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1、机械设计课程设计任务书姓名： 田毅 班级：交通运输工程 2 班 学号： 201131150118 指导老师：夏红梅设计时间： 2013.12.1 2013.12.26华南农业大学工程学院目录1机械设计课程设计题目及传动方案 32电动机的选择计算 43传动装置运动和动力参数的选择计算 53.1分配传动比 53.2运动和动力参数计算 54传动零件的设计计算 74.1减速器外传动及传动零件设计 74.2减速器内传动及传动零件设计 85轴的设计计算 125.1高速轴 125.2中间轴 135.3低速轴 156轴承的设计 177联轴器的设计 188键的设计 189润滑与密封 1910箱体及附件的结构设计
2、和选择 1911设计小结 2012参考资料 201机械设计课程设计题目及传动方案设计题目：带式输送机传动装置传动方案：链传动两级圆柱齿轮减速器 电机一两级圆柱齿轮减速器一链传动一工作机5电动机4联轴器3减速器2链传动1输送带鼓轮设计参数：输送带的牵引力：F=10KN 输送带的速度：v=0.48m/s 提升机鼓轮的直径：D=390mm设计要求：1）输送机运转方向不变，工作载荷稳定。2）输送带鼓轮的传动效率取为0.97。3）工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时2电动机的选择与计算（1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用 丫系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结 构，电压38
3、0V。FW（2） 选择电动机容量，电动机所需工作功率为Fd，工作机所需功率传动装置的总效率为确定各部分的效率为：滚子链传动效率10.96，滚动轴承（一对）效率2 =0.99，联轴器传动效率4 = 0.99闭式齿轮传动效率 3=0.97，输送带鼓轮传动效率5° 97。代入得 0.833所需电动机功率为Fd5. 76kW因载荷平稳，电动机额定功率 Rd略大于Pd即可，查表：丫系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为7.5kW.（3）确定电动机的转速nw601000v28. 65r / minD通常，链传动的传动比常用范围为2-5，二级圆柱齿轮减速器为8-40，则总传动比的范围为ia 16
4、200，所以电动机转速的可选范围为Ind匚入 (16 200)28.65r/min (4585730) r/min符合这一范围的同步转速有 750,1000,1500和3000r/min。选用1500r/min和1000r/min的电动机进行比较，查表得：(安装型定为B3)万案电动机型 号额定功率/kw同步转速/ 满载转速(r/mi n)外形尺寸L安装尺寸A电动机 中心高H轴伸尺寸D,E,F1Y132M-47.51500/1440515216132+0.018,80,102Y160M-67.51000/970600254160+0.018,110,12由于方案1转速高，占用体积也小，故采用方案
5、1.3传动装置运动和动力参数的选择计算3.1分配传动比(初步)(1)总传动比i anmnw如 50.2628. 65(2)分配传动比,取滚子链传动比i343，则对于展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比i121.4i23 (低速级传动比)，总传动比I16. 75i 34，id 2316. 75，解得 i 124. 84i 233. 463.2计算传动装置的运动和动力参数电动机轴P)5. 76kWn0 nw 1440r / min9550 P038. 2N mn°1轴(高速轴)n。1440 r: minP1Po 45. 70kWTni2轴（中间轴）n2ii 12P2P 2 35.47kW
6、Tn23轴（低速轴）n3i23F3F2 2 35.25kWn33-4轴（鼓轮轴）4 i34P4F3 2 14. 99kW9550 弓 37. 8N m ni297. 52 r . minF29550 Z 175. 6N mn285. 99 r minF39550583. 1N mn328. 66 r minT49550 空 1662.8N mn4各轴运动和动力参数轴名功率P/kw转矩T/N m转速传动比效率输入输出输入输出电动机轴5.7638.2144010.991轴5.705.6437.837.414404.840.962轴5.475.42173.8173.8297.523.460.963轴
7、5.255.20583.1577.385.9930.954轴4.994.941662.81646.228.664传动零件的设计计算4.1减速器外传动及传动零件设计链传动由之前的计算，得知从减速器箱体出来后就是链传动，即低速轴输出P=5.20kw,n=85.99r/min,传动比 i=3 （滚子链）1链轮齿数选Z1=25,大齿轮齿数Z2=i*Z仁3*25=752链条节数初定中心ao=4Op,则Lp 2空却空 上（生 勺）2=131.6节p 2 a。2取链节数为1323计算功率Ka1.0, PcKaP5.20kW （载荷平稳）4链条节距由式PoPC估计此链传动工作，Kz （3）108 1.34，采
8、用单排链，km 1.0，KzKmz 19m故P03. 88kw，查表得当n=85.99r/min时，12A链条能传递的功率为4.0kW,故采用12A链条，节距p =19.05mm5实际中心距将中心距设计成可调节的，不必计算实际中心距。可取a a040p762mm6计算链速v= =P"0. 68m/ s0. 6m/ s，符合一般规定。60 10007作用在轴上的压力取 Fq 1.3F , F 1000 Pc7647. 1N，FQ9941. 2Nv8润滑方式查表得可选用L-AN100（040C环境），人工定期润滑或滴油润滑均可。4.2减速器内传动零件设计设计的减速器为两级直齿圆柱齿轮减速
9、器1高速级传动比i 1=4.84，高速轴转ni=1440r/min，传动功率Pi=5.64kw，采用软齿面。(1) 选择材料及确定许用应力小齿轮材料选用40MnB调质，齿面硬度为 241-286HBS Hlim1 730MPa，FE1 600MPa大 齿轮为 ZG35SiMn调质,齿面 硬度为 241-269HBS，Hlim2 620MPa， FE2 510MPa应力循环次数N 8 300 1 6 6 0 480 1.1 109 次查表得寿命系数Khn 0.92 ； Kfn0.86。取 Sf 1.25, Sh 1,hK HN H lim 10.92 7301MPa671.6MPa0.92 62
10、01MPa570.4MPaK FN FE11 =SF0.86 6001.25MPa412.8MPaF 2=0.86 5101.25MPa350.9MPa(2) 按齿面接触疲劳强度设计设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.2，齿宽系数d 0. 8小齿轮上转矩T19.55 106旦 3.6 104N m取ZE189. 8, Zh2. 5d13 2KTi 11 ( ZEZHi1H 22=45.42mm齿数取乙23，则乙4. 8423111，模数d1m=Z11. 97mm)故实际传动比i 1111"23 4.83 齿宽,b= dd 10. 845. 42mm36.34mm取b145mmb2
11、40mm m=2mn实际的 d1Z1m 23 2mm46mm,d21112mm222mm中心距a警（46222)/134mm（3）验算轮齿弯曲强度齿形系数表查得Ya12. 80 ； YFa22.20 ； Ysa11.58 ； YSa21.82F1F2(4)（5）采ha*2KTYFaY j - Sa1b2m Z1YFa2Ysa2F1 YFaYsa1计算圆周速度106. 8MPa96.6MPad1n1v60 1000齿轮的其他参数用F1F 23. 41 m s1. 0, c*0. 25, haha * mda2d22ha226mm齿根圆直径df1d12hf41mmdf2d22hf217mm50mm
12、d12ha齿顶圆直径da1412. 8MPa350. 9MPa，安全。，查表知选用8级精度即可。2.0, hf(ha *c*) m 2. 502低速级传动比i 2=3.46，中间轴转速 n2=297.52r/min，传动功率巨=5.42kw,米用软齿面。(1)选择材料及确定许用应力小齿轮、大齿轮材料均选用40M nB调质，齿面硬度为241-286HBS,Hiimi 730MPa， fei 600MPa应力循环次数N 8 300 1 6 6 0 480 1.1 109 次查表得寿命系数 Khn 0.92 ； 50.86。取 Sf 1.25, Sh 1,K hn h lim 10.92 730h1
13、= 世 巴四MPa 671.6MPaJSh1f1=KfN FE10.86 6001.25MPa412.8MPa(2)按齿面接触疲劳强度设计设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.2，齿宽系数d0.8小齿轮上转矩T29. 55 106旦1. 76105N m取Ze189. 8, Zh 2. 5d1i 21 ( ZEZHi 2 H)2 =69.78mm齿数取乙28，则Z2d13. 462896. 88，模数 m=_2. 49mm,z1故实际传动比i 12!283. 46，齿宽 b= dd10. 868. 9mm 55.12mmJ取 b165 mm b260 mm, m=2.5mm,ha*1.0,c
14、*0. 25, haha * m 2. 5, hf齿顶圆直径da1d12ha75mmda2d22ha247. 5mm齿根圆直径df1d12hf63. 75mmdf2d22hf236. 25mm(5)齿轮的其他参数 采用正常齿制，则(ha * c*)m 3. 125实际的 d1 z1 m 28 2.5mm 70mm, d2972. 5mm 242. 5mm中心距ad1d22(70242. 5)/ 2156. 25mm齿形系数表查得YFa12.65 ； YFa2F12KTYFa1YSa1bm乙171. 6MPaF2YFa2YSa2160. 8MPaF1 YFa$Sa1(4)计算圆周速度v。(3)验
15、算轮齿弯曲强度2.22 ； Ysai 1.61 ； YSa21. 80F】1412.8MPaf】2412. 8MPa,安全。d1n26010001.09 ms ，查表知选用9级精度即可5轴的设计计算5.1高速轴轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从左至右直径分别为32mm,40mm,50mm,40mm,32mm,27mm,22mm 长 度 分 别 为 17mm,12mm,45mm,113.2mm,17mm,20mm,38mm由于小齿轮太小，故将小齿轮和轴并在一起设计成齿轮轴，由之前算的数据，得:da1 50mm， d46mm,45mm,23，T137.4N m,取20，得直齿圆柱齿轮上圆周力F”=1
16、626.1N，径向力FrF tan 591. 9N（1）求垂直面的支承反力2 8FF1v匚 436. 1NFqFr%155.8N3. 8（2）求水平面的支承反力F1H2. 8 t 1198.2NF2HFtF1H427.9N3. 8（3）求垂直面和水平面的弯矩图：MtFvL 23. 0N mM印 L 61. 7N m(4) 合成弯矩图Ma.23. 0261. 7265. 8N(5) 危险截面的当量弯矩MeMa2( T)269. 5Nmb 650MPa ,查表得ib60MPa ,则6022. 6mm而di22.6mm故设计合理。(6) 计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用45钢，调制处理，5.2中
17、间轴轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从左至右直径分别为32mm,44mm,50mm,44mm,38mm,35mm,32mm 长 度 分 别 为 17mm,9.5mm,50mm,35.7mm,65mm,10mm,17mm由之前算的数据，得：d250mmd138mm，小齿轮*70mm da175mmZ128，大齿轮d2222mmda2226 mmZ2111，T173.8Nm,取20，得直齿圆柱齿轮上圆周力2TFt 21 =1565.8N，Ft - d 2径向力FrFt tan569. 9NJFr'1F tan=4965.7N求垂直面的支承反力(1)2Td11807. 4N(2)F1HF2H1
18、442Fr51Fr890. 9N195. 7543.817718621486.4N求水平面的支承反力144. 2F51F195. 72447. 8N1494486623694083. 7N(3)求垂直面和水平面的弯矩图:45. 9N mMaH1F1H L126. 1N m%2F2vL 75. 7N mMaH2F2H L'208. 7N m(4) 合成弯矩图Mi'Mavf2Ma2134.2N/ 22-Ma2 Ma2M2222. ON(5) 危险截面的当量弯矩Me, Ma2 ( T)2245. 3N m(6) 计算危险截面处轴的直径60MPa ,则轴的材料选用45钢，调制处理， b
19、 650MPa ,查表得ib3MeYo. i6034. 4mm而di34.4mm故设计合理。5.3低速轴轴的形状如图，由齿轮数据，定轴从46mm,50mm,54mm,60mm,65mm,60mm,54mm左至右直度 分30mm,30mm,25mm,89.7mm,60mm,17mm,25mm由之前算的数据,得：da 247. 5mm， d242. 5mm,97T577. 3N m,取20，得直齿圆柱齿轮上圆周力 Ft 空=4762.1N,d径向力FrF tan1733. 2N(1)求垂直面的支承反力132.2Fr1122. 1N204. 2Fr611. 1N(2)求水平面的支承反力F1H61F3
20、083.0N204. 2F2HFF1H1679. 1N(3)F力在支点上产生的反力F1F53. 5F204. 22604. 6N99602609. 512545.8N(4)绘弯矩图:MLF1vL80.7N m印 L 221. 7N mF 力产生的弯矩： M2FF1F 204. 2mm 531.在 3 点处： MaF F1F 72mm 187. 5N m(5) 求合成弯矩，考虑最不利的情况，Ma. MaV2MaH2MV423.4N m,而 M,F531. 9N m(6) 求危险截面的当量弯矩，由(5)可知，在2处的截面最危险，其当量弯矩Me；M2f2 ( T)2634. 7N m(7) 计算危险
21、截面处轴的直径轴的材料选用45钢，调制处理，b 650MPa ,查表得胡 60MPa ,则I Md ； 47. 3mm而54mm 47.3mm 故设计合理。V0. 1606轴承的设计(1) 高速轴：由此前设计的高速轴选定滚动轴承代号为7305AC的角接触球轴承(一对)，已知轴承载荷Fr 1436.1N，Fr 2155.8N，n=1440r/min,预期寿命 Lh38400h(8 16 300) ，Fs10.68Fr1296. 5N，Fs20. 68Fr2105. 9N，因为Fs1Fs2，所以轴承2为压紧端，轴承1为放松端，Fa1Fa2296. 5N，查表得 e=0.68，而 F/Fn 0.68
22、，Fa2/Fr2 1.9，查表得：X仁1，丫仁0, X2=0.41，丫2=0.87,故当量动载荷为P 汴1丫乓436. 1NP2X2Fr2Y2Fa2321.8N查表得 fp Oft 1Cri学（60jLh）1/36504.3N，查表得 Cr 21500N Gi，故所选ft107305ACW承适用。（2） 中间轴：由此前设计的中间轴选定滚动轴承代号为7305AC的角接触球轴承（一对），已知轴承载荷 Fr 1890. 9N， Fr21486. 4N，n=297.52r/min,预 期寿命 Lh 38400h（8 16 300） ， Fs10. 68Fr1605.8N ，Fs20. 68Fr2101
23、0. 8N，因为FS1 FS2，所以轴承1为压紧端，轴承2为放松端，Fa1Fa21010. 8N，查表得 e=0.68，而 Fa1 / Fr1 1.15，Fa2/Fr2 0.68，查表得：X2=1，Y2=0, X1=0.41，Y1=0.87,故当量动载荷为PX1Fr1Y1Fa11244. 7NBX2F r 2 丫2Fa21486. 4N ， 查表得 fp Oft 1，fpP. 60n 1/3Cr1f-（了 Lh）13106. 0N，查表得 Cr 21500N CM，故所选T t107305AC轴承适用。（3） 低速轴：由此前设计的低速轴选定滚动轴承代号为7309AC的角接触球轴承（一对），已知
24、轴承载荷 Fr11122. 1N， Fr 2611. 1N，n=85.99r/min,预期寿命 Lh 38400h（8 16 300） ，Fs10. 68Fr1763. 0N ，Fs20. 68Fr2415. 5N，因为Fs1 Fs2，所以轴承2为压紧端，轴承1为放松端，Fa1Fa2763. 0N，查表得 e=0.68，而 FaFn 0.68，Fa2/Fr2 1.25，查表得：X仁1，丫仁0, X2=0.41，Y2=0.87,故当量动载荷为PX1Fr1Y1Fa11122. 1NP2X2Fr2Y2Fa2914.4N查表得 f p 1.0, ft 1Cr 1f pPi z 60ni / 3（荷 L
25、h）6541. 5N，查表得 Cr 21500N CM，故所选7309ACtt承适用7联轴器的设计由之前的计算知电动机轴输出转矩 T=38.2Nm,转矩n=1440r/min,由于工作机为带式输送机，Ka1. 5, TcKAT57. 3N m，22 52选用型号为GYS2联轴器GB/T5843配合高速轴，J22 38查得公称转矩Tn 63N m，许用转速np 10000r/min，n符合规定。8键的设计（A型），查表得：b=6,h=6,L=30,4T37. 8MPa，查表得dhL（1）高速轴上安装联轴器处采用圆头普通平键挤压强度校核：普通平键 pp125150MPa p，故符合设计（2）中间轴
26、上安装小齿轮处采用圆头普通平键（A型），查表得：b=10,h=8,L=50,挤压强度校核普通平键 p4TdhL45. 7MPa，查表得125 150MPap，故符合设计（3）中间轴上安装大齿轮处采用圆头普通平键挤压强度校核：普通平键 p（A型），查表得：b=14,h=9,L=38,4T40. 7MPa，查表得 dhL125 150MPap，故符合设计（4）低速轴上安装联轴器处采用圆头普通平键 挤压强度校核：普通平键 p（A型），查表得：b=18,h=11,L=50,4T64. 6MPa，查表得dhl125 150MPa故符合设计9 润滑与密封（ 1） 齿轮的润滑采用浸油润滑，齿轮齿顶到油池底面
27、的距离不应小于30-50mm大齿轮浸油应超过一个全齿高。（2）滚动轴承的润滑由于大齿轮圆周速度大于 2m/s，采用飞溅润滑，箱座与箱盖结合面上开油沟， 采用全损耗系统用油 L-AN32。（3）密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。10 箱体及附件的结构设计和选择10.1 减速器机体设计（1）轴承座部位设加强筋，铸件要有一定的拔模斜度。（2）轴承座旁联接螺栓位置，并且要紧靠轴承，要有足够的扳手空间（3）凸缘联接螺栓间距，一般150-200m,均匀布置。（4）机座、机盖和凸缘要有足够的厚度，以保证减速器的支承刚度。10.2 减速器附件设计减速器要有以下
28、附件（ 1 ）窥视孔盖和窥视孔（ 2）通气器（ 3）放油孔及螺塞（ 4）油标（ 5）起吊装置（ 6）定位销（ 7）启盖螺钉11 设计小结这次的课程设计 , 让我又重新学习了一遍机械设计的知识， 并且学会了怎 么运用这些知识， 虽然遇到了很多困难 , 需要一次次修改和繁复的计算， 但完 成时确有一种成就感，同时在困难中学到了更多知识。这次的课程设计应该 是我做过的耗时最多的作业了，但是收获是和花费的时间成正比的。机械设 计是一门注重实践的课程，这次的课程设计让我有机会讲书本上学习的知识 运用到实践中，加深了我对机械设计的理解。12 参考资料机械设计基础（高等教育出版社第五版）机械设计综合课程设计 （机械工业出版社第 2 版）