1、第一章 机械设计课程设计任务书1.1 设计题目： 设计链式输送机传动装置1.2 已知条件：1. 输送链牵引力 F=4.5 kN ;2. 输送链速度 v=1.6 m/s（允许输送带速度误差为 5%） ；3. 输送链轮齿数 z=15 ；4. 输送链节距 p=80 mm；5. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，无粉尘；6. 使用期限：20 年；7. 生产批量：20 台；8. 生产条件：中等规模机械厂，可加工 6-8 级精度齿轮和 7-8 级精度蜗轮；9. 动力来源：电力，三相交流，电压 380 伏；10检修间隔期：四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修。验收方式：1减速器装配图；
2、（使用 AutoCAD 绘制并打印为 A1 号图纸）2绘制主传动轴、齿轮图纸各 1 张；3设计说明书 1 份。第二章 前言 2.1 分析和拟定传动方案：机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉
3、、传动效率高和使用维护方便。邵阳学院课程设计第 2 页 共 26 页所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。众所周知，齿轮传动的传动装置由电动机、减速器、链传动三部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计输送机的传动装置，必须先合理选择它各组成部分，下面我们将一一进行选择。2.2 方案优缺点分析1.在高速端应用圆锥齿轮，可以减小锥齿轮的尺寸，减小其模数，降低加工难度。2.在输出端，即低速端采用链传动，因为链传动的瞬时传动比是变化的，引起速度波动和动载荷，故不适宜高速运转
4、。3.在高速输入端应用联轴器，结构紧凑，但启动电动机时，增大了电动机的负荷，因此，只能用于小功率的传动。4.圆锥齿轮端，可能由于两锥齿轮尺寸过小，不能很好的利用润滑油。第三章 电动机的选择与传动比的分配电动机是常用的原动机，具体结构简单、工作可靠、控制简单和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量和转速、确定具体型号。按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途的全封闭三相异步电动机。3.1 电动机的选择计算： 输送链链轮的节圆直径 d/mm d=P/sin(180/z)=385mm工作机的有效功率为： pw =FwVw / =4.5*1.6/0.95=7.243kw从电动机到
5、工作机间的总效率为：= 1 2 3 4 5 6 7 8=0.99*0.96*0.97*0.994*0.96=0.877式中， 1 为联轴器效率 0.99， 2 为锥齿轮效率（7 级） 0.97， 3 圆柱齿轮的效率（7 级）0.98， 4 5 6 7 为角接触球轴承的效率 0.99， 8 滚子链传动效率 0.96。所以，电动机所需工作功率为 pd = =7.243/0.877= 8.3KWw选择电动机的类型 ：电动机额定功率 pd pm因同步转速的电动机磁极多的，尺寸小，质量大，价格高，但可使传动比和机构尺寸减小。邵阳学院课程设计第 3 页 共 26 页由此选择电动机型号：Y160M1-2电动
6、机额定功率 pm=4kN,满载转速 nm=1440r/min工作机转速 nw=60*V/(*d)=79.370r/min 电动机型号额定功率 满载转速 起动转矩 最大转矩Y160M1-2 11kw 2930r/min 2 Nm 2.3 Nm选取 B3 安装方式3.2 计算传动装置的总传动比 并分配传动比 ：i总传动比 ：按表 3-2 推荐的链传动比 6。取链传动的传动比为 4.6，则整个减速器的传i动比为 ：I 总=nm/nw=2930/79.370=36.916=I 总 / 4.6=8.025i分配传动比： = i12高速级圆锥齿轮传动： =2.5 i中间级圆柱齿轮传动比： =3.223.3
7、 计算传动装置各轴的运动和动力参数 ：各轴的转速 ：轴: n1=2930 r/min轴: n2=2930/2.5=1172r/min轴: n3=1172/3.2=366.25 r/min链轮的转速：n4=79.370 r/min各轴的输入功率 ：轴: p1=pd* 1=11*0.99=10.89kw轴: p2= p1* 2 * 4=10.890.970.99=10.458kw轴: p3= p2* 3* 5=10.4580.980.99=10.146kw各轴的输入转矩 ：电动机轴的输出转矩：Td=9.55 10 11/2930=35853.242N.m6轴: T1=9550*p1/n1=35.4
8、95Nm轴: T2=9550*p2/n2=85.217Nm轴: T3=9550*p3/n3=264.558Nm第四章 链传动的设计计算4.1 由 3.2 知链传动速比： i=4.5邵阳学院课程设计第 4 页 共 26 页输入功率： p=3.689KW选小链轮齿数 z1=17。大链轮齿数 z2=iz1=4.517=76，z21.5 安全故该轴在最危险截面也是安全的，此截面的左侧直径大，其他情况相同，故安全。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。6.2 中间轴的设计6.2.1 已知参数：轴上功率: p=3.81 KW大锥齿轮的齿数 z1=102小圆柱齿轮的齿数 z1=19,
9、 对应的大齿轮齿数 z2=80转速: n=450 r/min邵阳学院课程设计第 14 页 共 26 页转矩：T=80700 N.mm按转矩法初定该轴的最小直径 ：mind25.83 mm3minPCd根据最小端与角接触球轴承配合，取 7206C 型，故选取 =30 mm。1d计算齿轮圆周速度：0.7065 1.5 安全故该轴在最危险截面也是安全的，因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。6.3 低速轴的设计6.3.1 已知参数：轴上功率: p=3.689 KW转速: n=107.141 r/min转矩：T328850N.mm链轮的分度圆直径 d=138.19mm，齿数 z
10、=19；齿轮毂长离外壁 10mm，总长 54mm。链轮轴受到的轴向力 F=5502.4N按转矩法初定该轴的最小直径 ：mind40.95 mm3minPCd邵阳学院课程设计第 18 页 共 26 页周端与轴承或链轮，取轴承的型号为 7210C，故选 =50 mm。1d计算齿轮圆周速度：0.28 48000h7.2 轴承 2 的计算与校核: 第二对轴承的当量动载荷 P: ()prtPfXFY查手册取 =1.1 取 7206C 轴承pf计算步骤与内容 计算结果1.查手册查得: 、 值(GB/T 276)rCor2.由前面轴得:两轴承所受的力分别为 F1 =1924.5N F2=1418N3.两轴的
11、计算轴向力 Fa1=828.96N Fa2=579.96N4.计算 Fa1/Cor=0.05526 Fa2/ Cor =0.03865.查手册 e 值:6.计算 Fa1/ F1=0.429e1 Fa2/F2=0.409=e27.查手册:X、Y 的值8.查载荷系数:f p=1.19. ()rtPfX10.计算轴承的寿命:Lh=106/(60n) (C/P1)3=40487.6h11.结论:基本符合要求,选用此轴承 .但需及时更换=23KW =15KWrCorF1 =1924.5N F2=1418NFa1=828.96N Fa2=579.96NFa1/Cor=0.05526 Fa2/ Cor =0
12、.0386e1=0.426 e2=0.409Fa1/ F1=0.429 Fa2/F2=0.409X1=0.44,Y1=1.31 X2=1,Y2=0e1 Fa2/F1=e2/trP1=2125.99N P2=1559.8N40487.6he1 Fa2/F2=0.409=e27.查手册:X、Y 的值8.查载荷系数:f p=1.19. ()rtPfX10.计算轴承的寿命:Lh=106/(60n) (C/P1)3=11457.96h11.结论:基本符合要求,选用此轴承 .但需及时更换=42.8KW =32KWrCorF1 =3256.3N F2=9286.86NFa1=4420.5N Fa2=4420
13、.5NFa1/Cor=0.138 Fa2/ Cor =0.138e1=0.476 e2=0.476Fa1/ F1=0.358 Fa2/F2=0.138X1=0.44,Y1=1.165 X2=1,Y2=0e1 Fa2/F1=e2/trP1=7288.6N P2=10215.5NP2P140487.6h48000h第八章 箱体的设计箱体是减速器的一个重要零件,它用与支持和固定减速器中的各种零件,并保证传动件的齿合精度,使箱体内有良好的润滑和密封.箱体的形状较为复杂,其重量约见减速器的一半,所以箱体结构对减速器的工作性能加工工艺材料消耗重量及成本等有很大的影响.箱体结构与受力均较复杂,目前尚无成熟的
14、计算方法.所以,箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体选用球墨铸铁 QT400-18, , , =18,布氏硬度40bMPa0.25a130180HBS ,根据工作条件的要求,箱体各尺寸如下:名称 符号 尺寸关系 取值箱座壁厚 0.0125（d m1+dm2）+1mm8mm 8mm箱盖壁厚 1(0.800.85) 8mm8mm箱盖凸缘厚度 b1.5 112mm箱座凸缘厚度 1.512mm箱底座凸缘厚度 22.5 20mm地脚螺钉直径 fd0.018（d m1+dm2）+1mm12mm 12mm地脚螺钉数目 n查手册 4邵阳学院课程设计第 24 页 共 26
15、 页轴承旁联接螺栓直径 1d0.75 fd10mm盖与座联接螺栓直径 2(0.50. 6) f 8mm联接螺栓的间距l150200 150轴承端盖螺栓直径 3d(0.40.5) fd6mm视孔盖螺栓直径 4(0.30.4) f 4mm定位销直径 (0.70.8) f 6mm至fd12外箱壁距离1C查手册 16mm至凸缘12边缘距离2查手册 14mm轴承旁凸台半径 1R2C14mm凸台高度 h根据低速齿轮轴承座外径确定,便于扳手操作为准.30mm外箱壁至轴承座端面距离 1l12(50):36mm大齿轮顶圆与内箱壁距离.10mm齿轮端面与内箱壁距离 218mm箱盖/箱座肋厚 ,1m110.85,.
16、m8.5mm第九章 键的选择与校核选用 A 型键,键 1 即与联轴器配合的键 :因该轴段轴的直径 d=30mm,所以查手册得,键宽b=10mm,键高 h=8mm,长度 L=25mm,键所在轴的深度 t=5mm,轮毂深度 t1=3.3mm,圆角半径r=0.25mm.键 2 即与小圆锥齿轮配合的键 :该轴段轴的直径 d=25mm,所以查手册得,键宽 b=8 mm,键高 h=7mm,长度 L=20mm,键所在轴的深度 t=4.0mm, 轮毂深度 t1=3.3mm, 圆角半径r=0.16mm.键 3 即大锥齿轮配合的键 :该轴段的直径 d=36mm, 所以查手册得,键宽 b=10mm,键高 h=8mm
17、, 长度 L=28mm, 键所在轴的深度 t=5.0mm,轮毂深度 t1=3.3mm,圆角半径r=0.3mm. 键 4 即小圆柱齿轮配合的键:因该轴段轴的直径 d=36mm,所以查手册得,键宽邵阳学院课程设计第 25 页 共 26 页b=10mm,键高 h=8mm,长度 L=45mm,键所在轴的深度 t=5.0mm,轮毂深度 t1=3.3mm,圆角半径r=0.3mm.键 5 即与大圆柱齿轮配合的键：因该轴段轴的直径 d=54mm,所以查手册得,键宽b=16mm,键高 h=10mm,长度 L=45mm,键所在轴的深度 t=6.0mm,轮毂深度 t1=4.3mm,圆角半径 r=0.3mm. 键 6
18、 即与链轮配合的键：因该轴段轴的直径 d=45mm,所以查手册得,键宽b=14mm,键高 h=9mm,长度 L=40mm,键所在轴的深度 t=5.5mm,轮毂深度 t1=3.8mm,圆角半径r=0.3mm.根据轴和轮毂的材料 ,查手册得: 键的联接许用应力 =110 ,根据校核公式:pMPa第一根键: p=2T/kld=226262.5/(42530)=17.51p满足强度要求.第二根键: p=2T/kld=226262.5/(3.52025)=30.01 p满足强度要求.第三根键: p=2T/kld=280700/(42836)=40.03p满足强度要求.第四根键: p=2T/kld=280
19、700/(44536)=24.91 p满足强度要求. 第五根键: p=2T/kld=2274012/(54554)=45.10p满足强度要求.第六根键: p=2T/kld=2274012/(4.54045)=67.66 p满足强度要求.第十章 减速器的润滑与密封减速器的润滑:因为齿轮圆周速度 v5m/s,所以齿轮采用浸油润滑,轴承采用脂润滑,浸油润滑不但起到润滑作用,同时有助于箱体散热.为了避免浸油润滑的搅油功能消耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑,传动件浸油的深度不宜太深或太浅,设计的减速器的合适浸油深度 H1对于圆锥齿轮一般为 1个齿高,但不应小于 10mm,保持一定的深度和存油量.油池太浅
20、易激起箱底残渣和油污,引起磨料磨损,也不易散热.换油的时间为半年,主要取决于油中杂质多少及被氧化、污染的程度.查手册选择 L-CKBL-CKC 150号工业齿轮油润滑.邵阳学院课程设计第 26 页 共 26 页第十一章 参考文献陈作模主编.机械原理.北京:高等教育出版社,2001 年刘鸿义主编.材料力学.第四版.北京:高等教育出版社,2004 年吴宗泽主编.机械设计.北京:高等教育出版社,2001 年吴宗泽主编.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,2001 年刘朝儒主编.机械制图.北京:高等教育出版社,2001 年徐学林主编.互换性与测量技术基础.长沙:湖南大学出版社,2005 年张建中主编.机械设计基础.北京:中国矿业大学出版社,2001 年邓方英主编.金属工艺学.北京:高等教育出版社,2000 年张代东主编.机械工程霉烂应用基础.北京:机械工业出版社,2001 年刘北兴主编.金属学与热处理原理.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004 年
