带式输送机传动装置设计(含单级直齿圆柱齿轮减速器的设计)

1、荆楚理工学院课程设计任务书设计题目：带式输送机传动装置设计（含单级直齿圆柱齿轮减速器的设计）学生姓名徐旭 2011303030307课程名称机械设计基础专业班级2011级数控3班地 点起止时间2012.12.242013.1.13设计内容及要求带式输送机传动装置设计（含单级直齿圆柱齿轮减速器的设计），包含以下内容：1设计说明书1份；2减速器装配图1张（a0或a1）；3零件图3张：从动轴、从动齿轮、轴承端盖。其他要求见课程设计教学与管理规定。设计参数带式输送机原始数据题 号07输送带工作拉力 f / kn6.5输送带工作速度 v/(ms-1)0.59滚 筒 直 径 d / mm140进度要求设计

2、内容、要求的详细说明等：1天；运动参数计算：1天；传动机构及支承件的初步设计：2天；减速器装配草图设计与绘制：3天；绘制零件图和装配图：5天；设计说明书的编写：2天；准备答辩：1天。参考资料1 王之栎 王大康主编机械设计综合课程设计第2版北京：机械工业出版社，20072 李威 王小群主编机械设计基础第2版北京：机械工业出版社，20073 吴宗泽主编机械零件设计手册第1版北京：机械工业出版社，2004其它工作条件与技术要求：运输带速度允许误差为5%；二班制，连续单向运转，载荷有轻微冲击；使用年限为10年（300天/年）；动力为三相交流电，电压380/220v；一般机械厂制造，批量生产。说明1本表

3、应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2若填写内容较多可另纸附后。3一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。教研室主任： 指导教师： 2012年 12 月 21日 荆楚理工学院 机械设计课程设计 计算说明书 题 目： 带式运输机传动系统一级直齿圆柱齿轮减速器 学生姓名： 徐 旭 学 号： 2011303030307 学 院： 机械工程学院 专 业： 数控技术 指导教师： 王 老 师 目录第1章 概述11.1 设计的目的11.2 设计的内容和任务11.2.1设计的内容11.2.2 设计的任务11.3 设计的步骤2第2章 传动装置的

4、总体设计22.1 拟定传动方案22.2选择原动机电动机32.2.1选择电动机类型和结构型式32.2.2确定电动机的功率32.2.3确定电动机的转速42.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配62.3.1计算总传动比62.3.2合理分配各级传动比72.4计算传动装置的运动和动力参数72.4.1 0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩82.4.2 1轴（高速轴）输入功率、转速、转矩82.4.3 2轴（低速轴）输入功率、转速、转矩82.4.4 3轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩8第3章 传动零件的设计计算93.1 减速箱外传动零件带传动设计93.1.1带传动设计要求：93.1.2 v带传动设计计算1

5、03.2 减速器内传动零件齿轮设计143.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数143.2.2 按齿面接触强度设计153.3 轴的设计输入轴的设计173.3.1确定轴的材料及初步确定轴的最小直径173.3.2初步设计输入轴的结构173.4轴的设计输出轴的设计183.4.1初步确定轴的最小直径183.4.2初步设计输出轴的结构19第4章 部件的选择与设计214.1轴承的选择214.1.1输入轴轴承214.1.2输出轴轴承214.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算224.3轴承端盖的设计与选择234.3.1类型234.4 滚动轴承的润滑和密封234.5联轴器的选择244.5.1、联轴器类型的选

6、择244.5.2、联轴器的型号选择244.6其它结构设计244.6.1通气器的设计244.6.2吊环螺钉、吊耳及吊钩254.6.3启盖螺钉254.6.4定位销254.6.5油标264.6.6放油孔及螺塞264.7箱体274.8 润滑密封设计28第5章 结 论28参考文献29 4第1章 概述 1.1 设计的目的设计目的在于培养机械设计能力。设计是完成机械专业全部课程学习的最后一次较为全面的、重要的、必不可少的实践性教学环节，其目的为：1. 通过设计培养综合运用所学全部专业及专业基础课程的理论知识，解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练，使理论知识得以巩固和提高。2. 通过设计的实践，掌握一般

7、机械设计的基本方法和程序，培养独立设计能力。3. 进行机械设计工作基本技能的训练，包括训练、计算、绘图能力、计算机辅助设计能力，熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准、规范等）。1.2 设计的内容和任务1.2.1设计的内容本设计的题目为一级直齿圆柱齿轮减速器，设计的主要内容包括以下几方面：（1）拟定、分析传动装置的运动和动力参数；（2）选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；（3）进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；（4）绘制减速器装配图及典型零件图；（5）编写设计计算说明书。1.2.2 设计的任务1设计说明书1份；2减速器装配图1张（a0或a1）；3零件图3张：从动轴、从动齿轮

8、、轴承端盖。1.3 设计的步骤遵循机械设计过程的一般规律，大体上按以下步骤进行：1. 设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求和条件，认真阅读减速器参考图，熟悉设计对象。2. 传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案，选择原动机，计算传动装置的运动和动力参数。3. 传动件设计计算 设计装配图前，先计算各级传动件的参数确定其尺寸，并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。4. 装配图绘制 计算和选择支承零件，绘制装配草图，完成装配工作图。5. 零件工作图绘制 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。6. 编写设计说明书 设计说明书包括所有的计算并附简图，并

9、写出设计总结。第2章 传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。 2.1 拟定传动方案传动方案如下图所示： 图21 传动简图1v带；2运输带；3一级圆柱齿轮减速器；4联轴器；5电动机；6滚筒2.2选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。 2.2.1选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异

10、步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较300广的y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380v，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2.2.2确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。1. 带式输送机所需的功率 由参考文献1中公式（2-1）得： 带式输送机所需的功率f输送带拉力

11、v输送带速度设计任务给定：输送带拉力f（n）=6500n 输送带速度v(m/s)=0.59m/s 2. 计算电动机的输出功率根据参考文献1得效率如下：弹性联轴器：1=0.99（一个）滚动轴承（每对）：2=0.99（共三对，两对减速器轴承，一对滚筒轴承）圆柱齿轮传动：3=0.97（精度7级）传动滚筒效率：4=0.96 v带传动效率：5=0.96得电动机至工作机间的总效率：总=12345=0.990.9930.970.990.96=0.8674电动机的输出功率： 电动机的输出功率f输送带拉力 v输送带速度2.2.3确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格

12、较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有，常选用或的电动机。1. 计算滚筒的转速由公式计算滚筒转速：工作机的转速：工作机的转速v输送带速度d滚筒直径 设计任务给定：滚筒直径d=140mm输送带速度v(m/s)=0.59m/s2. 确定电动机的转速由参考文献2中表181可知一级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为，由参考文献1 v带传动比范围为，故电动机转速的可选范围是：电动机的转速工作机的转速级圆柱齿轮减速器传动比范围v带传动比范围符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、15

13、00r/min由参考文献3中表6164查得：方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速n/(r/min)参考重量（kg）传动比同步转速满载转速1y132s-45.5150014404916.142y132m2-65.510009607510.913y160m2-85.57507201157.54表21根据表21，三种方案均可，但方案2的传动比较小，传动系统结构尺寸可较小，因此选用方案2 ，电动机型号为y132m2-6其主要参数如下：型号额定功率满载转速y132m2-65.5kw960 r/min表2-2电动机相关参数皮带速度皮带拉力滚筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率0.59m/s6500n

14、140mm连续，有轻微冲击16小时10年80.5r/min3.835kw表2-3带式输送机相关参数2.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 2.3.1计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速， 可得：总传动比i总传动比电动机的满载转速工作机主动轴的转速2.3.2合理分配各级传动比由参考文献1中表23，取带传动比=3，i=11.925，则 一级减速器传动比一级减速器传动比i总传动比带传动比总传动比电机满载转速电机-高速轴高速轴-低

15、速轴滚筒转速i=11.925960r/min=3=3.97580.5 r/min表2-3传动比分配 2.4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，应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。2.4.1 0轴（电机轴）输入功率、转速、转矩 2.4.2 1轴（高速轴）输入功率、转速、转矩 2.4.3 2轴（低速轴）输入功率、转速、转矩 2.4.4 3轴（滚筒轴）输入功率、转速、转矩 各轴运动和动力参数见下表：轴名功率p (/kw)转矩t（n/ m）转速n (r/min)传动比i效率0电机轴4.45944.35896030.961

16、轴4.28127.753203.9750.982轴4.24502.7380.510.983滚筒轴3.989472.9780.5表2-4各轴运动和动力参数注：各轴输出都是依据该轴输入乘以该轴承效率得出，一对滚动球轴承效率取0.99.第3章 传动零件的设计计算3.1 减速箱外传动零件带传动设计 3.1.1带传动设计要求：1. 带传动设计的主要内容 选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。2. 设计依据 传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。3. 注意问题 带传动中各有关

17、尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。3.1.2 v带传动设计计算1、确定计算功率由2中表8-7查得工作情况系数由2中公式8-21：v带所需功率工作情况系数电动机的输出功率2、选择v带的带型根据及,由2中图8-11选用 a型3、确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径由2中表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速按2中公式8-13验算带的速度v带速小带轮的基准直径n电

18、动机转速因为,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据2中公式8-15a计算大带轮的基准直径 大带轮的基准直径v带传动比小带轮的基准直径 故取4、确定v带的中心距和基准长度 根据2中公式8-20，,初定中心距由2中公式8-22计算所需的基准长度 所需的基准长度中心距小带轮的基准直径大带轮的基准直径 由2中表8-2选带的基准长度计算实际中心距由2中公式8-23计算a实际中心距中心距基准长度所需的基准长度5、验算小带轮上的包角根据2中公式8-25计算：小带轮上的包角小带轮的基准直径大带轮的基准直径6、计算带的根数z计算单根v带的额定功率由和,查2中表8-4a得根据和a型带查2中表8-4b得查2中表8

19、-5得，查2中表8-2得,于是由2中公式8-26：=zv带的根数 v带所需功率 单根v带的额定功率 取5根图31 7、计算单根v带的初拉力的最小值根据2中公式8-27： 单根v带的初拉力的最小值其中q由2中表8-3得b型带应使带的实际初拉力。8、计算压轴力压轴力的最小值由1中公式8-28得： 压轴力9、带轮结构设计 查2中表8-10得大、小带轮总宽度：v型带传动相关数据见表3-0v。表3-0 v型带传动相关数据计算功率（kw）传动比i带速v (m/s)带型根数单根初拉力（n）压轴力（n）4.60235.024a5151.971413.3小带轮直径(mm)大带轮直径(mm)中心距(mm)基准长度

20、（mm）带轮宽度(mm) 小带轮包角100300578180078160.23.2 减速器内传动零件齿轮设计 3.2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案，高速级齿轮选择如下：1. 齿轮类型 选用直齿圆柱齿轮传动2. 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高，按照2中表10-8，选择7级精度3. 材料 由2中表10-1选择：两者材料硬度差为40hbs 小齿轮 40cr 调质 硬度270hbs大齿轮 45钢 调质 硬度230hbs4. 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 齿数比3.2.2 按齿面接触强度设计1. 确定公式内各计算数值试选载荷系数小齿轮转矩高速轴输入功率高速轴

21、转速齿宽系数：由文献2中表107知齿宽系数由参考文献2中图10-21d 按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许应力，取失效概率为1%，安全系数s=1由 计算，由式，取a=175mm因为，则m=2.69mm查参考文献【4】表51取m=3mm齿轮的几何尺寸计算：分度圆直径，齿宽，取,圆周力径向力齿顶圆直径，齿根圆直径，根据两齿的硬度和参考文献【4】图520，图521查的疲劳极限应力如下：查参考文献【4】表56，取安全系数则验算轮齿弯曲疲劳承载能力，弯曲疲劳强度为根据，参考文献【4】表526，得两轮齿形系数为于是，强度够，满足要求。齿轮压力角模

22、数中心距齿数比齿数分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径齿宽小齿轮2031754267870.58478大齿轮104312310.532470表3-1 齿轮设计几何尺寸及参数3.3 轴的设计输入轴的设计3.3.1确定轴的材料及初步确定轴的最小直径1、确定轴的材料输入轴材料选定为40cr，锻件，调质。2、求作用在齿轮上的力根据输入轴运动和动力参数,计算作用在输入轴的齿轮上的力：输入轴的功率 输入轴的转速 输入轴的转矩 圆周力：径向力：3、初步确定轴的最小径，选取轴的材料为45号钢，调制处理，根据2中表153，取 高速轴功率高速轴转速3.3.2初步设计输入轴的结构根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度

23、已知轴最小直径为，由于是高速轴，显然最小直径处将装大带轮，故应取标准系列值，为了与外连接件以轴肩定位，故取b段直径为。初选滚动轴承。因该传动方案没有轴向力，高速轴转速较高，载荷不大，故选用深沟球轴承（采用深沟球轴承的双支点各单向固定）。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6207，其尺寸为，为防止箱内润滑油飞溅到轴承内使润滑脂稀释或变质，在轴承向着箱体内壁一侧安装挡油板，根据需要应分别在两个挡油板的一端制出一轴肩。由于轴承长度为17mm，根据挡油板总宽度为18mm故，根据箱座壁厚，取12 且齿轮的右端面与箱内壁的距离，则取，由于挡油板内测与箱体内壁取

24、3mm，故。设计轴承端盖的总宽度为45mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定），根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与外连接件的右端面间的距离为30mm，故。根据根据带轮宽度可确定 图3-1输入轴结构简图3.4轴的设计输出轴的设计3.4.1初步确定轴的最小直径 低速轴功率低速轴转速1、确定轴的材料输出轴材料选定为45号钢，锻件，调质。2求作用在齿轮上的力根据输出轴运动和动力参数、低速级齿轮设计几何尺寸及参数，计算作用在输出轴的齿轮上的力：输出轴的功率 输出轴的转速 输出轴的转矩 .初步确定轴的最小直径 3.4.2初步设计输出轴的结构输出轴最小直径显然是安装联轴器处的直

25、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的型号。联轴器的计算转矩查2表14-1，考虑到转矩变化很小故取k=1.3，则：初选联轴器按照计算应小于联轴器公称转矩的条件，查1表13-5,选用型号为lt8的y型弹性柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径,半联轴器长度。 3根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度 图3-4输出轴结构简图轴的结构设计（1）根据轴向定位要求初步确定轴的各处直径和长度根据已确定的，g段轴长与半联轴器的轴毂长相同，为了使联轴器以轴肩定位，故取f段直径为。初选滚动轴承。因该传动方案没有轴向力，故选用深沟球轴承（采用深沟球轴承的双支点各单向固定）。参照工作

26、要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6211（参考文献4），其尺寸为，根据需要在挡油板的一端制出一轴肩，取轴肩长为8mm。由于轴承长度为21mm，挡油板总宽为15mm故 设计轴承端盖的总宽度为45mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定），根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与外连接件的右端面间的距离为30mm，故。第4章 部件的选择与设计4.1轴承的选择轴系部件包括传动件、轴和轴承组合。4.1.1输入轴轴承1. 轴承类型的选择由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。轴承承受的径向载荷；轴承转速；轴承的预期寿命

27、2.轴承型号的选择求轴承应有的基本额定动载荷值c额定动载荷p径向载荷lh预期寿命按照3 表22-1选择的6207轴承 4.1.2输出轴轴承1.轴承类型的选择由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。轴承承受的径向载荷 ；轴承承受的转速 轴承的预期寿命 2.轴承型号的选择求轴承应有的基本额定动载荷值按照3 表22-1选择的6211轴承4.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算1、输入轴键连接输入轴轴端选择a型普通平键。其尺寸依据轴颈，由2中表6-1选择。键长根据皮带轮宽度b=78mm选取键的长度系列取键长l=90mm. 校核键连接的强度键和联轴器的材料都是钢，由2中表6-2查

28、得许用及压应力取平均值。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度由2中式6-1得，强度足够。键 2. 输出轴端与联轴器的键连接据输出轴传递的扭矩 小于联轴器公称转矩。查1表13-5。选用lt8型弹性联轴器。其公称转矩为。半联轴器孔径。 选择键连接的类型及尺寸据输出轴轴端直径，联轴器y型轴孔，轴孔长度 取a型普通平键 校核键连接的强度键和联轴器的材料都是钢，由2中表6-2查得许用及压应力取平均值。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。由2中式6-1得，强度足够。键 4.3轴承端盖的设计与选择4.3.1类型根据箱体设计和所使用的轴承，选用凸缘式轴承端盖。各轴上的端盖；闷盖和透盖： 闷盖示意图 透盖示意

29、图 查参考文献【3】可得，d2=112mm,d4=68mm4.4 滚动轴承的润滑和密封当浸油齿轮圆周速度,轴承内径和转速乘积时，宜采用脂润滑。为防止箱体内的油浸入轴承与润滑脂混合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环.根据参考文献1表15-4知:轴承选用钠基润滑脂4.5联轴器的选择 4.5.1、联轴器类型的选择为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器。弹性柱销联轴器具有缓冲和吸震性，可频繁的起动和正反转，可以补偿两轴的相对位移4.5.2、联轴器的型号选择（）计算转矩由2中表14-1查得，故由2中式（14-1）得计算转矩为式中为工作情况系数，由工作情况系数表确定。（3）选择联轴器型号根据1表13-

30、5中查得lt8型弹性柱销联轴器的许用转矩为 ,许用最大转速为，轴径为 之间，故合用。则联轴器的标记：ly8联轴器 4.6其它结构设计4.6.1通气器的设计通气器多装在箱盖顶部或窥视孔盖上，其作用是将工作时箱内热涨气体及时排出。其结构基本如下：4.6.2吊环螺钉、吊耳及吊钩为便于拆卸及搬运，应在箱盖上铸出吊耳，并在箱座上铸出吊钩。 4.6.3启盖螺钉启盖螺钉的直径一般等于凸缘联接螺栓的直径，螺纹有效长度大于凸缘厚度。螺杆端部要做成圆柱形或大倒角、半圆形，以免启盖时顶坏螺纹。4.6.4定位销定位销有圆柱形和圆锥形两种结构，一般取圆锥销。4.6.5油标油标用来指示油面高度，常见的有油尺、圆形油标、长

31、形油标等。一般采用带有螺纹部分的油尺。油尺安装位置不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出，不能太高以免与吊耳相干涉，箱座油尺座孔的倾斜位置应便于加工和使用。 油标尺 4.6.6放油孔及螺塞在油池最低位置设置放油孔，螺塞及封油垫圈的结构尺寸按照国标型号选择。 出油塞4.7箱体采用ht200铸造箱体，水平剖分式箱体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。箱体主要结构尺寸如下:名称符号尺寸关系箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱底座凸缘厚度箱座箱盖肋厚、箱座箱盖地脚螺钉直径取地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径 取箱盖、箱座联接螺栓直径取轴承盖螺钉直径和数目、观察孔盖螺钉直径取、至箱壁外距离统一取34mm、至凸缘边缘的距离统一取28mm轴承旁凸台高度半径外箱壁至轴承座端面的距离齿轮顶圆至箱体内壁的距离1.215mm齿轮端面至箱体内壁的距离12mm轴承端面至箱体内壁的距离轴承用脂润滑取15mm4.8 润滑密封设计对于一级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以采用飞溅润滑，箱体内选用全an150全耗损系统用油（gb443-1989），装至规定高度.密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距