机械设计基础优秀课程设计带式输送机传动装置.doc

机械设计基础课程设计
计算说明书

设计题目：带式输送机传动装置

目 录

一 、课程设计任务书
1.1设计要求
二、传动装置运动学计算
2.1 电动机选择
2.2 确定总传动比、分配传动比
2.3 计算各轴功率、转速和扭矩
三、带传动设计
3.1 选择带剖面型号
3.2 计算带传动关键尺寸和带根数
四、齿轮传动计算
4.1 选择齿轮材料
4.2 计算和确定齿轮传动关键参数
4.3 确定齿轮结构和关键尺寸
五、轴设计计算
5.1 轴初步计算
5.2 轴结构设计
5.3 轴强度计算
六、联轴器选择
七、键选择、计算
八、滚动轴承选择计算
九、减速器结构设计
9.1 确定箱体结构和关键尺寸
9.2 减速器附件选择
9.3 减速器关键零件配合性质确实定
十、减速器润滑
10.1 润滑方法确实定
10.2 选择润滑牌号
10.3 确定润滑油量
十一、设计心得
十二、参考资料

11

一 课程设计任务书
课程设计题目：
设计带式运输机传动装置（简图以下）
1——V带传动 2——运输带 3——单级斜齿圆柱齿轮减速器
4——联轴器 5——电动机 6——卷筒
原始数据：运输带工作拉力F/N 4200
运输带工作速度v/(m/s) 1.9
卷筒直径D/mm 450
1) 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；
2）使用折旧期：8年；
3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，六个月一次小修；
4）动力起源：电力，三相交流，电压380/220V；
5）运输带速度许可误差±5%；
6）制造条件及生产批量:通常机械厂制造，小批量生产。
1.1 设计要求
1.减速器装配图一张（A1）。
2.零件图1~2张。
3.设计说明书一份。

二. 传动装置运动学计算
本组设计数据：
数据：运输带工作拉力F/N 4200
运输带工作速度v/(m/s) 1.9
卷筒直径D/mm 450
1）外传动机构为V带传动。
2）减速器为单级斜齿圆柱齿轮减速器

3) 方案简图如上图
4）该方案优缺点：该工作机有轻微振动，因为V带有缓冲吸振能力，采取V带传动能减小振动带来影响，而且该工作机属于小功率、载荷改变不大，能够采取V带这种简单结构，而且价格廉价，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分为单级斜齿圆柱齿轮减速器，这是单级圆柱齿轮中应用较广泛一个。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机性能要求，适应工作条件、工作可靠，另外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

2.1电动机选择
1）选择电动机类型
按工作要求和工作条件选择Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，额定电压380V。
2）选择电动机容量
工作机有效功率为

从电动机到工作机传送带间总效率为

由《机械设计课程设计手册》表1—7可知：
： V带传动效率 0.96；
：滚动轴承效率 0.99（球轴承）；
：齿轮传动效率 0.97 （8级精度通常齿轮传动）；
：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器）；
：卷筒传动效率 0.96；
所以电动机所需工作功率为

3）确定电动机转速
按表13—2推荐传动比合理范围，单级圆柱齿轮减速器传动比
而工作机卷筒轴转速为

所以电动机转速可选范围为

符合这一范围同时转速有750和1000r/min两种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量及价格等原因，为使传动装置结构紧凑，决定选择同时转速为1000电动机。
依据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计手册》表12—1选定电动机型号为Y160L-6。其关键性能以下表：
电动机型号
额定功率/kw
满载转速/(r/min)

Y160L-6
11
970
2.0
2.0
电动机关键安装尺寸和外形以下表：

中心高

外型尺寸
L×（AC/2+AD）×HD
底脚安装尺寸A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸D×E
装键部位尺寸F×GD
132
475× 345× 315
216 ×140
12
38× 80
10 ×38.018

2.2确定总传动比、分配传动比
(1).总传动比为
(2).分配传动比
考虑润滑条件等原因，初定

2.3 计算各轴功率、转速和扭矩
1).各轴转速
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
2).各轴输入功率
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
3）.各轴输入转矩
电动机轴输出转矩为

I轴
II轴
III轴
卷筒轴

将上述计算结果汇总和下表，以备查用。

轴名
功率P/kw
转矩T/(N·mm)
转速n/(r/min)
传动比
效率
I轴
9.2

970
3
0.95
II轴
8.74

323.3
4
0.96
III轴
8.39

80.08
1
0.98
卷筒轴
8.22

80.08

三、 带传动设计
电动机输出功率 ，转速，带传动传动比i=3，天天工作16小时。
3.1 选择带剖面型号
1).确定计算功率
由《机械设计》表4.6查得工作情况系数，故
2).选择V带类型
依据，，由《机械设计》图4.11可知，选择A型带
3.2 计算带传动关键尺寸和带根数
1).确定带轮基准直径并验算带速
(1).初选小带轮基准直径
由《机械设计》表4.4，A型带轮最小基准直径为75mm，选择小带轮基准直径，而，其中H为电动机机轴高度，满足安装要求。
(2).验算带速

因为，故带速适宜。
(3).计算大带轮基准直径

依据《机械设计》表4.4，选择，则传动比
从动轮转速
2).确定V带中心距和基准长度
(1).由式 得
，取
(2).计算带所需基准长度

由《机械设计》表4.2选择V带基准长度
(3).计算实际中心距

3).验算小带轮上包角

4).计算带根数
(1) 计算单根V带额定功率
由和，查《机械设计》表4.5得
依据，和A型带，查《机械设计》表4.7得
查《机械设计》表4.8得，查表4.2得，于是

(2)计算V带根数
取6根。
5).计算单根V带初拉力最小值
由《机械设计》表4.1得A型带单位长度质量，所以

应使带实际初拉力。
6).计算压轴力
压轴力最小值为

7).带轮结构设计
小带轮采取实心式，大带轮为辐条式，取单根带宽为15mm，取带轮宽为38mm。

四、齿轮传动计算
4.1 选择齿轮材料
1) 选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数。
(1)按简图所表示传动方案，选择斜齿圆柱齿轮传动。
(2)运输机为通常工作机器，载荷较平稳，速度不高，故选择8级精度。
(3)材料选择。由《机械设计》表6.1大小齿轮全部选择45钢调质处理，齿面硬度分别为220HBS,260HBS,二者材料硬度差为40HBS。
(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数
(5)初选螺旋角β=14°
4.2 计算和确定齿轮传动关键参数
(1) 设计准则:先由齿面接触疲惫强度计算，再按齿根弯曲疲惫强度校核。
(2) 按齿面接触疲惫强度设计。

确定式中各项数值：
因载荷较平稳，初选=1.5

由《机械设计》表6.5，取.0
由《机械设计》表6.3查得材料弹性影响系数
由《机械设计》图6.19，查得
通常取Zε=0.75～0.88，因齿数较少，所以取

由式（6-12），N
N
由图6.6查得，,
按齿面硬度查图6.8得，，
取；

取设计齿轮参数
修正：

由表6.2查得，
由图6.10查得，
由图6.13查得，
通常斜齿圆柱齿轮传动取，，此处
则

选择第一系列标准模数

按齿根弯曲强度设计：
由式（10-5）得弯曲强度设计公式为：

确定公式内各计算数值
小齿轮弯曲疲惫强度极限为，大齿轮为
弯曲疲惫寿命系数，
取弯曲疲惫安全系数为S=1.4，
由式（10-12）得，
[]1=0.94×500/1.4=335.7MPa
[]2=0.9×380/1.4=244.3MPa
计算载荷系数K=1×1.05×1×1.4=1.47
由表10-5查得
，
，
计算大、小齿轮并加以比较。
=2.65×1.58/335.7=0.01247
2.22×1.77/244.3=0.01608
大齿轮数值大。
所以能够得：
=2.77
由齿面接触疲惫强度计算模数m大于由齿根弯曲疲惫强度计算模数，因为齿轮模数m大小关键取决于弯曲强度所决定承载能力，而齿面接触疲惫强度所决定承载能力，仅和齿轮直径（即模数和齿数乘积）相关，可取由弯曲强度算得模数2.77并就近圆整为标准值，按接触强度算得分度圆直径，算出小齿轮齿数。

大齿轮齿数，取。
这么设计出齿轮传动，满足了齿面接触疲惫强度，又满足了齿根弯曲疲惫强度，做到结构紧凑，避免浪费。
4.3 确定齿轮结构和关键尺寸
中心距：
取
则
计算大、小分度圆直径和齿宽

确定齿轮结构：
首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选择腹板式结构为宜。
其次考虑小齿轮，因为小齿轮齿顶圆直径较小，若采取齿轮结构，不宜和轴进行安装，故采取齿轮轴结构。

五、 轴设计计算
5.1 轴初步计算
首先设计输出轴（低速轴）
Ⅰ.输出轴上功率、转速和转矩
由上可知，，
Ⅱ.求作用在齿轮上力
因已知低速大齿轮分度圆直径

而

Ⅲ.初步确定轴最小直径
材料为45钢，调质处理。依据《机械设计》表11.3，取，于是
，因为键槽影响，故
输出轴最小直径显然是安装联轴器处轴直径。为了使所选轴直径和联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。
联轴器计算转矩，查《机械设计》表10.1，取，则：

根据计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查手册，选择HL5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 ，符合要求。半联轴器孔径 ，故取半联轴器长度，半联轴器和轴配合毂孔长度。

5.2 轴结构设计
轴结构示意图以下:

(1).依据轴向定位要求确定轴各段直径和长度
1).为了满足半联轴器轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器和轴配合毂孔长度，为了确保轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故Ⅰ-Ⅱ段长度应比小，现取
2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择角接触球轴承。根据工作要求并依据，查手册表6-1选择轴承代号为7011AC角接触球轴承，其尺寸为，故；而。
3). 取安装齿轮处轴端Ⅳ-Ⅴ直径；齿轮左端和左轴承之间采取套筒定位。已知齿轮轮毂跨度为71mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮右端采取轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处直径。轴环宽度，取。
4).轴承端盖总宽度为(由减速器及轴承端盖结构设计而定)。依据轴承端盖装拆及便于对轴承添加润滑脂要求，取端盖外端面和半联轴器右端面间距离，故。

5).取齿轮距箱体内壁距离，考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则

至此，已初步确定了轴各段和长度。
5.3 轴强度计算
求轴上载荷：
首先依据轴结构图做出轴计算简图。作为简支梁轴支撑跨距。依据轴计算简图做出轴弯矩图和扭矩图。
从轴结构图和弯矩和扭矩图中能够看出截面C是轴危险截面。现将计算处截面C处、及值列于下表。
载荷
水平面H
垂直面V
支反力

弯矩

总弯矩
，
扭矩

按弯扭合成应力校核轴强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩截面（即危险截面C）强度。依据上表数据，和轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴计算应力

已选定轴材料为45钢，调质处理，由《机械设计》表11.2查得
所以，故安全。
然后设计输入轴（高速轴）：
已知输入轴设计成齿轮轴形式
Ⅰ.输入轴上功率、转速和转矩
由上可知，，
Ⅱ.求作用在齿轮上力
因已知低速小齿轮分度圆直径

而

1849.1N
Ⅲ.初步确定轴最小直径
材料为45钢，调质处理。依据《机械设计》表15-3，取C=100，于是
，因为键槽影响，故

输入轴最小直径显然是安装带轮处直径，取，依据带轮结构和尺寸，取。
Ⅳ.齿轮轴结构设计
依据轴向定位要求确定轴各段直径和长度：
1).为了满足带轮轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段直径；
2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用，故选择角接触球轴承。根据工作要求并依据，查手册表6-1选择轴承代号为7008AC角接触球轴承，其尺寸为，故。
3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处轴端Ⅴ-Ⅵ直径，轴肩高度，故取，则轴环处直径，轴环宽度，取。
4).轴承端盖总宽度为(由减速器及轴承端盖结构设计而定)。依据轴承端盖装拆及便于对轴承添加润滑脂要求，取端盖外端面和半联轴器右端面间距离，故。
5).取齿轮距箱体内壁距离，考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，，则

至此，已初步确定了轴各段和长度。
(2).确定轴上圆角和倒角尺寸
参考《机械设计》表11.4，取轴端圆角

六、联轴器选择
（1） 类型选择.
为了隔离振动和冲击，选择HL4弹性柱销联轴器。
（2） 载荷计算.
见轴设计。
七、键选择、计算
Ⅰ.带轮和输入轴间键选择
轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为
，，(GB/T 1095-)
Ⅱ.输出轴和齿轮间键选择
轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为
，，(GB/T 1095-)
Ⅲ.输出轴和联轴器间键选择
轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为
，，(GB/T 1095-)

八、滚动轴承选择计算
轴承选择：输出轴上选择7011AC角接触球轴承，输入轴上选择7008AC角接触球轴承。
对7011AC角接触球轴承进行校核：
轴承估计寿命
Ⅰ. 计算输出轴承
(1).已知，两轴承径向反力
由选定角接触球轴承7011AC，轴承内部轴向力

(2).由输出轴计算可知
因为，故轴承Ⅱ被“压紧”，轴承Ⅰ被“放松”，得：

(3). ，，查手册可得
因为，故;
,故
(4).计算当量载荷、
由《机械设计》表8.7，取，则

(5).轴承寿命计算
因为，取，查表8.8取，角接触球轴承，取，
查手册得7011AC型角接触球轴承，则

故满足预期寿命。
九、减速器结构设计
9.1 确定箱体结构和关键尺寸
减速器箱体采取铸造（HT200）制成，采取剖分式结构为了确保齿轮啮合质量。机体结构应有良好工艺性，铸件壁厚为10mm，圆角半径为R=5，机体外型简单，拔模方便。
减速器机体结构尺寸以下：
名称
符号
计算公式
结果
箱座壁厚

10
箱盖壁厚

8
箱盖凸缘厚度

12
箱座凸缘厚度

15
箱座底凸缘厚度

25
地脚螺钉直径

M16
地脚螺钉数目

查手册
4
轴承旁联接螺栓直径

M12
机盖和机座联接螺栓直径

=（0.5~0.6）
M8
轴承端盖螺钉直径

=（0.4~0.5）
M8
视孔盖螺钉直径

=（0.3~0.4）
M5
定位销直径

=（0.7~0.8）
6
，，至外机壁距离

查《机械设计课程设计手册》表11-2
16
18
14
，至凸缘边缘距离

查机械课程设计手册表11-2
20
18
外机壁至轴承座端面距离

=++（8~12）
50
大齿轮顶圆和内机壁距离

>1.2
10
齿轮端面和内机壁距离

>
10
机座肋厚
m

轴承端盖外径

+（5~5.5）
120

9.2 减速器附件选择
A 视孔盖和窥视孔
机盖顶部开有窥视孔，能够看到传动零件齿合区位置，并有足够空间，方便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔和凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固
B 油螺塞：
放油孔在油池最底处，并安排在减速器不和其它部件靠近一侧，方便放油，放油孔用螺塞堵住，所以油孔处机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部支承面，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。
油尺安置部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.
D 通气孔：
因为减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部窥视孔改上安装通气器，方便达成体内为压力平衡.
E 位销：
为确保剖分式机体轴承座孔加工及装配精度，在机体联结凸缘长度方向各安装一圆锥定位销，以提升定位精度.
F 吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重物体.
9.3 减速器关键零件配合性质确实定
大端盖分机体采取配合.

十、减速器润滑
10.1 润滑方法确实定
对于单级斜齿圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型，传速较低，所以其速度远远小于，所以采取脂润滑，箱体内选择SH0357-92中50号润滑，装至要求高度。
10.2 选择润滑牌号
对于滚动轴承来说，因为传动件速度不高，且难以常常供油，所以选择脂润滑。这么不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开一层薄膜。
10.3 确定润滑油量
对于齿轮来说，因为传动件圆周速度v< 12m/s,采取浸油润滑。所以机体内需要有足够润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面距离H不应小于30~50mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这么就能够决定所需油量，单级传动,每传输1KW需油量V0=0.35~0.7m3。
十一、设计心得
课程设计是我们专业课程知识综合应用实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少过程．”千里之行始于足下”，经过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言真正含义．我今天认真进行课程设计，学会脚扎实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实基础．
说实话，课程设计真有点累．然而，当我一着手清理自己设计结果，漫漫回味这几周心路历程，一个少有成功喜悦立即使倦意顿消．即使这是我刚学会走完第一步，也是人生一点小小胜利，然而它令我感到自己成熟很多。
经过课程设计，使我深深体会到，干任何事全部必需耐心，细致．课程设计过程中，很多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不小心我计算犯错，只能毫不情意地重来．但一想起老师对我们耐心教导，想到以后自己应该负担社会责任，想到世界上因为一些细小失误而出现令世人无比震惊事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一个高度负责，认真对待良好习惯。
这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得磨练．短短几周课程设计，使我发觉了自己所掌握知识是真正如此缺乏，自己综合应用所学专业知识能力是如此不足，几年来学习了那么多课程，明白了实际动手能力关键．课程设计确实使我你有收获，加上老师亲切激励和帮助，我顺利完成这次课程设计。
最终，我要感谢我老师，是您敬业精神感动了我，是您教育启发了我，是您期望激励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬翅膀．今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪。
十二、参考资料
参考文件：
[1]濮良贵，纪名刚《机械设计》(第八版).北京：高等教育出版社，.
[2]周元康，林昌华，张海兵.《机械设计课程设计》北京：重庆大学出版社，.