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1、机械设计基础课程设计计算说明书设计题目带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器系机电工程系专业数控技术目录一、设计任务书O二、带式运输送机传动装置设计1三、普通V带传动的设计5四、直齿圆柱齿轮传动设计6五、低速轴系的结构设计和校核9六、高速轴结构设计16七、低速轴轴承的选择计算18八、低速轴键的设计19九、联轴器的设计20十、润滑和密封20H、设计小结21参考资料22.设计任务书一.设计题目设计带式输送机传动装置。二.工作条件及设计要求L设计用于带式运输机的传动装置。2 .该机室内工作，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 .在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为
2、十年，大修期为3年。三.原始数据第三组选用原始数据：运输带工作拉力F=1250N运输带工作速度V=1.5ms卷筒直径D=240mm四.设计任务L完成传动装置的结构设计。2 .完成减速器装备草图一张（Al）。3 .完成设计说明书一份。二.带式运输送机传动装置设计电动机的选择1 .电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机2 .电动机功率的选择：PE=Fv/1000=2000*1.1/1000=2.2kw3 .确定电动机的转速：卷筒工作的转速nW=1.1*60*1000(*D)=60*1000*1.1/(3.14*400)=52.55rmini总=电动机川卷筒二n”
3、/九卬=750/52.55=14.27i总=电动机川卷筒二/九卬=1000/52.55=19.03因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选750rmin的比较合适。5 .分析传动比，并确定传动方案(1)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的性能、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。传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级
4、直齿圆柱齿轮减速器(由机械设计基础课程设计指导书表2.2V带传动比在24比较合适，圆柱齿轮传动比在35比较合适，i=620在8.37-12.55范围内）选用V带传动是V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，还可以缓和和冲击振动。齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广、使用寿命较长。由于本运输送机是在室内，考虑工作的背景和安全问题，固在齿轮区采用封闭式，可达到更好的效果。6 .传动装置的总功率由图1可知：77总带承.齿.承联承.卷由表9-3可知。初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度0.87查表可知77总=096*099*0.97*0.99*099*
5、0967 .电动机所需的工作功率Pd=Pe/总=2.2/0.87=2.53查机械设计课程设计手册表12-1可知。符合同步转速750rminY132M-8适合，考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格比较，则选n=750rmin0即确定Y132M8,其额定功率=3KW,满载转速为710rmino8 .分配传动比i总=n11w=71052.55=13.5又i总=i带i齿取i齿=4则i带=3.3759 .计算各轴的转速tn1=7I。=188.3rmin【轴】i得3.375n满710/.n11=52.55rnU轴i带i齿3.375*410 .计算各轴的功率P1=P额7帮=2.52*O.96=2.42k%P
6、11=P1-77承77西=242*O.99*O.97=2.32A%P卷=p承7联=2.32*O.99*O.99=2.27kwIL计算各轴的转矩P253T=9550=9550X.=34.03Nmn浦710P942TI轴=9550=9550X=122.73Nm例nr188.3P232TnM=9550=9550X-=421.62Nm口利n52.55POOT卷=9550上=9550X=399.81Nm卷nw52.5512.运动和动力参数计算结果列出表参数电动机轴I轴口轴卷筒轴转速n(rmin)710188.352.5552.55输入功率P(kw)2.532.422.322.2输入转矩T(Nm)34.0
7、3122.73421.62399.81传动比i3.37541效率0.960.960.94三.普通V带传动的设计设计说明书匕骤计算及说明结果1)计查表10-4可知取KA=1.2KA=L2功率则PC=KA,P实=1.2*2.52=2.64kwPC=3.02Kw2)选据PC=3.02KW和=710rmin由图10-3可知选A型带A型带型3)确由表10-1可知，确定ddi=140ddl=100带轮710则dfl2=i1(l-e)=上匕*140*(1-0.02)=517.325188.3dd2=530mm准百查表取标准值dcl2=530mm4)验V-HIdInl_%*140*710_202msV=5.2
8、02因为带速60*100O60*1OOO5msvl20386.5求8)确据ddi和nI,查表10-5可知PO=O.59kwi=2.01和PO=0.59kw带的查表10-6可知%=0.10.由小轮包角查表10-7P。=O.IO数ZK=0.96O查表10-3可知KL=I.05.则有取Z=4P2-_c_379“(0.59+0.10)0.961.059)单口5Pc2.5-2F。=ZVcK0+qvV带FO二=119.121的初50X3.02(22_5_一D+0,ioX(5.202)2119.12N4x5.2020.96力10)Fq=2ZF0sin(-)=24119.12.sin()928.5N22FQ=
9、928.5N用在的力四.直齿圆柱齿轮传动设计设计说明书步骤计算及说明结果(1)选择齿轮材料和精度小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS0因为是普通减速器，有表112选用8及精度。小齿轮选用45钢调理，硬度为2172E大齿轮选用45钢正度为169217HBS(2)接触疲劳强度设计载荷系K小齿轮转矩T1齿数Zl和齿宽系数裔许用接触应力H两齿轮均为刚质齿轮，由式(116)可求出d值，先确定有关参数与系数；查表11-3取K=LIK=I.1p242T1,lh=9550=9550=1.227Nmm啾n1188.3T1=1.22710NmmZ1=2
10、0Z2=79llHliml=560MHlim2=53OJVSH=1.0小齿轮齿数取乙=20.则大齿轮齿数为Z2=79,单级齿轮传动对称布置，由表11-5取齿宽系数a=1由图11-8查得。HHm=560MpaHIim2=530MPa查表H-7查得安全系SH=Lo。按预期寿命10年，单向运转，两班制工作，计算应许用接触应力H力循环次数M则N1=6OnjLh=60477.6l10525xl6=1.191097N11.191093小n2=.=4=2.98x10由图IiTi得ZM=I。H1=560PZ,2=1.07,由式(11.9)有 H1 =。HIimI ZnI = 560 MPa = 560MpaS
11、lJ1 H2 = H2Zn2 = 530x1.07 MPa = 567 .IMpaSH1由式(11. 6)得d 76.433KT (U + 1) 0,向。H2H2 =567.1“ZIOl.l4.2191055分度=y1x4x(560)2圆直径(3)几m=支=父/2=2.36查表4-3.取标准模数zl20En=2.5mm何尺寸m=2.5mm.d1=mz1=2.520=50mmd1=50mm计算d2=mz2=2.579=197.5mmd2=197.5mb=Oddl=150=50mmb1=60mm则b,=50mmb1=b2+10=50+10=60mmb2=50m儿a=m(Zl+Z2)/=2.5(20
12、+79)Amm=123.75nma=123.75n何尺寸计算(4)按根据式11.7,如。F。F,则校验合格由表11-9查得齿根弯。耳ml=440Mpa。耳m2=410Mpa由表11-7查得SF=L3。由图曲疲劳11-10查得YZl=Yz2=1强度校opl=oF.IYZl_440X1Mna=338Mna核Sp1.3许用opl=耳g2Yz2_4101Mna=315MnaSp13弯曲应力由表11-6查得Yfi=2.81Yf32=225齿形Ysi=1.56Ys2=1.77由式IL7得系数及口2KT1772l.l4.219105CQl1F=bI-YFlYy=2.811.56应力修bm2Z,r,s,502
13、.5220正系数63.7MPa0F1=338MpaOE=O耳Wk=63.7225xl77=57.87MPa0F,YfiYsi2.811.56l强度315Mpa可见弯曲疲劳强度足够J校核zd1n13.1450477.6.1,60100060x1000可知选8级精度合适齿轮圆周速。/=338也F2=315oFi=63JMF1。F2=57.877F2V=1.25m五.低速轴系的结构设计和校核一.低速轴的结构设计L选择轴的材料及热处理方法，并确定许用应力。选用45号钢，正火处理，查表12.1得抗拉强度。=600Mpa,查表12-4得许用弯曲应力卜b=55Mpa2.估算最小直径：dN3/少:1骨2=查表
14、12-2取OllO则dC3陛=1103203=28.28mmn2V119.4考虑轴外伸端和联轴器用一个键连接，故将轴径放大5%。查机械设计基础课程设计指导书附表9.3可知联轴器选HL2。轴径放大5%即取d=30mm合适。2、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，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度I段：联轴器取D=30,L=82则d1=30nn长度取Ll=78Vh=2cc=2mmIl段：d2=d1+2h=30+22=38mm.d2=38mm初选用6
15、008型深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为15mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故Il段长：L2=42mmIII段直径d3=4OmmL3=37mmIV段直径d4=46mm长度取L4=50-2=48mm但此段左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将V段直径为55mm由手册得：c=2.25h=2c=22.25=4.5mmd5=d42h=46+24.5=55mmV段直径d5=55mm.长度L5=8mmVl
16、段直径=4Omm.长度=37-8=29mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=107mm二,低速轴的校核按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知di=197.5mm求转矩：已知Tz=162370Nmm求圆周力：Ft根据课本式得L2T22162370-ZiCURTFt=-Z=1644.25Ntd1197.5求径向力Fr根据课本式得耳=耳tana=1644.25tan2Oo=598.46N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=53.5mm绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）MC1=16Nm三b轴承支反力:FFAy=FBy=寸=299.2INFRZ=Ik=5=822.13N由两边对称
17、，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为Mci=FAyL=299.21*53.5=16Nm绘制水平面弯矩图（如图C）截面C在水平面上弯矩为：MC2=43.984NmMc=J(MCI)2+(MC2)2=162+43.9842=46.8Nm绘制合弯矩图（如图d）图d绘制扭矩图（如图e）T2=162.37NmACB图e转矩：T2=162.37Nm绘制当量弯矩图（如图f）图f转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取。=0.59,截面C处的当量弯矩：MeC=M+(T)21/2=46.82(0.59162.37)2，/2=106.62Nm校核危险截面C的强度由式(6-3)crc=ec0.1d43=1IMpa
18、-lb=55Mpa该轴强度足够。六.高速轴结构设计输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45号调质处理，硬度(217255HBS)根据课本取c=110d110V(2.11/4776)mm=18.04mm考虑有键槽，将直径增大5%,则d=18.04(1+5%)mm=18.94，选d=20mm2、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，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定(2)确定轴各段直径和长度I段：直接连V带轮d1=20mm长度取=30mrnVh=2cc=2.5mmIl段：d
19、2=d1+2h=20+22.5=30n.d2=30mm初选用6007型深沟球轴承，其内径为35mm,宽度为14mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为18mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm,故H段长:L2=42mm川段直径d3=35mmL3=32mmIV段直径d4=42mm长度取L4=60mm此段为齿轮轴部分，且齿轮轴在中间左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将IV段直径为42mm由手册得：c=1.75h=2c=21.75=3.5mmd5=d4+2h=35+23.5=42mmV段
20、直径d5=50mm,长度L5=55mmVl段直径de=35mm.长度L6=30mm七.低速轴轴承的选择计算已知nr= 119.4rmin2、计算输出轴承(2)计算轴向载荷FAy、Faz两轴承径向反力：FAy =FBy=与=299.2 INFRZ = FBZ=十= 822.13N(3)计算当量动载荷PP = JFAy2 + FAZ2 = 299.21 2 822.13 2 = 874.885N计算轴承寿命Lh根据手册6008型轴承Cr=17000N, =3根据工作要求，查课本表19-9得：L=IQ表1210得f,=1.0.Lh =a Z 、3IO6 ftC而记16667f ftcY Lh Lh
21、= IO 52 5 16 = 41600 hLhIO6 flC 60n Fp p /16667ftcY _ 16667( l,017000 Y 丁吊 J -IT时 LoX 874.885)= 1024110.84 Lh故此轴承预期寿命足够八.低速轴键的设计由前面可知，低速轴齿轮的直径为042mm,轮宽度50mm(I)平键类型和尺寸选择:选A型平键，根据轴径直径d=40mm和轮宽度50mmo从表12-6查得键的截面尺寸b=12h=8L=40mmo此键的标记为1240GBT1095-1990o(2)校核挤压强度工作长度I=L-b=40-12=28mm由Tl=I.6237XioSNmm,查表12-6
22、得p=(100-200)Mpa,则41.62371051%=Fx808jpa=69Mpa同(3)校核剪切强度查表12-6得E=90Mpar=2T=21.6237XlO-rdbl421228lj故挤压和剪切强度足够。九.联轴器的设计(1)类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高,故选用弹性柱销联。(2)载荷计算由1=K7可知其中七为工作情况系数，由课本表5-2得KA=L3计算转矩，=KAT=1.3xl62.37=211.081Nm(3)型号选择根据二，轴径d,轴的转速n,查标准GB/T5014-2003,选用HL2型弹性柱销联，其额定转矩工1=315Nm许用转速n=56
23、00rmin。因为Tc=211.081NmT11故符合要求十.润滑和密封L密封由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2.润滑对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v12ms,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3(50mm对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量,单级传动,每传递IKW需油量VO=O.35
24、0.7m3o对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十一.设计小结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。(1)通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(2)学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。(3)进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料(手册、图册、标准和规范等)以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。参考资料1李文主编、机械制图、天津大学出版社。2韦林、李小红主编、机械结构分析与设计、北京理工大学出版社。3陈立德主编、机械设计基础课程指导书（第三版）、高等教育出版社。
