完美升级版带式输送机传动装置设计毕业论文说明书.docx
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完美升级版带式输送机传动装置设计毕业论文说明书
青岛理工大学琴岛学院
课程设计说明书
课题名称：
带式输送机传动装置设计
学院：
机电工程系
专业班级：
机械设计制造及其自动化095
学号：
学生：
指导老师：
青岛理工大学琴岛学院教务处
2011年12月5日
《机械设计基础课程设计》评阅书
题目
带式输送机传动装置设计
学生姓名
学号
指导教师评语及成绩
指导教师签名：
年月日
答辩评语及成绩
答辩教师签名：
年月日
教研室意见
总成绩：
室主任签名：
年月日
摘要
机械设计综合课程设计是重要的综合性和实践性的教学环节，在机械工程学科中占有重要地位，它是理论应用于实际的重要实践环节。
本课程设计培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程设计中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合进行综合设计实践训练，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。
此外，它还培养了我们机械系统创新设计的能力，增强了机械构思设计和创新设计。
本课程设计的设计任务是展开式二级圆柱齿轮减速器的设计。
减速器是一种将由电动机输出的高转速降至要求的转速比较典型的机械装置，应用非常广泛。
本课程设计高度采用现代化的设计手段，使用AutoCAD环境下运行的计算机辅助设计平台，进行传动设计、圆柱齿轮传动设计、轴的结构设计、轴承的选择、轴承端盖设计、轴系零件紧固件设计、减速器基本附件以及基本连接件的设计等，使得设计高度地自动化，将现代计算机技术与我们传统的机械设计理论及实际相联系，提高了设计效率。
借此机会，对本次课程设计的各位指导老师以及参与校对、帮助的同学表示衷心的感谢。
目录
摘要III
1设计任务4
1.1课程设计的目的4
1.2课程设计要求4
1.3课程设计的数据4
2传动系统方案的拟定5
2.1方案简图和简要说明5
2.2电动机选择5
2.3传动比分配6
2.4传动系统的运动和动力参数的计算7
3传动零件的设计计算8
3.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算8
3.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）10
3.3滚动轴承选择和寿命计算15
3.4键连接选择和校核17
3.5联轴器的选择和计算18
3.6润滑和密封形式的选择18
4箱体及附件的结构设计和选择19
总结21
参考文献22
1设计任务
1.1课程设计的目的
该课程设计是继《机械设计》课程后的一个重要实践环节，其主要目的是：
（1）综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固和拓展所学的知识
（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。
（3）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基本技能的能力的训练。
1.2课程设计要求
（1）选择电动机型号；
（2）确定传动的主要参数及尺寸；
（3）设计减速器；
（4）选择联轴器。
（5）设计箱体，理论结合实际。
具体作业:
（1）减速器装配图一张；
（2）零件工作图二张（齿轮,轴）；
（3）设计说明书一份。
1.3课程设计的数据
课程设计的题目是：
带式输送机减速系统设计
数据：
T=900N*m,V=1.3ms,D=380mm，硬齿面斜齿轮。
工作条件：
带式输送机连接单向运转，载荷变化不大，空载启动，传送带误差±5%，室内工作，有粉尘，使用年限10年，工作时间为2班制（每班8小时计算），大修期为3年，在大中型机械厂中可小批生产量
2传动系统方案的拟定
2.1方案简图和简要说明
用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。
传动装置简图c如下图2-1所示。
图2-1两级展开式圆柱齿轮减速器
2.2电动机选择
2.2.1
类型和结构型式：
Y160M-6系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。
2.2.2
电动机所需工作功率（kW）为
工作机所需功率（kW）为=FV1000=6.1581kw
传动装置的总效率为
按《机械设计机械设计基础课程设计》表2-4确定各部分效率为:
联轴器效率，共两个。
滚动轴承效率（一对），共三对。
滑动轴承效率（一对）。
闭式齿轮传动效率（共有2个），代入得
所需电动机功率为=7，16Kw
因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。
由《机械设计机械设计基础课程设计》表20-1，Y系列（IP44）三相电动机电动机技术数据，选电动机的额定功率为7.5kW。
卷筒轴工作转速
通常，二级圆柱齿轮减速器总传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为
故此处选\同步转速为1000rmin.
2.2.3电动机的技术数据和外形、安装尺寸
图3-1电动机安装尺寸
2.3传动比分配
2.3.1总传动比
2.3.2分配传动装置各级传动比
选高速级齿轮的传动比为低速级齿轮传动比的1.3倍，即。
可求出 =4.40
2.4传动系统的运动和动力参数的计算
2.4.10轴（电动机轴）：
2.4.21轴（高速轴）：
2.4.32轴（中间轴）：
2.4.4轴（低速轴）：
运动和动力参数的计算结果加以汇总，列出表2如下：
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率PkW
转矩T（N·m）
转速
n（rmin）
传动比
i
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
——
7.5
——
73.84
970
1
4.40
3.39
——
1轴
7.5
7.425
73.10
73.10
970
0.96
2轴
7.425
7.13
310
310
220
0.99
3轴
7.13
——
1006
1006
65
0.97
3传动零件的设计计算
3.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算
考虑到制造的方便及小齿轮容易磨损并兼顾到经济性，两级圆柱齿轮的大、小齿轮材料均用45Gr，热处理均为调质处理及表面淬火，且大、小齿轮的齿面硬度分别为48~55HRC；
初选螺旋角为14度；
初步规划该减速器的使用寿命为10年，每年按300天计算，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ公差组精度分别为7、7、7；
鉴于该减速器有轻微震动，空载启动，两级圆柱齿轮的使用系数均取1.0。
3.1.1高速级齿轮传动设计
由前面运动及动力参数的计算结果知高速级齿轮传动的最大传递功率为7.5kW，小齿轮最高转速为970rmin、最大扭矩为T=1006rmin。
闭式齿轮的小齿齿数
1.定齿轮类型、精度等级、材料极其齿数
（1）按设计给定的方案，选用斜齿圆柱齿轮
（2）运输机为一般工作机器，速度不高，固选７级精度
（3）小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为55HRC
大齿轮材料为45Gr（调质），硬度为48HRC
（4）选，则
2.按齿面接触强度设计
（1）选 小齿轮传递的转距为
选齿宽系数 ，由表查得材料的弹性影响系数
由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的触疲劳强度为，由式计算应力循环次数
取接触疲劳寿命系数 取效率为，区域系数Z=2.433安全系数S=1,则
（2）计算带入的值，求得小齿轮分度圆直径的最小值为
圆周速度：
计算齿宽：
计算齿宽与齿高比：
模数
齿高
∴
计算载荷系数：
根据v=1.83ms,7级精度，查得动载系数
对于斜齿轮
查得使用系数,用插值法查得7级精度小齿轮非对称布置时，由，可查得
故载荷系数
校正分度圆直径：
计算模数：
3.按齿根弯曲强度计算：
弯曲强度的设计公式为
取弯曲疲劳安全系数,由式（10-21）得
载荷系数
查取齿形系数
查取应力校正系数
圆整∴
取，则
几何尺寸计：
分度圆直径：
中心距：
齿轮宽度：
圆整之后取
至此，高速级齿轮的计算完毕。
用同样的方法计算低速级直齿轮的尺寸
分度圆直径：
中心距：
齿轮宽度：
取
3.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）
1.轴的结构尺寸设计
根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴,共分7段。
考虑低速轴的载荷较大，材料选用45,热处理调质处理,取材料系数=112
各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表3-1低速轴结构尺寸设计
阶梯轴段
设计计算依据和过程
计算结果
第1段
（考虑键槽影响）
（由联轴器宽度尺寸确定）
55
105
第2段
62
50
第3段
由轴承尺寸确定（轴承预选30311）
65
63
第4段
70
42
第5段
82
12
第6段
77
47
第7段
由轴承尺寸确定（轴承预选30313）
65
36
3.2.2中间轴的轴系结构设计
1.轴的结构尺寸设计
根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分五段,其中第II段和第IV段为齿轮,如图3-2所示:
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为渗碳淬火,对于非外伸轴，计算时取较大的材料系数A值，估算的轴颈可作为安装齿轮处的直径。
所以,有该轴的最大轴径为:
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表：
表3-2中间轴结构尺寸设计
阶梯轴段
设计计算依据和过程
计算结果
第1段
由轴承尺寸确定
（轴承预选30307T=22.75）
35
45.75
第2段
考虑到键槽
40
28
第3段
48
15
第4段
--
50
第5段
35
42.75
3.2.3高速轴的轴系结构设计
1.轴的结构尺寸设计
根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分5段,。
由于结构及工作需要将该轴定为齿轮轴,因此其材料须与齿轮材料相同,均为合金钢,热处理为氮化,取材料系数112
所以,有该轴的最小轴径为:
考虑到该段开键槽的影响,轴径增大6%,
因为要与联轴器配合，选取联轴器为TL5
因此取
其他各段轴径、长度的设计计算依据和过程见下表:
表3-3高速轴结构尺寸设计
阶梯轴段
设计计算依据和过程
计算结果
第1段
（考虑键槽影响，联轴器配合）
（由联轴器宽度尺寸确定）
25
42
第2段
28
50
第3段
由轴承尺寸确定
（轴承预选30307）
30
34
第4段
--
110
第5段
由轴承尺寸确定
（轴承预选30307）
L
30
29
3.2.4低速轴的强度校核
图3-4低速轴受力分析
对轴进行受力分析，并作出轴的弯矩和扭矩图，如图3-5所示。
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出危险截面是C。
先计算出截面处的Mr、Mt及M的值列于下表
表3-4低速轴受力数据
载荷
水平面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
按弯扭合成应力校核轴的强度
根据轴的弯扭合成强度条件，取，轴的计算应力
=23.53Mpa
前已选定轴的材料为45钢，调质处理。
由<机械设计>表15-1查得。
因此，故安全。
图3-5受力分析
3.3滚动轴承选择和寿命计算
3.3.1轴承的选择
1、由轴的设计总体思想可知，本设计中均采用圆锥滚子轴承30000字型号；
2、根据校对结果，三根轴都选用中窄系列，以满足其受力，各轴承选用中力求经济、合理；
3、由于向心推力球轴承受力后将产生一派生力，为使各轴上齿轮传动平稳，尽量减小齿轮处轴的弯曲变形，故结构设计中均采用面对面安装方式。
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