带式运输机传动装置的设计机械设计课程设计任务书

1、 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的设计 目录一、设计任务书3二、传动方案的说明和比较3三、电动机的选择计算4四、传动比的确定和各级传动比的分配5五、运动和动力参数的运算6六、传动零件(v带和齿轮)的设计7七、轴的设计和计算17八、滚动轴承的选择和计算22九、键链接的选择和计算25十、润滑和密封的说明25十一、拆装和调整的说明26十二、减速箱体的附件的说明26十三、设计小结26十四、参考资料27项目计算公式或依据结果及备注一、设计任务书二、传动方案的说明和比较三、电动机的选择和计算四、传动比五、动力参数六、传动零件的设计七、轴的设计八、滚动轴承的选择和计算九、键的设计和计

2、算十、润滑和密封十二、减速箱体十三、设计小结十四、参考资料一、 设计任务书一、 设计题目： 二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器1. 试按下列的运动简图、工作条件和原始数据，设计一带式输送机的传动装置。1）运动简图 2）工作条件输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，二班制，使用折旧期8年（每年工作日300天），两班制工作，输送带速度容许误差为5%，加工制造能力一般，空间没限制，通风性能好。 3）原始数据输送带工作拉力f/n6.5输送带工作速度v（m/s）1.2滚筒直径d/mm400二、传动方案的说明和比较 1.此结构为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。此结构的特点是：结构简单，由于轴承为不对称

3、分布，因此延迟向轴承分布不均，要求轴有较大刚度。适合繁重恶劣环境下长期工，使用维护方便，但结构尺寸较大。 2.与其他结构的比较：分流式两级圆柱齿轮减速器：结构复杂，由于齿轮相对与轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿向分布均匀，载荷受载较均匀，中间轴危险截面的转矩只相当于轴所传递的转矩的一半。适用于变载荷的场合两级圆锥圆柱齿轮减速器：可用于两轴垂直相错的传动中，制造安装复杂，成本高，圆锥齿轮在高速级，圆锥齿轮尺寸不应太大，否则制造困难3、结论：考虑到长期在繁重环境下工作且节约资金的情况，故选择两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器三、电动机的选择和计算一 选择电动机选择电动机的内容包括：电动机的类型，结构形

4、式，容量和转速，要确定电动机具体型号。1 选择电动机的类型和结构形式电动机类型和结构形式要根据电源，工作条件和载荷特点来选择。没有特殊要求时均选用交流电动机，其中以三相鼠笼式异步电动机用得很多。y系列电动机为我国推广采用的新设计产品，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体的场合，以及要求具有较好启动性能的机械。所以选择此型号的电动机。2 选择电动机的容量 标准电动机的容量有额定功率表示。 所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。 容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因数低而造成浪费。 电动机的容量主要由

5、运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必校验发热和启动力矩。所需电动机功率为 pd=pw/式中：pd-工作机实际需要的电动机输出功率，kw；pw-工作机所需输入功率，kw；-电动机至工作机之间传动装置的总效率。工作机所需功率总效率按下式计算: _ 卷筒效率 _ 低速级联轴器效率 _ 轴轴承效率 _ 低速级齿轮啮合效率 _ 轴轴承效率 _ 高速级齿轮啮合效率 _ 轴轴承效率 _ v带传动效率由手册表1-7查得1=0.99、2=0.96、3=0.99、4=0.99、5=0.97、6=0.99、7=0.97、8=0.9

6、9、9=0.96。故 =0.9620.9720.995= 0.825 所以,pd=pw/=7.8/0.825=9.46kwpw=fv/1000=6.51.21000/1000=7.8kw=601000v/d=601.21000/4003.14=57.32r/min 查表12-1、12-3符合这一范围的同步转速有750、1000和1500r/min方案电动机型号额定功率/kw电动机同步转速r/min满载转速r/min额定转矩质量/kg1y180l-8117507302.0142y160l-61110009702.01473y160m-411150014602.3123综合考虑电动机和传动装置的尺

7、寸、质量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第三种方案价位合适。则选择的电动机为y系三相同步y160m-4，额定功率11kw，满载转速1500r/min，额定转矩2.3，质量123kg。四、传动比的确定和各级传动比的分配 =1460/57.32=25.47取，=4，则 =25.47/12=2.12五、运动和动力参数的运算1、各轴的转速n1=nm =1460 r / minn2=n1 /=1460/2.12= 688.68 r / minn3=n2 /=688.68/ 4=172.17 r / minn4= n3/=172.17/3=57.39r/min2、各轴的输入功率p1=pd=9.460.

8、960.99=8.99kwp2=p1=8.990.960.99=8.54kwp3=p2=8.540.960.99=8.12kwp4=p3=8.120.990.99=7.96kw3、各输入轴转矩 td=9550pd/nm=95509.46/1460=61.8nmt1=9550 p1/ n2=95508.99/688.68=124.67 nmt2=9550 p2/ n3=95508.54/172.17=473.70 nmt3=9550 p3/ n4=95508.12/57.39=1351.21nm t4=9550 p4/ n4=95507.96/ 57.39=1324.59nm数据整理如下：轴名功

9、率p(kw)转距t(nm)转速n(r/min)传动比i输入输入输出电动机轴9.4661.81460.002.12一轴8.99124.671460.004二轴8.54473.7688.683三轴8.121351.21172.171 四轴7.96 1324.5957.39六、传动零件的设计（一）v带设计1.选择普通v带 由工作情况为：运转方向不变，工作载荷稳定。所以选用ka=1.1 pca= kap=1.19.46=10.406kw2.选择v带型：查书本图8-11 选a型v带3.确定带轮直径选 合适从动带轮直径2.12112=237.44mm查表8-8圆整 则所以带传动比为故从动轮转速4.确定v带

10、基准长度l0和中心矩a0a0 = (0.72)(d1+d2) = (0.72)(112+224) = 235.2672 取a0=600mm 5.验算小带轮包角1取6.确定带的根数 取z=67.确定带的初拉力；8.设计结果: 选用6根型号a-1800的带，中心距为633mm（二）齿轮的设计与计算1.高速级齿轮传动设计（1）选精度等级，材料及齿数运输机：一般工作机器，速度不变，故选用7级精度材料选择：由表10-1选择 小齿轮材料为40gr(调质)，硬度为280hbs,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs, 二者材料硬度之差为40hbs初选小齿轮齿数，大齿轮齿数选取螺旋角，初选螺旋角按齿面

11、接触疲劳强度实际 确定公式内各个算数值a. 试选b. 由课本图10-30选取区域系数c. 课本图10-26查得d. 小齿轮传递转矩 /688.68=124.67kn.me. 由课本表10-7选取齿宽系数f. 由表10-6查得材料的弹性影响系数g. 由图10-21-d查得齿轮的解除疲劳强度极限h. 应力循环次数1630020688.68=3.967109 3.967109/3.92=1109 i. 由表10-19查得接触疲劳寿命系数j. 计算接触疲劳许用应力，取安全系数s=1 计算a. 试算小齿轮分度圆直径 b. 计算圆周速度 c. 计算齿宽b及模数 b =mm = d. 计算纵向重合度e. 计

12、算载荷系数k由表10-2查得使用系数根据v=2.064m/s，7级精度，有图10-8查得动载荷系数，故 由表10-4查得由表10-13查得由表10-3查得 故载荷系数 f. 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 g. 计算模数 (3).按齿根弯曲强度设计 确定计算参数a. 计算载荷系数 b. 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c. 计算当量齿数 d. 查取齿形系数由表10-5查得 e. 计算大、小齿轮的 故大齿轮的数值大 且 设计计算 为满足齿根弯曲疲劳强度取，为满足齿面接触疲劳强度取取 (4).几何尺寸计算，计算中心距 将中心距圆整为160mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变

13、不多，故等值不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径 mm mm计算齿轮宽度所以圆整后取mm mm642*（1+0.25）*2 =59mmdf2=251mm齿顶圆直径为da1=d1+64+2*1*2=68mmda2=260mm2. 低速级齿轮传动设计选择精度等级、材料及齿数运输机：一般工作机器，速度不变，故选用7级精度材料选择：由表10-1选择 小齿轮材料为40gr(调质)，硬度为280hbs,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs, 二者材料硬度之差为40hbs初选小齿轮齿数，大齿轮齿数选取螺旋角，初选螺旋角按齿面接触疲劳强度设计 确定公式内各计算数值a. 试选b. 由课本图10-30选

14、取区域系数c. 由图10-26查得 则d. 小齿轮传递转矩t2=9550 p2/ n3=95508.54/172.17=473.7knm e. 由表10-7选取齿宽系数 f. 由表10-6查得材料的弹性影响系数 g. 由表10-21-d查得齿轮的解除疲劳强度极限 h.应力循环次数 i. 由表10-19查得接触疲劳寿命系数 j. 计算接触疲劳许用应力，取安全系数s=1 计算a. 试算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值b. 计算圆周速度 c.计算齿宽b及模数 =d. 计算纵向重合度 e.计算载荷系数k由表10-2查得使用系数=1根据v=0.789m/s，7级精度，有图10-8查得动载荷系数，故 由表

15、10-4查得由表10-13查得由表10-3查得 故载荷系数 f. 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 g. 计算模数 按齿根弯曲强度设计 确定计算参数a. 计算载荷系数 b. 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数 d. 查取齿形系数由表10-5查得 e. 计算大、小齿轮的并加以比较，取弯曲安全系数. 大齿轮的数值大设计计算 为满足齿根弯曲疲劳强度，取取 (4).几何尺寸计算，计算中心距将中心距圆整为188mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故等值不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径 mm mm942*（1+0.25）*2 =89mmdf2=277mm齿顶

16、圆直径为da1=d1+94+2*1*2=98mmda2=286mm计算齿轮宽度 所以圆整后取mm mm考虑到要同时满足同轴的中心距相等的要求，现取第二组齿轮数据作为两组齿轮的参数，同时满足模数和分度圆直径的要求七、轴的设计和计算(一) 输入轴(i轴)的设计计算1、初步确定轴的最小直径先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取a0 =112，于是得mmnpad53.20.146099.8112330min1=11轴上有一个键，将dmin1增大3%，即dmin1=21.15，取整为25mm（1）初选用6306型深沟球轴承，其内径为d=30mm,宽度为b=

17、19mm，外径d=72mm。（2）联轴器的选择和计算计算联轴器的转矩 由表14-1查得ka=1.3，根据公式tca=kat计算tca=1.3124.67=187 nm选取由于要考虑到电动机输入轴直径，而且轴的最小直径连接联轴器，所以选轴的最小直径为25mm，同时选得联轴器为弹性柱销联轴器,型号为gy4 ，l=44mm.2.轴的结构设计（1）轴的结构图（2）确定轴各段直径和长度1-2段接电动机，d1=25mm,l1=(1.52)d1=37.550mm，取l1=44mm2-3段:通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑电动机和箱体外壁应有一定间距离l，故l2=l+c1+c2+(510)-b-3=

18、l+13+11+8+8-19-10=68mm3-4段d3=30mm，l3=35.1mm4-5段d4=37mm为了定位挡油环，长度l4= 一齿轮到三齿轮的距离15mm+三齿轮的宽度95mm=120mm5-6段因为齿轮直径较小，若齿轮和轴分开的话，齿轮齿根圆到键槽底部的尺寸x小于2.5mt，故做为齿轮轴，故l5=b-2=63mm6-7d6=30mm,l6=b+3+(23)+2+(1-2)=19+10+3+9+1=42mm(二)中间轴（轴）的设计1. 初步根据确定轴的最小直径先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取a0 =112，于是得mmnpad25.

19、9268.68854.8112332202min=轴上有两个键，将dmin2增加10%，即dmin2=28.51，取整为35mm初选用深沟球轴承6307，其d=35mm，d=80mm，b=21mm。2.轴的结构设计（1）轴的结构图（2）确定轴各段直径和长度轴段12用于安装轴承，所以d1=35mm,轴段长度l1=轴承宽度21mm+轴承到内壁距离5mm+一齿轮到内壁距离10mm+11.5mm(为了齿轮2定位可靠)+4mm(齿轮一宽于齿轮二)=51.5mm轴段23用于安装齿轮三并定位挡油环，所以选取d2=44mm, 轴段长度l2=齿轮二的宽度95mm-4mm(为了定位可靠)=91mm轴段34定位齿轮

20、三右端，因此选择轴段直径d3=50mm,轴段长度l3=3 mm(齿轮一宽于齿轮二)+齿轮二到齿轮三的距离8mm=11mm轴段45用于安装齿轮二并定位挡油环，所以选取d4=44mm, 轴段长度l4=齿轮三的宽度60mm-3mm(为了定位可靠)=57mm轴段56用于安装轴承，所以d5=35mm,轴段长度l5=轴承宽度21mm+轴承到内壁距离5mm+三齿轮到内壁距离8mm+4mm(为了齿轮三定位可靠)=38mm（三）输出轴（轴）的设计及校核1、初选轴的最小直径选取轴的材料为40gr,调质处理。根据表153，取ao=112，于是得 mmnpad40.46.1721712.8112333303min=轴

21、上有两个键，故将dmin3增大10%，即dmin3=44.5mm，取整为45mm（1）初选用7211c型角接触球轴承，其b=21mm，d=100mm，d=55mm（2）联轴器的选择和计算计算联轴器的转矩 由表14-1查得ka=1.5，根据公式tca=kat计算tca=1.51351.21=2026.8 nm选取由于要考虑到电动机输出轴直径，而且轴的最小直径连接联轴器，所以选轴的最小直径为45mm，同时选得联轴器为弹性柱销联轴器,型号为lx4 ，l=112mm.2、轴的结构设计（1）轴的结构图（2）确定轴上各段的直径和长度为了定位半联轴器，取l1=110mm,略小于联轴器长度d1=45mm为了满

22、足半联轴器的定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径d23为50mm,为了安装联轴器方便并安装轴承端盖，取l2=55mm在2-3段的右端为一轴承，内径d3=55mm，轴承内圈用挡油环定位，长度l34=轴承宽度21mm安装同一组轴承，所以d6=55mm，长度l67=轴承宽度21mm+轴承到内壁距离10mm+三齿轮到内壁距离15+2.5(齿轮三宽于齿轮四)+3（保证齿轮四定位）=51.5mm l5=90（齿轮宽）-3（保证齿轮四定位）=87mm,d5=60mm为了定位齿轮四左端，取d4=64mm，长度l45=2.5mm(齿轮三宽于齿轮四) +18mm+二齿轮的宽度60mm+3(齿轮

23、一宽于齿轮二)=78.5mm3、轴的强度校合（1）求作用在齿轮上的力已知p3=8.12kw，t3=1351.21nm，n3=172.17r/min (2)求轴上的支反力垂直面内：fnv1144+79=fr479+fa4d4/2 求得=3064.7n fnv2144+79+fa4d42=fr4144 求得=403.7n水平面内：fnh1144+79=ft479 求得fnh1=3272.8nfnh2144+79=ft4144 求得fnh2=5965.6n载荷水平面h 垂直面v支反力ffnh1=3272.8nfnh2=5965.6nfnv1=3064.7nfnv1=403.8n弯矩mmhmax=fn

24、h279=471284.7nmvmax=fnv1144=441316.8n总弯矩m=2mhmax2+mvmax2=645654.5n.m扭矩tt=1081310n（3）画受力简图与弯矩图（4）校合ca=m2+t2w=26.6fd1所以fa2=fd2=2391.7n fa1=fa+fd2= 2337.7+ 2391.7=4729.4n核查e值：fa1cor=4729.443500=0.109fa2cor=2391.743500=0.055按插值法计算：选取e1=0.464, e2=0.42再计算：fd1=efr1=0.4644483.7=2080.4n fd2=efr2=0.425979.3=2

25、511.3n fa2=fd2=2511.3n fa1=fa+fd2= 2337.7+2511.3=4849nfa1cor=484943500=0.111fa2cor=2511.343500=0.057由于两者相差不大，所以选定： e1=0.464, e2 =0.42 fa1fr1=48494483.7=1.08e1 所以x1=0.44,y1=1.21 p1=fp0.44 fr1+1.21fa1=7840.1nfa2fr2=2511.35979.3=0.42=e2 p2=fpfr2=1.15979.3=6577.23n因为p1p2，所以校合左轴承合格九、键的选择和计算(一) 输入轴（i轴）键的选

26、择轴外端键槽部分的轴径为25mm，所以选择普通圆头平键 键87 b=8mm h=7mm轴内端键槽部分的轴径为40mm，所以选择普通圆头平键键128 b=12mm h=8mm(二)中间轴（轴）键的选择轴键槽部分轴的直径均为44mm，所以选择普通圆头平键键128 b=12mm h=8mm(三）输出轴（轴）键的选择及校核（1）选择轴外端键槽部分的轴径为45mm，所以选择普通圆头平键键149 b=14mm h=9mm内端键槽部分的轴径为60mm，所以选择普通圆头平键键1811 b=18mm h=11mm（2）强度校核假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为查表6-2得，钢材料静载荷作用

27、下许用挤压应力为120150mpa，所以取p=150mpaa. 轴外端键的强度计算所以 p=150mpa满足强度条件b内端键的强度计算所以 120.43mpap=150mpa满足强度条件十、润滑和密封的说明（1）润滑：齿轮采用浸油润滑。参考机械设计p230。当齿轮圆周速度时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。齿轮浸入油中的深度可视齿轮的圆周速度而定，对圆柱齿轮通常不宜超过一个齿高，但一般亦不应小于10mm。本设计中，所选的润滑油为sh0357-92系列中的50号润滑油。轴承采用脂润滑，用挡油环将油和脂分开。（2）密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑油的漏失。因此在端盖处用了密

28、封垫片和垫圈。十一、拆装和调整的说明1) 在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为4070mm。2) 在安装齿轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研跑合或调整传动件的啮合位置十二、减速箱体的附件的说明 箱体是用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消

29、耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。其材料为：ht200。加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面。粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验。 箱体附件有：窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、起盖螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。十三、设计小结三周的课程设计终于结束了，不得不说我这三周是忙得焦头烂额。不仅理论知识不足，而且根本没有实战的设计经验，一开始的时候手忙脚乱，压根儿不知从何入手。通过学习学长们的设计稿图，我渐渐找到了方法，当然，在设计的过程中我也不断地向周围的同学请教，真的很感谢他们的帮忙。机械设计的课程设计一点都不简单简单，根本不用妄想找捷径来完成这次任务。因为每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找出来，要考