带式传输机的传动装置设计解读

1、机械设计课程设计计算说明书一、任务书 1二、电动机的选择 3三、传动比分配及运动和动力参数计算 4四、带的选择及算 5五、齿轮的设计算 8六、轴的设计计算 11七、滚动轴承的选择及计算 仃八、键及联轴器的选择及计算 17九、润滑、密封等简要说明 18十、设计总结 18十一、参考资料 19、机械设计基础课程设计任务书1设计任务:1 根据学号选择相应原始数据，题号为：10 。2 减速器装配图一张（A1）3 .零件图2张（A2）4.设计说明书一份设计带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器，该传送设备的动力由电动机经 减速装置后传至传送带传动装置简图：6传送带2、设计数据:运输带工作拉力运输带工作速度卷筒直

2、径F (N)V(mD(mm)48001.85003、设计要求:1 每日两班工作制，工作期限为八年。35度。2 连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，最高环境温度3 运输带速度允许误差5%。4 一般机械厂制造，小批量生产。4、设计方法：5.1. 基本参数计算：传动比、功率、扭矩、效率、电机类型等。6.2. 基本机构设计：确定零件的装配形式及方案。7.3. 零件设计及校核（零件受理分析、选材、基本尺寸的确定）8.4. 绘制零件图（型位公差、尺寸标注、技术要求等）。带为皮带的效率0.96,轴承为轴承的效率0.99齿轮齿轮的效率0.97,联为联轴器的效率0.99卷筒卷筒的效率0.96n 总=0.

3、96 x 0.99x 0.98x 0.97 x 0.99 x 0.96 x 0.98=0.859电=电二带轴承 齿轮联卷筒书写结选择Y系列一般用途的 全封闭自扇冷鼠笼型 三相异步电动机Pw=8.64(kw)查表：n卷筒=0.96n v带=0.96n齿轮=0.97n联轴器=0.99n轴承=0.99Fd = 10.06 (kw)nw = 68.75(r / min)二、电动机的选择(1)电动机的类型选择初步确定：Y系列三相异步电动机优点：Y系列电机具有效率高、 起动转矩大、体积小、重量轻、 噪音低、振动小、外形美观、标准化程度高等优点。(2 )先择电动机功率工作机所需的电动机输出功率为Pd - F

4、w / 电FV 4800 0.8PW8.64 (kw)1000 1000电动机至工作机之间的总效率(包括工作机效率)为Pd = Pv / 电二 8.64/0.859 =10.06 (kw)所以选择电动机的额定功率为10.06kw(3 )确定电动机转速卷筒轴的工作转速为60 1000V60 1000 1.8nw68.75 (r/mi n)兀D兀汇500根据机械设计课程设计表 3.2推荐传动比范围，取圆柱齿轮传动一级减速器齿轮传动比范围， 取V带传动比i齿轮=3 6， 单级齿轮传动比i带=2 4，则合理总传动比的范围为 i总=624，故电动机转速的可选范围为nd =i带i齿轮 = 6 2468.7

5、5 二 412.51650 r/min符合这一范围的同步转速有 750 r/min、1000 r/min、1500r/min，查表查出有二种适用的电动机型号，其技术参数及传 动比的比较情况见下表。选Y160L-6电动机i 总=14.11i带=3i齿轮=4.70n0 = 970r / minn j = 323r/mi nnn = 68.75r/mi n万案电动机型号额定功率Ped/kw电动机转速(r/mi n )同步转速满载转速1Y180L-8117507302Y160L-61110009703Y160M-41115001460综合考虑电动机和传动装置的尺寸、带传动比选Y160L-4三、确定传动

6、装置的总传动比和分配级传动比(1) 由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为：i 总=nm / nw =970/68.75 = 14.11(2) 分配各级传动装置传动比：V带传动比i带=2 4,取V带传动比i带=3 ,单级齿轮传动比i齿轮=i总* i齿轮=14.113 = 4.70计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，首先推算出各轴的转速、功率和转 矩。一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动 和动力参数。耳带为皮带的效率0.96，轴承为轴承的效率 0.99U齿轮齿轮的效率0.97, H联为联轴器的效率 0.99卷筒卷筒的效率0.96(1)各

7、轴转速n0 = e =970r / minI轴 n=n d /i 带=970/3 =323r/mi nn轴 n d970M4.11 68.75r/mini带i齿轮n卷筒=n n(2)各轴的输入功率R =pd =10.06 (KWP - Pd x 带=10.06 0.96 = 9.66 (KW)P- - P：轴承 齿轮=9.66 0.97 = 9.37(Kvy卷筒P卷筒二 P联 轴承=9.37 0.99 =9.28卷筒(KvyP=9.66(kw)P- = 9.37(kw)P卷筒二 9.28 (kw)卷筒(3)各轴扭矩PdTd =9550 泊=9550 1006 = 99.04 (N m) nm9

8、70T = Td带i带=99.04 0.96 3 =285.24 (N m)Tn 二T%n轴承 T齿轮 G齿轮=285.24 7.997.97 7.70 =1287.41(N m)T卷筒=T联 轴承-1287.41 0.99 0.99 =1264.80(N m)轴名功率p( Kvy扭矩 T ( N -nr)转速n(r/mi n )电动机轴1199.04970I轴9.66285.21323n轴9.371287.4168.75卷筒轴9.281261.8068.75传动比i效率n30.964.700.971.000.99Td =99.04(N m)T = 285.24(N m)T- = 1287.4

9、1(N m)T卷筒 = 1261.80 (N m)卷筒四、V带传动的设计(1)确定计算功率计算功率Pc是根据传递的额定功率(如电动机的额定功率)P,并考虑载何性质以及每天运转时间的长短等因素的影响而确疋的，即Pc =Ka由于要求载荷平稳，空载启动，两班制工作，查机械设计基础(p156)表8-8得工况情况系数 Ka=1.2Pc =Ka 120Oa(7) 确定V带根数zPcZ (P。+也卩0)心心根据 dd1=180mn及 n1=970r/min ,查表 8-4 得 P=3.54 KW,查表 8-5 得 P0=0.34KW查表 8-6 得 K. =0.94，查表 8-2 得 K=1.07a =55

10、0L0 =2296mmLd = 2300mmamin =517.5mmamax = 621mm% =158.24则Z13.2(3.540.34)0.941.07=3.3，取 Z=4q=0.17kg/m(8)确定初拉力F0由表8-3查得B型普通V带的每米长质量为500 13.24 9.14f 2 5、210.17 9.14 =313.80N0.94(9)计算带轮轴所受压力Q.: P0 = 0.34kwK-.二 0.94KL =1.07Z=4Fo=313.8ONQ=2ZFSin 1 =2X 4X 313.80 x sin2158.242=2465.27N(10)带轮的设计由课本表8-11查得：e=

11、19_0.4 ; f=11.5.则带轮轮毂宽度 B=(Z -1)e+2f =90mm由于高速轴d1=30m则大带轮的轮 毂宽度B大=L=90mm。五、齿轮传动设计已知传递功率 P =9.66KW，小齿轮转速 山=323r/min ,根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动(1) 选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为 220 250HBS ;大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS，查表得选精度等级 8级。(2) 按齿面接触疲劳强度设计1 )转矩Ti=9.550 勺06 江巴=9.550 勺。966 = 2.86X105(N mm) nI3232 )载荷系数K查机械设计基础表 11

12、-3 ( p169)取K=1.13)齿数Z1和齿宽系数“ d初选齿数，小齿轮的齿数 乙=25,大齿轮的齿数z2 =134，因为单级齿轮传动为对称布置，硬度 350HBS,齿轮为软面，由表选取W d=1Q =2465.27N小带轮 dd1 = 180mm,4）许用接触应力 fcrH 由图查得 yHlimi 一560MPa,rHlim2 一380MPa由表查得$=1，应力循环次数N =60njLh =60 汉 480如如0疋300 汉 2 汉8 = 1.38 心09N18N2 =二=2.57 灯0 i齿乩 1 _gim1 J60 =560 MPaSh1Bh 2 = EHlim2 380 -380

13、MPa Sh1故dt1、J2KT1（u （ZeZh）= 65.89mm屮dU Hh m =2.64，由机械设计基础表 4-1 P57z125取标准值m=3（3）计算主要尺寸d1=mz=75mmd 2=m=402mm,b= dX d1=75mm 经圆整后取 b2=75mm b1=b2+5=80mm,1 1 a =3口（弓 +勺）=?*3（25十 134 ） = 238.5mm标准中心距（4）按齿根弯曲疲劳强度校核若CT F兰hu校核合格。确疋有关系数与参数：1）齿形系数 Yf,查表 Yf1-2.73,Y F2-2.232）应力修正系数 Ys1-1.59,Y s2-1.823）许用弯曲应力trF】

14、查机械设计基础得Flim1 =450MPa，阵诚 =310 MPaSf =1.25 , YnT1-YnT2 = 1得&F 1 NT1 Flim1 450 MPa 360MPa1Sf1.25采用实心带轮大带轮dd2 = 560mm ,采用腹板带轮B=90mm选用直齿圆柱齿轮传 动5X =1.15X105（N mm）K-1.1p d=1 H lim 1 = 560MPaNt 2”-Flim2Sf310 MPa =248MPa1.25二 Hiim2 =380MPaN1.38 109故 -F12KT1 YF1YS1 =65.07MPa ：f =360MPa bm zjF2 =F1 *2丫$2 =61.

15、17MPa v faF I =248MPaYF1YS1齿根弯曲强度校核合格。(5)验算齿轮的圆周速度vv75 480 = 1.88m/s60 1000 60 1000选9级精度是合适的。(6 )结构设计大齿轮采用实心式名称代号小齿轮大齿轮齿顶咼ha33齿根高hf3.753.75齿全高h6.756.75顶隙c0.750.75分度圆直径d75402基圆直径d b70.5377.88齿顶圆直径da81408齿根圆直径df67.5394.5齿距p9.429.42齿厚s4.714.71齿槽宽e4.714.71标准中心距a238.5238.5压力角a29.5 22.15 齿顶圆的压力角aa129.5 22

16、.15 重合度名1.761.76小齿轮与轴制成齿轮轴(7 )两齿轮的几何尺寸计算六、轴的设计N2 = 2.57 108m=3di=75mmd2=402mmb2= 75mm， bi= =80mma = 238.5mmYfi=2.73,Y f2=2.23Ysi=1.59,Y s2=1.82匚 Flim1 = 450 MPa、- f lm 310 MPaSF =1.25YNT1 =YnT2 二 1(1) 高速轴的系列设计：(1).齿轮轴(高速轴)概略设计1) 已知条件知减速器传递功率，对材料无特殊要求，故选用45 钢并经调质处理。查机械设计基础表14.1取毛坏直径d 。3百113 X1 _” n 1

17、 _3匹=30.67 ,480求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最小直径，考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算轴径应增大3%5%查手册取标准值 d1-25mm(2) 高速轴的受力分析1) 求轴上的作用力作用在齿轮上的转矩：69.665Tt =9.55X10 x = 2.86x10(N mm)323齿轮圆周力：Ft1 =纽 =2玄2.85氷10 =8.65述103Ncd65.89齿轮径向力：Fr1 Ft1 tan 一 3135Ncos P齿轮轴向力：Fa1 =0带对轴的作用力：Fq =2Fs in =2465.27N22) 求支反力大齿轮采用头心式 小齿轮与轴制成齿轮

18、 轴Tt =2.86 X105(N mm)已=8650( N)Fj =3135( N)Fa1 =0Fbh =550 NFri 3135 Fbh=Fah=1567.5 N2 2Fti 8650FbvFav-4325N2 2求弯矩 Mcn =Fah x(8.5+17+10+45/2)=90915Nmm-Mbh = 0Mcv =Fav x(8.5+17 +10 +45/2) =250850NmmMbv =0M B = 04)按当量弯矩校核轴的强度 因为是单向回转，转矩为脉动循环，a =0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：cranjM 汉M+(o(T 汉o(T )/(0.1xd3)3=111194

19、.7/(0.1X75 )=2.64=60MP满足强度要求查表7.5P236查得对于45钢，b=735MPa (T -1w=70MPa要求，轴径最小处 d=30mmMe=aT =0.6 汇 129000 = 77400Nmm% =黔=Meo=48M pavd=60MPaW巾3/32bt (d-t)2/2巾受力简图弯矩图如后面查机械设计基础(p270),查得对 40钢的d b=650MPa , r-1b=60MPa故按ae = =48MPa v &】，故轴的强度合格W由于最小轴径处与带轮相连，并在轴径处开有键槽，故需进O(T32行强度校核。按 0B = 进行校核，W 皿bt(d t)，在W322d

20、进行设计时初定带轮处的键的型号为：键 6 X 50(GB1095-1990,GB1096-1990 )查表得：b=8mm h=7mm则cr18 =48 MPa 兰 fcr 丄b 故强度足够。2低速轴的设计Fhb =1567.5 NFbv =4325NM bh = 0( N -mm)a =0.6键 6 X 50毛坯直径d _ 100mm；b = 600 MPa轴的最小直径d2=55mmL1=110mm d2=Q 60mmL2=46mm（1）低速轴概略设计1）材料、热处理：此轴为低速轴，考虑到转速相对于咼速轴较小，但还要保证有足够的耐磨性和较好的综合力学性能，故选用便宜的、性能较好的 45号钢材料

21、进行正火处理，查机械设计基 础表 14.7（p270）,取毛坯直径 d - 100mm，二b = 600 MPa2）按扭转强度计算轴的最小直径：查取 C=107 118 ,由公式 d _C3 PU -（ 107 118） X2 Y nU9 37113 358.25考虑所求d2为受扭部分的最细处，即装联轴N 68.35器处的轴径，但由于该处有一键槽存在，故将估算轴径应增大 3%5%查手册取标准值 d2=50mm3）确定轴各段直径和长度a.从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，而所求得的直径为最小直径，则为了保证轴有足够的强度则轴的直 径应该增加3%5%故根据上述基本直径的确定选取d1

22、=Q 50mm查机械设计基础-课程设计指导书（p150）得半联轴器的长度取 62mm为了保证轴传动的可靠性、键的承载能力及方便定位，可选 择第一段轴的长度 L1=110mmb.右起第二段（即油封处），考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取d2=O 55mm查手册知轴肩定位的相邻的轴径的直径 一般相差510m m在保证该轴径满足油封标准情况下，第二段直 径比第一段略大，则d3=60,则轴承的内径代号为07,查机械设计指导书（P154）选取6212型轴承（B=21）,为了便于轴承端盖的装 拆及对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的左端 面间的距离为 30mm由减速器及轴承盖的结构设计，

23、取轴承盖的 总宽度为25mm则取第二段的总长度 L2=46mmc右起第三段（该段包含四部分），此段装有滚动轴承，而轴 承主要承受径向力，但轴向力为零，故考虑选用深沟球轴承，两端轴承一致。因为di x ni的值小于标准值故选择轮滑方式为脂润滑， 故因选择挡油盘，以防止油液稀释润滑脂。为了安装方便设一轴肩， 则该段的直径为 d3=Q 60mm轴承内圈宽度为 B=21mm齿轮相对箱 体对称布置。考虑挡油盘的形状大小及两齿轮啮合处的对中性（即两齿轮的中心线在同一直线上），故选该轴左端的挡油盘长度为16mm右端的挡油盘长度为 16mm而相应的薄型套筒长度选 11mm； 齿轮轮毂宽度与齿轮处的轴段长度之差

24、为2mm综上考虑选择第三段的总长度 L3=21+20+11+2=54mmd右起第四段（即齿轮处），该段装有齿轮，并且齿轮与轴用 键联接，又因为此处为非定位轴肩，d4=378mm齿轮宽度为40mm为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=38mme右起第五段，考虑齿轮的轴环定位，取轴环的直径为d5=Q 386mm ,长度取 L5=11mmf右起第六段（即挡油盘处），应参考第三段轴的尺寸和选取 与第三段处挡油盘一样长度，即选取轴径为d6=60mm长度L6=20mmg左起第一段（即左轴承处），选取与6208型轴承一致的内圈 宽度，即 d7=Q 60mm L7=21mm所以低速轴全轴长为 L=L1+L2

25、+L3+L4+L5+L6+L7 =300mm4）传动零件的周向固定及其他尺寸齿轮及联轴器均用 A型普通平键连接。键宽 b=10mm键高 h=8mm键长为22110mm,由于轴长 L4=38,选取键长l =32mm则键 槽宽度为10mm键长为43mm键高为11=5mm ,t=3.3mm为了加工方便，可参照6207型轴承的安装尺寸.轴上过渡圆角半径 全部取r=1mm轴端倒角为2X45ds=Q 60mmL3=54mmd4=378mmL4=38mmd5=Q 386mmL5=11mmd6=Q 60mmL6=20mmd7=Q 60mmL7=60mmL=300mm齿轮处键为：键10x联轴器处型号为：键10X

26、 70。对于轴上的退刀槽，可选尺寸为2 x 2 （长x深）II1Fte1R1CHMiJHr*Fa2lF rEMcv rMKFav T2 =1309195( N mm)1 ）由轴传递，作用在齿轮上的转矩:“55。皿 J550 勺琵曰309195( N mm)2)作用在轴上作用力齿轮上圆周力 Ft2 _ 2T2 _ 2 如309195 _ 3257( N ) d2402齿轮上的径向力T2 tan otn 3257 tan 20“Fr2 =J =1185( N)COS 01齿轮上的圆周力 Fa2 = Fa2 tan 0 = 0(N )轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建

27、立力学模型。水平面的支反力：Fah =Fbh =Ft/2=1628.5N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么FAV=FBV=Fr /2=592.5N画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：x p占孙址Me 二 Rax (19+54) =97747水平面的弯矩：丿垂直面的弯矩：MC1二Mc2二Ra 汉(19十54) =35188.92 Nmm合成弯矩：Me = Me2 =Mc 汉 Me + Me1 汉 Mc1=J97747 汉97747 +35188.92X35188.92= 10388.09 Nmm(7) 画弯矩图：T =Ft 72/2=118953.5(8) 画当量弯矩图因为是单向回转

28、，转矩为脉动循环，a =0. 6可得右起 第四段剖面C处的当量弯矩：MeC2= Jmc22 +(aT)2 =538278Nmm(9)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知Mec2=538278Nm,由课本表13-1有：(T-1=60Mpa 则:3(T e=MeC2/0.1 d =0.016MPa c-1Ft2 = 3257( N)Fr2 =1185( N)Fa2 =0(N)Fah =1628.5( N)Fav = 592.5( N )Fbv =592.5( N)Me =10388.09( N mm)a G亠e-4b故轴的强度合

29、格查机械设计基础表14.2得t - 55MPa ,满足二e空-jb的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕量。综上所述，轴的强度满足要求。七、滚动轴承的选择及计算1.高速轴上轴承的寿命计算1）轴承型号：因为高速轴的d3=30,则轴承的内径代号为06,轴上装有滚动轴承，而轴承主要承受径向力，但轴向力为零，故考虑选用深沟球轴承，查机械设计指导书选取6206型轴承（B=16）2）查表查出：基本额定动载荷 Cr=19.5kN ；3）查出温度系数：fT=1,fp=1,Cr=25.5, 单列轴承 X=1,Y=04）计算轴承受的径向载荷P=495 fp=495N5）用工作小时数Lh表示轴承的寿命。L10

30、h=10 ftC60n J P 丿可见轴承的寿命大于轴承的预期寿命，故符合要求。八.键连接的设计和联轴器的设计1. 高速轴处带轮处轴段直径19mm轴长为58mm选用A型普通平键。其型号选：键 6X50（ GB1905-1990,GB1906-1990），有 效键长 l=L-b=50-6=44mm按抗压强度计算5=4= 4 1.1 1066.67 MPa ： =1OOMPadhl 25 6 44-故强度满足要求2. 低速轴处（1）齿轮处轴段直径 402mm轴长38mm选用A型普通平键。其型号选：键10X32（ GB1905-1990，GB1906-1990），有效键长l=L-b=32-10=22mm带轮处选用A型普通平键。其型号选：键6X50低速轴处齿轮处选用A型普通平键二。舟-p 1联轴器处 选用A型普通平键按抗压强度计算54T245.38。rr -r-仃 HcTp =30.42 MPa V OMPap dhl 402 8 22- p故强度满足要求(2)联轴器处轴段直径 25mm轴长60mm选用A型普通平 键。其型号选;键 10X70(GB1905-1990, GB1906-1990),有效键长 l=L-b=50-8=42mm按抗压强度计算4T2 _ 4X53800 _29. kj 1 - 100MPap dhl25 汇