《机械设计》课程设计说明书

机械设计课程设计说明书课题名称：带式运输机传动装置的设计专业班级：机械电子工程03班学生学号：1203120301学生姓名：陈俊贤学生成绩：指导教师：秦襄培课题工作时间：2014年12月22日至2015年1月12日武汉工程大学教务处目录一、设计任务书——铸造车间型砂输送机的传动装置.............................3二、传动装置总体设计.................................................................................51.系统总体方案的确定......................................................................52.电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）..........................73.传动装置的总传动比及其分配......................................................9三、传动零件的设计计算...........................................................................111.V带传动的设计计算....................................................................112.齿轮传动的设计计算...............................................................14四、轴的设计计算.........................................................................................211.选择轴的材料及热处理...............................................................222.初估轴径.......................................................................................223.轴的结构设计...............................................................................244.减速器零件的位置尺寸...............................................................29五、润滑方式润滑油牌号及密封装置的选择..............错误!未定义书签。六、箱体及其附件的结构设计........................................错误!未定义书签。七、减速器的箱体的结构尺寸...................................................................34附:参考文献…………………………………………………35一、设计任务书——铸造车间型砂输送机的传动装置1.设计题目：设计带式运输机的传动装置2.带式运输机的工作原理3.原始数据学号鼓轮直径D（mm）输送带速度v(m/s)输出转矩T(N.m)1203120304300.634004.工作条件（已知条件）1)工作环境：一般条件，通风良好；2)载荷特性：连续工作、近于平稳、单向运转；3)使用期限：8年，大修期3年，每日两班制工作；4)卷筒效率：η=0.96；5)运输带允许速度误差：±5%；6)生产规模：成批生产。5.设计内容1)设计传动方案；2)设计减速器部件装配图（A1）；3)绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；4)编写设计计算说明书一份（约7000字）。二、传动装置总体设计1.系统总体方案的确定1)系统总体方案：电动机→传动系统→执行机构2)初选的三种方案如下:方案一：展开式两级圆柱齿轮方案二：同轴式两级圆柱齿轮方案三：分流式两级圆柱齿轮3)系统方案的总体评价：以上三种方案：方案一中一般采用斜齿轮，低速级也可采用直齿轮。总传动比较大，结构简单，应用最广。由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。方案二中减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴肩润滑较困难。方案三中一般为高速级分流，且常用斜齿轮，低速级可用直齿或人字齿轮。齿轮相对于轴承为对称布置，沿齿宽载荷分布较均匀。减速器结构较复杂。常用于大功率，变载荷场合。方案一结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。总的来讲，该传动方案一满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还有结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高等优点。2.电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）1)电动机类型和结构型式选择最常用的的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。由于启动性较好，也适用于某些要求较高起动转矩的机械。2)选择电机容量首先估计传动装置的总体传动范围：由卷筒的圆周速度V可计算卷筒的转速nw=60x1000/πD=60x1000/πx300≈40工作机所需有效功率wPPw=Tnw/9550=400x40/9550=1.680kＷ从电动机到工作机主轴之间的总效率ηη=η1×η2×η3×……×ηn查表2-4知,联轴器的传动效率η1=0.9７，有2个V带传动效率η2=0.9６卷筒轴滑动轴承η3=0.9９，有２个滚动轴承η4=0.99，有４对圆柱齿轮传动η5=0.9６，有１个卷筒效率η6=0.96η＝η12η2η32η44η5=0.972.0.96.0.992.0.994.0.96=0.825卷筒轴的输出功率Ｐｗ＝Tnw/9550=1.680kW故：Pd=Pw/η=2.037kW查表得：kwPed2.23)选择电动机的转速选择电动机转速时niiiinwnd)****(''3'2'1式中：nd——电动机转速可选范围iiin''2'1、——各级传动的传动比范围有表2-1查得V带传动常用传动比范围为2-4，圆柱齿轮传动比范围为3-6，其他的传动比都等于1，则电动机转速的可选范围为：nd’=i1i22nw=786～6718r/min可见，同步转速为1000r/min、1500r/min的电动机均符合这里选择常用的同步转速为1500rpm和1000rpm两种4)确定电动机型号由表20-1知，电动机型号相关表格如下方案号电动机型号额定功率Kw电动机转速r/min电动机质量Kg总传动比参考比价同步满载1Y122M-62.2100096045243.092Y100L1-42.2150014203435.51.87两个方案均可行，方案2电动机成本低，对选定的传动方案传动比也适中，故选方案2.选定电动机型号为Y100L2-4，其它主要参数列于下表2.传动装置的总传动比及其分配1)计算总传动比：i总=nm/nw=1420/40=35.52)各级传动比的分配传动比选取见表2-1，V带传动常用传动比范围为2-4，圆柱齿轮传动比范围为3-6，对于展开式两级圆柱齿轮减速器，为了使两级的大齿轮有相似的浸油深度，高速级传动比i2和低速级传动比i3可按照下列方法分配:ii32)5.11.1(取V带传动比i1=3,i2=1.3*i则减速器的总传动比为i=i总/i1=35.5/3=11.8双级圆柱齿轮高速级传动比i12=√1.3i=√1.3x3.02=3.93双级圆柱齿轮低速级传动比i34=i/i12=11.8/3.92=3.023)各轴的转速n电动机转轴转速:n0=nm=1420r/min高速轴Ⅰ：n1=n0/i1=1420/3=473r/min中间轴Ⅱ：n2=n1/i12=473/3.93=120r/min低速轴Ⅲ：n3=n2/n34=120/3.02=40r/min卷筒轴Ⅳ：n4=n3=40r/min4)各轴输入功率P电动机型号额定功率Kw电动机转速中心高mm外伸轴径mm轴外伸长度mm同步满载Y100L1-42.2150014201002860电动机：Ped=3kW高速轴Ⅰ:P1=P0η1=2.2x0.96=2.11kW中间轴Ⅱ:P2=P1η2η3=2.11x0.99x0.97=2.03kW低速轴Ⅲ:P3=P2η2η3=2.03x0.99x0.96=1.93kW5)各轴输入转矩T电动机转轴:T0=9950P0/n0=15.42N.m高速轴：T1=9550P1/n1=47.60N.m中间轴：T2=9550P2/n2=161.55N.m低速轴：T3=9550P3/n3=460.79N.m将以上计算结果整理后列于下表：项目转速()nrpm功率()PKw转矩（N.m）传动比效率电动机轴14202.215.4233.933.020.960.990.99高速轴I4732.1147.60中间轴II1202.03161.55低速轴III401.93460.79三、传动零件的设计计算1.V带传动的设计计算1)已知条件设计此V带传动h时，已知条件有——带传动的工作条件；传递的额定功率；小带轮转速；大带轮转速。设计内容包括——选择带的型号；确定基准长度、根数、中心距、基准直径以及结构尺寸；初拉力和压轴力。2)设计步骤传动带初选为普通V带传动①确定计算功率PKPAcaP为所需传递的额定功率就是电动机额定功率此输送机每日两班制就是工作16小时，且工作载荷平稳。由课本P156表8-8查得，工作情况系数KA=1.2则PKPAca=1.2*2.2=2.64kw②选择V带型号小带轮转速即电动机满载转速n0=1420r/min根据PKPAca=1.2*3=3.6kw和n0=1420r/min查图8-9，选取带型为Z型。③确定带轮的基准直径dd，并验算带速度v根据V带的带型和电动机的中心高100mm,查表8-9选取小带轮的基准直径dd1=90mm验算带速1000*6014.3011ndvd=3.14*90*1420/60000=6.69m/s因为带速不宜过高，一般在5m/sv25m/s,所以带速合适大带轮基准直径diddd112=3*90=270mm查表8-9，圆整后取dd2=280mm④确定中心距a和基准长度Ld根据式8-20)(27.021021ddadddddd）（可初选中心距a0=500mmLd'=2a0+π*(d1+d2)/2+(d2-d1)*(d2-d1)/4a0=1599mm查表8-2得Ld=1600mm实际中心距a=a0+(Ld-Ld')/2=500mm⑤验算小带轮上的包角α1=158.23°120°⑥计算带的根数z查表8-4插值得P0=0.35kw查表8-5插值得ΔP0=0.03kw查表8-6得Kα=0.94查表8-2得KL=1.16则KKPPPLcaz)(00=6.37故取z=7根带型计算功率Pca/kw带速v/(m/s)中心距a/mm基准长度Ld/mm小带轮包角α根数z小带轮直径dd1/mm小带轮直径dd2/mmA3.67.44537.51750157.08°3100315⑦带轮的结构设计由电动机的外形和安装尺寸知，大带轮采用孔板式、小带轮采用实心式的铸造带轮。因为选用普通A型V带轮，查表9-1知轮槽截面尺寸：e=120.3mm,fmin=7mm,bd=8.5mm,ha=2.0mm,hfmin=7.0mm,=6mm则带轮轮缘宽度