带式传送机传动装置（主要设计二级圆柱齿轮减速器

1、机械设计基础课程设计计算说明书设计题目：专业班级：学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 辽宁科技大学 应用技术学院 机械设计基础课程设计任务书专业班级 姓名 设计题号一设计题目 带式传送机传动装置（主要设计二级圆柱齿轮减速器）二传动简图三原始数据传输带的工作拉力 2.5kn 传输带速度 1.8m/s 滚筒直径 300mm四工作条件 两班制连续单向运转，载荷轻微变化，空载启动，使用年限10年；小批量生产；传输带的速度雨雪误差为5%。五设计工作量 1.编写设计计算说明书1份2.绘制减速器装配图1张3.绘制减速器低速轴及齿轮零件图各目录1.传动方案分析22.电动机的选择23 确定电

2、动机的转速34.装置运动动力参数计算45.带传动设计66.齿轮设计97.轴类零件设计208.轴承的寿命计算339.键连接的校核3410.润滑及密封类型选择3511.减速器附件设计3512.主要尺寸及数据37设计心得：401.传动方案分析根据任务数要求，设计题目为带式传送机的传动装置，主要设计二级圆柱齿轮减速器。本设计方案中原动机为电动机，工作机为带式输送机。传动方案采用了两级降速传动，第一级为带传动，第二集二级圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时结构尺寸较其他传动装置大，但有过载保护的优点，还可以缓冲冲击和振动。第一级采用带传动可以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸，故带传动

3、布置在传动的高速级是合理的。低速级使用的齿轮减速器具有传动效率高、寿命长、结构简单、成本低、使用维护方便等优点。2.电动机的选择 Y系类三相异步电动机1. 传动装置的总效率 =式中，分别为V带传动效率, 滚动轴承效率，齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。据机械设计手册知=0.96，=0.99，=0.97，=0.99，=0.99，则有： =0.96 =0.85所以电动机所需的工作功率为： P=5.29KW 3确定电动机的转速按推荐的两级展开式圆柱斜齿轮减速器传动比I=840和带的传动比I=24，则系统的传动比范围应为：I=I=（840）（24）=16200工作机卷筒的转速为 n= 所以电动机转速

4、的可选范围为 n=I=（16200）114.6 =（183322920）符合这一范围的同步转速有3000r/min查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为Y132S1-2.其满载转速为2900r/min,额定功率为5.5KW。4. 装置运动动力参数计算4.1 传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比 I=2）分配到各级传动比 因为I=已知带传动比的合理范围为24。故取V带的传动比则I分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得高

5、速级传动比，低速级传动比为4.2 传动装置的运动和动力参数计算电动机轴：转速：n=2900输入功率：P=P=5.29KW输出转矩：T=9.55=9.55 =1.74N轴（高速轴）转速：n=输入功率：P=P输入转矩T=9.55轴（中间轴）转速：n=输入功率：P=P=4.88KW 输入转矩：T=9.55 轴（低速轴）转速：n=输入功率：PP =4.69KW输入转矩：TN卷筒轴：转速：n输入功率：P=P =4.69 =4.60KW输入转矩： N各轴运动和动力参数表4.1轴 号功率（KW）转矩（N）转速（）电机轴5.291.7429001轴5.085.029672轴4.881.62923轴4.693.

6、9114.5卷同轴4.603.84114.5图4-15.带传动设计5.1 确定计算功率P 据2表8-7查得工作情况系数K=1.1。故有： P=KP5.2 选择V带带型 据P和n有2图8-11选用A带。5.3 确定带轮的基准直径d并验算带速 （1）初选小带轮的基准直径d有2表8-6和8-8，取小带轮直径d=100mm。 （2）验算带速v，有： =15.18 因为15.18m/s在5m/s30m/s之间，故带速合适。 （3）计算大带轮基准直径d 取=300mm转速误差 新的传动比i=35.4 确定V带的中心距a和基准长度L (1)据2式8-20初定中心距a=700mm(2)计算带所需的基准长度 =

7、2042mm由2表8-2选带的基准长度L=2000mm（3）计算实际中心距 中心局变动范围： 5.5 验算小带轮上的包角5.6 计算带的根数z（1）计算单根V带的额定功率P由和r/min查2表8-4a得 P=2.05KW据n=2900，i=3和A型带，查28-4b得 P=0.34KW查2表8-5得K=0.96，K=1.03，于是： P=(P+P)KK =（2.05+0.11）0.961.03 =2.14KW（2）计算V带根数z 故取3根。5.7 计算单根V带的初拉力最小值（F）由2表8-3得A型带的单位长质量q=0.1。所以 =116.2N应使实际拉力F大于（F）5.8 计算压轴力F压轴力的最

8、小值为： （F）=2（F）sin=23116.20.99 =690.2N5.9 带轮设计 （1）小带轮设计 由Y132S1-2电动机可知其轴伸直径为d=38mm，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d=38mm。有4P表14-18可知小带轮结构为实心轮。 （2）大带轮设计 大带轮轴孔取28mm，由4P表14-18可知其结构为辐板式。6.齿轮设计6.1高速级齿轮设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB1009588） 3）材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质）硬度为240H

9、BS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z=得 Z=79.44，取80；2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式： （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.3。 2）由2表10-7选取齿宽系数=1。 3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T=0.502N。 4）由2表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP 5）由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP。 6）由2图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.95； K=1.05。 7）计算接触疲

10、劳许用应力。 取失效概率为1，安全系数S=1，有 =0.95580=551MP =1.05560=588MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d，代入 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： =50.1mm 2)计算圆周速度。 v=2.54m/s 3）计算齿宽b b=150.1=50.1mm 4）计算模数与齿高 模数 齿高 5) 计算齿宽与齿高之比 6）计算载荷系数K。 已知使用系数K=1，据v=2.54，8级精度。由2图10-8得K=1.07，K=1.46。由2图10-13查得K=1.40，由2图10-3查得K=K=1 故载荷系数： K=KKKK =1=1.56 7)按

11、实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 8）计算模数m m=3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： （1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=KKKK=1 =1.498 2）查取齿形系数 由2表10-5查得Y=2.65，Y=2.17 3）查取应力校正系数 由2表10-5查得Y=1.58，Y=1.80 4）由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP 5）由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.90，K=0.956）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： =212Mp =210MP 7）计算大、小齿轮的 ，并加以比较 =0.

12、01975 =0.0186经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算 m=1.73 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 m =2mm，已可满足弯曲疲劳强度。于是有： =26.6取Z=27，则Z3.31=89.37取=90，新的传动比i4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 mm （2）计算中心距 a =117mm（3）计算齿轮宽度 b= B=60mm，B=54mm 5. 大小齿轮各参数见下表高速级齿轮相关参数(单位mm)表6-1名称符号计算公式及说明模数m2压力角齿顶高2齿根高=(+)m=3全齿高=(+)m=5分度圆直径=m Z=54180齿顶圆直径

13、=m=58=（）m=184齿根圆直径m=52m=178基圆直径=169.1中心距表6-16.2 低速级齿轮设计1.选定齿轮类型，精度等级，材料及模数 1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB1009588） 3）材料的选择。由2表10-1选择小齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS，大齿轮的材料为45钢（正火）硬度为200HBS，两者硬度差为40HBS； 4）选小齿轮齿数为Z=24，大齿轮齿数Z可由Z= 得Z=61.2，取62；2.按齿面接触疲劳强度设计 按公式： d2.32 （1）确定公式中各数值 1）试选K=1.3。 2）由2表

14、10-7选取齿宽系数=1。 3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： =1.6N。 4）由2表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP 5）由2图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=580MP；大齿轮的接触疲劳强度极限=560MP。 6）由2图10-19取接触疲劳寿命系数K=1.07； K=1.13。 7）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1，安全系数S=1，有 =1.07580=620.6MP =1.13560=632.8MP (2) 计算 确定小齿轮分度圆直径d，代入 中较小的值 1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得： d2.32=69.7mm 2)计算

15、圆周速度。 v=1.07m/s 3）计算齿宽b b=169.7=69.7mm 4）计算模数与齿高 模数 齿高h=2.25=2.25 5) 计算齿宽与齿高之比 =10.67 6）计算载荷系数K。 已知使用系数K=1，据v=1.07，8级精度。由2图10-8得K=1.03，K=1.47。由2图10-13查得K=1.38，由2图10-3查得K=K=1 故载荷系数： K=KKKK =1=1.51 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d=d=69.7 =73.3mm 8）计算模数m m=3.05mm3.按齿根弯曲疲劳强度设计 按公式： m（1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=KKKK=1

16、 =1.42 2）查取齿形系数 由2表10-5查得Y=2.65，Y=2.224 3）查取应力校正系数 由2表10-5查得Y=1.58，Y=1.766 4）由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=330MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=310MP 5）由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.95，K=0.976）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有： =223.9Mp =214.8MP 7）计算大、小齿轮的 ，并加以比较 0.0187 0.0182经比较大齿轮的数值大。 （2）设计计算 mmm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面

17、模数，取 m =2.5mm，已可满足弯曲疲劳强度。 于是有： Z= 取Z=29，则Z2.5529=73.94取=74 新的传动比i4.几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 amm （3）计算齿轮宽度 b72.5=72.5mm B=78mm，B=73mm 5. 大小齿轮各参数见下表 低速级齿轮相关参数表6-2(单位mm)名称符号计算公式及说明模数m2.5压力角齿顶高=2.5齿根高=(+)m=3.75全齿高=(2+)m=6.25分度圆直径=m Z=72.5=m185齿顶圆直径=（）m=77.5=（）m=190齿根圆直径=()m=65=()m=177.5基圆直径表6-27.轴类零件设

18、计7.1 I轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P=5.08KW，n=967r/min，T =0.502N2.求作用在齿轮上的力 已知高速级小齿轮的分度圆直径为d=70mm 而 F=1859N F=F1859=677N 压轴力F=1182N3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=Amm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=20.1mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=32mm，查4P表14-16知带轮宽B=78mm故此段轴长取76mm。4. 轴的结构设计（1）拟定轴上零

19、件的装配方案 通过分析比较，装配示意图7-1 图7-1 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II段是与带轮连接的其d=32mm，l=76mm。 2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。故取l=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=35mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据d=35mm，由轴承目录里初选6208号其尺寸为d=40mm80mm18mm故d=40mm。又右边采用轴肩定位取=52mm所以l=139m

20、m，=58mm，=12mm 4）取安装齿轮段轴径为d=46mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为75mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取l=71mm。齿轮右边-段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d=40mm。取l=46mm（3）轴上零件的周向定位 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b,键槽用键槽铣刀加工长为70mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键14，齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）

21、确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.其他轴肩处圆觉角见图。 现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F=704N F=1155N F=1287N F=390N M=43648N M=74036 M=17794N M=47212N M=M=74036N T=0.502N5.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6轴的计算应力: =17.1MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。7.2 II轴的设计计算

22、1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面的计算得P=4.88KW，n=292，T =1.6N2.求作用在齿轮上的力 已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为 d=180mm d=72.5mm 而 F=1778N F=F1778=647N 同理可解得： F=N，F=F1607N 3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=Amm 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=29.7mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6210其尺寸为：d=50故d=50mm右端

23、用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l=48mm 4.轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-4 图7-4 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为60mm，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取l=54mm，d=56mm。 2）III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l =15mm，d=68mm。 3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为73mm可取l=69mm，d=56mm 4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6210，左端用套筒与齿轮

24、定位，取套筒长度为24mm则 l =48mm d=50mm （3）轴上零件的周向定位 两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平b,按d得平键截面b=16其与轴的配合均为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。5.求轴上的载荷 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-4。现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F=1687N F=4505N F=3514N F=6787N M=N M=Nmm M=-N M=-N M=N M=N T=1.6N 图7

25、-46.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和的右侧是轴的危险截面,对该轴进行详细校核，对于截面B则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力 =39.4MP前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1查得=60Mp，。对于的右侧 由2表15-1查得 由2表3-8查得 由2附图3-4查得由2中和得碳钢的特性系数，取，故综合系数为 故右侧的安全系数为 S=1.5故该轴在截面的右侧的强度也是足够的。综上所述该轴安全。7.3 III轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P=4.69KW，n=1

26、14.5r/min，T=3.9N2.求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d=185mm而 F=N F=FN3.初步确定轴的最小直径 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据2表15-3，取A=110，于是得： d=Amm同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩T=K查2表14-1取K=1.3.则：T 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查5P表8-7可选用LT8型弹性柱销联轴器。其公称转矩为N。半联轴器孔径d=63mm，故取d=63mm半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l=132mm。4. 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，

27、装配示意图7-5 图7-5（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径d=65mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为132mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取l=132mm. 2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据d =65mm和方便拆装可取l=95mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求d=70mm，由轴承目录里初选6214号其尺寸为d=70mm125mm24mm，l=24mm由于右边是轴肩

28、定位，d=82mm，l=98mm，d=88mmmm，l=12mm。 4）取安装齿轮段轴径为d=80mm，已知齿轮宽为108mm取l=104mm。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高h=6mm则此处d=70mm。取l=48mm（3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按d由5P表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为125mm。选择半联轴器与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键22齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考2表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。5. 求轴上的载

29、荷现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下： F=1131N F=4619N F=3108N F=6017N M=- M=N M=N T=3.9N 6.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯 矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面，则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力 =13.5MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。8.轴承的寿命计算8.1 I轴上的轴承6208寿命计算预期寿命：已知N，h44800h故 I轴上的轴承6208在有效期限内安全。8.2 II轴上轴承6210的寿命计算预

30、期寿命：已知，56398h44800h 故III轴上的轴承6214满足要求。9.键连接的校核9.1 I轴上键的强度校核查表4-5-72得许用挤压应力为-段键与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。-段与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。9.2 II轴上键的校核查表4-5-72得许用挤压应力为II-III段键与键槽接触疲劳强度故此键能安全工作。 IV-V段与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。9.3 III轴上键的校核 查表4-5-72得许用挤压应力为 I-II段键与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。 -段与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。10.润滑及密封类型选择10.1 润滑方式齿轮采用飞

31、溅润滑，在箱体上的四个轴承采用脂润滑，在中间支撑上的两个轴承采用油润滑。10.2 密封类型的选择1. 轴伸出端的密封 轴伸出端的密封选择毛毡圈式密封。2. 箱体结合面的密封 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。3. 轴承箱体内，外侧的密封 （1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。11.减速器附件设计11.1 观察孔及观察孔盖的选择与设计 观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住，。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片，油孔处还有虑油网。 查表6表15-3选观察孔和观察孔盖的尺寸分别

32、为和。11.2 油面指示装置设计油面指示装置采用油标指示。11.3 通气器的选择通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。查表6表15-6选 型通气帽。11.4 放油孔及螺塞的设计 放油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面做成外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。查表6表15-7选型外六角螺塞。11.5 起吊环的设计 为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。11.6 起盖螺钉的选择 为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。11.7 定位销选择 为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径是凸缘连接螺栓直径的0.8倍。 12.主要尺寸及数据 箱体尺寸： 箱体壁厚=10mm 箱盖壁厚=8mm 箱座凸缘厚度b=15mm 箱盖凸缘厚度b=15mm 箱座低凸缘厚度b=25mm 地脚螺栓直径d=24mm 地脚螺栓数