机械设计课程设计带式运输机传动装置要点.docx

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机械设计课程设计带式运输机传动装置要点

机械设计课程设计

计算说明书

设计题目带式运输机传动装置

一课程设计任务书2

二设计要求2

三设计步骤2

1.传动装置总体设计方案3

2.电动机的选择4

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比5

4.计算传动装置的运动和动力参数6

5.设计V带和带轮7

6.齿轮的设计9

7.滚动轴承和传动轴的设计14

8.键联接设计28

9.箱体结构的设计29

10.润滑密封设计31

11.联轴器设计32

四设计小结32

五参考资料32

111

1．传动装置总体设计方案

2、电动机的选择

1）选择

电动机

的类型

2）选择

电动机

的容量

3）确定电动机转速

3、计算传动装置的总传动比和分配传动比

（1）总传动比

（2）分配传动比

4.计算传动装置的运动和动力参数

1）各轴的转速

2）各轴的输入功率

3）各轴的输入转矩

5.设计V带和带轮

1）.确定计算功率

2）.选择V带类型

3）.确定带轮的基准直径并验算带速

4）.确定V带的中心距和基准长度

5）.验算小带轮上的包角

6）.计算带的根数

7）.计算单根V带的初拉力的最小值8）.计算压轴力

9）.带轮的结构设计

6.齿轮的设计

1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

2）初步设计齿轮主要尺寸

7.滚动轴承和传动轴的设计

（一）.轴的设计

（二）.齿轮轴的设计

（三）.滚动轴承的校核

8.键联接设计

9.箱体

结构的

设计

10.润滑密封设计

11.联轴器设计

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（简图如下）

1——V带传动

2——运输带

3——一级圆柱齿轮减速器

4——联轴器

5——电动机

6——卷筒

原始数据：

题号

4

5

6

7

8

9

10

11

运送带工作拉力F/N

2500

2600

2800

3300

400

4500

4800

5000

运输带工作速度v/（m/s）

1.1

1.1

1.4

1.2

1.6

1.8

1.25

1.5

卷筒直径D/mm

400

220

350

350

400

400

500

500

工作条件：

连续单向运转，载荷平稳，使用期限8年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%

二.设计要求

1.减速器装配图一张。

2.绘制轴、齿轮零件图各一张。

3.设计说明书一份。

三.设计步骤

1.传动装置总体设计方案

本组设计数据：

第十一组数据：

运送带工作拉力F/N5000。

运输带工作速度v/（m/s）1.5。

卷筒直径D/mm500。

1）减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。

3）方案简图如上图

4）该方案的优缺点：

该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。

减速器部分一级圆柱齿轮减速，这是一级减速器中应用最广泛的一种。

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的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

2、电动机的选择

1）选择电动机的类型

按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。

2）选择电动机的容量

工作机的有效功率为

从电动机到工作机传送带间的总效率为

由《机械设计课程设计指导书》表9.1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（7级精度一般齿轮传动）

：

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9.2推荐的传动比合理范围，一级圆柱齿轮减速器传动比

而工作机卷筒轴的转速为

所以电动机转速的可选范围为

符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000四种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表14.1选定电动机型号为Y100L2-4。

其主要性能如下表：

电动机型号

额定功率/kw

满载转速/（r/min）

Y100L2-4

3

1420

2.2

2.2

电动机的主要安装尺寸和外形如下表：

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

100

380×350×245

160×140

12

28×60

8×7

3.计算传动装置的总传动比并分配传动比

（1）.总传动比为

（2）.分配传动比

考虑润滑条件等因素，初定

4.计算传动装置的运动和动力参数

1）.各轴的转速

轴

轴

轴

卷筒轴

2）.各轴的输入功率

轴

轴

轴

卷筒轴

3）.各轴的输入转矩

电动机轴的输出转矩为

轴

轴

轴

卷筒轴

将上述计算结果汇总与下表，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

轴

2.37

1420

3.2

0.95

轴

2.25

444

3.7

0.96

轴

2.16

120

1

0.98

卷筒轴

2.12

120

5.设计V带和带轮

电动机输出功率，转速，带传动传动比i=3.2，每天工作16小时。

1）.确定计算功率

由《机械设计》表8-7查得工作情况系数，故

2）.选择V带类型

根据，，由《机械设计》图8-11可知，选用A型带

3）.确定带轮的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8-6和8-8，选取小带轮基准直径，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，故带速合适。

（3）.计算大带轮的基准直径

根据《机械设计》表8-8，选取，则传动比，

从动轮转速

4）.确定V带的中心距和基准长度

（1）.由式得

，取

（2）.计算带所需的基准长度

由《机械设计》表8-2选取V带基准长度

（3）.计算实际中心距

5）.验算小带轮上的包角

6）.计算带的根数

（1）计算单根V带的额定功率

由和，查《机械设计》表8-4a得

根据，和A型带，查《机械设计》表8-4b得

查《机械设计》表8-5得，查表8-2得，于是

（2）计算V带的根数

取2根。

7）.计算单根V带的初拉力的最小值

由《机械设计》表8-3得A型带的单位长度质量，所以

应使带的实际初拉力。

8）.计算压轴力

压轴力的最小值为

9）.带轮的结构设计

小带轮采用实心式，大带轮为腹板式，由单根带宽为13mm，取带轮宽为35mm。

6.齿轮的设计

1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。

（3）材料选择。

由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（正火），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

（4）选小齿轮齿数，则大齿轮齿数

2）初步设计齿轮主要尺寸

（1）设计准则:

先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。

（2）按齿面接触疲劳强度设计，即

1>确定公式内的各计算数值

Ⅰ.试选载荷系数。

Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩

Ⅲ.由《机械设计》表10-7选取齿宽系数。

Ⅳ.由《机械设计》表10-6查得材料的弹性影响系数。

Ⅴ.由《机械设计》图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

；大齿轮的接触疲劳强度极限。

Ⅵ.计算应力循环次数

Ⅶ.由《机械设计》图10-19取接触疲劳寿命系数；。

Ⅷ.计算接触疲劳许用应力

取失效概率为1%,安全系数S=1

2>.计算

Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。

Ⅱ.计算圆周速度。

Ⅲ.计算齿宽。

Ⅳ.计算齿宽与齿高之比

模数

齿高

Ⅴ.计算载荷系数

根据，7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载系数；

直齿轮，；

由《机械设计》表10-2查得使用系数；

由《机械设计》表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称分布时，；

由，查《机械设计》图10-13得

故载荷系数

Ⅵ.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

Ⅶ.计算模数

（3）.按齿根弯曲强度设计

弯曲强度的设计公式

1>.确定公式内的各计算数值

Ⅰ.由《机械设计》图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；

Ⅱ.由《机械设计》图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；

Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，有

Ⅳ.计算载荷系数；

Ⅴ.查取齿形系数；

由《机械设计》表10-5查得；

Ⅵ.查取应力校正系数；

由《机械设计》表10-5查得；

Ⅶ.计算大、小齿轮的并加以比较；

大齿轮的数值较大。

Ⅷ.设计计算

对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮的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，可取由弯曲强度算得的模数1.56并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数

大齿轮齿数，取。

这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。

（4）.几个尺寸计算

1>.计算分度圆直径

2>.计算中心距

3>.计算齿轮宽度

取，。

（5）.结构设计及绘制齿轮零件图

首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。

其他有关尺寸按《机械设计》图10-39荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。

其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。

7.滚动轴承和传动轴的设计

（一）.轴的设计

Ⅰ.输出轴上的功率、转速和转矩

由上可知，，

Ⅱ.求作用在齿轮上的力

因已知低速大齿轮的分度圆直径

而

Ⅲ.初步确定轴的最小直径

材料为45钢，正火处理。

根据《机械设计》表15-3，取，于是

，由于键槽的影响，故

输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。

为了使所选的轴直径与