机械设计-带式输送机传动装置课程设计说明书

1、课程设计说明书课程名称：机械设计设计题目：带式输送机传动装置院 系：学生姓名：学 号：专业班级：指导教师：2010 年3 月 19 日i课程设计任务书设计题目带式输送机传动装置学生姓名院系班级设计要求：载荷平稳,原动机为电动机，齿轮单向传动，单班制工作（每班8小时），运输 带速度误差为土 5%减速器使用寿命5年，每年按300天计,大批量生产。原始数据：鼓轮的扭矩T（ N2m = 800 N.m输送带速度 V（m/s） = 0.82 m/s滚筒直径 D（mm） = 300 mm学生应完成的工作：1 .编写设计计算说明书一份（6000-8000字）。2 减速器部件装配图一张（A0或A1）;3.绘制

2、零件图2-3张。参考文献阅读：1 濮良贵纪名刚机械设计北京：高等教育出版社，20092 宋宝玉 吴宗泽.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，20093 陈铁鸣.机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社，20094 孙桓.陈作模.葛文杰.机械原理.北京：高等教育出版社，2008.工作计划：1. 设计准备工作1天2. 总体设计及传动件的设计计算2天3. 装配草图及装配图的绘制5天4. 零件图的绘制1天5. 编写设计说明书1天任务下达日期：2009年3月8日任务完成日期：2009年3月19日指导教师（签名）：学生（签名）：带式输送机传动装置摘 要：机械设计课程设计是培养学生具有设计简单机

3、械能力 的一个重要教学环节，其目的是：综合运用机械设计课程及有关先修课程的理论和生产 实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩 固和扩展。学习和掌握设计机械传动和简单机械的基本方法与步 骤，培养学生工程设计能力及分析问题、解决问题的能力。提高学生在计算、 制图、运用设计资料、 进行经验估算、 手工绘制设计图等机械设计方面的基本技能以及机械 CAD 技术。关键词：电动机、齿轮、轴、减速器3目录1. 设计方案 51.1传动装置总体组成及特51.2传动装置总体设计图 52. 方案实施62.1选择电动机 62.2计算传动比 72.3计算传动装置的运动和动力参数 72.4齿轮传动设计 82.

4、5轴的设计计算 152.6校核、验算 192.7箱体参数 223. 收获与致谢244. 参考文献24附件2541.设计方案1.1.传动装置总体组成及特点带式输送机传动装置由电机、减速器、工作机组成。特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较 大的刚度。1.2传动装置总体设计图如下所示：52.方案实施2. 1.选择电动机(1) 电动机所需工作功率为:P尸 FV 10002TF=T R= =23 800/ 300=5300N D则：Pw= 53003 0.82 / 1000=4.37KW(2) 整个系统的机械效率:nnnnnnnnnn =123456789n 2 -卷筒效率

5、n 4 - III 轴轴承效率n 6 -II 轴轴承效率n 8 - I 轴轴承效率=0.97 3 0.95 3 0.98 3 0.98 3 0.98 3 0.98 3 0.98 3 0.98 3 0.99 =0.81n1-卷筒轴承效率n3-低速级联轴器效率n5-低速级齿轮啮合效率n7-高速级齿轮啮合效率n9-高速级联轴器效率贝U: Pd= Pw / n =4.37 KW/ 0.81=5.40 KW门=(V3 603 1000) / n D=0.82 m/s 3 10003 60/ n 3 300 mm=52 r/minnd 二 nw i=52 3 (8 40)=4162080 r/min故，选

6、择电动机型号为丫132M6其他参数如下表所示：型号Y132M6额定功率5.5 KW同步转速1000 r/mi n满载转速960 r/mi n轴的中心高132 mm电动机轴径38 mm启动转矩/额定转矩2.022计算传动比(1) 分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便 润滑。(2) 总传动比 由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速 n,可得传动装置总传动比为 i = nm/ nw = 960/ 52= 18.46(3) 分配传动装置传动比ii=( 1.2i.3) i2式中i1、i2分别为高速级齿轮和减速器低速级齿轮的传动比。初取比值为1.2，则经计算得到：ii=4

7、.70 , i2=3.922.3 .计算传动装置的运动和动力参数(1 )电动机轴转速：n m=960 r/mi n输出功率：Pd=5.40 KW输出转矩：Td=955CB Pd / nm =95503 5.40/960 = 53.72 Nm(2) 对于轴 I:转速 n1= n m= 960 r/min输入功率 P仁 Pd2 n 9 = 5.40 KW3 0.99=5.35 KW 输出功率 Pi 出=Pi3 n 8 = 5.35 KW3 0.98=5.24 KW输入转矩 Ti=Td2 n 9=53.72 Nm3 0.99=53.18 Nm(3) 对于轴 II :转速 n2=ni/i 1=960

8、r/min / 4.70=204 r/min输入功率 P2=P12 n 82 n 7=5.35 KW3 0.98 3 0.98=5.14 KW输出功率 P2 出=F23 n 6=5.14 KW3 0.98=5.04 KW输入转矩 T2=T12 n 82 n 72 i 1=53.18Nm3 0.98 3 0.98 3 4.70=240.05 Nm(4) 对于轴 III :转速 n3=n2/i 2=204 r/min / 3.92=52 r/min输入功率 P3=P22 n 62 n 5=5.14 KW3 0.98 3 0.98=4.94 KW输出功率 P3 出=P33 n 4=4.94 KW3

9、0.98=4.84 KW输入转矩 T3=T22 n 62 n 52 i 2=240.05 Nn3 0.98 3 0.98 3 3.92=903.73 Nm 各轴具体参数如下表所示：轴名功率P KW输入转矩T Nm转速r/min输入输出电动机轴5.4053.72960I轴5.355.2453.18960II轴5.145.04240.05204III轴4.944.84903.73522.4齿轮传动设计(1) 选取直齿圆柱齿轮，7级精度(GB/T190095.1- 2001)(2) 高速级齿轮设计小齿轮选取材料为40Cr,调质处理，齿面硬度为280 HBS大齿轮选取材料为45钢，调质处理，齿面硬度为

10、240 HBS,两者材料硬度相差为40 HBS初选小齿轮齿数为Z仁24,贝大齿轮齿数 Z2=i 13 Z1=4.703 24=112.8，可取Z2=1138按齿面接触强度设计:dt - 2.322KJ1 dU 1(ZHZE)2u十9#确定个参数的值：试选 Kt=1.5, Ti=9550 P 1/ n仁53.22 Nmi去宽度系数d =1,材料的弹性影响系数Ze =189.8MPa2 ,查表得，小齿轮的接触疲劳强度极限、Hiim1=600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限H lim 2 =550 MPa计算应力循环次数，叫=60n1j L=603 9603 12000=73 108hN2 = N1

11、 Z2 =73 108 h3 4.7=1.5 3 108h 乙由此可得：KX1=0.95K ； X2 =0.97取失效概率为 1%安全系数 S=1，二Hh= Khn1= Hlim1 =0.953 600=570 MPa SKh2=_=0.973 550=533.5 MPa计算小齿轮分度圆直径:d"詈仁E)2=2.321.5 53.22V 15.704.70汉(I898)2533.5=53.92mm#计算圆周速度：60 10003.14 53.592 96060 1000=2.69m/ s#计算齿宽b和模数mt计算齿宽bb= d d1t =53.92 mm#计算摸数mtditmt =t

12、Zi隙2233mm计算齿宽与高之比h齿高h=2.25mt =2.25 3 2.233=5.02 mmb 53.592h= 5.02= 10.6810#计算载荷系数：使用系数Ka=1 根据v = 2.69m/s,7级精度，得动载系数Kv=1.10，直齿齿轮，Kh：. = Kf：.=1.0,Kh =1.420 , Kf ：=1.34，得：K = K上 K； Kh- Kh： =13 1.103 1.03 1.420=1.5623 3则，d1=d1t K/Kt =53.59231.562 =54.30 mmV 1.5模数 m= d1 = 54.30 = 2.26mm Z124按齿根弯曲疲劳强度设计：弯

13、曲强度的设计公式3m > 2巳（"；dZ1（ f）确定公式内的各计算数值，小齿轮的弯曲疲劳强度极限二FF1 =500MPa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限二FF2 =380MPa :小齿轮的弯曲疲劳寿命系数Kfn1=0.91 ,大齿轮的弯曲疲劳寿命系数 Kfn2=0.95，取弯曲疲劳系数S=1.4,则:K FN1 FF1S0.91 5001.4= 325 MR；十2=Kfn2二FF2 二 O'95 380 = 257.86 MPaS1.4载荷系数：K=K二 K K 匚 K l： =13 1.103 13 1.34= 1.474齿形系数，丫可=2.65 丫二=2.17 应力校正

14、系数 丫二=1.58 丫丄=1.80 则:YF：iFS1fi2.65 1.58325二 0.01288Yf Fs 22 17 汉 1 80：2 S- 二 0.01515f2257.86应选取数值较大的大齿轮的数值 0.01515。计算模数，可得：2 1474 5322 °.01515mm=1.60mm31 242mn-综上所述：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，按 GB/T1357-1987圆整为标准模数，取m=2mm旦为了 同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1 =54.30 mm来计算应有的齿数.于是有：Z

15、1= 54.30 =27.15 取 Z1=27m取模数 m=2 d1=54 mm可得，Z2= Z13 i 1=273 4.70=127，d2=1273 2=254 mm中心距 a= （54+254）/ 2=154 mm齿宽b=54 mm,取小齿轮齿宽 Bi=60 mm 大齿轮齿宽 B2=54 mm（3）低速级齿轮设计小齿轮选取材料为40Cr,调质处理，齿面硬度为280 HBS大齿轮选取材料为45钢，调质处理，齿面硬度为240 HBS,两者材料硬度相差为40 HBS初选小齿轮齿数为 Z3=30,贝U，大齿轮齿数 Z4=i 23 Z3=3.923 30=117.6，取 Z4=118。按齿面接触强度

16、设计:d3tU二1（ZhZe）2uh确定个参数的值：试选 Kt=1.5, T2=9550 P2/ n 2=240.62 Nm121去宽度系数d =1 ,材料的弹性影响系数Ze =189.8MPa2 ,查表得，小齿轮的接触疲劳强度极限匚Hiim3=600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限-H lim4 =550MPa计算应力循环次数，N3=60n2j 1=603 2043 1 2000=1.53 1 08h4 = N3 勺=73 108h3 4.7=3.8 3 107h Z3由此可得：K；y3=0.97K : Y4 =0.98取失效概率为1%安全系数S=1,二H3 =K HN 3；- H lim

17、3S=0.973 600=582 MPa301330#L-h4=Khn=0.983 550=539 MPaS3d3t - 2.32计算小齿轮分度圆直径:2KtT2 u 1（ZhZe）2dU=2.321.5 240.624.923.92（189.8）2 （539 ）二 90.48mm30#30#计算圆周速度：an60 汇10003.14 90.48 20460 1000=0.97m/ s30#30#计算齿宽b和模数mt 计算齿宽bb= d d3t =90.48 mm计算摸数mtmt=Z19048 = 3.02mm30#30#计算齿宽与高之比h30#齿高 h=2.25 mt =2.25 3 3.0

18、2=6.8 mmb 90.48h = 6,8= 13.3114#计算载荷系数：使用系数Ka=1 根据v = 2.69m/s,7级精度，得动载系数Kv =0.55，直齿齿轮，Kh广Kf：.=1.0,Kh l=1.451 , Kf -=1.42，得：K = Kl K； K Kh： =13 0, 553 1.03 1.451=0.7983则，d3=dat3.0.798=90.483=73.29丫 1.5mm#模数 m=t = 7ir=2.443mm按齿根弯曲疲劳强度设计:弯曲强度的设计公式确定公式内的各计算数值，小齿轮的弯曲疲劳强度极限十3 = 500MPa，大齿轮#的弯曲疲劳强度极限；FF4 =3

19、80MPa :小齿轮的弯曲疲劳寿命系数Kfn 3=0.95，大齿轮的弯曲疲劳寿命系数 Kfn4=0.97，取弯曲疲劳系数S=1.4,则:二 F 3 = K FN3'- FF 3S0.95 5001.4= 339.29 MPaO' f 】4 = K FN4 FF 4S0.97 3801.4=263.29 MPa载荷系数：K=K二 KK阳=13 0.553 13 1.42= 0.781齿形系数，Yf：3 = 2.52 Fs：.3 = 2.17应力校正系数Yf 4 = 1.625 Fs：4 = i.805贝q：YF 3 FS 32.52 1.625二 0.01207F】3339.29

20、丫FFS： 42.17 1.805二 0.01488"263.29应选取数值较大的大齿轮的数值 0.01488。计算模数，可得:3mn-1 3022 0781 24062 °.°1488mmM84mm综上所述：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，按 GB/T1357-1987圆整为标准模数，取m=2mm（l为了 同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d3 =73.29 mm来计算应有的齿数.于是有：73 29Z3= =36.645 取 Z3=37 m取模数 m=2 d3=74 mm可得，Z4= Z

21、33 i 2=373 3.92=145，d4=1453 2=290 mm中心距 a2=（ 74+290）/ 2=182 mm齿宽b=74 mm,取小齿轮齿宽 B3=80 mm 大齿轮齿宽 B4=74 mm(4) 速度验算给定原始数据，输送带速度V(m/s)=0.82 m/s，贝U，低速级圆周速度3 14 汉 74 汉 204V1=3.14 74 204 =0,79 m/s，Vw=300/290B 0.79=0.817 m/s60X000验算的，V VW 二 0.82 一0.817 =0.37% :：: 5%，贝满足要求。V0.82综上所诉可得，各级传动齿轮的参数:齿轮差别咼速级低速级小齿轮大齿

22、轮小齿轮大齿轮中心距154 mm182 mm模数2222压力角20o20o20o20o齿数2712737145分度圆直径54 mm154 mm74 mm290 mm齿宽60 mm54 mm80 mm74 mm齿顶咼2 mm2 mm2 mm2 mm齿根高2.5 mm2.5 mm2.5 mm2.5 mm精度等级7级7级7级7级2.5. 轴的设计计算(1) 中间轴-II 轴1. 已计算出轴上的参数，转速 n2=204 r/min输入功率 P=5.14 KW 输入转矩 T2=240.05 Nm2. 计算出齿轮作用在轴上的力齿轮压力角为'=20°贝U, tan20 ° =0.

23、3640高速级大齿轮的分度圆直径d2 = 254 mm,低速级小齿轮的分度圆直径 d3=74 mm,可得，2T 2 * 204 05Ft2= 23 1890NFr2 = Ft2tan20 ° =18903 0.3640=688 Nd2254 10Ft3 = 2T = 2 20405 = 6488N Fr3 = Ft3tan20 ° =64883 0.3640=2362 N d374 x 103. 试确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，取 代=110，于是有3'P2d min 2.25m m"2很明显，轴的最小直径应该是轴承的安装处，则选取轴承为

24、6208 (GB/T276 1994), d=40 mm， “2=204 r/min，得 dn=2043 40=8160 mm- r/min，选取脂润 滑，应加装挡油盘。4. 拟定轴上零件装配方案轴上自左向右，I II安装轴承6208,则d i-ii=40 mm，齿轮端面与机箱内 壁之间需要一定的空隙，在I II轴承的内侧也要安装套筒，则取 Li-ii=44 mm； 在II处需有一轴间，以便定位安装高速级大齿轮。又 B2=54 mm,为了安装固定 取 Lii iii =52 mm，dii iii =43 mm； III IV 处为一定位轴间，取 Liii iv=20 mm，轴 间高度h=3 m

25、m，可得，diii iv=50 mm； IV V处安装低速级小齿轮，B3=80 mm， 可取Liv V=78 mm，与II III处选择相同的直径即可，div v=43 mm ； V VI可 与I II选择相同的直径与长度，即 dV-Vi =40 mm Lv Vi =44 mm由此，可计算 得到，II轴的总长度L=238 mm。5轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定均采用平键连接，按照dii-iii=43 mm,选取平键bi3 h仁123 8 mm轴槽铣刀加工，长I仁40 mm同时为保证良好的对中性，选取配合为-H-7， n6轴端倒角为23 45°，各轴间圆角如零件图所示。(2) i

26、轴1. 已计算出轴上的参数，转速 ni=960 r/min输入功率P仁5.35 KW 输入转矩 T1=53.18 Nm2. 计算出齿轮作用在轴上的力齿轮压力角为=20°贝U, tan20 ° =0.3640高速级小齿轮的分度圆直径d1 = 54 mm,可得，2T 2 X 53 18Ft1= 1r =1970NFr1 = Ft1 tan20 ° =19703 0.3640=717 Nd154 103. 试确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr,调质处理，取A。=110，于是有3P1dmin = Ao20mm:n1很明显，轴的最小直径应该是联轴器的安装处，计算联轴器的

27、转矩选取选取Ka =1.3Tea二KaT, =1.3 53.18 = 69.134N m，查手册选取联轴器为LH3( GB/T5014- 2003),选取Y型轴孔，长度为82 mm 轴孔直径为 30 mm选取轴承为 6207 (GB/T276 1994)，d=35 mm，n2=960 r/min，得dn=9603 35=33600 mm r/min，选取脂润滑，应加装挡油盘。拟定轴上零件装配方案18轴上自左向右，I II安装联轴器LH3,则d i-ii=30 mm,为了安装的方便和 安全，取Li-ii=80 mm；在II处需有一轴间，以便定位安装联轴器。为了安装固 定取 Lii-iii =60

28、 mm, dii-iii=33 mm； III - IV 处需安装轴承 6207,取 Liii -iv=29 m, dm -iv =35 mm； IV V 处取 Liv-v=87 mm,d"-v=42 mm ; V VI 安装高速级小齿轮，但是由于齿轮过小，则做成齿轮轴，Lv-vi=60 mmVI VII处取Lvi -Vii =10 mm, dvi -vii =42 mm ； VII -VIII 选择与 III - IV 处相同，即 Lvii -viii =29 m, dvii -viii =35 mm。5轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定均采用平键连接，按照d I-ii=30 mm

29、,选取平键bi3 hi=83 7H 7mm轴槽铣刀加工，长I仁63 mm同时为保证良好的对中性，选取配合为 竺,n6轴端倒角为23 45°0(3) III 轴同理与I轴与II轴的计算，得：d i-ii=42 mm, Li-ii=110 mm,键选择为bi3 hi3 l i=123 83 100; Lii-iii =40 mm, dii-iii =46 mm；在 III -IV 处需安装轴承， 选取轴承为 6210( GB/T276 1994), Liii- iv=45 m， d川-iv=50 mm；Liv - v=74 mm， dIV -V=61 mm ; V VI安装低速级大齿轮，

30、LVvi=74 mm dV-vi=54 mm选取键为 b23 h23 l 2=163 103 56; VI - VII处取与 山-IV 处相同的直径与长度，Lvi - vii =45 m， dvi -vii =50 mm。则，轴的尺寸数据计算结束。2.6. 校核、验算(1)中间轴的校核1求轴上载荷画出轴的计算简图，确定轴的支撑点位置，可得，轴的计算长度Lo=22O mm在水平方向上，F3 =2362 N，Fr2 =688 N，得：Fhn2 . 22O+Fr2 61-Fr3 146=0,计算得：Fhn2=1377 N贝U, Fhn1=297 NMHnu-83997 N.mm M HN2=-219

31、78N.mm在竖直方向上，Ft2=189O N, Ft3=6488 N,得：Ft2 - 61+ Ft3 146-Fz hn2 . 22O=O,计算得：F，hn2=4830 N贝U, F，hn=3548 NMT hn=216428 N.mm M，HN2=-35742O.mm计算可得到：MHni 总= M HN1 + M HN 1 2 = 232156 N.mmMn2总=.MHN2? M §hn2? = 358095 N.mm扭矩 T=240.05N.mm=240050 N.mm 取：=0.6J ca.Mmax2 (T)2W3580952 0.6 24005020.1 汉 d3二 48.

32、55MPa即：二= 48.55MPa，轴的材料是 45钢，l. = 60MPa故轴是安全的。轴的弯扭矩图：(2)中间轴上轴承的寿命计算中间轴的轴承为6208 (GB/T276 1994)，具体参数为:型号6208尺寸mmd40D80B18r min1.1安装尺寸 mmda47Da73ra1基本额定负荷KNCr (动)29.5Cor (静)18.1极限转速 r/mi n脂润滑8000油润滑100001029 5基本额定动载荷Cr=29.5KN，贝基本额定寿命Lh=0汉9.560204 P当量动载荷 P=f p (XFr+YFa取 f p=1.2 , 易得到：Fa/Frve 取 X=1, Y=0F

33、r1= 2972 3548 =3560.4 N F r2= 13772 48302 =50225 N应当取 Fr= Fr2 =5022.5 NP=fp (XFr+YFa) =1.2 (13 5022.5) =6027 NLh=(29.5、31067/3 29.5"0| 一xI P 丿 60 沃 2041 6027 丿10660 204X：=13560h > 12000h22#所选轴承满足要求(3)中间轴上键的校核32T 10Kld由公式的，键应当满足的条件为:T是传递的扭矩，T=240.05 N.mK是键与轮毂槽的接触高度，K=0.5h，则K=0.53 8=4 mml是键的工作

34、长度，对于圆头平键，l=L-b，贝11=40-12=28 mm12=63-12=51 mm2 240.05 10004 51 432T 10KJd= 137.8MPad是轴的直径，d=43 mm则，可得：2T 10 对附件设计A视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以 便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械 加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B油螺塞： 240.05 1000 = 251MPaPKl1d4 28 43Lp 1=120 MPa3可见，中间轴上的两个平键都是满足要求的2.7. 箱体参数减速器的箱体采用铸造(HT200)制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 大端盖分机体采用也配合。n6(1) 机体有足够的刚度，在机体外侧加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于 12m/s,故采用 侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的