机械设计课程设计报告带式输送机传动装置设计

1、课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学 院：机电工程系专业班级：机械设计制造及其自动化学 号：学 生： 指导老师： 青岛理工大学琴岛学院教务处年 月 日机械设计基础课程设计评阅书题目带式输送机传动装置设计学号指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日摘 要在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织工科学院的学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。课程设计每学期都有，但是这次和我以往做的不一样的地方：单独一个人完成一组设计数据。这就更能让学生的能力得到锻炼。

2、但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。希望老师能够指正。总的感想与总结有一下几点：1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中

3、还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。课程设计的题目常选择通用机械的传动装置，例如以齿轮减速器为主体的机械传动装置。我所设计的是蜗轮蜗杆带式输送机，全班每人一个数据，从选电动机到画电子图，一切全部单独完成。根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机连轴器减速器连轴器带式运输机。课程设计的内容通常包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图的设计；编写设计计算说明书。关键字：单独一个人完成一族设计数据、机械制图、蜗杆、蜗

4、轮等目 录摘 要i1设计任务11.1 课程设计的目的11.2 课程设计要求11.3 课程设计的数据12 传动系统方案的拟定22.1方案简图和简要说明22.2电动机选择22.3传动系统的运动和动力参数的计算33传动零件的设计计算53.1蜗轮蜗杆传动的主要参数和几何参数计算53.1.2蜗杆基本尺寸93.1.3蜗轮基本尺寸103.2轴的设计计算103.2.1 轴的直径与长度的确定103.2.2轴的校核103.3滚动轴承选择123.4键连接选择123.5减速器的润滑134 箱体及附件的结构设计和选择144.1箱体的基本结构设计144.2箱体各部分的尺寸144.3润滑和密封形式的选择154.4 附件的设

5、计16总 结17参考文献181设计任务1.1 课程设计的目的该课程设计是继机械设计课程后的一个重要实践环节，其主要目的是：（1）综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固和拓展所学的知识（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。（3）通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的能力的训练。1.2 课程设计要求1.两级减速器装配图一张（a0）2.零件工作图两张(a3)3.设计说明书一份4.设计报告一份1.3 课程设计的数据课程设计

6、的题目是：带式输送机减速系统设计工作条件：单向运转,有轻微振动,经常满载，空载起动, 两班制工作，使用期限10年，三年一大修，输送带速度容许误差为5%。卷筒直径d=320mm，带速=1.95m/s, 带式输送机驱动卷筒的圆周力（牵引力）f=2.4kn2 传动系统方案的拟定2.1方案简图和简要说明图2-1根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机连轴器减速器连轴器带式运输机。根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度v45m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式，采用此布置结构。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油

7、漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。 2.2电动机选择由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380v根据生产设计要求，该减速器卷筒直径d=320mm。带速v=1.95m/s，载荷平稳，常温下连续工作，电源为三相交流电，电压为380v。按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380v，系列，额定功率7.5kw。传动滚筒所需功率

8、 pw=fv/1000=2200x1.1/1000=4.68kw (2-1)传动装置效率：根据参考文献机械设计课程设计 蜗杆传动效率1=0.8 滚动轴承效率2（2对）3=0.98联轴器效率3（2对）=0.99 滑动轴承效率4=0.99所以： =122324 =0.80.9820.9920.95 =0.72 (2-2)电动机所需功率： pr= pw/ =4.68/0.72=6.5kw (2-3)传动滚筒工作转速： nw601000v / 240116.4r/min （2-4） 根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计可查得所需的电动机y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型

9、号，因此有四种传动比方案，如表2-1: 表2-1方案电动机型号额定功率ped kw电动机转速 r/min额定转矩同步转速满载转速1y112m-24300028902.22y112m-44150014402.23y132m1-6410009602.04y160m1-847507202.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第2方案比较适合。因此选定电动机机型号为y112m-4。2.3传动系统的运动和动力参数的计算1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩p0 = ped=7.5kw （2-5）n0=1440r/mint0=9550p0/n0=9550x4/1440=49.74n.

10、m (2-6)2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩p1 = p01 =7.425kw (2-7)n= n0= 116.4r/min (2-8)t1= 9550 p1/ n = 95503.9172/86= 49.24nm (2-9)3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩p2 = p124=5.82kw (2-10)t2= 9550x p2/ n= 477.6nm (2-11)运动和动力参数计算结果整理于下表2-2：表2-2类型功率p（kw）转速n（r/min）转矩t（nm）传动比i效率蜗杆轴7.5144049.74 0.72蜗轮轴7.425116.449.2412.37传动滚筒轴5.82116.4477

11、.63传动零件的设计计算3.1蜗轮蜗杆传动的主要参数和几何参数计算蜗杆的材料采用45钢，表面硬度45-55hrc，蜗轮材料采用zcusn10p1（齿圈用青铜制造）,金属模铸造。（由参考文献机械零件设计课程设计 表31蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）表31蜗轮蜗杆的传动设计表项 目计算内容计算结果中心距的计算蜗杆副的相对滑动速度5m/svs7m/s当量摩擦系数5m/svs7m/s选值在图11.20的i=17的线上，查得=0.5 =0.5蜗轮转矩使用系数按要求查表11.5转速系数 见表11-16 ：弹性系数根据蜗轮副材料，见公式11-11寿命系数接触系数由于计算有现成的数据/a=0.45,按图11.

12、18查出涡轮基本许用应力根据涡轮材料和金属硬度，从表11-7中查得接触疲劳最小安全系数其中：为涡轮齿根应力系数，由表11-17查出为涡轮齿根最大应力系数，由公式=中心距传动基本尺寸蜗杆头数 根据要求的传动比和效率选择,配合中心距要求，由表11-2查出z1=4蜗轮齿数模数根据中心距尺寸，由表11-2查出z2=48m=6.3蜗杆分度圆直径根据中心距尺寸，由表11-2查出蜗轮分度圆直径蜗杆导程角根据中心距尺寸，由表11-2查出变位系数根据中心距尺寸，由表11-2查出x=-0.4286蜗杆齿顶圆 直径 mm蜗杆齿根圆 直径 mm蜗杆齿宽根据蜗杆头数和变位系数查表11-4得出蜗杆齿宽公式mm蜗轮齿根圆直

13、径mm蜗轮齿顶圆直径（喉圆直径）mm蜗轮外径mm蜗轮咽喉母圆半径蜗轮齿宽b=50mm b=50mm蜗杆圆周速度=4.8m/s相对滑动速度m/s当量摩擦系数可查得轮齿弯曲疲劳强度验算许用接触应力 最大接触应力 合格齿根弯曲疲劳强度机械设计可查弯曲疲劳最小安全系数结合设计需求选择许用弯曲疲劳应力轮齿最大弯曲应力 合格蜗杆轴扰度验算蜗杆轴惯性矩允许蜗杆扰度蜗杆轴扰度 合格温度计算传动啮合效率搅油效率根据要求自定轴承效率根据要求自定总效率散热面积估算参考课本公式11-23和11-24箱体工作温度此处取=15w/（mc）合格润滑油粘度和润滑方式润滑油粘度根据m/s由表11-21选取给油方法飞溅润滑3.1

14、.2蜗杆基本尺寸轴向齿距pa=19.782；直径系数q=10；齿顶圆直径=75.6；齿根圆直径=50mm；分度圆导程角=21.8；轴向齿厚=9.891mm3.1.3蜗轮基本尺寸蜗轮采用装配式结构，用六角头螺栓联接（100mm）,轮芯选用灰铸铁 ht200 ，轮缘选用铸锡青铜zcusn10p1蜗轮齿数：=48；变位系数=-0.4286验算传动比：=12.37，这时传动误差为=-3.9%是允许的蜗轮分度圆直径：蜗轮喉圆直径：=+=304+28=306mm蜗轮齿根圆直径：=-=304-21.2 8=292.68mm蜗轮咽喉母圆半径：=a-=180-320=27mm3.2轴的设计计算3.2.1 轴的直

15、径与长度的确定1 .计算转矩 tc=kt=k9550=477.6n.m630 n.m所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用hl3弹性柱销联轴器3882，因此=38m m2.由参考文献可查得普通平键gb109679a型键128，联轴器上键槽深度，蜗轮轴键槽深度，宽度为由参考文献机械设计基础算得其中各段见零件图的“涡轮轴”。3.2.2轴的校核1轴的受力分析图 图3.1x-y平面受力分析 图3.2x-z平面受力图： 图3.3 2轴的校核计算如表3.3轴材料为45钢， 表3.3计算项目计算内容计算结果转矩圆周力1563.17n=1563.17n径向力轴向力=1149.68nfr =1149.68n计算支承反力=

16、574.8n=574.8n垂直面反力 =2357.7n水平面x-y受力图图6.2垂直面x-z受力图6.3轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键. 3.3滚动轴承选择表3-4 圆锥滚子轴 单位：mm安装位置轴承型号外 形 尺 寸ddb蜗 杆3020840801830208408018蜗轮轴3621260110223621260110223.4键连接选择当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短510mm， 经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮

17、轴以及标准键经校核确定以下零件： 表3-5 单位：mm 安装位置类型bhl蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处gb1096-79键8368736蜗轮与蜗轮轴联接处gb1096-79键1856161156蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处gb1096-79键1470129703.5减速器的润滑减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗轮轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。蜗杆

18、轴承由于转速高所以采用油润滑。4 箱体及附件的结构设计和选择4.1箱体的基本结构设计箱体是一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的一半，所以箱体结构对工作性能、加工工艺、材料消耗，重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，各部分民尺寸一般按经验公式在装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体的材料及制造方法：选用铸铁，砂型铸造。4.2箱体各部分的尺寸箱体参数表4-1：表4-1名 称称 号一级齿轮减速器计算结果机座壁厚0.04a+3mm8mm10机盖壁厚10.859机座凸缘厚度b1.515机盖凸缘

19、厚度b11.5113.5机座底凸缘厚度b22.525地脚螺钉直径df0.036a+12mm20地脚螺钉数目n4轴承旁连接螺栓直径d10.75 df16机座与机盖连接螺栓直径d2(0.50.6) df12连接螺栓d2的间距l150200mm200轴承端螺钉直径d3(0.40.5) df8窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4) df8定位销直径d(0.70.8) d210df、d1 、d2至外机壁距离c1见表226,22,18df 、d2至缘边距离c2见表224,16轴承旁凸台半径r1c216凸台高度h根据低速轴承座外径确定42外机壁到轴承端面距离l1c1+ c2+(58)mm45内机壁到轴承端面距

20、离l2+ c1+ c2+(58)mm55蜗轮齿顶圆与内机壁距离11.210蜗轮端面与内机壁的距离212机座肋厚mm0.858.5轴承端盖外径d2轴承座孔直径+(55.5) d3160轴承端盖凸缘厚度e(11.2) d312轴承旁连接螺栓距离s尽量靠近，以md1和md3不发生干涉为准160表4-2 连接螺栓扳手空间c1 、c2值和沉头座直径螺栓直径m8m10m12m16m20m24m30c1min13161822263440 11141620242834沉头座直径282226334048614.3润滑和密封形式的选择1润滑蜗轮采用浸油润滑,轴承采用脂润滑。蜗轮圆周速度v5m/s所以采用浸油润滑；

21、轴承dpwn=1.455104 (23) 105 所以采用脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度h1 对于蜗杆下置一般为（0.75 1）个齿高，但油面不应高于蜗杆轴承下方滚动体中心。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取浸油深度h1为10mm。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查手册选择l-ckb 150号工业齿轮润滑油。2 密封减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承内侧、箱体接受能力合面和轴承盖、窥视孔和放油的

22、接合面等处。3.轴伸出处的密封作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡圈密封，毡圈密封结构简单、价格便宜、安装方便、但对轴颈接触的磨损较严重，因而工耗大，毡圈寿命短。4.轴承内侧的密封该密封处选用挡油环密封，其作用用于脂润滑的轴承，防止过多的油进入轴承内，破坏脂的润滑效果。箱盖与箱座接合面的密封的接合面上涂上密封胶。4.4 附件的设计1.窥视孔盖和窥视孔为了检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注油等，在箱盖顶部设置便于观察传动件啮合的位置并且有足够大的窥视孔，箱体上窥视孔处应凸出一块，以便加工出与孔盖的

23、接触面。2排油孔、放油油塞、通气器、油标为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱座底部设有排油孔，并在其附近做出一小凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放，平时排油孔用油塞及封油垫封住。本设计中采用螺塞m141.5 。为了检查减速器内的油面高度，应在箱体便于观察、油面较稳定的部位设置油标。3. 吊耳和吊钩为了拆卸及搬运减速器，应在箱盖上铸出吊耳环，并在箱座上铸出吊钩，吊钩和吊耳的尺寸可以根据具体情况加以修改定位销为gb117-86 销838 材料为45钢总 结1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。这次课程设计让我对机械这门学科有了新的认识，选择这一专业是明智之举，因为国家的一切都与其息息相关，科学技术是第一生产力，先进机械诞生不仅能大大提高劳动生产率改善劳动条件提高产品质量，又能承担人力不能或不便进行的工作。2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者