机械设计课程设计说明书(中国农业大学)

1中国农业大学课程论文（2010-2011学年春季学期）论文题目：设计用于码头上的带式运输机的传动装置课程名称：机械设计课程设计任课教师：张淑敏班级：车辆081学号：0807070305姓名：吕程成绩2目录一、设计任务书-----------------------------------------------（3）(一)设计题目------------------------------------------------（3）(二)设计要求------------------------------------------------（3）(三)设计内容及工作量----------------------------------------（3）二、机械装置的总体方案设计及选择--------------------------（3）三、运动参数计算---------------------------------------------（4）(一)电动机的选择--------------------------------------------（4）(二)传动比的分配--------------------------------------------（4）(三)运动和动力参数计算--------------------------------------（5）四、各主要零件的设计计算------------------------------------（6）(一)带传动设计-----------------------------------------------（6）(二)圆柱轮传动设计-------------------------------------------（7）高速级齿轮传动设计---------------------------------------（7）低速级齿轮传动设计---------------------------------------（11）(三)轴径初算------------------------------------------------（14）(四)初选轴承和联轴器----------------------------------------（14）五、轴的结构设计-----------------------------------------（14）六、验算1轴承寿命-------------------------------------------（17）七、键强度校核------------------------------------------------（18）八、润滑与密封------------------------------------------------（19）九、减速器结构特点及说明------------------------------------（19）十、设计小结---------------------------------------------------（20）十一、参考书目------------------------------------------------（20）3一、设计任务书（一）设计题目：设计用于码头上的带式运输机的传动装置（二）设计要求：1、工作条件：单班制。连续单向运转。载荷平稳。室外工作。2、使用期限：十年。3、生产条件：中、小型规模机械厂。4、动力来源：电力。三相交流（220/380V）。5、生产批量：10台。6、原始数据：题号运输带牵引力F（kN）运输带速度V（m/s）卷筒直径D(mm)1-32.51.2420注：运输带允许速度误差（+5%）。请考虑海风对设备的腐蚀影响。（三）设计内容及工作量：1、确定传动装置的类型，画出机械系统传动简图。2、选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。3、传动装置中的传动零件设计计算。4、绘制传动装置装配草图１张（０＃，方格纸草图）。5、绘制传动装置中减速器装配图一张（A0）。6、绘制零件工作图１～３张。7、编写设计说明书一份（１００００字）。8、准备答辩。二、机械装置的总体方案设计及选择第一种：皮带-二级圆柱齿轮传动减速优点：载荷平稳，有过载保护，皮带不需要润滑，维护成本低。缺点：皮带传动效率低，传动比不准确。第二种：二级圆柱齿轮-链传动减速优点：链传动传动比准确，张紧力小，效率高。缺点：链传动瞬时传动比是变化的，平稳性较差。4综合比较：由于带传动可以有过载保护，可以避免一些事故的发生，而且每有必要经常进行润滑，维护等，因为这样会降低工作效率，所以选用第一种设计方案。结论：选择第一种传动装置。即皮带-二级圆柱齿轮传动减速。三、运动参数计算（一）电动机的选择1、选择电动机类型：根据已知条件，无特殊要求，则选用Y系列一般用途的三相异步电动机。2、选择电动机的容量：/100025001.2/10003()wPFvkW查表得：V带传动效率η1=0.96,调心球轴承效率η2=0.99,9级精度的一般圆柱齿轮传动（油润滑）效率η3=0.96,金属弹性元件挠性联轴器效率η4=0.98，双级圆柱齿轮减速器效率η5=0.5，则传动装置的总效率为：3232123450.960.990.960.980.950.799s'33.75()0.799sηePwPkW由于载荷平稳，所以择电动机的额定功率Pe为4kw。3、确定电动机转速：3/2250042010/2525TFDNm955095503/52554.6(/min)/wenPrT工作机轴转速为nw=54.6r/min,且该减速器传递扭矩较大，考虑不使该减速器的结构尺寸太大，查表选用同步转速为1000r/min的Y系列异步电动机Y132M1-5，其满载转速ne=960r/min电动机型号额定功率/kW满载转速minr堵转转矩/额定转矩Y132M1-549602.0（二）传动比的分配1、传动装置总传动比选用电动机：同步转速：1000r/minY系列异步电动机Y132M1-5Pe=4KWne=960r/min5ewn96018.3n54.6si2、分配各级传动比保证,~1.3iiii带带低高（1.2）取带传动比为2取高速级传动比3.38高i取低速级传动比2.71低i（三）运动和动力参数计算1、各轴输入转速：10/0960/2480/minnnir21/12480/3.38142/minnnir32/34142/2.7152.4/minnnir减速器输入转速n0=960r/min,输出轴转速n3=52.4r/min3、各轴输入功率：11240.960.993.80ePPkW2133.800.963.65PPkW3223453.650.990.960.980.953.23PPkW4、各轴输入转矩：,9550195503.80175.61480pTNmn9550295503.652245.52142pTNmn9550395503.233588.7352.4pTNmn各轴动力参数总结：轴号输入功率（kW）输入转矩（Nm）输入转速（r/min）13.8075.648023.65245.514233.23588.752.4初定高速级i12=3.38低速级I34=2.71带传动比i0=2n1=480r/minn2=142r/minn3=52.4r/minP1=3.80kWP2=3.65kWP3=3.23kWT1=75.6NmT2=245.5NmT3=588.7Nm6四、各主要零件的设计计算(一)带传动设计1、确定计算功率cap∵载荷平稳，单班制∴查表得1.1AK1.144.4caAePKPkW2、选取带型号由4.4caPkW，ne=960r/min，查表选用SPZ型带4、确定小带轮基准直径1dd因为带速11601000ddnv在5~25m/s范围内，所以1dd属于（99.5,497,5）范围内，而且小带轮直径要选的尽量小一些，所以选为100mm。从动轮2102100200dddidmmmm而且此时的v=5.0245符合要求。4、确定V带的基准长度和传动中心距据公式120120.7()2()ddddddadd得0210600mmamm取0250amm初算帯长：221001202()2()24(200100)2250(100200)98124250ddddddLaddamm查表取1000dLmm于是，实际中心距001000981250259.522dLLaamm5、验算主动轮上的包角1000021118057.3157.9120dddda4.4caPkW选用带型号：SPZ1100ddmm2200ddmm1000dLmm259.5amm7结论：主动轮包角合适6、计算V带的根数z由ne=960r/min,1100ddmm，i0=2,查表得P0=1.70kw,△P0=0.15kw由01157.9查表得0.95K由SPZ带，1000dLmm查表得0.90LK∴004.42.78()(1.700.15)0.950.90caALPKPzPPPKK∴z=37、计算张紧力0F查表得q=0.07kg/m2022.550014.42.550010.075.024239.935.0240.95caPFqvzvKN8、计算作用在轴上的压轴力QF010157.92sin23239.9sin1412.722QFzFN（二）圆柱轮传动设计高速级齿轮传动设计：1、选择齿轮材料，热处理小齿轮1材料选用17CrNiMo6，渗碳淬火，齿面硬度为54~62HRC大齿轮2材料选用37SiMn2MoV，表面淬火，齿面硬度为50~55HRC查表得σHlim1=1500Mpa,σHlim2=1180Mpa查表得σFE1=850Mpa,σFE2=720Mpa∵8N160n16014808260108.410ht8N260n26011428260102.510ht据N1，N2查得ZN1=1.0,ZN2=1.05；YN1=0.87,YN2=0.9查表得最小安全系数SHmin=1.2,SFmin=1.5则有：[σH1]=σHlim1×ZN1/SHmin=1500×1.0/1.2=1250Mpa1157.9120结论：主动轮包角合适z=30239.9FN1412.7QFN小齿轮17CrNiMo6，渗碳淬火54~62HRC大齿轮37SiMn2MoV，表面淬火50~55HRC8[σH2]=σHlim2×ZN2/SHmin=1180×1.05/1.2=1032.5Mpa[σF1]=σFlim1×YN1/SFmin=850×0.87/1.5=394Mpa[σF2]=σFlim2×YN2/SHmin=720×0.9/1.5=345.6Mpa2、确定设计准则由于设计的齿轮传动时闭式齿轮传动，且为硬齿面齿轮，最大可能的失效是齿根疲劳折断，也可能发生齿面疲劳。因此，本齿轮传动可按轮齿的弯曲疲劳承载能力进行设计，确定主要参数，再验算齿面接触疲劳承载能力。3、按齿轮弯曲疲劳承载能力计算齿轮的主要参数213212cos()(1)[]FndFkTYmmmz确定计算载荷小齿轮转矩9550195003.80175.61480pTNmNmnTKKKKKTA1∵斜齿圆柱齿轮传动，载荷平稳，齿轮相对轴承不对称布置∴查表取K=1.3，1d11.375.698.28KTNm1212121121233331120,