.1主动轴的轴承使用寿命计算滚动轴承选用，查得径向当量动载荷： （7-1）根据条件，轴承预计寿命：所以由式 （7-2）查表知，故满足寿命要求。 （7-3）7.2从动轴的轴承使用寿命计算滚动轴承选用 径向当量动载荷： （7-4）所以由式 （7-5）查表可知 （7-6）故满足寿命要求。7.3键的选择及校核主动轴上的键： ，查手册得，选用型平键，得： 键 根据式： (7-7)故键强度符合要求。从动轴上的键： 查手册选： 键， 键， 根据式： (7-8) (7-9)故键强度符合要求7.4联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传转矩较大，又因减速器与工作机常不在同一机座上，要求由较大的轴线偏移补偿，应选用承载能力较高的刚性可移式联轴器。经查表得选用型号的轴孔直径为的弹性套柱销联轴器，公称转矩 (7-10)8减速器的润滑与密封8.1润滑的选择确定8.1.1润滑方式1.因齿轮，选用浸油润滑,因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于。对于单级减速器，浸油深度为一个齿高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量。2. 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，选用油脂润滑。这样结构简单，不宜流失。8.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用全系统损耗油，最低最高油面距，需油量为左右。2.轴承润滑选用全系统损耗油。8.2密封的选择与确定1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封，选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封，在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封。3.轴承孔的密封，闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部。轴的外伸端与透盖的间隙，由于选用的电动机为低速、常温、常压的电动机，则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。9减速器附件的确定9.1轴承端盖根据下列公式计算： 由结构确定； 由密封尺寸确定； 9.2油面指示器用来指示箱内油面的高度。9.3放油孔及放油螺塞为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜，使油易于流出。9.4窥孔和试盖孔窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔可向速器箱体内注入润滑油。9.5定位销对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。9.6启盖螺钉由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。9.7轴承盖旁连接螺栓，箱体与箱盖连接螺栓，轴承盖螺钉用作安装连接用10减速箱箱体的设置10.1减速箱箱体的设置表10.1名 称计算公式结 果机座壁厚机盖壁厚机座凸缘壁厚机盖凸缘壁厚机座底凸缘壁厚地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径d2联接螺栓d2间距轴承盖螺钉直径窥视孔螺钉直径定位销直径轴承旁凸台半径轴承盖螺钉分布圆直径(D为轴承孔直径)续表轴承座凸起部分端面直径 大齿顶圆与箱体内壁距离1齿轮端面与箱体内壁距离2df,d1,d2至外机壁距离df,d1,d2至凸台边缘距离机壳上部（下部）凸缘宽度轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离轴承座凸起部分宽度吊环螺钉直径11装配图和零件图的绘制装配图和零件图（齿轮）另附详细A0图纸总 结进入大学以来，我们学了与专业相关的课程：机械制图理论力学材料力学机械原理机械设计公差与测量技术，机械工程材料电气控制与可编程控制数控技术与应用机电一体化技术Pro/E等。当初也没有很认真去钻研那些课程，还真不知道它们有什么用，能将它们用在什么地方，但是通过这次课程设计，我发现这些课程真的很有用，不仅锻炼了自己的严谨思维，还巩固是懂非懂的知识点，培养了动手实践能力和一定的绘图能力，同时，也为我以后工作实践打下一定的理论基础。这次课程设计总耗时两周，包括前期准备，方案选定，计算，查表，校核，修改，绘图等等，几乎涉及到了每一个细节。虽然课程设计不尽完善，但我已充分将自己所学的知识运用进去，不足之处还得再以后的生活学习中慢慢补偿，充电。百尺竿头，更进一步。总之，这次设计培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。在这个过程中我深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，理论联系实际的欠缺，希望在今后的学习过程中加把劲，做到满意为止。参考文献1机械设计，第8版，西北工业大学，高等教育出版社。2机械设计课程设计，第8版，西北工业大学，高等教育出版社。3机械设计基础课程设计，第2版，科学出版社。4机械原理，第8版，西北工业大学，高等教育出版社。