毕业设计论文带式输送机传动系统中的减速器

1、安徽国防科技职业学院机电工程系毕毕 业业 设设 计计课题：带式输送机传动系统中的减速器设计时间：2011 年 2 月 20 日班级：08 机电（2）班学号：姓 名：指导教师： 完成日期：2011 年 4 月 20 日目录一、前言一、前言.21.作用及意义.22.传动方案介绍.2二、电动机的选择及主要性能的参数计算二、电动机的选择及主要性能的参数计算.31.电动机的选择.32.各级传动比的分配.43.传动系统的运动和动力参数计算.4三、传动零件的设计三、传动零件的设计.71.普通 v 带传动.72.圆柱直齿轮传动.9（一）第一对齿轮的确定.9（二）第二对齿轮的确定.103.轴与轴承的选择和计算.

2、12（一）中间轴即 2 轴的设计计算.12（二）低速轴即 3 轴的设计计算.12（三）高速轴即 1 轴的设计计算.134.按弯曲组合强度条件校核轴的直径.13（一）中间轴（2 轴）的校核.13一、前言一、前言1.作用及意义作用及意义机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除了要满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率搞和使用维护方便。本设计中的原动机是电动机，工作机是带式输送机。传动方案采用二级传动，第

3、一级传动为 v 带传动，第二级传动为二级圆柱直齿轮减速器传动。齿轮传动的传动效率搞，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的传动机构之一。说明减速器的结构特点、材料选用和应用场合。综合的运用机械设计基础、机械制造基础和绘图技能，完成传动装置的测绘、计算与分析，通过这一系列的过程全面的了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的只是，培养综合分析、实际解决工程问题和团队合作的能力。2.传动方案介绍传动方案介绍传动系统方案图原始条件：原始条件：电动机 1 通过 v 带将动力 2 输入二级圆柱齿轮减速器 3，再通过联轴器 4，将动力传至卷筒 5，带动运输带 6

4、 工作。共奏条件为常温、连续单向运转，工作时有轻微冲击，两班制工作，设计寿命 10 年，输送带速度 v 允许误差为5%，工作机效率为 0.940.96。 （设电动机轴为 0 轴，二级减速器的高速轴、中间轴、低速轴分别为：1 轴、2 轴、3 轴，联轴器与滚筒连接轴为 4 轴）原始数据：原始数据：运输带最大有效拉力 f(n)6000运输带工作速度 v(m/s)0.45卷筒直径 d（mm）335二、电动机的选择及主要性能的参数计算二、电动机的选择及主要性能的参数计算1.电动机的选择电动机的选择（1）根据动力源和工作条件，选用一般用途 y 系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源电压为 380v。（

5、2）电动机容量设计根据设计已知条件，工作机所需要的有效功率为kw7 . 2100045. 060001000wfp确定各个部分的传动效率为：带传动效率，一对滚动轴承传动效95. 01率，闭式圆柱齿轮效率，联轴器传动效率，输送带99. 0297. 0399. 04滚筒效率， （以上数值均参考【1】表 3-3 得出） ，计算得出输送机滚筒96. 05轴至输送带之间的传动效率。9504. 096. 099. 0526估算传动系统总效率634231201式中，9405. 099. 095. 021019603. 097. 099. 032129603. 097. 099. 0322399. 04349

6、504. 096. 099. 0526则传动系统的总效率为8160. 09504. 099. 09603. 09603. 09405. 0工作时，电动机所需的功率为kw31. 38160. 07 . 2dwpp由【1】表 12-1 可知，满足条件的 y 系列三相交流异步电动机额定depp 功率应该为 4kw。（3）电动机转速的选择根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速为wnmin/67.2533514. 345. 06000060000rdnw初选同步转速为 1550r/min 和 1000r/min 的电动机，由【1】表 12-1 可知，对应于额定功率为 4kw 的电动机型号分别为 y112

7、m-4 型和 y132m-6 型。现将y112m-4 型和 y132m-6 型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于下表中。方案的比较方案的比较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）y112m-44.01500144056.102860y132m-64.0100096037.403880通过对上述两种方案比较可以看出：方案选用的虽然电动机转速高、质量轻、价格低，但是总传动比为 56.10，这对二级减速传动而言稍大，故选择方案较为合理。y132m-6 型三相异步电动机的额定功率，满载转速。kw4epmin

8、/ r960mn由【1】表 12-2 差得电动机中心高h=132mm，轴伸出部分用于装带轮轴段的直径和长度分别为d=38mm 和e=80mm。2.各级传动比的分配各级传动比的分配由【1】式（3-5）可知，带式输送机传动系统的总传动比40.3767.25960wmnni由传动系统方案图知：134i按表【1】表 3-4 查取 v 带传动的传动比得8 . 201i计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比36.138 . 2140.3734012312iiiiii为了方便两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等的条件，取350hbs高速级

9、传动比为167. 436.133 . 13 . 112ii低速级传动比为21. 3167. 436.131223iii传动系统各级传动比分别为；8 . 201i167. 412i21. 323i134i3.传动系统的运动和动力参数计算传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：0 轴（电动机轴）：min9600rnnmkw0 . 40dppmnnpt80.399600 . 4955095500001 轴（减速器高速轴）min/3438 . 29600101rinnkw762. 39405. 00 . 40101ppmnnpt74.104343762. 395509550

10、1112 轴（减速器中间轴）min/31.82167. 43430212rinnkw61. 39603. 0762. 31212ppmnnpt85.41831.8261. 3955095502223 轴（减速器低速轴）min/64.2521. 331.822323rinnkw47. 39603. 061. 32323ppmnnpt45.129264.2547. 3955095503334 轴（输送带卷筒轴）min/64.25164.253434rinnkw44. 399. 047. 33434ppmnnpt28.128164.2544. 395509550444将上述计算结果列于下表，以供查用

11、。传动系统的运动和动力参数传动系统的运动和动力参数电动机二级圆柱齿轮减速器工作机轴号0 轴1 轴2 轴3 轴4 轴转速96034382.3125.6425.64n（r/min）功率p（kw）4.03.7623.613.473.44转矩t（nm）39.80104.74418.851292.451281.28传动比 i2.84.1673.211三、结构设计三、结构设计1.普通普通 v 带传动带传动计算与说明结果（1）确定计算功率cap由【2】表 7-19 查得工作情况系数2 . 1ak据【2】式（7-16）kw8 . 442 . 1capkpakw8 . 4cap（2）选择 v 带截型查【2】图

12、7-12a，选 a 型 v 带选 a 型 v 带（3）确定带轮基准直径、d1dd2d参考【2】图 7-12a 及【2】表 7-7，选取小带轮直径mm125dd1mm125dd1验算带速由【2】式（7-6）得 m/s28. 6100060960125100060ndv0d11在 525m/s1v内，合格从动带轮直径d2d mm85.349125343960dnndidd110d101d2查【2】表 7-4，取mm5 .320dd2传动比6 . 21255 .320ddd1d2i6 . 2i从动轮实际转速 r/min3696 . 2960nnn101 5%07. 0%100343343369允r/

13、min369n1许（4）确定中心距 a 和带长按【2】式（7-17）初选中心距 a00.7(125+320.5)a-02（125+320.5） 312mma0891mm取a0=600mm按【2】式（7-18）计算基准长度 mm188760041255 .3205 .32012526002a4dddd2a220d1d22d2d10d）（）（）（）（l查【2】表 7-3，取带基准长度ld=1800mm按【2】式（7-19）计算实际中心距 mm5 .5562188718006002aa0d0lla=556.5mm确定中心距调整范围 amax=a+0.03ld=446+0.031800=500mmam

14、ax=500mm amin=a-0.015ld=446-0.0151800=419mm amin=419mm（续表）计算与说明结果（5）验算小带轮包角由【2】式 7-20 得 9 .1593 .575 .5561255 .3201803 .57ad-d180ad1d21a1=159.91（6）确定 v 带根数由表 7-10 查得，n=800r/min时，单根 a 型 v 带的mm125dd1额定功率为 1.99kw；，n=980r/min时，单根 a 型 vmm125dd1带的额定功率为 1.40kw；用线性插值法求n4=960r/min的额定功率为 kw38. 180096080098019

15、. 140. 119. 10）（p由【2】表 7-20 查得08. 00p由【2】表 7-21 查得包角系数95. 0k由【2】表 7-22 查得长度系数kl=1.01计算 v 带根数 z 根（43. 301. 195. 0)08. 038. 1 (8 . 4)caz00lkkpppz 取 4 根（7）计算单根 v 带初拉力由【2】式（7-23） nkpf8 .1626.281 . 0195. 05 . 2428. 68 . 4500qv15 . 2vz50022ca0f0=162.8n（8）计算对轴的压力fq由【2】式 7-24nffq128029 .159sin8 .162422sinz2

16、10fq=1280n（9）确定带轮结构尺寸，小带轮基准直径，采用实mm125dd1心式结构。大带轮基准直径，采用空板式结构。mm125dd12.圆柱直齿轮传动圆柱直齿轮传动（一）第一对齿轮的确定（1）选择齿轮材料及确定极限应力由于该减速器无特殊要求，为制造方便，采用软齿面。根据【2】表 9-6，小齿轮采用 45 钢调质，硬度为 229280hbs；大齿轮采用 45 钢正火，硬度为170220hbs。由【2】图 9-25 查得（试验齿轮接触疲劳极限）limh，a550lim1mpha540lim2mph由【2】图 9-26 查得（试验齿轮玩去疲劳极限）limh，a220lim1mpha200li

17、m2mph（2）按齿面接触强度设计计算转矩m1005. 1343762. 31055. 9n11055. 956161npt载荷系数查表【2】9-10 取 k=1.1齿数 z1和齿宽系数 d小齿轮齿数 z1取为 25，则大齿轮齿数 z2=z1i=254.167=104。因单极齿轮传动为非对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，查【2】表 9-19 取 d=0.8许用接触应力工作循环次数 n1=60n1jlh=603431（1052528）=0.86109 1021. 0167. 41086. 0in1jl60nn99h12查【2】图 9-27 取寿命系数 zn1=1.05，zn2=1.1由【2】表 9

18、-7 查得 sh=1由【2】式（9-16）和式（9-17）得a5 .577155005. 1lim121mpszhhnha59415401 . 1li222mpszhhnh故mm61594167. 48 . 0167. 51005. 11 . 143.76) 1(43.76d32532d11hktmm44. 22561zdm11由【2】表 9-2 取标准模数 m=2.5mm（3）主要尺寸计算d1=mz1=2.525=63mmd2=mz2=2.5104=260mmb=dd1=0.862.5=50mm经圆整后取 b2=50mm小齿轮齿宽 b1=b2+5=55mm中心距mm25.1611042525

19、 . 2)zz2ma21）（4）检验齿根的弯曲强度齿形系数，查【2】表 9-12 得，yf1=2.65，yf2=2.18,应力修正系数，查【2】表 9-13 得，ys1=1.59，ys2=1.80许用弯曲应力弯曲疲劳安全系数，查【2】图 9-7 得，sf=1.3弯曲疲劳寿命系数，查【2】图 9-28 得，yn1=yn2=1 a1693 . 12201lim111mpsyffnf a1543 . 12001lim222mpsyffnf故 a169a124255 . 25059. 165. 21005. 11 . 12zbm2125121121mpmpyyktfsff a154a8859. 165

20、. 280. 118. 2952112211mpfmpyyyysfsfff（5）验算齿轮的圆周速度m/s13. 11000603436314. 3100060ndv1d11（二）第二对齿轮的确定（1）第二对齿轮与第一对采用相同材料（2）按齿面接触强度设计计算转矩m102 . 431.8261. 31055. 9n11055. 956161npt载荷系数查表【2】9-10 取 k=1.1齿数 z1和齿宽系数 d小齿轮齿数 z1取为 30，则大齿轮齿数 z2=z1i=33.210=96。因单极齿轮传动为非对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，查【2】表 9-19 取 d =0.8许用接触应力工作循环次数

21、 n1=60n1jlh=6082.311（1052528）=0.21109 1065. 0210. 31021. 0in1jl60nn89h22查【2】图 9-27 取寿命系数 zn1=1.1，zn2=1.2由【2】表 9-7 查得 sh=1由【2】式（9-16）和式（9-17）得 a60515501 . 1lim111mpsyhfnh a64815402 . 1lim222mpsyhfnh故由【2】表 9-2 取标准模数 m=4mm（3）主要尺寸计算d1=mz1=430=120mmd2=mz2=496=384mmb=dd1=0.8120=96mm经圆整后取 b2=95mm小齿轮齿宽 b1=b

22、2+5=100mm中心距mm252963024zz2ma21）（）（4）检验齿根的弯曲强度齿形系数，查【2】表 9-12 得，yf1=2.54，yf2=2.19应力修正系数，查【2】表 9-13 得，ys1=1.63，ys2=1.79许用弯曲应力弯曲疲劳安全系数，查【2】图 9-7 得，sf=1.3弯曲疲劳寿命系数，查【2】图 9-28 得，yn1=yn2=1 a1693 . 12201lim111mpsyffff a1543 . 12001lim222mpsyffff故 a169a833049563. 154. 2102 . 41 . 12zbm2125121121mpmpyyktfsff

23、a154a6263. 154. 279. 119. 2662112211mpmpyyyyfsfsfff（5）验算齿轮的圆周速度m/s52. 010006031.8212014. 3100060ndv1d11由【2】表 9-9 可知，选取该齿轮传动为 9 级精度。将上述结果列于下表，以供查用。第一对齿轮第二对齿轮齿轮参数齿轮 1齿轮 2齿轮 3齿轮 4齿数 z251043096模数m/（mm）2.54分度圆直径d/（mm）63260120384齿宽b/（mm）555010095传动比 i4.1673.210中心距a/（mm）161.252523.轴与轴承的选择和计算轴与轴承的选择和计算（一）中间

24、轴即 2 轴的设计计算（1）选择材料该减速器为一般机械，无特殊要求，选用 45 号钢，配以调质处理。由【2】表13-1 查得其强度极限 b=650mpa，由【2】表 13-4 查得其许用应力-1b=60mpa。（2）按扭转强度条件初估轴径由【2】表 13-2 查得 c=107118，带入【2】式（13-2）中，得mm423831.8261. 3118107nd33）（pc轴段 1 要安装滚动轴承，轴承是标准件，查【1】表 15-4，取直径 40mm，初步估计使用型号为 6208 的轴承，由表得，6211 轴承的参数：d=40mm，d=80mm，b=18mm，即轴段 1 直径为 40mm，由于轴

25、段 1 安装了挡油盘，轴段 1 的轴段长为轴承宽 18mm、轴承内侧到箱体内壁距离 812mm、齿轮端面距箱体内壁距离 1015mm、轴段伸入齿轮端面 2mm 四段长度之和，即轴段 1 轴段长为 40mm；轴段 2 的轴径根据【1】表 6-2，取标准直径 50mm，轴段 2 长为齿轮 2 齿宽减去轴伸入的 2mm 为 48mm；轴段 3 轴径为 50+6=56mm，轴段 3 长为（0.10.15）d=5.6mm；轴段 5 也安装了轴承，同理可得轴段 5 的轴径为40mm，长度为 40mm；轴段 4 安装了齿轮 3，同理查表得轴径 50mm，轴段长为齿轮齿宽减去轴伸入 2mm，即轴段 4 长度为

26、 98mm。（二）低速轴即 3 轴的设计计算根据中间轴的计算过程，确定低速轴的轴径应该mm615564.2547. 3118107nd33）（pc由于低速轴装有联轴器，查【1】表 16-1 选取型号为 yl11 联轴器，其轴孔直径为 50mm，轴孔长度为 56mm，即轴段 1 轴径为 50mm，轴段长 56mm；轴段 2 根据经验公式计算得轴径为 55mm，轴段长根据不妨碍轴承端盖上连接螺栓装卸的原则，取长度为 50mm；轴段 3 安装轴承，查【1】表 15-4 选取 6212 轴承，由表得，6212 轴承的参数：d=60mm，d=110mm，b=22mm，即轴径为 60mm，轴段长为22mm

27、；轴段 7 安装轴承，轴径为 60mm，轴段长为 22+（812）+（1015）+2，取 45mm；轴段 6 安装齿轮 4，根据经验公式计算轴径为 65mm，轴段长为齿轮 4的齿宽减轴伸入 2mm，为 93mm；轴段 5 根据经验公式计算得轴径为 70mm，轴段长为 7mm。轴段 4 根据经验公式计算得轴径为 65mm，轴段长根据箱体内壁距离以及 5、6、7 段轴的长度确定轴段长为 195.2-20-95-7+（812）取 75mm。（三）高速轴即 1 轴的设计计算同理确定高速轴的轴径应该mm615564.2547. 3118107nd33）（pc轴段 1 安装联轴器，查【1】表 16-1 选

28、取型号为 yl6 的联轴器，即轴段 1 轴径为 25mm，轴段长为 62mm；轴段 2 轴径根据经验公式得 30mm，轴段长根据不妨碍轴承端盖上连接螺栓装卸的原则，取长度为 90mm；轴段 3 安装轴承，查【1】表 15-4 选取 6207 轴承，6207 轴承的参数：d=35mm，d=72mm，b=17mm，即轴径为 35mm，轴段长为 17mm；轴段 7 安装轴承，即轴径为 35mm 轴段长为17mm；轴段 6 根据经验公式得其轴径为 40mm，轴段长为 4mm；轴段 5 设计成齿轮轴形式，轴径为 63，轴段长为 55mm；轴段 4 根据经验公式可得轴径为40mm，轴段长根据箱体内壁距离和

29、 5、6 段轴长可确定为 195.2-（812）-55-（1015） ，取 120mm。4.按弯曲组合强度条件校核轴的直径按弯曲组合强度条件校核轴的直径（一）中间轴（2 轴）的校核绘制轴的受力及简化模型图，如图 a 所示。水平面内的受力及弯矩图，如图 b、c 所示。求齿轮 2 圆周力n32222601085.4182d2tf32ctnff116036. 03222tanctcrn342794. 03222cosffctca求齿轮 3 圆周力n83771001085.4182d2tf33dtnff301636. 08377tandtdrn891294. 08377cosffdtda支反力，选取

30、e 点作为研究对象rha+rhb=fct+ fdtrha31+rhb151.2= fct24+ fdt102.2解得， rha=6825n, rhb=4774nh 面内 c 截面处的弯矩为m37510553hcnrmhah 面内 d 截面处的弯矩为m38210803hdnrmhbh 面内 e 截面处的弯矩为m21210313henrmhah 面内 f 截面处的弯矩为m14810313hfnrmhb竖直面内的受力及弯矩图，如图 d、e 所示。由 mb=0 得，0802 .1582d2d2 .213drcr3da2caffffrva求得，rva=1406n，方向见图 d。由 f=0 得， rva+

31、rvb-fcr-fdr =0求得， rvb=2770nv 面内 c 截面处左侧的弯矩为m7710553vclnrmvav 面内 c 截面处右侧的弯矩为m438102 .1583vcrnrmvbv 面内 d 截面处左侧的弯矩为m187102 .1333vdlnrmvav 面内 d 截面处右侧的弯矩为m22210803vdrnrmvbv 面内 e 截面处的弯矩为m7710553venrmvav 面内 f 截面处的弯矩为m8610313vfnrmvb用公式计算 c、d、e、f 截面的合成弯矩并作图，如图 f 所vhmmm22示。c 截面左侧：m383773752222clnmmmvclhcc 截面右

32、侧：m5774383752222crnmmmvcrhcd 截面左侧：m4251873822222dlnmmmvdlhdd 截面右侧:m4422223822222drnmmmvdrhde 截面:m2261772122222enmmmvehef 截面:m171861482222fnmmmvfhf作扭矩图，如图 f 所示。mnnpt41831.8261. 395509550求当量扭矩单向运转的减速器，扭矩产生的剪应力应当是脉动循环，取 =0.6，将以上数据带入【2】公式（13-4）可得m458)4186 . 0(383)(2222eclntmmclm611)4186 . 0(577)(2222ecr

33、ntmmcrm493)4186 . 0(425)(2222edlntmmdlm508)4186 . 0(442)(2222edrntmmdrm338)4186 . 0(226)(2222eentmmem304)4186 . 0(171)(2222efntmmf分析危险截面，校核强度c：a49501 . 03106113d1 . 0e3ecrcmpmd：a41501 . 03105083d1 . 0e3edrdmpme：a53401 . 03103383d1 . 0e3eeempmf：a48401 . 03103043d1 . 0e3effmpm查【2】表 13-4，许用弯曲应力-1b=60mp

34、a，所有截面的均小于-1b，强度合乎要求。无需再修改轴的结构。绘制轴的零件图。（二）低速轴（3 轴）的校核绘制轴的受力及简化模型图，如图 a 所示。水平面内的受力及弯矩图，如图 b、c 所示。求齿轮 4 圆周力n3325631074.1042d2tf3tnff119736. 03325tantrn353794. 03325cosffta支反力，选取 d 点作为研究对象rha+rhb=ftrha196+rhb34=ft46.5解得，rha=1351n，rhb=5381n h 面内 c 截面处的弯矩为m188105 .1393hcnrmhah 面内 d 截面处的弯矩为m18310343hdnrmh

35、b竖直面内的受力及弯矩图，如图 d、e 所示。由 mb=0 得，05 .802d220raffrva求得，rva=-5254n，方向与选定方向反向，见图 d。由 f=0 得， rva+rvb+fr=0求得, rvb=7978nv 面内 c 截面处左侧的弯矩为m733105 .1393vclnrmvav 面内 c 截面处右侧的弯矩为m642105 .803vcnrmvbrv 面内 d 截面处的弯矩为m27110343vdnrmvbr用公式计算 c、d 截面的合成弯矩并作图，如图 f 所示。vhmmm22c 截面左侧：m7577331882222clnmmmvclhcc 截面右侧：m6696421882222crnmmmvcrhcd 截面：m3272711832222dlnmmmvdhd作扭矩图，如图 f 所示。mnnpt129264.2547. 395509550求当量扭矩单向运转的减速器，扭矩产生的剪应力应当是脉动循环，取 =0.6，将以上数据带入【2】公式（13-4）可得m1084)12926 . 0(757)(2222eclntmmclm1