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1、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1.1题目：设计带式传输机的传动装置1.2工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10年，二班制，运输带速度允许误差为5%。1.3原始数据：滚筒圆周力F=3800N；带速V=0.7m/s；滚筒直径D=530mm。二、传动方案的拟定与分析2.1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2.2 特点：传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。2.3 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，工作时有一定的轴向力，所以采用圆锥滚子轴承可以减
2、小这缺点带来的影响。而且它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。 其传动方案如下：1）减速器传动设置在高速级。2）减速器为单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器。2.4 方案的优缺点：该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380 V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。并且在电动机心轴与减速器输入轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总体来讲，此工作机属于小功率、载
3、荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。三、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机，电压380V。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率： （2）电机所需的功率：3、确定电动机转速计算滚筒工作转速：按机械设计课程设计指导书P7表2-3推荐的传动比合理范围，取单级蜗杆减速器传动比范围，取链传动传动比，则总传动比合理范围为I总=20200。故电动机转速的可选范围为：。符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min。根据容量和
4、转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案及选n=1000r/min。比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率7.5KW；满载转速1440r/min；额定转矩2.2；质量84kg。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比（1） 据指导书P17表2-3，取滚子链（合理）（2）五、动力学参数计算1、计算各轴转速2、计算各轴的功率 KWP2=P112= KW
5、P3=P213 = KW3、计算各轴扭矩 T0=9550 P0/nm=95507.19/1440=47.68 N.mT1=9550P1/n1=95507.12/1440=47.22 NmT2=9550P2/n2=95502.79/75.70=351.97 NmT3=9550P3/n3=95502.62/25.23=991.71Nm将上述数据列于下表中以便备查项目电动机1轴2轴工作轴转速1440144075.7025.23功率7.57.122.792.62转矩47.6847.22351.97991.71传动比119.0231效率0.990.980.3920.99六、传动零件的设计计算 滚子链传动
6、的设计计算1、选择链轮齿数由教材P177取小链轮齿数,大链轮的齿数。2、确定计算功率由教材P178表9-6查得,由图9-3查得,单排链，则计算功率为： KW3、选择链条型号和节距根据及主动链轮轮速n=由教材P176图9-11，可选28A-1,链条节距为p=44.45。4、计算链节数和中心距初选中心距。 取。相应的链节数为取链节数查表9-7得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距5、计算链速v，确定润滑方式由和链号28A-1，查图9-14可知应采用油池润滑。6、计算压轴力有效圆周力为：。链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为 蜗轮蜗杆的设计及参数计算1、选择齿轮材料根据GB/T10085-198
7、8的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，所以蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。2、按齿面接触疲劳进行强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由教材P254式(11-12),传动中心距确定有关参数如下： 确定作用在蜗轮上的转矩按,则T2=9550P2/n2=95502.79/75.70=351.97 Nm 确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载
8、荷分布不均系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数；则 确定弹性影响系数因为选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从教材P253图11-18中可以查得。确定 许用接触应力H和中心距 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜蜗轮，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度，可从表11-7中查得蜗轮的基本需用应力。应力循环次数寿命系数 则 中心距 取中心距a=160mm,因i=19.02,故从教材P246的表11-2中取模数m=6.3mm,蜗杆分度圆直径mm。这时，从图11-8中可查得接触系数,因为,因此以上计算结果可用。3、蜗杆蜗轮的主要参数与
9、几何尺寸 蜗杆轴向齿距；直径系数；齿顶圆；齿根圆；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚。蜗轮蜗轮齿数；变位系数；验算传动比；这时的传动比误差为=，是允许的。蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径 4、校核齿根弯曲疲劳强度：当量齿数 根据 , 从图11-19中可查得齿形系数=2.47。螺旋角系数 许用弯曲应力 从教材P256表11-8中由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa 。寿命系数 11-5得： MPa即弯曲强度是满足的。5、验算效率：已知；与相对滑动速度有关。从表11-18中用插值法查得=0.0236、代入式中得到=0.45，大于原估计值，因此不用重算。
10、6、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T10089-1988。 七、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、 选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。2、初算轴的最小直径已知轴的输入功率为7.12kW，转速为1440 r/min.根据机械设计教材P370表15-4可知，A值在103126间。所以输入轴的最小直径： 输入轴的最小直径显然是
11、安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取=1.3，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T4323-2002或者手册，选用LT7型弹性柱销联轴器，其公称转矩为500000 。半联轴器的孔径=40mm,故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔的毂孔长度。3、轴的结构设计1、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要求，轴端右端需制出一轴肩，且定位轴肩的高度,故，由于该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D
12、=48mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故第一段的轴的长度应比略短一些，现取。2）初步选择滚动轴承因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据.，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313，其尺寸为，故；而考虑到安装挡油板时的侧隙，L3=50mm，轴段7除了安装轴承外还有加工倒角，故。右端滚子轴承采用轴肩进行轴向定位。有手册上查得30313型轴承的定位轴肩高度，因此，取。3）因为第四段是非轴肩定位，所以取,由于第五段与蜗轮配合，为了方便安装蜗轮应该略大于，取=52mm，按照蜗
13、杆的设计，蜗杆齿宽即，取。 4）轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定:L2=40mm；左轴承到蜗杆齿宽，轴段7上安装与轴段3成对的挡油板，考虑到轴承受力的对称性，轴肩6的长度L6=15mm。可知蜗杆轴的总长是370mm。4、校核该轴： 作用在蜗杆上的圆周力为：径向力为作用在轴1带轮上的外力：求垂直面的支反力：求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：求水平面的支承力：由得NN求并绘制水平面弯矩图：求F在支点产生的反力：求并绘制F力产生的弯矩图：F在a处产生的弯矩：求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯
14、矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查教材P225表14-1得，查教材P231表14-3得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。5、轴承寿命校核轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查教材机械设计P259表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则， 因此所该轴承符合要求。6、键的设计与校核: 根据，选择普通平键，圆头。由机械设计综合课程设计指导书表6-57查得d=40mm时。应选用键 GB/T1096，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:接触长度为，通过查教材机械设计P106的表6-2可知键连接的刚许用应力，所以可得到 所选键为：从动蜗轮轴的设计：确定各轴段直径计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，已知轴的输出功率为2.79kW，转速为75.70 r/min
