机械原理课程设计说明书施绍毅

机械设计课程设计说明书带式输送机传动装置院－系：工学院机械系专业：机械工程及自动化年级：2011级学生姓名：施绍毅学号：201101030135指导教师：俞利宾2014年2月摘要带式输送机是当今社会在机械行业中广泛应用的传动装置之一，学习了机械设计这门课程我们掌握和了解了许多有关机械的知识；比如：转动装置有哪些，齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、链条传动、带传动等，还有螺纹的类型，它们有哪些特性和作用，在那些场合使用比较好。轴的设计和分析计算在机械行业中是十分重要和普遍的，还有联轴器的选择和使用，此外还有键的用途和设计。键槽通常在齿轮和轴的接触面使用，用来传递转矩。轴承的使用一般是和齿轮配合起来用的，轴承有多种型号，要会选择使用。一个机器要正常的工作是离不开润滑和良好的密封。所以在设计中我们必须用心选择润滑剂这样才能是机械设备良好的工作。这次课程设计我们都会用到上述这些，我可以增强实际动手能力和大概的了解机械设计的一般步骤。并且本次设计首先对带式运输机的概述.接着分析了带式运输机的主要参数及选型需要,然后进行各主要零件的设计技计算.本次设计带式运输机设计的一般过程对今后的设计有一定的参考价值.一．设计题目：带式输送机传动装置1、电动机、2、运输带3、二级圆柱齿轮减速器、5.联轴器6.卷筒图-11、原始数据：数据编号22运送带工作拉力F/kN2.2运输带工作速度v/(m/s)1.1卷筒直径D/mm2402、工作条件（1）、两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃，每年350个工作日；（2）、使用折旧期8年；（3）、检修间隔期：四年一大修，两年一中修，半年一次小修；（4）、动力来源的：电力，三相交流，电压380V/220V；（5）、运输速度允许误差为%5；（6）、一般机械厂制造，小批量生产；3、课程设计内容（1）、装配图一张（A3）；（2）、零件工作图两张（A3）输出轴及输出齿轮；（3）、设计说明书一份。二.电动机设计步骤1.传动装置总体设计方案本组设计数据：运送带工作拉力F/kN2.2运输带工作速度v/(m/s)1.1,卷筒直径D/mm240。1.外传动机构为联轴器传动。2.减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。3.该方案的优缺点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2.计算电机的功率p1：查机械设计手册第三页表1-7可得：带传动效率每对轴承传动效率圆柱齿轮的传动效率联轴器的传动效率卷筒的传动效率1=0.962=0.993=0.98（7级精度一般齿轮传动）4=0.9935=0.96传动装置的总效率：4212345=0.86由已知条件可以算出带传输所需的功率p2：p2=2.2×1.1=2.42kw所以电机的功率为2.42÷0.86=2.81kw3.求电机的转速n：械设计手册可以查表得公式：100060/DnV已知：卷筒直径d=240mm、带工作速度=1.1m/sDv601000n187.6r/min（这是工作机的转速）电动机的转速：inn1i=10-40，所以n=876﹏3504r/min电机所需功率2.81kw由课程设计查表可得12-1Y系列（IP44）电动机的技术数据的电机为：Y100L2-4、额定功率p=3kw、满载转速n2=1430r/min4.传动比的分配：i=32.166.871430nn12，其中n1是工作机的转速87.6r/min、n2是电机的额定转速1430r/min.然后分配传动装置各级传动比：i=i带×i齿1×i齿2，分配原则：i带=1、i齿=3-5减速器总的传动比是：16.32靠近电机的是高速级齿轮，靠近输出端的是低速级齿轮，所以，二级减速器的高速级齿轮传动比是：i齿1=i3.1=4.61低速级齿轮传动比：i齿2=16.32/4.61=3.54三、运动参数和动力参数计算1.各轴的转速：n2=1430r/min轴1的转速：na1=n2/i带=1430÷1=1430r/min轴2的转速：na2=n2/i齿1=1430÷4.61=310.19r/min轴3的转速:na3=n2/i齿2=310.19÷3.54=87.6r/min2.各级的输入功率：电机额定功率p=3kwPa1=p×η1=3×0.96=2.88kwPa2=2.88×0.96×0.99=2.74kwPa3=2.74×0.96×0.99=2.61kw3.各轴的输入转矩;电机的输入转矩T=9.55P/1430=20.03N.mTa1=9.55×2.88/1430=19.23N.mTa2=9.552.74/310.19=84.36N.mTa3=9.55×2.61/87.6=284.53N.m下面是装置的运动参数和动力参数:项目轴号功率kw转速minrn转矩mNT104传动比电机轴3143020.0311轴2.88143019.234.612轴2.74310.1984.363.543轴2.6187.6284.36四．V带的设计和带轮的设计计算、已知电机的功率是P1=3kw，电机的转速也就是小带轮的转速是1430r/min，年工作日。1.确定计算功率：由课本156页表8-8可查得，工作情况系数KA=1.3;所以Pc=KA.P1=1.3×3=3.9KW.2.确定V带的型号:(1).根据Pc和小带轮转速1430r/min可以选用A型，所以取d1=100mm，查课本157页图8-11得。(2).验算带速v=πd1n1／60×1000=7.48m/s因为5m/s＜V＞30m/s,故带速是合理的.(3).计算大带轮的基准直径：d2=n1d1（1-ε）/n2=100mm.查表可得8-9.3.确定V带的中心距和基准长度Ld：A．初定中心距a0:0.7（d1+d2）≦a0≧2（d1+d2）,故a0=140-400取a0=270mm。B．计算基准长度:Ld0=2a0+π／2﹙d1﹢d2﹚﹢﹙d2-d1﹚／4a0=854，查表课本表145页8-2可得。Ld=890mmC,实际中心距a=a0+Ld－Ld0／2=270＋890－854／2＝2884.小带轮上的包角：α1=180-0=180°＞120°5.计算带的根数:d1=100mm,n1=1430r/min查表152页8-4，p0=1.32kw；查表8-5可得ΔP0=0.00；查表8-6，Kα=1；查表8-2，Kl=0.87Pr=﹙1.32+0﹚×1×0.87=1.15kw；则z=pc／pr=3.9÷1.15=3.39，所以取4根。6.v带的初拉力F0：V带的质量是0.105kg。F0=500﹙2.5-1﹚pc／kαzv﹢qv²=103.63N7.计算压轴力Fp=2zF0sinα1／2=2×4×103.63×1=829.04N.故V带的型号是A型4根，带的基准长度890mm，带轮基准直径d1和d2都是100mm，中心距控制在274.5—314.7之间。初拉力F0=103.3N。五．齿轮的设计和计算靠近电机的齿轮我们一般设计为高速齿轮，因为电机的转速较高。远离电机靠近输出端的齿轮设计为低速齿。已知输入功率为3kw，小齿轮转速为1430r/min，齿数比υ=4.61，工作寿命8年。(一).高速级齿轮的计算设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数（1）按图-1所示的传动简图可以选用斜齿圆柱齿轮传动，压力角为20°。（2）带式输送机为一般工作机器，参考课本205页表10-6，齿轮精度等级选用7级。（3）材料选择，查课本191页表10-1，选择小齿轮材料为40cr（正火），齿面硬度为280HBS，大齿轮材料选择45钢（正火），齿面硬度为240HBS。（4）由于齿轮是在闭式中作业，选小齿轮齿数为Z1=25，则大齿轮的齿数为Z2=υ×z1=25×4.61=115.25，取大齿轮z2=116（5）斜齿轮有螺旋角一般在8°-20°，这里取β=15°2.按齿面接触疲劳强度设计(1)小齿轮分度圆的直径的d12)..(11.2HZZZEZHuudTKt确定公式中的各参数。a．试选载荷系数Kt=1.3b．查课本203页图10-20可得区域系数ZH=2.445c．计算接触疲劳强度用重合度系数Z434.0763.19563.1)9563.11(3763.14)1(349563.1/tan1763.12/)]tan2(tan2)tan1(tan1[66.22)]cos22/(cos2cos[2099.36)]cos21/(cos1cos[1646.20)15cos/20arctan(tan)cos/arctan(tandzaztzhztzarathztzaeatt由图10-23可得螺旋角系数983.015coscosd．T1=461095.1143088.21055.9e．查表10-7选齿轮系数d=1f．查表10-5差得材料的弹性影响系数ZE=189.8MP½g．计算接触疲劳许用应力[]由图课本212页10-25查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限.550min.600minMpHMpH计算应力循环次数N：N1=60n1jL=60×1430×1×﹙2×8×300×15﹚＝6.177×109N2=N1/υ=6.177×109÷4.64=1.33×109,查图10-23取接触疲劳强度KhN1=0.90，KhN1=0.95，安全系数S=1所以：[σH]1=0.9×600/1=540Mp，[σH]2=0.95×550/1=523Mp取较小的为接触疲劳许用应力[σΗ]=523Mpd12)..(11.2HZZZEZHuudTKt=18.95mm（2）.调整小齿轮的分度圆直径a.圆周速度V=πd1tn1/60×1000=3.14×18.95×1430/60000=1.41m/s齿宽b=d.d1t=1×18.95mmb.计算实际载荷系数K。查表10-2得KA=1.1根据v=1.41m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数Kv=1c.齿轮的圆周力Ft1=2T1/d1t=2×20.03×10000/18.95=2.1139×410,KAFt1/b=1227N/m＞100N/m,所以查课本表10-2，KHα=1.2，表10-4，KHβ=1.417。所以载荷系数K1=KA.KV.Kα,Kβ=1.1×1×1.2×1.417=1.87实际分度圆直径d1=18.953.187.13=2=32.566mm3.计算齿轮的模数m按齿根弯曲疲劳强度设计：m][221213FYYzCOSYYTKSaFadfT，a．载荷系数Kft=1.3b．重合度系数Yβb=arctan﹙tanβcosαt﹚=arctan（tan14cos20.646）=14.076互为质数与，，则取所以小齿轮的齿数，，所以从标准中就可以取实际齿轮模数则，，，查课本可得计算实际载荷）（齿高齿宽，圆周速度试算齿轮模数：，，取安全系数，查的弯曲疲劳寿命系数页图查课本，小大齿轮的的计算：查图许用应力，，页，图查课本页，图查课本当量齿数计算螺旋角系数z2z184z2191z,63.18/cosdz566.32d2m453.13.1927.11423.1m927.134.12.109.11.1k34.11k417.1k2.1k09.1k,mm202.3423.125.012mch2hmm827.36827.