机械设计基础课程设计 PDf
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启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩
2.0
2.0
3.计算传动装置的总传动比 i ∑ 并分配传动比 (1).总传动比 i ∑ 为
第4页
带式输送机传动装置设计计算说明书
i∑ =
(2).分配传动比
nm 720 = nw 120
= 6
i∑ = iΙ iΙΙ
考虑润滑条件等因素，初定
iΙ = 2 iΙΙ = 3
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 Y 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
Pw = Fv = 6kw
从电动机到工作机传送带间的总效率为
第3页
带式输送机传动装置设计计算说明书
η ∑ = η1 ⋅ η 2 ⋅ η 3 ⋅ η 4 ⋅ η 5
d1 90 = mm = 3.6mm z1 25
齿宽 b = Φ d d1 = 0.8 × 90mm = 72mm 取 b1 = 80mm, b 2 = 75mm , 按《机械设计基础》表 4-1 取 m=3.75mm,实际的
d1 = z × m = 25 × 3.75 = 93.75mm d 2 = 75 × 3.75mm = 281.25mm
d1 + d 2 93.75 + 281.25 = mm = 187.5mm 2 2 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 可得）
中心距 a =
YFa1 = 2.75 ， YSa1 = 1.6
第7页
带式输送机传动装置设计计算说明书
YFa 2 = 2.26 ， YSa 2 = 1.75
1.设计条件： 1）机器功用 由输送带运送物料，如：沙石，砖，煤炭，谷物等； 2）工作情况 单项运输，载荷轻度振动，环境温度不超过 40℃； 3）运动要求 输送带运动速度误差不超过 7%； 4）使用寿命 8 年，每年 350 天，每天 8 小时； 5）检修周期 一年小修，三年大修； 6）生产厂型 中小型机械制造厂； 7）生产批量 单件小批量生产； 2.原始数据： 运送带工作拉力 F/KN 5 二. 设计要求 1.减速器装配图一张。（三视图，A1 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。 运输带工作速度 v/(m/s) 1.2 卷筒直径 D/mm 190
校验：
σ F1 =
2 KT1YFa1YSa1 2 × 1.3 × 1.76 ×105 × 2.75 × 1.6 = MPa = 79.5MPa ≤ [σ F 1 ] = 281.25MPa bm 2 z1 72 × 3.752 × 25 YFa 2Ysa 2 2.26 × 1.75 = 79.5 × MPa = 71.45MPa ≤ [σ F2 ] = 200 MPa YFa1YSa1 2.75 × 1.6
第6页
带式输送机传动装置设计计算说明书
[σ H1 ] = [σ H2 ] = [σ F1 ] = [σ F2 ] =
σ Hlim1
SH
=
600 MPa = 480MPa 1.25 380 MPa = 304 MPa 1.25
σ Hlim2
SH
=
σ FE1
SF
=
450 MPa = 281.25MPa 1.6 320 MPa = 200MPa 1.6
取 Z=188(《机械设计基础》表 11-4)
d1 ≥ 3 =3
2 KT1 u + 1 Z E Z H 2 ⋅ ( ) Φd u [σ H ]
2 × 1.3 × 1.76 × 105 3 + 1 188 × 2.5 2 ⋅ ( ) 0.8 3 480
= 90mm
齿数取 z1 = 25 ，则 z 2 = 3 × z1 = 75 模数 m =
1).各轴的转速 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴
nΙ = nm = 720 r min
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱnΙΙ =
nΙΙΙ =
nΙ = 360 r min iΙ
错误！未找到引用源。轴 卷筒轴
nΙΙ ≈ 120 r min iΙΙ
nw = nΙΙΙ = 120 r min
PΙ = Pd = 6.98 kw
6）基圆直径
d1' = d1 cos θ = 72 cos 20 = 67.7 mm, d 2 ' = d 2 cos θ = 360 cos 20 = 338.3mm
汇总计算结果如下表： 小齿轮(mm) 分度圆直径 d 齿顶高 h a 齿根高 d f 齿全高 h 齿顶圆直径 d a 齿根圆直径 d f 基圆直径 d b 中心距 a 传动比 i 5.滚动轴承和传动轴的设计
2).各轴的输入功率 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴 卷筒轴
PΙΙ = PΙη1η 2 = 6.63kw
PΙΙΙ = PΙΙη 3η 2 = 6.37 kw
P卷 = PΙΙΙη 4η 2 = 6.24 kw
3）.各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩 Td 为：
T d = 9 . 55 × 10 6 ×
(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 11-1 选择小齿轮材料为 45 钢（调质）， 硬度为 280HBS，σ H lim1 = 600 MPa , σ FE = 450 MPa ,大齿轮为 45 钢（正火），硬度 为 240HBS， σ H lim1 = 380 MPa , σ FE = 320 MPa ,二者材料硬度差为 60HBS。 (3)由《机械设计基础》表 11-5,取 S H = 1.25 ， S F = 1.6 ，
错误！未找到引用源。轴 卷筒轴 轴名 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 卷筒轴 6.24 6.37 6.63
TΙΙΙ = TΙΙη 3η 2 iΙΙ = 5 .07 × 10 5 N ⋅ mm
T卷 = TΙΙΙη 4η 2 = 4.97 × 10 5 N ⋅ mm
三. 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案
第2页
带式输送机传动装置设计计算说明书
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；5——V 带传动；6——电动机 4）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于 V 带有缓冲吸振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以 采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减 速器部分一级圆柱齿轮减速，这是一级减速器中应用最广泛的一种。原动机部分 为 Y 系列三相交流 异步电动机。 总体来讲， 该传动方案满足工作机的性能要求， 适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
σ F2 = σ F 1
校验合格
4）计算齿轮圆周速度 v
v=
πd1n1
60 × 1000
=
π × 90 × 360
60 × 1000
= 1.7 m / s
5）齿顶高、齿根高和齿高等计算 h = 2.25m = 2.25 × 3.75mm = 8.4375mm
* h a = ha m = 3.75mm * hf = （ha + c* )m = (1 + 0.25) × 3.75mm = 4.6875mm
Pw
η
=
∑
6 = 6 .98 kw 0 .86
' 按表 5-1 推荐的传动比合理范围，一级圆柱齿轮减速器传动比 i∑ =1~ 8
而工作机卷筒轴的转速为
nw =
v 1 .2 = ≈ 2rad / s πD π × 0.19
所以电动机转速的可选范围为：
' n d = i∑ n w = (1 ~ 8 ) × 120 r min = (120 ~ 960 ) r min
PΙΙ = 6.63kw ， nΙΙ = 360 r min
Ⅱ.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径
， TΙΙ
= 1.76 × 105 N ⋅ mm
d1 = z × m = 25 × 3.75 = 93.75mm
四
设计小结
.....................................20
第1页
带式输送机传动装置设计计算说明书
五
参考资料
.....................................21
一
课程设计任务书
课程设计题目： 设计带式运输机传动装置（简图如下） 1——输送带 2——滚筒 3——联轴器 4——减速器 5——V 带传动 6——电动机
2
三
设计步骤 ..............................2
1. 传动装置总体设计方案 ........................2 2. 电动机的选择.................................3 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 ..................................6 5. 滚动轴承和传动轴的设计.......................8 附：两根轴的装配草图..........................16 6.键联接设计....................................18 7. 箱体结构的设计...............................19 8.润滑密封设计 .................................20
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 750 r min 的电动机。 根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程上机与设计》表 16-2 选 定电动机型号为 Y160L-8。其主要性能如下表： 电动机型号 Y160L-8 额定功率/kw 7.5 满载转速/(r/min) 720
σ FE2
SF
=
2）按齿面接触强度设计 设齿轮按 7 既精度制造，取载荷系数为 1.3。齿宽系数 Φ d = 0.8 (《机械设计基 础》表 11-6)小齿轮上的转矩
95 .5 × 10 5 PΙΙ 95 .5 × 10 5 × 6.63 T1 = = = 1.76 × 10 5 N ⋅ mm n2 360
由《机械设计课程上机与设计》表 9-1 可知：
3
η1
： V 带传动效率 0.96
η 2 ：滚动轴承效率
0.99（球轴承）
η3
：齿轮传动效率 0.97 （7 级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96
η4
η5
所以电动机所需工作功率为
Pd =
3）确定电动机转速
Pd nm
= 9 . 55 × 10 6 ×
6 . 98 = 9 . 26 × 10 4 N ⋅ mm 720
4
错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴
T Ι = T d = 9 . 26 × 10
N ⋅ mm
TΙΙ = TΙη1η 2iΙ = 1.76 ×105 N ⋅ mm
第5页
带式输送机传动装置设计计算说明书
第8页
大齿轮(mm) 281.25 3.75 4.6875 8.4375 288.75 271.875 264.3 187.5 3
93.75 3.75 4.6875 8.4375 101.25 84.375 88.1
带式输送机传动装置设计计算说明书
(一).高速轴的设计 Ⅰ.输在轴上的功率 P Ⅱ 、转速 nⅡ 和转矩 T Ⅱ 由上可知：
功率 P/kw 转矩 T/(N·mm) 转速 n/(r/min) 传动比 i 6.98
9.26 × 10 4
将上述计算结果汇总与下表，以备查用 效率η 0.95
720
2
1.76 × 10 5
360 3 0.96
5.07 × 10 5
120 1 0.98
4.97 × 10 5
120
4.齿轮的设计
1）选定材料及确定许用应力
机 械 设 计 课 程 设 计
计 算 说 明 书
设计题目： 带式运输机传动装置 设计者 ： 陈劲军 指导老师 杨金勇 设计时间： 2010 年 1 月 设计单位： 中国矿业大学
带式输送机传动装置设计计算说明书
目
录
一
课程设计任务书 .......................
2
二
设计要求 .............................
2.0
2.0
3.计算传动装置的总传动比 i ∑ 并分配传动比 (1).总传动比 i ∑ 为
第4页
带式输送机传动装置设计计算说明书
i∑ =
(2).分配传动比
nm 720 = nw 120
= 6
i∑ = iΙ iΙΙ
考虑润滑条件等因素，初定
iΙ = 2 iΙΙ = 3
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 Y 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
Pw = Fv = 6kw
从电动机到工作机传送带间的总效率为
第3页
带式输送机传动装置设计计算说明书
η ∑ = η1 ⋅ η 2 ⋅ η 3 ⋅ η 4 ⋅ η 5
d1 90 = mm = 3.6mm z1 25
齿宽 b = Φ d d1 = 0.8 × 90mm = 72mm 取 b1 = 80mm, b 2 = 75mm , 按《机械设计基础》表 4-1 取 m=3.75mm,实际的
d1 = z × m = 25 × 3.75 = 93.75mm d 2 = 75 × 3.75mm = 281.25mm
d1 + d 2 93.75 + 281.25 = mm = 187.5mm 2 2 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 可得）
中心距 a =
YFa1 = 2.75 ， YSa1 = 1.6
第7页
带式输送机传动装置设计计算说明书
YFa 2 = 2.26 ， YSa 2 = 1.75
1.设计条件： 1）机器功用 由输送带运送物料，如：沙石，砖，煤炭，谷物等； 2）工作情况 单项运输，载荷轻度振动，环境温度不超过 40℃； 3）运动要求 输送带运动速度误差不超过 7%； 4）使用寿命 8 年，每年 350 天，每天 8 小时； 5）检修周期 一年小修，三年大修； 6）生产厂型 中小型机械制造厂； 7）生产批量 单件小批量生产； 2.原始数据： 运送带工作拉力 F/KN 5 二. 设计要求 1.减速器装配图一张。（三视图，A1 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。 运输带工作速度 v/(m/s) 1.2 卷筒直径 D/mm 190
校验：
σ F1 =
2 KT1YFa1YSa1 2 × 1.3 × 1.76 ×105 × 2.75 × 1.6 = MPa = 79.5MPa ≤ [σ F 1 ] = 281.25MPa bm 2 z1 72 × 3.752 × 25 YFa 2Ysa 2 2.26 × 1.75 = 79.5 × MPa = 71.45MPa ≤ [σ F2 ] = 200 MPa YFa1YSa1 2.75 × 1.6
第6页
带式输送机传动装置设计计算说明书
[σ H1 ] = [σ H2 ] = [σ F1 ] = [σ F2 ] =
σ Hlim1
SH
=
600 MPa = 480MPa 1.25 380 MPa = 304 MPa 1.25
σ Hlim2
SH
=
σ FE1
SF
=
450 MPa = 281.25MPa 1.6 320 MPa = 200MPa 1.6
取 Z=188(《机械设计基础》表 11-4)
d1 ≥ 3 =3
2 KT1 u + 1 Z E Z H 2 ⋅ ( ) Φd u [σ H ]
2 × 1.3 × 1.76 × 105 3 + 1 188 × 2.5 2 ⋅ ( ) 0.8 3 480
= 90mm
齿数取 z1 = 25 ，则 z 2 = 3 × z1 = 75 模数 m =
1).各轴的转速 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴
nΙ = nm = 720 r min
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱnΙΙ =
nΙΙΙ =
nΙ = 360 r min iΙ
错误！未找到引用源。轴 卷筒轴
nΙΙ ≈ 120 r min iΙΙ
nw = nΙΙΙ = 120 r min
PΙ = Pd = 6.98 kw
6）基圆直径
d1' = d1 cos θ = 72 cos 20 = 67.7 mm, d 2 ' = d 2 cos θ = 360 cos 20 = 338.3mm
汇总计算结果如下表： 小齿轮(mm) 分度圆直径 d 齿顶高 h a 齿根高 d f 齿全高 h 齿顶圆直径 d a 齿根圆直径 d f 基圆直径 d b 中心距 a 传动比 i 5.滚动轴承和传动轴的设计
2).各轴的输入功率 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴 卷筒轴
PΙΙ = PΙη1η 2 = 6.63kw
PΙΙΙ = PΙΙη 3η 2 = 6.37 kw
P卷 = PΙΙΙη 4η 2 = 6.24 kw
3）.各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩 Td 为：
T d = 9 . 55 × 10 6 ×
(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 11-1 选择小齿轮材料为 45 钢（调质）， 硬度为 280HBS，σ H lim1 = 600 MPa , σ FE = 450 MPa ,大齿轮为 45 钢（正火），硬度 为 240HBS， σ H lim1 = 380 MPa , σ FE = 320 MPa ,二者材料硬度差为 60HBS。 (3)由《机械设计基础》表 11-5,取 S H = 1.25 ， S F = 1.6 ，
错误！未找到引用源。轴 卷筒轴 轴名 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 错误！ 未 找 到 引 用源。 轴 卷筒轴 6.24 6.37 6.63
TΙΙΙ = TΙΙη 3η 2 iΙΙ = 5 .07 × 10 5 N ⋅ mm
T卷 = TΙΙΙη 4η 2 = 4.97 × 10 5 N ⋅ mm
三. 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案
第2页
带式输送机传动装置设计计算说明书
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；5——V 带传动；6——电动机 4）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于 V 带有缓冲吸振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以 采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减 速器部分一级圆柱齿轮减速，这是一级减速器中应用最广泛的一种。原动机部分 为 Y 系列三相交流 异步电动机。 总体来讲， 该传动方案满足工作机的性能要求， 适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。
σ F2 = σ F 1
校验合格
4）计算齿轮圆周速度 v
v=
πd1n1
60 × 1000
=
π × 90 × 360
60 × 1000
= 1.7 m / s
5）齿顶高、齿根高和齿高等计算 h = 2.25m = 2.25 × 3.75mm = 8.4375mm
* h a = ha m = 3.75mm * hf = （ha + c* )m = (1 + 0.25) × 3.75mm = 4.6875mm
Pw
η
=
∑
6 = 6 .98 kw 0 .86
' 按表 5-1 推荐的传动比合理范围，一级圆柱齿轮减速器传动比 i∑ =1~ 8
而工作机卷筒轴的转速为
nw =
v 1 .2 = ≈ 2rad / s πD π × 0.19
所以电动机转速的可选范围为：
' n d = i∑ n w = (1 ~ 8 ) × 120 r min = (120 ~ 960 ) r min
PΙΙ = 6.63kw ， nΙΙ = 360 r min
Ⅱ.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径
， TΙΙ
= 1.76 × 105 N ⋅ mm
d1 = z × m = 25 × 3.75 = 93.75mm
四
设计小结
.....................................20
第1页
带式输送机传动装置设计计算说明书
五
参考资料
.....................................21
一
课程设计任务书
课程设计题目： 设计带式运输机传动装置（简图如下） 1——输送带 2——滚筒 3——联轴器 4——减速器 5——V 带传动 6——电动机
2
三
设计步骤 ..............................2
1. 传动装置总体设计方案 ........................2 2. 电动机的选择.................................3 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 ..................................6 5. 滚动轴承和传动轴的设计.......................8 附：两根轴的装配草图..........................16 6.键联接设计....................................18 7. 箱体结构的设计...............................19 8.润滑密封设计 .................................20
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 750 r min 的电动机。 根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程上机与设计》表 16-2 选 定电动机型号为 Y160L-8。其主要性能如下表： 电动机型号 Y160L-8 额定功率/kw 7.5 满载转速/(r/min) 720
σ FE2
SF
=
2）按齿面接触强度设计 设齿轮按 7 既精度制造，取载荷系数为 1.3。齿宽系数 Φ d = 0.8 (《机械设计基 础》表 11-6)小齿轮上的转矩
95 .5 × 10 5 PΙΙ 95 .5 × 10 5 × 6.63 T1 = = = 1.76 × 10 5 N ⋅ mm n2 360
由《机械设计课程上机与设计》表 9-1 可知：
3
η1
： V 带传动效率 0.96
η 2 ：滚动轴承效率
0.99（球轴承）
η3
：齿轮传动效率 0.97 （7 级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96
η4
η5
所以电动机所需工作功率为
Pd =
3）确定电动机转速
Pd nm
= 9 . 55 × 10 6 ×
6 . 98 = 9 . 26 × 10 4 N ⋅ mm 720
4
错误！未找到引用源。轴 错误！未找到引用源。轴
T Ι = T d = 9 . 26 × 10
N ⋅ mm
TΙΙ = TΙη1η 2iΙ = 1.76 ×105 N ⋅ mm
第5页
带式输送机传动装置设计计算说明书
第8页
大齿轮(mm) 281.25 3.75 4.6875 8.4375 288.75 271.875 264.3 187.5 3
93.75 3.75 4.6875 8.4375 101.25 84.375 88.1
带式输送机传动装置设计计算说明书
(一).高速轴的设计 Ⅰ.输在轴上的功率 P Ⅱ 、转速 nⅡ 和转矩 T Ⅱ 由上可知：
功率 P/kw 转矩 T/(N·mm) 转速 n/(r/min) 传动比 i 6.98
9.26 × 10 4
将上述计算结果汇总与下表，以备查用 效率η 0.95
720
2
1.76 × 10 5
360 3 0.96
5.07 × 10 5
120 1 0.98
4.97 × 10 5
120
4.齿轮的设计
1）选定材料及确定许用应力
机 械 设 计 课 程 设 计
计 算 说 明 书
设计题目： 带式运输机传动装置 设计者 ： 陈劲军 指导老师 杨金勇 设计时间： 2010 年 1 月 设计单位： 中国矿业大学
带式输送机传动装置设计计算说明书
目
录
一
课程设计任务书 .......................
2
二
设计要求 .............................