机械设计基础课程设计带式输送机传动装置.doc

课程设计说明书

设计名称： 机械设计基础

题 目： 带式输送机传动装置

一、设计题目
带式输送机传动装置

二、主要内容

运输带工作拉力F=_2400________N
运输带工作速度V=_1.5________m/s
卷筒直径D=____400_______mm
工作条件 ：
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+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）。

表1-2 原始数据
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
9
10
运输带工作拉力F/（N）
2.4
2.2
2.1
3
2.8
运输带工作速度V/（m/s）
1.5
1.4
1.5
1.6
1.6
卷筒直径D/(mm)
400
400
500
450
500

三、具体要求

本课程设计要求在规定的时间内完成以下的任务：
（1）绘制减速器装配图1张（A2图纸，手工绘图）；
（2）零件工作图2张（齿轮、轴、箱体等任选2个，A3图纸，手工或Auto CAD绘图）；
（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
11周
2
拟定设计方案
11---12周
3
传动件和轴的设计计算
12---14周
4
画装配图
14--15周
5
画零件图
15---16周
6
编写设计说明书
17--18周

五、成绩评定

指导教师 签名 日期 年 月 日
系主任 审核 日期 年 月 日

目 录

一、设计任务分析………………………………………………………………
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………………………………………………………
二、带式输送机传动装置总体方案的设计……………………………
2．1选择电动机…………………………………………………………………
2.1.1选择电动机类型…………………………………………………………
2.1.2选择电动机功率…………………………………………………………
2.1.3确定电动机转速…………………………………………………………
2．2计算总传动比和分配传动比………………………………………………
2.2.1计算总传动比……………………………………………………………
2.2.2分配传动装置的各级传动比……………………………………………
2．3 计算传动装置的运动和动力参数……………………………………………
2.3.1各轴转速…………………………………………………………………
2.3.2各轴的输入功率…………………………………………………………
2.3.3各轴的输入转矩…………………………………………………………
2．4齿轮的设计……………………………………………………………………
三、轴的设计………………………………………………………………………
3. 1高速轴的设计………………………………………………………………
3.1.1确定轴的最小直径………………………………………………………
3.1.2选择轴承…………………………………………………………………
3.1.3 轴的结构设计……………………………………………………………
3.1.4轴的结构简图……………………………………………………………
3. 2低速轴的设计………………………………………………………………
3.1.1确定轴的最小直径………………………………………………………
3.1.2选择轴承…………………………………………………………………
3.1.3 轴的结构设计……………………………………………………………
3.1.4轴的结构简图……………………………………………………………
四、轴上其他零件的设计………………………………………………………
五、输出轴的强度校核…………………………………………………………
六、箱体的设计……………………………………………………………………
七、总结………………………………………………………………………………
八、参考文献………………………………………………………………………

一 设计任务的分析
1.1本课程设计的目的
(1)通过课程设计使学生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、融会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。
(2)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，使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。
(3)提高学生机械设计的基本能力，如计算能力、绘图能力以及计算及辅助设计（CAD）能力等，使学生具有查阅设计资料（标准手册、图册等）的能力，掌握经验估算机械设计的基本技能，学会编写一般的设计计算说明书。
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.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。
1.2.2课程设计的任务
本课程设计要求在规定的时间内完成以下的任务：
（1）绘制减速器装配图1张（A2图纸，手工绘图）；
（2）零件工作图2张（齿轮、轴、箱体等任选2个，A3图纸，手工或Auto CAD绘图）；
（3）设计计算说明书1份，约3000字左右。
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）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；
（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；
（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。
1.3.2 总体设计
（1）确定传动方案；
（2）选着电动机；
（3）计算传动比；
（4）计算各轴的转速、功率和转矩。
1.3.3传动件的设计计算
（1）计算齿轮传动的主要参数和几何尺寸；
（2）计算各传动件上的作用力。
1.3.4装配图草图的绘制
（1）确定减速器的结构方案；
（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；
（3）校核滚动轴承的寿命；
（4）绘制减速器的箱体结构。
1.3.5装配图的绘制
（1）画低线图，画剖面线；
（2）选择结构，标注尺寸；
（3）编写零件序列，列出明细栏；
（4）加深线条，整理画面；
（5）书写技术条件、减速器的特性。
1.3.6 零件工作图的绘制
（1）绘制齿轮类零件的工作图；
（2）绘制轴类零件的工作图；
（3）绘制其他零件的工作图。
1.3.7 编写设计说明书
（1）编写设计计算说明书，内容包括计算，并附有必要的简图；
（2）写出设计总计，一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获，体会以及不足之处。
二、带式输送机传动装置总体方案设计的设计
2．1电机的选择
2.1.1选择电动机的类型
按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。
2.1.2选择电动机的容量
电动机所需工作功率为Pd=Pw/η
nw=60×1000V/πD=（60×1000×1.5）/（π×400）=71.66r/min
其中闭式齿轮传动效率η1=0.97；V带传动效率η2=0.96；滚动轴承效率（2对）η3=0.99；联轴器效率η4=0.99；滚筒效率η5=0.96代入得
传动装装置总效率：
η=η1η23η3η4η5=0.859
工作机所需功率为：
Pw=FV/1000=2400×1.5÷1000=3.6Kw
则所需功电动机率：
Pd=Pw/η=3.6÷0.859=4.19Kw
因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可由《机械设计基础实训指导》附录5查得Y系列电动机数据，选电动机的额定功率为4.19KW。
2.1.3确定电动机转速
卷筒轴工作转速：由nw=71.66r/min,V带传动的传动比i1=2~4;闭式齿轮单极传动比常用范围为i2=2~6,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：
I总=i1×i2=4~24
故电动机的转速可选范围为

nd=nw×I总=71.66×（4~24）=286.64r/min~1719.84r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min。可供选择的电动机如下表所示：

方案

电动机型号

额定功率
Kw
同步转速/满载转速
nm(r/min)
1
Y160M2—8
5.5
750/720
2

Y132M2—6

5.5

1000/960

3
Y132S一4
5.5
1500/1440
则可选用Y132M2—6电动机，满载转速为960r/min，额定功率为5.5Kw
2.2计算传动比和分配传动比
总传动比
Iz=960÷71.66=13.40
V带的传动比为 i1=3.35
减速器的传动比为 i2=Iz/i1=13.40÷3.35=4
2.3计算传动装置的运动和动力参数
0轴（电动机轴）
P0=Pd=4.19Kw
n0=nd=960r/min
T0=9550×P0/n0=9550×4.19÷960=41.68N.m
1轴（高速轴即输入轴）
P1=P0×η2=4.19×0.96=4.02Kw
n1=n0/i1=960÷3.35=286.57r/min
T1=9550×P1/n1=9550×4.02÷286.57=133.97 N.m
2轴（低速轴即输出轴）
P2=P1η1η3=4.02×0.97×0.99=3.86Kw
n2=n1/i2=286.57÷4=71.64 r/min
T2=9550×P2/n2=9550×3.86÷71.64=514.56 N.m

根据以上数据列成表为：

轴名
功率P/Kw
转距T/N.m
转速n/(r/min)
传动比
电动机轴
4.19
41.68
960
4
1轴
4.02
133.97
286.57
3.35
2轴
3.86
514.56
71.64
1

已知电动机额定功率P=7.5Kw,转速1440r/min，各轴的转速如表：

转动轴
电机轴（0轴）
输入轴（1轴）
输出轴（2轴）
转速n
4.02
286.57
71.64
齿数比
4
3.35

电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。
2.4齿轮的设计
2.4.1、选择齿轮的精度等级、材料
输送机为一般工作机器，转动速度不高，为普通减速器，故选用9精度（GB10095-88），要求齿面经粗糙度Ra≤3.2~6.3μm。选择小齿轮材料为45钢（调质），其硬度为250HBS，大齿轮为45钢（正火），其硬度选为200HBS。
2.4.2、按齿面解除疲劳强度设计
①、转矩T1
T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×4.02÷286.57=133.97×103N.mm
②、载荷系数K及材料的弹性系数ZE
查表7-10取K=1.1，查表7-11取KE=189.8 MPa1/ 2

③、齿数Z1和齿宽系数ψd
取小齿轮的齿数Z1=25，则大齿轮的齿数Z2=Z1×i=25×4=100，取
对称布置、软齿面，查表7-14取ψd=1
④、许用接触应力【σH】
由图7-25查得σHlim1=560MPa, σHlim2=530MPa
N1=60njLh=60×286.57×1×(5×52×5×16)=3.6×108
N2=N1/i=3.6×108÷4=9×107
由图7-24查得ZN1=1.08 ZN2=1.17（允许有一点点蚀）
由表7-9查得SH=1
根据一下公式可得
【σH】1=（ZN1.σHlim1）/SH=(1.08×560) ÷1=604.8MPa
【σH】2=(ZN2×σHlim2) /SH=(1.17×530) ÷1=620.1MPa
则
d≥==60.8mm
m=d1/z1=60.8÷25=2.432mm
由表7-2取标准模数m=2.5mm
2.4.3、主要尺寸计算
d1=mz1=2.5×25=62.5 mm d2=mz2=2.5×100=250 mm
b=ψd d1=1×62.5=62.5mm
经圆整后取b2=65mm，b1=b2+5=70mm
a=0.5m（Z1+Z2）=0.5×2.5×(25+100)=156.25mm
2.4.4、按齿根弯曲疲劳强度校核
①齿形系数YF
由表7-12查得YF1=2.65，YF2=2.18
②应力修正系数YS
由表7-13查得Ys1=1.59，Ys2=1.8
③许用弯曲应力
由图7-13查得σFlim1=205, σFlim2=190
由表7-9查得SF=1.3
由图7-23查得YN1=0.95,YN2=0.97
则
【σF】1=YN1×σFlim1/SF=0.95×205÷1.3=194.75MPa
【σF】2=YN2×σFlim2/SF =0.97×190÷1.3=184.3MPa
故 σFl=2kT1 YF1 Ys1/ bm2 Z1=2×1.1×133.97×103×2.65×1.59/62.5×6.25×25=122.28 MPa<[σF] l
σFl=σFl YF2 Ys2/ YF1Ys1 =122.28×2.18×1.8×/2.65×1.59=133.88 MPa<[σF] 2
齿根弯曲疲劳强度校核合格
2.4.5、验算齿轮的圆周速度v

由表7-7可知，选9精度是合适的。

根据以上数据可以制成表格：

齿轮参数
模数
m=2.5
齿数
Z1=25 Z1=100
齿顶圆
直径
da1=67.5 da2=255
压力角

齿根圆
直径
df1=56.25 df2=243.75
中心距
a=156.25
分度圆
直径
d1=62.5 d2=250
齿轮宽度
b1=70 b2=65
2.4. 6、选择润滑方式
闭式齿轮传动，齿轮的圆周速度v≤12m/s，常将大齿轮的齿轮浸入油池中进行浸油润滑（推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度 ）
三、轴的设计
3.1高速轴（1轴）的设计
3.1.1确定轴的最小直径
由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得A=110，于是得

可将其轴径加大5%，即
，所以d=28mm。
3.1.2选择滚动轴承
因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。 0基础游隙组、标准精度级的深沟球轴承6007，其尺寸为。
3.1.3轴的结构设计
轴的右端；，故，；6007型轴承的标准，所以；，故，，与齿轮配合的轴段直径。
轴承宽度；齿轮宽度；箱体内侧与轴承端面间隙取；齿轮与箱体内侧的距离为；联轴器与箱体之间的间隙 。
与之对应的轴段直径分别为
；； ； ；齿轮与高速轴采用一体加工的方式则。所以
3.1.4 1轴结构如图所示：
3.2低速轴（2轴）的设计
3.2.1确定轴的最小直径
由已知条件可知此减速器传递的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得，于是得

可将其轴径加大5%，即
，所以取。
3.2.2选择滚动轴承
因轴承受到径向力的作用，故选用深沟球轴承。 0基础游隙组、标准精度级的深沟球轴承6011，其尺寸为。
3.2.3轴的结构设计
轴的右端；，故，；6011型轴承的标准，所以，与齿轮配合的轴段直径；。
轴承宽度；齿轮宽度；轴承端盖宽度为20mm；箱体内侧与轴承内侧端面间隙取；齿轮与箱体内侧间隙为。
与之对应的各段轴的长度为； ；；；；取；所以
3.2.4 2轴的结构简图如图所示：

四、轴上其他零件的设计
1）轴承端盖的厚度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器和V带轮右端面间的距离均为
2）查表6-2、6-4取V带轮的基准直径为 输入轴上的直径最大的那段轴为。轴上齿轮距箱体的距离20mm。输出轴上的直径最大的那段轴为。轴上齿轮距箱体20mm。
则：输入轴为L=268mm
输出轴为L=323mm
至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。

3）轴上零件的周向定位
齿轮、V带轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由表10-7查得：
在输入轴上V带轮与联轴器平键截面
在输出轴上半联轴器与轴连接平键截面
齿轮与轴连接平键截面
键槽均用键槽铣刀加工，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，此外选轴的直径公差为IT12。
4）确定轴上的圆角和倒角尺寸
参考表15-2，取轴端倒角为，输出轴的圆角半径为1.5，输入轴圆角半径为2。

五、输出轴的强度校核
1、已知 所以
则：
画输出轴的受力简图，如（a）图所示
画出竖直平面弯矩图，如图（b）。通过列平衡方程

由两边对称，知截面的弯矩也对称，所以
画出水平弯矩图，如图（c）。列水平平衡方程求得

根据上面所计算的弯矩画出合成弯矩图，如图（d）
合成弯矩为：

画扭矩图，如图（e）
画当量弯矩图，如图（f）
弯矩产生扭剪力按脉动循环变化，取，截面C处的当量弯矩：

轴的应力：

轴的材料为45钢，调至处理，
六、箱体的设计
减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，
大端盖分机体采用配合。
1）.机体有足够的刚度
在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。
2）.考虑到机体内零件的润滑，密封散热
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大于40mm。
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。
3）.机体结构有良好的工艺性
铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便。
4.）对附件设计
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M8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。
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的物体。
减速器机体尺寸如下
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

4
轴承旁连接螺栓直径

M12
盖与座连接螺栓直径

M8
连接螺栓d2的距离

125～200
140
轴承端盖螺钉直径

M8
检查孔盖螺钉直径

M6
定位销直径

8
、、至外箱壁的距离

查《机械技术基础实训指导》表4-7
22、18、14
、至凸缘边距离

查《机械技术基础实训指导》表4-7
20、12
轴承旁凸台半径

凸台高度

根据低速轴轴承外径确定
70
外箱壁至轴承座端面距离

52
大齿轮顶圆与内箱距离

14
齿轮端面与箱体内壁距离

12
箱座肋厚

6.8、0.85
轴承端盖外径

查《机械技术基础实训指导》表4-9
130
轴承旁连接螺栓距离

158
箱座深度

160
箱座高度

180

5). 润滑密封设计
对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64。
从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。
七、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。两周的课程设计既能让我们温故又能让我们有所知新。
1、通过这次机械设计课程的设计巩固、加深了已经学过的机械设计理论课程综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论到生产实际生活中。
2、进一步掌握机械设计的一般方法掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程掌握国标以及规范等设计资料的运用能力。
3、能有效对我们进行机械设计基本技能的训练如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、标准和规范等以及使用经验数据进行经验估算和数据处理等。
4、本次设计我对减速器的工作原理以及各种工作机构有了很全面的认识，更对机械传动中的电动机、齿轮、轴、轴承、联轴器、键、箱体等都很做了认真的分析计算和选取是对一个机械学习者的初次挑战。
整个设计过程中每个人都是很辛苦的，但它是对今后学习生活的一次适应性训练从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力而且在做完此次课设之后第一次觉得在大学期间这么有成就感对自己整体的观念的培养和各种工具书的使用等都有所突破，我想这都是这次设计过程收获最大的地方。我感觉本次的课程设计涉及到了我们开学以来所学过的与设计有关的课程，是一个大的综合，对我们所学的内容是一次全面的考察，我学到了很多，对以前所学的知识是一次很好的复习。 
经过这次的课程设计让我感受到时间的可贵，应该好好的利用所有的时间，好好去学习专业知识，来充实自己。
八、参考文献
《机械设计基础》（第四版） 大连理工大学出版社 主编 王少岩 罗玉福
《机械设计基础实训指导》（第三版） 大连理工大学出版社 主编王少岩 郭玲
《工程力学》 高等教育出版社 主编 张定华
《机械制图》（第二版） 化学工业出版社 主编 钱可强 邱坤