天津大学机械设计课程设计说明书

机械设计基础课程设计2计算说明书设计题目：皮带运输机传动装置学生姓名邬栋权学院名称材料学院专业材控一班学号3010208200指导教师葛楠2013年08月29日《机械设计基础课程设计2》任务书编号2—3—1（举例）设计题目：皮带运输机传动装置原始数据项目设计方案1234运输带曳引力P（牛顿）3200300028002600运输带速度v（米/秒）1.71.71.71.7滚筒直径D（毫米）450450450450每日工作时数T（小时）16161616传动工作年限（年）10101010注：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，运输带转速允许误差为±5%。设计工作量：设计说明书1份，减速器装配图1张，减速器零件图1张3目录1、传动方案拟定…………….……………………………….42、电动机的选择……………………………………….…….43、计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….54、运动参数及动力参数计算………………………….…….55、传动零件的设计计算………………………………….….66、轴的设计计算………………………………………….....127、滚动轴承的选择及校核计算………………………….…178、键联接的选择及计算………..……………………………179、其他附件的设计……………..……………………………1810、箱体其他结构的设计……………..………………………18参考文献……………..……………………………………194计算过程及计算说明结果1、传动方案拟定2—3—1：设计单级圆柱齿轮减速器和一级链传动1.1工作条件：使用年限10年，传动不逆转，载荷平稳。1.2原始数据：滚筒圆周力F=3200N；带速V=1.7m/s；滚筒直径D=450mm。1.3传动简图（上图）2、电动机选择2.1电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2.2电动机功率选择：2.2.1传动装置的总功率：η总=η联×η2轴承×η齿轮×η链×η工作机=0.99×0.992×0.97×0.91×0.95=0.8142.2.2电机所需的工作功率：P工作=FV/1000η总=3200×1.7/1000×0.814=6.54KW2.2.3确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/πD=60×1000×1.7/π×450=72.19r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~5。取链传动比I’1=2~5，则总传动比理时范围为I’a=6~25。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒=（6~25）×72.19=433.14~1804.75r/minF=3200NV=1.7m/sD=450mmn滚筒=72.2r/minη总=0.814P工作=6.54KW5符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min。2.2.4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Y132M-4。其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速1440r/min，堵转转矩\额定转矩=2.2。3计算总传动比及分配各级的传动比3.1总传动比：i总=n电动/n筒=1440/72.19=19.953.2分配各级传动比据教材P7表1，取i齿轮=5.0（单级减速器i=3~6合理）∵i总=i齿轮×I链∴i齿轮=i总/i链=19.95/5.0=3.994运动参数及动力参数计算4.1计算各轴转速（r/min）n1=n电机=1440r/minn2=n1/i齿轮=1440/5.0=288(r/min)n小链轮=nII/i链轮=288/3.004.2计算各轴的功率（KW）P1=P电动机×η联=6.54×0.99=6.41KWP2=P1×η轴承×η齿轮=6.41×0.99×0.97=6.16KWP3=P2×η轴承×η工作机=6.16×0.99×0.95=5.61KW4.3计算各轴扭矩（N·mm）T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×6.41/1440=42510N·mmT2=9.55×106P2/n2电动机型号Y132M-4i总=19.95据手册得I齿轮=5.0I链=3.99n1=1440r/minn2=288r/minn3=72.18r/minP1=6.41KWP2=6.16KWP3=5.61KWT1=42510N·mm6=9.55×106×6.16/288=204260N·mmT3=9.55×106P3/n3=9.55×106×5.61/72.18=742250N·mm5传动零件的设计计算5.1齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45#调质钢，齿面硬度为250HBW。大齿轮选用45#正火钢，齿面硬度200HBW；预选8级精度。(2)按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸由《机械零件设计手册》查得aHaHMPMP430,5202lim1lim,limHS=1.025.1,420,440lim2lim1limFaFaFSMPMP0.5/21nn;由《机械零件设计手册》查得KHN1=0.88,KHN2=0.90KFN1=0.81,KFN2=0.86由aHNHHMPSKH6.457188.0520lim11lim1aHNHHMPSKH387190.0430lim22lim2aFNFFMPSKF12.28525.181.0440lim11lim1aFNFFMPSKF96.28825.186.0420lim22lim2（一）小齿轮的转矩ITT2=204260N·mmT3=742250N·mm7)(51.246.16/14409550/9550111mNnPT（二）选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.3（三）计算尺数比=5.0（四）选择齿宽系数d根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查《机械原理与机械零件》教材中表得，取d＝1;弹性系数MPaZE8.189；（五）计算小齿轮分度圆直径1d1d≥2.32uuZKTHdEI2223][)1(=2.3253871)15(7.143425103.1223=48.513(mm)（六）确定齿轮模数mmmda54.14551248.513121m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×54.1451T42.5N•mK＝1.3=5.0d＝1MPaZE8.1891d≥48.513(mm)8取m=2（七）确定齿轮的齿数1Z和2z取Z1=2713527512ZZ（八）实际齿数比'512'ZZ齿数比相对误差0'Δ±2.5%允许（九）计算齿轮的主要尺寸)(5427211mmmZd)(270135222mmmZd中心距mmdda16227054212121齿轮宽度)(5454112mmdBdB1=B2+(5～10)=59～64(mm)取B1=62(mm)（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度smndv/069.410006014405414.310006011查表应取齿轮等级为8级，（3）齿轮弯曲强度校核m=2Z1=271352Z0)(541mmd)(2702mmda=162mmB1=62mmB2=54mmV=4.069m/s齿轮等级为8级9（一）由（2）中的式子知两齿轮的许用弯曲应力aFMP12.2851aFMP96.2882（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由《机械零件设计手册》得1FY=2.572FY=1.602725460.157.210254.43.122242221111ZmBYYKTSaFaF1)(929.77FMPa；27254818.1152.210254.43.122242222222ZmBYYKTSaFaF2)(145.74FMPa；齿轮的弯曲强度足够4.2.3齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径ad由《机械零件设计手册》得h*a=1c*=0.25)(582)1254(221111mmmhZhddaaa)(2742)12270(222222mmmhZhddaaa齿距P=2×3.14=6.28(mm)aFMP12.2851aFMP96.28821FY=2.572FY=1.601F=77.929MPa2F=74.145MPa1ad58mmmmda274210齿根高)(5.2mmmchhaf齿顶高)(221mmmhhaa齿根圆直径fd)(495.2254211mmhddff)(2655.22270222mmhddff4.3齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径d=55)(mm轮毂直径1D=1.6d=1.6×55=88)(mm轮毂长度)(542mmBL轮缘厚度δ0=(3～4)m取0=10mm轮缘内径取D2=170(mm)腹板厚度c=0.32B=16.2mm取c=16(mm)腹板中心孔直径0D=171(mm)腹板孔直径0d=41(mm)5.1链轮传动的设计计算已知链条传递功率P=6.16KW,小链轮n1=288r/min,大链轮n2=72.2r/min,电动机驱动，载荷平稳。1)选择链轮齿数Z1，Z2传动比i=n1/n2=3.99P=6.28mmfh2,5mmah2mm1fd49mmmmdf2652d=55)(mm1D=88mmL=54mm0=10mmD2=170(mm)c=16mm0D=171(mm)0d=41(mm)i=3.99Z1=2111估计链速V=0.6-3m/s,根据表9.9选取小链齿轮数Z1=21，则大链轮齿数Z2=iz1=3.99*21=682)确定链节数初定中心距a0=10p，由式Lp=2a0/p+(Z1+Z2)/2+P(Z1-Z2)2/39.5*a0=69.10取Lp=703根据额定功率曲线确定链型号由表9.4查得KA=1；KZ=1.11；采用单排链查得Kpt=1.由式P0≥KAP/Kzkpt=5.55KW由图9.9选取链号为12A，节距p=19.05润滑方式为滴油或者油浴润滑,飞溅润滑.4）验算链速V112119.05242.51.62/601000601000ZPnvms链速度在0.6~3m/s范围内，与估计相符。5）计算实际中心由式22)221(*8)221(221[4ZZZZLZZLpapp=202.98mm中心距可调，实际中心距a′=a-△a=202.17mm,取a′=215mm;(△a取为0.004a)6）确定润滑方式查图12-14知应选用油滴润滑。7）计算对链轮轴的压力F′=1.2F=1.2*1000P=4769N8）链轮的设计（详见参考书）链轮齿轮应该有足够的接触强度和耐磨性，常用45钢，小链轮材料应优与大齿轮，并进行热处理。Z2=68Lp=70KA=1；KZ=1.11Kpt=1链号为12Ap=19.05v=1.62m/sa=215F′=4769126.轴的设计计算6.1输出轴的设计计算6.1.1按扭矩初算轴径选用Q235钢根据课本P235页式（15-2），表（15-3）取c=148d≥c(P2/n2)1/3=120(6.16/288)1/3=41.08mm取d=42mm6.2.2轴的结构设计（1）轴的零件定