课程设计：胶带输送机的传动装置

1、沈阳理工大学课程设计专用纸机械设计课程设计说明书 设计题目： 胶带输送机的传动装置(ZZ-9-B) 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 滕 腾 学 号： 1201013105 起迄日期：2015年1月15日2015年3月1日 指导教师： 摘 要 减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电

2、，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。 本设计采用的是二级锥齿斜齿圆柱齿轮传动，先利用两个大小锥齿轮减速，然后利用两个大小斜齿轮减速，达到最终的目的，由于齿轮的效率高，传动比精确，所以可以实现很精准的传动。关键字：减速器、齿轮、轴、轴承、联轴器、键 目 录1 电动机的选择计算41.1 选择电动机系列41.2 选择电动机功率41.3 确定电动机转速42 分配传动比63 传动装置的运动和动力参数计算74 闭式齿轮传动设计94.1 圆锥圆柱减速器低速级斜齿圆柱齿轮设计94.1.1 材料的选择94.1.2 按

3、齿面接触疲劳强度确定中心距并确定有关参数和几何尺寸94.1.3 验算齿面接触疲劳强度114.1.4 验算齿根弯曲疲劳强度124.1.5 齿轮主要几何参数134.2 圆锥圆柱减速器高速级直齿锥齿轮设计144.2.1 材料的选择144.2.2 预选小锥齿轮齿数154.2.3 验算齿面接触疲劳强度174.2.4 验算齿根弯曲疲劳强度184.2.5 齿轮主要几何参数185 轴的设计及计算和联轴器的选择195.1 高速轴的结构设计195.1.1初步估算轴径和选择联轴器195.1.2 轴的径向尺寸（轴径）的确定195.1.3 轴的轴向尺寸的确定205.2 中间轴的设计215.2.1 初步确定轴的直径215

4、.2.3 轴的轴向尺寸的确定225.3 低速轴的设计235.3.1初步估算轴径和选择联轴器235.3.2 轴的径向尺寸（轴径）的确定245.3.3 轴的轴向尺寸的确定246 轴的校核266.1 低速轴的强度校核266.1.1 参数计算266.1.3 作弯矩图276.1.4 校核轴的强度306.2 高速轴的强度校核306.3 中间轴的强度校核307 滚动轴承的选择及寿命验算317.1 轴承的选择317.2 轴承寿命验算（低速轴）318 键连接的选择和校核338.1 键的选择338.2 键的校核339 减速器的润滑、密封形式及联轴器的选择3410 总结3511 参考文献3631 电动机的选择计算1

5、.1 选择电动机系列 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y系列。1.2 选择电动机功率 卷筒所需有效功率传动装置总效率按机械设计课程设计表17-9取：齿轮啮合效率（齿轮精度为8级）滚动轴承效率联轴器效率卷筒效率则传动总效率所需电动机功率按机械设计课程设计查表27-1，可选Y系列三相异步电动机Y132S-4型，额定功率，或选Y系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定功率。1.3 确定电动机转速 滚筒轴转速 现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比较，由表27-1查得电动机数据，计算出的总传动比列于表1。表1-1 电动机数据及传动比方案号

6、电动机型号额定功率/kW同步转速/（r/min）满载转速/(r/min)质量/kg总传动比1Y132S-45.5150014405113.922Y132M2-65.510009607311.72 比较两方案可见，方案1选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2。所以选择电机型号为Y132M2-6，额定功率为5.5KW，同步转速为1000r/min满载转速为960r/min。由表27-2查得电动机中心高H=132mm，外伸轴段DE=38mm80mm。432 分配传动比 传动装置的总传动比： 减速器的传动比为： 圆锥圆柱减速器高速级的传动比： 则低速级的传动

7、比：3 传动装置的运动和动力参数计算 0轴：0轴即电动机轴 轴：轴即电动机至圆锥齿轮的轴 轴：轴即减速器高速轴 轴：轴即减速器低速轴 轴：轴即传动卷筒轴 将上述计算结果汇总列于表2，以便查用。 表3-1 各轴运动及动力参数轴序号功率p/KW转速n/(r/min)转矩T/（N.m）传动形式传动比效率04.6196045.86联轴器1.00.984.5696045.36齿轮传动2.930.954.33331.03124.92齿轮传动40.954.1282.76475.42联轴器1.00.984.0082.76461.584 闭式齿轮传动设计 4.1 圆锥圆柱减速器低速级斜齿圆柱齿轮设计4.1.1

8、材料的选择小齿轮材料选35CrMo钢，调制处理，齿面硬度为207269HBS，大齿轮材料选用ZG310-570，正火处理，齿面硬度156217HBS（表5-1）由式（5-33）计算应力循环次数N=60j=查图5-17得,（允许有一定的点蚀）由式（5-29）得取,按齿面硬度250HBS和162HBS，由图5-16（b）得由式（5-28）计算许用接触应力因，计算中取4.1.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距并确定有关参数和几何尺寸小齿轮转矩初定齿轮螺旋角，由式（5-42）计算初取，由表5-5得，取，由式（5-41）计算端面压力角基圆螺旋角由式（5-39）计算中心距 取中心距估算模数m=(0.0070

9、.02)a=(0.0070.02) 179=1.333.8mm由表5-7取标准模数小齿轮数大齿轮数取，实际传动比传动比误差在允许范围内。修正螺旋角与初选相近，,可不修正。齿轮分度圆直径（mm）（mm）圆周速度（mm）由表5-6选取齿轮精度为8级4.1.3 验算齿面接触疲劳强度电动机驱动，载荷稍有波动，由表5-3取=1.25由图5-4（b）按8级精度和（m/s）得齿宽mm由图5-7（a）,按，考虑轴的刚度较大，齿轮在两轴承间非对称布置，得由表5-4，得载荷系数计算重合度，齿轮齿顶圆直径（mm）（mm） 端面压力角 齿轮基圆半径（mm）（mm） 端面齿顶压力角 =1.661 由式（5-43）计算

10、由式（5-42）计算 由式（5-41）计算 基圆螺旋角 由式（5-39）计算齿面接触应力 故安全。4.1.4 验算齿根弯曲疲劳强度由图（5-14）得；由图（5-15）得；由图（5-18（b）得；由图（5-19）得；由式（5-32）；取由式（5-31）计算许用弯曲应力，；由图（5-47）计算, 因；由图（5-48）计算：；由式（5-44）计算齿根弯曲应力4.1.5 齿轮主要几何参数；齿宽.4.2 圆锥圆柱减速器高速级直齿锥齿轮设计4.2.1 材料的选择 小锥齿轮选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度为241286HBS，大锥齿轮选用45钢， 调质处理，齿面硬度为217255HBS（表5-1） 由式5

11、-33计算应力循环次数N 查图5-17得(允许有一定的点蚀) 由式（5-29）得 取 按齿面硬度260HBS和220HBS， 由图5-16（b）得 由式（5-28）计算许用接触应力 因，计算中取 小锥齿轮大圆直径设计式 取 取 由表5-5查得 则4.2.2 预选小锥齿轮齿数 取小锥齿轮齿数大锥齿轮齿数则取 ； 由于， 故 （式中，-小，大齿轮的分度圆锥角） （，-小、大齿轮的分度圆直径） 计算当量齿数 由图5-14得 由图5-15得 查图5-18（b）得， 查图5-19得， 由公式（5-32）得 弯曲疲劳许用应力按下式计算 大小锥齿轮大端模数设计式为 由表5-9查得锥齿轮的标准模数，取m=2m

12、m 由表5-3查电机运行平稳，有轻微冲击取 齿宽中点分度圆直径和模数，由 由得 圆周速度 由表5-6选取齿轮精度为7级 查图5-4（a）得， 查图5-7（a）得 所以载荷系数4.2.3 验算齿面接触疲劳强度 直齿锥齿轮齿面接触疲劳强度条件为 安全4.2.4 验算齿根弯曲疲劳强度 直齿锥齿轮齿根弯曲疲劳强度条件为 安全 安全4.2.5 齿轮主要几何参数 5 轴的设计及计算和联轴器的选择5.1 高速轴的结构设计5.1.1初步估算轴径和选择联轴器 （1）先按机械设计课程设计式5-1估算轴的最小直径 选取轴的材料为45号钢，调制处理， 于是得 初步估定减速器高速轴外伸段直径 （2）选择联轴器，确定减速

13、器外伸段轴径 根据传统装置的工作条件拟选用TL型弹性套注销联轴器（GB/T4323-2002） 计算转矩为 式中：T-联轴器所传递的名义转矩 K-工作情况系数，由文献（孙志孔等2008）中表11-1差得K=1.3 查TL6联轴器，公称转矩 许用转速 ，轴孔直径 。 若取减速器高速轴外伸段轴径d=35mm,可选取轴器孔 ,所以TL6取轴器能满足要求。5.1.2 轴的径向尺寸（轴径）的确定 I段轴径：安装联轴器，该轴端需要开一个键槽，则应将此处轴径加大3%5%。 由表17-10查，取Ra40系列圆整。 根据表17-12取I-II段轴肩的高度为3.5mm。 II段轴径：取II，III段轴肩2.5mm

14、安装轴承端盖并加密封。 III段轴径：装配轴承 由表21-3取30210，内径为50mm的圆锥滚子轴承，III-IV段轴肩高度根据表 21-3取3.5mm。 IV段轴径： V段轴径：装轴承IV-V端轴肩为3.5mm。 VI段轴径：由表17-12取轴肩为6mm，则,装配小齿轮。5.1.3 轴的轴向尺寸的确定 I段轴长：查表22-2得，联轴器，TL6的从动端 因为轴的外伸段上安装有联轴器为保证定位。 轴端面也应交轮毂面缩进的距离，。 I轴段的键位为圆头普通圆头平键（A型），平键长度比轮毂长度短 5-10mm，为。据表20-1得键的长度为，I轴的轴径 为38mm。所以键的公称尺寸。 II段轴长：由于

15、轴承外径D=90mm。 由表24-4查得螺钉直径，端盖上螺钉数目为6 ，m取15mm；故轴承端盖的长度为e+m=24.6mm 螺钉由表19-10选内六角圆柱头螺钉选M8,K=8；取II段轴肩端面与螺 钉圆柱头端面轴向距离15mm 故，将其取整即： III段轴长： V段轴长：安装圆锥滚子轴承。 VI段轴长：安装小锥齿轮，小锥齿轮与轴配合宽度，ds为 与锥齿轮相匹配轴段的直径，所以 取8mm，查阅5-17取c=12mm，取20mm。 所以 IV段轴长： 取120mm。 VI段的键由表20-1选取普通圆头平键（A型），取键的长度为32mm，公称直径 为30到38mm，公称尺寸为。 综上所述，高速轴的

16、具体结构见图5-1所示。图5-15.2 中间轴的设计5.2.1 初步确定轴的直径 选取轴的材料为45号钢，调制处理， 初步确定中间轴的外伸段直径 其轴颈可按下式求得 （mm）5.2.2 轴的径向尺寸（轴径）的确定 段轴径：安装圆锥滚子轴承，选取型号为30211轴承 -段轴肩取2.5mm 段轴径：安装大锥齿轮 -段轴肩取10mm III段轴径：，为齿轮部分。 III-IV段轴肩高度根据表21-3取10mm。 IV段轴径：,IV-V端轴肩为2.5mm。 V段轴径：，装轴承。5.2.3 轴的轴向尺寸的确定 段轴长：由表21-3查得30211轴承的T=22.75mm 套筒长度取31mm 则 段轴长：需

17、要在此处安装一个键 先选取 键则由表20-1选取，圆头普通平键（A型），平键的长度取40mm， 公称尺寸为 段轴长： 段轴长： 段轴长：由表21-3查得30211轴承的T=22.75mm 则 综上所述，中间轴的结构如图5-2所示。图5-25.3 低速轴的设计5.3.1初步估算轴径和选择联轴器 (1) 选取轴的材料为45号钢，调制处理， 初步确定低速轴外伸段直径，其轴径可接下式求得 (2)选择联轴器，确定减速器外伸段轴径 根据传动装置的工作条件拟选用型弹性套柱销联轴器（GB/T4323-2002） 计算转矩为： 式中：T联轴器所传递的名义转矩 工作情况系数由文献(孙志礼等2008)中表查得取K=

18、14 查联轴器公称转矩许用转速许用转速 轴孔直径 若取减速器低速轴外伸段轴径可选取轴器孔 ，；所以联轴器能满足要求。 5.3.2 轴的径向尺寸（轴径）的确定 段轴径：安装联轴器该轴端需要开一个键槽，则应将此处轴径加大3%至5% 由表17-10查系列圆整 根据表17-12取-轴肩的高度为3.5mm 段轴径：安装轴承端盖并加密封，选内径55mm的30211轴承； -段轴肩取4mm； 段轴径：； -段轴肩取2mm； 段轴径：； 和段轴肩为3mm； 段轴径：； -段轴肩为3mm 段轴径：；安装轴承5.3.3 轴的轴向尺寸的确定 段轴长：查表22-2得联轴器TL8轴孔长度为112mm，轴端面较轮毂端面

19、缩进l=2-3mm的距离， 轴段的键为圆头普通平键（A型），平键长度比轮毂长度短 5-10mm，据表20-1得键的长度为轴的轴径为48mm， 所以键的公称尺寸b×h=14mm×9mm。 段轴长：由表5-1查得箱盖壁厚=8 轴承旁凸缘尺寸（扳手空间） 由表24-4查得e=1.2×8=9.6mm 由表19-8查得M8：k=8， 取段轴肩端面与螺钉圆柱头端面的轴向距离为15mm 所以段： 段轴长： 段轴长： 段轴长： 选A型键的长度为56mm，公称尺寸18mm×11mm 段轴长：套筒宽度取31mm 轴承宽度T=22.75mm 综上所诉，低速轴的结构如图5-3所

20、示。图5-36 轴的校核6.1 低速轴的强度校核6.1.1 参数计算 作用在齿轮上的圆周力： 径向力： 轴向力：6.1.2 计算支反力 (1)水平方向支反力（ 如图6-1） 图6-1 (2)垂直方向支反力（如图6-2） 图6-2 6.1.3 作弯矩图 （1）水平面弯矩图 （2）垂直方向弯矩图 合成弯矩图如图6-3所示： 图6-3 （3） 转矩T （4）计算弯矩图 该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.6 A点右边: A点左边: （5）计算D点弯矩 图6-4 水平方向弯矩（如图6-4） 图6-5 铅垂方向弯矩（如图6-5） 合成弯矩： D点左边弯矩：6.1.4 校核轴的强度

21、 由以上分析可见A点弯矩A最大，而D点轴径最小，所以轴危险断面是A点和 D点所在剖面。 查表8-1得， 查表8-3得， A点轴径： 因为有一个键槽，轴径加大5%： 设计该点处轴径为63mm，故安全。 D点轴径: 因为有一个键槽，轴径加大5%： 设计该点处轴径为48mm，故安全。6.2 高速轴的强度校核 高速轴强度校核与低速轴相同，采用相同的方法校核之后，验证轴的强度达到要 求可用。6.3 中间轴的强度校核 中间轴强度校核与低速轴相同，采用相同的方法校核之后，验证轴的强度达到要 求可用。7 滚动轴承的选择及寿命验算7.1 轴承的选择 高速轴 滚动轴承30210（GB/T297-94） 中间轴 滚

22、动轴承30211（GB/T297-94） 低速轴 滚动轴承30211（GB/T297-94）7.2 轴承寿命验算（低速轴） (1)确定轴承的承载能力 查表21-3，轴承30211的 (2)计算径向支反力 (3)计算派生轴向力S S=R/2Y 查手册，30211轴承的Y=1.5 C=86.5kN e=0.4 (4)求轴承的轴向载荷A： 由结构知 (5)计算轴承的当量动载荷P： 查表， 查表 按传动装置查取 根据合成弯矩图，取 (6)校核轴承寿命 因为，故按轴承1计算，查表 满足寿命要求8 键连接的选择和校核8.1 键的选择 高速轴上键的选择 选择A型键 安装联轴器处 ： GB/T 1095-20

23、03 安装小锥齿轮处 ： GB/T 1095-2003 中间轴上键的选择 选择A型键 GB/T 1095-2003 低速轴上键的选择 选择A型键 安装联轴器处： GB/T 1095-2003 安装大圆柱齿轮处： GB/T 1095-20038.2 键的校核 （1）齿轮处的键 齿轮材料为45钢，载荷稍有波动，静联接， 查得 因，故安全。 （2）外伸处的键 ,因，故安全。9 减速器的润滑、密封形式及联轴器的选择 （1）减速器的齿轮润滑选用中负荷工业齿轮油 轴承采用稀油滑。 （2）密封装置 采用毡圈油封 （3）联轴器的选择 高速轴选用TL6型 低速轴选用TL8型 10 总结 这次的课程设计是一次理论

24、与实际的结合，在这段时间内，我学习了很多，课本上的知识也得以更好的吸收。在一遍一遍的修改，重新校核的过程中，我知道了设计一个成品的具体流程以及应该要考虑的问题。做好一个机械产品的设计，首先要有足够的基础功底。这样能才在设计的过程中，知道有哪些方便是需要注意的，哪些零件应该如何设计。而这些与我们已经学过的机械原理，材料力学，机械设计都息息相关。这次设计，也让我们学会了如何运用课本上的知识。刚刚开始设计的那几天，仅仅是照搬课本，照着课本上的例题一步一步的对号入座，设计完一遍，只有手酸的感觉。而对每一步到底是为了什么，是什么功能还是不能够知根知底。具体的思路也不是很明确，但是这段跟无头苍蝇一样的过程也让我学会了一个重要的技能-查阅手册。机械设计手册是一个设计者最重要的工具。记得一次在网上看见一个人提了一个有关机械方面的问题，回答的答案都是查手册。不会查手册的都不敢说自己是学机械的。手册提供了我们很多的资料数据，标准化的零件尺寸设