机械设计综合课程设计——带式运输机传动装置设计.docx

前 言机械设计课程设计是大三阶段一门非常重要的课程，旨在通过让学生设计齿轮减速器了解一般机械设计过程的概貌，是一门理论与工程并重的课程。本次课程设计能够让学生深刻了解到机械设计区别于其他学科的显著特征，主要包括以下几点：机械设计是一门强调标准的学科，在设计每一个零件时首先必须考虑是否需要遵循某些标准。机械设计是注重实际的学科，设计过程不是孤立的，而必须考虑实际使用中的易用性、维护性、运输环境等各种条件，有经验的设计人员区别普通设计者的特点就在于此。机械设计工作要求设计人员有很好的耐心和缜密的思维，在设计过程中综合考虑多方面因素，从而使设计产品各方面都符合使用需求。通过本次设计，我们能掌握到一个设计者最基本的技能，学会如何书写标准的设计说明书，了解产品设计的每一个步骤，对我们侧重电学领域的学生来说，学习机械设计过程增强了我们的综合素质，开拓了学科的视野，对我们可靠性专业的学生来说，学习机械设计让我们对更好得了解了产品情况，使我们能以整体的思维看待本专业的问题。一、 设计项目：带式运输机传动装置设计二、 运动简图：1) 电动机2) V带传动3) 减速器（斜齿）4) 联轴器5) 带式运输机三、 运输机数据运输带工作拉力运输带工作速度运输带滚筒直径（附：运输带绕过滚筒的损失用效率计，效率=0.97）四、 工作条件1) 设计用于带式运输机的传动装置2) 连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为5%3) 使用年限为10年，小批量生产，两班制工作五、 设计工作量1) 减速器装配图（0号图纸） 1 张2) 零件工作图（2号图纸） 2 张3) 设计说明书 1 份（本任务书须与设计说明书一起装订成册一并交上）设计说明目录一、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数51.电动机的选择52.传动比分配63.运动和动力参数设计64.将运动和动力参数计算结果整理并列于下表7二、传动零件的设计、计算81.V带传动的设计82.带的参数尺寸列表93.减速器齿轮（闭式、斜齿）设计104.齿轮其他传动参数125.齿轮传动参数列表12三、轴与轴承的设计与校核131.轴（高速轴）的校核132.轴（高速轴）轴承校核173.轴（低速轴）与轴承的校核说明18四、键连接的设计与校核18五、联轴器的选择19六、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明20七、箱体结构相关尺寸21八、减速器附件列表22九、设计优缺点及改进意见23十、参考文献23十一、总结24一、 电动机的选择、传动系统的运动和动力参数1. 电动机的选择选择电动机类型工作机所需功率传动效率实际所需功率确定电动机额定功率确定电动机转速确定电动机型号按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，额定电压380V因为，查Y系列电动机技术数据选用电动机额定功率为通常V带传动传动比范围为一级圆柱齿轮减速器为则总传动比故电动机可选范围为选择同步转速为1000r/min的电动机查表选择电动机型号为Y132S6型满载转速960r/minY系列电动机Y132S6型额定功率3kw满载转速：960r/min2. 传动比分配项目-内容设计计算依据和过程计算结果总传动比减速器传动比3. 运动和动力参数设计0轴（电动机轴）1轴（高速轴）2轴（低速轴）3轴（滚筒轴）4. 将运动和动力参数计算结果整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kNmm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出0轴2.3523.3896030.961轴2.262.2467.4566.783202.660.962轴2.172.15172.70170.9712010.983轴2.132.11169.51167.81120二、 传动零件的设计、计算1. V带传动的设计项目-内容设计计算依据和过程计算结果工作系数V带型号大小带轮基准直径验证V带带速V带基准长度与中心距a查表138得由查图1315,选用普通A型V带查表132 取=2000mm普通Z型V带=2000mm合适项目-内容设计计算依据和过程计算结果单根普通V带的基本额定功率传动比额定功率增量包角修正系数带长修正系数V带根数z单位长度质量q单根V带初拉力作用在带轮上的压力带轮结构大小带轮均采用腹板式=1.032. 带的参数尺寸列表A型带小带轮直径大带轮直径中心距带长1003006002000带根数Z初拉力轴上载荷带轮宽度B/mm3135802333. 减速器齿轮（闭式、斜齿）设计材料选择传动要求低，大小齿轮均选择软齿面小齿轮选用45号钢，正火处理齿面硬度 156217HBS大齿轮选用45号钢，正火处理齿面硬度 156217HBS小齿面选用45号钢正火大齿面选用45号钢正火1) 按接触疲劳强度计算接触极限安全系数许用接触应力载荷系数K齿宽系数小齿轮分度圆直径大小齿轮齿数实际传动比法向模数确定中心距确定螺旋角K=1.1=4项目-内容设计计算依据和过程计算结果分度圆直径齿宽验算速度v取70mmV=1.403m/s2) 实际总传动比与设计传动比误差实际总传动比设计传动比误差3) 验算弯曲强度项目-内容设计计算依据和过程计算结果弯曲极限安全系数许用弯曲应力当量齿数项目-内容设计计算依据和过程计算结果齿型系数验算弯曲强度4. 齿轮其他传动参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果齿顶圆直径齿根圆直径齿轮结构小齿轮、大齿轮都为腹板式结构5. 齿轮传动参数列表中心距模数螺旋角1554齿数齿宽/mm分度圆直径/mm2054757083.8226.2齿高/mm齿顶圆/mm齿根圆/mm4591.8234.273.8216.2三、 轴与轴承的设计与校核1. 轴（高速轴）的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴的材料选择确定传动零件位置和轮廓线最小轴颈的确定计算各轴段直径轴的材料有碳素钢和合金钢，碳素钢的综合力学性能好，应用范围广，其中以最为广泛。为改善力学性能，常正火或调制等热处理。合金钢具有较高的力学性能，与较高的热处理性能，但价格昂贵，多用于特殊要求的场合，本次为减速箱的齿轮轴，故采用。高速轴材料为45号钢低速轴材料为45号钢计算各轴段直径确定润滑方式确定轴的支点小齿轮受力项目-内容设计计算依据和过程计算结果简化为简支梁垂直面支承反力垂直面弯矩图水平面支承反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图当量弯矩图FQF2HFt1MBMC1MC2T1MeMeMBHMCHF1HF2VMa1Fr1Fa1MCV1MCV2F1VFt1Fr1Fa1T1GDCBA项目-内容设计计算依据和过程计算结果垂直面支承反力垂直面弯矩计算水平面支承反力水平面弯矩计算产生支承反力产生的弯矩危险截面当量弯矩轴传递转矩最危险截面当量弯矩计算危险截面处许用直径2. 轴（高速轴）轴承校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定径向载荷内部轴向力当量动载荷的X、Y当量动载荷P温度系数，载荷系数轴承寿命校核选轴承7210AC，轴1轴向外力Fa=500.9N查表可得基本额定静载荷C0r=30.5kN基本额定动载荷Cr=40.8kNFaCor=0.016Fr1=F1V2+F1H2=842.0NFr2=F2V2+F2H2=884.4NFs1=0.68Fr1=572.6N Fs2=0.68Fr2=601.4NFs1+FaFs2则轴承1为放松端Fa1=Fs1=572.6N 轴承2为压紧端 Fa2=Fs2+Fa=1102.3NFa1Fr1=0.68=e Fa2Fr2=1.25e 查表得X1=1,Y1=0 ; X2=0.41 ,Y1=0.87P1=X1Fr1+Y1Fa1=842.0NP2=X2Fr2+Y2Fa2=1321.6N轴两端选择同样尺寸的轴承，故以轴承2的径向当量动载荷为计算依据，查表得校验轴承寿命：查表得：ft=1，fp=1.2 轴承寿命：Lh=10660nftCfpP3=886819.9h 101.2年不需检修和更换3. 轴（低速轴）与轴承的校核说明设计时，选择高速轴和低速轴的材料均为45#钢，调质正火处理；轴长与最危险截面的尺寸相同，高速轴与低速轴轴承均选择7210AC，经校核（详见高速轴轴承校核），其性能远远超过设计所需。在实际使用中低速轴所受外界冲击远远小于高速轴，内外力对其的破坏也远远低于高速轴，当材料及尺寸参数满足高速轴的设计需求时，也必将满足低速轴，校核验证方法同高速轴。因此，此处不再对低速轴和低速轴轴承进行详细校核。四、 键连接的设计与校核键的结构1. 低速轴的键的校核项目-内容设计计算依据和过程计算结果确定键槽宽度、深度确定键槽长度键槽校核选择键20122. 联轴器键槽设计1) V带键槽设计确定键槽宽度、深度确定键槽长度键槽校核选择键872) 联轴器键槽设计确定键槽宽度、深度确定键槽长度选择键87五、 联轴器的选择联轴器的选择联轴器参数列表公称转矩Tn(Nm)许用转矩n(r/min)轴孔直径d（mm）560800030轴孔长度外径D（mm）轴孔类型键槽类型LL18260160A六、 润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明齿轮润滑角接触球轴承7210AC润滑润滑脂牌号密封形式在减速箱中，采用油池润滑，其中浸油深度为一个齿宽，但浸油深度一般不超过分度圆半径的1/3。为保证润滑及散热的需求，减速器被应有足够的油量，每传递1KW功率，约需油量为0.370.7L。查表6-752，选用全耗损系统用油LAN68。查表6-762，选取通用锂基润滑脂ZL-3。基座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部齿轮选用油池润滑全耗损系统用油LAN68润滑脂润滑通用锂基润滑脂ZL-3七、 箱体结构相关尺寸项目-内容设计计算依据和过程计算结果长宽高箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱盖底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺栓数目轴承旁连接螺栓直径箱盖与箱座连接螺栓直径连接螺栓间距高速轴轴承端盖螺钉直径低速轴轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径轴承旁凸台半径外箱壁至轴承座端面距离大齿轮齿顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离箱盖肋厚箱座肋厚项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴轴承端盖外径轴轴承端盖外径端盖凸缘厚度端盖凸缘厚度端盖旁连接螺栓距离端盖旁连接螺栓距离八、 减速器附件列表名称及规格数量功能材料备注螺栓M161336轴承旁连接Q235AGB5782-86六角薄螺母M166轴承旁连接Q235AGB6170-86弹簧垫圈6轴承旁连接65MnGB93-87-12螺栓M10334箱座箱盖连接Q235AGB5783-2000弹簧垫圈4箱座箱盖连接65MnGB93-87-12内六角圆柱头螺钉M8206高速轴轴承透盖连接Q235AGB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉M8206高速轴轴承端盖连接Q235AGB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉M8206低速轴轴承透盖连接Q235AGB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉M8206低速轴轴承端盖连接Q235AGB/T70.1-2000启盖螺钉M10381开启箱盖Q235AGB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉M6114窥视孔盖连接Q235AGB/T70.1-2000定位销10402定位35GB/T119.1-2000弹簧挡圈1固定带轮65MnGB/T894.1杆式油标C型M121标志油位吊环螺钉M102起吊箱体20钢GBT8251988-套筒1调整Q235A放油孔螺塞1放油孔连接Q235A纸封油圈1放油孔密封石棉橡胶纸通气孔螺塞1通气孔连接Q235A调整垫片2密封08F成对使用毡圈油封1轴端盖密封半粗羊毛毡毡圈油封1轴端盖密封半粗羊毛毡挡油环1轴轴承处挡油45钢挡油环1轴轴承处挡油45钢挡油环1轴轴承处挡油45钢挡油环1轴轴承处挡油45钢九、 设计优缺点及改进意见优点：该减速器设计结构简单，能满足使用的基本需求，所用材料和部件均选择常见的材料零件，具有制造、加工简单的特点，且在设计过程中充分考虑到了拆装及运输的便捷性，具有很好的人际亲和力。缺点：由于该减速器采用一级减速，所以轴上扭矩较大，对齿轮和轴的加工要求较高。改进意见：将减速器设计成二级减速，从而提高减速器性能。十、 参考文献1、机械设计课程设计（第2版）王之栎王大康主编机械工程出版社 2012年1月第2版2、机械设计基础（第5版）杨可桢程光蕴李仲生主编高等教育出版社 2006年5月第5版3、机械制图教材第五版高等教育出版社十一、 总结坐在电脑前写下这篇总结，心中长长地舒了一口气，图纸都已画完，说明书也填写完毕，长达的十周的机械设计设计综合课程设计即将结束。画图的过程，遭遇过失败的创伤，也体验过成功喜悦；曾为一毫米的尺寸误差斤斤计较，也曾为自己的大意失误懊悔不已。在这十周里，利用自己的机械设计的理论知识，将一个个单调的数据转换为真正能加工能制作的图纸，真正做到了学以致用。班级同学都将机械设计综合课程设计这门课程戏称为“画大图”，画图在本课程中占有重要的比重，但绝对不是全部。画图之前的设计任务分析、总体方案论证、传动比的分配、传动件的设计等设计过程，更是培养我们综合运用所学理论知识，养成良好的设计思想，掌握机械设计一般方法和规律的最好途径。中国有句古话“谋定而后动”，没有正确的设计指导，画图只能是事倍功半。在设计过程中，老师曾多次强调轴承端盖与内壁之间的距离关系还有轴承端盖与齿轮间距的配合问题，有些同学在涂黑后才发现设计上的错误，最后只能推倒重来。但是这门课也不是枯燥的，既然叫做“画图”，那肯定也是一门艺术，是一门在机械世界中挥舞着指挥棒，将一个个零件分门别类有序装配的艺术。在这个过程中，在装配图零件图一张张完工的过程中，我们也在享受这种艺术带来的乐趣。课程设计这门课程与其他课程的学习方法并不一样，在接触的很多理论学习中，老师会要求你去理解一个公式的来源，会让你懂得如何去推倒、如何去运用。但是面对工程实践机械制图有浩瀚如烟的标准，种类繁多的零件，很多的时候我们需要去查常用标准和规范，在这个过程中逐渐培养了我们自主学习、自主理解的能力，在查询翻阅书籍的过程中也进一步加强了我们对各类知识的理解与运用。结合我们所学的可靠性专业，同样是面对工程实践，同样存在各种各样的标准也存在各式各样的计算公式，我们并不需要全部去理解，而只是在工程实践中知道应该去查找哪个公式，知道如何运用这些公式，而这种学习方法恰恰在课程设计中得到了培养和提升。十周的课程匆匆而过，在这十周因为有课程设计而变得格外的充实，在这十周只要动笔画图每天都会有收获。本次课程设计不仅仅是对理论知识的巩固与运用，更让我在设计实践中深刻领会机械工程设计的内涵，也是一个锻炼自己耐心和意志力的过程让我学到了新的学习方法，并将对我以后的专业认识和学习影响深远。同时这也是以后学习工作的实战训练，让我牢记谋定而后动，细节决定成败。