设计输送传动装装置

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1、 九江学院机械设计课程设计机械设计基础课程设计 设计计算说明书题 目 机械设计输送传动装置系 别 机械工程系专 业 化工设备维修技术姓 名 朱琳年 级 二年级指导教师 蔡广新二零一一年十二月目 录一 课程设计书 2二 设计要求 2三 设计步骤 21. 传动装置总体设计方案 32. 电动机的选择 43. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 54. 计算传动装置的运动和动力参数 55. 设计V带和带轮 66. 齿轮的设计 87. 滚动轴承和传动轴的设计 198. 键联接设计 269. 箱体结构的设计 2710.润滑密封设计 3011.联轴器设计 30四 设计小结 31五 参考资料 32 设计输送传

2、动装置【设计任务书】 题目：设计输送传动装置 一总体布置简图 如图1 输出轴功率P/KW3输出轴转速n/(r/min)35传动工作年限（年）6工作制度（班/日）2工作场所车间批量小批二 总传动比误差为5%，单向回转， 轻微冲击。 三原始数据： 四设计内容： 1. 电动机的选择与运动参数计算； 2. 齿轮传动设计计算； 3. V带传动设计计算； 4. 轴的结构尺寸设计； 5. 键的选择； 6. 滚动轴承的选择； 7. 装配图、零件图的绘制； 8. 设计说明书的编写。【电动机的选择】1电动机类型和结构的选择 ：按照已知条件的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电 动机。 2电动机容量的选择：

3、 工作机所需功率：Pw3kW 电动机的输出功率：PdPw/，0.82，Pd3.66kW 电动机转速的选择：nw=35r/min，V带传动比i1=24，单级齿轮传动比i2=35（查表2.3） nd（i1i2i2）nw。电动机转速范围为6303500r/min3电动机型号确定：由附录八查出符合条件的电动机型号,并根据轮廓尺寸、重量、成本、传动比等 因素的考虑，最后确定选定Y112M4型号的电动机，额度功率为4KW，满载转速1440r/min【计算总传动比和分配传动比】1由选定电动机的满载转速nm和输出轴转速nw，总传动比为i=nm/nw，得i=41.142合理分配各级传动比：V带传动比i1=3，闭

4、合齿轮传动比i2=3.5，开式齿轮传动比i3=3.923运动和动力参数计算结果列于下表：项 目 电动机轴轴I 轴II轴III 转速（r/min）1440480137 35功率（kW）3.663.48 3.313.01转矩（Nm）24.2769.20230.18821.83传动比 33.53.92效率 0.960.96 0.92【传动件设计计算】减速器齿轮设计： 1按表11.8选择齿轮材料 小齿轮材料为45钢调质，硬度为220250HBS 大齿轮材料为45钢正火，硬度为170210HBS 2因为是普通减速器，由表11.20选用9级精度，要求齿面粗糙度Ra=6.3 3按齿面接触疲劳强度设计 确定有

5、关参数与系数： 转矩：T=69154 Nmm 查表11.10得：载荷系数K1.1 选小齿轮齿数Z130，则大齿轮齿数Z2iZ1=3.530=105。实际齿数比u=3.5 因单级直齿圆柱齿轮为对称布置，又为软齿面，由表11.19选取d（齿宽系数）=1 4许应接触应力H： 由图11.23查得 Hlim1560MPa Hlim2530MPa 由表11.19查得 Sh=1。 N160n1jLh604801（65280）7.210e8N2N1/i7.210e8/3.5=2.0510e8 由表11.26查得 Zn11 Zn21.05 计算接触疲劳许用应力：H1Zn1Hlim1/Sh560MPa H2Zn2

6、Hlim2/Sh557MPa 试算小齿轮分度圆直径，确定模数： d1 76.43KT1（+1）/dHe2=51.82mm m=d1/z1=1.73mm 由表11.3取标准模数 m=2mm5主要尺寸计算： 分度圆直径 d1=mz1=230=60mm d2=mz2=2105=210mm 齿宽 b=dd1=160=60mm 取b2=60mm 则b1=b2+5=65mm 中心距a=0.5m（Z1+Z2）=135mm6按齿根弯曲疲劳强度校核: 由式（11.12）得出，如FF，则校核合格。 确定有关系数和参数： 齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.54 YF2=2.14 应力学整系数Ys，查表11

7、.13得 Ys1=1.63 Ys2=1.88 许应弯曲应力F 由图11.24查得 Flim1=210Mpa Flim2=190Mpa 由表11.9查得 SF=1.3 由图11.25查得 YNI=YN2=1 由式（11.16）可得 F1=YNIFlim/SF=162Mpa F2=YNIFlim/SF=146MPa 故计算出 F1=21Mpa F1 F2=20MpaF2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。7 验算齿轮的圆周速度： V=d1n1/（601000）=1.5m/s 由表11.21可知，选9级精度合适8 几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图： 以大齿轮为例，齿轮的直顶圆直径为：da2=d2+2ha=2

8、14mm，由于200da2500之间，所以 采用腹板式结构。齿轮零件工作图略。开式齿轮设计：1按表11.8选择齿轮材料 小齿轮选用40Cr合金钢表面淬火，硬度为4855HRS 大齿轮选用40Cr合金钢调质，硬度为240260HBS 2 由表11.20选用9级精度，要求齿面粗糙度Ra=6.3 3按齿面接触强度设计 确定有关参数与系数： 转矩：T=230000Nmm 查表11.10得 载荷系数K1.1 选小齿轮齿数Z120，则大齿轮齿数Z2iZ1=3.9220=78.4，圆整数78。 实际齿数比u=3.9，误差为0.5%5% 因单级直齿圆柱齿轮为不对称布置，又为硬齿面，由表11.19选取d（齿宽系

9、数）=0.5 4许应接触应力H： 由图11.23查得 Hlim1800MPa Hlim2720MPa 由表11.19查得 Sh=1.1 N160n1jLh601371（65280）2.0510e8 N2N1/i2.0510e8/3.9=5.2610e7 由表11.26查得 Zn11.11 Zn21.25 计算接触疲劳许用应力：H1Zn1Hlim1/Sh807MPa H2Zn2Hlim2/Sh818MPa 试算小齿轮分度圆直径，确定模数： d1 76.43KT1（+1）/dHe2=75.82mm m=d1/z1=3.791mm 由表11.3取标准模数 m=4mm5主要尺寸计算： 分度圆直径 d1

10、=mz1=420=80mm d2=mz2=478=312mm 齿宽 b=dd1=0.580=40mm 取b2=40mm 则b1=b2+5=45mm 中心距a=0.5m（Z1+Z2）=196mm6按齿根弯曲疲劳强度校核: 由式（11.12）得出，如FF，则校核合格。 确定有关系数和参数： 齿形系数YF，查表11.12得 YF1=2.81 YF2=2.25 应力学整系数Ys，查表11.13得 Ys1=1.56 Ys2=1.77 许应弯曲应力F 由图11.24查得 Flim1=720Mpa Flim2=250Mpa 由表11.9查得 SF=1.5 由图11.25查得 YNI=YN2=1 由式（11.

11、16）可得 F1=YNIFlim/SF=480Mpa F2=YNIFlim/SF=167MPa 故计算出 F1=173Mpa F1 F2=157MpaF2 齿根弯曲疲劳强度校核合格。7验算齿轮的圆周速度： V=d1n1/（601000）=0.57m/s 由表11.21可知，选9级精度合适8几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图： 以大齿轮为例，齿轮的直顶圆直径为：da2=d2+2ha=320mm，由于200da2500之间，所以 采用腹板式结构。齿轮零件工作图略。【V带传动设计】1确定功率Pc： 查表9.21得 Ka（工作情况系数）=1.1 Pc=Kap=4.4KW。2 选取普通V带型号： 根据Pa

12、=4.4Kw，n1=1440r/min，由图9.13选用A型普通V带。3 确定带轮基准直径： 根据表9.6和图9.13选取：dd1=100mmdmin=90mm 大带轮基准直径为 dd2=(n1/n2)dd1=270mm，按表9.3选取标准直值dd2=265mm 实际n2转速489.8r/min，误差相对率2%，总误差5%允许。4 验算带速V： V=d1n1/（601000）=6.78m/s，带速在5-25m/s范围内。5确定带的基准长度Ld和实际中心距a： 初定中心距a0=1200mm，则Ld0：Ld0=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0=2963.38mm 查表9.

13、4取基准长度Ld=2800mm 实际中心距a为aa0+(ld-Ld0）/2=1118.31mm 中心距变动范围为 amin=a-0.015Ld=1076mm amax=a+0.03Ld=1202mm6 验算小带轮的包角： a1=180-57.3（dd2-dd1）/a=171120,合格。7 确定V带根数z： 确定有关系数和参数 根据dd1=90mm，n=1440r/min，查表9.9，得P0=1.07Kw 由表9.18查得Ka=0.001275 根据传动比i=2.94，查表9.19得Ki=1.1373，则P0=Kbn(1-1/Ki)=0.18Kw 由表9.4查得带长度修正系数KL=1.11，由

14、图9.12查得包角系数Ka=0.98 得zPc/(P0+P0)KaKL=3.24，圆整得z=48 求单根V带初拉力： 由表9.6查得A型普通V带的每米长质量q=0.10Kg/m 得F0=（500Pc/ZV）（2.5/Ka-1)+qv=46.78N.9计算带轮轴上所受的压力F=2F0zsin(a1/2)=373.08N10带轮结构设计略11设计结果：选用4根A2800 GB/T 13575.192 V带，中心距a=1118mm，小带轮直径90mm，大带 轮直径265mm，轴上压力F=373.08N【轴的设计计算】轴的设计1 选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功

15、率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质 处理。由表16.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dCp/n=（107118）3.48/480=20.722.8mm。 考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为21.32 23.94mm，由设计手册取标准直径d=24mm3 轴的结构设计草图: 轴的结构草图轴的设计：1选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质 处理。由表16

16、.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dCp/n=（107118）3.31/137=30.934.1mm。 考虑到轴的最小直径处要安装齿轮，会有键槽存在，故需将估算直径加大3%-5%，取为31.83 35.81mm，由设计手册取标准直径d=34mm3轴的结构设计草图: 轴的结构草图轴的设计：1选择轴的材料，确定许用应力： 由已知条件可知此减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质 处理。由表16.1查得强度极限B=637Mpa，再由表16.3查得许用弯曲

17、应力-1b=60Mpa2按钮转强度估算轴径（最小直径） 查表16.2得 C=118107 得 dCp/n=（107118）3.01/35=47.2952.16mm。 由设计手册取标准直径d=50mm3轴的结构设计草图略【键连接的选择】 均选择A型平键。代号轴径/mm键宽/mm键高/mm键长/mm轴键248750轴键3410856轴键3410836轴键4514950【滚动轴承的选择及计算】 I轴： 1经强度校核，选择滚动轴承 6206型 d=30mm D=62mm B=16mm2公差等级选择：选普通级PO轴承。 II轴： 1经强度校核，选择滚动轴承 6208型 d=40mm D=80mm B=1

18、8mm2公差等级选择：选普通级PO轴承。【箱体结构尺寸计算】 1类型选择：选择一级铸铁圆柱齿轮减速器。2箱体主要结构尺寸：（mm）名 称箱座壁厚箱盖壁厚1箱盖凸缘厚度b1尺 寸/mm8812箱座凸缘厚度b箱底凸缘厚度b2地脚螺钉直径df地脚螺钉数目n轴承旁连接螺栓直径d1122016412盖与座连接螺栓直径d2连接螺栓d2的间距l轴承端盖螺钉直径d3检查孔盖螺钉直径d4定位销直径d10150868df、d1、d2至外箱壁直径C1df、d2至凸缘边缘距离C2轴承旁凸台半径R1凸台高度h外箱壁至轴承座端盖的距离l11614164040齿顶圆与内箱避间的距离1齿轮端面与内箱避间的距离2箱盖、箱座肋厚

19、m1、m2轴承端盖外径D2轴承旁连接螺栓距离S12126.8、6.8102125【减速器附件的选择】 通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5 油面指示器：选用游标尺M16 起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5 【润滑与密封】 一、齿轮的润滑：采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。 二、滚动轴承的润滑：由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 三、润滑油的选择：齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。 四、密封方法的选取：选用凸缘式端盖易于

20、调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。附录：装配图：零件工作图1.图6-2为轴的工作图示例，为了使图上表示的内容层次分明，便于辨认和查找，对于不同的内容应分别划区标注，例如在轴的主视图下方集中标注轴向尺寸和代表基准的符号。2. 齿轮的轴向尺寸标注比较简单，对于小齿轮只有齿宽b和轮毂长度l两个尺寸前者为自由尺寸，后者为轴系组件装配尺寸链中的一环。当齿轮尺寸较大时，为了减轻重量可采用盘形辐板结构如辐板用车削方法形成时，则标注凹部的深度，以便于加工时

21、测量。对于用锻、铸方法形成的辐板，则宜直接标注辐板的厚度。对于轮缘厚度、辐板厚度、轮毂及辐板开孔等尺寸，为便于测量，均应进行圆整为了保证齿轮加工的精度和有关参数的测量，标注尺寸时要考虑到基准面，并规定基准面的尺寸和形位公差齿轮的轴孔和端面既是工艺基准也是测量和安装的基准。为了保证安装质量和切齿精度，对端面与孔中心线的垂直度和端面跳动度均应有要求。齿轮的齿顶圆作为测量基准时有两种情况：一是加工时用齿顶圆定位或找正，此时要控制齿顶圆的径向跳动；另一种情况是用齿顶圆定位检验齿厚或基节尺寸公差，此时要控制齿顶圆公差和径向跳动。图6-3为直齿轮零件工作图，图6-4为斜齿轮零件工作图，供学习参考。图6-5

22、为锥齿轮零件工作图，供学习参考。图6-6为蜗轮零件工作图，供学习参考。图6-7为皮带轮零件工作图，供学习参考。设计小结由于时间比较紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如低速轴承使用寿命过长，制图不够精确等缺陷。但我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。平时我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。当到自己动手的时候，才会经常发现原来自己还有很多知识点没吃透，而课程设计让我们把学过的东西运用到实际中去，能学懂学透，这才算是真正学到了东西。这次的设计存在许多不

23、完善的地方，如果在以后需要设计类似的机械，我相信，我能设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，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、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、工程材料、机械设计（机械设计基础）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先修课程的理论,结合生产实际反应和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支持。衷心的感谢老师的指导和帮助。2