带式输送机传动设计

1、带式输送机传动装置设计设计者：姜泽成所在院(系)：湖南工业大学专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1003班学号：10405100205指导老师：邱显焱时间：2012年10月24日湖南工业大学目录一、设计的目的1二、课程设计的内容和要求11、带式运输机的运动简图12.已知条件13.设计的原始数据24.设计要求2三传动系统系统的总设计21.传动方案的拟定22.电动机的选择2四、减速器的设计61、高速级啮合齿轮的设计62、低速级啮合齿轮的设计12五、轴的设计191、高速轴的设计192、中间轴的设计253、低速轴的设计29六、润滑油及润滑方式的选择32七、 密封及密封的选择33八、箱体主要尺寸及数

2、据33九、总结34十、参考文献34摘要机械设计课程设计是在完成机械设计课程学习后，一次重要的实践性教学环节。是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练，也是对机械设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关选修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识。本次设计的题目是带式运输机的减速传动装置设计。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

3、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。II一、设计的目的 本课程设计为学生提供一个既动手又动脑，自学、查资料、独立实践的机会，将本学期的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。二、课程设计的内容和要求1、带式运输机的运动简图2.已知条件带式输送机在常温下连续工作，单向运转，空载起动，工作载荷有轻微冲击，输送带工作速度v的允许误差为5%,二班制（每班工作8小时），要求减速机的寿命为8年，大修期为23年，中批量生产，三相交流电源的电压为380/220V。3.设计的原始数据

4、（1）输送带的最大有效拉力F=6650N（2）输送带的工作速度V=0.75m/s（3）输送带滚筒的直径D=360mm4.设计要求（1）完成传动装置的设计（2）完成各项零件的设计并计算（3）认真计算和绘图，保证计算的准确和图纸的质量三传动系统系统的总设计1.传动方案的拟定（1）由运动简图可知，电动机直接由联轴器与减速器连接，减速器由联轴器直接与滚筒连接。（2）减速器则采用二级圆柱斜齿轮减速器。2.电动机的选择（1）转筒所传递的功率若已知工作机的阻力F，工作速度为V，则工作机的有效功率为：P=(kw)则可以求出输送机的有效功率：P=4.9875(kw)（2）电动机所需要的功率为：=(kw)式中：为

5、传动系统的总效率，按下式计算=.式中： .为传动系统中每对传动副的效率。由运动简图可知，该传动中有四中传动副，分别为（联轴器），（轴承），（齿轮传动）（转筒的传动），从图总可以得知：（联轴器）有2对（轴承）有4对（齿轮传动）有2对（转筒的传动）有1个查机械设计课程设计指导书可知：（联轴器）=0.99（轴承）=0.98（齿轮传动）=0.97（转筒的传动）=0.96所以：=0.990.980.970.96=0.817P=6.105(kw)（4）电动机所需要的功率为满足传动的需求，要求电动机的功率PP查机械设计课程设计指导书表12-1可知，满足条件的Y系列三相异步电动机的功率为7.5kw（5）转筒的

6、工作转速方案号电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）总传动比（i）外伸轴径（D/mm）轴外伸长度（E/mm）Y-132M-47.51500144036.1723880Y160M-67.5100097024.36642110Y160L-87.575071517.96142110n=39.809(r/min)查机械设计课程设计指导书可知，在一般的机械中用的最多的同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，故满足需求的两种型号查机械设计课程设计指导书表12-1可知为Y-160M-6、Y132M-4和Y160L-8，现将Y-160M-6与Y-132M-4、

7、Y160L-8电动机有关技术数据及相应计算得到的传动比列于下表：查机械设计课程设计指导书可知，二级圆柱斜齿轮的传动比范围一般在840之间，在综合各大因素进行比较得出选择方案比较合适。即带式输送机传动系统的总传动比：=17.961由传动系统的方案（见系统运动简图）知=1 =1由此数据可知，两级圆柱齿轮减速器的总转动比=17.961为了便于两级圆柱齿轮减速器的传动采用油侵式润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿轮表面硬度HBS350，齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取高速级传动比为：=4.832低速级传动比为：=由此可得出传动系统中各级传动比分别为： （6）传动系统的运动运动参数计算传

8、动系统各轴的船速、功率和转矩的计算如下所示：0轴（电动机轴）1轴（减速器高速轴）2轴（减速器中间轴）3轴（减速器低速轴）4轴（运送机滚筒轴）轴号电动机两级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)715715147.92739.79739.797功率p(kw)7.57.4257.0586.7106.376转矩T(N.m)100.17599.173455.6561609.9431530.035传动比14.8323.7171四、减速器的设计1、高速级啮合齿轮的设计1）选择齿轮材料，热处理方法，精度等级及齿数。（1）选择齿轮材料的热处理，查表7-1，取齿轮材料20Cr，渗碳淬火，齿

9、面硬度为60HRC,大齿轮材料为40Cr，表面渗碳淬火，表面硬度为54HRC。（2）选择齿轮的精度，参阅表7-7，初定为8级（3）初选齿数，因为是硬齿面传动，取 2）根据设计准则，按齿根弯曲疲劳强度设计弯曲疲劳强度的计算公式为：确定上式中的各计算数值如下：（1）确定弯曲应力极限，查机械设计7-21（e）取，（2）求寿命系数 小齿轮的循环次数：大齿轮的循环次数：由机械设计图7-22弯曲疲劳寿命系数（3）由表7-8查的弯曲疲劳安全系数（4）由图7-23得尺寸系数（5）由计算公式计算许用弯曲应力（6）初选载荷系数K=1.4及选螺旋角为（7）由表7-6取齿宽系数（8）确定齿形系数当量齿数为： 由图7-

10、16差得应力校正系数 （9）由图7-17查得应力校正系数 （10）计算大小齿轮的大齿轮的大（11）求重合度系数当面压力角基圆螺旋角的余弦值为：由计算公式可知端面重合度系数为： 当量齿轮齿轮端面重合度由公式计算可知 轴面重合度由公式计算得重合度系数（12）查图7-25取螺旋角影响系数（13）小齿轮转矩：（14）以上各级数值代入计算齿轮模数得： 试算小齿轮分度圆直径：3）确定实际载荷系数K与修正所计算的模数（1）确定使用系数，按电动机驱动，轻微冲击 取（2）确定动载系数 计算圆周速度故前面取8级精度合适，由齿轮精度与齿轮的圆周速度查图7-8得（3）确定齿间载荷分配系数 齿宽初定 单位载荷值： 查表

11、7-3得（4）确定齿间载荷分布系数，查表7-4得初步确定齿高 查图7-11得（5）计算载荷系数：（6）修正模数为所以实际模数应该国家标准取为4）按齿面接触疲劳强度校核 齿面接触疲劳强度校核公式： 确定公式内的各计算数值（1）由图7-18（e）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；（2）由图7-19查得接触疲劳寿命系数 （3）由图7-20查的尺寸系数（4）由表7-8取安全系数（5）大小齿轮许用接触应力计算得：（6）由表7-5查得材料的弹性影响系数 （7）由图7-14选取区域系数（8）确定重合度系数 因为，由公式可计算重合度（9）螺旋角系数 (10)实际载荷系数（11

12、）计算所需小齿轮直径：根据计算出来的数值，协调相关参数与尺寸为：和初定值一样，故不须再进行修整5）齿轮几何尺寸计算（1）中心距中心距可圆整为128.5mm（2）修正螺旋角变化不大，不必修正（3）分度圆直径（4）齿宽确定故 2、低速级啮合齿轮的设计1）选择齿轮材料，热处理方法，精度等级及齿数。（1）选择齿轮材料的热处理，查表7-1，取齿轮材料20Cr，渗碳淬火，齿面硬度为60HRC,大齿轮材料为40Cr，表面渗碳淬火，表面硬度为54HRC。（2）选择齿轮的精度，参阅表7-7，初定为8级（3）初选齿数，因为是硬齿面传动，取 2）根据设计准则，按齿根弯曲疲劳强度设计弯曲疲劳强度的计算公式为：确定上式

13、中的各计算数值如下：（1）确定弯曲应力极限，查机械设计7-21（e）取，（2）求寿命系数 小齿轮的循环次数：大齿轮的循环次数：由机械设计图7-22弯曲疲劳寿命系数（3）由表7-8查的弯曲疲劳安全系数（4）由图7-23得尺寸系数（5）由计算公式计算许用弯曲应力（6）初选载荷系数K=1.4及选螺旋角为（7）由表7-6取齿宽系数（8）确定齿形系数当量齿数为： （9）由图7-17查得应力校正系数 （10）计算大小齿轮的大齿轮的大（11）求重合度系数当面压力角基圆螺旋角的余弦值为： 由计算公式可知端面重合度系数为： 当量齿轮齿轮端面重合度由公式计算可知 轴面重合度由公式计算得重合度系数（12）查图7-2

14、5取螺旋角影响系数（13）小齿轮转矩：（14）以上各级数值代入计算齿轮模数得： 试算小齿轮分度圆直径：3）确定实际载荷系数K与修正所计算的模数（1）确定使用系数，按电动机驱动，轻微冲击 取（2）确定动载系数计算圆周速度故前面取8级精度合适，由齿轮精度与齿轮的圆周速度查图7-8得（3）确定齿间载荷分配系数 齿宽初定 单位载荷值： 查表7-3得（4）确定齿间载荷分布系数，查表7-4得 初步确定齿高 查图7-11得（5）计算载荷系数：（6）修正模数为所以实际模数应该国家标准取为4）按齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度校核公式： 确定公式内的各计算数值（1）由图7-18（e）按齿面硬度查得：小齿轮的

15、接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限；（2）由图7-19查得接触疲劳寿命系数 （3）由图7-20查的尺寸系数（4）由表7-8取安全系数（5）大小齿轮许用接触应力计算得：（6）由表7-5查得材料的弹性影响系数 （7）由图7-14选取区域系数（8）确定重合度系数因为，由公式可计算重合度（9）螺旋角系数 (10)实际载荷系数（11）计算所需小齿轮直径：根据计算出来的数值，协调相关参数与尺寸为：和初定值变化不大，故不须再进行修整5）齿轮几何尺寸计算（1）中心距（2）修正螺旋角变化不大，不必修正（3）分度圆直径（4）齿宽确定故 五、轴的设计1、高速轴的设计1、由已知条件得： 2、求作用在齿轮上的力

16、齿轮的直径3、初步确定轴的最小直径先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12-3，取A=112，于是得：轴的最小处安装联轴器的直径是，如下轴的装配图，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相配合，故需选取联轴器的孔径不能小于24.435mm，查表111取，所以，联轴器硬应承受的转矩：按联轴器的转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，查手册，选用LX2弹性柱销联轴器，其公称转矩为560000N.mm。联轴器的孔径，故=25mm，半联轴器的长度L=62，半联轴器与轴配合的毂孔的长度L1=44mm。4、轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案选用转配方案如下图： 2）根据轴向定位的要求确

17、定轴的各段长度。（1）考虑半联轴器的轴向定位要求，轴段的右端需要个定位轴肩，取，联轴器左端用挡圈定位，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，所以应取-段的长度比半联轴器毂孔的长度略短，取。（2）初步选择滚动轴承。因为轴上安装的齿轮为斜齿轮，应考虑同时存在轴向力和径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求和，由轴承产品目录中初步选用圆锥滚子轴承的型号为32907，其基本尺寸为，故，而，右端滚动轴承采用轴肩定位，由手册上查得32907行轴承的定位轴肩高度h=5mm，因此（3）取安装齿轮处的轴段-直径，左端轴承采用套筒定位，因为齿轮较小，所以此段轴为齿轮轴，故齿轮不需要定位，所以此轴段的

18、长短等于齿轮轮毂的长度，即，。（4）轴承端盖的宽度为15mm，根据轴承端盖的装拆及便于轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端与半联轴器右端的距离,故取。（5）取齿轮距离轴承内壁的距离a=20mm,考虑到箱体安装误差，在确定滚动轴承位置是，应距离箱体内壁一段距离s，取s=8,已知滚动轴承宽度B=14mm,故:（6）轴上零件的周向定位都采用平键连接，按查手册可知，半联轴器与轴的连接选用平键连接，其基本尺寸为，半联轴器与轴配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选直径尺寸公差为m6。4）确定轴上倒圆角和倒角尺寸，参考表12-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径如图上所示。5）求轴上的载荷首

19、先根据轴的结构图做出轴计算简图，在确定轴承的支点位置时，应当从手册中查取a值，对于32907型圆锥滚子轴承，由手册查得a=10.1，因此，作为简支梁的轴的支撑跨距 。从轴的结构图及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险面，现将计算出的截面C处的、的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力 弯矩M 总弯矩 扭矩 按弯曲合成应力校核轴的强度进行校核合时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，（即危险截面）的强度，因为单向旋转扭转切应力为循环应力，取a=0.6，由公式及上面数据可得： 前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由表12-1查得，因此轴安全。7、精确校核轴的疲劳强度1）从受力图来看A、B均无须校

20、核从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈引起的应力集中最严重，从受载荷的情况来看，截面C上的应力最大，见面V的应力集中的影响和截面C也不比校核，截面和显然不必校核，由机械设计手册可知，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）截面左侧的校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为：截面上的扭矩T为 截面上的弯曲应力截面上的扭转应力轴的材料为45钢，调质处理由表12-1查得 截面上由于轴肩的有效应力集中系数及，由机械设计手册查取，因 ，经差值后可查的： 查得尺寸系数： 轴按车削加工，查得表面质量为，轴未经表面强化处理，即则按式2-19得综合影响数为：又

21、由机械设计手册查得应力折算系数、，于是，计算安全系数值，按式12-6得：应为4.81.5，所以截面左侧安全2）截面右侧的校核抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩M为：截面上的扭矩T为 截面上的弯曲应力截面上的扭转应力轴的材料为45钢，调质处理由表12-1查得 截面上由于轴肩的有效应力集中系数及，由机械设计手册查取，因 ，经差值后可查的： 查得尺寸系数： 轴按车削加工，查得表面质量为，轴未经表面强化处理，即则按式2-19得综合影响数为：又由机械设计手册查得应力折算系数、，于是，计算安全系数值，按式12-6得：应为4.81.5，所以截面右侧安全2、中间轴的设计1、由已知条件得： 2、求作用在

22、齿轮上的力齿轮的直径 3、初步确定轴的最小直径先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12-3，取A=112，于是得： 1）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度。（1）初步选择滚动轴承。因为轴上安装的齿轮为斜齿轮，应考虑同时存在轴向力和径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求和最小直径为40.6mm，由轴承产品目录中初步选用圆锥滚子轴承的型号为30209，其基本尺寸为，故，而，因为左端齿轮的齿宽为35mm，而齿轮的左端又使用套筒定位，为了使套筒能与齿轮充分的接触，故此段轴的长度要小于35mm，取，已知同轴式减速器中间两轴承的的间距为20mm，齿轮距离轴承内壁的距离为a=20

23、mm，为了保证精度，轴承应距离箱体内壁s=8mm的间距，选取低速轴的材料为45钢，调质处理，取a=112，得低速轴的最小直径为：计算联轴器的转矩，取k=1.3故：故，低速轴应取HL6弹性柱销联轴器，半联轴器的孔径，半联轴器的长度，半联轴器与轴配合的毂孔的长度。故，联轴器右端采用采用轴肩定位，故取轴承选用3025圆锥滚子轴承，因为轴上齿轮为斜齿轮，同时承受径向力和轴上力，其基本尺寸为，（轴的转配图见低速轴的设计）故中间轴的 ，取，查手册可知30209型圆锥滚子联轴器的轴肩定位高度为，所以，因为右侧齿轮的论毂长为，而右侧齿轮为齿轮轴，所以齿轮处轴段的长度等于轮毂的长度，即，因为此段轴的直径为齿轮直

24、径，取左侧套筒长度为，故，取3）轴上零件的周向定位都采用平键连接，按查手册可知，处键的基本尺寸为，因为右侧齿轮为轴齿轮，所以此处不需要键，处选择齿轮与轮毂的配合为4）确定轴上倒圆角和倒角尺寸，参考表12-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径如图上所示。5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴计算简图，在确定轴承的支点位置时，应当从手册中查取a值，对于30209型圆锥滚子轴承，由手册查得a=18.6，因此，作为简支梁的轴的支撑跨距 。从轴的结构图及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险面，现将计算出的截面C处的、的值列于下表A处载荷水平面H垂直面V支反力 弯矩M 总弯矩 扭矩B处载荷水平面H垂直面

25、V支反力弯矩M 总弯矩 扭矩 按弯曲合成应力校核轴的强度进行校核合时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，（即危险截面）的强度，因为单向旋转扭转切应力为循环应力，取a=0.6，由公式及上面数据可得： 前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由表12-1查得，因此轴安全。3、低速轴的设计1、由已知条件得： 2、求作用在齿轮上的力齿轮的直径3、初步确定轴的最小直径低速轴的最小直径和联轴器的型号在中间轴的设计中已经求出：联轴器的型号为HL6弹性柱销联轴器，其基本尺寸为： 轴的装配图如下： 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度。（1）由半联轴器的基本尺寸得，考虑半联轴器的轴向定位要求，轴段的右端需要

26、个定位轴肩，取，联轴器左端用挡圈定位，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，所以应取-段的长度比半联轴器毂孔的长度略短，取。（2）初步选择滚动轴承。因为轴上安装的齿轮为斜齿轮，应考虑同时存在轴向力和径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求和，由轴承产品目录中初步选用圆锥滚子轴承的型号为30215，其基本尺寸为，故，而，右端滚动轴承采用轴肩定位，由手册上查得32907行轴承的定位轴肩高度，因此（3）取安装齿轮处的轴段-直径，齿轮轮毂长55mm而齿轮右端采用套筒定位，为了是套筒有效定位取，齿轮的左侧采用轴肩定位，轴肩高度，取，所以轴环处的直径，轴环宽度，取，（4）轴承端盖的宽度为15

27、mm，根据轴承端盖的装拆及便于轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端与半联轴器右端的距离,故取。（5）取齿轮距离轴承内壁的距离a=20mm,考虑到箱体安装误差，在确定滚动轴承位置是，应距离箱体内壁一段距离s，取s=8,已知滚动轴承宽度B=25mm,故:（6）轴上零件的周向定位都采用平键连接，按查手册可知，半联轴器与轴的连接选用平键连接，其基本尺寸为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中心，选择齿轮轮毂与轴的配合为，同样联轴器与轴的连接，选用平键为基本尺寸为，半联轴器与轴配合为，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选直径尺寸公差为m6。4）确定轴上倒圆角和倒角尺寸，参考表12-2，取轴端倒

28、角为，各轴肩处的圆角半径如图上所示。5）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴计算简图，在确定轴承的支点位置时，应当从手册中查取a值，对于32907型圆锥滚子轴承，由手册查得a=22，因此，作为简支梁的轴的支撑跨距 。从轴的结构图及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险面，现将计算出的截面C处的、的值列于下表载荷水平面H垂直面V支反力弯矩M 总弯矩 扭矩 根据轴的计算画出弯矩和扭矩图如下：按弯曲合成应力校核轴的强度进行校核合时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，（即危险截面）的强度，因为单向旋转扭转切应力为循环应力，取a=0.6，由公式及上面数据可得： 前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由表12-1查得，因此轴安全。六、润滑油及润滑方式的选择传动件的润滑：对于此二级斜齿圆柱齿轮减速器，由传动零件设计部分可知传动件的圆周速度远远小于12m/s，所以采用浸油润滑，为此箱体内需有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时沉渣泛起，齿顶到油池底面的距离不小于3050mm,此减速器为40mm。选用标准号为SH0357-92的普通工业齿轮油润滑，装至高速级大齿轮齿根圆以上、低速级大齿轮三分之一半径R以下。轴承的润滑： 由前面传动