哈工大机械设计课程设计说明书.docx

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哈工大机械设计课程设计说明书

1课程设计任务书1

2设计要求2

3设计步骤2

1.传动装置总体设计方案2

2.电动机的选择2

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比….4

4.齿轮的设计5

5.滚动轴承和传动轴的设计7

6.键联接设计13

7.箱体结构的设计14

8.润滑密封设计15

4设计小结16

5参考资料17

课程设计任务书

课程设计题目：

带式输送机传动装置设计设计带式运输机传动装置（简图如下）

xX

1输送带

2――滚筒

3――联轴器

打ill]LtFJ/T

4减速器

5——V带传动

——电动机

1.设计条件：

1）机器年产量：

大批；

2）机器工作环境：

清洁；

3）机器载荷特性：

平稳；

4）机器最短工作年限：

5年2班

2.原始数据:

运送带工作拉力F/KN

运输带工作速度

v/（m⑸

卷筒直径D/mm

1.780

1.2

300

二.设计要求

1.减速器装配图一张。

（三视图，A0图纸）

2.绘制轴、齿轮零件图各一张。

（A3图纸）

3.设计计算说明书一份。

三.设计步骤

1.传动装置总体设计方案

1）外传动机构为V带传动。

2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器

3）方案简图如下图：

1――输送带；2――滚筒；3――联轴器；

4减速器；5V带传动；6电动机

2、电动机的选择

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380V。

2）选择电动机的容量

工作机的有效功率为

巳二Fv二2.136kw

从电动机到工作机传送带间的总效率为

3

n=n.ne

Z12345

由《机械设计课程设计》表9-1⑴可知:

1:

V带传动效率0.96

2:

滚动轴承效率0.99（球轴承）

3:

齿轮传动效率0.97（8级精度一般齿轮传动）

4:

联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）

5:

卷筒传动效率0.96

所以电动机所需工作功率为

P

Pdw二2.136/0.833二2.487kw

nZ

3）确定电动机转速

而工作机卷筒轴的转速为

nw=601000v/「d=76.39r/min

所以电动机转速的可选范围为：

nd=i；nw=（6〜24）76.39r/min=（458.34〜1833.36）nmin

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000rmin的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计》表15-1

选定电动机型号为Y132S-&其主要性能如下表:

电动机型号

额定功率/kw

满载转速/（r/min）

启动转矩额定转矩

最大转矩额定转矩

Y132S-6

3

960

2.0

2.0

3.计算传动装置的总传动比2并分配传动比

（1）

.总传动比K为

（2）.分配传动比

ii■■

考虑润滑条件等因素，初定

i-3

i=419

960r/min

1）.各轴的转速

电机轴

2）.各轴的输入功率

电机轴P二Pd=2.487kw

错误！

未找到引用源。

轴P，P“厂2.388kw

错误！

未找到引用源。

轴P—P32二2.293kw

卷筒轴P卷二P「.42二2.247kw

3）.各轴的输入转矩

6Pd62.4874

Td=9.55106—=9.551062.474104Nmm

nm960

电机轴T二Td=2.474104Nmm

错误！

未找到引用源。

轴T-=T12"7.125104Nmm

错误！

未找到引用源。

轴「，「32「，2.867105Nmm

卷筒轴T卷二「42=2.810105Nmm

将上述计算结果汇总与下表，以备查用

轴名

功率

P/kw

转矩

T/（N•mm）

转速

n/（r/min）

传动比i

效率口

电机轴

2.487

4

2.47400

960

3

0.96

错误！

2.388

4

7.125"0

320

未找到

4.19

0.96

引用

源。

轴

错误！

2.293

5

2.867W0

76.37

未找到

1

0.98

引用

源。

轴

卷筒轴

2.247

2.810如05

76.37

4.齿轮的设计

1）选定材料及确定许用应力

（1）按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）材料选择。

由《机械设计基础》表6.22［2］选择齿轮材料为合金铸

钢（调质），小齿轮硬度为300HBS仃Himi=720MPa,仃加1=270MPa,大齿轮为合金铸钢（调质），硬度为260HBS二Hiim2=650MPa，二Fiim2二260

MPa二者材料硬度差为40HBS

⑶由《机械设计基础》表11-5［2］,取Sh=1，Sf=1.25，

［匚］hi==720/Sh=720MPa

SH

［二］H2HlmL=650/Sh=390MPa

Sh

［；「］f1如=270/1.25MPa=216MPa

Sf

［；「］F2眶=260/1.25MPa=208MPa

Sf

2）按齿面接触强度设计

齿数取Z1=26，则Z2=3.81乙=109

取载荷系数为K=1.1,齿宽系数叮-d"（《机械设计基础》表6.5,6.6）［2］小齿轮上的转矩

==95.510P_7.127104Nmm

n2

KT1u1

d1兰75.632

口卜]

：

1.1汉7.127X044.19+1

=75G2

V"4.19[650]

=46.92mm

模数m=虫二4692=1.8取m=2mm

Z126

d1d252218

中心住匸a=—1mm=135mm

22

齿宽b-：

：

rd1=152mm=52mm取b^52mm,b^60mm,

3）验算齿轮弯曲强度

齿形系数（由《机械设计基础》图11-8和图11-9[2]可得）

YF1=2.69，YF2=2.19

齿形系数与需用弯曲应力的比值为:

Y^=2^=0.0125经二空-0105

；「F1216二F2208

YF1

较大，故需校核小齿轮的弯曲强度:

21.12.697.127104

MPa=70.97MPa十2]

校验合格

5.滚动轴承和传动轴的设计

（一）.高速轴的设计

I.输在轴上的功率P、转速n和转矩T

由上可知：

P=2.388kw,n=320i7min,T=7.125104Nmm

初步确定轴的最小直径

材料为45Cr,正火处理。

根据《机械设计基础》表14-212】取C=100,

于是dmin=C3；P=ioo<4I3288m^19.55mm，由于键槽的影响，故

输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径di，取d^22mm，根据带轮结构和尺寸，取h=50mm。

齿轮轴的结构设计

初步确定了轴的各段和长度

带轮处

d1=22mm

50mm

油封处

d2=25mm

45mm

左端轴承处

d3=d2+5=30mm

17mm

齿轮处

d4=d3+3=35mm

68mm

轴环处

d5=d4+5=40mm

10mm

右段轴承处

d6=30mm

27mm

（2）.轴上零件的周向定位

由《机械设计课程设计》表11-28⑴查得带轮与轴的周向定位采用平键连接。

按d!

选用普通平键836。

（2）.低速轴的设计

I.输出轴上的功率P[ii、转速n」和转矩Tin

由上可知P=2.247kw,n=76.37rmin,T=2.81105Nmmn.求作用在齿轮上的力

因已知低速大齿轮的分度圆直径

d?

=218mm

圆周力：

Ft二王=1.288KNd2

径向力：

Fr=Fttan「二469.2N

m.初步确定轴的最小直径

材料为40Cr,正火处理。

根据《机械设计基础》表14-2［2］，取

响，故dmin=1.04dmin32.31mm

输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d1。

为了使所选

的轴直径d1与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩Tea二Ka「［,查《机械设计基础》表14-1［2］，取Ka=1.5,则：

5

Tea二KaT…=1.52.8810Nmm=432Nm

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查《机械设计课程设计》表13-1⑴，选用LX2型联轴器，半联轴器的孔径d亠30~35mm,故取d^35mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L-二60mm

IV.轴的结构设计

初步确定了轴的各段和长度。

数据统计如下表:

联轴器处

d1=35mm

60mm

油封处

d2=35+5=40mm

45mm

右端轴承处

d3=40+5=45mm

32mm

齿轮处

d4=48mm.

50mm

轴环处

d5=56mm

10mm

左端轴承处

d6=ch=45mm

30mm

（2）.轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。

按d4由《机

械设计课程设计》表11-28⑴查得齿轮与轴的连接，选用普通平键

1445，同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为1050。

滚动轴承

与轴的周向定位是由过度配合来保证的。

V.求轴上的载荷

作轴的空间受力简图（图1）

-J

Mchr=MchlFad=180200Nmm

2

Mbh=FqK=372800Nmm

作垂直面受力图及弯矩图（图3）

5

T=2.38810Nmm

MCV二Fav-=46900Nmm

2

作合成弯矩（图4）

Mcl=157100Nmm

Mcr=372800Nmm

作转矩T图（图5）

3

T=21410Nmm

作当量弯矩图（图6）

Me=.M2一（：

T）2

Mcl=157100Nmm

Mcr=394300Nmm

MB=199595Nmm

可知，I处截面当量弯矩最大，故应对此进行校核

MeB二394300Nmm

由表查得，对45钢cib=600MPa[6]=55MPa

故按《机械设计基础》（11.3）[2]得

因此该轴符合要求

（3）.滚动轴承的校核

轴承的预计寿命Lh=536582=29200h

（1）轴承选择：

已知n=320rmin,n=76.37rmin;内径分别为30mm

与45mm选择深沟球轴承6206C与6209G

（2）.轴承寿命计算

故满足预期寿命。

6.键联接设计

I.带轮与输入轴间键的选择及校核

轴径d=22mm,轮毂长度50mm,查手册，选A型平键，其尺寸为b=8mm,h=7mm,L=45mm（GB/T1095-2003）

现校核其强度：

I=L-b=37mm,T=7.125104Nmm

查手册得[二p]=110MPa，因为cp:

：

:

[-p]，故键符合强度要求。

H.输出轴与联轴器间键的选择及校核

轴径d=35mm,轮毂长度L=60mm,查手册，选A型平键，其尺

寸为

b=10mm，h=8mm，L=50mm（GB/T1095-2003）

现校核其强度：

I=L一b=40mm,T=2.39105Nmm

查手册得[[]=110MPa，因为匚p:

：

:

[-p]，故键符合强度要求

m.输出轴与大齿轮间键的选择及校核

轴径d=48mm,轮毂长度L=50mm,查手册，选A型平键，其尺

寸为

b=14mm,h=9mm,L=45mm（GB/T1095-2003）

现校核其强度：

I二L-b=36mm,T=2.867105Nmm

「=4Tdhl=42.867105/48936Mpa=73.74Mpa

查手册得fp]=110MPa，因为匚p:

十p]，故键符合强度要求

7.箱体结构的设计

减速器的箱体采用铸造（HT200制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，

1.机体有足够的刚度

在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度

2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。

因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于30~50mm

为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面

6.3v

应精创，其表面粗糙度为

3.机体结构有良好的工艺性.

铸件壁厚为8mm圆角半径为R=5机体外型简单，拔模方便.

4.对附件设计

A视孔盖和窥视孔：

查阅《机械设计课程设计》表14.7⑴在机盖顶

部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制

成，用M10紧固

B油螺塞：

查阅《机械设计课程设计》表14.14⑴

放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔选用六角螺塞M18堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。

C油标：

查阅《机械设计课程设计》表14.13⑴选用杆式油标M12.油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。

油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.。

D通气孔：

查阅《机械设计课程设计》表14.8⑴

由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。

E位销：

为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的

长度方向各安装一圆锥定位销M6以提高定位精度.

F吊钩：

在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体

8•润滑密封设计

润滑：

1•啮合件的润滑

减速器的啮合件为斜齿圆柱齿轮，运转速度低，且运行平稳，故

适于选用粘度较大的润滑油。

查阅机械设计手册｛3｝，选用L-CKB型工

业闭式齿轮油（GB5930-1995）,主要性能指标如表11.1所示。

表11.1L-CKB型工业闭式齿轮油（GB5930-1995）性能指标

粘度等级

（按GB/T

3141-1994）

运动粘度

粘度指数

不小于

闪点（开

口）

/C

不低于

倾点

/C

不咼

于

40C

100C

320

288352

—

90

180

-8

润滑方法：

油轮润滑

润滑装置：

油池

轴承的润滑

减速器所用轴承为角接触球轴承（），工作环境多尘且存在中等冲击，故选用ZN-3型纳基润滑脂[3]（GB/t492-1989）。

其主要性能如表11.2所示。

表11.2ZN-3型纳基润滑脂性能指标

滴点

/C

不低于

工作锥入度

/（1/10mm）

160

220250

润滑方法：

连续无压润滑

润滑装置：

设备的机壳

密圭寸：

1.轴承的密封

角接触球轴承润滑方式已选用脂润滑，工作环境多尘且转速较小，故密圭寸方式选用橡胶唇形密圭寸圈密圭寸。

根据油封处轴段的轴径，选择合适大小的密封圈［1］。

高速轴选用d=25mnt勺橡胶唇形密封圈（GB/T1387.1-1992）。

低速轴选用d=40mnt勺橡胶唇形密封圈（FZ/T1387.1-1992）。

2.油塞的密封

油塞密封选用与其相配合使用的纸封油圈{1}（ZB71-1962）。

四设计小结

这次关于带式运输机上的单级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。

通过两个星期的设

计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作

打下了坚实的基础.

1.机械设计是机械工业的基础，是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械制图》、《机械设计基础》、《工程力学》、《机械制造》等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。

2.这次的课程设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想；训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力；巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

3.在这次的课程设计过程中，综合运用先修课程中所学的有关知识与

技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了

分析问题和解决问题的能力，为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

4.本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。

衷心的感谢老师的指导和帮助.

5.设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

五.参考资料

[1]王连明，宋宝玉主编.机械设计课程设计（M）.哈尔滨•哈尔滨工

业大学出版社.2010.

[2]宋宝玉，王瑜，张铮主编.机械设计基础（M）.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2010.

[3]机械设计手册编委会.机械设计手册（第2,3卷）•北京.机械工业

出版社.2004.