带式传输机的传动装置设计(共22页)

1、 机械设计课程设计计算(j sun)说明书 设计(shj)题目 带式传输(chun sh)机的传动装置设计 目 录一、任务书1二、电动机的选择(xunz)3三、传动(chundng)比分配及运动(yndng)和动力参数计算4四、带的选择及算5五、 联轴器齿轮的设计算8六、轴的设计计算11七、滚动轴承的选择及计算17八、键及联轴器的选择及计算17九、润滑、密封等简要说明18十、设计总结18十一、参考资料19 一、机械设计基础(jch)课程设计任务书1、设计(shj)任务：根据(gnj)学号选择相应原始数据，题号为： 10 。减速器装配图一张（A1）零件图2张（A2）设计说明书一份设计带式运输机上

2、的单级圆柱齿轮减速器，该传送设备的动力由电动机经减速装置后传至传送带。传动装置简图：1电动机 2带传动 3减速器 4联轴器 5滚筒 6传送带2、设计数据：运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)48001.85003、设计(shj)要求：每日两班工作(gngzu)制，工作期限为八年。连续单向运转(ynzhun)，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，最高环境温度35度。运输带速度允许误差5%。一般机械厂制造，小批量生产。4、设计方法： = 1 * GB1 基本参数计算：传动比、功率、扭矩、效率、电机类型等。 = 2 * GB1 基本机构设计：确定零件的装配形式及方案。 = 3

3、 * GB1 零件设计及校核（零件受理分析、选材、基本尺寸的确定）。 = 4 * GB1 绘制零件图（型位公差、尺寸标注、技术要求等）。二、电动机的选择 （1）电动机的类型选择 初步确定：Y系列三相异步电动机 优点： Y系列电机具有效率高、起动转矩大、体积小、重量轻、噪音低、振动小、外形美观、标准化程度高等优点。（2）先择电动机功率 工作机所需的电动机输出功率为 (kw) 电动机至工作机之间的总效率（包括工作机效率）为 = 为皮带的效率 0.96 ，为轴承的效率 0.99 齿轮的效率 0.97，为联轴器的效率 0.99卷筒的效率 0.96 总=0.960.990.980.970.990.960

4、.98=0.859 (kw) 所以选择电动机的额定功率为10.06kw（3）确定电动机转速卷筒轴的工作转速为 (r/min)根据机械设计课程设计表3.2推荐传动比范围，取圆柱齿轮传动一级减速器齿轮传动比范围，取V带传动比，单级齿轮传动比，则合理总传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500r/min，查表查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况见下表。方案电动机型号额定功率Ped/kw电动机转速（r/min）同步转速满载转速1Y180L-8117507302Y160L-61110009703Y160

5、M-41115001460综合考虑电动机和传动装置的尺寸、带传动比选Y160L-4三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比(1) 由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速,可得传动装置总传动比为： = (2) 分配各级传动装置传动比： V带传动比，取V带传动比，单级齿轮传动比(3) 计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，首先推算出各轴的转速、功率和转矩。一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。 为皮带的效率 0.96 ，为轴承的效率 0.99 齿轮的效率 0.97，为联轴器的效率 0.99卷筒的效率 0.96各轴转速 轴 / 轴 n卷筒= n各轴的输入功

6、率（KW）轴 （KW）轴 （KW）卷筒 （KW）各轴扭矩 (Nm) (Nm) (Nm) (Nm)轴名功率P（KW）扭矩T （Nm）转速n（r/min）传动比 i效率电动机轴1199.0497030.96轴9.66285.213234.700.97轴9.371287.4168.751.000.99卷筒轴9.281261.8068.75四、V带传动的设计（1）确定计算功率 计算功率Pc是根据传递的额定功率（如电动机的额定功率）P，并考虑载荷性质以及每天运转时间的长短等因素的影响而确定的，即 由于要求载荷平稳，空载启动，两班制工作，查机械设计基础(p156)表8-8得工况情况系数 (KW)(2) 选

7、择V带的型号 根据计算功率(KW)和主动轮转速=970(r/min)，参 机械设计基础图8-11（p157）,选择B型普通V带，其基准直径dd1=160200mm。(3) 确定带轮基准直径dd1 , dd2 带轮直径小可使传动结构紧凑，但弯曲应力大，使带的寿命降低。设计时应取小带轮的基准直径,的值查机械设计基础表8-7（p155）, =125mm, 忽略弹性滑动影响, 选 mm, dd2应取标准值, 查机械设计基础表8-9（p157）得dd2=560mm,实际传动比，理论传动比，从动轮的转速误差率为,在0.05以内为允许值(4) 验算带速V(m/s），带速在525(m/s)(5)确定带的基准长

8、度和实际中心距 传动中心距小则结构紧凑，但传动带较短，包角减小，且带的绕转次数增多，会减低带的寿命，致使传动能力降低。如果中心距过大则结构尺寸增大，当带速较高时会产生颤动。设计时应根据具体的结构要求或按下式初步定中心距 即： 初选=550，则由带传动的几何关系可得带的基准长度公式 查机械设计基础表8-2（p145）即得带的基准长度标准值而实际中心距为 中心距的变化范围为： (6) 校核小带轮包胶1 (7) 确定V带根数zZ 根据dd1=180mm及n1=970r/min，查表8-4得P0=3.54 KW,查表8-5得P0=0.34KW 查表8-6得K=0.94，查表8-2得KL=1.07则Z=

9、3.3，取Z=4(8) 确定初拉力F由表8-3 查得B型普通V带的每米长质量为q=0.17kg/m (9) 计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin=24313.80sin=2465.27N(10) 带轮的设计由课本表8-11查得：e=190.4；f=11.5.则带轮轮毂宽度B=90mm。由于高速轴=30m，则大带轮的轮毂宽度=L=90mm。五、齿轮传动设计 已知传递功率，小齿轮转速，根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动（1）选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用钢调质，硬度为;大齿轮选用钢正火，硬度为，查表得选精度等级8级。（2）按齿面接触疲劳强度设计 1）转矩TI 2）载荷系数K 查机械设计基础表

10、11-3（p169）取K=1.1 3）齿数z1和齿宽系数d 初选齿数，小齿轮的齿数，大齿轮的齿数，因为单级齿轮传动为对称布置，硬度,齿轮为软面，由表选取d=14）许用接触应力 由图查得 由表查得SH=1，应力循环次数 故 ，由机械设计基础表4-1 P57取标准值m=3（3）计算主要尺寸 d1=mz1=75mm ,d2=mz2=402mm,b=dd1=75mm，经圆整后取b2= 75mm，b1=b2+5=80mm, 标准中心距（4）按齿根弯曲疲劳强度校核 若则校核合格。确定有关系数与参数：齿形系数 YF,查表YF1=2.73,YF2=2.23 应力修正系数YS1=1.59,YS2=1.82许用弯

11、曲应力查机械设计基础得 , ,=得 故 齿根弯曲强度校核合格。（5）验算齿轮的圆周速度v选9级精度是合适的。（6）结构设计大齿轮采用实心式小齿轮与轴制成齿轮轴（7）两齿轮的几何尺寸计算名称代号小齿轮大齿轮齿顶高ha33齿根高hf 3.753.75齿全高h6.756.75顶隙c0.750.75分度圆直径d75402基圆直径d b 70.5377.88齿顶圆直径da81408齿根圆直径df67.5394.5齿距p9.429.42齿厚s4.714.71齿槽宽e4.714.71标准中心距a238.5238.5压力角29.522.15齿顶圆的压力角29.522.15重合度1.761.76六、轴的设计（1

12、）高速轴的系列设计：（1）.齿轮轴（高速轴）概略设计1）已知条件知减速器传递功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。查机械设计基础表14.1取毛坯直径d200mm，2）按扭转计算轴的最小直径查C=107118，C取113由公式 113=30.67，求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最小直径，考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算轴径应增大3%5%，查手册取标准值d1=25mm （2）高速轴的受力分析 1）求轴上的作用力作用在齿轮上的转矩： 齿轮圆周力：齿轮径向力: 齿轮轴向力：带对轴的作用力：2）求支反力. 4）按当量弯矩校核轴的强度因为是单向回转，转矩为脉

13、动循环，=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：查表7.5P236 查得 对于45钢，b=735MPa -1w=70MPa要求，轴径最小处d=30mm查机械设计基础(p270),查得对40钢的b=650MPa ,-1b=60MPa故按，故轴的强度合格由于最小轴径处与带轮相连，并在轴径处开有键槽，故需进行强度校核。按进行校核， ，在进行设计时初定带轮处的键的型号为：键 650（GB1095-1990,GB1096-1990）查表得：b=8mm，h=7mm则故强度足够。2.低速轴的设计 （1） 低速轴概略设计1）材料、热处理: 此轴为低速轴，考虑到转速相对于高速轴较小，但还要保证有足够的耐磨性和

14、较好的综合力学性能，故选用便宜的、性能较好的45号钢材料进行正火处理，查机械设计基础表14.7(p270),取毛坯直径 ,2）按扭转强度计算轴的最小直径：查取C=107118，由公式 （107118）考虑所求d2为受扭部分的最细处，即装联轴器处的轴径，但由于该处有一键槽存在，故将估算轴径应增大3%5%，查手册取标准值d2=50mm。3）确定轴各段直径和长度a.从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，而所求得的直径为最小直径，则为了保证轴有足够的强度则轴的直径应该增加3%5%，故根据上述基本直径的确定选取d1=50mm。查机械设计基础-课程设计指导书(p150)得半联轴器的长度取62m

15、m。为了保证轴传动的可靠性、键的承载能力及方便定位，可选择第一段轴的长度L1=110mmb.右起第二段（即油封处），考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取d2=55mm。查手册知轴肩定位的相邻的轴径的直径一般相差510mm,在保证该轴径满足油封标准情况下，第二段直径比第一段略大，则d3=60,则轴承的内径代号为07，查机械设计指导书（P154）选取6212型轴承（B=21）,为了便于轴承端盖的装拆及对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器的左端面间的距离为30mm，由减速器及轴承盖的结构设计，取轴承盖的总宽度为25mm，则取第二段的总长度L2=46mm。c右起第三段（该段包含四部分），

16、此段装有滚动轴承，而轴承主要承受径向力，但轴向力为零，故考虑选用深沟球轴承，两端轴承一致。因为d1n1的值小于标准值故选择轮滑方式为脂润滑，故因选择挡油盘，以防止油液稀释润滑脂。为了安装方便设一轴肩，则该段的直径为d3=60mm。轴承内圈宽度为B=21mm。齿轮相对箱体对称布置。考虑挡油盘的形状大小及两齿轮啮合处的对中性（即两齿轮的中心线在同一直线上），故选该轴左端的挡油盘长度为16mm，右端的挡油盘长度为16mm（而相应的薄型套筒长度选11mm）；齿轮轮毂宽度与齿轮处的轴段长度之差为2mm 综上考虑选择第三段的总长度L3=21+20+11+2=54mm。d右起第四段（即齿轮处），该段装有齿轮

17、，并且齿轮与轴用键联接，又因为此处为非定位轴肩，d4=378mm，齿轮宽度为40mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=38mme右起第五段，考虑齿轮的轴环定位，取轴环的直径为d5=386mm ,长度取L5=11mmf右起第六段（即挡油盘处），应参考第三段轴的尺寸和选取与第三段处挡油盘一样长度，即选取轴径为d6=60mm，长度L6=20mmg左起第一段（即左轴承处），选取与6208型轴承一致的内圈宽度，即d7=60mm，L7=21mm所以低速轴全轴长为L=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7 =300mm4)传动零件的周向固定及其他尺寸齿轮及联轴器均用A型普通平键连接。键宽b=10m

18、m,键高h=8mm，键长为22110mm,由于轴长L4=38,选取键长=32mm,则键槽宽度为10mm,键长为43mm,键高为t1=5mm ,t=3.3mm为了加工方便，可参照6207型轴承的安装尺寸. 轴上过渡圆角半径全部取r=1mm，轴端倒角为245对于轴上的退刀槽，可选尺寸为22（长深）（2）低速轴的受力分析1）由轴传递，作用在齿轮上的转矩：2）作用在轴上作用力齿轮上圆周力齿轮上的径向力齿轮上的圆周力轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 那么(6)画弯矩图右起第四段剖面C处的弯矩：水平面

19、的弯矩：垂直面的弯矩：合成弯矩：（7）画弯矩图：（8）画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0. 6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：=538278Nmm(9)判断危险截面并验算强度 eq oac(,1)右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知=538278Nm，由课本表13-1有：-1=60Mpa 则：e=/0.1 =0.016MPa-1 故轴的强度合格查机械设计基础表14.2得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕量。综上所述，轴的强度满足要求。七、滚动轴承的选择及计算1. 高速轴上轴承的寿命计算1)轴承型号：因为高速轴的d

20、3=30,则轴承的内径代号为06，轴上装有滚动轴承，而轴承主要承受径向力，但轴向力为零，故考虑选用深沟球轴承，查机械设计指导书选取6206型轴承（B=16）2)查表查出： 基本额定动载荷Cr=19.5kN；3)查出温度系数：fT=1,fp=1,Cr=25.5,单列轴承X=1,Y=04)计算轴承受的径向载荷 P=495fp=495N5)用工作小时数Lh表示轴承的寿命。可见轴承的寿命大于轴承的预期寿命，故符合要求。八. 键连接的设计和联轴器的设计1.高速轴处带轮处轴段直径19mm，轴长为58mm，选用A型普通平键。其型号选：键6X50（GB1905-1990,GB1906-1990），有效键长l=

21、L-b=50-6=44mm按抗压强度计算=1OOMPa故强度满足要求2.低速轴处（1）齿轮处轴段直径402mm，轴长38mm，选用A型普通平键。其型号选：键10X32（GB1905-1990，GB1906-1990），有效键长l=L-b=32-10=22mm按抗压强度计算110MPa故强度满足要求（2）联轴器处轴段直径25mm，轴长60mm，选用A型普通平键。其型号选;键10X70(GB1905-1990，GB1906-1990）,有效键长l=L-b=50-8=42mm按抗压强度计算100MPa故强度满足要求联轴器的设计由于两轴间相对位移较小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高故选用弹性柱销

22、联轴器。载荷计算：计算转矩其中KA得为工况系数，可查机械设计表16.1（p329）得到。根据，轴径d，转速n查标准GB5014-1985选用HL3Y弹性柱销联轴器，符合要求.九、润滑和密封的设计1.齿轮：传动件圆周速度小于12m/s，采用油池润滑，大齿轮浸入油池一定深度，齿轮运转时把润滑油带到啮合区，甩到箱壁上，借以散热，对于单机减速器浸油深度为一个齿全高，油量0.350.75L/kw，根据运动粘度查机械设计查阅润滑油牌号为工业式齿轮油L-CKB320(GB5903-1995)。滚动轴承：传动圆周速度小，采用脂润滑，承载能力高，不易流失，便于密封和维护。选用滚珠轴承脂（SY1514-1982）

23、2.密封圈（挡油环）:滚动轴承增加密封圈，防止灰尘进入造成轴承磨损。由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑十、设计总结 机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程一次重要的、较为全面、综合性与实践性环节。一周的课程设计既能让我们温故又能让我们有所知新。 通过课程设计是学生的综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融化贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。 通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械设计零件传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。 提高学生的有关设计能力，如计算能力，绘图能力等，使学生熟悉设计资料的使用，掌握经验估算等机械设计的基础技能。 通过设计，