机械设计课程设计计算说明书正式版

1机械设计基础课程设计———计算说明书设计题目_带式输送机传动装置设计_学院__力学与建筑工程学院班级_建环08-1班设计者__石洪波学号02080506完成时间_2010年7月8日指导老师__李中凯2机械设计基础课程设计计算说明书一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六、轴的设计计算七、滚动轴承的选择及校核计算八、键联接的选择及计算九、箱体及附件设计十、设计小结3计算过程及计算说明第一章设计任务书所选数据编号：31.1相关数据要求⑴、输送带拉力（kN）5.5⑵、输送带速度（m/s）1.45⑶、滚筒直径（mm）2601.2机械设计课程的内容计算及设计工作：1、电机选择2、运动和动力参数计算3、传动、轴系零件设计（带传动计算、齿轮强度计算、轴强度计算、轴承寿命计算、键强度计算）4、选择联接件、密封、润滑5、箱体结构设计46、装配图、零件图绘制7、绘图工作①减速器装配图1张（A1图纸）；②零件图2张（A3图纸，高速轴，低速大齿轮）③设计计算说明书1份，（20页）一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1）工作条件：使用年限10年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：滚筒圆周力F=5500N；带速v=1.45m/s；滚筒直径D=260mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总效率：2总带轴承齿轮联轴器滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.85（2）电机所需的工作功率：1000FvP工作总=(5500×1.45)/(1000×0.85)F=5500Nv=1.45m/sD=260mm5=9.38kW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：601000vnD滚筒=(60×1000×1.45)/(π×260)=138r/min4、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Y160L-6。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速970r/min，额定转矩2.0。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=970/107=9.07n滚筒=107r/minη总=0.85P工作=9.38kW电动机型号Y160L-662、分配各级传动比（1）取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=3~6合理）（2）∵i总=i齿轮×i带∴i带=i总/i齿轮=9.07/3=3.02四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=970r/minnII=nI/i带=970/3.02=321.19r/minnIII=nII/i齿轮=321.19/3=107r/min2、计算各轴的功率（kW）PI=P工作=9.38kWPII=PI×η带=9.38×0.96=9.0048kWPIII=PII×η轴承2×η齿轮=9.0048×0.982×0.96=8.30kW3、计算各轴扭矩（N·m）TI=9.55×103PI/nI=9.55×103×9.38/970=92.349N·mTII=9.55×103PII/nII=9.55×103×9.0048/321.19=267.74N·mTIII=9.55×103PIII/nIII=9.55×103×8.30/107=740.79N·mi总=9.07据手册得i齿轮=3i带=3.02nI=970r/minnII=321.19r/minnIII=107r/minPI=9.38kWPII=9.0048kWPIII=8.30kWTI=92.349N·mTII=267.74N·mTIII=740.79N·m7五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）求计算功率由教材P218表13-8得：工作情况系数kA=1.2PC=kAP=1.2×11=13.2kW（2）选择V带型号由教材P219图13-15得：选用B型V带（3）确定带轮基准直径由教材P219，表13-9知，小带轮基准直径应大于等于125mm则取dd1=160mmdmin=125mmdd2=(n1/n2)(1-ε)·dd1=(970/321.19)×160×(1-0.02)=473.54mm由教材P219表13-9，取dd2=475mm实际从动轮转速n2’=(1-ε)n1dd1/dd2=970×160×(1-0.02)/475=320.20r/min转速误差为：(n2-n2’)/n2=(321.19-320.20)/321.19=0.0030.05(允许)（4）验算带速带速v：v=πdd1n1/(60×1000)=π×160×970/(60×1000)=8.122m/sdd1=160mmdd2=473.54mm取标准值dd2=475mmn2’=320.20r/minv=8.122m/s8在5~25m/s范围内，带速合适。（5）确定带长和中心矩根据教材P220式得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(160+475)≤a0≤2×(160+475)所以有：444.5mm≤a0≤1270mm取a0=800mm由教材P205，式13-2，得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=2×800+1.57(160+475)+(475-160)2/(4×800)=2627.96mm根据教材P212表13-2，取Ld=2800mm；根据教材P220式13-16，得：a≈a0+(Ld-L0)/2=800+(2800-2627.96)/2=800+86=886mm（6）验算小带轮包角α1=180º-((dd2-dd1)/a)×57.3º=180º-((475-160)/886)×57.3º=180º-20.37º=159.63º120º（适用）（7）确定V带的根数根据教材P214表（13-3），P0=2.66kW444.5≤a0≤1270取a0=800mmLd=2800mma=886mm9根据课本P216表（13-5），△P0=0.3kW根据课本P217表（13-7），Kα=0.95根据课本P212表（13-2），KL=1.05由课本P218式（13-15）得z=PC/P’=PC/((P0+△P0)KαKL)=13.2/[(2.66+0.3)×0.95×1.05]=4.47所以取z=5根（8）计算轴上压力由教材P212表13-1查得q=0.17kg/m，由式（13-17）单根V带的初拉力：F0=(500PC/zv)(2.5/Kα-1)+qv2=[500×13.2/(5×8.12)×(2.5/0.95-1)+0.17×8.122]=276.44N则作用在轴承的压力FQ，由教材P222，得FQ=2zF0sin(α1/2)=2×5×276.44sin(159.63º/2)=2720.84N2、齿轮传动的设计计算（1）选择材料及确定需用应力考虑减速器传递功率和闭式传动方式，齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS。[σH]=σHlim/SH，由教材P166表11-1查得：z=5根F0=276.44NFQ=2720.84N10σHlimz1=700MpaσHlimz2=600Mpa通用齿轮和一般工业齿轮，按一般较高可靠度要求选取安全系数，SH=1.25，SF=1.6[σH]1=σHlim1/SH=700/1.25Mpa=560Mpa[σH]2=σHlim2/SH=600/1.25Mpa=480Mpa（2）按齿面接触疲劳强度设计根据教材P168表11-2选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm。由教材P169表11-3，取载荷系数k=1；小齿轮上的转矩T1T1=9.55×106×P/n2=9.55×106×9.38/321.19=278897.2259N·mm由21EH31H21dKTZZudu，确定有关参数如下：传动比i齿=3取小齿轮齿数z1=20。则大齿轮齿数：z2=iz1=3×20=60实际传动比i0=60/20=3传动比误差：i-i0/i=3-3/3=0%2.5%可用σHlimZ1=700MpaσHlimZ2=600Mpa[σH]1=560Mpa[σH]2=480MpaT1=278.897N·mi齿=3z1=20z2=6011齿数比：u=i0=3由教材P175表11-6取d=0.9弹性系数ZE=188.9故得：d1≥76.43(kT1(u+1)/du[σH]2)1/3=76.43[1×278897.2259×(3+1)/(0.9×3×4802)]1/3mm=92.83mm模数：m=d1/z1=92.83/20=4.6415mm根据教材P57表4-1取标准模数：m=5mm确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mz1=5×20mm=100mmd2=mz2=5×60mm=300mm齿宽：b=dd1=0.9×100mm=90mm取b2=90mm(大齿轮齿宽)b1=95mm(小齿轮齿宽)(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=5/2(20+60)=200mm（3）校核齿根弯曲疲劳强度根据教材P172（11-5）式σF=(2kT1/bm2z1)YFaYSa≤[σH]齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数z1=20，z2=60根据教材P174表11-8、11-9相得YFa1=2.94YSa1=1.56u=3d1=92.83mmm=5mmd=0.9d1=100mmd2=300mmb1=95mmb2=90mmYFa1=2.94YSa1=1.5612YFa2=2.32YSa2=1.72则许用弯曲应力[σF]，根据教材P173式[σF]=σFlimYSTYNT/SF由教材P166表11-1查得σFlim1=450MpaσFlim2=600Mpa按一般可靠度选取安全系数SF=1.6计算两轮的许用弯曲应力[σF]1=σFE1/SF=450/1.6Mpa=281.25Mp[σF]2=σFE2/SF=600/1.6Mpa=375Mpa将求得的各参数代入教材P172式(11-5)σF1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1×278897.2259/90×52×20)×2.94×1.56Mpa=56.85Mpa[σF]1σF2=(2kT1/bm2Z2)YFa2YSa2=(2×1×278897.2259/95×52×60)×2.32×1.72Mpa=15.62Mpa[σF]2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够（4）计算齿轮的圆周速度vv=πd1n1/60×1000=3.14×100×321.19/60×1000=1.68m/sYFa2=2.32YSa2=1.72σFlim1=450MpaσFlim2=600MpaSF=1.6σF1=56.85MpaσF2=15.62Mpaa=200mmv=1.68m/s13六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217~255HBS根据教材P245（14-2）式d≥C(P/n)1/3，并查表14-2，取C=110d≥110(9.0048/321.19)1/3mm=33.42mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=33.42×(1+5%)mm=35.09mm∴选d=35mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度（输入轴）d=35mmd1=35mmL1=54mmd2=45mmL2=57mm141段：d1=35mm长度取L1=54mm2段：d2=45mm长度取L2=57mm3段：初选用7210C型角接触球轴承，其内径为50mm,宽度为24mm；取套筒长为28mmd3=50mmL3