机械设计课程设计带式输送机传动装置中的一级直齿圆柱齿轮减速箱及带传动

1、机械设计课程设计计算说明书姓 名:_班 级:_学 号:_指导教师:_年_月_日(江西理工大学机电工程系)目录机械课程设计任务书一、电动机的选择二、总传动比的计算及传动比的分配三、传动装置的运动和动力参数的计算四、设计皮带传动五、直齿轮传动设计六、轴的设计七、滚动轴承的选择及寿命计算八、键的选择及其强度校核九、联轴器的选择十、减速器的润滑与密封十一、设计小结十二、参考资料目录机械零件课程设计任务书1 姓名 专业 班级 学号设计题目 带式输送机传动装置中的一级直齿圆柱齿轮减速箱及带传动运动简图 工作条件 输送带连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限10年，两班制工作，输送带速度容许误

2、差为±5%。参数输送带拉力f（n）输送带速度v（m/s）滚筒直径d（mm）数据24001.6400原始数据 设计工作量 设计说明书1份 减速箱装配图1张 减速箱零件图3张(从动轴、大齿轮及箱体底座）指导教师：开始日期： 年 月 日 完成日期 ： 年 月 日具体计算内容步骤如下:一、电动机的选择电动机的选择及参数的计算 一般电动机均采用三相交流电动机，无特殊要求都采用三相交流异步电动机，其中首先y系列全封闭自扇冷式电动机。1） 确定皮带输送机所需功率pw=fw·vw/1000=2400×1.6/1000=3.84kw传动装置的效率式中：为带传动效率取0.96为轴承效

3、率（一对） 取0.99为齿轮传动的效率 取0.98为联轴器的效率 取0.97为卷筒轴的轴承效率（一对） 取0.98为卷筒的效率 取0.96则：电动机的额定功率： p3.84/0.84=4.57kw2) 确定电动机的转速按推荐的合理传动比范围，取v带传动比，单级齿轮传动比，则合理总传动比的范围，故电动机转速的可选范围为按n电机的范围选取电动机的转速n列出电动机的主要参数（y132m1-6）电动机额定功率p(kw)5.5电动机满载转速r/min1000电动机轴伸出端直径d(mm)42电动机轴伸出端的安装高度（mm）132电动机轴伸出端的长度（mm）110二、总传动比的计算及传动比的分配传动装置总冲

4、动比：分配传动装置各级传动比：式中、.从p6表2.2中选值考虑到后面齿轮设计的方便，易于将齿轮的传动比分配为整数，所以将斜齿圆柱齿轮的传动比预定为5，则皮带传动比为2.51。皮带：=2.51一级斜齿圆柱齿轮：=5三、传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算 各轴转速的计算： i（高速轴）轴 ii（低速轴）轴 各轴的输入功率的计算：i轴 ii轴 滚筒轴 各轴输入转矩 由式计算电动机的输出转矩td由书中公式得i轴ii轴四、设计皮带传动已知电动机额定功率p=5.5kw，转速,从动轴转速，中心距约为1000mm电动机驱动，载荷平稳，单班制工作。1） 确定计算功率pc由表 查得ka，

5、由式得2) 选取普通v带型号根据pc=6.6kw、n0=960r/min,选用a型普通v带。3）根据表,选取，且 大带轮基准直径为 按表 选取标准值，则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为 4）验算带速v 带速在525m/s范围内。5） 确定带的基准长度ld和实际中心距a 按结构设计要求初定中心距 由式得 由表6-6选取基准长度ld=1800mm。 由式得实际中心距a为： 中心距a 的变化范围为 6）校验小带轮包角 由式得7）确定v带跟条数z由式得根据、，查表6-4和表6-5， 可得。 由表 查得=0.93根据传动比i=3.51，查表6-6得则 得普通v带根数圆整得z=4。8）求初拉力f0及带

6、轮轴上的压力fq由表6-1查a型普通v带的每米长质量 q=0.10kg/m，根据式得单根v带的初拉力为 由式可得作用在轴上的压力fq为9)设计结果 选用5根a 型的v带，中心距a=450mm，带轮直径，轴上压力。五、齿轮传动设计设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动。已知：传递功率p=5.15kw,皮带带动，小齿轮转速273.5r/min，传动比i=3.51，单向运转，载荷平稳。使用寿命10年，单班制工作。（1）选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220250hbs；大齿轮选用45钢正火，硬度为170210hbs。因为是普通减速器，由表7-4选8级精度，要求齿面粗糙度。 （2）

7、按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为软齿面钢质齿轮，故主要失效形式为齿面点蚀，按齿面接触疲劳强度设计。斜齿齿面接触疲劳强度设计公式 1）转矩t1有前面算出的数据 2)载荷系数k查表7-6取k=1.13）齿数 和齿宽系数软齿面，取，则； 因为是软齿面，斜齿轮对称布置，查表 取4）许用接触应力和弯曲应力由图7-21查得 由图7-23查得 查得 由式可得同理： 故：根据 求得由表7-1取标准模数。中心距 （3）求齿轮主要尺寸 （4）验算齿根弯曲强度由，查表7-8得齿形系数 根据弯曲强度校核合格。 （5）验算齿轮的圆周速度v由表7-4可知，选8级精度是合适的。（6）计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图分度

8、圆直径，小数点后保留3位齿顶高 齿顶圆直径 齿根高 齿根圆直径 全齿高 标准中心距 （7）选择齿轮传动的润滑油粘度、润滑方式 因齿轮的圆周速度v<12m/s，所以选用浸油润滑，通常将大齿轮浸入油池中进行润滑，齿轮浸入油中的深度为一个齿高。由表7-11查得运动粘度值 六、轴的设计主动轴的设计1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经正火处理。查表13-1取查表 13-3取 2、按扭转强度估算轴径 查表14.1得c=107118。 则 因i轴上开有键槽，因增大轴颈以考虑键槽对轴强度的削弱,则直径应增大3%5%，取为31.3135.1

9、8mm，由设计手册取标准直径。 3、设计轴的结构并绘制结构草图上图要求手绘 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，又由于圆柱齿轮的齿根圆直径和轴径相差不多，所以可制成齿轮轴。将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸安装带轮。 1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形式，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考图如上图所示。齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。 2）确定各轴段的直径如图下图（图a）所示，不能标1 2 3，用d1 d2 d3等标注

10、上图要求手绘轴1（外伸端）直径最小，；考虑到要对安装在轴段1上的带轮进行定位，轴段2上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段3上安装轴承，轴段2必须满足小于轴承内径的标准，故取轴段2的直径，为38mm；轴段3安装轴承，必须满足轴承内径的标准，故；为了便于拆卸右轴承，可查出6208预选主动轴上的轴承，要验算它的寿命的。型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取，轴段5因是齿轮轴，因此5段的直径为齿轮的齿根直径，即；轴承是成对安装，因此，用相同的方法确定 3)确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为70，因此；为保证齿轮端面与箱体不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应留有一定的间距，取为间距15mm；为保证轴承安装在箱体轴承

11、座孔中（轴承宽度为18mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，说以轴段4的长度取为，用同样方法确定，轴承支点距离；根据箱体结构及带轮距轴承要有一定距离的要求，取；查阅有关的带轮手册取为60；根据轴承6208型宽度取，在轴段1上加工出键槽，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到，对于轴段1键宽b=10mm，槽深h=5.0mm，键长l=50mm。4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按设计结果画出轴的结构草图:（图a）4、按弯扭合成强度校核轴径 已知传递功率，主动轴的转速为，分度圆直径，转矩 圆周力 径向力 轴向力 1）画出轴

12、的受力图（图b） 2）作出平面的弯矩图（图c）支点反力为：i-i截面处的弯矩为 3）作垂直面内的弯矩图，支点反力为（图d） i-i截面左侧弯矩为 i-i截面右侧弯矩为 4）作合成弯矩图（图e） i-i截面：皮带轮的张紧力呢？上图要求手绘 5）转矩图（图f） 6）求单量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。i-i截面：7）确定危险截面及校核强度由于i-i截面直径最大，若此截面没有危险，则其他截面也就没有危险，因此只需校核i-i即可。 查表14.2得,满足的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。（5）修改轴的结构 因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。从动轴

13、的设计1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属小功率，对材料无特殊要求，故选45钢并经调质处理，由表14.7查得强度极限=650mpa，再由表14.2得许用弯曲应力。2、按扭转强度估算轴径根据表14.1得c=107118。又由式14.2得考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%,取为44.650.2mm。由设计手册标准直径。3、设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的安装配合顺序和固

14、定方式。参考上图，确定齿轮从轴的左端装入，齿轮的右端用轴肩定位，左端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。2）确定各轴端的直径如图1-1所示，轴段1直径最小，d1=50mm；考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位，轴段2上用轴肩，同时为能很顺利地在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径的标准，故取轴段2的直径，d2为55mm；用相同的方法确定轴段3、4的直径d3=60mm，d4=70mm；为了便于拆卸右轴承，可查出6211预选从动轴上的轴承，要验算它的寿命的。型滚动轴承的安装高度为4.5

15、mm，取d5=59mm。上图要求手绘3）确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为65mm，为保证齿轮固定可靠，轴段3的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为63mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，该间距为15 mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为21mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距内壁的距离为6mm，所以轴段4的长度取为21mm，轴承支点距离，根据箱体结构及联轴器距轴承距轴承盖要有一定距离的要求，取，查阅有关的联轴器手册取为70mm；在轴段1、3上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段

16、直径查手册得到，4）选定轴的结构细节，如圆角、退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图（图1-1）4、按弯曲合成强度校核轴径1）画出轴的受力图（图1-2）2）作水平面内的弯矩图（图1-3） 支点反力为i-i截面处的弯矩为ii-ii截面处的弯矩为 上图要求手绘3）作垂直面内的弯矩图（图1-4）支点反力为i-i截面左侧弯矩为 i-i截面右侧弯矩为 ii-ii截面处的弯矩为 4）作合成弯矩图（图1-5） i-i截面: ii-ii截面:5）求转矩图（图1-6） 6）求当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。i-i截面: ii-ii截面:7）确定危险截面及校核强度 由图

17、可以看出，截面i-i、ii-ii所受转矩相同，但弯矩，且轴上还有键槽，故截面i-i可能为危险截面。但由于轴径d3>d2，故也因对截面ii-ii进行校核。i-i截面: ii-ii截面: 查表14.2得，满足的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。 5、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。七、滚动轴承的选择及寿命计算选用深沟球轴承，前面轴设计时已预选了主动轴上的轴承为6028，从动轴上的轴承为6211.下一步应该分别验算它们的寿命已知主动轴的直径d主=40mm，转速，从动轴的直径，转速，工作温度正常，要求轴承预定寿命 应分别算出主动轴左右两个轴承的径向力fra1和fr

18、b1 同理，应分别算出从动轴左右两个轴承的径向力fra2和frb2主动轴上的轴承两个轴承，不能只验算一个。 1）求当量动载荷 查表15.12得,式中径向载荷系数x和轴向载荷系数y要根据值查取。是轴承的径向额定静载荷，未选轴承型号前暂不知道，故用试算法计算。根据表15.13，暂取，则，由，查表15.13得x=0.56，y=1.0，则 2）计算所需的径向额定动载荷值 由式15.6可得 3）选择轴承型号 查有关轴承的手册，根据d=40mm，选得6208轴承，其，其。6208轴承的，与初定值相近，所以选用深沟球轴承6208合适。从动轴上的轴承同理，两个轴承，不能只验算一个 1）求当量载荷p根据式15.

19、1得查表15.12得查表15.12得,式中径向载荷系数x和轴向载荷系数y要根据值查取。是轴承的径向额定静载荷，未选轴承型号前暂不知道，故用试算法计算。根据表15.13，暂取，则，由，查表15.13得x=0.56，y=1.0，则 2）计算所需的径向额定动载荷值 由式15.6可得 3）选择轴承型号查有关轴承的手册，根据选得6211轴承，其，。6210轴承的，与初定值相近，所以选用深沟球轴承6210合适。 轴承的润滑方式：滚动轴承最常用的润滑剂为润滑脂。应根据大齿轮的线速度大于还是小于1.5米、秒，选择轴承为油润滑或脂润滑。前面齿轮线速度已算出为0.904m/s，故用脂润滑。八、键的选择及其强度校核

20、（一）i轴键的选择（主动轴）轴段1与带轮配合的键：1）根据d1=35mm，从手册选取圆头（a型）平键，b=10mm，h=8mm，l=50mm（比轮毂长度小10mm）2）按式校核该联接的强度由表14.9查得，则该键联接强度足够。3）结论 选取 键 10×50gb/t1096（二）ii轴键的选择（从动轴）轴段1与联轴器配合的键1）根据d1=50mm，从手册选取圆头（a型）平键，b=14mm，h=9mm，l=60mm，（比轮毂长度小10mm）2）按校核该联接的强度查表14.9查得，则该键联接强度足够。 3）结论 选取 键 14×60gb/t1096轴段3与齿轮配合的键 1）根据d3=60mm，从手册选取圆头（a型）平键，b=18，h=11mm，l=55mm（比轮毂长度小8mm） 2）按校核该联接的强度查表14.9查得，则该键联接强度足够。3）结论 选取 键18×55gb/t1096九、联轴器的选择1、由于所连接的轴的转速较低，传递的转矩较大，减速器与工作机常不在同一底座上，而要求有较大的轴线偏移补偿。因此，选择十字滑块联