机械设计课程设计—链式运输机传动系统设计

机械设计课程设计计算说明书
2012—2013学年第一学期
学院：机械与电气工程学院
专业：机械设计制造与自动化
学生姓名：
学号：1014
设计题目：链式运输机传动系统设计
指导教师：
2013年元月九日
机械设计课程设计任务书一、设计目的：
1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程设计和其他有关选修课程的理论和实际知识，使所学知识进一步巩固、深化和发展。

2、让学生了解机械设计的基本过程、一般方法和设计思路，能够初步根据要求进行传动装置的方案设计和主要传动零件的设计，并绘制总装配图和主要零件工作图。

3、培养学生树立正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。

4、培养学生机械设计的基本技能，如：计算、绘图、查阅设计资料与手册，熟悉设计标准和规范等。

5、为今后的毕业设计和工作打下良好的基础。

二、设计题目：链式运输机传动系统设计
三、设计内容：
1、已知条件
1）链式运输机传动系统示意图：（运动简图）
2）工作条件：运输机工作时有轻微冲击，单向运转，两班制工作，使用年限5年，每年250天，允许运输带速度误差为±5%。

2、设计内容：完成传动系统的结构设计，绘制传动系统的装配图和主要零件工作图，编写设计说明书。

设计计算说明书
设计题目：链式运输机传动系统设计
原始数据：曳引链拉力F(N)=10500N；曳引链速度V=0.35m/s；
曳引链链轮齿数Z=8；曳引链链节距P=80mm。

工作条件：运输机工作时有轻微冲击，单向运转，两班制工作，使用年限5年，每年250天，允许运输带速度误差为±5%。

d ≥1.05×(18.39—16.675)mm
=19.309—17.508mm 因所选的联轴器为LH3型，内孔直径D=42mm.即轴的最小段直径取标准值d=42mmm. (三)轴的结构设 在初估轴径幷合理安排轴上零件（联轴器、轴承1、2）轴向位置的基础上，按轴的结构设计要点，解决好轴和轴上零件的轴向位置固定；轴上零件与轴的周向连接；轴结构便于制造；轴上零件便于装拆；避免减少应力集中等。

Ⅰ轴的结构设计（如图2） φ42H 7m 6
12×8×72
64
50
84
φ48
φ50
1
2
3
φ57.15
29
4
6
5
10
20
φ58
φ48
图2
该轴为锥齿轮轴，轴和锥齿齿轮为整体式。

轴的左端通过联轴器与电动机轴连接。

右端⑤为直齿锥齿齿轮，中间轴颈处装有两个30210型圆锥滚子轴承，两轴承间用套筒作轴向固定。

轴的径向尺寸和轴向尺寸计算：
轴头，装联轴器处。

由于选用LH3型联轴器的内径为42mm,所以取轴的直径1d =42mm 。

经初步估算
轴的最细直径mm d 20min =。

1d =42mm>mm d 20min =, 所以符合轴的扭矩强度。

根据LH3型联轴器（1J 型轴孔），轴孔的长度L=84mm ，即取轴的长度
1L =84mm 。

轴肩：联轴器的轴向固定处。

直径变化5~10mm, 幷考虑密封件的尺寸，取2d =48mm 。

轴向尺寸
2L =H+e+m=(20+10+20)mm=50mm 。

H:联轴器端面与轴承盖间的距离；为避免干涉，取H=20mm ；
e ：轴承盖厚度，取e=10mm ； m ：轴承盖止推套筒长度，取m=20mm. 轴颈：装有两轴承。

初选轴承为圆锥滚子轴承30210型，应符合轴承内径系列，3d =2d +（1~2）mm ，取3d =50mm 。

查手册，30210型轴承宽度T=21.75mm 。

两轴承的间距a=20mm ，取T=22mm 。

mm a T L 6423=+=。

④轴肩：轴承的轴向固定处。

直径变化5~10mm ，取mm d 584=。

轴肩的宽度取mm L 104=。

⑤轴身：mm mm d d 48)2~1(35=-=。

mm L 205= ⑥圆锥齿轮：mm d d ae 148.5716==，mm L 296=
和加工难度，尽量选用同一轴承。

即轴径=1d 轴承内径D=50mm.
轴径长度1L =T+△+a+2mm=(22+5+15+2)mm=44mm. T 轴承的近似宽度；a 齿轮至壳体内壁的距离，取a=15mm;△轴承至壳体内壁的距离，取△=5mm 。

安装圆锥齿轮处：为便于齿轮装拆，取标准值
mm d 532=，轴的径向长度2L 由齿轮宽b 确定，
mm b L 5826022=-=-=。

轴环直径：,)3~2(;2123c h h d d =+=查手册mm c h mm c 6233,211=⨯===取。

mm h d d 656253223=⨯+=+=。

轴环宽度：
mm h L 4.864.14.13=⨯==，取整mm L 103=。

④直齿圆柱齿轮：基本尺寸有前面齿轮设计可知。

⑤安装轴承处，同。

,5015mm d d ==.4415mm L L == 轴的总长度mm L L L L L L 21954321=++++=。

键的选用： 轴安装锥齿轮处选用A 型链。

因轴的直径，，m m 58m m 422==L d
50
3.495885.085.0l 50
1016l h b ≈=⨯==⨯⨯=⨯⨯L 查手册可选用键
材料选用45号钢。

键的校核：（b×h×l=16×10×50）
[]
，故所选键满足要求。

得由表得
由式、键与轮毂接触高度键的工作长度σσσp p 0p 01451.1953453m
9.872000k dl 20001-4mm 52h k mm
341650b l 〈-=⨯⨯⋅⨯=====-=-=a MP N T L III 轴的结构设计（如下图4）
φ48
φ50k 6
φ58
φ53H 7
r 6
48×16×10
φ65
φ50k 6
φ42H 7
m 6
53×12×8
6150228710
5644
2
3
4
1
7
6
5
图4
在初估轴径幷合理安排轴上零件（齿轮、链轮、滚动轴承等）轴向位置的基础上，按轴的结构设计要点，解决好轴和轴上零件的轴向位置固定；轴上零件与轴的周向连接；轴结构便于制造；轴上零件便于装拆；避免减少应力集中等。

轴的径向尺寸和轴向尺寸的计算：
安装链轮处直径；初算取标准直径mm d 421= 轴向尺寸根据链轮轮毂宽度确定，应比轮毂宽度短
1~2mm ，链轮轮毂宽度为（1.5~2）1d (1.5~2)×
42mm=63~84mm ，取链轮轮毂宽度为63mm ，
mm L 61)263(1=-=。

链轮轴向固定轴肩：直径变化5~10mm ，幷考虑密封件的尺寸，取mm d 482=。

mm mm mm mm m e H L 502010202=++=++=
H:链轮端面与轴承盖间的距离，为避免干涉，取
H=20mm 。

e:轴承盖厚度，取e=10mm ；m ：轴承盖止推套筒长度，取m=20mm 。

⑦装轴承处直径：应符合轴承内径系列，7d =50mm 。

（选用30210圆锥滚子轴承）。

径向尺寸：
mm mm T L 44)2(7=++∆+=α。

查手册，
30210轴承宽度T=21.75mm,计算时近似T=22mm 。

a ：齿轮至壳体内壁的距离，取a=15mm ； △：轴承至壳体内壁的距离，取△=5mm 。

装左端轴承处直径：同一轴上两轴承型号相同，
mm d d 5073==；mm T L 227==。

⑥装齿轮处直径：为便于齿轮装拆，取标准值mm d 536=，6L 由齿轮宽度b 确定，b=58mm ，mm L 562586=-=。

⑤轴环直径,)3~2(;2145c h h d d =+=由手册查得mm c h mm c 6233,211=⨯===取
mm h d d 656253245=⨯+=+=
134.593.5
A
B
Ft
Fr
C D
T
n
RAH
RCH
Fr Ft
RAV
RCV
（一）
MHB （+）
MVB MB （+）
aT
（+）
MeD
MeC
MeB
⑵作水平面H 和垂直面V 内的受力图，并计算支座力。

H 面
N N F R R r CH AH 204.4102
407
.82022===
= V 面
N N N F R R t CV
AV 025.11272
05.225421==== ⑶计算H 面及V 面内的弯矩，幷作弯矩图 H 面
N
N R M M M AH
HB HC HA 138.24407204.4105.595.590-=⨯-=-=== V 面
N
N R M M M AV
VB VC VA 86.151584025.11275.1345.1340=⨯====
⑷计算合成弯矩幷作图
mm
N M M M M M VB
HB B C A ⋅=+-=+===2.153537)86.151584()2.24407(0
222
2 （5）计算T α并作图
mm N T ⋅=⨯⨯=6.21909310002.3656.0α
（6）计算当量弯矩幷作图
0=eA M mm N M M eD eC ⋅==6.219093
mm
N T M M B eB ⋅=+=+=3.267536)6.219093()2.153537()(2
2
2
2α
（7）校核轴的强度 在B 处
参考文献
（1）龙振宇机械设计北京：机械工业出版社,2008
（2）王旭机械设计课程设计北京：高等教育出版社，2003 （3）汝元功机械设计手册北京：机械工业出版社，1995 （4）周元康机械设计课程指导
重庆：重庆大学出版社，2001。