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1、第 1页页 /共 19页页机械设计课程设计机械设计课程设计 计算说明书计算说明书设计题目:带式运输机传动装置学院：土木工程学院班级：建备设计者：学号：指导老师：第 2页页 /共 19页页目录目录设计任务书设计任务书一、选择电动机一、选择电动机二、传动装置的总传动比及分配各级传动比二、传动装置的总传动比及分配各级传动比三、传动零件的设计计算三、传动零件的设计计算四、校检实际转速四、校检实际转速五、轴的计算五、轴的计算六、滚动轴承的选择和计算六、滚动轴承的选择和计算七、连接的选择和计算七、连接的选择和计算八、联轴器的选择八、联轴器的选择九、润滑方式、滑润油牌号及密封装置的选择九、润滑方式、滑润油牌
2、号及密封装置的选择十、箱体尺寸的设计十、箱体尺寸的设计十一、参考资料十一、参考资料第 3页页 /共 19页页一、选择电动机一、选择电动机电动机是常用的原动机，是已经系列化的标准产品，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等 优点。在接卸设计课程设计中，主要根据需电动机的输出功率，工作条件及经济性要求，从产品目录中选 择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。 （1）选择电动机的类型选择电动机的类型： 按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。 （2）选择电动机的容量选择电动机的容量： 工作机所需的功率：Pw= F*V/1000=2500x1.1
3、/ 1000=2.75（kW） 由电动机至工作机之间的总效率（包括工作机的效率）为 = 1*2*2*3*4*5 机械传动及摩擦副的效率概略表得各部分效率为：带传动传动效率1= 0.98；滚动轴承传动效率（一对）2= 0.99、 ；闭式圆柱齿轮传动效率 3=0.97；弹性联轴器传动效率4=0.99；卷筒轴的轴承及卷筒的传动效率5=0.96. = 0.980.990.990.970.990.96 =0.885 所以：Pd= Pw/= 2.75/ 0.885 kW = 3.10 kW 使Pm= (11.3)Pd= 3.10 4.04kW根据Pm选取电动机的额定功率Pw，因为载荷较平稳，由查表选得 Y
4、 系列电动机的额定功率Pd= 4 kW P%=（Pm -Pd）/ Pm=（4.04-4）/ 4.04 =0.99%可以选用该功率的电动机（3）确定电动机的转速确定电动机的转速： 运输机卷筒轴的工作转速为： nw= 601000V/D = 6010001.1/(3.14400) =52.54r/min 按推荐传动比范围，取 V 带传动传动比i1= 2 4，单级直齿圆柱齿轮传动比i2= 3 5，则合理总传 动比的范围为:i= 6 20 故电动机的转速范围为： nd= i*nw= (620)52.54r/min = 315.24 1050.8 r/min 符合这一范围的同步转速有 750 r/min
5、 、1000 r/min，1500 r/min.再根据计算出的容量，挑选出电机做比较 选择，取 1000 r/min 的电动机。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表-2 和表-3 所示。表-1，待选电动机参数：电动机型号同步转速 （r/min）额定功率 (KW)满载转速 (r/min)堵转转矩最大转矩质量(kg)总传动比额定转矩额定转矩Y132M1-61000，6 极49602.02.07318.27表-2外形尺寸（mm） ：机座号极 数ABCDEFGHKABACADHDBBL132M62161788 942+0.0188 0103313212280270210315238515表-3安装尺
6、寸（mm） ：中心高 H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FG132515*(270/2+210)*3152161781242.0188010*33第 4页页 /共 19页页二、传动装置的总传动比及分配各级传动比二、传动装置的总传动比及分配各级传动比电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。 （1）计算总传动比计算总传动比：由前面计算的输送机卷轴筒的转速为nw=52.54 r/min 总传动比i = nm/nw= 960 / 52.54 =18.27 （2）分配各级传动比分配各级传动比：按推荐传动比范
7、围， V 带传动传动比i1= 2 4，单级圆柱齿轮传动比i2= 3 5，为使传动 装置外廊尺寸尽可能紧凑，满足i1120 6）确定带的根数）确定带的根数 Z 根据包角1154.08，带长 Ld=2000mm，以及传动比为 i1=3.73，小带轮转速n。=960r/min；分别查机械设计基础表 8-3，表 8-6，表 8-7 得到： 包角系数 Ka=0.93；长度系数 KL=1.03；单根 V 带的基本额定功率 P0=0.95kw；P0=0.11kw；计算带的根数： Z=Pd/(P0+P0) KaKL=3.72/(0.95+0.11)x0.93 x 1.03 = 3.71因此取Z=4 7）确定带
8、的初拉力）确定带的初拉力 F0 初拉力的大小是保证带传动正常工作的重要因素，保证传动正常工作单饿单根 V 带合适的初拉力为： 查机械设计基础表 8-1 得，A 截型 V 带的单位长度质量为 q=0.10kg/m,则：F0=500 Pd（2.5/Ka 1）/ Zv + qv2 =500 x 3.72 x (2.5 / 0.93 -1) / (4x5.024) + 0.10 x 5.0242=158.77N第 7页页 /共 19页页8)计算带作用在轴上的力计算带作用在轴上的力 Q 压轴力 Q=2Z F0sin（1/2）=2x4x158.77x sin(154.08 / 2)=1244.76N2、齿
9、轮传动的设计与计算计算及说明计算及说明由之前计算得到数据有低速级齿轮的动力参数有：P1= 3.04kw;n1=257.37r/min;T1=112800Nmm;i2= 4.89 1)选择齿轮材料和确定许用应力选择齿轮材料和确定许用应力 齿轮材料 查机械设计课程设计手册第二章材料的参数，于表 2-7 优质碳素结构钢中，选择 45 号钢材料，再参考 机械设计基础表 9-4 齿轮常用材料及许用应力，为使大小齿轮的寿命相近，选择： 小齿轮选用 45 钢，调质，HBS1=240； 大齿轮选用 45 钢，正火，HBS2=200；HBS1-HBS2=220-180=40合适 许用应力 根据大小齿轮的 HBS
10、,查机械设计基础表 9-4 得： 小齿轮 许用接触应力h1 =380+0.7HBS1=380+0.7x240=548 MPa 许用弯曲应力F1=140+0.2HBS1=140+0.2x200=188 MPa 大齿轮 许用接触应力h2 =380+0.7HBS2=380+0.7x180=520MPa 许用弯曲应力F2=140+0.2HBS2=140+0.2x180=180 MPa2）设计齿轮参数）设计齿轮参数 对于 HBS25.17mm,因此该轴满足强度要求第 12页页 /共 19页页从动轴的计算和设计 计算及说明计算及说明1）选择轴的材料）选择轴的材料 基于和主动轴处相同的考虑，选择 45 号钢
11、为从动轴材料，调质处理，HBS=220，查机械设计基础表13-1 得到许用弯曲应力-1=60MPa 并由之前的计算结果有：P2= 2.89kw；n2=52.63r/min ；T2=524410Nmm； 2）按转矩估算轴的最小直径）按转矩估算轴的最小直径 查机械设计基础表 13-2 轴常用材料的许用切应力T及 A 值，对轴上弯矩较小，的载荷较平稳，无轴 向载荷，轴只做单向运转，A 取较小值，反之 A 取大值。对于 45 钢有 A 103,126.按公式mmnPAd)89.4715.39(63.5289. 2)126103(23322因为轴端要安装联轴器，各轴端直径查联轴器标准取标准得：d1=40
12、mm3）轴的结构设计）轴的结构设计 根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，考虑到圆柱齿轮传动，选用深沟球轴承，采用凸缘式轴承盖， 依靠普通平键联接实现周向固定，利用轴肩结构实现轴与轴承的轴向固定。如上图示。轴与其它零部件相 配合的具体情况见后装配。轴的结构草图设计图如图所示， 轴的结构设计主要有三项内容：各轴段径向尺寸的确定；各轴段轴向长度的确定；其它尺寸（如键 槽、圆角、到角，退刀槽等）的确定。1轴段径向尺寸的确定如草图所示，从轴段1d=40 开始，逐段选取相邻轴段的直径。2d起定位固定作用，定位轴肩高度取 h=2.5，故2d=1d+2h=45 mm,，该尺寸应满足密封件的直径系列要求。3
13、d与轴承内径相配合，考虑安装方便，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取3d=50 mm，初选定轴承代号为 6010。d4与大齿轮配合，由于大齿轮为腹板式结构，考虑到齿轮装拆的方便，将 d4应比 d3略大，并按标准直径 选取， d4=55mm。d5采用轴环定位取轴肩高 4mm 做定位面，选取最小过渡圆角半径，r=1.5mm，取 d5=62mm 根据对称性，安装轴承的位置上 d6=d3=50mm;轴向尺寸的确定 从 L1段开始，L1段与联轴器配合，根据该轴的转矩和转速，初步选取型号为 LX3 弹性柱销联轴器， 查标 准其 Y 型的轴孔长度为 82mm，取 L1=70mm。第 13页页 /共
14、19页页L2段， 该段上要安装密封部件， 联轴器内侧端面至轴承盖连接螺钉头顶面的距离应满足联轴器的装拆要求，按标准系列圆整为L2=35mm L3 安装轴承段，齿轮两侧对称安装一对轴承，选择 6010 宽度为 19mm，左轴承用轴套定位，根据轴承对 安装尺寸的要求，轴承定位直径 62mm，轴承采用脂润滑，为使轴承和箱体内润滑油隔绝，应设置担油环 （兼做定位套筒） ，综合考虑 L3和 L4段的关系，取 L3=41mm。L4该长度应小于大齿轮轮殻宽度，取 L4=74mm。 L5 为轴环定位作用，取 L5=8mm； L6段，为了使齿轮箱对壳题对称布置，基于和轴段 3 同样的考虑，并考虑轴端的倒角大小，
15、取 L6=35mm 两轴承中心距 L=L3+L4+L5+L6-18（轴承厚度）-2（倒角） =138mm其他尺寸 联轴器与轴的周向固定采用 A 型普通平键， 查 机械设计课程设计手册 第 53 页关于键连接， 由 d1=40mm，L1=70mm 选 GB/T 1096 键 A 10x8x56 由 d4=55mm，L4=74mm 选 GB/T 1096 键 A 14x9x454)按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算 齿轮的受力计算 由 T2=524410Nmm 得 圆周力 Ft=2 T2/d2=2x524410 / 344=3048.89N 径向力 Fr=Ft
16、tan =3048.89 x tan20=1109.71N 因为选用的是直齿齿轮，因此不存在轴向力。 求水平面支反力和弯矩 支反力：由于轴承是对称安装，所以 FB1=FA1=Ft/2 = 1524.45N 弯矩：Mc1= FA1L/2=1524.45x132 /2 =100613.7Nmm 求竖直面支反力和弯矩 支反力：FA2=FB2=Fr/ 2=1109.71/ 2=554.86N 弯矩：Mc2= FA2L/2=554.86x132 / 2=36620.76 Nmm 合成弯矩：mmNMMMCCC98.10707076.366207 .100613222 22 1合由之前的计算得到该轴的扭矩为 T2=524410Nmm 计算当量弯矩 由于扭矩不变，应力校正系数0.3，根据当量弯矩公式mmNMMe66.19
