带式运输机设计

1、西安科技大学高新学院课程设计报告学 院 机电信息学院 课 程 带式运输机传动装置设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械1207班 姓 名 何盈刚 学 号 1202060715 指导教师 晁静 日 期 2015年 1月17日 西安科技大学高新学院机电信息学院目录任务书- 3 -第一章 课题题目及主要技术参数说明11.1课题题目11.2 主要技术参数说明11.3 传动系统工作条件11.4 传动系统方案的选择1第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算22.1 减速器结构22.2 电动机选择22.3 传动比分配22.4 动力运动参数计算3第三章V带传动设计43.1确定计算功率43.2确定V

2、带型号43.3确定带轮直径43.4确定带长及中心距53.5.验算包角53.6.确定V带根数Z63.7.确定粗拉力F063.8.计算带轮轴所受压力Q6第四章 齿轮的设计64.1齿轮设计步骤6第五章 轴的设计计算125.1从动轴设计125.2轴的结构设计17第六章 轴承、键和联轴器的选择296.1 轴承的选择及校核296.2 键的选择计算及校核296.3 联轴器的选择31第七章 减速器的润滑、密封及箱体的主要尺寸327.1 润滑的选择确定327.2密封形式337.3减速器附件的选择确定337.4箱体主要结构尺寸计算34第八章 润滑与密封354.1齿轮的润滑354.2滚动轴承的润滑364.3润滑油的

3、选择364.4密封方法的选取36参考文献36致谢37任务书课程设计目的根据国家教委机械设计课程教学基本要求，机械设计课程设计是高等工科院校机械类专业学生第一次全面的设计能力训练。通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，培养学生正确选择零件、确定尺寸和材料的能力，根据使用和维护要求，进行结构和制造工艺的设计，了解和掌握机械零件、机械传动装置的设计过程和方法。熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据，正确运用上述先修课中学过的知识，鼓励采用计算机绘图。课程设计要求通过传动方案的拟定，结构设计，设计计算，查阅有关标准和规范以及编写设计计算说明书，掌

4、握机械传动装置的设计步骤和方法，提高设计技能。机械设计课程设计包括： (1) 传动方案确定、传动比分配。(2) 电动机选择。(3) 带传动计算、带型选择。(4) 齿轮(蜗杆)几何尺寸计算。(5) 齿轮(蜗杆)材料选择和强度计算。(6) 轴的结构设计和强度校核。(7) 轴承选择、寿命计算。(8) 键连接设计计算。目录要层次清晰，目录的最后一项是无序号的“参考文献”。正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图清晰。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。设计计算说明书文中标题用四号宋体加粗，正文采用小四号宋体字。A4纸打印，1.25倍行距。左侧装订，装订线5mm，上、

5、下、左、右边距为20mm。参考文献格式要符合国家标准。课程设计注意事项学生应全面系统地掌握和深化机械设计课程基本理论和方法,培养机械运动方案设计和分析的能力,受到拟定机械运动方案设计和机构创新设计的能力训练，对机械运动学,动力学分析和设计方面有一较完整的认识. 教学场所应有绘图、集中讨论、多媒体演示及计算机编程环境及设施。课程设计内容设计参数： 运输带工作载荷2.5(KN)，运输带速度0.85 (m/s)，滚筒直径260（mm)，使用年限5年。课程设计简要操作步骤1查阅资料、熟悉题目 1天 2传动装置的总体设计 1天 3传动零件的设计计算 1天 4减速器装配图的设计、绘制 2天 5绘制零件图

6、2天 6编写设计计算说明书 2天7答辩 1天课程设计心得体会 通过对减速器的设计，让我们更加深入的了解到机械行业的设计、加工的流程，更深的体会到了机械设计的严谨态度和精密思维。从开始的设计假设到最后的推理验证，所有的过程都是经过精打细算的，逻辑思维很好的得到了锻炼，同时也让我们对于机械设计有了初步的了解，为以后步入社会奠定了一定的基础。另一方面，让我知道，要想做成一个产品，需要方方面面的知识的沉淀、经验的积累和一定的技巧，最后总要的是要敢于尝试，要在不断的尝试中积累经验获得更多的技巧。课程设计评语及成绩评 语成 绩指导教师（签名）日期：第一章 课题题目及主要技术参数说明1.1课题题目带式输送机

7、传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。1.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=2.5KN，输送带的工作速度V=0.85m/s，输送机滚筒直径D=260 mm。1.3 传动系统工作条件 带式输动机工作时运转平稳，经常满载。空载起订，单向运转，两班制工作（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年(每年按250天计算)三相交流电源的电压为380/220V。1.4 传动系统方案的选择第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=2500×0.

8、85/1000=2.125kw（二）总效率 = =0.96×0.97×0.99×0.96×0.99×0.99=0.87（三）所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw电动机选用Y132S-6,n满 = 960 r/min,同步转速为1000r/min。2.3 传动比分配 工作机的转速n=60×1000v/（D） =60×1000×0.9/(3.14×300) =57.325r/min 取 则电动机选用：Y132S-6=5.162.4 动力运动参数计算（一）转速n=960（r/min）=/=

9、/=960/3=320(r/min) =/=960/15.48=62（r/min） （二） 功率P （三） 转矩T =960(r/min)=320(r/min)=62(r/min)计 算 及 说 明结果将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 02.07370513.942 30.96 11.99023590.153 21.93157.331161.1824.0990.97 31.89357.3331157.97410.98第三章V带传动设计3.1确定计算功率查表得，则3.2确定V带型号按照任务书得要求，选择普通V带。根据及，查图确定选用A型普通V带。3.

10、3确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为75118mm，选择D1=100mm。（2）验算带速v =5.024m/s5m/sv30m/s,带速合适。（3）计算大带轮直径根据GB/T 13575.1-9规定，选取D2=315mm3.4确定带长及中心距（1）初取中心距a0得290.5a0830， 根据总体布局，初步取ao=400 mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得=1480.44mm根据标准手册，取Ld =1400mm。 (3)计算实际中心距=360mm验算a则得： 3.5.验算包角=145.8°120°，包角合适。3.6.确定V带根数

11、ZZ 根据dd1=100mm及n1=960r/min，查表得P0=0.97KW,P0=0.11KW。根据Ld=1400mm,查表得KL=0.96。根据，查表得。Z=3.82取Z=4（根）3.7.确定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.1/m,则F0=159.27N3.8.计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin=2×4×159.27×sin=1218N第四章 齿轮的设计 4.1齿轮设计步骤选用直齿圆柱齿轮，均用软齿面。齿轮精度用7级,选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为240HBS，失效形式为点蚀。（1）选

12、择材料及确定许用应力 初选小齿轮齿数，大齿轮齿数,取，取 查表得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa,大齿轮的接触疲劳强度极限=550MP。接触疲劳寿命系数安全系数S=1。按齿面接触强度设计 4-1 4-2 4-3 4-4 设齿轮按7级精度制造。取载荷系数K=1.3，齿宽系数 5-1-2小齿轮上的转矩， 4-5（2）计算应力循环次数、齿数和模数 4-6 4-7取标准齿轮 4-8齿数取模数 取 m=3（3）根据选择的结果确定圆周速度 4-9（4）齿宽 4-10 4-11（5）齿高比b/h 4-12 4-13（6）载荷 查表得,根据V=0.907m/s,7级精度，查表得Kv=1.03,直齿轮假设

13、，查表得 ，由表查得KHB=1.421。 4-14（7）按实际载核系数校正计算所得分度圆直径： 4-15（8）校核齿轮弯曲强度 由表7-5得齿形系数和应力修正系数分别为：YFa1=2.65,YSa1=1.58;YFa2=2.163,YSa2=1.808由应力循环次数查表得弯曲疲劳强度寿命系数KFN1=0.91,KFN2=0.93 由图查得两齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4得： 5-16 5-17（9）计算圆周力： 5-18（10）计算齿轮齿根弯曲应力 得： 5-19 （11）齿轮几何参数的计算： 5-20 取验算： 5-21 与假设条件符合 所以

14、合适PC=3.6KW选用A型普通V带D1=100mmv =5.024m/s,带速合适D2=315mm取ao=400 mm取Ld =2500mm中心距a=815.32mm包角=161.73°包角合适K=0.91Z=4(根)F0=159.27NQ=1218N【H1】=534MPa【H2】=528MPa【F1】=325MPa【F2】=252.43MPa=m=3V=0.46m/sKF=1.756=62.86mm=325MPa=252.43MPaFt=2019.4N64.82MPa60.55MPaB1=72mmB2=78mm第五章 轴的设计计算5.1从动轴设计1、选择轴的材料 确定许用应力选轴

15、的材料为45号钢，调质处理。查表知 2、按扭转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：按扭转强度初估轴的直径,查表14-2得c=118107,取c=112则: 轴2： 考虑到直径最小处安装大皮带轮需要开一个键槽，将加大5%7%，即大至40.841.64,取确定轴1的直径取轴一直径为41mm，带轮轮毂长l=（1.52）41mm=6680mm，取带轮轮毂长l=70mm，则与带轮配合的轴头长度取。3、轴1的结构设计确定轴1各段的尺寸1. I-2段轴头长度为了保证半联轴器轴向定位的可靠性，应该略小于，所以。2. -段轴身的直径

16、，2段轴高度h=（0.070.1）d=3.364.8mm，但应该轴肩几乎不承受轴向力，故取h=3.5mm， 则确定，选择滚动轴承型号，取查轴承样本，选用型号为33118的单列圆锥滚子轴承，其内经d=9外径D=110MM 宽度T=30MM.3. -段轴头的直径，为安装方便，应该略大于,取mm。4. -段 轴头长度，为了使套筒端面可靠压紧齿轮，应该略小于齿轮轮毂的宽度，取。5. -段轴肩的长度，齿轮的定位肩高h=（0.070.1）=4.97，取h=5mm，则 6. -段轴环的长度，齿环的宽度b1.4h=1.4×5=7mm，取7. -段轴颈长度，取8. -段轴身的直径，查轴承样本，轴承定位

17、周肩的高度h=5mm， 9. -段轴身的长度，轴承端盖的总厚度（由结构设计确定）为20mm，为便于轴承端盖右端的拆卸及对轴承添加轮滑油，取端盖外端面与半联轴器右端的距离为l=30mm，。10. -段的长度，a=16 s=8mm，则-轴段的长度。C=20mm，则4 、轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接；齿轮处的平键选择A型普通平键，由查设计手册，平键截面尺寸键长为50mm，齿轮轮毂与轴的配合，为保证对中良好，采用较紧的过渡配合，配合为。半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接；半联轴器与轴连接，按由参数文献1表6-1得平键截面,键槽用键槽铣刀加工，长为63mm；同时为了保证

18、半联轴器与轴的配合，为保证对中良好，故选择半联轴器与轴配合为。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。5) 确定倒角和圆角轴两端的倒角，根据参考文献2表15-2，取倒角为。各轴肩处圆角半径，考虑应力集中的影响，由轴段直径查手册，见图3-3。6）绘制轴的结构与装配草图轴的结构与装配草图如图3-3所示5、求轴上载荷1）计算齿轮受力高速级小齿轮的分度圆直径： 6-3圆周力： 径向力：轴向力：对轴心产生的弯矩： 圆周力，径向力及轴向力的方向如图3-3所示。2）绘制弯矩图和扭矩图首先根据轴的结构图（图3-3）做出轴的计算简图（图3-4），在确定轴承的支点位置时，应从手册中查

19、取a值。对于30205型圆锥滚子轴承，由参考文献1中查得。因此，作为简支梁的轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图3-4）。 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的，的值列于下表3-6（参看图3-4）。表3-6截面C处计算结果载荷水平面H垂直面V支反力F，弯矩M总弯矩扭矩T7.轴2的设计 已知参数：5.2轴的结构设计1）确定轴上零件的装配方案如图3-3所示，齿轮可分别从轴的左、右两端安装。为方便表述，记轴的左端面为，并从左向右每个截面变化处依次标记为、，对应每段的直径和长度则分别记为、和、。c=1122）确定轴的最小取直径(1)

20、估算轴的最小直径。-轴段仅受转矩作用，直径最小。选取轴的材料为45钢调质处理,根据参考文献1表12-5，取，于是得 单键槽轴径应增大5%7%，即增大至24.1524.61mm。取。（2）选择输入轴联轴器型号。联轴器的计算转矩 ，查参考文献1表15-1，考虑到转矩变化很小，故取工作情况系数，则 按照计算转距应小于联轴器公称转矩条件，查标准GB/T5014-2002，选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩。半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。（3）确定轴的最小直径。应满足，取。3) 确定各轴段的尺寸-轴段轴头长度。为了保证半联轴器的轴向定位可靠性，应略小于,取。-段轴身的直径

21、。处轴肩高，但因该轴几乎不承受轴向力，故，则。确定，选择滚动轴承型号。取，查轴承样本，选用型号为30309的单列圆锥滚子轴承，其内经，外径，宽度。-段轴头的直径。为了方便安装，应略大于，取。-段轴头的长度。为使套筒端面可靠的压紧齿轮，应略小于齿轮轮毂的宽度，取。-段轴环的直径。齿轮的定位周肩，高度，取，则。-段轴环的长度。轴环宽度，取。、-段轴身的直径。查轴承定位轴肩的高度。-段轴颈长度。取。-段轴身的长度。轴承端盖的总厚度为20mm，为了便于轴承端盖的拆卸及对轴承添加润滑剂，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离。-轴段的长度。则。-轴段的长度。，则。4) 轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴

22、的周向固定均采用平键联接；齿轮处的平键选择A型普通平键，由查设计手册，平键截面尺寸键长为63mm，齿轮轮毂与轴的配合，为保证对中良好，采用较紧的过渡配合，配合为。半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接；半联轴器与轴连接，按由参数文献1表6-1得平键截面,键槽用键槽铣刀加工，长为；同时为了保证半联轴器与轴的配合，为保证对中良好，故选择半联轴器与轴配合为。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。5) 确定倒角和圆角轴两端的倒角，根据参考文献2表15-2，取倒角为。各轴肩处圆角半径，考虑应力集中的影响，由轴段直径查手册，见图3-3。6）绘制轴的结构与装配草图轴的结构与装配

23、草图如图3-3所示 图3-3 高速轴结构与装配草图2.求轴上载荷级别高速级低速级 /mm 齿宽/mm；1）计算齿轮受力低速级大齿轮的分度圆直径： 圆周力：径向力：轴向力：对轴心产生的弯矩：圆周力，径向力及轴向力的方向如图3-3所示。2）绘制弯矩图和扭矩图首先根据轴的结构图（图3-3）做出轴的计算简图（图3-4），在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于30205型圆锥滚子轴承，由参考文献1中查得。因此，作为简支梁的轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图3-4）。 从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的，的值列于下表3-6。

24、表3-6截面C处计算结果载荷水平面H垂直面V支反力F，弯矩M总弯矩扭矩T3.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，根据参考文献2式（15-5）及上表中的数据，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 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由参考文献2表15-1得。因为，故安全。 图3-4 高速轴弯矩图和扭矩图4.疲劳强度精确校核(1）确定危险截面不计轴向力产生的压应力的影响。由于在估算时放大了5%以考虑键槽的影响，而且截面A、B是承受转矩，故不必校核；截面C上应力最大，但由于过盈配合和键槽引起的应力集中均在该轴段

25、俩端，故也不必校核；截面、处应力接近最大，应力集中相近，且最严重，但截面不受转矩作用，故不必校核。截面为危险截面，截面的左右俩侧均需校核。(2）截面左侧强度校核抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面左侧的弯矩：截面上的弯曲应力：截面上的扭矩切应力：平均应力和应力副：弯曲正应力为对称循环应力，则；扭转切应力为脉动循环应力，。查表12-2可得45钢调制的力学性能为。由，查表3-4，并经插值计算可得轴肩理论应力集中系数： 由，查图3-17，并由插值计算值可得材料的敏感系数： 则有效应力集中系数： 由查图3-18，可得尺寸及截面形状系数：由查图3-19，可得扭转剪切尺寸系数。轴按磨削加工，由，查图3-20，

26、表面质量系数。轴未经表面强化处理，则表面强化系数。疲劳强度综合影响系数为对于45钢等效系数：，取，取。仅有弯矩正应力是的计算安全系数：仅有扭转切应力时的计算安全系数：弯扭联合作用下的计算安全系数：材料均匀，载荷与应力计算精确，设计安全系数,故疲劳强度安全。（3）截面右侧强度校核抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面左侧的弯矩：截面上的弯曲应力：截面上的扭矩切应力：平均应力和应力副：弯曲正应力为对称循环应力，则；扭转切应力为脉动循环应力，。由查图3-10，并经插值计算可得过盈配合处的，并取。轴按磨削加工，由，查图3-20，表面质量系数。轴未经表面强化处理，则表面强化系数。疲劳强度综合影响系数为对于45

27、钢等效系数：，取，取。仅有弯矩正应力是的计算安全系数：仅有扭转切应力时的计算安全系数：弯扭联合作用下的计算安全系数：材料均匀，载荷与应力计算精确，设计安全系数,故疲劳强度安全。(4静强度安全系数校核该设备无大的瞬时过载和严重的应力循环不对称，无需静强度校核。（5）绘制轴的零件工作图D1=41mm D2=25mmd23=49mmd34=55mmD=110mmT=30mmmml23=50mml34=56mml67=84mmd1=72.73mmFt1=2627NFr=965N=369NM=13418N.mmd2=23mmd0min=24mmTca=477.36N.mdmin=24mmL12=58mm

28、d23=29mmL56=25mml23=50mmL34=52mmL67=84mm第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=1557.57 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=10881201预期寿命为：5年，单班制L=5×300×8=12000<轴承寿命合格6.2 键的选择计算及校核（一）从

29、动轴外伸端d=42，考虑键在轴中部安装故选键10×40 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=25959.5<则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14×52 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=222510<则强度足够，合格从动轴承 2个从动轴外伸端键10×40 GB/10962003与齿轮联接处键14×52 GB/T10962003计 算 及 说 明结果6.

30、3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550×=418.374选用LT7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=500，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=40，轴孔长度L=112LT7型弹性套住联轴器有关参数选用TL8型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(N·m)许用转速n/（r·轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型LT725036004011265HT200Y型A型第七章 减速器的润滑、密封及箱体的主要尺寸7.1 润滑的选择确定 (1)润滑方式 1.

31、齿轮V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑 (2)润滑油牌号及用量齿轮浸油润滑轴承脂润滑计 算 及 说 明结果齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于V<3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部7.3减速器附件的选择确定列表说明如下：齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂计 算 及 说 明结果名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6×16GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M8×25GB 57821986销定位235A6×40GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10G