带式输送机传动装置设计

1、课程设计说明书（论文）课程设计题目：带式输送机传动装置设计学生姓名：*学 号：*院 系：物理与机电工程机电系专业班级： 班 指导教师姓名及职称： 副教授 起止时间： 年 月 年 月 课程设计评分：目录一、选择电动机二、确定传动装置的总传动比和分配传动比三、计算传动装置的运动和动力参数四、减速器的结构五、传动零件的设计计算六、轴的计算七、键的选择和校核八、轴承的的选择与寿命校核九、联轴器的选择十、润滑方法、润滑油牌号韶关学院课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师姓名及职称副教授黄晨华 副教授 设计题目带式输送机传动装置设计已 知 条 件1滚筒效率g=0.94(包括滚筒与轴承的效率损失)；2工

2、作情况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳；3使用折旧期 4年一次大修，每年280个工作日，寿命8年；4工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35；5制造条件及生产批量 一般机械厂制造，小批量生产；6. 运输带速度允许误差 ±5%；7动力 电压380/220V设计内容和要求：1）从机器功能要求出发，拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析。2）合理选择电动机，按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷，合理地选择零件材料、热处理方法，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。3）考虑制造工艺、安装、调整、使用、维修、经济和安全等问题，设计机械零部件。4）图面符合制图标准，尺寸公差

3、、形位公差及表面粗糙度标注正确，技术要求完整合理。5）基本参数:输送带工作拉力F=5500KN 输送带工作速度= 1.4 m/s 滚筒直径D=500mm工作任务及工作量要求：1) 按给定条件设计减速器装置；2）完成减速器装配图1张（A0或A1图纸）；2）低速轴、低速齿轮零件工作图各1张；3）编写设计计算说明书1份。内容包括：机械系统方案拟定，机构运动和动力分析，电动机选择，传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算，低速轴、低速齿轮的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献等内容。4装配图设计(4天)5. 零件工作图设计(2天)6编写设计说明书(3天)7总结答辩（1天）7总结和答

4、辩(1天)进度安排1设计准备(1天)2传动装置的总体设计(1天)3传动件的设计计算(3天)主要参考文献1龚桂义.机械设计课程设计指导书M.第二版 北京:高等教育出版社, 20012龚桂义.机械设计课程设计图册M.第三版 北京:高等教育出版社, 19893濮良贵.机械设计 M.第七版 北京:高等教育出版社,20014吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.第二版 北京:高等教育出版社 19965王文斌.机械设计手册M.第三版，一、二、三册 北京:机械工业出版社, 2005院系（或教研室）审核意见：审核人签名及系公章： 年 月 日任务下达人（签字） 2009年12月28日任务接受人（签字）年 月

5、日备注：1、本任务书由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，交学生根据要求完成设计任务。 2、本任务书须与学生的课程设计说明书（或论文）一并装订存档。 计算及说明一、选择电动机（1) 选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼式式异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。 （2） 选择电动机的容量 电动机所需功率计算工式为：（1）P= KW，（2） P= KwP= Kw 所以由电动机至卷筒的传动总功率为： 式中：滚动轴承传动效率 （3对），选用初步选用圆锥滚子轴承 ，取= 0.98：齿轮传动效率 （2对），选用斜齿圆柱齿轮，取= 0.98：电动机高速轴传动效率，选用弹性联轴器（2对），取=

6、 0.99：滚筒及其轴承的传动效率，= 0.94 则总传动效率=0.9830.94=0.83 所以: P=9.94 Kw(3) 确定电动机的转速 卷筒轴工作转速为n =r/min 二级圆柱齿轮减速器传动比i = 840则电动机的转速的可选范围为 = n（840）= 6883440 r/min符合这一范围的同步转速有: 750r/min 、1000r/min 、1500r/min、3000r/min查Y系列（IP44）电动机的技术数据表格，选定电动机为Y160M4技术参数如下：电动机型号额定功率KW满载转速 (r/min)堵转转矩最大转矩质量kg额定转矩额定转矩Y160M41114602.22.

7、3123低转速电动机的技术相对较多，外观尺寸较大，价格较高，综合考虑，选用Y132M-4搭配减速器使用更合理二、确定传动装置的总传动比和分配传动比由电动机的的型号Y160M-4 ，满载转速 总传动比滚筒的速度范围：= （10.05）n = （10.05）85.99= 81.6990.29 r/min按 = （1.31.5） 分配传动比 定为 取 =1.4 = 5 = 3.4三、计算传动装置的运动和动力参数 为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。如将传动装置各轴由高速至低速依次为I 轴、II 轴、III轴，以及工作轴、，为相邻两轴间的传动比；、，为相邻两轴间的传动效率； 、，为各轴

8、的输入功率（Kw）；、 ，为各轴的输入转矩（N·m）；、，为各轴的转速（r/min）；各轴的转速I轴 r/minII轴 r/minIII轴 r/min卷筒轴 r/min各轴输入功率I轴 II轴 III轴 工作轴 各轴输出功率I轴 II轴 III轴 工作轴 各轴输入转矩电动机轴输出转矩为： I轴 II轴 III轴 卷筒轴 各轴输出转矩I轴 II轴 III轴 卷筒轴 运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率P （Kw）转矩 T （Nm）转速nr/min转动比i效率输入输出输入输出电动机轴1165.02146010.9801I 轴9.849.6464.3763.0814605II轴9.4

9、59.26309.10302.922920.96033.396III轴9.089.071009.34989.1585.980.96031卷筒轴8.818.28979.26959.6785.980.99四、减速器的结构铸铁减速器机体结构尺寸表： 名称符号数值机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目n6轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径M12联接螺栓的间距150200（画图确定）轴承端盖螺钉直径M16窥视孔盖螺钉直径M10定位销直径d9至外机壁距离26至外机壁距离22至外机壁距离22至凸缘边缘距离24至凸缘边缘距离22轴承旁

10、凸台半径22凸台高度h49外机壁至轴承座端面距离60圆柱齿轮外圆与内机壁距离16圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离16机座肋厚m7机盖肋厚7轴承端盖凸缘厚度t10轴承旁联接螺栓距离s146、186、170五、传动零件的设计计算第一对齿轮（高速齿轮）1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用斜齿圆柱齿轮出传动 （2）精度等级选7级精度（GB10095-88） （3）材料选择：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为 40HBS （4）选小齿轮齿数为 =24，大齿轮齿数 其中i=u（齿数比） (5)螺旋角： =16o2、按

11、齿面接触强度设计 公式如下： （1）确定公式内的各值计算 1）、试选=1.6 2）、选取区域系数 = 2.425 3）、由“标准圆柱齿轮传动的端面重合度图”可查得 = 0.756 = 0.910 = + = 1.675 4）、计算小齿轮传递的转矩 5）、由“圆柱齿的齿宽系数表”（表10-7）选取齿宽系数=1.0 6）、由“弹性影响系数”（表10-6）查得材料的弹性影响系数=189.8 7）、按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限=600，大齿轮的接触疲劳强度极限=550 8）、由式N=60j 计算应力循环次数。=6014401（282808）=.= 9）、由“接触疲劳寿命系数图”（图10-19）

12、查得接触疲劳寿命系数=0.93, =1.03 10）、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，得：=0.93600=558=1.03550=566.5 = = = 562.25MPa (2) 计算 1）、试算小齿轮分度圆直径mm = 46.24mm 2)、计算圆周速度=3.5 m/s 3）、计算齿宽b及模数=146.24=46.24 mm=1.86 mmh=2.25=2.251.86=4.185mm 4）、计算纵向重合度 = 0.318tan = 0.318124tan = 2.19 5）、计算载荷系数K已知使用系数。根v=3.5 m/s ,7级精度，由“动载系数图”（图10-

13、8）查得动载荷系数=1.13。由“接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数表”（表10-4）用插入法查得7级精度的小齿轮相对支承非对称布量时=1.418 由“弯曲强度计算的齿向载荷分布系数图”(图10-13)查得=1.35由“齿间载荷分配系数表”（表10-3）查得=1.2 故载荷系数K为：=11.131.21.42=1.93 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径49.22mm 7)、计算模数 mm3 按齿根弯曲强度设计 （1）确定计算参数 1）、计算载荷系数=11.131.21.35 =1.83 2)、根据纵向重合度 ，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.87 3)、计算当量齿数 4)、

14、查取齿形系数,由“齿形及应力校正系数表”（表105）查得 ， 5)、查取应力校正系数得： ， 6）、由“调质处理图”（图10-20C），查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7）、由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.93, =1.03 8)、计算弯曲疲劳许用应力 取疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得： 9）、计算大、小齿轮的，并加以比较MPaMPa 大齿轮的数值大 （2）设计计算= 1.40mm 对比计算结果；由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2.0 mm。已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得

15、的分度圆直径=49.22mm来计算应有的齿数。于是有： 取 =24 =524=120 取 =1204几何尺寸计算 （1）计算中心距 mm 将中心距圆整为：150mm (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，所以参数、等不必修正 （3）计算大小齿轮的分度圆直径 mm mm (4) 计算齿轮宽度 mm 圆整后取 =50mm, =55mm第二对齿轮（低速齿轮）1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）选用斜齿圆柱轮传动； （2）精度等级选7级精度（GB10095-88） （3）材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二

16、者材料硬度差为 40HBS （4）选小齿轮齿数为 =25，大齿轮齿数 。 （5）选取螺旋角。初选螺旋角 =2、按齿面接触强度设计 公式如下： （1）确定公式内的各值计算 1）、试选=1.6 2）、由图10-30选项取区域系数=2.433。 3）、由图10-26查=0.78, =0.87则 =+=1.65 4）、计算小齿轮传递的转矩 5）、由表10-7选取齿宽系数=1 6）、由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8 7）、由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限=600，大齿轮的接触疲劳强度极限=550。 8）、由式（10-30） N=60j 计算应力循环系数。=602921

17、（282808）=.= 9）、由图10-19查得接触疲劳寿命系数=0.95, =0.98。 10）、计算接触褡许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得：=0.95600=570=0.98550=539所以 =554.5 (2) 计算 1）、试算小齿轮分度圆直径=81.34mm 2)、计算圆周速度 =1.24 m/s 3）、计算齿宽b及模数=181.34=81.34 mm=3.16mmh=2.25=2.253.16=7.12mm= = 11.42 4)、计算纵向重合度=2.13 5）、计算载荷系数K 已知使用系数。根v=1.24 m/s ,7级精度，由图10-8查得动载荷

18、系数=1.06 。由表10-4查得=1.417 由图10-13查得=1.38 由表10-3查得=1.2 ，所以载荷系数 =11.061.21.417=1.802 6)、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径=84.64mm 7)、计算模数= mm3 按齿根弯曲强度设计 （1）确定计算参数 1）、计算载荷系数=11.061.21.38 =1.755 2)、根据纵向重合度 ，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.88 3)、计算当量齿数 4)、查取齿开系数 由表10-5查得 ， 5)、查取应力校正系数得： ， 6）、由图10-20C，查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯曲疲劳强度极限 7）、

19、由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数=0.95, =0.98 8)、计算弯曲疲劳许用应力 取疲劳安全系数S=1.4： 9）、计算大、小齿轮的，并加以比较 大齿轮的数值大 （2）设计计算=2.34mm 对比计算结果；由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2.5 mm。已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径=84.64 mm来计算应有的齿数。于是有： 取 =334几何尺寸计算 （1）计算中心距mm 将中心距圆整为：187mm (2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，所以参数、等不必修正 （3）计算大小齿轮的分度圆直径

20、mmmm (4) 计算齿轮宽度mm. 圆整后取 =85mm, =90mm传动齿轮的参数汇总齿数Z：个法向模数，分度圆直径d，中心距a：mmI-II轴241202.049.9922016.26o5550150II-III轴231122.585.0525014.24°9085187六、轴的计算低速轴III轴的设计计算1、第III轴的计算 轴的输入功率为，轴的转速为，轴的输入转矩为 。 2、求作用在齿轮上的力 由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径 ，则：3、初步确定轴的最小直径 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“轴常用几种材料的及值表”（表15-3）可查得于

21、是有： 输出轴的最小直径轴段安装半联轴器，需选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 由传动平稳，查“工作情况系数表”（表14-1）可查得= 1.5按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件查标准GB/T 52722002，选用GY7型TU凸缘连轴器，半联轴器的孔径= 44mm，故取=44mm。半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴的配合长度L=110mm。4轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a为了满足轴向定位要求，I-II轴段要制出一轴肩，故取II-III段的直径=54mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=60mm。为使轴端挡圈能够有效工作，取=80mm。 b初步选

22、择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据=54mm，初步选取 03尺寸系列，0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313，其尺寸为，故和均取54mm， =21mm 右端滚动轴承采用轴肩进行定位。由30313的安装高度可知，则=80mm。c轴段VI-VII安装齿轮，取直径=60mm；齿轮的右端面与右轴承之间采用套筒定位。由大齿轮齿宽= 85mm，取=82mm。齿轮的左端面由轴肩定位，轴肩高度h0.07d，取h = 6mm，则轴环直径=84mm，轴环宽度b1.4h，取 = 11mm。d初定端盖总长为20mm，联轴器右端面与端盖左端面的距离为l =

23、 30mm，可初步确定=58mm。e取齿轮断面距离箱体内壁距离a = 16mm，II轴上的大齿轮与III轴上的大齿轮端面间应保持一定的距离c，取c = 20mm。由于铸造误差，轴承内端面与机箱内壁应保持一段距离s，取s = 8mm，有30312轴承的尺寸参数可知，轴承宽度T = 33.5mm，II轴上的大齿轮轮毂长度L = 45mm。则轴的基本尺寸可初步确定：55.5mm机箱内壁宽度圆整后调整为55mm =80mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。齿轮与轴的连接选用A型平键，按段，根据“普通平键和普通楔键的主要尺寸表”（表6-1）可得，键槽用指装铣刀加工，为了齿轮

24、与轴有良好的对中性，齿轮轮毂与轴的配合采用；半联轴器与轴的连接选用C型平键，配合选用。滚动轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴的尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考“零件倒角C与圆角半径R的推荐值表”（表15-2），倒角选用2圆角有画图和校核时确定。5、求轴上的载荷 在确轴承的支点位置时，从手册中查得30313型圆锥滚子轴承a=29mm.由图可知作为支梁的轴的支承跨距：。所得轴的弯矩图和扭矩图如下所示：（1）计算支反力（2）计算弯矩M （3）计算总弯矩 （4）计算扭矩T荷载水平面H垂直面V支反力 弯矩总弯矩扭矩T5、按弯矩合成应力校核轴的强度校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭

25、矩的截面的强度，取 ，则：根据选定材料为45钢，调质处理， 所以安全。七、键的选择和校核1、I轴（1）键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为7级，故采用平键联接。根据联轴器的要求，选用C型平键。当轴（与联轴器连接）的直径d=30mm。根据此直径从“普通平键和普通楔键的主要尺寸表”（表6-1）中查得键的截面尺寸为：. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=56mm。（2）键联接强度的校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。 可见联接的挤压强度满足要求。2、II轴（小齿轮）（1）键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为7级，故采用平键

26、联接。采用A型平键。连接直接d = 60mm。根据此直径从“普通平键和普通楔键的主要尺寸表”（表6-1）中查得键的截面尺寸为：. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=70mm。（2）键联接强度的校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。 可见小齿轮联接的挤压强度满足要求。大齿轮的连接键选用，A型，长度为l=80，同样满足联接的挤压强度满足要求3、III轴（1）键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为7级，故采用平键联接。根据联轴器的要求，选用C型平键。当轴（与联轴器连接）的直径d=44mm。根据此直径从“普通平键和普通楔键的主要

27、尺寸表”（表6-1）中查得键的截面尺寸为：. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=100。（2）键联接强度的校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。 可见联接的挤压强度满足要求。齿轮连接键选用，A型，L = 80，工作长度，可见联接的挤压强度满足要求。键的主要参数如下作用类型主要参数键1I轴联轴器C型键2II轴小齿轮A型键3II轴大齿轮A型键4III轴齿轮A型键5III轴联轴器C型八、轴承的的选择与寿命校核第III轴的轴承计算 轴承预期计算寿命：2×8×280×8=35840h，轴的转速为（1）选择轴承型号为30313。（2）求两轴承受到的径向载荷和 将轴系部件受到空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由力分析可知 、分别为左右轴承的水平面方向径向载荷和铅垂面方向径向载荷；、分别为左右轴承的径向载荷。 (3) 求两轴承的计算轴向力和 对于30313型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力， ， ， 。则： 按式13-11得 （4）求当量载荷、 由表13-5分