湖南工业大学的机械专业课程设计项目说明指导书.doc

机 械 设 计 基 础课程设计阐明书带式输送机传动系统设计单级直齿圆柱齿轮减速器起止日期： 年 06月 30 日 至 年 07 月 06日学生姓名班级 班学号成绩指引教师(签字)机械工程学院07月 05 日湖南工业大学课程设计任务书-第二学期包装与工程学院 学院（系、部） 印刷工程 专业 1103 班课程名称： 机械设计基本课程设计 设计题目： 带式输送机传动系统设计 单级圆柱齿轮减速器 完毕期限：自 年 06 月 30 日至 年 07 月 06 日共 1 周内容及任务一、传动装置简图二、原始数据带圆周力F/N带速v（m/s）滚筒直径D/mm15001.70270三、工作条件两班制(每班工作8h)，使用年限8年，大修期为23年,常温持续单向运转，载荷平稳，中批量生产，运送带速度v容许误差为5%,三相交流电压为380/220V。三、设计任务1、传动系统总体设计； 传动零件设计计算；减速器构造、润滑和密封；减速器装配图设计；设计计算阐明书编写。2、每个学生应在教师指引下，独立完毕如下任务：（1）减速器装配图1张；（2）设计阐明书一份。进度安排起止日期工作内容.06.3007.2传动系统总体设计；传动零件设计计算.07.0307.05减速器装配图设计、整顿阐明书07.06交阐明书、图纸等重要参照资料1 刘扬等.机械设计基本.北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，.12. 2 银金光等.机械设计课程设计.北京交通大学出版社，.11.有关国标、设计手册等指引教师（签字）： 吴子红 05月 30 日 系（教研室）主任（签字）： 月 日 前言柳青曾经说过：人生道路是漫长，但在核心处只有几步，特别是当你年轻时候。 机械课程设计是培养学生具备机械设计能力技术基本课程。课程设计则是机械设计课程设计实践性教学环节，同步也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面设计能力训练，其目是：1. 通过课程设计时间，树立对的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他课程理论与实际只是去分析和解决机械设计问题能力。2. 学习机械设计普通办法，掌握机械设计普通规律。3. 通过制定设计方案，合理选取传动机构和零件类型，对的计算零件工作能力，拟定尺寸及掌握机械零件，以及全面考虑制造工艺，使用和维护规定，之后进行构造设计，打到理解和掌握机械零件。机械传动装置或简朴机械设计过程和办法。4. 学习进行机械设计基本技能训练。计算、绘图、查阅设计资料柜和手册、运用原则和规范等。 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。 目 录课程设计任务书 .2前言.3第一章 传动方案分析与拟定 .5第二章 选取电动机 .7第三章 传动比及其分派 .8第四章 传动装置运动及动力参数计算.8第五章 V带传动设计 .9第六章 齿轮传动设计.10第七章 轴设计.12第八章 轴承设计 .18第九章 键连接选取和校核 .19 第十章 联轴器选取 .20第十一章 箱体构造设计 .20第十二章 减速器附件选取 .21第十三章 润滑与密封 .26课程设计总结.28参照文献.28设计计算及阐明成果第一章 传动方案分析与拟定1、 原始数据带圆周力F/N带速v（m/s）滚筒直径D/mm15001.702702、工作条件两班制，使用年限，保修期为23年，常温持续单向运转，载荷平稳，中批量生产，运送带速度容许误差为5%3、传动方案选取 （a） (b) (c)图1-1 传动方案对比图依照规定有图1-1 示三种方案，当前对三种方案进行对比，选取最合理方案。（a）传动方案包括V 带传动和单级圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相似转矩时，构造尺寸较啮合传动大，带传动具备传动平稳，吸振等特点，可以起过载保护。（b）传动方案包括蜗杆涡轮减速器，蜗杆涡轮构造紧凑，工作平稳，传动比比较大，并且涡轮传动效率不高，长期持续工作不经济,不适合此设计方案。（c）传动方案包括同步带传动和单级圆柱齿轮减速器制造和安装精度规定较高，中心距规定较严，广泛应用于规定传动比精确中、小功率传动中。依照上述各种方案优缺陷选取方案（a），详细如图1-2 示： 图1-2 本设计传动方案图1-联轴器；2-滚动轴承；3-齿轮；4-V 带传动；5-滑动轴承；6-电动机；7-卷筒；8-运送带第二章 电动机选取 1、选取电动机类型和构造形式 依照电源种类，工作条件，工作时间长短及载荷性质，大小，起动性能和过载状况等条件来选取电动机，普通选用Y 系列三相交流异步电动机，构造是全封闭自扇冷式笼型，合用于电源电压为380V 无特殊规定机械上。 2、电动机容量选取依照公式，Pw 有效功率为：Pw=FV/1000(kW) （2-1） 将v=1.70m/s，F=1500N 代入 式（1-1）得：Pw=2.55kW。查【2】表3-3，可知：1 -V 带传动效率0.95 2-滚动轴承传动效率0.993 -8级圆柱齿轮传动效率0.974-联轴器传动效率0.995 -运送机滚筒效率0.96由上知：=1带2轴承3齿轮4联轴器5滚筒 （2-2） = 0.950.990.99 0.97 0.99 0.96 =0.86 由 Pd=Pw/ （2-3），知工作时，电动机所需功率为： Pd=Pw/=2.55/0.86=2.97kw 查【2】表12-1可知，满足PdPe(额定功率)条件Y系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取3kw。2、 电功机转速选取：依照已知条件，可得输送机滚筒工作转速nw为： nw=60000v/D （2-4） 代入数据得： nw=600001.70/（270）=120.31 r/min 查【2】3-4可知，圆柱齿轮传动比范畴是35,V带传动传动比为24，因此总传动比620.故电动机转速可选范畴为: nd=nw*(620)=（620）120.31=(721.862406.2)r/min（2-5） 符合这一范畴同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500r/min 。由于750r/min 无特殊规定下不使用，1000r/min 和1500r/min 使用广泛。查【2】表12-1可知，相应于额定功率Pe为3kw电动机型号分别为 Y100L2-4型和 Y132S-6型。现将这两种型号电动机关于数据列于下表2-1中。 表2-1 方案比较方案号电动机型号额定功率/ kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min) 一Y100L2-4 3.0 1500 1420 二Y132S-6 3.0 1000 960 由 i=nm/nw 知，方案一传动比i=11.80，而方案二传动比i=7.98。 通过上述方案比较可以看出方案一转速较高，质量轻，价格低，总传动比更适合单级减速器， 且价格低、成本较低，故选方案一较为合理。 Y100L2-4型，由【2】表12-2得电动机中心高H=100m,轴伸出某些用于装轴器轴段直径和长度分别为D=28mm和E=60mm。第三章、传动比及分派1、计算总传动比依照电动机满载转速nm 和工作机所需nw，按下式计算，机械传动总传动比：i=nm/nw （3-1）nm =1420 r/minnw=120.31 r/min代入数据，i=11.80 在该方案中，只有V 带和圆柱齿轮传动，故i=i 带i 齿 （3-2） 查【2】表34，i 带，i 齿有同步要满足条件，取i 齿=4，i 带=i/i 齿，则i 带=2.95。 第四章 传动装置运动及动力参数计算0轴（电动机轴）： n0=nm=1420r/min P0=Pd=2.97 kW T0=9550 P0/ n0=19.70 Nm轴（减速器高速轴）：n1= n0/i带=1420/2.95=488.4r/minP1=P00=2.970.95=2.82kWT1=9550P1/ n1=55.14Nm轴（减速器低速轴）：n2= n1/i齿=488.4/4=122.1r/minP2=P1=2.820.990.97=2.71 kWT2=9550P2/ n2=211.96 Nm轴（输送机滚筒轴）：n3= n2/1=122.1r/minP3= P2=2.710.990.99=2.66 kW T3=9550P3/ n3=208.05Nm将上述计算成果列于下表，以供查用。 表4-1传动系统运动和动力参数轴号 电动机一级圆柱齿轮减速器0轴 I 轴II 轴III 轴转速n/(r/min)1420488.4122.1112.1功率P/(kw)2.97 2.82 2.712.66转矩T/( Nm)19.70 55.14 211.96208.05传动比i 2.95 41第五章 V带传动设计 1、拟定计算功率由公式Pc= K AP可拟定计算功率Pc公式中：P所需传递额定功率，kWKA工作状况系数依照原动机工作条件，查【1】表10-7得 K A=1.2Pc=1.23=3.6 kW (5-1) 2、选取V带带型号依照Pc=3.6kW 和小带轮转速n1=1420r/min ，查【1】图10-8选定V带型号为普通A型。3、拟定带轮基准直径并验算带速（1）初选小带轮基准直径dd1查【1】图10-8可知，小带轮基准直径推荐值为80100mm，查【1】表10-8 取小带轮基准直径为dd1=100m（2）验算带速由公式：V=dd1n1/60000=dd2n2/60000(m/s) （5-2）计算可知 ，v=7.43m/s普通条件下v 应控制在5m/s25m/s,可知带速适当。（3）计算并拟定大带轮基准直径dd2dd2=dd1i=dd1n1/n2=290.7mm由上式计算出来dd2值，由查【1】表10-8中，取dd2=280mm实际传动比i=265/90=2.94误差为（2.94-2.91）/2.91100%=1.03%120（符合小带轮包角1规定）5、计算V带根数Z查【1】表10-4，由线性插值法可得P0=0.93+0.14*(1420-1200)/(14501200)=1.05kW查【1】表10-5，由线性插值法可得P=0.15+0.02*（1420-1200）/（1460-1200）=0.17 kw 查【1】表10-6，由线性插值法可得Ka=0.95+0.03*（151.35-160）/(170160)=0.924 查【1】表10-2，可得KL=1.03 由公式Z=Pc/P0=Pc/(P0+ P0)KaKL （5-6） 代入上面数据，可知Z=3.1(根) 取整数，故Z=3根。 6、计算单根V带预紧力F0 查【1】10-1可以查到A型带单位长度质量q=0.10kg/m，由公式F0=500(2.5/Ka1)Pc/(Zv)+qv2 （5-7）代入数据求得F0=143.26N 7、计算V带对轴压力Q 依照公式Q=2ZF0sin(a1/2) （5-8）=852.37N代入数据计算可得 Q=852.37N第六章 原则圆柱直齿轮传动设计 1、选取齿轮材料、热解决办法 依照工作条件，采用减速器是闭式软齿面传动。查【1】表12-1得： 小齿轮 45 钢 调质解决 HBS1=250 大齿轮 45 钢 正火解决 HBS2=200 2、拟定材料许用接触应力 查【1】表12-6，两实验齿轮材料接触疲劳极限应力分别为： Hlim1=480+0.93(HBS1135)=586.95MPa Hlim2=480+0.93(HBS2135)=540.45MPa 查【1】表12-7，接触疲劳强度最小安全系数SHlim=1.0，则两齿轮材料许用接触应力分别为： Hl=Hlim1/SHlim=586.95MPa H2=Hlim2/SHlim=540.45MPa 3 、依照设计准则，按齿轮接触疲劳强度进行计算由公式 d1(KT1/)*(u+1)/u*3.54*ZE/ QH21/3 （6-1）式中：u为齿数比4； 小齿轮转矩T1=55140Nmm; 查【1】12-3，取载荷系数K=1.1 ； 查【1 】12-4 ，查取弹性系数ZE=(189.8)(MPa)1/2 ； 依照闭式软齿面齿轮传动普通取0.31.4 ，这里取齿宽系数d=1; QH 以较小值QH2=540.45MPa带入。 故d1(1/)(u+1)/u*3.54*ZE/QH21/3 （6-2）将数据代入，得：d1=45.26mm 4、几何尺寸计算 齿数：由于采用闭式软齿面传动，小齿轮齿数推荐值Z1= 2040，取 Z1= 24 ；则 Z2= Z1i齿=96实际齿数比u= Z2/Z1=3.98 模数： m = d1/Z1=1.88mm 查【1】表5-1，将m转换为原则模数，取m=2 中心距：a=m(Z1+Z2)/2=2*（30+120）/2=120mm 齿宽：b2=dd1=45.26mm 取整b2=45 b1=b2+(5 10)=(65 70)mm，取b1=52mm 5、校核齿根弯曲疲劳强度F 由校核公式：F=2KT1YFYS/bd1m （6-2） 查【1】表12-5，两齿轮齿形系数、应力校正系数分别为： Z1= 24时，YF1=2.65 YS1=1.58 Z2=96时,用线性插值法 YF2=2.218 YS2=1.774 查【1】表12-6，两实验齿轮材料弯曲疲劳极限应力分别为： Flim1=190+0.2(HBS1135)=213MPa Flim2=190+0.2(HBS2135)=203MPa 查【1】表12-7，弯曲疲劳强度最小安全系数SFlim=1.0，两齿轮材料许用弯曲疲劳应力分别为： F1=Flim1/SFlim=213MPa F2=Flim2/SFlim=203MPa 将上述参数分别代入校核公式，可得两齿轮齿根弯曲疲劳应力分别为： F1=2KT1YF1YS1/（bd1m）=124.76MPaF1=213MPa F2=2KT1YF2YS2/（bd1m）=117.24MPa L10h满足规定，故选用6209型轴承。2、输入（高速）轴承设计（一）初选轴承型号由前面条件，试选取深沟球轴承，因其直径与轴第3段直径相等，故其直径取在D3=30mm，查2表15-4，可知，轴承代号为6206，轴承宽度B=16mm，基本额定动荷载Cr=15.0kN,基本额定静荷载C0r=10.0kN。由已知条件懂得工作时间为，且每天2班制工作，则大概总各种时间为（轴承预测寿命）L10h=365108=29200h（二）计算当量动截荷考虑到最不利状况，单个轴承所受径向力为R2=1222.47N向心轴承只承受径向载荷时P= R2=1222.47N（三）校核轴承寿命轴承计算寿命公式为：L10h=106C/P3/(60n) 查 1 表14-7，常温下ft=1，=3由之前成果可知，n= n1=488.4r/min，因此代入数据得：L10h=106C/P3/(60n)h=63042h 由于L10hL10h 满足规定，故选用6206型轴承第九章 键连接选取和校核 图 9-1 平键安装图1、低速轴（一）键尺寸计算轴1段d1=35.5mm，轴4段d4=47.5mm可知：d1= 35.5mm查【