设计带式运输机的传动装置机械设计课程设计

西南大学育才学院

机械设计课程设计说明书

题目：设计带式运输机的传动装置

专业：2009级机械设计制造及其自动化

目录

前言........................................................................................4

设计任务书..................................................................................5

设计内容....................................................................................6

1.传动方案的分析和拟定.................................................................6

1.1设计数据....................................................................................................................................................6

/.2传动方案比较与分析....................................................................6

1.3传动方案拟定.............................................................................................................................................7

1.4传动方案简图..............................................................................................................................................7

2.各主要部件的比较与选择..................................................................8

2.1原动机类型比较.........................................................................8

2.2传动装置的比较........................................................................8

2.3各主要部件的选择......................................................................9

3.电动机的选择...........................................................................10

3.1电动机功率的选择.....................................................................10

3.2电动机的转速选择.....................................................................11

3.3电动机的确定..........................................................................11

4.总传动比计算和分配各级传动比..........................................................12

4.1传动装置的总传动比....................................................................12

4.2分配各级传动比.......................................................................12

5.传动装置的运动和动力参数计算..........................................................13

5.1各轴转速的计算(r/min).......................................................................................................................13

5.2各轴功率的计算(KW).............................................................................................................................13

5.3各轴扭矩的计算(N-mm).......................................................................................................................13

6齿轮传动的设计计算.....................................................................14

6.1高级齿轮传动的设计计算................................................................14

6.2低速级齿轮传动的设计计算...............................................................19

6.3齿轮结构设计和零件图...................................................................23

7、验算传动系统速度误差..................................................................23

8.轴的设计计算...........................................................................24

8.1高速轴的设计计算......................................................................24

8.2低速轴的设计计算.......................................................................28

8.3中间轴的设计计算.....................................................................35

9.轴承的选择和校核.......................................................................43

9.1滚动轴承的选择.......................................................................43

9.2高速轴上轴承的校核....................................................................43

9.3中间轴上轴承校核.......................................................................44

9.4输出轴上轴承校核.....................................................................45

10.联轴器的选择..........................................................................46

10.1高速轴与电动机之间的联轴器...........................................................46

10.2输出轴与工作机之间的联轴器..........................................................46

11.键联接的选择和校核....................................................................47

11.1键的选择............................................................................47

11.2键的校核............................................................................47

12.箱体结构的设计........................................................................48

12.1箱体结构的主要数据...................................................................48

13.紧固件的选择..........................................................................49

13.1紧固件的选择........................................................................49

13.2紧固件的零件图......................................................................49

14.其他附件的设计........................................................................50

14.1.窥视孑L及窥视孑L盖.....................................................................50

14.2.通气器..............................................................................50

14.3.放油孔及放油螺塞.....................................................................50

14.4.油面指示器..........................................................................50

14.5.吊耳和吊钩..........................................................................50

14.6定位销.............................................................................50

14.7起盖螺钉.............................................................................50

15.润滑及密封装置的选择..................................................................51

15.1箱体内齿轮的润滑.....................................................................51

15.2滚动轴承的润滑......................................................................52

15.3箱座与箱盖凸缘接合面的密封..........................................................52

15.4观察孔与油孔等结合面的密封..........................................................52

16.减速器的装配..........................................................................52

16.1绘制臧速器的装配图和零件图...........................................................52

16.2臧速器的实物图......................................................................52

17.其他相关技术说明......................................................................53

设计总结...................................................................................54

致谢词.....................................................................................55

参考文献...................................................................................56

附图.......................................................................................57

■0・

刖百

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先修课

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。

据具体任务，完成了输送系统的减速器设计。设计内容包括传动系统总体方案的确定,

传动系统的设计，重要零件的设计计算，以及箱体的结构设计和一些辅助零件的设计，使

自己对机械设计课程内容有了更深刻的认识。初步掌握了机械设计的一般过程，训练了绘

图能力以及应用AutoCAD的能力

机械设计综合课程设计是对我们一个学年内学习状况的考察，也是锻炼同学自主创新、

设计及思考的一项课题。

本次机械设计课程设计的主题为“二级齿轮减速器”，在设计过程中涉及到了很多在过

去的一年中我们所学到的知识，例如齿轮、轴和与它们相关的知识。这次是我们第一次接

触实际进行设计，相信无论对于我们知识的强化还是创新能力、思考能力都是一次锻炼和

挑战。

综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分

析，通过这一过程全面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

面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力。

设计任务书

姓名岑宜康专业班级2009级机械设计制造及其自动化一班

I设计题目：设计带式运输机的传动装置

11

II原始数据:

数据编号12345

运输带工作拉力F/N11001150120012501300

运输带工作速度v/（m/s）1.51.601.701.501.55

卷筒直径D/mm250260270240250

III工作条件：

1.连续单向运转。

2.载荷平稳。

3.空载起动。

4.试用期8年。

5.小批量生产。

6.两班制工作。

7.运输带速度允许误差为±5%。

IV设计工作量：

1.减速器装配图一张。（1号或o号图纸）。

2.零件工作图2张（按1:1比例绘制）。

3.设计说明书一份。

指导教师签名：年月日

设计内容

1.传动方案的分析和拟定

1.1设计数据

第1组数据：运送带工作拉力F/N1100。第一组数据

运输带工作速度v/(m/s)1.50

卷筒直径D/mm250

1.2传动方案比较与分析

名称运动简图推荐传动比缺点及其应用

应用广泛、结构简单，高

LT

转___Lik_____il1___111-速级常用斜齿。齿轮相对

开1:1,1轴承不对称，齿向载荷分

式____Li=8~40布不均，故要求高速级小

XIXI

L_____*小_।齿轮远离输入端，轴应有

较大刚性

高速级常用斜齿，一侧左

分1._______1.1旋，一侧右旋。齿轮对称

流1Xjjl布置，齿向载荷分布均匀，

式XIXi=8~40两轴承受载均匀。结构复

XIXJ杂，常用于大功率变载荷

1,1.1___J,-----/场合

J

箱体长度较小，但轴向尺

________5I._______

Z||r1寸较大。输入输出轴同轴

同XIXJ线，布置较合理。中间轴

轴i=8~40较长，刚性差，齿向载荷

1

式分布不均，且高速级齿轮

:1:1

>承载能力难于充分利用

XT

应用场合与单级圆锥齿轮

圆减速器相同。锥齿轮在高

锥i=8〜40速级，可减小锥齿轮尺寸，

齿•4MM避免加工困难；小锥齿轮

轮轴常悬臂布置，在高速级

可减小其受力

1.3传动方案拟定

题目要求设计带式输送机传动装置，根据给出的数据和工作条件，采用二级展开式

圆柱齿轮减速器，高速级为斜齿，低速级为直齿为了提高高速轴的刚度，应是齿轮远离输

入端，为了便于浸油润滑，轴需水平排放。

二级直圆柱

该方案的优缺点：

齿轮减速器。

优点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻,

高速级为斜

节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油

齿，

深度可以大致相同。低速级为直

缺点：减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润齿。

滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结

构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

1.4传动方案简图

减速器

联轴器

A—

n_电动机□

2.各主要部件的比较与选择

2.1原动机类型比较

类型功率驱动调速结构对环境其他

效率性能尺寸影响

与被驱动的工作机机械连接简

单，其种类型号较多，并有各

电动机较大高好较大小自运行特点。可以满足不同类

型的机械工作要求。但是必须

原动机的类

具备相应的电源。

型：电动机

必须有高压油的供应系统，液

液压马达大较高好小较大压系统的装配和制造精度较

高，否则影响机械工作。

空气作为工作介质，容易获得。

气动马达动作迅速，反应灵敏，

气动马达小较低好较小小维护简单，成本低。但是其稳

定性较差，气动系统噪音大，

只适合小型或轻型工作机械。

功率范围宽，操作简单，启动

迅速，便于移动。多用于大型

内燃机很大低差大大机械，主要缺点是于汽油或柴

油为燃料，结构复杂，对环境

一定影响。

2.2传动装置的比较

大小不同摩擦传动：当主动轮优点：运转平稳、噪声小并有吸

的两个带转动时，由于带和带振、缓冲作用；具有过载保护作

轮，轮轴线轮间的摩擦力，便拖用；结构简单，制造，安装及维

带传动在同一直动从动轮一起转动，护均较方便。

线上，皮带并传递动力（平带和缺点:效率低（一般平带传动0.96；

连接两轮，V带传动）。V带传动0.95）；外形尺寸大，带

主动带轮啮合传动：当主动轮的寿命较短；不宜用于易燃易爆

带动从动转动时，由于带和带场合；不能保证准确的传动比。

带轮运动。轮间的啮合，便拖动

从动轮一起转动，并

传递动力（同步带传

动）。

链传动由靠链条与链轮齿之间优点：链传动结构紧凑；作用在

主动链轮、的啮合来传递运动和轴上的载荷小；承载能力较大；

从动链轮动力。效率较高（一般可达96%~97%）；

和绕在两能保持准确的平均传动比等优

链传动轮上的一点；

条闭合链缺点：链传动对安装精度要求较

条所组成高；工作时有振动和冲击；瞬时

速度不均匀等现象。

两个相啮利用轮齿间的相互啮优点：齿轮传动具有传递速度和

合的齿轮。合传递运动和动力。功率的范围广；传动比稳定，传

动效率高；工作可靠，使用寿命

长；结构紧凑等优点。适用于平

齿轮传动行轴、相交轴和交错轴之间的传

动。

缺点：有些齿轮制作复杂，成本

高；但同时也受到环境因素的限

制，不适合远距离的传动。

由油或者利用也在不同容积的优点：减速效果好，噪音低，安

其他液体，容器中流动，而改变全无污染。结构相对简单，制作

和不同大其运动速度。方便。

液压传动小容器，及缺点：不适合运动速度较大的场

其他部分合，同时受到应用范围的限制。

连接组成。并且不能准确的改变速度的对应

值。

2.3各主要部件的选择

部件因素选择

动力源电动机

齿轮斜齿传动平稳高速级做成斜齿，

斜、直齿轮

低速级做成直齿

轴承此减速器轴承所受轴向力不大球轴承

球轴承

联轴器结构简单，耐久性好弹性联轴器

弹性联轴器

紧固件安全可靠，拆装方便螺纹连接

螺纹连接

3.电动机的选择

3.1电动机功率的选择

3.1.1根据机械设备的负载性质选择电功类型

一般调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机，长期稳定工作的设备，一般选

用笼型三相异步电动机。

起动，制动较频繁及起动转矩要求较大的生产机械设备选用绕线转子异步电动机。

要求调速范围大，调速平滑位置控制准确，功率较大的机械设备多选用他励直流电动

机。

3.1.2根据电动机的工作环境选择电动机类型

电动机的工作环境不同，应选择不同的防护型式。

开启电动机在定子两侧与端盖上有较大通风口，散热条件好，价格便宜，但水气、尘

埃等杂物容易进入，因此只在清洁、干燥的环境下使用。封闭式Y

因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y(IP44)(IP44)系列

系列的电动机。的电动机

3.1.3计算电机的功率

选择电动机功率Ped

设：工作机(卷筒)所需功率Pw，卷筒效率nw，电机至卷筒轴III的传动总效率n

a(减速器效率)，电机需要的功率Pd。

F・V1100x1.50

工作机所需Pw=-------=---------------=1.65kw

10001000

电机需要的功率Pd

P

乙=/〃切54

其中：联轴器的效率7=0.99

轴承的效率〃2=0-99

齿轮传动的效率〃3=。-98

卷筒轴的效率〃4=。-96

a=&=-------------------------=19QKW

dne0.992X0.994X0.982X0.96

查表，取电动机得额定功率Ped=2.2KW

3.2电动机的转速选择

电动机的额

定功率：

滚筒的转速为：

Ped=2.2KW

60匕60x1.50x1000「，

n=——-=-------------------=114.65r/min

亚JID〃x250

查表二级齿轮机构传动比范围为8~40,带传动比范围为2.0-4.0,所以电动机的转期

可

选择范围相应为：

n=nB,•i=114.65X(8~40)=(917.2-4586)r/min

电动机同步转速符合这一范围的有：

电动机型额定功率/kw满载转速堵转转矩最大转矩质量

号/(r/min)额定转矩额定转矩/Kg

Y112M-62.29402.02.045

Y100L1-42.214302.22.334

Y90L-22.228402.22.325

为了降低电动机重量和价格，查表可选取同步转速为1500r/min的Y系列电动机。

型号为Y100L1-4；其满载转速为%,=1430r/min.

3.3电动机的确定

根据电动机类型、功率和转速，由《机械设计课程设计手册》表12-1选定电动机

型号为Y100L1-4。其主要性能如下表：

电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量/Kg

/kw/(r/min)额定转矩额定转矩

电动机的型

Y100L1-42.214302.22.334号：Y90L-2

满载转速为

所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：

nm=1430r/m

in

底角安装

外型尺寸轴伸尺寸装键部位尺寸

中心高H栓孔直径k

L(Al/2+AD)HDDXEFXGD

AXB

100380X280.5X245160X1401224X608X60

4.总传动比计算和分配各级传动比

4.1传动装置的总传动比

由电动机的转速〃卬=1430r/min,滚筒的转速应『114.65r/min.

总传动比:

n1430

所以：总传动比：i="------=12.48i=12.48

nw114.65

4.2分配各级传动比

初步确定传动比，各级传动比与总传动比的关系为:

各级传动比:

Ji2(分别为高速级齿轮传动比，低速级齿轮传动比)z；=4.18

由公式％=J(L3—1.5)，，所以得到，1=而7=4.18

z2=2.99

而，2=%=12.48/4.18=2.99

至此，初步确定i=12.48%=4.18z2=2.99

5•传动装置的运动和动力参数计算

n-1430r/min

5.1各轴转速的计算(r/min)x

=342.11r/min

n1n=11442”min

：n=114.65r/min

轴1%=nm=1430r/minw

：

轴2nu-nxlix-342.11r/min

轴3：nni=〃2"2=114.42r/min

卷筒轴nw=114.65r/min

5.2各轴功率的计算(KW)

轴1P[=PQ/JI=1.90x0.99=1.SSkwPi=1.88日

Pn=l.S2kw

轴261—1-88x0.99x0.98=1.82^w

尸1n=T.77kw

轴3Pin二尸=1.82x0.99x0.98=1.77kwP=1.67kw

卷筒轴P卷=舄i〃4%=1,77x0.96x0.98=1.67左w

5.3各轴扭矩的计算(N-mm)

电动机轴TQ=9550pd/nm=12689N-mm

Td=1268Wmm

轴1Tx=9550pi/=12555N•mmI]=12555N-mm

Tn=50S05.3N-mm

轴2Tn=9550p21n2~50805.30N•mm

Tin=14743SV-mm

T=139105Nmm

轴3T1n=9550p3/n3=147435N-mm

卷筒轴T卷=9550pw/nw=139105N•mm

绘制表格如下：

轴1轴2卷筒轴

轴3

参数

转速r/min1430342.11114.65114.65

输入功率P/kw1.881.821.771.67

输入转矩T/N•m1255550805147435139105

传动比i3.732.661

6齿轮传动的设计计算

6.1高级齿轮传动的设计计算

1.选择精度等级、材料及齿数。

1）按照拟定的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

斜齿圆柱齿

2）速度不高，故选用7级精度（GB/10095-2001）

轮、7级精度。

3）材料选择：

小齿轮40Gr调质处理HBS=280

40Cr\45钢

大齿轮45钢调质处理HBS=240

调质处理

4）选择小齿轮齿数Z1=24,大齿轮齿数Z2=24X4.18=100.32.取22=101HBS=280/240

5)选取螺旋角。初选螺旋角6=14°

2.按齿面接触强度设计

按式（10-24）试算：即

2Kl"±

dit/

9d5优

⑴.确定公式内的各计算数值

1)试选K『=1.6

2)计算小齿轮传递的转矩

K=1.6

=9550Pi/%=9550x1.88x1000/1430=12555N•mmT

3）由表10-7选取齿宽系数以二1

4）查表10-6差得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa5

5）由图10-30选取区域系数ZH=2.433

6)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限2tt同=600MPa;大齿轮的

接触疲劳强度极限心山m2=550MPa

7)由式10-13计算应力循环次数

Nx=60n1jLh=60X1430X1X(2X8X300X8)=3.2947X10

…受尸"8820x0

8)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHNI=0-90KHN2=Q.95

9）由图10-26查得Ji=0-78；fa2=0.87,则J=£〃+12=1•65

10）计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%,安全系数S=l。由式（10-12）得

瓦\=—,.1=o.9x600=540MPa

[SH\=*HN2bHm2=0.95X550=522.5MPa

瓦]='I；BJ=540122.5;53125MPa

(2).计算

1）试算小齿轮分度圆直径d”，由计算公式得

2KJ]u±X(

%2

\(Pd£a”[瓦]J

2

[2x1.6x125552.433x189.8

3口xf=28.356mm

1x1.654.181531.25

2)计算圆周速度。v=2.12m/s

出1/1%><28.356x1430

=2.12m/s

60义100060x1000

3）计算齿宽b及模数相加。

b=。ddu=lX28.356mm=28.356mm

dcos/3_28.356xcos14

lt=1.15

Z124

h=2.25mnt=2.25X1.15=2.588mm

b/h=28.356/2.588=10.96

4)计算纵向重合度与

Ep=O.3180dZ]tan[=0.318x1x24xtan14°=1.903

5)计算载荷系数K。

已知使用系数K/l,根据v=2.12m/s,7级精度，由图查得动载