设计带式输送机中的传动装置-二级减速器设计说明书推

机械设计课程设计

计算说明书设计题目：设计带式输送机中的传动装置专业年级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 机械工程系完成时间年_月_日机械设计课程设计任务书学生姓名： 学号:专业:任务起止时间：201年月日至年月日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、传动方案如图1所示:1一输送胶带；2一传动滚筒II3i1一输送胶带；2一传动滚筒II3iIII

iT—13—两级圆柱齿轮减速器:4—V带传动;-45—电动机图1带式输送机减速装置方案二、原始数据.减速器装配图1张（A0图纸）滚筒直径d.减速器装配图1张（A0图纸）滚筒直径d/mm800传送带运仃速度v/（m/s）1.8运输带上牵引力F/N2200每日工作时数T/h24传动工作年限5表2-1单向连续平稳转动，常温空载启动参考资料：.低速轴零件图1张（A3图纸）.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）.设计说明书1份在三周内完成并通过答辩《机械设计》《课程设计指导书》《机械设计手册》《工程力学》《机械制图》指导教师签字:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、电机的选择 1\o"CurrentDocument"选择电机的类型和结构形式： 1\o"CurrentDocument"电机容量的选择 1\o"CurrentDocument"电机转速确定 1\o"CurrentDocument"二、传动装置的运动和动力参数计算 2\o"CurrentDocument"分配传动比及计算各轴转速 2\o"CurrentDocument"传动装置的运动和动力参数计算 2\o"CurrentDocument"三、V带传动设计 4\o"CurrentDocument"确定计算功率 4\o"CurrentDocument"选择普通V带型号 4\o"CurrentDocument"确定带轮基准直径并验算带速 4\o"CurrentDocument"确定V带中心距和基础长度 4验算小带轮包角 5计算V带根数Z 5计算压轴力 5\o"CurrentDocument"四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮） 5\o"CurrentDocument"高速级齿轮传动设计计算 5低速级齿轮传动设计计算 7\o"CurrentDocument"传动齿轮的主要参数 9\o"CurrentDocument"五、轴的结构设计计算 9\o"CurrentDocument"高速轴的计算（1轴） 9\o"CurrentDocument"中间轴的计算（2轴） 12\o"CurrentDocument"低速轴的计算（3轴） 13\o"CurrentDocument"六、轴的强度校核 16\o"CurrentDocument"高速轴校核 16\o"CurrentDocument"中间轴校核 18\o"CurrentDocument"低速轴校核 20\o"CurrentDocument"七、校核轴承寿命 22\o"CurrentDocument"高速轴 22中间轴 23低速轴 23\o"CurrentDocument"八、键连接的选择和计算 23\o"CurrentDocument"九、箱体的设计 24十、心得体会 错误！未定义书签。一、电机的选择选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380VY型电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.96kWV带效率4：0.96滚动轴承效率（一对）n2：0.99闭式齿轮传动效率（一对）为:0.97联轴器效率1：0.99工作机（滚筒）效率。⑺）：0.965w 传输总效率“=0.825贝IJ，电动机所需的输出功率P尸PJg4.8kW电机转速确定卷筒轴的工作转速nw=60*詈。v= 42.99r/minV带传动比的合理范围为2〜4,两级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为8〜40,则总传动比的合理范围为j=16〜160,故电动机转速的可选范围为：n=i'n=688〜6878r/min在此范围的电机的同步转速有：750r/min1000r/min1500r/min3000r/min依课程设计指导书表 18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型号：Y132S-4 额定功率Ped：5.5kw同步转速n：1500r/min满载转速nm：1440r/min二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比：i=nm=33.496nW分配传动比及计算各轴转速TOC\o"1-5"\h\z取V带传动的传动比i0= 3则减速器传动比i=i/i0=11.165取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i「口=3.954则低速级传动比iriji1 2.824传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴）P0=Pd= 4.8kWn0=n= 1440r/minT=9550P0= 31.83 N-m0n01轴（高速轴） P=Pf=4.608kW1 0 1

n=o= 480 r/min1i0T=9550f= 91.68N-m1 n12轴（中间轴）P=P•「F=4.425—kWnn=r=2i1121.396 r/minPT=9550-二2 n2348.107 N-m3轴（低速轴）P=P•「F=4.249 kWnn=—=3i242.99 r/minPT=9550T=_3 n3493.959一N-m4轴（滚筒轴）P=P•「F=4.164_kWn=n=n=42.99_r/minPT=9550T=_925.010 N-m4n4以上功率和转矩为各轴的输入值，1〜3轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/N-m转速n/(r/min)传动比i效率”输入输出输入输出0轴4.831.8314401轴4.6084.56291.6890.76348030.962轴4.4254.381348.107344.626121.3963.9540.963轴4.2494.207943.959934.51942.992.8240.964轴4.1644.122925.010915.76042.9910.983三、V带传动设计确定计算功率根据已知条件结合教材《机械设计》由表旦得到工作情况系数KA=1.3，故Pca=K屋P尸6.24kW。选择普通V带型号已知P端nm，结合教材《机械设计》由图8-11确定所使用的V带为」型。确定带轮基准直径并验算带速(1)结合教材《机械设计》由表8-8 ，初选小带轮直径ddi=100mm。(2)验算带速：v=兀dd1nm=7.536m/s，满足5m/s<v<30m/s。60x1000(3)计算大齿轮的基准直径d.=i0.dd1=300mm。确定V带中心距和基础长度(1)根据0.7(dd1+d/<a<2(d讥+d/，初定中心距a.600mm。(2)计算所需的带长兀 (d-d)2L氏2a+—(d+d)+-d1 d2-= 1844.67mm。d002d1d2 4a 0由图/表_8必，对A型带进行基准长度Ld=1800mm。(3)实际中心距a。a+Ld-*= 578mm0 2 中心距的变化范围Fmm=Q—0.015Ldn551〜632mm。[a=a+0.03Ld 验算小带轮包角a“180o-弓d2-ddix57,3o。160° >120°合格。a计算V带根数Z由nm，dd1结合教材《机械设计》查图/表8-4a得P『L^kW。由nm，i0，A型带，查图/表8-4b得△P0=0.17kW。已知a1查表8-5得K.0.95，已知Ld查表8-2得K=1.01则V带根数z二 P =4.39，取z=5。(P0+AP0)KKL -3.7计算压轴力由教材《机械设计》表8-3，可知A型带单位长度质量q=0.10kg/m。单根V带的初拉力最小值：(F)=500-KJ-+qV2= 140.78 N。0mm KZV压轴力的最小值：(F) =2z(F)sin乙= 1386.41 N。Pmin 0min21、设计减速器内传动零件(直齿圆柱齿轮)4.1高速级齿轮传动设计计算(1)选择材料及确定许用应力由教材《机械设计》表10-110-20(c)10-21(d)确定以下参数:5

表4-1高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度oHl.1/MPao由/MPa小齿轮调质280700600大齿轮调质240600500由p206，取安全系数SH=1，SF=1.4则许用应力为：[o[o]=J=700MPaH1S H[O]=°FE1=428.57MPaF1S

F(2)按齿面接触强度设计[o]=J=600MPa

H2S H[o]=限=357.14MPaF2SF设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》表10-7得载荷系数K=」且，由表J0-7得齿宽系数①尸」，由表」06可得弹性系数1MPa2。小齿轮传递的（输入）转矩：T1=91680N-mm（注意单位换算）小齿轮分度圆直径:KTi+1d>2.32xKTi+1d>2.32x3 1x-4——1t3q i1齿数取z1=24,z2=i1z产齿宽b=。.d=58mm取大齿轮齿宽b2=58b1=b2+(5〜10)=65mm。58.315mm。min曳，故实际传动比4=z2/z1=3.958。（圆整）。mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽按表10-1按表10-1，取标准模数m=2.5，实60mm，d=2327.5mm，中心距模数m=d1t/z1= 2.43，际分度圆直径d「z1Xm=a=d+d=148.75 mm。2 (3)验算齿轮弯曲强度由教材《机械设计》图/表”缶取齿形系数yf.2.65,%广2.19，应力修正系数ygai=1.58，ySa2=1.785。判断：。=2KTyFa1%1= 114.718W[o]TOC\o"1-5"\h\zF1 bm2z F12 1cyy判断：O=F1Fa2Sa2= 107.105三[O]F2yy F2」Fa1Sa1满足条件，安全。(4)齿轮的圆周速度V= nJ1= 1.5072 m/s。60x1000 对照《机械设计基础课程设计指导书》表可知，选着8级精度是合适的。低速级齿轮传动设计计算(1)选择材料及确定许用应力由教材《机械设计》表10-110-20(c) 10-21(d)确定以下参数：表4-2低速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度oHl.1/MPaofe1/MPa小齿轮调质280700600大齿轮调质240600500由表10-5，取安全系数Sh=L，SF=1.4则许用应力为：

[。[。]=J=700MPaH1SH[O]=■=428.57MPaF1SF(2)按齿面接触强度设计[O]=J=600MPaH2SH[O]=黑=357.14MPaF2S

F设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》表10-7得载荷系数K=13，由表107得齿宽系数纥口，由表10-6可得弹性系数ZE=189.8MPa2。小齿轮传递的（输入）转矩：T2=348107Nmm（注意单位换算）小齿轮分度圆直径：>2.32x>2.32x92.726mm。齿数取z1=24,z2=i1z产68，故实际传动比i1=z2/z1=2.83。齿宽b=巾.d=93mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2二93mm,为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(5〜10)=100mm。模数m=d1t/z1=3.86，按表10-1，取标准模数m=」，实际分度圆直径d=zXm=96mm,d=272mm,中心距a=d1+d2=1841 1 2 2mm。(3)验算齿轮弯曲强度由教材《机械设计》图/表10-5，取齿形系数yFa1=2.65,yFa2=2.312,应力修正系数y片1.58,ySa2=1.746。判断：。=2"丫Fa1{a1= 106.115三[o]F1 bm2z F121判断：o=空工= 102.307三［G］F2YY F2」满足条件，安全。(4)齿轮的圆周速度v二—汨乙二0.61m/so60x1000 对照《指导书》表兄可知，选着8_级精度是合适的。传动齿轮的主要参数表4-3传动齿轮的主要参数高速级低速级齿数z24952468中心距a/mm148.75184模数m/mm2.54齿儿b/mm655810093分度圆直径d/mm60237.596272齿顶高ha/mm2.52.544齿根高hf/mm3.1253.12555齿高h/mm5.6255.62599齿顶圆直径da/mm65242.5104280齿根圆直径df/mm53.75231.2586262五、轴的结构设计计算5.1高速轴的计算(1轴)根据表15-1得，高速轴材料为：45cr,热处理方式：调质，许用弯曲应力［*1=60MPao-1b (1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表15-3得常数A0=110d>A= 23.378mm1 03n 考虑到键槽的作用，轴径增加3%为24.08mm,圆整后暂取d1=25mm。⑵轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图，标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）表5-1高速轴径向尺寸确定轴段直径d/mm确定方法说明d1=25d>AJP= 251 03n1mm初选直径do=302d1+(3〜4)*1.6定位轴肩d3=35由6407轴承确定轴承选定d=454低于轴承内圈定位轴肩d5=65da尺度圆直径d<=456d4同轴d7=35d3定位轴肩⑶轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格10

内用充分的文字说明支撑计算结果）经验值的计算与选取:轴承端盖至箱外传动件间的距离L=2箱座壁厚3二8联接螺栓至外箱壁的距离C7二0；至凸缘边距离。2=18轴承座宽度L=C1+C2+3+（5〜10）=54齿轮至机体内壁的距离42二10大齿轮齿轮端面的距离4= 10轴承内侧至箱体内壁的距离△『二（指导书38页图5-12）表5-2高速轴轴向尺寸确定轴段长度L/mm确定方法说明L1=60表9-8L2=69.2L2=l'+e+L-64-BB轴承宽L3=25B轴承宽L4=11862+64+小齿轮齿宽+63+另一个小齿轮齿宽-齿宽差+62+64-L5-L6L5=65B1低速轴齿宽L6=1564+62L7=25B轴承宽11=60(L7+L5)/2+L6《指导书》图5-1712=163(L5+L3)/2+L4《指导书》图5-1713=111.7(L3+L1)/2+L2《指导书》图5-17115.2中间轴的计算（2轴）根据表15-1得，中间轴材料为：45Cr,热处理方式：调质，许用弯曲应力［巴1=60MPa。-1b （1）初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表15-3得常数A0=110d>A3t= 36.5mm03n 22⑵轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图，标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）表5-3中间轴径向尺寸确定轴段直径d/mm确定方法说明d1=45由轴6409确定6409d2=56低于轴承内圈定位轴肩d3=62d2+（3〜4）*1.6定位轴肩d4=56d2同轴d5=45d1640912

⑶轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）经验值的计算与选取：轮毂宽度与轴段长度之差△=2mm（指导书38页图5-10）齿轮至机体内壁的距离与二10大齿轮齿轮端面的距离△『 10轴承内侧至箱体内壁的距离△『"指导书38页图5-12）表5-4中间轴轴向尺寸确定轴段长度L/mm确定方法说明L1=46B+64+62+6B轴承宽L2=56B（中速轴大齿轮）-6B中速轴大齿轮L3=6.563-齿宽差/24=98B（中速轴小齿轮）-6B中速轴小齿轮L5=51B+62+64+6B大/2+齿宽差/2+62+6l=62《指导书》图5-1714+B/212=85.5B大/2+L3+B小/2《指导书》图5-171尸95B小/2+62+64+B/2《指导书》图5-175.3低速轴的计算（3轴）13根据表15-1得,低速轴材料为：45Cr,热处理方式：调质，许用弯曲应力［巴1=60MPa。-1b(1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表15二I得常数A。=110d>A3：二= 50.86mm1 。3n 33考虑到键槽的作用，轴径增加3%为57.5mm，圆整后暂取d=60 mm。1-⑵轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图(结构草图，标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果)表5-5低速轴径向尺寸确定轴段直径d/mm确定方法说明d1=60q>A］咚=6033mm初选轴径d2=65d1+（3〜4）*2.5定位轴肩d3=70轴承6414轴承选定d=854低于轴承内圈d5=90d4+（3〜4）*2.5定位轴肩14d=856d5-（3〜4）*2.5定位轴肩和键槽d7=70d3轴承选定表5-6所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn/N-m许用转速n/mm轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm轴孔长度L1/mmHL52000355060142107DD1D2bA2501665⑶轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下(结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果)经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L.12箱座壁厚3=8联接螺栓至外箱壁的距离C「二0；至凸缘边距离C2=J8轴承座宽度L=C1+C2+5+(5-10)=^4齿轮至机体内壁的距离与=10大齿轮齿轮端面的距离△『 12轴承内侧至箱体内壁的距离△「上，指导书38页图5-12)

表5-7低速轴轴向尺寸确定15

轴段长度L/mm确定方法说明L1=105表9-8L2=30.2L'+e+L-64-BB轴承宽L3=42BB轴承宽L4=7562+64+B大+63-L5B中间轴大齿轮齿宽L5=121.4*hh=0.1d4轴肩高度L6=91B大-6B低速大齿轮齿宽L7=59B+6+62+64B轴承宽11=103.7(L1+L3)/L2《指导书》图5-1712=151.5(L3+L6)+L4+L5《指导书》图5-1713=83.5L6/2+L7-B/2B轴承宽六、轴的强度校核高速轴校核轴的受力分析如下图:(1)齿轮的受力2TF2TF=——1=tdi3056N；F=£tana=1112N(2)水平面内轴承约束力16(3)竖直面内轴承约束力(4)弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图17(5)合成弯矩(考虑最不利的情况下)弯矩图带轮的压轴力Fp在支点产生的反力Mp=155N.m合成弯矩M=弋M2+M2+M= 1.77*10八5 N-mm(注意单位换算)'aVaH aFp(6)按第三强度理论校核MPa<IoJ，Jm2+(aT)MPa<IoJo ca W满足强度要求。中间轴校核18轴的受力分析如下图:(1)齿轮的受力大齿轮F——2^—2931

2N；F=勺tana— 1066.8N一「2T小齿轮勺=了= 72522

N；F=£tana=2639.5NFnhl=1423.7N(2)水平面内轴承约束力Fnhl=1423.7NFr2=1066.8N^nh2=149NFr1=22639.5N(3)竖直面内轴承约束力(4)弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图19113.2N.m竖直面内弯矩图扭矩图T=348N.m最危险截面的合成弯矩N-mm(注意单位换算)M=、：'M2+N-mm(注意单位换算)aVaH(5)按第三强度理论校核ocaJm2+(aT)oca= = 28.37MPa<满足强度要求。6.3低速轴校核轴的受力分析如下图:20(1)齿轮的受力F=1=6940.9N；F=Ftana=2526.3Ntd rt3(2)水平面内轴承约束力Tr=2526.3NTnh=1629NTnh2=897.5N(3)竖直面内轴承约束力(4)弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图136N.m竖直面内弯矩图21扭矩图最危险截面的合成弯矩M=最危险截面的合成弯矩M=M22+