斜齿轮课程设计带式运输机传动装置的设计.docx

计算说明书
题目带式运输机传动装置的设计
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
西 安 文 理 学 院
2010年1月

机械设计课程设计任务书

学生姓名专业班级学 号
指导教师职称教研室 机械教研室
题目设计带式运输机传动装置编号DD-2
传动系统图：

原始数据：
运输机工作轴转矩
运输带工作速度
卷筒直径
750

300
工作条件：
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为±5%
要求完成：
1.减速器装配图1张（A2）。
2.零件工作图2张（箱体和轴）。
3.设计说明书1份，6000-8000字。
开始日期年月日 完成日期年月日
年 月日
目录
1 总体设计6
电动机的选择6
传动比的分配7
传动装置的运动和动力参数计算7
2 传动零件的设计计算9
设计带和带轮9
高速级齿轮传动的计算设计10
低速级齿轮传动的计算设计14
3、联轴器选择20
4、初算轴径21
5、轴承的润滑方式选择22
6、箱体的结构尺寸23
7、减速器附件的选择24
8、初选轴承25
9、键的选择26
10、设计小结27
11、参考资料目录29
题目：设计带式运输机传送装置编号DD—2
设计参数：
1、 运输带工作周转矩：；
2、 运输带工作速度:；
3、 卷筒直径：；
4、 卷筒工作效率：；
5、 工作寿命：10年单班制工作；
6、 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，允许带速度误差±5%。
7 传动系统图如下：

开始日期年月日 完成日期年月日
1总体设计
电动机的选择
1 电动机类型的选择 根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。
2 电动机功率的选择 工作机所需要的有效功率为：
==KW=, 其中为工作机传动效率。为了计算电动机所需功率,需确定传动装置总功率η。设各效率分别为：、（V带传动传动）、（角接触球轴承）、（齿轮传动7级精度）、（HL弹性柱销联轴器效率）。
查表得：=，=，=，=；
则传动装置的总效率为：η==
电动机所需功率为： ===
由表19-13选取电动机的额定功率为KW。
3 工作机转速 ===
总传动比i= ，其中为电动机的满载转速。
现将两种电动机的有关数据列于表1比较。
表1 两种电动机的数据比较
方案
电动机型号
额定功率（kw）
同步转速
（r min-1）
满载转速（r min-1）
总传动比

总传动比i
Ⅰ
Y132S-4
5.5
1500
1440

02222222
Ⅱ
Y132S1-2
5.5
3000
2920

由上表可知方案Ⅱ总传动比过大，为了能合理的分配传动比，使传动装置结构紧凑决定选用方案Ⅰ。
传动比的分配
现总传动比；
取带轮的传动比 iD=;
齿轮总传动比，==，。
传动装置的运动和动力参数计算

=/iD=5　r/min
nⅡ=nⅠ/i1=5/r/min=r/min
nⅢ= nⅡ/i2=159.34/r/min=r/min

=4.7854kW
PⅠ=η1=×kW=kW
PⅡ=PⅠη2η3=×9×7kW=kW
PⅢ=PⅡη2η3=××kW=kW

Td=9550=9550×/1440N·m=N·m
TⅠ=9550PⅠ/nⅠ=N·m
TⅡ=9550PⅡ/nⅡ=N·m
TⅢ=9550PⅢ/nⅢN·m
将各轴的运动和动力参数列于表2。
表2 各轴的运动和动力参数
轴号
转速
（r min-1）
功率
（kw）
转矩
（N·m）
传动比
0
1440

2.2
Ⅰ
65

Ⅱ

Ⅲ

2 传动零件的设计计算
设计带和带轮
⑴　确定计算功率
查课本表9-6得：
,式中为工作情况系数，为传递的额定功率,既电机的额定功率.
⑵　选择带型号
根据，,查课本表8-8和表8-9选用带型为A型带．
⑶　选取带轮基准直径
查课本表8-3和表8-7得小带轮基准直径，则大带轮基准直径,，查课本表8-7后取。
⑷　验算带速v
 　　在5～25m/s范围内，Ｖ带充分发挥。
⑸　确定中心距a和带的基准长度
由于,即，初定中心距，所以带长,
=.查课本表8-2选取基准长度得实际中心距

取
⑹　验算小带轮包角
，包角合适。
⑺　确定v带根数z
因，带速，传动比,
查课本表8-4a和8-4b,并由内插值法得.
查课本表8-2得=
查课本表8-8,并由内插值法得=0.975707
由公式8-26得

故选Z=5根带。
⑻计算预紧力
查课本表8-3得,故:
单根普通Ｖ带张紧后的初拉力为

⑼　计算作用在轴上的压轴力
利用公式8-24可得:

高速级齿轮传动的计算设计

选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1） 按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。
2） 输送机为一般工作机械，速度不高，故选用7级精度。
3） 材料选择 选则小齿轮材料为45钢，调质处理，平均硬度为250HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为220HBS，二者硬度差为30HBS。
4） 选小齿轮齿数
5） 则：。
6）初选螺旋角。

按齿面接触疲劳强度设计
（1)确定公式内的各项数值
1）试选载荷系数
=1.6.
2）查表选取区域系数=2.433
3）586；所以=
4）小齿轮传递的转矩=
5）选取齿宽系数。
6）查表材料的弹性系数（大小齿轮均采用锻造）。
7）查表，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=575Pa,按齿面硬度查得大齿轮接触疲劳强度极限=510a。
8）计算应力循环次数
=60××8×300×10=×
=×/×
9）查表得接触疲劳寿命系数1,=5。
10)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1，
=523.25 MPa
=484.5 MPa
=503.875 MPa
11）计算小齿轮分度圆直径
mm
12）计算圆周速度v==m/s
13）计算齿宽b及模数
==2.3558 mm
1×=mm，b/h=9.6191mm
15）计算纵向重合度×1×21×tan14=1.6650
16)计算载荷系数K
查表得：使用系数=1；根据v=1.7474m/s、7级精度，查表得动载系数8；查表；（假设/b<100N/mm）查表得7级精度、调质小齿轮相对之承非对称布置时：
195
根据、,查表得：3。
故载荷系数1×8×1.2×195=。
17)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：
×53.4146mm
18）计算模数=mm

按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）确定计算参数
1）计算载荷系数1×8×1.2×1.33=。
2)根据纵向重合度1.6650，查表得螺旋角影响系数8
3）计算当量齿数=，
=
4）查取齿数系数及应力校正系数 查表得：=2.6868，=2.1756，=1.5754，=1.7944。
5）查表：按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=450MPa,按齿面硬度查得大齿轮的弯曲疲劳极限=415MPa
6) 查表弯曲疲劳寿命系数6,。
7）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4
==MPa
==MPa
8）计算大小齿轮的并加以比较，557；481。
（2）计算（按小齿轮）

=mm
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，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关。故可取由弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值=2.4680mm，而按接触强度算得的分度圆直径=mm重新修正齿轮齿数，，取实际传动比

几何尺寸计算
（1）中心距计算a=
将中心距圆整为147mm。
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos°
（3）计算大、小齿轮的分度圆直径
=mm
=4mm
（4）计算齿轮宽度，圆整后取mm(小齿轮)
低速级齿轮传动的计算设计

1）选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数
2） 按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。
3） 输送机为一般工作机械，速度不高，故选用7级精度。
4） 材料选择 选则小齿轮材料为40Cr，调质处理，平均硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为240HBS，二者硬度差为30HBS。
5） 选小齿轮齿数
6） 则：。
7）初选螺旋角。

按齿面接触疲劳强度设计
（1)确定公式内的各项数值
1）试选载荷系数
=1.6.
2）查表选取区域系数
3）52
；所以=
4）小齿轮传递的转矩=
5）选取齿宽系数。
6）查表材料的弹性系数（大小齿轮均采用锻造）。
7）查表，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Pa,按齿面硬度查得大齿轮接触疲劳强度极限=550Pa。
8）计算应力循环次数
=60××8×300×10=207853557
=207853557/=
9）查表得接触疲劳寿命系数2,6。
10)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1，
=552 MPa
=528 MPa
=540 MPa
11）计算小齿轮分度圆直径
mm
12）计算圆周速度v==m/s
13）计算齿宽b及模数
== mm
1×=mm，b/h=19060541mm
15）计算纵向重合度×1×21×
16)计算载荷系数K
查表得：使用系数=1；根据v=m/s、7级精度，查表得动载系数4；查表；（假设/b<100N/mm）查表得7级精度、调质小齿轮相对之承非对称布置时：
2652095
根据、,查表得：5。
故载荷系数1×××1.4195=。
17)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径：
×mm
18）计算模数=mm

按齿根弯曲疲劳强度设计

（1）确定计算参数
1）计算载荷系数1×4××1.35=1.6848。
2)根据纵向重合度1.6650，查表得螺旋角影响系数
3）计算当量齿数=22.9883，
=
4）查取齿数系数及应力校正系数 查表得：=2.76，=2.264，6，38。
5）查表：按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa,按齿面硬度查得大齿轮的弯曲疲劳极限=450MPa
6) 查表弯曲疲劳寿命系数5,。

==MPa
==MPa
8）计算大小齿轮的并加以比较，418；391。
（2）计算（按小齿轮）

=mm
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，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关。故可取由弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值=，而按接触强度算得的分度圆直径=重新修正齿轮齿数，，取实际传动比

几何尺寸计算
（1）中心距计算a=
将中心距圆整为175mm。
(2)按圆整后的中心距修正螺旋角
=arccos°
（3）计算大、小齿轮的分度圆直径
=mm
=mm
（4）计算齿轮宽度，圆整后取mm (小齿轮)
所以，计算得齿轮的参数为：

高速级
低速级
大
小
大
小

2
3.5
Z
117
26
64
21
I

3.023
D
2

A
147
175
B
55
60
90
95

3、联轴器选择
低速级：T= Nm,所以，选择；
4、初算轴径
由式
C——由轴的许用应力所确定的系数与材料有关，考虑到安装联轴器的轴短只受扭矩作用，取c=120
则Ⅰ轴=mm具体值在画图时确定
Ⅱ轴=mm 具体值在画图时确定
Ⅲ轴=mm
5、轴承的润滑方式选择
1、高速级齿轮的圆周速
V===1.746m/s< 2m/s
所以，轴承采用脂润滑。高速级小齿轮处用挡油板。
2、滚动轴承的润滑
采用飞溅润滑在箱座凸缘面上开设导油沟，并设挡油盘，以防止轴承旁齿轮啮合时，所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。
3、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备选用
L-AN15润滑油
4、密封方式选取：
选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定
6、箱体的结构尺寸
箱座壁厚：，
而，
所以，取。
箱盖壁厚：﹤8mm，所以，取。
箱座、箱盖、凸缘的厚度：b=b1=×8=12mm
箱底座凸缘的厚度：b2×8=20mm
箱座、箱盖的肋厚：取m=8mm
地脚螺钉的直径：取df=20mm；
地脚螺栓数目：4;
轴承旁联接螺栓的直径：×20=15mm取16mm；
箱盖、箱座联接螺栓的直径：.间距l=160mm
轴承端盖螺钉直径：
视孔盖螺钉直径：d4=8mm;
定位销直径：d=8mm
轴承旁凸台的半径：
轴承端盖外径：（其中，D为轴承外径，为轴承盖螺钉的直径）。
至箱外壁的距离：
至凸缘边缘的距离：。
外箱壁到轴承座端面的距离：=58mm。
齿轮顶圆与内箱壁距离：，取：=10mm。
齿轮端面与内箱壁距离：，取：=10mm。
7、减速器附件的选择
1、通气器：由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M18
2、油面指示器：选用油标尺，规格M16
3、起吊装置：采用箱盖吊耳，箱座吊耳
4、放油螺塞：选用外六角细牙螺塞及垫片M16
5、窥视孔及视孔盖：选用板结构的视孔盖
8、初选轴承
高速轴：角接触轴承：7207AC，d=35mm，D=72mm，B==17mm；
中间轴：角接触轴承：7210AC，d=50mm，D=90mm，B==20mm；
低速轴：角接触轴承：7213AC，d=65mm，D=120mm，B==23mm；
轴承端盖外径：
高速轴：D2=D+5d3=D+40=112mm;
中间轴：D2=D+5d3=D+40=130mm;
低速轴：D2=D+5d3=D+40=160mm;
9、键的选择
选普通平键A型
按最小直径计算，最薄的齿轮计算
b=16mm,h=10mm,L=50mm,d=56mm
由公式
所以
选变通平键，铸铁键

所以齿轮与轴的联接中可采用此平键
10、设计小结
在设计过程中用了《机械设计课程设计》《机械设计》等书进行设计，翻阅了学过的各种关于力学、制图、公差方面的书籍如《理论力学》、《材料力学》、《机械制图》、《互换性与测量技术基础》、《机械原理》、《机械制造技术基础》，综合运用了这些知识，尤其是在计算机软件AutoCAD 方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。
由于是第一次做全套设计工作，在设计过程中出现了多次计算错误，其次在线形，制图规格，零件设计中的计算中也出现了多次错误，设计说明书的排版也难免混乱，等等。对图层，线形不熟悉甚至根本不确定自己画出的线实际上是什么概念都不知道 ，对于各种线宽度，更没有实际的概念。标注也较混乱，毕竟是第一次独立做整个设计工作，没有经验。
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，总是遇到这样或那样的问题，有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决，还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。繁琐复杂的设计过程使我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。这次设计的目的是掌握机械设计规律，综合运用学过的知识，通过设计计算，绘图以及运用技术标准，规范设计手册等有关设计资料进行全面的机械设计技能训练。目的已经达到，有许多要求、标准心中虽然明确理解掌握但是要全力，全面的应用在实际中，还有待于提高水平。
11、参考资料目录
[1]濮良贵，纪名刚主编，《机械设计》，高等教育出版社，2006年5月第八版；
[2]胡家秀主编，《简明机械零件设计实用手册》，机械工业出版社，2006年1月第一版；
[3]陆玉主编，《机械设计课程设计》，机械工业出版社，2008年6月第四版；
[4]范钦珊 殷雅俊 主编，《材料力学》，清华大学出版社，2008年7月第二版；
[5]哈尔滨工业大学理论力学教研室主编，《理论力学》，高等教育出版社，2002年8月第六版；
[6]刘朝儒 等主编，《机械制图》，高等教育出版社，第五版。

=

Y132S-4
；
；
；

nⅠ=6 r/min
nⅡ= r/min
nⅢ=r/min
PⅠ=kW
PⅡ=kW
PⅢ=kW
Td=N·m
TⅠ=N·m
TⅡ=N·m
TⅢ=N·m
=21
=96
°
=1.6
58；
6；
=1
=×；
=2.1×
= MPa
= MPa
= MPa
mm

=
h=mm
1.6650
53.4146mm
=

=
，
，

557；481。
mm

amm。
=°
=mm
=mm
=
60m

mm
mm
mm
V< 2m/s

b2=20mm