机械课程设计说明书(带式运输机传动装置)

《机械设计基础》课程设计说明书题目：学院：机电工程学院专业：工业工程班级：学号：姓名：指导教师：机电工程学院2011年3月4日机电工程学院课程设计任务书专业工业工程课程设计名称机械设计基础课程设计一、设计题目：带式运输机传动装置（减速器）设计（直齿、同侧、卧式）二、设计数据与要求如图1所示。胶带运输机由电动机通过减速器减速后，再通过链条传动（传动比1：3~1：5，传动效率0.9），连续单向运转输送谷物类散粒物料，工作载荷较平稳，设计寿命10年，每天工作8小时，每年300个工作日，运输带速允许误差为5%。已知条件如表1所示。图1带式输送机传动方案图表1带式输送机设计条件数据编号L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10运输带工作拉力F/(N)1600180020002200240025002500290030002300运输带工作速度v/(ms-1)1.01.10.90.91.21.01.11.21.00.9卷筒直径D/mm400350380320360300420400380340三、设计内容及任务1、传动装置原理方案设计对比分析各种传动方案，确定本次设计的方案；选择并计算电动机；确定各级传动比；计算其他相关运动参数；绘制包括电动机、联轴器、减速器、链传动和胶带主卷筒部分的传动原理方案图。2、减速器结构方案设计结构设计与计算（包括健、轴承、齿轮、轴等），绘制出总装配图1张（建议：A1号图纸）。3、绘制主要零件（箱体、齿轮、轴等）工作图２～３张（建议：A3、A4号图纸）。4、编制设计计算说明书1份。5、要求用计算机绘制图纸，计算机打印说明书。四、计划与时间安排2011.2.21:布置课程设计任务；2011.2.21~2011.2.25:总体方案设计、运动及结构参数设计计算；2011.2.25~2011.3.3：绘制装配图、零件图；2011.3.3~2011.3.6：撰写设计说明书。时间安排可交叉进行。班级学号学生姓名日期指导教师日期2011.2.21目录一、前言…………………………………………………………………41.设计目的及意义2.设计任务及分析二、原理方案设计及论证………………………………………………51.传动方案设计及分析2.电动机选择3.运动分析及计算4.总体布置设计及评价三、结构设计及计算……………………………………………………81.齿轮的设计计算2.轴的设计计算3.轴承的选择及计算4.键的计算5.链条的设计及计算6.其他零部件设计7.结构设计四、制造、安装及使用说明……………………………………………161.制造要求2.安装要求3.使用说明五、设计结果……………………………………………………………17六、设计总结……………………………………………………………18七、致谢…………………………………………………………………19一、前言1、设计目的及意义此次课程设计的主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《材料力学》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。这次课程设计是课程设计的一个基本过程训练，也是一次较全面的机械设计训练，其意义主要体现在以下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对ＣＡＤ软件和Office软件中Word功能的认识和运用。2、设计任务及分析1、传动装置原理方案设计对比分析各种传动方案，确定本次设计的方案；选择并计算电动机；确定各级传动比；计算其他相关运动参数；绘制包括电动机、联轴器、减速器、链传动和胶带主卷筒部分的传动原理方案图。2、减速器结构方案设计结构设计与计算（包括健、轴承、齿轮、轴等），绘制出总装配图1张（建议：A1号图纸）。3、绘制主要零件（箱体、齿轮、轴等）工作图２～３张（建议：A3、A4号图纸）。4、编制设计计算说明书1份。5、要求用计算机绘制图纸，计算机打印说明书。在机械设计课程设计中应完成的任务：工作分成两部分，一部分是方案分析和设计计算,另一部分是绘制图纸。根据所给任务，通过查阅《机械设计基础课程设计》以及《机械设计基础》，学习CAD，上网查询更多资料，完成减速器设计。二、原理方案分析及论证1、传动方案设计及分析传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件准备条件。合理的传动方案，应能满足工作机的性能要求，使用这个传动方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。要同时满足这些要求，常常是困难的，因此，应统筹兼顾，保证重点要求。链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。带式输送机传动方案图传动方案的分析：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。2、电动机的选择计算根据工作负荷的大小和性质、工作机的特性和工作环境等，选择电动机的种类、类型和结构形式、功率和转换，以及电动机的型2.1、传动方案拟定（1）工作条件：使用年限10年，每天工作8小时，每年300个工作日，运输带速允许误差5%。（2）原始数据：运输带工作拉力F=2900N；带速V=1.2m/s；卷筒直径D=400mm。2.2、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）传动装置的总功率：弹性联轴器的效率η1=0.99一对滚动轴承的效率η2=0.99闭式齿轮传动的效率η3=0.95开式滚子链传动的效率η4=0.9一对滑动轴承的效率η5=0.97传动滚筒效率η6=0.96η总=η1×η2×η3×η3×η4×η5×η6=0.99×0.99×0.99×0.95×0.90×0.97×0.96=0.7725(2)传动滚筒所需有效功率：pw=FV/1000=2900×1.2/1000=3.48KW(3)电机所需的工作功率：pr=pw/η总=3.48/0.7725=4.50KW2.3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：nw=60×1000V/πD=60×1000×1.2/π×400=57.30r/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，则选n=1500r/min。2.4、确定电动机型号F=2900NV=1.2m/sD=400mmη总=0.7725pw=3.48KWnw=50.26r/min电动机型号Y132S-4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Y132S-4。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，质量68kg。d电=38mmp0pr，查2表2-18-1得：Y132s-6型电动机额定功率p0kw5.5电动机外伸轴直径(mmD)38满载转速年n0(minr)1440电动机外伸轴长度(mmE)80堵截扭矩/额定扭矩2.2电动机中心高(mmH)132表13、计算总传动比及分配各级的传动比3.1、总传动比i总=n0/nw=1440/57.30=25.133.2、减速器的传动比i减=i总/i带=25.13/5=5.0264、运动参数及动力参数计算4.1、计算各轴转速（r/min）电动机轴n0=1440r/min减速器高速轴n1=n0/i01=1440/1=1440(r/min)减速器低速轴n2=n1/i12=1440/5.026=286.51(r/min)传动滚筒轴n3=n2/i23=286.51/5=57.302(r/min)4.2、计算各轴的输入功率（KW）电动机轴P0=Pr=5.5kw减速器高速轴P1=P0×η01=P0×η1=5.5×0.99=5.445kw减速器低速轴η12=0.99×0.95=0.9405P2=P1×η12=5.445×0.9405=5.12kw滚筒轴η23=0.99×0.90=0.891P3=P2×η23=5.12×0.891=4.56kw4.3、计算各轴扭矩（N·m）电动机输出轴T0=9550P0/n0=9550×5.5/1440=36.48N·m减速器高速轴T1=9550×P1/n1=9550×5.445/1440=36.11N·mi总=28.65i减=5.026n0=1440r/minn1=1440r/minn2=286.51r/minn3=57.302r/minP0=5.5KWP1=5.445KWP2=5.12KWP3=4.56KWT0=54.714N·mT1=36.11N·m减速器低速轴T2=9550P2/n2=9550×5.12/286.51=170.66N·m滚筒轴T3=9550P3/n3=9550×4.56/57.302=759.97N·m三、结构设计及计算1、齿轮的设计计算1.1选取z1，z2初选z1=18，则Z2=i减×Z1=5.026×18=90.468取z2=91由此，实际i=Z2/Z1=91/18=5.06N′=1440/5.06×5=56.92r/minV′=N′Πd/60=56.92×Π×400/60×1000=1.19m/s△V=｜（1.19-1.2）/1.2︱=0.83％﹤5％1.2计算齿轮基本尺寸1.2.1取材料及热处理小齿轮用40Cr调质，齿面硬度260HBS，，600FEMPa。（1表11-1）大齿轮用45调质，齿面硬度250HBS。（1表11-1）由于大小齿轮齿面硬度都小于350HBS,所以为软齿面由1表11-5，取SH=1.1，SF=1.25。aHHHMPS7001lim1aFFEFMPS48025.160011由1表11-3得k=1.5由1表11-4得ZE=188ZH=2.5U=Z2/Z1=126/25=5.041.2.2受力分析小齿轮上的转矩T1=36110N小齿轮上的圆周力Ft=2T1/d1=2×36110/62.5=1155.52N小齿轮上的径向力Fr=Ft﹒tanａ=1155.52×tan20°=420.57N小齿轮上的法向力Fn=Ft/cosａ=1155.52/cos20°=1229.68N1.2.3强度