北航机械设计课程带式运输机传动装置设计说明书

1 北航机械设计课程 带式运输机传动装置 设计说明书 一、题目 ： 带式运输机传动装置 设计 I（编号 13） 传动装置简图如右图所示。 1运输机的数据： 运输带工作拉力 F=1330 (N) 运输带工作速度 v=(m/s) 卷 筒直径 D=250 (2 设计要求： 1) 设计用于带式运输机的传动装置 2) 两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳，运输带速允许误差为 5%。 3) 使用期限为十年，两班制，每年工作 300 天；检修期间隔为三年。小批量生产。 二、设计任务 1选 择 电动机型号； 2确定带传动的主要参数及尺寸； 3设计该减速器； 4 选择 联轴器。 三、具体作业 1减速器装配图一张； 2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）； 3说明书一份。 2 主要零部件的设计计算 一、传动方案的确定 项目 设计 计算 依据和过程 计算结果 优点 （ 1）带传动具有成本低，维护方便的优点。 （ 2）带传动有减震和过载保护功能。 采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。 缺点 （ 1）外形尺寸大，传动比不恒定。 （ 2）效率较低，寿命短，不是在繁重的工 作要求和恶劣的工作条件下工作。 二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数 项目 设计计算依据和过程 计算结果 1电动机的选择 工作机所需功率 3 3 0 1 . 5 1 5 k 0 0 1 0 0 0 W 传动 装置总 效率a3 30 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 9a 承带 闭 联 卷 实际需要功率 . 9 9 5 2 . 3 2 k 8 5 9 d 工作机转速 1 0 0 06 0 1 0 0 0 1 . 5 1 1 4 . 5 9 r / m i 1 4 2 5 0w 1 1 4 r/m 电动机转速 由于带传动的传动比 42带i， 齿轮传动传动比 2 5i 减，所以电动机的转速范围4582292r/常用的电动机转速为1000r/ 1500r/选用 1500r/ 综上，电动机型号可选为 ，其额定功率为 载转速 1420r/ 电动机， 满载转速1420r/3 2传动比分配 总传动比总 2 . 3 91 1 4 . 5 9ni n 总 总 V 带传动比带， 取 3i 带3i 带 减速器传动比减 2 4 3i 减3各级传动的动力参数计算 各轴转速（I II, 7 3 . 3 3 r / m i i 满带 7 3 . 3 3 1 1 4 . 6 1 r / m i 1 3nn i 减I 4 7 3 r/m 1 4 r/m 各轴输入功率 . 2 2 7 2 k 带I I I 2 . 1 3 4 k 承 闭 . 0 9 k 承卷 联 卷I 卷 各轴输入转矩 6 . 5 5 1 0 1 5 . 6 N n 满 4 . 9 4 N i 带 带I I I 1 7 8 . 2 3 N i 承减 闭 7 4 . 6 8 N 承卷 联 卷d I 7 8 N 1 7 4 N 卷 4 4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表 轴名 功率 P/矩 T/Nm 转速r/动比 i 输入 输出 输入 输出 电机轴 420 3 高速 轴 速 轴 卷筒轴 、传动零件的设计、计算 项目 设计计算依据和过程 计算结果 传动的设计 工作系数 表 4 动机计算功率 Pc c A d 1 . 2 2 . 3 2 2 . 7 8 4 k P c V 带型号 由 c ， 1 4 2 0 r/m 满 ，查图 4用 A 型普通 V 带 A 型普通 V 带 大小带轮基准直径表 4 0 122( 1 )3 9 0 ( 1 0 . 0 1 ) 2 6 7 . 3 m 取 表 4整得 65mm 0mm 65证 V 带带速 带速 11 6 . 6 9 m / 1 0 0 0 ， v 在 525m/s 之内，合适。 v=s V 带基准长度 a 由 1 2 0 1 20 . 5 5 2d d d dd d a d d ， 初步0 1550L 90 5 选取中心距 00带长 2210 0 1 202()2 ( )243 . 1 4 ( 2 6 5 9 0 )2 5 0 0 ( 9 0 2 6 5 )2 4 5 0 01 5 7 3 m a d 查表 4 550 得实际中心距， 1 5 5 0 1 5 7 35 0 0 4 8 8 . 5 m 圆整取 490带轮包角 1 的验算 211 1 8 0 5 7 . 3 1 5 9 . 5 4 1 2 0 合适。 1 单根普通 V 带的基本额定功率0P由 n 满 =940r/ 12 查表 4，0 1 k 0 1 k 传动比 i 21265 3(1 ) 9 0 (1 0 . 0 1 )di d i=3 额定功率增量0P查表 4，0 0 k 0 0 k 包角修正系数，查表 4， 带长修正系数d=1550表 4L L V 带根数 z L()2 . 7 8 4 2 . 4 1( 1 . 0 7 0 . 1 7 ) 0 . 9 5 0 . 9 8 K K 圆整，取 z=3 根数 3z 单根 V 带的初拉 力 的单位质量： q=m q=m 2 . 5( 1 )5 0 0 2 . 7 8 4 2 . 5( 1 ) 0 . 1 6 . 6 93 6 . 6 9 0 . 9 51 1 7 . 6 4 q vz v K 0 6 传动带在轴上的作用力 s i n 21 5 9 . 5 42 3 1 1 7 . 6 4 s i n 6 9 4 . 6 2 z F Q F 带轮结构 大带轮采用腹板式， 小带轮采用整体式。 2带的参数尺寸列表 A 型带 小带轮直径d1/带轮直径d2/心距 a/长 Ld/0 265 490 1550 带根数 z 初拉力 轴上载荷 、 3 3减速器齿轮（闭式、斜齿 圆柱齿轮 ）设计 （ 1） 选择材料 和精度等级 选择材料 和精度等级 由于对传动要求不高，故大小齿轮选用软齿面。 小齿面选用 碳素钢（ 45 钢） 调质 处理 ，硬度29286齿面选用 碳素钢（ 45 钢 ）调质处理 ，硬度29286侧齿面精度等级选 8 级精度 小齿面选用 45 钢 调质 大齿面选用 45 钢 调质 （ 2） 初步计算小齿轮直径1齿面接触强度估算小齿轮分度圆直径。 由附录 B 中表 取 13，查得d 756A 转矩3 1119 . 5 5 1 0 4 4 . 4 9 N n 1 4 4 N d 756A 载荷系数 K 取 K=7 齿宽系数d查表 2取 齿宽系数d d 接触极限图 2 小齿轮接触疲劳极限H 5 8 0 M P a 大齿轮接触疲劳极限H 5 8 0 M P a H 5 8 0 M P a H 5 8 0 M P a 初步计算 许用接触应力 P 1 H l i m 10 5 2 2 M P H P 2 H l i m 20 5 2 2 M P H P 1 5 2 2 M P a H P 2 5 2 2 M P a 估算1 中式（ 131 4 4 4 . 4 9 4 . 1 3 17561 . 2 5 212 4 . 1 34 6 . 7 6 m 初取1 50初取1 50（ 3） 确定基本参数 校核圆周速度和精度等级 11 3 . 1 4 5 0 4 7 3 . 3 3 1 . 2 3 9 m / 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 根据表 2 8 级精度合理 合理 大小齿轮齿数2z，14z ， 则大齿轮齿数2 2 1 101z i z 1224101模数 定模数12 . 0 8 3 m z 查表 2标准值n =22 确定螺旋角 a r c c o s = 1 6 1 5 3 7 =16 15 37 初步齿宽 b . 2 5 0 6 0 m 60 分度圆直径 d1， t 1 2 . 0 8 3 2 4 4 9 . 9 9 2 m md m z 2 t 2 2 . 0 8 3 1 0 1 2 1 0 . 3 8 3 m md m z 1 m 2 1 0 3 m 8 校核 实际传动比 误差 21101 4 24zi z 误差 合理 （ 4） 校核齿面接触疲劳强度 节点区域系数得，非变位斜齿轮H H 弹性系数得 2E 1 8 9 . 8 N / m 2E 1 8 9 . 8 N / m 重合度系数nt t a na r c t a n 2 0 4 5 4 9c o s b 1 1 ta t 1a 1 a 1c o sa r c c o s a r c c o s 3 0 1 3 8 b 2 2 ta t 2a 2 a 2c o sa r c c o s a r c c o s 2 3 2 5 1 8 由于无变位，端面啮合角 0 4 5 4 9 1 a t 1 t 2 a t 2 t1 t a n t a n t a n t a 6 3 纵向重合度 ns i n 2 . 6 7b m 因 1 ，故1 0 Z 螺旋角系数Z c o s 0 Z 使用系数得A 1K A 1K 动载荷系数得V V 9 齿间载荷分配系数得 t 1 12 / 2 4 4 . 4 9 / 5 0 1 7 7 9 . 6 d 1 7 7 9 . 6 2 9 . 6 6 N / m m 1 0 0 N / m 2H F b 1 . 7 5c o b n tc o s c o s c o s c o s 0 . 9 6 5 齿向载荷分布系数称支承，调质齿轮精度等级 8级 2H 312310601 . 1 7 0 . 1 6 0 . 6 1 1 0 6 0501 . 4 3 7 C H 1 7K 齿面接触应力H E H 1214 9 1 . 1 5 N / m mF Z Z K K K 2H 4 9 1 . 1 5 N / m m 接触强度寿命系数得 Z ，中，总工作时间 4 0 3 0 0 1 6 4 . 8 1 0 h 应力循环次数 L 1 149 1 4 7 3 . 3 3 4 . 8 1 0601 . 3 6 1 0N n t 8L 2 L 1 / 3 . 2 4 1 0N N i h 480009 1 0N 8 1 0N Z 齿面工作硬化系数 W 2 H B 1 3 01 . 2 1 . 1 41700 W 1 W 2 1 接触强度尺寸系数 由表 2得 X 1 X 2 1 X 1 X 2 1 润滑油膜影响系数 L 1 L 2 R 1 R 2 V 1 V 2 1 . 0Z Z Z Z Z Z L 1 L 2R 1 R 2V 1 V 21 01 10 接触最小 安全系数般可靠度， 取 许用接触应力 l i m N T L V R W l i Z Z Z H P 1H P 26 2 9 P 0 M P aH P 1H P 26 2 9 P 0 M P a验算 2H H P 14 9 1 . 1 5 N / m 3 0 M a （取的小者比较） 接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整 （ 5） 确定传动主要尺寸 确定中心距 a 12 1 3 0 . 1 8 7 5 m 圆 整取 135a 135a 精算螺旋角 1 2 na r c c o s 2 2 1 1 3 02z z 22 11 30 精算端面模数0= 2 . 1 6 0 m mc o s 2 4 t 2 0 m 精算 分度圆直径 t 1 5 1 m md m z2 t 2 2 1 8 . 1 6 m md m z1 2 m 确定齿宽 b 2 60181 652 601 65（ 6） 校核齿根 弯曲 疲劳 强度 当量齿数1 30c o sv 22 3 127c o sv 1 302 127齿向载荷分布系数 其中 / 6 0 / 2 . 2 5 2 1 3 . 3 11 齿型系数变位）查得 得 ，重合度系数 7 50 . 2 5 0 . 6 8c o 螺旋角系数得 验算弯曲强度 由图 2得试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限 l i m 1 F l i m 2 2 7 0 M P a由表 2弯曲强度最小安全系数由图 2定弯曲强度尺寸系数 X 2 1 由图 2定弯曲强度寿命系数=1 1 S T 2 2相对齿根圆角敏感及表面状况系数 V r e l T 1 V r e l T 2 1 . 0R r e l T 1 R r e l T 2 1 . 0F l i m N T S T V r e l T R r e l T l i Y Y 2F P 1 4 3 2 N / m m 2F P 2 4 3 2 N / m m 验算 V F F F a S a K Y 9 M P a 5M P a 合格 （ 7）齿轮其他传动的参数 端面压力角tnt t a na r c t a n 2 1 . 4 6c o s t 12 齿顶高 根高 齿高 h 顶隙 c ha=mm h= c= 2mm h= c= 轮结构 大齿 轮 为 辐 板式 （ 8）齿轮传动参数列表 中心距 a/数 mn/旋角 端面压力角 t 135 2 22 11 30 齿数 齿宽 /度圆直径 /mm z1 z2 b1 b2 d1 4 101 65 60 高 /顶圆 /根圆 /mm ha hf 9）大齿轮结构简图（见零件图） （ 10）大齿轮结构尺寸参数列表 dh(l=(.5)dh(b(47 60 60 C=0=()mn(d0(D2(18 取 0 196.8 n= 1+ 9 136 四、轴的设计与校核 项目 设计计算依据和过程 计算结果 1轴的初步设计 材料选取 选用 45 号钢，调质处理 45 号钢调质 根据许用切应力 初估 各轴 最小直径 I 轴 ：13 2 2 7 21 1 2 1 8 . 7 7 m 3 . 3 3 考 虑 单 键 对 于 轴 的 削 弱 作 用 ，0mm 213 I 1 3 % 1 8 . 7 7 1 9 . 3 3 m ：23 1 3 8 81 1 2 2 9 . 7 0 m 4 . 6 9 考虑单键对于轴的削弱作用 ， 3 % 2 9 . 7 0 3 0 . 5 9 m 考虑 I 轴连接带轮 ，取 0虑 连接联轴器 ，查表 6性套柱销联轴器， 取 2选轴承 I 轴 轴承 选用 6206， d=30B=16I 轴 轴承 选用 6208， d=40B=18 轴选用 6206 选用 6208 轴的结构设计 查表 6 a 36 ，由于小齿轮齿顶圆直径 5 m ，齿根圆直径 f 1 . 8 4 m ，查表 62 f 1 a 2 . 1 2 m m 1=101=1022 齿轮端面与内壁距离 2 2，取 2=102=10承与箱体内机壁距离 3 3=103=10承旁连接螺栓直径 d1 2盖与箱座联接螺栓直径d2 .6)0承端盖螺钉直径 d3 .5)mm 视孔盖螺钉直径 d4 .4)位销直径 d d=(.8)8mm d=8 箱 壁与轴承座端面距离l1 l1=c1+58)=38mm 8盖、箱座肋