机械课程设计 设计说明书 课程名称： 机械设计原理课程设计 系 别： 机械系 姓 名： 丁戈 学 号： 指导教师： 王鸿翔 一、设计原理与方法课程综合训练任务书 1.设计题目 带式输送机传动装置。第3题，第6组2.工作条件及设计要求带式传送机工作装置如下图所示，主要完成由传送带运送机器零、部件的工作。该机室内工作，单向运转，工作有轻微振动，两班制。要求使用期限十年，大修期三年。输送带速度允许误差5。在中小型机械厂批量生产。 3. 原始数据 传动带工作拉力F=4100N，运输带工作速度V=1m/s，滚筒直径D=500mm。2、 传动方案的拟定与分析 用一级蜗轮蜗杆减速器和一级链传动达到减速要求，传动方案图已经给出：三、电动机的选择1、电动机类型的选择 选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率：=0.990.990.80.960.97=0.73（蜗轮蜗杆减速器效率包括减速器中的轴承）（2）电机所需的功率：电动机输出功率： kw工作机所需的功率： = 所以 kw=5.6kw因载荷轻微振动，电动机即可，但5.6kw与5.5kw较为接近，效率又为保守估计，实际效率应该稍高于假设效率，故可先取5.5kw。3、确定电动机转速计算滚筒工作转速符合这一范围的同步转速有1000、1500、和3000r/min。一般全取转速在1000r/min到1500r/min之间故可选用方案2，电机转速为1440r/min。方案电动机型号额定动率/kw(r/min)1Y132S1-25.53000/28902Y132S1-45.51500/14403Y132M2-65.51000/9604、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S1-4。其主要性能：额定功率5.5KW；满载转速1440r/min；三角形接法；额定电流11.6A；质量68kg。4、 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比由课本可查得：蜗轮蜗杆传动比一般在之间。链传动比一般在。故可试取蜗杆传动比，链传动比。确定蜗轮蜗杆减速器的具体参数后，传动比会略有改动，此处仅为初设计，并非已定设计。五、传动零件的设计计算蜗杆蜗轮设计计算1、蜗杆传动类型 根据GB/T 10085-1988，拟采用阿基米德蜗杆（ZA）2、选择蜗轮蜗杆材料 蜗杆用45钢，考虑到要求使用年限为十年，效率需高一些，耐磨性好一些，蜗杆螺旋面进行表面淬火4555HRC。查表得蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，为节省贵重金属，仅齿圈用青铜制成，轮芯用HT150制造。3、 确定蜗杆头数 由课本表10-2，传动比20时，可取。4、按齿面接触疲劳强度设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计，设计公式为 （1） 、确定蜗杆上的转矩 按，根据课本表10-8，估取，则 T2=9.55106P2/n2 =9.551065.60.820/1440KNm=594.2KNm（2）、确定载荷系数 由题工作时轻微振动，故查课本表9-11，选用系数=1.10。（3）、许用接触应力 蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,由课本表10-4知涡轮的基本许用接触应力=220Mpa。应力循环次数： =601440/2011630010=(双班制时间=2830010）寿命系数： =0.687 按，由课本图10-10查得=6.1m/s。采用油浴润滑，再由课本图10-11查得滑动速度影响系数=0.88，则许用接触应力 =0.880.687220MPa=133MPa（4）、计算中心距 因为选用的是锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=160；假设蜗杆分度圆直径与中心距的比值为/a=0.35,从课本图10-9可查得。 = =199.6mm（5） 、校核和取中心距=200mm，因为i=20，则从课本表10-1中选取模数m=8，蜗杆分度圆直径=80mm，分度圆导程角=111836。这时/a=0.4，从课本图10-9可以查得=2.74，符合要求。计算滑动速度 = =6.13m/s由图查得=0.88，修正的=133MPa，复算中心距=199.6mm200mm。因此计算结果可用。 5、 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 、蜗杆：轴向齿距 =25.133mm直径系数 =10齿顶圆直径 96mm齿根圆直径 60.8mm分度圆导程角=111836 蜗杆轴向齿厚12.57mm(2) 、蜗轮：由课本表10-1查得蜗轮系数=41，变为系数=-0.5；验算传动比：i= = =20.5蜗轮分度圆直径=328mm蜗轮喉圆直径336mm 蜗轮齿根圆直径300.8mm蜗轮咽喉母圆半径=32mm6、热平衡核算（1）、总效率1当量摩擦角 根据滑动速度=6.13m/s等，由课本表10-6得 -2总效率 取=0.95，则 =0.95=0.858蜗轮蜗杆实际效率大于原预算=0.8，所以不用重新计算。而实际总效率=0.990.990.8580.960.97=0.783复算需要的电机输出功率 kw=5.24kw于是，预选Y型电机Y132S1-4的额定功率5.5kw5.24kw，该电机可用。（2） 、工作油温1） 箱体散热面积估计S=9=9=1.906 2） 工作油温 取=20，=15 =47符合要求。滚子链设计计算 所以 （此为传动比终设计）（1） 、链轮齿数 因为传动比，由课本表12-8知， 链齿轮小链轮可选=30 大链轮=54 实际总传动比传送带速度误差e=5%所以该滚子链传动比符合要求。（2） 、链条节数初定中心距。 =122.4取链接数为偶数，故选取=124。(3) 、链条节距工况为有轻微震动，由课本表12-6取工作情况系数,由课本图12-14取齿数系数，采用带排链，由课本表12-7，故 当时，由课本图12-13查得，16A链条能传递需要的功率，其节距p=15.875。（4） 、实际中心距 =1037mm（5） 、选择润滑方式 按16A链，V=0.89m/s，由课本图12-17查得应采用滴油润滑（2区）。（6） 、作用在轴上的压力 如前所述，取F=1000P/V=10005.240.858/0.89N=5052N5050N(7) 、滚子链齿轮主要参数查得可直接选用RS80规格的滚子链齿轮。考虑到承重与稳定性选用有轮毂的B型链齿轮。参数如下：齿数节圆外径（DP)mm外径（OD)mm齿底径mm轴径（D)mm轮毂（DH)mm长（L)mm概略重量Kg30243257227.1226-7597507.2354436.84451420.9630-801175519.8六、动力学参数计算1、计算各轴转速2、计算各轴的功率3、计算各轴扭矩 =9.55/ =9.555.2/1440Nmm=34486Nmm =9.55/ =9.554.45/70.24Nmm=Nmm =9.55/ =9.554.1/39.02Nmm=Nmm轴名功率p/kw转矩T/N.m转速n(r/min)传动比i效率电动机轴05.2434.4861440蜗杆轴15.234.486144010.99蜗轮轴24.45605.0370.2420.50.858滚筒轴33.131003.539.0236.90.737、 轴的设计计算蜗轮轴的设计1、选择轴的材料考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。选用45号钢，经调质处理，硬度为217-255HBS。由课本表19-1查得对称循环许用应力 =180MPa。2、初步估计轴径 取=0，并由课本表19-3选系数A=110，得 d轴伸部位有键并安装链齿轮，一方面消弱了轴的强度，另一方面增加了轴的径向载荷，故增加轴径至55mm。3、 轴的结构设计（1） 、拟定轴上零件布置方案根据轴上轴承、蜗轮、端盖、链齿轮的装配方向、顺序和相互关系，轴的直径选择方案如图所示。（2） 、轴上零件定位及轴的主要尺寸的确定1） 轴端链齿轮选用和定位 链条选择A16单排滚子链，链齿轮选择RS80,链轮轴孔长L=50mm。取轴端长为48mm。按轴径选择用普通平键bh=16mm10mm，键长45mm（GB/T 1095-1990)。挡圈取D=65mm,厚度H=6mm，紧固轴端挡圈螺栓为M825mm（GB/T 892-1986)。2）轴承及蜗轮的定位及轴段主要尺寸轴受中等载荷，有轴向力，选取32213滚动轴承。其尺寸为dDB=65mm120mm32.75mm，与其配合的轴段的轴径为65mm，查手册配合为m。左端轴承也选用32213，由于要加挡油环，长度无法确定。如图轴径逐步加大，安装蜗轮处直径取70mm，查手册配合为H7/r6,配合轴段长应比蜗轮宽度小一些，取108mm。蜗轮处键根据轴径查手册选bh=20mm12mm，键长100mm。轴肩定位，轴肩直径取80mm，宽度取10mm。3） 轴结构的工艺性取轴端倒角为245，按规定确定轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线上。4、 按弯扭合成校核轴的强度（1） 、画轴空间受力简图如下，将轴上作用力分解为