机械设计课程说明说带式输送机传动装置设计

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1、机械设计课程设计说明书设计题目：带式输送机传动装置设计学生姓名：李同福学 号：1003310215班 级：汽修2班院 系： 机械工程专 业： 高级轿车诊断与维修指导教师：田素玲完成日期： 2012年7月 1日哈 尔 滨 剑 桥 学 院课程设计的内容设计题目：带式输送机传动装置设计一、传动方案简图 二、已知条件：1、带式输送机的有关原始数据： 减速器齿轮类型： 直齿圆柱齿轮 ； 输送带工作拉力：F= 2800 N； 输送带工作速度：V= 1.30 m/s； 滚筒直径：D= 300 mm.2、滚筒效率：=0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）；3、工作情况：使用期限12年，两班制（每年按300天计算

2、），单向运转，转速误差不得超过5%，载荷有轻微振动；4、工作环境：运送砂、石等，室内常温，灰尘较大；5、检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；6、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产；7、动力来源：电力，三相交流，电压380220V。三、设计任务：1、传动方案的分析和拟定2、设计计算内容1) 运动参数的计算，电动机的选择； 2) V带传动的设计计算；3) 齿轮传动的设计计算； 4) 轴的设计与强度计算；5) 滚动轴承的选择与校核； 6) 键的选择与强度校核；7) 联轴器的选择。3、设计绘图：1）减速器装配图一张（A0或A1图纸）；2）零件工作图2张（低速级齿轮、低速轴

3、，A2或A3图纸）；3）设计计算说明书1份（6000字）；4）减速器三维爆炸图（此项选做）。注：提交CAD图的同学在提交图纸和说明书打印稿的同时必需提交相应电子版文件、手工绘制的装配图草图和手写计算说明书草稿。四、主要参考书目 1李育锡.机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，2008. 2濮良贵.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006. 3成大仙.机械设计手册（第5版）M.北京：化学工业出版社，2007.目 录机械设计基础课程设计任务书(1)一、传动方案的拟定及说明( 2)二、电动机的选择.(2)三、V带的设计计算.(3)四、齿轮的设计.(4)五、轴的设计及校核（8）六、轴承

4、的寿命校核.(13)七、键联接的选择及校核计算.(15)八、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择.(16)九、润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择.(17)十、设计小结(17)十一、(17)设计计算及说明结 果一. 传动方案的拟定及说明 传动方案初步确定为两级减速器（包含带轮减速和一级圆柱齿轮轮廓传动减速），说明如下： 为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即 一般常选用同步转速为1000r/min的电动机作为原动机，传动比约在1315左右，可选用任务书中的传动方式进行设计。二. 电机的选择1、电动机类型和结构型式 按工作要求

5、和工作条件，选用一般用途的Y系列（IP44）三向异步电动机。它为卧式全封闭结构，具有防止灰尘等其他杂物侵入电机内部的特点。2、电动机容量1)、 电机所需功率 2)、 电动机输出功率 传动装置的总效率 式中，为从电动机至滚筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由参考书【1】表2-4查得：普通V带的效率为，一对滚动轴承的效率为（初选球轴承），闭式齿轮传动效率为（初定8级精度），滑动联轴器的效率。卷筒传动的效率则故 确定电动机的转速滚筒轴的转速为 3、 电动机额定功率由【1】表17-7选取电动机额定功率4、电动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由任务书中推荐减速装置传动比范围

6、，则电动机转速可选范围为可见同步转速为1000r/min的电动机均符合。由【1】表17-7选定电动机的型号为Y132S-4。主要性能如下表:电机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩Y132S-45.5KW1440r/min2.22.25、计算传动装置的总传动比并分配传动比1）、总传动比（复核620）2)、分配传动比 假设V带传动的传动比，则减速器传动的传动比三、计算传动装置的运动和动力参数1各轴转速 减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴，滚筒轴为轴。各轴的转速为（r/min）高速轴的转速 低速轴的转速 滚筒轴的转速 2.各轴输入功率为()高速轴的输入功率 低速轴的输入功率 滚筒

7、轴的输入功率 3.各轴输入转矩（Nm）1）、电机轴的转矩 2）、轴的转矩为 3）、轴的转矩为 4）、轴的转矩为 将各数据汇总如下 表1 传动参数的数据表 电机轴轴轴轴功率PkW5.54.1283.9643.806转矩T(Nm)36.4882.13457.42439.19转速n(rmin)144048082.7682.76传动比i17.3935.80效率0.960.990.97 四、传动件的设计计算1、设计带传动的主要参数1）、 已知带传动的工作条件：两班制（共16h），连续单向运转，载荷变动小，所需传递的额定功率p=5.5kW，小带轮转速, 大带轮转速，传动比i=3。2）、设计内容包括选择带的

8、型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等。3）、确定计算工率由【2】表8-7查得工作情况系数 ，故选择V带的带型根据 由图13-15选用A型。4）、确定带轮的基准直径并验算带速v(1)、初选小带轮的基准直径 。由表13-9，取小带轮的基准直径=125mm。(2)、验算带速v。因为5m/sv25m/s，故带速合适。(3)、计算大带轮的基准直径。=i1=mm 根据表13-16，圆整为。5)、确定V带的中心距a和基准直径。(1)、根据式 即 初定中心距(2)、由由【2】表8-2选带的基准长度。(3)、计算实际中心距a。 中心距的变化范围为350mm-100

9、0mm。6)、验算小带轮上的包角 4)、计算单根V带的额定功率 。由=125mm和 ，查表13-4得kW。根据,i1=3查表13-5得。查表13-7得，2表13-2得，于是7)、计算V带的根数z。 取Z=3根。8）、计算单根V带的初拉力的最小值由表13-15得A型带的单位长度质量q=0.kg/m,所以应使带的实际初拉力9）、计算压轴力压轴力的最小值为10） 、带轮结构设计(略)2、 齿轮传动设计1）、选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数(1)、按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)、带式机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。(3)、材料选择。由表10-1选

10、择小齿轮材料45（调质），硬度197286HBS,大齿轮材料为45（正火），硬度为156217HBS。二者硬度差为40HBS左右。(4)、选小齿轮齿数，齿轮传动比为i2=5.8，则大齿轮齿数，取。2）、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行计算，即 进行计算。3）、确定公式内的各计算数值(1)、由表11-3选载荷系数(2)、计算小齿轮传递的转矩。(3)、由表11-6选取齿宽系数。(4)、由表11-4差得材料的弹性影响系数(5)、由图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1,则5）、计算(1)、试算小齿

11、轮分度圆直径代人中较小的值。(2)、计算圆周速度（3）计算模数： 由表4-1将m转化为标准模数，m=4中心距 齿宽 （4）校核齿根弯曲疲劳强度 由校核公式11-5得52 由图11-8和11-9得 则：两齿轮材料许用弯曲疲劳应力分别为： 将上述参数分别带入校核公式，可得两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度均足够6）齿轮其他尺寸计算： 分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径：齿轮的圆周速度： 对照表11-2可知选用9级精度是合宜的。取弯曲疲劳许用安全系数S=1.4，则14）、计算载荷系数K。15）、查取齿形系数。由【2】表10-5查得 。16）、查取应力校正系数。由【2】表10

12、-5查得 。17）、计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。18）、设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数2.12mm，并就近圆整为标准值为m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 ，取 ，取19)、几何尺寸的计算(1)、计算分度圆直径(2)、计算中心距20） 、计算齿轮宽度 取。 表2 设计后传动参数的数据表 电机轴轴轴轴功率PkW4.03.843.7263.5

13、05转矩T(Nm)39.80129.88541.93509.93转速n(rmin)960282.3565.6665.66传动比i3.44.311效率0.960.970.98五、 轴的设计计算 1 选取轴的材料为45钢调质，查表14-1得强度极限为，硬度为HBS217255,屈服极限为 2 按扭矩初算轴径 考虑轴的一端有个键槽，将直径增大1.1%，则 （1） 轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒轴向固定，连接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒固定，则采用过渡配合固定。 为了便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。

14、对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大，可依次将齿轮，套筒，左端滚动轴承，轴承盖和带轮从轴的左端拆装，另一滚动轴承从右端拆装，为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角。（2） 确定轴各段直径和长度 1段 又带轮宽度可查表18-2得B=50mm,因为轴头长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，其长度要比轮毂宽度小23mm，所以则取第一段长度2段 轴肩高度取h=2.5mm，则 该段的长度要根据轴承端盖的高度，轴承端盖和箱体内壁之间的距离来确定，取3段 其内径为40mm，所以初选6208型深沟球轴承，由表11-查得宽度B=18mm，则该段的直径，长度4段 该段为滚动轴承的定位轴肩，

15、其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取，长度5段 该段为齿轮轴段，取，取，由于齿轮的宽度为75mm，则取此段长度6段 和第4段的作用一样，尺寸也一样，长度7段 与第3段类似取，（3） 主动轴的强度校核扭矩：圆周力： 径向力：由上述确定的个轴长度尺寸得，两支座间距离 水平面的支反力：水平面的弯矩：垂直面的支反力：垂直面的弯矩： 将水平面与垂直面上的弯矩按矢量和合成起来，其大小为：危险截面的当量弯矩： 校核轴的强度：轴在C处截面的弯矩与扭矩最大，故为轴的危险截面，轴单向转动，扭矩可认为按脉动循环变化，固取折合系数。轴的材料为45钢，调至处理2、低速轴的设计（1）确定轴上零件的定位和固定方式单级减速器中

16、可将齿轮安排在箱体中央，相对于轴承对称分布，轴肩定位齿轮右面，左面用套筒轴向固定，连接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒轴向定位，与轴之间采用过渡配合固定为了便于轴承上的零件安装于拆卸，常将轴做成阶梯形，对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大，如图，可依次将联轴器，轴承盖，右端滚动轴承，和齿轮从轴的右端拆装，另一滚动轴承从左端拆装，为使轴上零件易于安装，轴端及各轴端的端部应有倒角，从动轴： 确定轴各段直径和长度尺寸：按公式初步计算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。取C=118则又因为低速轴有两个键槽，将直径增大10%，则则取。取半联轴器的轴孔直径，轴孔长度

17、，半联轴器与轴配合的毂孔长度为，轴承直径计算：1）由于联轴器与轴通过键连接，则轴径应增加5%7%，取从动轴，又半连轴器的轴孔直径，故取此段轴直径，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故取此段轴长度2）段 轴肩高度 故取h=3.5mm，则 该段的长度要根据轴承端盖的高度，轴承端盖和箱体内壁之间的距离来确定，取3）段 该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力而轴向力为零，选用6212型轴承，则d=60mm，D=110mm，B=22mm，则该段的直径为，长度4）段 该段装有齿轮，并且齿轮与键连接，故轴径要增加5%，则该段轴的直径取，又大齿轮齿宽为68mm，则5）段 考虑齿轮的

18、轴向定位，取定位的轴间直径，长度6）段 此处为台阶，直径，7）段 该段有滚动轴承的安装处，可取该段轴径，长度为 C处轴承径向力 所以在C处轴承易受破坏。3）、轴承的校验(1)、轴承的当量载荷，因深沟球轴承只受径向载荷，故,查【2】表13-6得载荷系数。(2)、假设轴承的使用寿命为两年，即预计使用计算寿命轴承应有的基本额定动载荷值 ,其中，则(3)、验算6207轴承的寿命综上所得6207轴承符合设计要求。2、低速轴的轴承选取及计算1）、低速轴的轴承选取深沟球轴承6012型，Cr=31.5kN。2）、计算轴承的径向载荷3）、轴承的当量载荷，因深沟球轴承只受径向载荷，故,查表【2】13-6得载荷系数

19、。3） 、假设轴承的使用寿命为两年，即预计使用计算寿命轴承应有的基本额定动载荷值 ,其中，则4）、验算6207轴承的寿命综上所得6012轴承符合设计要求。七、键连接的选择及校核1、高速轴的键连接1）、高速轴键的选取查【1】表14-26普通平键的型式和尺寸（GB/T1096-2003）选取A型键，bhL=8740。键联接的组成零件均为钢，键为静连接并有轻微冲击，查【2】表6-2=100120MPa。2）、强度校核故满足设计要求。2、低速轴键的选取1）、查【1】表14-26普通平键的型式和尺寸（GB/T1096-2003）选取A型键，bhL=201256，轴的直径为66mm。键联接的组成零件均为钢

20、，键为静连接并有轻微冲击，查【2】表6-2=100120MPa。2）、强度校核故也符合设计要求八、轴的疲劳强度校核1、高速轴的校核1）、高速轴的受力简化图如下所示 A、C为轴承安装位置的中心，B为小齿轮安装位置的中心，D为大带轮安装的中心位置，其中AC=129.5mm,bc=191.5mm,cd=130mm.。2）、水平方向力的求取水平方向受力简图如下对A点求矩 即 得 由水平方向力平衡得 解得 3)、水平方向的剪力图和弯矩图分别为4）、竖直方向受力简图如下因为AB与BC距离相等，故 5）、剪力图和力矩图为6）、合力矩为7）、转矩为8）、判断危险截面 所以危险截面为B截面，即为齿轮安装的位置，

21、该处轴的直径为44mm,开有A型键槽（10856,t=5），此处的抗弯截面系数为对B截面进行强度校核九、 铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择1、铸件减速器机体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+1mmmm,取10mm机盖壁厚1,取8mm机座凸缘厚度b1.5=15mm机盖凸缘厚度b11.51=12mm机座底凸缘厚度p2.5=25mm取25mm地脚螺钉直径df0.036a+12=19.47mm取20mm地脚螺钉数目na250mm,n=4轴承旁连接螺栓直径d1 12mm机盖与机座连接螺栓直径d210mm轴承端盖螺钉直径d38mm窥视孔盖螺钉直径d46mm定位销直径d6

22、mmdf、d1、d2至外机壁距离c126mm,18mm,16mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离c224mm,16mm、14mm凸台高度h45mm大齿轮顶圆与内机壁距离18mm小齿轮端面与内机壁距离210mm机座肋厚mm=0.85=8.5mm启盖螺钉d510mm轴承端盖凸缘厚度e10mm2、 减速器附件的选择包括：轴承盖，窥视孔，视孔盖，油标，通气孔，吊耳，吊钩，放油孔，螺塞，封油垫，毡圈，甩油环等。十、 润滑与密封1、 润滑1） 、减速器内传动零件采用浸油润滑(L-AN46GB443-1989)，加速器的滚动轴承采用油脂润滑(钙基润滑脂2号GB491-1987)。2） 、其他零件采用油脂润滑。2、 密封1） 、箱体的剖封面可用密封胶或水玻璃密封。2） 、视孔盖、放油孔处的螺塞用石棉橡胶纸进行密封。3） 、伸出轴端处采用毡圈密封。4） 、轴承端盖采用调整垫片。m=4 H=3.5mm