2022年机械设计方案课程设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 广州高校机械与电气工程学院机械设计 课程设计报告设计题目 : 带式输送机传动装置的设计）专业班级 : 08 机械 3 姓名: 陈立立学 号: 0815020224 指导老师 : 江帆完成日期 : 2022-12-29 1 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录机械设计课程设计任务书 3 电动机的挑选 5 传动参数的运算 6 高速级齿轮副的设计 7 低速齿轮副的设计 11 高速轴的设计 15 中间轴的设计 19 低速轴的设计 22 高速轴轴承的校核 25 中

2、间轴轴承的校核 26 低速轴轴承的校核 28 各轴上键的校核 29 主要参考文献 30 2 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、广州高校机械与电气工程学院课程设计任务书专业班级：机械083同学姓名：陈立立指导老师签名）：江帆一、课程设计 论文）题目 带式输送机传动装置的设计二、本次课程设计 论文）应达到的目的1）培育同学协同设计完整机械的才能；2）使同学明白机械设计过程、强化同学制图才能、公差协作标注才能、机 械结构设计才能；三、本次课程设计 论文）任务的主要内容和要求 计要求等） 6 vm/s 1.3

3、 Dmm 400 表中： F- 输送带工作拉力,v- 输送带速度,- 卷筒直径3 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计任务：1）绘制减速器装配图 1 张A0 或 A1 ）2）绘制减速器零件图 13 张3）编写设计说明书份 1目录 标题及页次）2设计任务书3电动机挑选传动比安排及运动和动力参数运算4齿轮的设计运算5轴的设计运算及校核 并简要说明轴的结构设计）6滚动轴承的挑选及校核7键及联轴器的挑选与校核8润滑密封及拆装等简要说明9参考资料四、应收集的资料及主要参考文献：1 孙桓 . 机械原理 M. 北京

4、: 高等训练出版社 ,2001. 2 濮良贵 . 机械设计 M. 北京 : 高等训练出版社 ,2001. 3 有用机械设计手册编写组 . 有用机械设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社 ,1998. 4 中华人民共和国机械工业部 . 中华人民共和国机械行业标准 M. 北京：机械工业标准服务网, 1995. 5 朱张校,郑明新. 工程材料 M. 北京：清华高校出版社,2001. 6 谢祚水 . 机构优化设计概论M. 北京：国防工业出版社,1997. 7 刘维信 . 机械最优化设计M. 北京：清华高校出版社,1986. 二、电动机的挑选4 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 4

5、 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、选定 Y 系列电动机； Y 系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电 动机,具有效率高、性能好、噪声小、振动小的优点,适用于不易燃、不易 爆、无腐蚀性气体和无特别要求的机械上；2、确定功率 、电动机至工作机的总效率取圆柱齿轮传动效率1.0 982.0 87取滚动轴承传动效率20 . 98取联轴器传动效率30 . 99故2420 . 9820 . 984.0 99123、按电动机的额定功率选用电动机 查 Y 系列IP44）三相异步电动机的技术数据 选定型号为 Y160L-6 的电动机其额定功率为m11 KWd9 . 3

6、4 KW满载转速n m970 r/min3、传动比的安排工作机输送带滚筒转速n wv/D1.3m/s60s/（3.140.4m）62 r/min总传动比inm/nw970/6215 . 65取高速级传动比i 16.4低速级传动比i 23 4.三、传动参数的运算5 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、各轴的转速 n 高速轴的输入功率 P 1 P m 3 11 KW 0 . 99 10 . 89 KW中间轴的输入功率 P 2 P 1 1 2 10 . 89 0 . 98 .0 98 10 . 46 KW低速

7、轴的输入功率 P 3 P 2 1 2 10 . 46 0 . 98 0 . 98 10 . 05 KW滚筒轴的输入功率 P 4 P 3 3 2 10 . 05 .0 99 0 . 98 .9 75 KW3、各轴的输入转矩 T N*m 高速轴的输入转矩T 19550 P 1/n1955010 .89/970107 . 22N*m中间轴的输入转矩T 29500 P 2/n2955010 . 46/210 .9471 . 17N*m低速轴的输入转矩T 39550 P 3/n3955010 . 05/621548 .02 N*m滚筒轴的输入转矩T 49550 P 4/n49550.9 75/62150

8、1 . 81 N*m电机轴轴轴轴滚筒轴功率 P/KW 11KW 10.89KW 10.46KW 10.05KW 9.75KW 转矩107.22 107.22 471.17 1548.02 1501.81 T/N*m 速970 970 210.9 62 62 转n/r/min）传动比 i1 4.6 3.4 1 效率； 0.99 0.98 0.98 0.99 四、高速级齿轮副的设计1、设计参数：输入功率110 . 89KW,小齿的转速n1970 r/min传动比i 1.46工作寿命 10 年设每年工作 300 天）6 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 30 页精选学

9、习资料 - - - - - - - - - 两班制,工作平稳2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）依据任务书的传动方案,选用标准斜齿圆柱齿轮传动2）输送机为一般工作机器,速度不高,应选用7 级精度 GB 1009588）3）材料挑选；挑选小齿轮材料为 40Cr调质）,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢 调质）硬度为 240HBS,二者材料硬度差为40HBS；4）选小齿轮齿数124,大齿轮齿数24. 624110. 4取齿数为Z21105）初选螺旋升角o 143、按齿面接触强度设计按公式试算,即dt132KtT 1uu1ZHZE2dH（1） 确定公式内的各运算数值 试选Kt1 .6

10、齿宽系数d1小齿轮传递转矩T 1107 . 22N*m 选取区域系数ZH2 . 433 端面重合度系数 1. 8832.11COS1 . 671600 MP aZ1Z2 1 . 88.3 2 1 /241 /110 o COS 14 材料的弹性影响系数ZE189.8MP a2 小齿轮的接触疲惫强度极限Hlim1大齿轮的接触疲惫强度极限550 MP aHlim2 应力循环次数N160 n1jLh60970（122830010）2 . 794109N2N16 .0738 100 . 90KHN0 . 95i1KHN1取接触疲惫寿命系数7 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页

11、,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取失效概率为 1%,安全系数 S=1 H1KHN1SHlim10.9600MP a540MP a2531 .25 MPaH2KHN2SHlim20 . 95550MP a522. 5MP a许用接触应力HH1H2 540522. 5 /2确定运算参数KKAKVKFKF1.1 121 2.1 351 . 814Y.088依据纵向重合度1 . 903 查得螺旋影响系数运算当量齿数ZV1Z124o26. 270 . 88cos3cos314ZV2Z2110o120 . 413 cos3 cos14查小齿轮弯曲疲惫强度极限FE1500MP

12、 a查大齿轮弯曲疲惫强度极限FE2380 MP a查大小齿轮的疲惫寿命系数KFN10 . 85KFN2运算弯曲疲惫许用应力,取安全系数S=1.4 F1KFN1FE10. 854.500MPa303.57MPaS1F2KFN2FE20. 88380238.86MPaS1 .4查取齿形系数Y Fa1.2 592Y Fa22 . 164查取应力校正系数Y Sa 11 . 596Y Sa21 . 806值,并比较运算大小齿轮的Y FaYSaF9 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 小齿轮：Y FaY Sa 12 .

13、 5921 . 5960 .01363F1303 . 57大齿轮：Y FaY Sa22.1641 .8060.01636F2238. 86大齿轮的数值比较大 2）代入参数数值并设计运算mn321. 814.10721051 .0 .88cos 14o2.001636mm1. 69mm1242903取m n268 . 08运算齿数Z 1d1cos68 . 08o cos 1433 . 03按d1m n2取Z 133就Z2i1Z1334 . 6151 . 8取Z21525、几何尺寸运算 1）运算中心距aZ1Z2mn331522190.66mm2cos2cos14o将中心距圆整为a191 mm 2）

14、按中心距修正螺旋角arccosZ1Z2m narccos332152214o23572a191由于 值转变不多,故参数KZH等不必修正 3）大小齿轮分度圆d1Z1mncos3325768.14mm取整d168 mmcos14o23d2Z2mn1522313.86mm取整d 2314 mmcoscos 14o23574）齿轮宽度bdd168 mm取整后取B268 mmB 173 mm10 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、低速齿轮副的设计1、设计参数：输入功率210. 35KW,小齿的转速n 1210

15、 9.r/min传动比i13 4.工作寿命 10年设每年工作 300 天）2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）依据任务书的传动方案,选用标准斜齿圆柱齿轮传动 2）输送机为一般工作机器,速度不高,应选用 7 级精度 GB 1009588）3）材料挑选；挑选小齿轮材料为40Cr调质）,硬度为 280HBS,大齿轮材料为45 钢 调质）硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS；4）选小齿轮齿数324,大齿轮齿数43 . 42481 . 6取齿数为Z482o 165）初选螺旋升角3、按齿面接触强度设计 按公式试算,即d3t32KtT 2uu1ZHZE2dH（2） 确定公式内的各运算数值试选

16、Kt.1 4齿宽系数d1小齿轮传递转矩T 2471 . 17 N*m选取区域系数ZH2 4.端面重合度系数1. 8832.11COS.164Z3Z4 1 . 883 2. 1/241/82 COS 16o材料的弹性影响系数ZE1898.1MPa2小齿轮的接触疲惫强度极限Hlim3600 MP a11 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 大齿轮的接触疲惫强度极限H lim4550 MP a 应力循环次数N360 n2jLh60210 .9（12830010）6 . 0748 10. 5MP aN4N31 .

17、 7868 10i2取接触疲惫寿命系数KHN30 .93KHN40 . 98取失效概率为1%,安全系数 S=1 H3KHN3SHlim30 .93600MPa558MPaH4KHN4SHlim40 . 98550MP a539MP a548许用接触应力HH32H4558539 /2确定运算参数KKAKVKFKF1.1 021 . 2.1351 . 6524.0 87依据纵向重合度2 . 188查得螺旋影响系数Y运算当量齿数Z V3Z324o27 . 02ZV4Z48292 . 323 cos3 cos163 cos3 coso 16查小齿轮弯曲疲惫强度极限FE3500MP a0 . 95查大齿

18、轮弯曲疲惫强度极限FE4380 MP a查大小齿轮的疲惫寿命系数KFN30 9.KFN4运算弯曲疲惫许用应力,取安全系数S=1.4 F3KFN3FE30 .9.500MPa321.43MPaS14F4KFN4FE40. 95380257. 86MPaS1 .4查取齿形系数Y Fa3.2570Y Fa42 . 195查取应力校正系数13 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - Y Sa 31 . 60Y Sa 41 . 782运算大小齿轮的 Y FaY Sa 值,并比较 F 小齿轮：Y FaY Sa 3 2 .

19、 57 6.1 0 . 01279 F 3 321 . 43大齿轮：Y FaY Sa 4 2 . 195 1 . 782 0 . 01517 F 4 257 . 86大齿轮的数值比较大2）代入参数数值并设计运算m n3211 . 65244 . 71175 10.0 87cos 16o2.001517 mm2 . 47mm124 22 . 188取mn335 .5110 . 86运算齿数Z3d3cos110. 863cos16o按d3mn取Z36就Z2i1Z13634.122. 4取Z21225、几何尺寸运算 1）运算中心距aZ3Z4mn36122 3246 . 55 mm2cos2cos 1

20、6o将中心距圆整为a247mm 2）按中心距修正螺旋角arccosZ3Z4mnarccos36122316o21 332a2247由于 值转变不多,故参数KZH等不必修正 3）大小齿轮分度圆d3Z3mncos363112. 56mm取整d3113 mmcos16o2133d4Z4mn1223381.44mm取整d 2381 mmcoscos16o21334）齿轮宽度bdd3113 mm14 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取整后取B4113 mmB3118 mm六、高速轴的设计1、高速轴的主要设计参数

21、轴的输入功率P 110 . 89KW转速n1970 r/min15 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 转矩T 1107 .22 N*m14o23 57n20o2、齿轮上的作用力小齿轮的分度圆直径d168 mm3153 . 5N1185NN圆周力Ft2 T 12107220d168径向力F rFttann3153 .5tan20ocos14o2357轴向力FaF ttan3153 .5tan 14o2357809 . 63、初步确定轴的最小直径d选取轴的材料为45钢,调质处理；取A 0115minA 03

22、P 1115310 .8925 .75 mmn 1970挑选联轴器运算联轴器的转矩 T ca K A T 3 , 取 K A 1 . 3就 T ca K A T 3 .1 3 107220 139386 N * mm查标准 GB/T 5843-1986）,选用 YL7 型凸缘联轴器 J 30 60,其公称转矩J 1B 28 44为 160000N*mm；半联轴器的孔径 d 1 28 mm,故取轴第一段 d 1 2 28 mm半联轴器长度 L=92mm,半联轴器与轴协作的轴径长度 L 1 44 mm4、轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案,如下图16 / 30 名师归纳总结 - - - - -

23、 - -第 16 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2）依据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度2-3 段为了满意半联轴器的轴向定位要求,1-2 轴段右端需制出一轴肩,故取的直径为 d 2 3 35 mm；左端用挡圈定位,取挡圈直径为 D=37mm；1-2 轴段的长度应比轴径长度略短一些,故取 l 1 2 42 mm初步挑选滚动轴承；因轴承同时受到径向力和轴向力,应选用单列圆锥滚子轴承；初步选取 0 基本游隙组、标准精度等级的单列圆锥滚子轴承 33208,其尺寸为 d*D*T=40mm*80mm*32mm, 故 d 3 4 d 7 8 40 mm,l 3 4 l

24、 7 8 32 mmd 4 5 d 6 7 45 mm l 2 3 50 mm l 4 5 167 mm l 5 6 73 mm l 6 7 40 mm3）轴上零件的周向定位齿轮采纳齿轮轴,半联轴器与轴的周向定位采纳平键连接；采纳平键为8mm*7mm*32mm, 半联轴器与轴的协作为H7k6过渡协作来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为；滚动轴承与轴的周向定位是由 m6；4）确定轴上圆角和倒角尺寸；取轴端倒角245o各轴肩处取圆角半径为2mm 17 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、求轴上的载荷 做出弯

25、矩图和扭矩图如下从轴的结构图以及弯矩扭矩图可以看出齿轮轴的中间截面是危急截 面；将此截面的数值列于下表载荷 支反力 F 弯矩 M 总弯矩扭矩 T 水平面 H 垂直面 V FNH1=860N,FNH2=2293.5N FNV1=423.3N,FNV2=761.7N MH=172000N*mm Mv1=84660N*mm ,Mv2=57127.5N*mm M1=191706.3N*mm, M2=181238.9N*mm T1=107220N*mm 18 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6、按弯扭合成应力校

26、核轴的强度依据轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取 =0.6 轴的运算应力为caM2WT 12191706.321.0 6.310722028 .08MPa1063而查出160MP a,因此ca1,故轴的设计满意弯扭强度要求；七、中间轴的设计1、中间轴的主要设计参数轴的输入功率P 210 . 46KW转速n 2210 .9r/minT2471170N*mm16o21 33n20o2、齿轮上的作用力小齿轮的分度圆直径d 3113 mmA 0110圆周力Ft12 T 224711708339 . 3Nd3113径向力Fr1F t1tann8339.3tan20o3163 .3 Ncos16o

27、 2133轴向力F a 1F t1tan8339 . 3tan 16o 21 332447 . 9N大齿轮的分度圆直径d 2314 mm圆周力Ft2F t3153 . 5 N径向力F r2F r1185N轴向力F a2F a809 6.N3、初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45 钢,调质处理；取dminA 03P 2110310 .4640 .42 mmn2210 .9该轴上有两个键槽,故最小轴径增大11%,就d min44.87 mm19 / 30 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轴的最小直径是装在滚动轴承上的,故初选滚动轴承；轴承同时受到径向和轴 向的作用力,应选用单列圆锥滚子轴承,选取 0 基本游隙组、标准精度级的 单列圆锥滚子轴承 32309,其尺寸为 d*D*T=45mm*100mm*38.25mm 故取轴的第一段d1245mm