曾栋+机械设计课程设计

1《机械设计》课程设计任务书设计题目：带式运输机的单级圆柱齿轮减速器设计目录一、设计题目、原始数据------------------------------------------二、电动机的选择-----------------------------------------------三、确定传动装置的总传动比和分配传动比-----------------------四、传动零件的设计计算---------------------------------------1.皮带轮的设计计算------------------------------------------2.齿轮的设计计算-------------------------------------------五、轴的设计-------------------------------------------------1.输出轴的设计计算-----------------------------------------2.输入轴的设计计算-----------------------------------------六、滚动轴承的设计计算----------------------------------------七、键的选择及设计计算----------------------------------------八、箱体的结构设计--------------------------------------------九、联轴器的选择-----------------------------------------------十、润滑与密封------------------------------------------------设计结果十一、装备图设计------------------------------------------------十二、零件图设计------------------------------------------------十三、设计总结---------------------------------------------------2一、设计题目、原始数据1、工作要求：（1）带式运输机在常温下连续单向运转，载荷平稳，空载启动，两班制工作，输送带工作速度的允许误差为5%。（2）使用限期及检修周期：使用限期为10年。（3）生产批量：小批量生产。2、原始设计数据：运输带牵引力F=720N;速度V=1.50m/s；鼓轮直径D=240m/s。3、设计方案:单级圆柱齿轮减速器和一级带传动3二.电动机选择1、电动机类型的选择：卧式封闭型Y系列（ZP44）三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置总效率87.096.099.097.099.096.0ηηηηη0.9699.097.0η899.0η96.0ηV3543221a54321卷筒效率：弹性联轴器效率：＝效率：级精度的一般齿轮传动＝深沟球轴承效率：＝带传动效率：定各部分效率如下：等效率的概略值表，确由常用机械传动和轴承（2）工作机所需功率kWkWFvPw08.110005.17201000（3）电动机的输出功率kWkWPPwd24.187.008.1查表，可选额定功率为1.5kW的电动机。3、确定电动机转速运输带的带速v，卷筒直径D（mm），卷筒轴转速min)/(rnwmin/119min/2405.1100060100060rrDvnwV带传动常用传动比4~2'1i，单级圆柱齿轮传动比6~3'2i，电动机转速可选的范围min/2856~714'2'1'riinnwd。从表19-1中查出三种型号电动机，综合考虑多方面因素，选电动机型号为Y100L1-4，则电动机的技术参数如下表：4电动机型号额定功率（kW）满载转速（r/min）堵转转矩/最大转矩/额定转矩（N·m）Y90L-41.514002.3三、计算总传动比及分配各级的传动比1、传动装置总传动比：i总=n电动/n筒=1400/119=11.82、分配各级传动比:取V带传动的传动比7.21i则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4.47.28.112i，2i符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱减速器传动比的常用范围（表2-1）。（3）各轴输入转速电动机为0轴，则电动机的转速min/14000rnnw减速器高速轴Ⅰ的输入转速min/5197.2140010rinn低速轴Ⅱ的输入转速min/0.1184.4519i2rnn卷筒轴Ⅳ的输入转速min/0.118rnn（1）、各轴输入功率按电动机额定功率P计算各轴输入功率，则电动机输入功率kW5.10PP高速轴Ⅰ输入功率kW44.196.05.1η10PP低速轴Ⅱ的输入功率kW38.197.099.044.1η32PP5卷筒轴Ⅳ的输入功率kW38.199.097.044.1η43PP（2）各轴输出功率高速轴Ⅰ输出功率kWPP42.199.044.12/1低速轴Ⅱ的输出功率kWPP01.299.003.22/2卷筒轴Ⅳ的输出功率kWPP01.299.003.22/3（3）、各轴输入扭矩电动机轴输出转矩mNnpTW2.1014005.1955095500高速轴Ⅰ输入扭矩mNnPT95.2553044.1955095501低速轴Ⅱ输入扭矩mNnPT02.1614.12003.2955095502卷筒轴Ⅳ输入扭矩mNnPT02.1614.12003.295509550333将计算结果汇总列表：轴转速（r/min）轴输入功率（kW）输入转矩（N·m）传动比i效率电动机14001.510.27.21i96.01高速轴5301.4425.954.42i99.02低速轴120.42.03161.0216四、带传动设计1.皮带轮传动的设计计算（1）确定计算功率Pc由于每天工作时间T=16h，运输装置工作时有轻度冲击，查表得工作情况系数KA=1.1，故Pc=KA×P=1.1×2.2kW=2.42kW（2）选择V带的带型根据Pc，n1，选择A型V带。（3）确定带轮的基准直径并验算带υ可知小带轮直径'1d应不小于80，取d1=90mm。d2=i×d1(1-0.02)=243mm由V带轮的基准直径系列表，取d2=250mm验算V带的速度smsmndv/74.6/10006014009014.310006001其中速度在5-25m/s的范围内，带速合格。（4）确定V带的中心距a和基准长度Ld根据式0.7(dd1+dd2)a2(dd1+dd2)算得238a680mm则取ao=500mm计算基准长度Lo≈2a0+0.5π(d1+d2)+0.25(d2-d1)2/a0=2×500+0.5π×(90+250)+0.25×(250-90)2/500=1546.6mm由机械设计基础P212页，取Ld=1600mm确定中心距a=ao+(Ld-L)/2=527mm7（5）验算小带轮的包角α由包角公式α≈1800-(d2-d1)57.50=1800-(250-90)×57.50=162.601200（6）计算带的根数zLKKPPPZ）（00mmdrn90min,/1430'10，查表得单根普通V带的基本额定功率kWP07.10传动比83.2)02.01(90250)1('1'2'ddi查表得单根普通V带额定功率增量kWP17.00由6.1621，查表得包角修正系数96.0aK查表得V带带长修正系数99.0LK1024.299.096.0)17.007.1(64.2)(00LacKKPPPZ，取Z=3根（7）求作用在带轮轴上的压力QF查V带截面尺寸（GB/T11544-1997）得单位长度质量mkgq/1.0故单根Ｖ带的初拉力NqvKZvPFc54.10074.61.0)196.05.2(74.6342.2500)15.2(500220作用在轴上的压力N30.59626.162sin54.100322sin210ZFFQ2、齿轮设计计算（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。①由传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。8②输送机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度（GB10095—88）。③材料选择：小齿轮材料为40Cr合金钢，硬度为260HBW，σHlim1=710MPa，σFE1=600MPa。大齿轮材料为45钢，硬度为230HBW，σHlim2=580MPa，σFE2=450Mpa取974.425222121iZZZ，齿数比4.42297122ZZi应力循环次数811026.15163001053016060nntN8821046.34.41026.15N查表，取接触疲劳强度计算的寿命系数075.1950.021NNZZ，取弯曲疲劳强度计算的寿命系数895.0840.021NNYY，取尺寸系数121XXYY取接触疲劳强度最小安全系数SH=1.1，弯曲疲劳强度最小安全系数SF=1.25MPaMPaSZHNHH2.61310.1950.071011lim1MPaMPaSZHNHH8.56610.1075.158022lim29则MPaSYYMPaSYYFXNFFFXNFF2.32225.1895.04502.40325.1840.0600222lim2111lim1（2）按齿面接触强度设计①查表，选得工作情况系数KA=1.00，动载系数KV=1.00，齿宽系数φd=0.8，Kβ=1.05，小齿轮传递的转矩T1=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.112/530=38056N·m②初步确定小齿轮直径mmuuTAdHdd72.584.414.48.5668.038056296132311取,601mmd则齿宽b=d1d=mm48608.0③按齿轮面触疲劳强度设计smndv/66.1100060530601000601143.264860/38056200.1/211bdTKbFKAtA查表取啮合齿对间载荷分配系数2.1K26.12.105.100.100.1KKKKKVA④计算齿面接触应力：查图，得节点区域系数5.2HZ，材料弹性影响系数188EZ702.1)971221(2.388.1cos)]11(2.388.1[21ZZa10875.03702.1434aZ则323211)8.566875.05.2188(4.414.48.03805626.1212HHEZZZuudKTdmmd53.3617.2226011Zdm，取m=3则d1=mZ1=3*22=66mmmmdbd8.52668.01为补偿装配和调整时大、小齿轮的轴向偏移，取b2=60mm，b1=55mm3、校核轮齿弯曲疲劳强度查图，得齿形系数22.2Y72.2Y2F1Faa，；查图，得应力修正系数79.1Y58.1Y2S1Saa，；因702.1a，所以691.0702.175.025.0Y2222222111111194.732915579.122.23805626.12269.343666058.172.23805626.122FnSaFaFFnSaFaFMPaMPamdbYYYKTMPaM