机械设计课程设计带式输送机传动装置

1、 物机院09机电班设计者xxx指导老师xxx完成日期2010年12月2日成绩 xx学院 目 录第一部分 总体设计方案选择及评价 电机的选择 第二部分 带轮的设计 第三部分 斜齿齿轮设计 附：齿轮受力分析 第三部分 轴的设计 1）高速级轴的设计 2)低速级轴的设计 第五部分 轴承选择及校核 1）高速轴轴承的设计2）低速轴轴承的设计第六部分 键的校核及润滑密封的选择1)带轮上键的设计2)大齿轮与小齿轮上键的设计 3)联轴器上键的设计 4）润滑密封的选择 第七部分 参考资料 物理与机电工程学院机械设计课程设计任务书一、课程设计的目的课程设计是机械设计课程重要的教学环节，是培养学生机械设计能力的重要实

2、践环节。课程设计的主要目的是：（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关选修课程的知识，直到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生的有关设计能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（cad）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册等）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。二、课程设计的题目内容和任务1、课程设计题目：带式输送机传动装置参数 题号12345输送带工作拉力f/n23002100190022

3、002000输送带工作速度/（m/s）1.51.61.61.81.8滚筒直径d/mm400400400450450输送功率p/kw输出轴转速n/（r/min）每日工作时数t/h2424242424传动工作年限/a55555备注空载起动，载荷平稳，起动载荷是名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差误差为5%。带传动输送机传动装置参考方案1-电动机；2- v带传动；3-圆住齿轮减速器；4-联轴器；5-输送带；6-滚筒2、设计的主要内容：（1）拟定、分析传动装置的设计方案；（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；

4、（5）绘制零件工作图；（6）编写设计计算说明书。3、课程设计要求在2周时间内完成以下任务：（1）绘制减速器装配图1张（用a1图纸绘制）；（2）零件工作图2张（从动齿轮、主动轴）；（3）设计计算说明书一份，约8000字左右；（4）答辩。三、课程设计的步骤课程设计一般可按以下顺序进行：设计准备工作总体设计传动件的设计计算装配图草图的绘制（校核轴、轴承等）装配图的绘制零件工作图的绘制编写设计计算说明书答辩。每一设计步骤所包括的设计内容如下表所列。指导教师在学生完成以上设计步骤后，根据图纸、说明书以及答辩情况等对设计进行综合评定。 课程设计的步骤步 骤主 要 内 容学时比例时间安排1、设计准备工作（1

5、）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型，或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。5%0.5天2、总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；（4）计算机各轴的转速、功率和转矩。5%0.5天3、传动件的设计计算（1）计算齿轮传动、带传动的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。5%0.5天4、装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图（草图纸），进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、校核滚动轴承的寿命；（4）绘制减速器

6、箱体结构；（5）绘制减速器附件。40%4天5、装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。25%2.5天6、零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件工作图；（2）绘制轴类零件工作图；8%0.5天7、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后一段内容应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获体会以及不足之处。10%1天8、答辩（1）作答辩准备（2）参加答辩2%0.5天四、课程设计的有关注意事项本课程

7、设计是学生第一次接受较全面的设计训练，学生一开始往往不知所措。指导教师应给予学生适当的指导，引导学生的设计思路，启发学生独立思考，解答学生的疑难问题，并掌握设计的进度，对设计进行阶段性检查。另一方面，作为设计的主体，学生应在教师的指导下发挥主观能动性，积极思考问题，认真阅读设计指导书，查阅有关设计资料，按教师的布置循序渐进地进行设计，按时完成设计任务。在课程设计中应注意以下事项：（1）认真设计草图是提高设计质量的关键草图也应该按正式图的比例尺画，而且作图的顺序要得当。画草图时应着重注意各零件之间的相对位置，有些细部结构可先以简化法画出。（2）设计过程中应及时检查、及时修正设计过程是一个边绘图、

8、边计算、边修改的过程，应经常进行自查或互查，有错误应及时修改，以免造成大的返工。（3）注意计算数据的记录和整理数据是设计的依据，应及时记录与整理计算数据，如有变动应及时修正，供进一步设计及编写设计说明书时使用。（4）要有整体观念设计时考虑问题周全、整体观念强，就会少出差错，从而提高设计的效率。五、设计时间：2010-2011学年第一学期第14、15周六、指导教师：xx七、设计班级：09机电班八、设计地点：物机院制图设计室九、准备材料：a1号图板块 100cm丁字尺46把 机械设计手册若干本（图书馆借） 三角板等绘图工具（学生自备） 物机院机械组 二0一0年十一月十日 计算及说明 结果第一部分

9、传动装置的总体设计一、 传动方案（已给定）1. 题目：设计用于带式运输机的“带传动单级圆柱斜齿减速器”，图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限5年，小批量生产，两班制工作，m每日工作时数24h，运输带速度允许误差为5%。2. 设计数据：运输带工作拉力f(n)运输带工作速度v(m/s)卷筒直径d(mm)20001.8450二、 分析传动方案该工作机在工作时有轻微振动，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。这种减速器的传动比一般小于6，传递功率可达数万千瓦

10、，效率较高，工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，第一部分 电机的选择1) 类型：按工作要求和工作条件选用y系列三相鼠笼式异步电动机，其结构为全封闭扇冷式结构，电压380v。2) 选择电动机的容量工作机的有效功率为kw确定工作机各个部位的效率：=、分别表示v带，齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒轴轴承、卷筒处的传动效率。由表3.4（机械设计课程设计书由）可知：=0.96、=0.99、=0.97、=0.97、=0.98、=0.96则=0.960.990.970.970.980.96=0.833所以电动机的功率为=5.4kw3) 确定电动机的转速：按机械设计课程设计表9.2推荐的传动比合理

11、范围，v带传动的传动比在的范围，一级圆柱齿轮的传动比在5的范围，则合理的总传动比的范围为：i=620，,故卷筒轴的工作转速为：=76.2 r/min所以电动机的可选范围为：=i=（620)76.4r/min=(4581528)r/min在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的电动机。根据课设表15.1选择y132m2-6型三相异步电动机。其相关数据为：电动机型号额定功率（）满载转速y132m2-65.5960、 计算传动装置的总传动比并分配传动比（1） 总传动比：取=3，=/=960/76.4=12.6，=4.2所以36（2） 分配传动比：

12、 各轴的转速：电机轴： 高速轴： 低速轴： 联轴器：=76.2r/min(1) 各轴的输入功率：o轴i轴 ii轴iii轴 =5.070.97=4.92kw(2) 各轴的输入转矩 o轴：i轴： ii轴：iii轴:=9550=616n/m将上述计算值都汇总于下表,以备查用第二部分 皮带传动设计计算：1、确定功率确定传动功率为5.5kw，转速为960r/min，i=3由机械设计教程查得=1.,则=p=15.5kw=5.5kw2、确定v带的型号考虑和转速n，由图4.15确定选窄v带，spz型。根据图4.15的推荐，小带轮可选用的直径范围是112160mm，参照表4.3取主动轮基准直径dd1=125mm

13、从动轮基准直径dd2=i dd1=3125mm=375mm带速v=dd1 n1/（60*1000）=6.28m/s在5m/sv120包角合适。5、确定v 带的根数（1） 确定基本额定功率根据dd1=125mm，转速为960r/min查表4.5，=2.32kw。（2） 确定功率增量（3） 由表4.7查的spz型窄v带的=1.4210-；由表4.8查得i=3时，=1.1199，当=960r/min时，由=*（1-1/）=0.146kw。（4） 确定包角系数（5） 因为=163.1由=1.25（1-5）得=0.959（6） 确定带长系数kl由表4.7查得spz型窄v带的计算系数，=0.2473，=0

14、.1870，当ld=2500时，由kl=ld=1.068（7） 确定v带的根数由=2.18;取z=3。确定初拉力=500(2.5/-1)+qv，查表4.1得，q=0.07kg/m。则=237.31n(8) 计算带轮轮轴所受的压力qq=2zsin=1408.40n. 第三部分 斜齿齿轮设计由前面的计算得到的表1可以知道，该对齿轮传动的输入功率为5.28kw，小齿轮的转速320r/min，电动机数据表一轴名功率(kw)转速(r/min)扭矩()电机轴5.596054.7高速轴5.28320157.575低速轴5.0776.2635传动比为4.2，工作时间5年（按每年300天计算），24h工作，载荷

15、平稳，连续单向运转。由这些条件，就可以对齿轮进行设计计算。(该部分所用到的表都是在机械设计书中)1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 按照设计要求，选择右旋斜齿轮传动；2) 运输机为一般工作机器，该对齿轮转速不高，故可以选用8级精度；3) 材料选择。由表5.11选择小齿轮材料为40cr（调质），硬度为hbs,取270hbs大齿轮材料为zg35simn（调质）硬度为hbs取220hbs，二者材料硬度差为50hbs；4) 选小齿轮齿数27，大齿轮齿数，取初选螺旋角：1. 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即：(1) 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数，查表5.17得：k=1.3

16、 2)由表1可以得到小齿轮传递的扭矩=1.575810n.mm 3)由表5.21选齿宽系数 4)由表5-18按齿面硬度查得并计算小齿轮的接触疲劳强度极限； 5）大齿轮的接触疲劳强度极限6)由表5.19取安全系数7）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，得， （2）计算模数1) 取。2) 确定中心距：取试计算小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径，由计算公式得3) 计算圆周速度4) 计算齿宽b取(3)按齿根弯曲强度进行设计由设计公式(1) 确定计算参数查出载荷系数由表5.17查得；k=1.3由式=zv/(0269z-0.841)计算当量齿数：1) 计算(式中z带当量齿数）由上式可得：2) 查表5.18

17、并计算得到弯曲强度极限：由表5.19查得安全系数3) 计算弯曲许用应力(2) 设计计算 对比两种设计的计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳的模数并圆整为标准值，由上述计算的分度圆直径和上式计算出的小齿轮的齿数：取，取（3）几何尺寸计算(1) 由于中心距： （2）修正螺旋角由于改变不大，故前面的参数不必修正。由计算出的螺旋角带入上述公式分被计算出中心距，分度圆直径。至此，齿轮的相关设计已经结束，齿轮零件图由图纸形式给出，其相应的参数都在图纸

18、中标出。由于齿轮在啮合时有效率损失，因此两齿轮上的力不能简单的相等。因而，每个齿轮的值都应分开计算。附：齿轮参数及其受力分析，以备查表齿轮参数 表2名 称值模 数=3法向压力角螺旋角=15.57端面压力角=43.93分度圆=84.09mm=353.18mm齿顶圆=90.09mm=359.18mm齿根圆=80.34mm=349.43mm周向力=3747.77n=3600n径向力=141.82n=13600n轴向力=1044.31n;=1003.11n 第四部分 轴的设计高速轴设计（1） 齿轮是从轴的左端装入的。装配方案是：齿轮、套筒、轴承、轴承端盖依次从轴的左端向右安装。轴承、轴承端盖、轴承挡圈

19、依次从轴的右端向左安装。（2） 确定轴的最小直径按式（7.1）计算，选取轴的材料为45号钢，调质处理。由表（7.2），该轴承受弯矩，且有冲击载荷，取 考虑装有单键，应把轴径加大7%，所以:圆整为（3） 从处起逐一确定各段轴的直径。 轴段处为大带轮的定位轴肩，轴肩高度:，取。轴段处为与轴承配合的轴段，应按轴承内径的标准系列选取，取。无特殊情况时尺寸系列按正常宽度，中系列选轴向力不大，结构选=的ac型。由此，可选出轴承的型号为7309ac。查相关手册，轴承的宽带为25，定位轴肩的直径为54mm。所以，可选轴段的轴径轴段也为轴颈，取与轴段相同的直径轴段轴段之间为非定位轴肩，轴肩高度可取，现取轴段与轴

20、段之间也为非定位轴肩，但轴段为装齿轮的重要轴段，取轴段为轴环，由齿轮的定位轴肩高度，取，则。（4） 确定各轴段的长度考虑压紧空间，轴段的长度应比大带轮轮毂长度小，现大带轮轮毂为50mm，则轴段的长度由图7.54可知齿轮的宽度为85mm，考虑压紧空间为2mm，取轴段的长度轴环宽度（5为齿轮的定位轴肩高度），可取轴段的长度由轴承的宽度可取轴段的长度，其中的3mm为考虑了2mm的倒角尺寸和1mm的将尺寸凑成偶数同理，轴段的长度，其中套筒与轴承的压紧空间取2mm。轴段的长度与轴承端盖的宽度尺寸19mm，大带轮与轴承端盖之间的拆卸空间30mm有关，参照图7.58及图7.61，其中2mm为倒角尺寸。轴段的

21、长度。参照图7.58及图7.61，轴段的长度，其中2mm为套筒与齿轮及套筒与轴承的压紧空间。3. 校核轴的强度由于该轴为转轴，应按弯扭合成强度条件进行计算（1） 作轴的受力简图（2） 作轴的垂直面受力简图（3） 绘制垂直面弯矩图 求垂直面的支反力求垂直面弯矩：绘制弯矩图（4） 作轴的水平面受力简图（5）绘制水平面弯矩图求支反力求水平面弯矩：绘制弯矩图（6）绘制合成弯矩图计算合成弯矩：绘制弯矩图（7） 绘制当量弯矩图轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取a0.6，则扭矩当量弯矩： 绘制总当量弯矩图 计算总当量弯矩绘制总当量弯矩图（9） 校核轴的强度轴的材料为45号钢，调质处理，由设计手册查得

22、：从总当量弯矩图可以看出截面b、c为两个危险截面截面b为轴承处，截面c为齿轮处，强度足够 低速轴设计功率p=5.07kw , n=76.2r/min , t=635103nmm由题可选用弹性柱销联轴器hl4的联轴器，选取45号钢，a0=126轴的最小直径考虑装有单键，应把轴径加大7%，所以综合考虑：，查手册得联轴器的轴孔长度选112，（3）从处起逐一确定各段轴的直径。 轴段轴段之间有定位轴肩，轴肩高度，取。轴段安装轴承，按轴承内径的标准系列选取轴承的型号为7309ac，d3=70mm查相关手册，可选轴段的轴径轴段也为轴颈，取与轴段相同的直径轴段轴段之间为非定位轴肩，轴肩高度可取，现取轴段与轴段

23、之间也为非定位轴肩，但轴段为装齿轮的重要轴段，取轴段为轴环，由齿轮的定位轴肩高度，则。（1） 确定各轴段的长度考虑压紧空间，轴段的长度应比大带轮轮毂长度小，现有联轴器轴孔长度112mm，则轴段的长度=110mm轴段考虑压紧空间为2mm，取轴段的长度=78mm，轴环宽度（6为齿轮的定位轴肩高度），可取轴段的长度由轴承的宽度可取轴段的长度，其中的3mm为考虑了2mm的倒角尺寸和1mm的将尺寸凑成偶数同理，轴段的长度，其中套筒与轴承的压紧空间取2mm。轴段的长度与轴承端盖的宽度尺寸19mm，大带轮与轴承端盖之间的拆卸空间30mm有关，参照图7.58及图7.61，其中2mm为倒角尺寸。轴段的长度。参照

24、图7.58及图7.61，轴段的长度，其中2mm为套筒与齿轮及套筒与轴承的压紧空间。3. 校核轴的强度（1） 由于该轴为转轴，应按弯扭合成强度条件进行计算（2） 作轴的垂直面受力简图（3） 绘制垂直面弯矩图 作轴的垂直面的支反力:ft=2t/d=(2*635*10)/353.18=3.6010n ,fr=fttan/cos=(3.60*10tan20/cos15.57=1.3610n;fa=ft.tan=3.6010tan15.57=1003.11nr求垂直面弯矩：-ft+l=0=1803.94n;+-ft=0=1796.06n.m=fa（d/2）=1003.11*(353.18/2)=1771

25、39.19nm取a点位矩心-m-fr=0=1456.7n;+=fr=-96.7n,(4) 计算弯矩垂直弯矩=205648.8nmm；=0。垂直面弯矩图（5） 水平面弯矩=+m=188211.34n;=166064.94n;合成弯矩=278774.04n;=264327.49n; 合成弯矩图（7） 绘制当量弯矩图(8)轴单向转动，扭转切应力为脉动循环变应力，取a0.6，则扭矩当量弯矩： (9)绘制总当量弯矩图 计算总当量弯矩绘制总当量弯矩图(10)校核轴的强度轴的材料为45号钢，调质处理，由设计手册查得：从总当量弯矩图可以看出截面b、c为两个危险截面截面b为轴承处，所以，强度足够第五部分 轴承的

26、设计一、 高速轴轴承的确定及校核 1、选高速级轴承7309ac，1，已知数据：查有关手册，7309ac轴承的判断系数e=0.68，当e时，x=0.41，y=0.87;当e时，x=1，y=0，基本额定动载荷=47.5kn，轴承采用正安装，要求寿命50000h。2、 受力分析3、（1） 计算各轴承所受总的径向力b,d处水平面的支反力：=1873.95n;b,d处垂直面的支反力：=1448.10n，=1440.68n，=2368.26n=2363.74n(3) 计算各轴承的内部派生轴向力=e=0.682368.26=1610.42n=e=0.682363.74=1607.34n(4) 判断放松，压紧

27、端+=（1607.34+1044.31）n=2651.65n轴有左窜趋势，轴承1压紧，轴承2放松，则=+=2651.65n=1607.34n(5) 计算当量动载荷p对轴承1：/=2651.65/2368.26=1.12e=0.68x=0.41;y=0.87=+=(0.412368.26+0.872651.65)n=3277.93n对轴承2:/=1607.37/2363.74=0.68=e不考虑轴向力，=1 ;=0=+=2363.74n因为，故按轴承1的当量动载荷计算轴承的寿命，即取p=3277.93n,=1.2p=3933.52n(6) 轴承的寿命校核计算：=1，=1.2=（/p）=53042

28、h所选轴承符合要求。二、 低速轴轴承的确定及校核 1、选低速级轴承7114ac。 1，已知数据：查有关手册，7309ac轴承的判断系数e=0.68，当e时，x=0.41， y=0.87;当e时，x=1，y=0，基本额定动载荷=98.5kn，轴承采用正安装，要求寿命50000h。 2、受力分析 （1）受力分析（2） 计算各轴承所受总的径向力水平面的支反力：=1796.06；=1803.94n;垂直面的支反力：=96.7n，=1456.7n，=1798.66n=2318.66n(7) 计算各轴承的内部派生轴向力=e=0.681798.66n=1223.08n=e=0.682318.66n=1576

29、.69n(8) 判断放松，压紧端+=（1576.69+1003.11）n=2579.8n轴有左窜趋势，轴承1压紧，轴承2放松，则=+=2579.8n=1576.69n(9) 计算当量动载荷p对轴承1：/=2579.8/1798.66=1.43e=0.68x=0.41;y=0.87=+=(0.411798.66+0.872579.8)n=2981.88n对轴承2:/=1576.61/2318.66=0.68=e不考虑轴向力，=1 ;=0=+=2318.66n因为，故按轴承1的当量动载荷计算轴承的寿命，即取p=2981.88n,=1.2p=3578.26n(10) 轴承的寿命校核计算：=1，=1.

30、2=（/p）=4559896h所选轴承符合要求。 第六部分 键的校核及润滑、密封的选择一、高速轴上带轮的键的设计 1 已知数据大带轮与减速器高速轴的连接采用的是键连接，由前面的设计可知，轴所受的转矩=1.5810nmm，有轻微冲击，轴段直径=35mm。2 计算步骤及结果(1) 选择键连接的类型和尺寸 因为该键用于轴端与毂的连接，所以采用单圆头平键. (2)尺寸选择由表6.8可知，轴段直径=35mm，轴长=48mm，选取键的截面bh=108mm，取键的长度l=45mm，因此键的型号为：键c128gb1096-79。 (3)校核键连接的强度键的材料都是钢，而带轮的材料为铸铁，由机械设计表6-9查得

31、挤压应力=60mpa键工作长度=l-b/2=45-5=40mm则由式=4t/dh得:=（41.5810）/（35840）mpa=56.42mpa由于有:故，该键满足要求。 二、大齿轮及小齿轮上键的设计 1 已知数据大带轮与减速器高速轴的连接采用的是键连接，由前面的设计可知，轴所受的转矩=63510nmm，=1.5810nmm，有轻微冲击，轴段直径=80mm,=55mm。2 计算步骤及结果（1）选择键连接的类型和尺寸 因为该键用于轴的中间，所以采用a型键. (2)尺寸选择由表6.8可知，轴段直径=80mm，轴长=78mm，选取键的截面为bh=1610mm，取键的长度l=80mm，轴段直径=80m

32、m，轴长=83mm，选取键的截面为bh=2214mm，取键的长度l=70mm。 (3)校核键连接的强度键的材料都是钢，而齿轮的材料为铸铁，由机械设计表6-9查得挤压应力=60mpa键工作长度=l-b=80-16=64mm，,=l-b=70-22=48mm。则由式=4t/dh得:=（41.5810）/（551064）mpa=17.95mpa，=（463510）/（801448）mpa=47.25mpa由于有:故，该键满足要求。 三、联轴器处键的设计1 已知数据低速轴与联轴器的连接采用的是键连接，由前面的设计可知，轴受的转矩=63510nmm，有轻微冲击，轴段直径=55mm。2 计算步骤及结果（1

33、）选择键连接的类型和尺寸 因为该键用于轴端与联轴器的连接，所以采用单圆头平键.（2）尺寸选择由表6.8可知，轴段直径=55mm，轴长=110mm，选取键的截面为bh=1610mm，取键的长度l=100mm， (3)校核键连接的强度键的材料都是钢，而轴的材料为铸铁，由机械设计表6-9查得挤压应力=60mpa键工作长度=l-b/2=100-16/2=92mm则由式=4t/dh得:=（463510）/（551092）mpa=50.20mpa由于有；故，该键满足要求。四、润滑密封1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度： v=1.41m/s所以才用浸油润滑的润滑方式。 大齿轮浸入油高度不宜超过1个齿高（不小于10mm）。