机械设计课程设计设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置.doc

机械设计课程设计

一．设计任务书
设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置。
原始条件和数据：
胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动,室内工作，有粉
尘；使用期限10 年，大修期3 年。该机动力源为三相交流电，在中等规模机
械厂批生产。输送带速度允许误差为±5%。
选择I02组数据
输送带工作拉力：F=1800(N)
输送带速度: v=1.1(m/s)
卷筒直径： D=350(mm)

二.传动装置运动简图如下图:

三、设计内容
一、传动装置的运动和动力参数计算
选择电动机

(1) 选择电动机类型

(2)确定电动机功率

按已知条件和工作要求选用系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机
工作装置所需功率计算

式中，，，

电动机的输出功率计算

式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。
计算式中，为电动机和轴之间联轴器的效率；为第一对齿轮的效率；为第二对齿轮的效率；为轴和工作轴之间联轴器的效率，得，，。

故
因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可。按系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为。

（3）确定电动机转速

计算传动装置的总传动比和分配各级传动比

（1）传动装置总传动比

（2）分配传动装置各传动比

计算传动装置的运动和动力参数
（1）各轴转速计算

（2）各轴输入功率计算

（3）各轴输入转矩计算

二、带式输送机减速器的高速级齿轮传动设计

选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

按齿面接触强度计算
（1）确定公式内的各计算数值

（2）计算

按齿根弯曲强度计算

(1)确定公式内的各计算数值

(2）设计计算

几何尺寸计算
（1）计算中心距

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

（3)计算大﹑小齿轮的分度圆直径

(4)计算齿轮宽度

三、带式输送机 减速器的低速级齿轮传动设计

1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

按齿面接触强度计算
（1）确定公式内的各计算数值

（2）计算

按齿根弯曲强度设计
（1）确定公式内的各计算数值

（2）设计计算

几何尺寸计算
（1）计算中心距

（2）按圆整后的中心距修正螺旋角

（3)计算大﹑小齿轮的分度圆直径

（4）计算齿轮宽度

四、高速轴（Ⅰ轴）的设计

1、确定轴上的功率、转速和转矩

2、确定作用在齿轮上的力

3、初步确定轴的最小直径

4、轴的结构设

(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

(2)轴上零件的周向定位

(3)确定轴上圆角与倒角尺寸

5、求轴上的载荷

6、按弯扭合成应力校核轴的强度

五、Ⅱ轴的设计（中间轴）

1、确定轴上的功率、转速和转矩

2、确定作用在齿轮上的力

3、初步确定轴的最小直径

4、轴的结构设计

(1)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度

(2)轴上零件的周向定位

(3)确定轴上圆角和倒角尺寸

5、求轴上的载荷

6、按弯扭合成应力校核轴的强度

六、轴的设计及计算（低速轴）

1、确定轴上的功率、转速和转矩

2、确定作用在齿轮上的力

3、初步确定轴的最小直径

4、轴的结构设计

(1)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度

(2)轴上零件的周向定位

(3)确定轴上圆角和倒角尺寸

5、求轴上的载荷

6、按弯扭合成应力校核轴的强度

七、轴承的校核
1、高速轴的轴承寿命校核

2、中速轴的轴承寿命校核

3、低速轴的轴承寿命校核

八、键连接强度校核

九、箱体结构的设计

1. 机体有足够的刚度

2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热

3. 机体结构有良好的工艺性.

4.对附件设计

卷筒轴作为工作轴，其转速为：

按推荐的各传动机构传动比的范围：单级圆柱齿轮传动比范围为，则总传动比范围为，可见电动机转速的可选范围为

符合这一范围的同步转速为、、，为减少电动机的重量和价格，选常用的同步转速为的系列电动机，其满载转速为。

对于两级展开式圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取，式中、分别为减速器高速级和 低速级的传动比。
取

已知，，，

轴名
参数
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
工作轴
转速
960
960
195.92
60.098
60.098
功率
2.366
2.32
2.23
2.15
2.106
转 矩
23.54
23.08
108.70
341.65
334.66
传动比

4.9
3.26

效率

0.95
0.91
0.89

1）选用斜齿圆柱齿轮传动。
2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用八级精度
3）材料选择。选择小齿轮材料为Cr（调质），硬度为，大齿轮材料为40 Cr钢（调质），硬度为，二者材料硬度差为。
4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。
5）选取螺旋角。初选螺旋角ß = 14°。

设计计算公式进行试算，即

1) 试选载荷系数。
2) 计算小齿轮传递的转矩

3) 选取齿宽系数。
4) 查得材料的弹性影响系数。
5) 选取区域系数
6) 查得，，则。
7) 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) 计算应力循环次数

式中，为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；为齿轮的工作 寿命（单位为，一年工作365天）。
9) 取接触疲劳寿命系数；。
10) 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为，安全系数，得

1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

2) 计算圆周速度

3) 计算齿宽及模数

4) 齿高之比
齿高

5) 计算载荷系数K
已知使用系数,根据，8级精度，查得动载荷系数。查得的值与直齿轮的相同，故。
查得
查得
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,得

7) 计算模数

得弯曲强度的设计式为

1) 计算载荷系数。

2) 根据纵向度，查得螺旋角影响系数。
3) 计算当量齿数。
;

4) 查取齿形系数。
查得；
5) 查取应力校正系数。
查得；
6) 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) 取弯曲疲劳寿命系数，
8) 计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数,得

9) 计算大、小齿轮的并加以比较。

大齿轮的数值大，取大齿轮数据；

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，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数，取；大齿轮齿数，取。

将中心距圆整为109mm

因β值改变不多，故参数εɑ、Kβ、ZH等不必修正。

圆整后取，

齿轮
齿轮
模数

中心距

齿数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽

1）选用斜齿圆柱齿轮传动。
2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用八级精度
3）材料选择。选择小齿轮材料为Cr（调质），硬度为，大齿轮材料为40 Cr钢（调质），硬度为，二者材料硬度差为。
4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。
5）选取螺旋角。初选螺旋角ß = 14°。

设计计算公式进行试算，即

1) 试选载荷系数。
2) 计算小齿轮传递的转矩
3)
4) 选取齿宽系数。
5) 查得材料的弹性影响系数。
6) 选取区域系数
7) 查得，，则。
8) 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。
9) 计算应力循环次数

式中，为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；为齿轮的工作寿命（单位为，一年工作天）。
10) 取接触疲劳寿命系数；。
11) 计算接触疲劳许用应力
12) 取失效概率为，安全系数，得

1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

2) 计算圆周速度

3) 计算齿宽及模数

4) 齿高之比
齿高

5) 计算载荷系数K
已知使用系数,根据，8级精度，查得动载荷系数。查得的值与直齿轮的相同， 故。查得查得
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,得

7) 计算模数

得弯曲强度的设计式为

1) 计算载荷系数。

2) 根据纵向度，查得螺旋角影响系数。
3) 计算当量齿数。
;

4) 查取齿形系数。
查得；
5) 查取应力校正系数。
查得；
6) 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) 取弯曲疲劳寿命系数，
8) 计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数，得
9) 计算大、小齿轮的并加以比较。

大齿轮的数值大，取大齿轮数据；

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。按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数，取；大齿轮齿数，取。

将中心距圆整为119mm

因β值改变不多，故参数εɑ、Kβ、ZH等不必修正。

圆整后取，

齿轮
齿轮
模数

中心距

齿数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽

已知，，

初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为钢，调质处理。
取，于是得

高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩，考虑到转矩变化很小，故取，则：

按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度。

1) 为满足半联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，故
取段的直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径；半联轴器与轴配合的毂孔长度，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上面而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短一些，现取。
2) 初选角接触球轴承。参照工作要求，并根据，初步选取角接触轴承7206C，其尺寸为，故；。
3) 轴承端盖的总宽度为。根据轴承端盖的装拆的要求，取端盖的
外端面与半联轴器右端面间的距离为，故取。
4) 取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定
滚动轴位置时，应距箱体内壁一段距离，取，取。
半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，半联轴器与轴配合为。角接触球轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，选轴的直径尺寸公差为。

轴段

直径

长度
45

取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径。

垂直面：

得：

水平面：

得：

总弯距

选用45号钢的∴安全

已知，，。

初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为钢，调质处理。取，于是得

中间轴的最小直径下显然是安装轴承处轴的直径和。为使所选的轴直径和与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选取角接触球轴承的型号。参照工作要求并根据，选择角接触球轴承7205C，其尺寸为，故，。
因安装齿轮的段其直径，齿轮3的齿根圆直径。
取安装齿轮处的轴段的直径；齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮2的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。
取齿轮和齿轮距箱体内壁的距离为和，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，则
齿轮的周向定位采用平键连接。按，查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长分别为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合均为；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。
取轴端倒角，。
轴端

轴径

长度

垂直面：

得：

水平面：

得：

总弯距

选用45号钢的∴安全

已知，，

初步估算轴的最小直径。选轴的材料为钢，调质处理。根据中表，取，于是得

低速轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。
联轴器的计算转矩，查中表，取，则：

按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度为。

为了满足半联轴器的轴向定位要求，段左端需制出一轴肩，故取段的直径；半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短一些，现取。
初步选择角接触轴承。因轴承不仅承受径向力还承受轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据，选择尺寸系列角接触球轴承，其尺寸为。故，。
取安装齿轮的轴段的直径；齿轮的左端与左边的轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。
轴承端盖的总宽度为，根据轴承端盖的装拆，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离，故取。
取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体一段距离，取，则，。

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按，查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，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。

取轴端倒角为，，。

轴段

轴径

长度

垂直面：

得：

水平面：

得：

总弯距

选用45号钢的∴安全

，

，
，

，

选择一对7206C轴承合适。

选择一对7205C轴承合适。

选择一对7207C轴承合适。

选择一对7208C轴承合适

键1：

键2：

键3：

键4：

键5：

根据书中数据可知，
所以五个键均满足要求。

减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮符合质量，

在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度

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，齿顶到油池底面的距离H为37mm
为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3.
铸件壁厚为8，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.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M4紧固
B 油螺塞：
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。
C 油标：
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。
油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.

D 通气孔：
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.
E 启盖螺钉：
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。
钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.
F 圆锥定位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.
G 吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.

斜齿圆柱齿轮

八级精度

小齿轮Cr
大齿轮钢

ß = 14°

直齿圆柱齿轮

八级精度

小齿轮Cr
大齿轮钢

型凸缘联轴器

角接触轴承7206C

平键
轴端倒角

角接触球轴承7205C

轴端倒角

型凸缘联轴器

平键

平键

轴端倒角