机械设计课程设计带式运输机传动装置

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1081101225机自1082班设计者 指导老师 2010年12月20日淮阴工学院目 录一 课程设计任务书 3二 设计要求 3三 设计步骤 41. 传动装置总体设计方案 42. 电动机的选择 53. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 64. 计算传动装置的运动和动力参数 75. 设计v带和带轮 86. 齿轮的设计 117. 轴的设计 148轴承的设计 279键联接设计 29 10箱体结构的设计 3011.减速器的润滑与密封 3212.联轴器的设计 33 13.减速器装配图设计 四 设计小结 33五 参考资料 341. 传动装置总体设计

2、方案一、课程设计任务书1、课程设计题目：带式运输机传动装置（见以下示意图）2、已知条件1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35。2）使用折旧期：8年3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修4）动力来源：电力，三相交流，电压380/220v5）运输带速度允许误差：5%6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3设计数据数据编号123 45678运送带工作拉力f/n15002200230025002600280033004000运输带工作速度v/(m/s)1.11.11.11.11.11.41.21.6卷筒直径d/mm220240

3、300400220350350400数据编号91011 1213141516运送带工作拉力f/n45004800300030002500250032003200运输带工作速度v/(m/s)1.81.251.21.41.21.41.41.2卷筒直径d/mm400500350400350400400450二、设计要求1.减速器装配图一张。1号图纸比例1：22.绘制轴、齿轮零件图各一张。2号图纸比例1：13.设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案本组设计数据：第十五组数据：运输带工作拉力f/n 3200 。运输带工作速度v/(m/s) 1.4 。 卷筒直径d/mm 400 。1）外

4、传动机构为v带传动。2）减速器为带-单级圆柱齿轮减速器。3）方案简图如上图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。2、电动机的选择1）选择电动机的类型2）选择电动机的容量3）确定电动机转速3、计算传动装置的总传动比和分配传

5、动比（1）总传动比(2)分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的转速2）各轴的输入功率3）各轴的输入转矩5.设计v带和带轮1).确定计算功率2).选择v带类型3).确定带轮的基准直径并验算带速4).确定v带的中心距和基准长度5).验算小带轮上的包角6).计算带的根数7).计算单根v带的初拉力8).计算压轴力9).带轮的结构设计6.齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2) 初步设计齿轮主要尺寸7.轴的设计(一).轴的设计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/220。2）选择电动机的容量由机

6、械设计手册可知工作机的有效功率为 从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计课程设计手册表1-7可知： ： v带传动效率 0.96 ：滚动轴承效率 0.99（球轴承） ：齿轮传动效率 0.98 （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所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速由机械设计课程设计手册表13-2可知：按照表中推荐的传动比合理范围，取v带传动的传动比，单级圆柱齿轮减速器的传动比,所以总传动比的合理范围为 而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/

7、min三种。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1000r/min的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计手册表12-1选定电动机型号为y132m2-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)质量/kgy132m2-65.59602.02.084中心高外型尺寸l（ac/2+ad）hd底脚安装尺寸ab地脚螺栓孔直径k轴伸尺寸de装键部位尺寸fg132515 345 315216 1781238 8010333.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1).总传动比为 (2).分配传动比 考虑润滑条件等因

8、素，初定 4. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 2).各轴的输入功率 i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为 ii轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。 轴名功率p/kw转矩t/(nmm)转速n/(r/min)传动比效率i轴5.379603.60.95ii轴5.102674.00.97iii轴4.956710.98卷筒轴4.85675. 设计v带和带轮电动机输出功率 ，转速，带传动传动比i=3.6，每天工作16小时。1).确定计算功率由机械设计表4-6查得工作情况系数，故2).选择v带类

9、型 根据，由机械设计图4.11可知，选用a型带3).确定带轮的基准直径并验算带速 =112-140mm(1).初选小带轮基准直径 由机械设计图4.11和表4.4，选取小带轮基准直径，而，其中h为电动机机轴高度，满足安装要求。(2).验算带速因为，故带速合适。(3).计算大带轮的基准直径 根据机械设计表4.4，选取，则传动比，从动轮转速 4).确定v带的中心距和基准长度 (1).由机械设计式（4.32）得 ，取(2).计算带所需的基准长度 由机械设计表4.2选取v带基准长度(3).计算实际中心距 5).验算小带轮上的包角 6).计算带的根数 (1) 计算单根v带的额定功率由、和，查机械设计表4.

10、5得单根a型v带额定功率分别为1.00kw和1.18kw，用线性插值法求时的额定功率由机械设计式4.28，查机械设计表4.7得查机械设计表4.8得查机械设计表4.2得根，取6根7).计算单根v带的初拉力由机械设计表4.1得a型带的单位长度质量，以及式4.29，所以故取。 8).计算压轴力由机械设计式4.30得压轴力为 9).带轮的结构设计 小带轮采用实心式，大带轮为辐条式，由单根带宽为13mm，取带轮宽为95mm。6. 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，载荷较平稳，速度不高，故选用7级精度(gb100

11、95-88)。(3)材料选择。由机械设计表6.1选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为220hbs，大齿轮为45钢（调质），硬度为190hbs，二者材料硬度差为30hbs。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数，由机械设计表6.5，2) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，由机械设计式6.11即 1 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.计算小齿轮传递的转矩 . 由机械设计表6.5，.由机械设计表6.3查得材料的弹性影响系数。.由机械设计图6.8按齿面硬度查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

12、。.计算应力循环次数.由机械设计图6.6取接触疲劳寿命系数；。.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数 2.计算. 试算小齿轮分度圆直径，代入的值。 .计算圆周速度。 .查机械设计表6.2得使用系数，根据、7级精度查图6.10得动载系数查图6.13得则 由机械设计式6.14 按标准取计算齿宽。取，.计算齿宽与齿高之比齿高 (3).按齿根弯曲强度校核 弯曲强度的校核公式 1.确定公式内的各计算数值.由机械设计图6.9查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；.由机械设计图6.7取弯曲疲劳寿命系数，；.计算弯曲疲劳许用应力； 取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数有 . 查取齿形系数由

13、机械设计表6.4查得； . 查取应力校正系数；由机械设计表6.4查得；. .计算大、小齿轮的并加以比较； 小齿轮的数值较大，按小齿轮校核齿根弯曲疲劳强度.校核计算 (4).结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径为300mm大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计图6.26推荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径为75mm较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。7.轴的设计(一).轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮

14、上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是 ，由于键槽的影响，轴径应增大5%-7%故，直径增大至49.42mm-50.36mm 取 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查机械设计表10.1，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用hl4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度 .轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).

15、为了满足半联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，取故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，取查手册选取单列角接触球轴承7012ac，其尺寸为，而。 3).查机械设计表11.5取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为75mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。由机

16、械设计表11.6轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为；同样，半联轴器与轴的连接，选

17、用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过盈配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计图11.17，取轴端倒角，圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于7012ac型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距，所以，。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。现将计算处的截面c处的、及的值列于下表。载荷 水平面h 垂直面v支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受

18、最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面c）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面a，,b只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为放宽确定的，所以截面a,b均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面c上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截

19、面c上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面c也不必校核。截面显然更不必校核。由机械设计附表1.8和附表1.4可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表1.6查取。因，经差值后可查得 ， 又由机械设计图2.8和r=2.0mm和可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为

20、由查机械设计图2.9 的尺寸系数；由图2.10的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由查图2.12得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由和和配合为查附表1.4用插值法求出，并取，于是得 ，轴按磨削加工，由查图2.12得表面质量系数为 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。.绘制轴的工作图，如下：(二).齿轮轴的设计.输入轴上的功率、转速和

21、转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径 而 .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是 ，由于键槽的影响，轴径应增大5%-7%故直径增大至32.57mm-33.19mm 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足带轮的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，取故取-段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接触球轴承7008ac，其尺寸为，故；

22、而。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端-的直径，。轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。 5).取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，则 至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴

23、的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计图11.17，取轴端倒角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于7008ac型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距，所以，。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。现将计算处的截面c处的、及的值列于下表。载荷 水平面h 垂直面v支反力弯矩总弯矩 ，扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，

24、轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面由上图可知只要校核左轴承支撑点截面即可 (2).截面抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面的弯矩为 截面的扭矩t为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表1.6查取。因，经差值后可查得 又由机械设计图2.8和r=0mm和可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由查机械设计图2.9 的尺寸系数；由图2.10的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由查图2.12得表面

25、质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 计算输入轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7008ac，查机械设计课程设计手册表6-6得，轴承内部的轴向力 (2).因为，且 故， (3). ，查机械设计表8.1可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计表8.7取，则 (5).轴承寿命计算 由于，取，角接触球轴承，取，由机械设计表8.7取，表8.8得 故满足预期寿命。 . 计算输出轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承70

26、12ac，查机械设计课程设计手册表6-6得，轴承内部的轴向力 (2).因为，且 故， (3). ，查机械设计表8.1可得 由于，故; ,故 (4). 计算当量载荷、 由机械设计表8.7取，则 (5).轴承寿命计算 由于，取，角接触球轴承，取，由机械设计表8.7取，表8.8得，则 故满足预期寿命。8. 键联接设计 .带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查机械设计课程设计手册表4-1，选a型平键，其尺寸为，(gb/t 1095-2003)现校核其强度：,， 查机械设计表12.1得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查机械设计课程设计手册表4-1，选a型平

27、键，其尺寸为，(gb/t 1095-2003)现校核其强度：,， 查机械设计表12.1得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查机械设计课程设计手册表4-1，选a型平键，其尺寸为，(gb/t 1095-2003)现校核其强度：,，查机械设计表12.1得，因为，故键符合强度要求。9.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（ht200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度在机体外加肋板，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度1.210齿轮端面与内机壁距离10箱盖、机座肋厚, 轴承端盖外径+（55.5） 118 9610. 润滑密封设计对于