机械设计基础课程设计A(带式运输机传动装置)

-0-课程设计课程名称机械设计基础课程设计A题目名称带式运输机传动装置学生学院___材能学院_______专业班级_11级材加2班学号3111006xxx学生姓名xxx指导教师___xxx___________2013年7月05日-1-机械设计课程设计计算说明书1、绪论………………………………………………………22、传动方案的拟定和说明…………………………………43、电动机的选择……………………………………………44、计算总传动比及分配各级的传动比……………………55、运动参数及动力参数计算………………………………56、传动零件的设计计算……………………………………67、箱体尺寸的选择…………………………………………108、轴的设计计算……………………………………………119、滚动轴承的选择及校核计算……………………………1610、键联接的选择及计算……………………………………1811、联轴器的选择…………………………………………1812、润滑与密封………………………………………………1913、减速器附件……………………………………………1914、其他技术说明……………………………………………1915、设计总结及心得体会……………………………………2016、参考资料目录……………………………………………21-2-广东工业大学课程设计任务书题目名称带式运输机传动装置学生学院材能学院专业班级11级材加2班姓名xxx学号3111006xxx组号48一、课程设计的内容设计一带式运输机传动装置（见图1）。设计内容应包括：两级传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。图2为参考传动方案。二、课程设计的要求与数据已知条件：（1）运输带工作拉力：F=2.8kN；（2）运输带工作速度：v=2.2m/s；（3）卷筒直径：D=360mm；（4）使用寿命：8年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；（7）工作环境：室内，轻度污染环境；（8）边界连接条件：原动机采用一般工业用电动机，传动装置与工作机分别在不同底座上，用弹性联轴器连接。动力及传动装置DvF动力及传动装置DvF图1带式运输机传动装置图2参考传动方案-3-三、课程设计应完成的工作（小组成员A：1．减速器装配图1张（1号图纸）；2．输出轴上齿轮零件图1张（3号图纸）；3．设计说明书1份。小组成员B：1．上箱体零件图1张（1号图纸）；2．输入轴零件图1张（3号图纸）；3．设计说明书1份。小组成员C：1．下箱体零件图1张（1号图纸）；2．输出轴零件图1张（3号图纸）；3．设计说明书1份。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备:明确设计任务；准备设计资料和绘图用具传动装置的总体设计:拟定传动方案；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数第1天2传动零件设计计算:带传动、齿轮传动主要参数的设计计算第2天3减速器装配草图设计:初绘减速器装配草图；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算;减速器箱体及附件的设计第3~5天4减速器装配图设计第5~7天5零件工作图设计第8天6整理和编写设计计算说明书第9天7课程设计答辩第10天五、应收集的资料及主要参考文献（1）濮良贵、纪名刚主编.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006年5月第8版（2）林怡青、谢宋良、王文涛编著.机械设计基础课程设计指导书[M].北京：清华大学出版社，2008年11月第1版（3）机械制图、机械设计手册等。发出任务书日期：2013年06月24日指导教师签名：计划完成日期：2013年07月05日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：-4-计算过程及计算说明2传动方案拟定和说明2.1设计单级圆柱齿轮减速器2.1.1已知条件：滚筒圆周力F=2800N；带速V=2.2m/s；滚筒直径D=360mm。2.1.2工作条件：使用年限8年，工作为两班工作制，载荷较平稳。2.1.3设想传动简图，如下：3电动机选择3.1电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机3.2电动机功率选择：3.2.1传动装置的总效率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒×η滑动轴承=0.90×0.992×0.97×0.99×0.95×0.90=0.724F=2800NV=2.2m/sD=360mmη总=0.724-5-3.2.2卷筒工作功率：P卷筒=FV/1000=（2800×2.2）/1000=6.16KW3.2.3电机所需的工作功率：P电机=P卷筒/η总=6.16/0.724=8.51KW3.2.4确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.2/（π×360）=116.8r/min取V带传动比i1′=2～4，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2′=3～6。则总传动比理时范围为ia′=6～24。i取小于等于15，根据几个常用电机的同步转速有750、1000、和1500、3000r/min。初步选取n=1500r/min进行计算。3.2.5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Y160M-4。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速1460r/min。4计算总传动比和分配各级的传动比4.1总传动比：i总=n电动/n筒=1460/116.8=12.54.2分配各级传动比取V带传动的传动比i带=3则单级圆柱齿轮减速器的传动比为：i齿轮=i总/i带=12.5/3=4.175计算传动装置的运动和动力参数5.1各轴转速电动机轴为1轴，减速器高速轴为2轴，低速轴为3轴，各轴转速为：n1=n电机=14600r/minn2=n1/i带=1460/3=486.7(r/min)n3=n2/i齿轮=486.7/4.17=116.7(r/min)5.2计算各轴的功率P卷筒=6.16KWP电机=8.51KWn筒=116.8r/min电动机型号:Y160M-4i总=12.5i带=3i齿轮=4.17n1=1460r/minn2=486.7r/minn3=116.7r/mn-6-按电动机所需功率P计算各轴输入功率，即P1=P电机=8.51KWP2=P1×η带=8.51×0.90=7.66KWP3=P2×η轴承×η齿轮=7.766×0.99×0.97＝7.35KW5.3各轴扭矩T1=9.55×103P1/n1=9.55×103×8.51/1460=55.67N·mT2=9.55×103P2/n2=9.55×103×7.66/486.7=150.3N·mT3=9.55×103P3/n3=9.55×103×7.35/116.7=601.5N·m以上计算结果整理后列于下表：轴号轴1轴2轴3转速(r/min)1460486.7116.7功率（kw）8.517.667.53转矩（N·m）55.67150.3601.5传动比34.176传动零件的设计计算（此部分计算所查表、图全来自《机械设计基础》课本）6.1皮带轮传动的设计计算已知：n1=1460r/minP1=8.51KW工作16小时6.1.1求计算功率Pca查表8-7得kA=1.2，故Pca=KAP=1.2×8.51=10.21KW6.1.2选V带型号（普通V带）据Pca=10.21KW，n1=1460r/min，由图8-10查出选用B型。P1=8.51KWP2=7.66KWP3=7.35KWT1=55.67N·mT2=150.3N·mT3=601.5N·mPca=10.21KW-7-6.1.3求大、小带轮基准直径d2、d1现取d1=132mm,由式（8-15a）得d2＝i带d1=3x132=396mm由表8-8取d2=400mm6.1.4验算带速VV=πd1n1/(60×100)=π×132×1460/(60×1000)=10.8m/s在53０m/s范围内，故带速合适。6.1.5带基准长度Ld和中心距aa0=0.7（d1+d2）～2（d1+d2）=356至468mm取a0=400mm由式（8-22）得带长Lo=2ao+π（d1+d2）/2+（d1-d2）2/4ao=2515mm由表8-2选带的基准长度为L0=2500mma≈a0+(Ld-L0)/2=400+（2500-2515）/2=393mm6.1.6验算小带轮包角1а1=180o-（d1-d2）/a×57.3o=142°90度，合适6.1.7求确定V带根数z由式（8－26）得z＝LKKPPPc)(00今n1＝1460r/mind=132mm，查表8-4a得P0=2.82kw查表8-4b得△P0=0.46KW，查表8-5得ka=0.91查表8－2得LK＝1.03，由此可得z＝3.33取4根6.1.8求作用再带轮轴上的压力QF由表8-3得q＝0.18kg/m,故由式子得单根V带的初拉力F0=500Pca/（zv）（2.5/K-1）+qv2=[500×10.21/（4×10.8X0.91）×(2.5-0.91)+0.18×10.82]N=227N作用在轴承的压力FQ=2zF0sin（α1/2）=2×4×227×sin（1420/2）N=1717N6.2齿轮传动的设计计算已知:单向传动，轻微冲击P=7.66KWi=4.17n1=486.7r/min6.2.1选择齿轮材料及确定需用应力d1=132mmd2=400mmV=10.8m/sa0=400mmL0=2500mm实际中心距:a=393mm1=142°取z=4FQ=1717N-8-设计成结构紧凑故采用软齿面的组合：小齿轮用40Cr(调质)，齿面硬度为280HBS；大齿轮用45钢(调质)，齿面硬度为240HBS6.2.2按齿面接触强度设计计算齿轮按8级精度制造。小齿轮上的转矩T1=150300N·mm初设螺旋角为β＝140齿数取Z1=24，Z2=Z1×i=24×4.17=100.08实际传动比为i=101/24=4.2计算公式：d1t≥[2kT1/εφd×(u±1)/u×(ZEZH/[σH])2]1/3确定公式内的各计算数值试选K=1.6选取区域系数ZH为2.433ε等于0.78+0.90=1.68选取齿宽系数φd=1.0查得材料的弹性影响系数ZE=189.8[σH]=（[σH1]+[σH2]）/2=（570+550）/2=560MPa计算小齿轮分度圆直径：d1t≥[2×1.6×150300/(1×1.68)×[(4.2+1)/4.2]×(2.433×189.8/560)2]1/3=62.2mm圆周速度：v=πxd1tn/（60x1000）=1.59m/s齿宽b和模数mnt：b=φdd1t=1.0x62.2=62.2mmmnt=d1tcosβ/Z1=62.2Xcos140/24=2.51mm；h=2.25mnt=2.25×2.51=5.65mm；b/h=62.2/5.65=11纵向重合度为1.903；载荷系数k=2.21d1=d1tx（k/kt）1/3=69.3mm；mn=d1tcosβ/Z1=69.3Xcos140/24=2.80mm8级精度Z1=24Z2=101实际传动比为i=4.2-9-6.2.3按齿根弯曲强度设计计算齿形系数ZV1=24/COS3140=26.27ZV2=101/COS3140=110.56查表得YFa1=2.59YFa2=2.17查表得YSa1=1.59YSa2=1.80因YFa2YSa2/[σF2]=2.17×1.80/238.86=0.0164＞YFa1YSa1/[σF1]=2.59×1.59/303.51=0.0136故应对大齿轮进行弯曲强度计算齿轮分度圆直径:mn≥[2kT1Ycos2β/φd×Z12ε×(YFaYSa/[σF])]1/3＝2.06mm6.2.4几何尺寸计算对比上述结果，取m=2.5，同时取d1=69.3mm来计算应有的齿数，z=d1cosB/m=26.9，取z1=27，则z2=4.2x27=113,z2取113，中心距a=mn×（Z2+