带式输送机传动装置-机械设计方案基础课程设计方案.doc

重庆机电职业技术学院

课程设计说明书

设计名称： 机械设计基础课程设计

题 目： 带式输送机传动装置

学生姓名： 杨贵君
专 业： 机电工程
班 级： 2011级 3 班
学 号： 1260720140736
指导教师： 张海秀
日 期： 2012 年 12 月 5 日

重庆机电职业技术学院
课程设计任务书
机电工程 专 业 机电一体化 年级 3 班
一、设计题目
带式输送机传动装置

已知条件：
1.工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为±0.5%；
2.使用折旧期：五年；
3.动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；
4.滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。
原始数据表
参数
题号
1
2
3
4
5
运输带工作拉力F/（KN）
3.2
3.4
3.5
2.8
2.6
运输带工作速度V/（m/s）
1.5
1.6
1.8
1.5
1.4
卷筒直径D/(mm)
400
400
400
450
450
参数
题号
6
7
8

运输带工作拉力F/（KN）
2.4
2.2
2.1

运输带工作速度V/（m/s）
1.5
1.4
1.5

卷筒直径D/(mm)
400
400
500

选择的题号为 6 号
数据为：
运输带工作拉力F = 2.4 N
运输带工作速度v = 1.5 m/s
卷筒直径D = 400 mm
二、主要内容
1.拟定和分析传动装置的设计方案；
2.选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数；
3.进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴的强度；
4.绘制减速器装配图；
5.绘制零件工作图；
6.编写设计计算说明书。
三、具体要求
本课程设计要求在2周时间内完成以下的任务：
1.绘制减速器装配图1张（A2图纸）；
2.零件工作图2张（齿轮和轴，A4图纸）；
3.设计计算说明书1份，约3000字左右。
四、进度安排

次序
设计内容
时间分配（天）
1
指导老师介绍课程设计注意事项
1
2
拟定设计方案
1
3
传动件的设计计算
2
4
画装配图
2
5
画零件图
2
6
编写设计说明书
2

五、成绩评定

指导教师 张海秀 签名 日期 年 月 日
系主任 审核 日期 年 月 日

目录
一 设计任务的分析 2
1.1本课程设计的目的 2
1.2 本课程设计的内容、任务及要求 2
1.2.1课程设计的内容 2
1.2.2课程设计的任务 2
1.2.3 课程设计的要求 2
1.3 课程设计的步骤 2
1.3.1设计准备工作 2
1.3.2 总体设计 2
1.3.3传动件的设计计算 2
1.3.4装配图草图的绘制 2
1.3.5装配图的绘制 3
1.3.6 零件工作图的绘制 3
1.3.7 编写设计说明书 3
二 传动装置的总体设计 4
2.1选择电动机 4
2.1.1选择电动机类型 4
2.1.2选择电动机功率 4
2.1.3 确定电动机转速 4
2.2 计算总传动比和分配传动比 4
2.2.1计算总传动比 4
2.2.2 分配传动装置的各级传动比 4
2.3 计算传动装置的运动和动力参数 5
2.3.1各轴转速 5
2.3.2 各轴的输入功率 5
2.3.3 各轴的输入转矩 5
2.4 传动零件的设计计算 5
2.4.1箱外传动件的设计 5
2.4.2箱内传动件的设计 5
2.5 减速器的结构设计 6
参考文献 7

一 设计任务的分析
1.1本课程设计的目的

1.2 本课程设计的内容、任务及要求
1.2.1课程设计的内容

1.2.2课程设计的任务

1.2.3 课程设计的要求

1.3 课程设计的步骤
1.3.1设计准备工作

1.3.2 总体设计

1.3.3传动件的设计计算

1.3.4装配图草图的绘制

1.3.5装配图的绘制

1.3.6 零件工作图的绘制

1.3.7 编写设计说明书

1.选择电动机
(1)择电动机类型：
按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠型三相异步电动机。
（2） 确定电动机功率：
工作装置所需功率：
KW
式中，=7000N,=1.1m/s,工作装置的效率取=0.94。代入上式得：
= KW
电动机的输出功率:
KW
式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。

式中，V带传动效率=0.96，率=0.990，传动（稀油润滑）效率=0.975，滑块联轴器效率=0.98，则
==0.89

按表2-2中Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为5.5KW。
(3) 确定电动机转速
卷筒轴作为工作轴，其转速为：
r/min
经查表按推荐的传动比合理范围:V带传动的传动比 ＝2～4，单级圆柱齿轮传动比＝3～5，则总传动比合理范围为＝6～20，可见电动机转速的可选范围为：
==（6～20）×95.54=573.248～1146.496 r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min为减少电动机的重量和价格，由表8-184选常用的同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y160L-6，其满载转速为960r/min

表2.1 电动机数据及总传动比

方案

电动机型号

额定功率
(kw)
电动机转速（r/min）

总传动比
i
同步转速
满载转速
1
Y160M2-8
5.5
750
720
10.02
2
YB2M2-6
5.5
1000
960
13.40

2.计算传动装置的总传动比及分配各级的伟动比
，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取传动比=4，则齿轮传动比
3. 计算传动装置的运动及动力参数
（1） Ⅰ轴计算各轴转速
Ⅰ轴 r/min
Ⅱ轴 r/min
工作轴 r/min
（2） 计算各轴的功率
Ⅰ轴 KW
Ⅱ轴 KW
工作轴 KW
（3） 计算各轴输入转矩
Ⅰ轴 N.m
Ⅱ轴 N.m
工作轴 N.m
将以上算得的运动和动力参数列表如下：

表2.2 各轴的运动和动力参数
轴名
功率P(kw)
转矩T(N.m)
转速n(r/min)
传动比i
电动机轴
4.04
37.14

Ⅰ轴
2.96
115.50

Ⅱ轴
2.56
367.92

滚筒轴
2.48
360.92

2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮类型，材料，精度等级及齿数。
1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。运输机为一般工作机器，速度不高，选用8级精度。考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr（调质），齿面硬度为240HBS。大齿轮选用45钢（调质），齿面硬度240HBS；二者材料硬度相差40HBS.
2) 采用两对齿轮同时设计
选小齿轮齿数=25，=189.8，取=100
(2)按齿面接触疲劳强度设计
由设计计算公式进行试算即:
确定公式内的各计算参数如下：
1）试选载荷系数=1.3
2)计算齿轮传递的传矩

3)由表10-7选取齿宽系数=1
4）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限
=560Mpa ；小齿轮接触疲劳强度极限 =530Mpa
5）由式10-13计算应力循环次数

6）由课本图查得接触疲劳的寿命系数：
;
7）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，按一般可靠度要求选取安全系数S=1.0，由式10-12得：

（3）计算
1）计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值

2)计算齿宽b

3)计算齿宽与齿高之比
模数
齿高
5)计算载荷系数
根据v＝1.5m/s ,7级精度,由图10－8查得动载系数=1.05
直齿轮,
6) 按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式10－10a得

（4）按齿根弯曲强度设计
由式10－5得弯曲强度设计公式

1.确定公式内的各计算数值
⑴由图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限
⑵由图10-18取弯曲疲劳寿命系数

⑶计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4由式（10-12）得
[]=
[]=
4）几何尺寸计算
①计算分度园直径：
d=zm=62.5
d=zm=250
②计算中心距

③计算齿宽

取

6.轴的设计计算
三个轴总体布置，考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，引入尺寸a=1.5mm。为保证滚动轴承放入轴承座孔内，计入尺寸s=8mm，通过中间轴大体确定齿轮箱内轴的长度。
（一）输入轴的设计计算
1. 高速轴的设计
1）初步确定轴的最小直径
先按课本式15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取于是得

考虑有键槽，取d为42，并将直径增大5%，则
d=35×(1+5%)mm=36.75㎜.∴选d=45㎜
2、轴的结构设计
1）拟定轴上零件的装配

Ⅷ Ⅶ Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
2）根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度
a.根据之前设计的大带轮，轮毂长L=130，取，直径
b.初步选择滚动轴承.
因轴承只受径向力,故选用深沟球轴承6312 d×D×B=60×130×31
所以 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得6312型轴承的定位轴肩高度h=6，因此。
3）根据圆柱齿轮若齿根圆到键槽底部距离e＜2.5m,应将齿轮和轴做成一体，故设计成齿轮轴。
4）轴承端盖的总宽度为20㎜（有减速器及轴承端盖的机构设计而定）。根据轴承端盖的装卸方便及对轴承添加润滑的要求，取。
6）其他尺寸的确定
,
至此，已初步确定了轴的各直径和长度。

3. 求轴上载荷
(1)绘制轴受力简图弯矩图及扭矩图
载荷
水平面H
垂直面V
支反力
=1615.52M
3231.04N
=10090.70N
=1176N
弯矩M
=88836N·㎜
=1009.70N·mm
总弯矩

扭矩T
T=100922N·mm

4.按弯曲扭转合成应力校核轴的强度
根据

== MP
前已选轴材料为45钢，调质处理。
查表15-1得[]=55MP
〈 [] 此轴合理安全
（二）.输出轴的设计

1. 求输出轴上的功率P，转速，转矩
P=8.43KW =95.66r/min
=841.6N．m
2. 作用在齿轮上的力
已知大齿轮的分度圆直径为
=303
而 F=

3. 初步确定轴的最小直径
先按课本式15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取于是得

输出轴的最小直径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的型号
查课本,选取

因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以选取HL4型弹性柱销联轴器其公称转矩为2500N.m,半联轴器的孔径为55㎜
4.轴的结构设计
1）拟定轴上零件的装配

Ⅷ Ⅶ ⅥⅤ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ
2）根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度
为了满足联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩故取,右端用轴承挡圈定位，按轴端直径取D=67㎜，为保证轴承挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II轴段的长度应比L1略小，取82mm
初步选择滚动轴承.因轴承只受径向力,故选用深沟球轴承6313 d×D×B=65×140×33,所以 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。
3）取安装齿轮处的轴段;齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为90mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高3mm,取.轴环宽度,取b=12mm.
4)轴承端盖的总宽度为20㎜（有减速器及轴承端盖的机构设计而定）。根据轴承端盖的装卸方便及对轴承添加润滑的要求，取。
5）其他尺寸的确定

至此，已初步确定了轴的各直径和长度。
3．轴上零件的周向定位
带轮与轴的连接采用普通平键连接，由和由表6-1普通平键截面尺寸b×h=12×8 长度为分别为L=130
4.轴上载荷。
绘制轴受力简图和弯矩图及扭矩图

载荷
水平面H
垂直面V
支反力
=805M
=372N
=2213N
=1029N
弯矩M
=4612.08N·㎜
=576510N·mm
总弯矩

扭矩T
T=613509.13N·mm

6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度
根据

== MP
〈 [] =60MP 故轴合理安全。

各轴段上的倒角和圆角
轴段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅷ
轴
Ⅰ
C=
2
R=
0.5
R=
0.5
R=
1.5
R=
5
R=
5
R=
1.5
C=
2
轴
Ⅱ
C=
2
R=
2
R=
1.5
R=
1.5
R=
2
R=
1.5
R=
1.5
C=
2

7.滚动轴承的选择及校核计算
根据根据条件，轴承预计寿命16×365×10=58400h
对于只承受纯径向力P=Fr
1、计算输入轴承
（1）初先两轴承为深沟球轴承6312型两轴承径向反力：
Fr =
P=Fr 查得C=0.625KN ε=3
Lh===107981h＞58400h
预期寿命足够，轴承合适。
3、输出轴轴承校核
（1）初先两轴承为深沟球轴承6313型两轴承径向反力
Fr =
P=Fr 查得C=59.5KN ε=3
Lh===4107311h＞58400h
预期寿命足够，轴承合适。
8.键联接的选择及校核计算
取[]=120Mpa
（1）高速轴上键的校核
选用A型平键，b×h= 12×8 L=-b=40-12=28mm =258N．m
Mpa ＜[]
(2)输出轴上键的校核
选用A型平键
轴与联轴器连接的键 b×h=12×8 L=-b=80-12=68
Mpa >[]
轴与齿轮连接的键 b×h=12×8 L=-b=80-12=68
Mpa ＜[]

9.减速器的润滑。
（1）齿轮的润滑方式及润滑剂的选择
齿轮采用浸油润滑。即将齿轮浸于减速器油池内，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩直箱壁上用以散热。
（2）滚动轴承润滑剂的选择
滚动轴承采用油润滑，齿轮转动将润滑油溅成油星以润滑轴承。
四．心得与体会
这次关于带式运输机上的一级展开式圆柱直齿轮减速器的课程设计使我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.
1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。
2、 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。
3、 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。
4、 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.
5、 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

参考文献

[1] 罗玉福.机械设计基础实训指导[M].大连:大连理工大学出版社,2009年2月
[2] 罗玉福.机械设计基础 [M].大连:大连理工大学出版社,2009年1月
[3] 吕天玉.公差配合与技术测量[M]:大连理工大学出版社,2008年3月
[4] 张定华.工程力学[M]:高等教育出版社, 2008年1月
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