机械设计课程设计设计一链板式输送机传动装置.docx

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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计一链板式输送机传动装置（5D）班 级：设 计 者学 号：指导教师：完成时间： 机械设计课程设计计算说明书目录一、传动简图的拟定. 3二、电动机的选择. 3三、传动比的分配. 5四、传动零件的设计计算. 7五、轴的设计及校核计算. .18六、轴承的选择和计算.33七、键连接的校核计算.36八、减速箱的设计. 38九、减速器的润滑及密封选择. 39十、减速器的附件选择及说明. 40十一、设计小结.43十二、参考文献.44 计算过程及计算说明一、 传动简图的拟定设计一链板式输送机传动装置工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日

2、），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为5%。链板式输送机的传动效率为0.95。（5D）原始数据：输送链的牵引力；输送链的速度；输送链链轮节圆直径。二、 电动机类型和结构型式的选择1、电动机类型的选择：根据用途选择Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机。2、功率的确定：工作机所需功率：因为；，把数据带入式子中，所以传动装置的总效率：联轴器效率=0.99，滚动球轴承效率=0.99，锥齿轮效率=0.97，圆柱齿轮效率（8级精度）=0.97，滚子链效率=0.96。所需电动机的功率：电动机额定功率：按选取电动机型号。故选的电动机3、电动机转速的确定：计算工作机轴工作转速：按表3-2(

3、P14)推荐的传动比范围，取锥齿轮、圆柱齿轮和链传动的一级减速器传动比范围分别为23、35和25，则总传动比范围为i=1275。故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000和1500r/min。4、电动机型号的确定由上可见，电动机同步转速可选750、1000和1500r/min，额定功率为4kW。因为1000r/min的电动机最常用，因此查表17-7(P178)选择电动机型号为Y132M1-6。电动机的主要参数见下表型号额定功率/kW满载转速(r/min)Y132M1-649602.02.0三、传动比的分配计算总传动比及分配各级的传动比1、 总传动比：2、 分配各级传动比:

4、设减速器的传动比为，高速级锥齿轮传动比为，低速级圆柱齿轮传动比为，链传动传动比为。按表3-2(P14)推荐的传动比范围，取锥齿轮、圆柱齿轮和链传动的一级减速器传动比范围分别为23、35和25。经验公式。为使大锥齿轮不至于过大，。故，取=4，则有锥齿轮啮合的传动比：，故。圆柱齿轮啮合的传动比：i2=/ i1=4.0111，。链传动的传动比：=3.975。3、 各轴的转速n（r/min） 电机轴的转速: 高速轴的转速： 中速轴的转速： 低速轴的转速：工作轴的转速：4、 各轴的输入功率P（kW）电机轴的输入功率:高速轴的输入功率:中速轴的输入功率:低速轴的输入功率:工作轴的转速：5、 各轴的输入扭矩

5、T（Nm）电机轴的输入功率:高速轴的输入转矩:中速轴的输入转矩:低速轴的输入转矩:工作轴的输入转矩:、依次为电动机轴，高速轴，低速轴，链轮轴和工作机轴的输入转矩。参数轴名电动机轴轴轴轴工作机轴功率P/kW43.963.803.653.47转矩T/nm39.839.4113.4435.71646.2转速r/min9609603208020.1传动比1343.975效率0.990.96030.96030.95046、 验证带速误差为，合适四、 传动零件的设计计算1.圆锥齿轮的设计计算已知输入功率，齿数比为2.5，小齿轮的转速为960r/min，由电动机驱动，使用期为10年（每年工作300天），两班

6、制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动，空载启动。（1）选定齿轮类型、精度等级，材料及齿数1）选用闭式直齿圆锥齿轮传动，按齿形制齿形角，顶隙系数，齿顶高系数，螺旋角=14，轴夹角，不变位，齿高用等顶隙收缩齿。2）该减速器为通用减速器，速度不高故选用8级精度。3）因传递功率不大转速不高，由表10-1选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为250HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为200HBS，二者材料硬度差为50HBS4）初选小齿轮齿数，则大齿轮齿数。（2）按齿面接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算，即1）小齿轮转矩2）试取载荷系数3）选取齿宽系数4）由表10-6查得材料弹性影响系数5

7、）由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限6）计算应力循环次数7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数8）计算接触疲劳许用应力9）试算小齿轮分度圆直径代入中的较小值得10）计算圆周速度v11）计算载荷系数齿轮工作时有轻微振动，查表10-2得由图10-8查得动载系数齿间载荷分配系数由大齿轮两端支承，小齿轮悬臂布置，查表10-9得轴承系数由则接触强度载荷系数12）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径取标准值13）计算齿轮的相关参数14）确定并圆整齿宽圆整取 (3)按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定弯曲强度载荷系数2）计算当量齿数3）查表10-5得,，4）计算弯曲疲劳

8、许用应力由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.82，=0.85取安全系数由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限按脉动循环变应力确定许用弯曲应力5）计算大小齿轮的并加以比较小齿轮的数值大取标准值m =3.75,与接触疲劳强度设计相同。 (4)大锥齿轮结构设计因为锥齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。有关尺寸按图10-39推荐用的结构尺寸设计。，故，具体参照大锥齿轮零件图。2.斜齿圆柱齿轮的设计计算已知输入功率，齿数比为4，小齿轮的转速为320r/min，由电动机驱动，使用期为10年（每年工作300天），两班制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动，空载

9、启动。（1）选定齿轮类型、精度等级，材料及齿数1）选用闭式斜齿圆柱齿轮传动。2）该减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度。3）因传递功率不大转速不高，由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为250HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为200HBS，二者材料硬度差为50HBS。4）选小齿轮齿数，大齿轮5）选取螺旋角。初选螺旋角（2）按齿面接触疲劳强度进行设计计算由设计公式进行计算，即1）小齿轮转矩2）试取载荷系数3）由图10-30选取区域系数4)由表10-6查得材料弹性影响系数5）由表10-7选取齿宽系数6）由图10-26查得，则7) 由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接

10、触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限8）计算应力循环次数9）由图10-19查得接触疲劳寿命系数10）计算接触疲劳许用应力则11）试算小齿轮分度圆直径12）计算圆周速度v13）计算齿宽及模数14）计算纵向重合度15）计算载荷系数齿轮工作时有轻微振动，查表10-2得由图10-8查得动载系数由表10-3查得齿间载荷分配系数由表10-9得轴承系数则接触强度载荷系数16）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径（3）按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定弯曲强度载荷系数2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数3）计算当量齿数4）查表10-5得,，5）计算弯曲疲劳许用应力由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数

11、=0.89，=0.9取安全系数由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限按脉动循环变应力确定许用弯曲应力6）计算大小齿轮的并加以比较小齿轮的数值大7）模数对比计算结果，取，已满足齿根弯曲疲劳强度。但是为了同时满足齿面接触疲劳强度，需按接触强度算得的分度圆直径，来计算应有的齿数故取，则8）计算中心距将中心距圆整为9）按圆整后的中心距修正螺旋角10）计算大、小齿轮的分度圆直径11）计算齿轮宽度取；12）计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙：13）计算齿顶圆直径、齿根圆直径： 14）齿轮旋向：小圆柱斜齿轮左旋，大圆柱斜齿轮右旋。（4）大齿轮结构设计因为齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故

12、以选用腹板式结构为宜。有关尺寸按图10-39推荐用的结构尺寸设计。，故，具体参照大齿轮零件图。3.链传动的设计计算已知输入功率，传动比为3.975，小链轮的转速为80r/min，由电动机驱动，使用期为10年（每年工作300天），两班制，输送机连续单向运转，工作时有轻微震动，空载启动。1）选择链轮齿数取小链轮齿数大链轮的齿数2）确定计算功率查表9-6得，查图9-13得，双排链，则3）选择链条型号和节距根据和主动链轮转速，由图9-11得链条型号为20A，由表9-1查得节距。4）计算链节数和中心距初选中心距取中心距为1200mm，相应的链长节数为故取链长节数由，查表9-7得，则链传动的最大中心距为5

13、）计算链速v，确定润滑方式又因为链号20A，查图9-14得润滑方式为：滴油润滑6）计算压轴力有效圆周力：链轮水平布置时的压轴力系数则7）计算链轮主要几何尺寸8）链轮材料的选择与处理根据系统的工作情况来看，链轮的工作状况采取两班制，工作时有轻微振动。每年300个工作日，齿数不多，根据表9-5得链轮材料选用40号钢，淬火 、回火，处理后的硬度为4050HRC。9）大链轮结构设计：大链轮齿顶圆直径：小链轮结构设计：小链轮齿顶圆直径： 齿全宽：轮毂宽度：五、轴的设计及校核计算输入轴的设计计算1已知：,2选择材料并按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS，根据课本P235（10-2）式，并查

14、表10-2，取。考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽，将直径增大5%，则d=18.44(1+5%)mm=21.2mm3.初步选择联轴器要使轴径d12与联轴器轴孔相适应故选择连轴器型号，查课本P351,查，。查机械设计课程设计P298，取LT4弹性套柱销联轴器，其额定转矩63Nm，半联轴器的孔径,故取，轴孔长度L=52mm，联轴器的轴配长度L1 =38mm。4.轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案如下图：（2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位为了定位半联轴器，1-2轴右端有一轴肩，取d2-3=30mm,L =50mm 选滚动轴承：因轴承同时承受有径向力和轴向力且受力不大，故选用系列角接触球轴

15、承。参考d2-3=30mm。查机械设计课程设计P153，表15-3 。选取标准精度约为03，尺寸系列7307AC。尺寸：故d3-4= d5-6=35mm，而l3-4=21mm 。此两对轴承均系采用轴肩定位，查表15-3，7307AC轴承轴肩定位高度h=9mm因此取d4-5=44mm,取，则l =70mm .取安装齿轮处的直径d6-7=30mm，使套筒可靠的压在轴承上，故l560.07d,取h=2.5mm,则此处轴环的直径d34=40mm.已知圆柱斜齿轮的齿宽为b1=73mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮端面，此处轴长l45lh，取 =71mm。以箱体大圆锥齿轮中心线为对称轴，取，。(3) 轴上

16、零件的周向定位：大锥齿轮与轴、小圆柱斜齿轮与轴采用平键连接，即过盈配合。由设计手册，并考虑便于加工，取大锥齿轮与轴、小圆柱斜齿轮与轴处的键剖面尺寸，圆柱斜齿轮键长L=B-（510）=63mm，大圆锥直齿轮键长L=36mm。配合均用H7/K6，滚动轴承采用轴肩及套筒定位。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为K6。(4) 轴圆角：245度输出轴设计（轴）已知：输出轴功率为，转速为,转矩为,大圆柱齿轮的分度圆直径为，齿轮宽度。 1.选择轴的材料选取轴的材料为40Gr（调质），取. 2. 按扭矩初算联轴器处的最小直径则：，考虑到输出轴与链轮相连有一个键槽，与圆柱斜齿轮相连有一个键槽，轴径应当增大

17、。，将直径增大5%，则d=38.8(1+5%)mm=40mm，取轴端最细处直径为。 3. 轴的结构设计（1）拟定轴的装配方案如下图：（2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位按零件的安装顺序，从最小轴径处开始设计： 轮轮毂与轴段：该轴段安装链轮轮毂，此轴段设计与链轮轮毂同步设计。该处轴径取，链轮轮毂宽度为80mm，轴的长度略小于轮毂孔的宽度，取。 封圈与轴段： 在确定轴段的轴径时，应当考虑链轮的轴向定位以及密封圈的尺寸。链轮用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，该处轴的圆周速度小于，可选用毡圈密封，查表16-9选毡圈,则。轴承端盖外缘到链轮距离为，取。（） 轴承与轴段及轴段的

18、设计： 轴段及轴段上安装轴承，有径向力存在，采用角接触球轴承，由轴段到轴段需要有安装轴肩，轴肩高度为，取，则轴段及轴段的轴径为，查表15-1选取角接触球轴承。轴承内径为，轴承外径为,宽度为。轴承采用脂润滑，故需要甩油环，甩油环宽度定为,则轴段的长度为。根据轴承外径确定轴承端盖：查图6-27，选取铸铁制造的透盖，另一端选用铸铁制造的闷盖。主要尺寸：,。轴承螺钉选用M8，用六个螺钉固定。因为轴承均为配对使用，故轴段轴径，轴承端盖用闷盖，尺寸与上同；长度。轴段的长度。轴上的周向定位大圆柱斜齿轮与轴用键连接查机械设计课程设计取，L=B-(510)=56mm 。同时保证齿轮与轴有良好对中性，选择齿轮轮毂

19、与轴合为H7/m6,滚动轴承的轴向定位有过渡配合来保证，轴尺寸公差为m6。链轮与轴用键连接查机械设计课程设计取，L=B-(510)=70mm 。同时保证齿轮与轴有良好对中性，选择齿轮轮毂与轴合为H7/m6,滚动轴承宇宙的轴向定位有过渡配合来保证，轴尺寸公差为m6。确定轴的倒角尺寸：2。4.轴的强度校核（1） 弯扭校核1） 大斜齿轮上的作用力的大小由于大斜齿轮受力与校核轴2时小斜齿轮的受力互为作用力与反作用力，则圆周力：径向力：轴向力：2） 链轮对轴的作用力链轮对轴只作用一个水平的压轴力，则压轴力：3） 绘制轴受力简图（如下图）4） 轴承支反力：水平面上的支反力：解得：,垂直面上的支反力：解得：

20、，5） 求弯矩，绘制弯矩图（如下图）6） 合成弯矩：7） 求扭矩：8） 判断危险截面并验算强度剖面B弯矩最大，而直径相对较小，故剖面B为危险截面。因为轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力：前面已选轴的材料为钢，调质。查表得：=60MPa因为，所以其强度足够。（2） 疲劳强度校核1） 判断危险截面因为截面I处相对弯矩较大，而且轴肩处倒角也会增加其应力集中，所以截面I为危险截面。2） 截面I右侧抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面I右侧的弯矩：截面I上的扭矩：截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力：轴的材料为40Gr，调质处理。查表可知：。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数，查表

21、可知：轴材料的敏性系数故有效应力集中系数为：查表可知：尺寸系数，扭转尺寸系数轴按磨削加工，查表可知：表面质量系数轴未经表面强化处理，即综合系数：碳钢的特性系数：，取，取于是，计算安全系数：故可知其安全。六、轴承的选择与计算输出轴轴承7310AC角接触球轴承两个轴承分别受到的总的径向力为：查表可知：轴承内部轴向力：计算当量动载荷：，故：，故： 查表可知：轴承1：轴承2：校核寿命：因，故仅需要校核轴承1。查表可知：。则故轴承寿命足够。七、键的计算校核1.输入轴上的键联轴器处：轴径，满足强度要求。小锥齿轮处：轴径，满足强度要求。2.中间轴的键的校核计算：大锥齿轮处：轴径，满足强度要求。小斜齿轮处：轴

22、径，满足强度要求。3.输出轴键的校核：链轮处：轴径，满足强度要求。大圆柱斜齿轮处键的校核：轴径，满足强度要求。八、减速箱的设计箱体采用水平刨分式，刨分面与轴线平面重合，将箱体分为箱盖和箱座两部分。材料选为HT150。箱体设计主要是在满足强度，钢度的前提下，同时考虑结构紧凑，制造方便，重量轻及使用等方面要求进行设计。名称代号尺寸/mm高速级锥距131低速级中心距175箱座壁厚8箱盖壁厚8地脚螺栓直径16mm，M16地脚螺栓数目6地脚螺栓通孔直径17地脚螺栓沉头孔直径33箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘50箱座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径9mm，M10箱座与箱盖连接螺栓直径7.2mm

23、，M8连接螺栓的间距150200轴承盖螺钉直径M8视孔盖螺钉直径M6定位销直径6mm轴承旁凸台半径14凸台高度结构确定外箱壁至轴承座端面距离42大齿轮齿顶圆与内箱壁的距离8齿轮端面与内箱壁的距离8箱盖肋板厚度7箱座肋板厚度7轴承盖外径由轴承确定轴承旁连接螺栓距离九、减速器的润滑及密封选择1、 传动零件的润滑因为减速器的齿轮圆周速度，所以选用浸油润滑。油面高度 。2、 滚动轴承的润滑因为浸油齿轮的圆周速度，所以滚动轴承均采用脂润滑。3、 轴承的密封因为轴承采用的是脂润滑且接触面速度，所以采用毡圈密封。十、减速器的附件选择及说明1、 视孔和视孔盖确定检查孔尺寸为，螺钉数4，2、 通气器的选用选择简

24、易式通气器3、 油标的选用选用圆形油标，尺寸为：4、 油塞的选用六角螺塞及封油圈尺寸：5、 吊钩吊耳的选用吊钩尺寸为：吊耳尺寸为:6、 定位销尺寸确定定位销直径可取（为凸缘上螺栓的直径）长度应大于分箱面凸缘的总厚度。7、 起盖螺钉的确定为便于开启箱盖，在箱盖侧边的凸缘上装一个启盖螺钉。取的螺钉，材料为。 十一、设计总结三周的课程设计即将结束，通过三周的课程设计的学习，我初步的掌握了AUTOCAD软件的绘图方法，了解到了设计的一些基本步骤和过程。这些基础的技能掌握有助于我在将来的学习工作中使用。设计过程与老师和同学们的讨论、交流也使我发现了自己的许多不足，为我今后的学习指明了方向、奠定了基础。总

25、之，三周的时间虽然短暂，但在这三周的时间所学的知识和方法是受益终生的！ 十二、参考资料1、 机械设计课程设计.李育锡.高等教育出版社 20082、 机械设计. 第八版. 濮良贵，纪名刚. 高等教育出版社，20063、 机械原理. 第七版. 孙桓，陈作模，葛文杰. 高等教育出版社，20064、 工程制图基础. 第二版. 孙根正，王永平. 西北工业大学出版社，20055、 机械制图. 第二版. 臧宏琦，王永平. 西北工业大学大学出版社，20046、 机械精度设计与检测技术 王玉 国防工业出版社，20087、 AUTOCAD2007中文版标准教程 夏文秀，倪祥明，胡仁喜，2006电动机工作功率=4KW，转速= 960r/min选择Y132M1-6三相异步电动机各级传动比：各轴转速：各轴功率：各轴扭矩：锥齿轮重要参数：斜齿轮重要参数： m =2.5链轮的重要参数：链号：20A截面 I右侧安全各轴承满足寿命要求各键满足强度要求选毡圈密封41