带式运输机动力及传动装置设计

1、课程设计报告课程名称:机械设计课程设计设计题目：带式运输机动力及传动装置设计 系 别： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名: 学 号: 起止日期: 2013年12月 23日 2014年1月3日 指导教师: 教研室主任： 30指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日摘 要 本次设计的题目是带式运输机动力及其传动装置设计。根据题目要求和机械设计的特点作者做了以

2、下几个方面的工作：决定传动装置的总体设计方案；选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；传动零件以及轴的设计计算，轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算；机体结构及其附件的设计和参数的确定；绘制装配图及零件图，编写计算说明书。关键词： 减速器 带式运输机 机械设计 疲劳强度目 录 引言第一章：设计任务书7第二章：传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）10第三章：电动机的选择10第四章：传动零件的设计计算12第五章：轴的设计计算16第六章：滚动轴承的选择及校核计算21第七章：键连接的选择及校核计算24第八章：润滑与密封25第九章：减速器附件的选择26第十章：总结与思考27附录：参考文献2

3、9 附：参考文献 机械图纸引 言 为便于整台机器的设计、制造、装配、运输、和维修等常将其中的减速传动部分设计合格制造成独立部件的闭式传动装置，称为减速器。 由于减速器的应用十分广泛，为了降低成本，提高产品质量，简化构造形式和尺寸，我国机械、化工、航空等一些机器制造部门专门制定并生产了系列化的标准通用减速器。常用的标准减速器有：展开式圆柱齿轮减速器、圆弧齿轮减速器、阿基米德圆柱蜗杆减速器、圆弧齿轮圆柱蜗杆减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、XB星谐波齿轮减速器等。这些标准减速器广泛用于起重、运输、冶金、水泥、建筑、化工、纺织等机械的减速传动。有关标准减速器的主要参数、技术指标及其选用方法，可

4、参阅机械工程手册或机械设计手册中的有关部分。 一、设计的要求 1.1设计任务书设计任务书题 目 带式运输机动力及其传动装置设计 设 计 者 指导教师 班 级 设计时间 2013年12月23日2014年1月3日 1.2设计要求设计带式输送机的动力及传动装置，设计原始数据如附表H，可供选用的传动方案如附图H2所示，其中原始数据为：（数据编号；传动方案编号）的组合。注：本题共有题目数数据编号数方案数80工作条件：一班制，连续单向运输。载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与卷筒及支承间、包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑）。使用期限：十年，大修期三年。生产批量：10台。生产条件：中等规模机械厂，可加

5、工7-8级精度齿轮及蜗轮。动力来源：电力，三相交流（220/380V ）。运输带速度允许误差：5。附表八数据编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10运输带工作拉力（）1500220023002500260028003300400043003000运输带工作速度（/）1.11.11.11.11.11.41.21.61.250.8卷筒直径（）220240300400200350350400500250 1.3任务要求1. 减速器装配图一张(0号或1号图纸)2. 零件图2张（由指导教师指定）3. 设计说明书一份（不少于6000字）1.4其它要求设计步骤清晰，计算结果正确，说明书规范工整，制图符合

6、国家标准。按时、独立完成任务。 二、 传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）1.2、工作条件：使用年限10年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。1.3、原始数据：输送带拉力F=1500N；带速V=1.1m/s；卷筒直径=220mm；滚筒长度L=500mm。三、电动机的选择3.1、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率： 总=带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96 =0.885 (2)电机所需的工作功率： P工作=FV/（1000总） =15001.1/（10000.885）=1.86KW3.2、电动机转速选择：计算卷筒工作转速： n筒=601000V/（D）

7、=6010001.1/（220） =95.54r/min 按机械设计课程设计P14表3-2推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=35。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=（620）95.54=573.241910.8r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由机械设计课程设计P14表17-7查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传支比方案。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见选n=1000r/min比较适合。3.3、确定电动机型

8、号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y112M-6。其主要性能：额定功率：2.2KW，满载转速940r/min。3.4、计算总传动比及分配各级的传动比（1）总传动比：i总=n电动/n筒=940/95.54=9.84（2）分配各级传动比 取齿轮i齿轮=3 i总=i齿轮I带 i带=i总/i齿轮=9.84/3=3.28四、传动零件的设计计算4.1、皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V选带截型由课本P156表8-8得：kA=1.1由课本P157图8-11得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本P157图8-11得，推荐的小带轮基准直径为75100m

9、m 则取dd1=85mmdmin=75mm dd2=n1/n2dd1=940/286.5985mm=278.79mm由课本P157表8-9，取dd2=280mm 实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=94085/280 =285.36r/min转速误差为：（n2-n2）/n2=（286.59-285.36）/286.59 =0.0041200（适用）（5）确定带的根数查表得P1=0.77KW P1=0.11KWK=0.95 KL=0.99得 Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =2.42/(0.77+0.11 )0.950.99 =2.92取Z=3(6)计算轴上压力 查表得q=0.1k

10、g/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/（ZV）（2.5/K-1）+qV2=5002.42/（34.18）(2.5/0.95-1)+0.14.182N =159.19N则作用在轴承的压力FQ， FQ=2ZF0sin（1/2） =23159.19sin（157.830/2） =936.04.58N4.2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料、类型、精度等级及齿数 按所选的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角为。 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据表选7级精度。齿面精糙度Ra1.

11、63.2m。 传动比i齿=3，取小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数：Z2=i齿Z1=320=60(2) 按齿面接触疲劳强度设计 由试计算小齿轮分度圆直径1） 确定公式中的各参数值试选。转矩T1=9.55106P/n1=9.551061.7/95.53 =169946.61Nmm查表的d=0.9，查图得。计算接触疲劳强度用重合系数。许用接触应力H。查表得：Hlim1=570Mpa Hlim2=350Mpa由课本P209式10-15计算应力循环次数 N1=60=6095.53836510 =1.67108 N2=NL1/=1.67108/3=5.57107查表得接触疲劳的寿命系数： KHN1=0.

12、92 KHN2=0.98取失效概率为0.01，安全系数SH=1.0。由公式H= HlimKHN/S得 H1=Hlim1HN1/S=5700.92/1.0Mpa =524.4Mpa H2=Hlim2HN2/S=3500.98/1.0Mpa =343Mpa故H=H1=343Mpa 2）由上述数据计算得：d197.8mm模数：m=d1/Z1=97.8/20=4.98mm根据课本表 取标准模数：m=5mm (3)校核齿根弯曲疲劳强度 确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=520mm=100mmd2=mZ2=560mm=300mm齿宽：b=dd1=0.9100mm=90mm取b=90mm b1=9

13、0mm 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=60并查表得 YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.28 YSa2=1.69 许用弯曲应力FF= Flim YSTYNT/SF由设计手册查得： Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa YNT1=0.88 YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa =408.32Mpa F2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa =302.4Mp

14、a 将求得的各参数代入式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH F1=2kT1/（bm2Z1)YFa1YSa1 =21169946.61/（905220) 2.81.55Mpa =32.78Mpa F1 F2=2kT1/（bm2Z2)YFa1YSa1 =21166708.23/（905260) 2.281.69Mpa =9.70Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 计算齿轮传动的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=5/2(20+60)=200mm 计算齿轮的圆周速度V V=d1n1/（601000） =3.148595.53/（601000） =0.42m/s五、轴的设计计算 5.1、

15、输入轴的设计计算 1）按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS查表取c=115 d115 (1.79/286.59)1/3mm=21.28mm考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=21.28(1+5%)mm=22.34选d=23mm 2）轴的结构设计 （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，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度工段：d1=23mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=23+221.5

16、=29mmd2=29mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=41mm查表得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm d4=d3+2h=35+23=41mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑

17、，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径d5=30mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm （3）按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知d1=100mm 求转矩：已知T2=58554.28Nmm 求圆周力：Ft Ft=2T2/d2=58554.28/50=1171.09N 求径向力Fr Fr=Fttan=1171.09tan200=426.24N 因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm（4）绘制轴受力简图（如图a）（5）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力

18、： FAY=FBY=Fr/2=213.12N FAZ=FBZ=Ft/2=585.55N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=213.1250=10.656Nm（5）绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=585.5550=29.2775Nm （6）绘制合弯矩图（如图d） MC=(MC12+MC22)1/2=(10.6562+29.2782)1/2=31.156Nm（7）绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=58.55Nm（8）绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=1，

19、截面C处的当量弯矩： Mec=MC2+(T)21/2 =31.1562+(158.55)21/2=66.32Nm （9）校核危险截面C的强度 e=Mec/（0.1d33）=66.32/（0.1413） =9.62MPa -1b=60MPa该轴强度足够。 5.2、输出轴的设计计算1) 按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）查表取c=115 dc(P3/n3)1/3=115（1.70/95.53）1/3=35.08mm取d=35mm 2) 轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向

20、定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。（3）按弯扭复合强度计算 求分度圆直径：已知d2=300mm 求转矩：已知T3=271Nm 求圆周力Ft： Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N 求径向力Fr Fr=Fttan=1806.70

21、.36379=657.2N 两轴承对称LA=LB=49mm（4）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (5)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm (6)截面C在水平面弯矩为 MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm (7)计算合成弯矩 MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1Nm (8)计算当量弯矩：根据课本得=1 Mec=MC2+(T)21/2=47.

22、12+(1271)21/2 =275.06Nm (9)校核危险截面C的强度由式（10-3） e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1453) =1.36Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够六、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命 163658=48720小时6.1、计算输入轴承 （1）已知n=458.2r/min两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N初先两轴承为角接触球轴承7206AC型轴承内部轴向 FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端 FA1=FS1=315

23、.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系数x、y/ FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63 FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根据课本表 得e=0.68 FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h 预期寿命足够6.2、计算输出轴承 (1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选7207AC型角接触球轴承根据课本 得FS=0.063FR,则 FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N (2)计算轴向载荷FA1、FA2 FS1+Fa=FS2 Fa=0 任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两

24、轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系数x、y FA1/FR1=569.1/903.35=0.63 FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根据课本表 得：e=0.68 FA1/FR1e x1=1 y1=0 FA2/FR248720h 此轴承合格七、键联接的选择及校核计算7.1、轴径d1=23mm,L1=50mm查手册得选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 L=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm得 p=4T2/dhl=448000/22742 =29.68MpaR(110Mpa)7.2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35

25、mm L3=48mm T=271Nm查手册 选A型平键键108 GB1096-79 L=L3-b=48-10=38mm h=8mm p=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa)7.3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手册 选用A型平键键1610 GB1096-79 L=L2-b=50-16=34mm h=10mm =46100/511034=60.3Mpap八、润滑与密封8.1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。8.2、滚动轴承的润滑由于轴承周

26、向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。8.3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。8.4、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。九、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置总=0.885P工作=1.86KWn筒=95.54r/mini总=9.84i带=3.28V=4.18m/sa=503.

27、97mmZ=2.92取Z=3F0=159.19NFQ=936.04.58NN1=1.67108N2=5.57107d197.8mma=200mmd=22.34mm选d=23mm d=35mm 十 总结与思考 在设计过程中的经验教训总结： 1.在张老师的细心指导下，我们第八组在设计的过程中严肃认真，刻苦专研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高。 2.机械设计课程设计是在老师的指导下独立完成的。必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题。 3.设计中要正确处理参考已有资料和创新的关系。熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复的工作，加快设计进程，同时也

28、是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。 4.在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保证质量完成设计任务。机械设计应边计算，边绘图，边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与按计划完成设计任务并不矛盾，应从第一次设计开始就注意逐步掌握正确的设计方法。5.整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据，结果，参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理有据。这对设计正常进行，阶段自我检查和编写计算说明书都是必要的。 通过这次为期两周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。 安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养成为能够