带式运输机传动装置设计

1、 课程设计说明书课程名称：机械设计设计题目：带式运输机传动装置的设计 目录1. 课程设计任务书22. 传动装置总体设计方案23. 电动机的选择34. 确定传动装置的总传动比和分配传动比35. 计算传动装置的运动和动力参数46. 齿轮的设计57. 滚动轴承和传动轴的设计108. 键联接设计149. 箱体结构的设计3210. 润滑密封设计3311. 联轴器设计3312. 参考文献331.课程设计任务书1.1题目：带式运输机传动装置的设计1.2已知条件:1） 工作条件：两班制、连续单向运转、载荷较平稳、室内、有粉尘、环境最高温度35；2） 使用折旧期：8年；3） 修间隔期：四年一次大修，两年一次中修

2、，半年一次小修；4） 动力来源：电力、三相交流、电压:；5） 运输带速度允许误差：；6） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。1.3设计数据：1） 输送带工作拉力；2） 输送带工作速度；3） 滚筒直径；4） 运输带与卷筒之间及卷筒轴承的摩擦影响已经在中考虑2传动装置总体设计方案2.1传动方案选择：选用二级同轴式圆柱齿轮减速器如图：1运输带，2卷筒，3联轴器，4二级圆柱齿轮减速器（包含：5高速级齿轮传动、7中间级齿轮、8低速级齿轮传动），6原动机2.2主要部件选择：设计及说明结果原动机因为在室内工作，有相应的电源，所以选择电动机。并且电动机有与被驱动的工作机械连接简便，类型型号较多，

3、运动特性多样，可以满足不同类型的机械的工作要求，便于选择。选用电动机高速级联轴器电动机轴与减速器轴连接用的联轴器，因转速高，为减小起动载荷、缓和冲击应选择具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器。选用弹性联轴器低速级联轴器减速器低速轴与传输机轴连接用的联轴器，因转速较低，不必要求有较小的转动惯量，但传递转矩交大，又因为减速器与传输机不在同一底座上，要求有较大的轴线便宜补偿，因此常选无弹性元件的挠性联轴器。选用齿式联轴器齿轮为使齿轮传动平稳，降低噪音，提高齿轮啮合的重合度选用斜齿圆柱齿轮。选用斜齿圆柱齿轮轴承因为此减速器轴承所受轴向力不大可选用球轴承选用球轴承2.3辅助部件：观察孔盖,油标和油尺,放油

4、螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等。2.4该方案的优缺点：优点缺点结果1.瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠；2.径向尺寸小，结构紧凑；3.两大齿轮直径相近，利于浸油润滑。1.轴向尺寸大，中间轴较长，刚度差，且中间轴承润滑困难；2.要保证两级传动中心距相同。该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠稳定。3.电动机选择设计及说明结果类 型Y系列（IP44）可防尘、工作环境温度不超过相对湿度不超过额定电压，频率。选用Y系列（IP44）全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机功 率由机械设计课程设计手册表1-7可知：输送机有效功率为弹性联轴器传动效率 齿

5、式联轴器传动效率球轴承传动效率(三对) 齿轮传动效率（8级精度一般齿轮传动）卷筒传动效率从电动机到工作机传送带间的总效率所需的电动机功率所需的电动机功率转 速综合考虑电动机价格和传动装置的尺寸、质量等因素，为使传动装置结构紧凑，选用同步转速为的电动机。同步转速型 号由机械设计课程设计手册表12-1，根据电动机类型、功率和转速，选定电动机型号为Y100L2-4。其主要性能如下表：选用型号为Y100L2-4全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机额定功率/kw满载转速/(r/min)314302.22.34.传动比的分配设计及说明结果分 配 传 动 比电动机的满载转速传输机输入轴的转速传动系统的总传动比为

6、了便于浸油润滑两级大齿轮直径应尽量相近取此时实际转速与要求转速的相对误差为满足要求。5.传动系统的运动和动力参数计算设计及说明各 轴 转 速从电动机到输送机滚筒轴分别为0轴、1轴、2轴、3轴、4轴； 0轴转速1轴转速2轴转速 3轴转速卷筒轴转速各 轴 功 率0轴的输出功率1、2、3轴的输入功率：卷筒轴输入功率各 轴 的 转 矩电动机轴的输出转矩1、2、3轴输入转矩：卷筒轴 结 果 汇 总轴名称转速n/(r/min)功率P/kw转矩T/(Nm)0轴14303201轴14302.97619.872轴317.82.884.153轴70.62.635253.397卷筒轴70.62.53242.156.

7、高速级齿轮设计6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数设计及说明结果类型按简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。斜齿精度运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。8级材料小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。40Cr（调质）、45钢（调质）齿数为避免根切，又要避免模数过小，选用小齿轮齿数。大齿轮齿数 取。螺旋角初选螺旋角6.2按齿面接触疲劳强度设计设计计算公式：（1） 按齿面接触强度计算：1） 试选载荷系数。2） 由机械设计图10-30，选取区域系数。3） 由机械设计图10-26查得4） 计算小齿

8、轮传递的转矩 5） 由机械设计表10-7选取齿宽系数。6） 由表机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数7） 由机械设计图10-21按齿面硬度查得： 小齿轮的接触疲劳强度极限：大齿轮的接触疲劳强度极限：8） 由机械设计式10-13计算应力循环次数： 9） 由机械设计图10-19查得接触疲劳强度寿命系数：，10） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率1，安全系数S=1由机械设计式10-12得：（2）计算1） 试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得2） 计算圆周速度3） 计算齿宽及模数4） 计算纵向重合度5） 计算载荷系数K已知使用系数；根据，8级精度，由机械设计图10-8查得动载荷系数由机械设计表10-

9、4查得8级精度，小齿轮相对于支承对称布置，齿向载荷分布系数由机械设计图10-13查得假定，由表10-3查得齿间载荷系数：。故载荷系数：6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得7） 计算模数6.3按齿根弯曲强度设计由机械设计式10-17：（1）确定计算参数1) 计算载荷系数2) 根据纵向重合度，从图机械设计10-28查得螺旋角影响系数3) 计算当量齿数4) 查取齿形系数由机械设计表10-5查得5) 查取应力校正系数 由机械设计表10-5查得6) 由机械设计图10-20查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限7) 由机械设计图10-18查得弯曲疲劳强度寿命系数

10、8) 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，由式机械设计10-12得9) 计算大小齿轮的大齿轮的数据大（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则这样设计出的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。6.4几何尺寸的计算（1）计算中心距将中心距圆整为89mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算大、小齿轮的齿根

11、圆直径（5）计算齿轮宽度圆整后取；6.5验算固合适。6.6主要几何参数和几何尺寸计算结果模数齿数螺旋角小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径中心距齿宽7低速级齿轮设计7.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数设计及说明结果类型按简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。斜齿精度运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。8级材料小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。40Cr（调质）、45钢（调质）齿数为避免根切，又要避免模数过小，选用小齿轮齿数。大齿轮齿数 取。螺旋角初选螺旋角7.2按齿面接触疲劳强度设计设计计

12、算公式：（2） 按齿面接触强度计算：11） 试选载荷系数。12） 由机械设计图10-30，选取区域系数。13） 由机械设计图10-26查得14） 计算小齿轮传递的转矩 15） 由机械设计表10-7选取齿宽系数。16） 由表机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数17） 由机械设计图10-21按齿面硬度查得： 小齿轮的接触疲劳强度极限：大齿轮的接触疲劳强度极限：18） 由机械设计式10-13计算应力循环次数： 19） 由机械设计图10-19查得接触疲劳强度寿命系数：，20） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率1，安全系数S=1由机械设计式10-12得：（2）计算8） 试算小齿轮分度圆直径，由计算公

13、式得9） 计算圆周速度10） 计算齿宽及模数11） 计算纵向重合度12） 计算载荷系数K已知使用系数；根据，8级精度，由机械设计图10-8查得动载荷系数由机械设计表10-4查得8级精度，小齿轮相对于支承对称布置，齿向载荷分布系数由机械设计图10-13查得假定，由表10-3查得齿间载荷系数：。故载荷系数：13） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得14） 计算模数6.4按齿根弯曲强度设计由机械设计式10-17：（1） 确定计算参数1） 计算载荷系数2） 根据纵向重合度，从图机械设计10-28查得螺旋角影响系数3） 计算当量齿数4） 查取齿形系数由机械设计表10-5查得5）

14、查取应力校正系数 由机械设计表10-5查得6） 由机械设计图10-20查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限7） 由机械设计图10-18查得弯曲疲劳强度寿命系数8） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，由式机械设计10-12得9） 计算大小齿轮的大齿轮的数据大（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则这样设计出的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。6.4

15、几何尺寸的计算（1）计算中心距将中心距圆整为164mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算大、小齿轮的齿根圆直径（5）计算齿轮宽度圆整后取；7.5验算固合适。6.6主要几何参数和几何尺寸计算结果模数齿数螺旋角小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径中心距齿宽8.高低速齿轮调整高低速齿轮的几何参数和几何尺寸如下表：几何参数高速级齿轮低速级齿轮模数齿数螺旋角小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径中心距齿宽由上表可知高速级齿轮的中心距小于低速级齿轮，产生干涉。并且高速级齿轮的模数（取决于齿根弯曲疲劳强度）、直径（取决于齿面接触疲劳强度）都小于

16、低速级齿轮。为满足同轴式减速器中心距必须相等的要求，可以把高速级齿轮的模数、齿数都修正为与低速机齿轮相同。这样，高速级齿轮便有足够的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度储备。修正值如下表名称高速级齿轮低速级齿轮法面模数端面模数齿数螺旋角小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径中心距齿宽因为，小齿轮的齿根到键槽的底部距离，并且齿顶圆直径可以做成是实心结构的齿轮。大齿轮可以做成腹板式结构9.传动轴及轴承装置、键的设计9.1输入轴及轴承装置、键的设计（1）传动系统的动力参数：轴名称转速n/(r/min)功率P/kw转矩T/(Nm)1轴14302.97619.87（2） 求作用在齿轮上的力（3）初定轴的最小直径

17、1） 选轴的材料为钢，调质处理。2） 根据机械设计表，取。于是由式15-2初步估算轴的最小直径。这是安装联轴器处轴的最小直径，由于此处开键槽，校正值。3） 联轴器的计算转矩 ，查机械设计表14-1取，则。查机械设计手册表8-5，选用GB/T 43232002中的LT3型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，相应地,轴段1的直径，轴孔长度,型轴孔,C型键。联轴器主动端的代号：LT3联轴器 GB/T 43232002。（4）轴的结构设计）拟定轴上零件的装配方案） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1 轴段1的长度应比联轴器主动端轴孔长度略短,故取。为满足半联轴器的轴向定位要求，1-

18、2轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径。2 初步选择滚动轴承。因轴承不仅受径向力的作用，而且承受轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计手册表P73页6-6选取角接触球轴承7004AC GB/T 292-1994：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸a/min基本额定极限转速dDBrsR1sdaDaras动载荷Cr静载荷C0r脂润滑油润滑minminmax/kN/(1000r/min)7004AC2042120.60.1525370.613.2105.781419故选用，。轴段4上安装齿轮，为便于齿轮的安装,应略大与,可取齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面

19、上,即靠紧,轴段4的长度应比齿轮毂长略短,若毂长与齿宽相同,已知齿宽,故取3 齿轮右端用肩固定,由此可确定轴段5的直径, 轴肩高度,取,故取。为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段6的直径应根据角接触球轴承7004AC GB/T 292-1994的定位轴肩直径确定,即。4 轴承端盖由机械设计手册表11-10得螺钉直径，总宽度为 ，取，总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故5 取齿轮端面与机体内壁间留有足够间距,取 ,取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离，已知轴承宽度。故至此，已经确定了轴

20、的各段直径和长度。） 轴上零件的周向定位1 半联轴器与轴的周向定位均采用圆头平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，故选择GB/T 1096 键 ，半联轴器与轴的配合为。2 为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选轮毂与轴的配合为，采用圆头平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，故选择GB/T 1096 键 ，选择半联轴器与轴的配合为。3 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为；） 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计课程设计手册表1-27，取左轴端倒角，右轴端倒角。（5）求轴上的载

21、荷1）画轴的受力简图取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得,）计算支承反力在水平面上在垂直面上 故 总支承反力3）画弯矩T图 故 4）画转矩图：5）弯矩扭矩汇总：载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力，由机械设计表15-4得：前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计P362页表15-1查得，因此，故安全。因为所以无需进行精确校核疲劳强度（7） 校核键连接强度联轴器: 查表得.故强度足够.齿轮: 查表得.故强度

22、足够.（8）校核轴承寿命1 已知，轴向:，两轴承的径向反力2 计算当量载荷、先计算派生轴向力根据机械设计P322页表13-7及公式：；所以轴承2被压紧，所以轴承1的轴向力根据机械设计P321页;所以; 3 轴承寿命计算根据机械设计P321页取。因为P1 轴段1的长度应比联轴器主动端轴孔长度略短,故取。为满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制处一轴肩，轴肩高度,故取段的直径。2 初步选择滚动轴承。因轴承不仅受径向力的作用，而且承受轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计手册表P73页6-6选取角接触球轴承7010AC GB/T 292-1994：轴承代号基本尺寸/

23、mm安装尺寸a/min基本额定极限转速dDBrsR1sdaDaras动载荷Cr静载荷C0r脂润滑油润滑minminmax/kN/(1000r/min)7010AC50801610.35674123.225.2216.79故选用，。轴段4上安装齿轮，为便于齿轮的安装,应略大与,可取齿轮左端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮左端面上,即靠紧,轴段4的长度应比齿轮毂长略短,已知齿宽,故取。3 齿轮右端用轴肩固定,由此可确定轴段5的直径, 轴肩高度,取,故取。为减小应力集中,并考虑右轴承的拆卸,轴段6的直径应根据角接触球轴承7010AC GB/T 292-1994的定位轴肩直径确定,即。4 轴承端盖由机

24、械设计手册表11-10得螺钉直径，总宽度为 ，取，总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故5 取齿轮端面与机体内壁间留有足够间距,取 ,取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离，已知轴承宽度。故至此，已经确定了轴的各段直径和长度。） 轴上零件的周向定位1 半联轴器与轴的周向定位均采用圆头平键连接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，故选择GB/T 1096 键 ，半联轴器与轴的配合为。2 为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选轮毂与轴的配合为，采用圆头平键连

25、接。按由机械设计课程设计手册表4-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，故选择GB/T 1096 键 ，选择半联轴器与轴的配合为。3 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为；） 确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计课程设计手册表1-27，取左轴端倒角，右轴端倒角。（5）求轴上的载荷1）画轴的受力简图取齿轮齿宽中间为力作用点,则可得,）计算支承反力在水平面上在垂直面上 故 总支承反力3）画弯矩T图 故 4）画转矩图： 5）弯矩扭矩汇总：载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（

26、即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力，由机械设计表15-4得：前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计P362页表15-1查得，因此，故安全。因为所以无需进行精确校核疲劳强度（7） 校核键连接强度联轴器: 查表得.故强度足够.齿轮: 查表得.故强度足够.（8）校核轴承寿命4 已知，轴向:，两轴承的径向反力5 计算当量载荷、先计算派生轴向力根据机械设计P322页表13-7及公式：；所以轴承2被压紧，所以轴承1的轴向力根据机械设计P321页;所以; 6 轴承寿命计算根据机械设计P321页取。因为P1 初步选择滚动轴承。因轴承不仅受径

27、向力的作用，而且承受轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查机械设计手册表P73页6-6选取角接触球轴承7006AC GB/T 292-1994：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸a/min基本额定极限转速dDBrsR1sdaDaras动载荷Cr静载荷C0r脂润滑油润滑minminmax/kN/(1000r/min)7006AC30551310.33649116.414.59.859.514故选用。根据输入输出轴的定位，可得轴1、5段的长度为；轴段2上安装齿轮，为便于齿轮的安装,应略大于,可取，小齿轮左端、大齿轮右端用套筒固定,为使套筒端面顶在齿轮端面上,即靠紧,轴段2、6的长度、应比齿轮毂长略短,已知齿宽,故取、。2 小齿轮右端、大齿轮左端用轴肩固定,由此可确定轴段3的直径, 轴肩高度,取。为便于输入输出轴相邻端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取过渡段