带式运输机传动装置机械设计课程设计--设计带式运输机传动装置.doc
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计算说明书
设计题目:
设计带式运输机传动装置
过程装备与控制工程专业2班
目录
设计任务书------------------------------------------3
传动装置总体设计方案--------------------------------5
电动机的选择----------------------------------------6
计算传动装置的总传动比和分配传动比------------------7
计算传动装置的运动和动力参数------------------------8
齿轮的设计------------------------------------------10
减速器机体结构尺寸—————————————————18
轴、滚动轴承、键的设计与校核------------------------19
联轴器选择------------------------------------------34
润滑与密封------------------------------------------34
减速器附件的选择------------------------------------35
设计总结与心得体会----------------------------------36
参考文献--------------------------------------------36
机械设计课程设计任务书
班级：
装控姓名：
设计题目：
设计带式运输机的传动装置
传动简图：
原始数据：
运输带工作拉力F=1800N
运输带工作速度v=1.2m/s
卷筒直径D=425mm
工作条件：
连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期8年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%。
设计工作量：
1.减速器草图1张；
2.减速器装配图1张；
3.设计说明书1份。
设计计算内容
计算及说明
计算结果
一．传动装置总体设计方案。
二、电动机的选择
1）选择电动机的类型
2）确定电动机的功率
三、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
四、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
六、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
3）.齿面接触疲劳强度计算
4）校核轮齿弯曲疲劳强度
5）确定传动主要尺寸
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
3）.齿面接触疲劳强度计算
4）校核轮齿弯曲疲劳强度
5）确定传动主要尺寸
七、减速器集体结构的尺寸
八、轴的设计
1输出轴的设计计算
1）材料的选择
2）按扭转强度估算轴径
2）、校核该轴和轴承：
3）、轴承寿命校核：
2、中间轴的设计
3、从动轴的设计
联轴器的选择
九、润滑方式和密封方式
十、其他有关数据
一.设计步骤
1.传动装置总体设计方案
本组设计数据：
第一组数据：
运送带工作拉力F/N1800
运输带工作速度v/（m/s）1.2
卷筒直径D/mm425。
1）外传动机构为V带传动。
2）减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。
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。
减速器部分二级圆柱齿轮减速，这是二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。
（1）选择电动机的类型：
按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机；
（2）电动机容量的选择
1）工作机所需功率Pw
Pw＝Fv/1000=1800×1.2/1000=2.16KW
2）电动机的输出功率
Pd＝Pw/ηkW
η＝
其中：
—带传动效率：
0.95
—每对滚子轴承的传动效率：
0.99
—7级精度圆柱齿轮的传动效率：
0.98
—齿形链：
0.96
—弹性联轴器的传动效率：
0.99
—卷筒的传动效率：
0.96
则总的效率：
η==0.95
Pd＝Pw/η=2.09/0.80=2.7kW
从表19-1中可选出额定功率为3kw的电动机。
（3）确定电动机转速：
卷筒轴的工作转速为：
按推荐的合理转动比范围，取V带转动的转动比，单级齿轮传动比，链传动比，则合理总转动比的范围，故电动机转速可选范围为：
符合这一范围的同步转速有1000、1500，再根据计算出的容量，由附表查出有两种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况如下表：
方案
电动机
的型号
额定功率
电动机转速
同步转速
满载转速
1
Y132S-6
3
1000
960
2
Y100L2-4
3
1500
1430
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及带传动和减速器的传动比，比较两个方案可知：
方案1电动机转速低、外廓尺寸及重量大，价格较高，虽然总传动比不大，但因电动机转速低，导致传动装置尺寸较大。
方案2比较适中、合理。
因此选定电动机型号为Y100L2-4。
所选定电动机的额定功率，满载转速，总传动比适中，传动装置较紧凑。
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
380×285×245
160×140
12
28×60
8×7
三.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
传动比分配：
若取
齿轮各级传动比的分配：
1）.各轴的转速
输入轴
中轴
输出轴
卷筒轴
2）.各轴的输入功率
I轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
Ⅳ轴：
3）.各轴的输入转矩：
I轴
II轴
Ⅲ轴：
IV轴：
将上述计算结果汇总与下表，以备查用。
轴序号
功率
P/kw
转速
n/（r/min）
转矩
T/N.m
Ⅰ轴
2.54
650
37.32
Ⅱ轴
2.46
245.28
95.74
Ⅲ轴
2.39
129.48
176.28
Ⅳ轴
2.25
53.95
398.29
六、齿轮的设计
高速轴齿轮设计
料：
高速级小齿轮选用40Cr调质处理，齿面硬度为260HBW。
高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为230HBW,精度7极。
取；
②查课本第77页表4.19-3、4.21-3得：
=600Mpa,=450Mpa；
=710Mpa,=580Mpa；
查课本表4-10得：
。
=1.1,=1.25；
=2.62
查图4.20，
查图4.22,
查图4.23，得：
[]=（/）
[]=（/）
计算工作转矩：
T1=9550000×P1/n1=9550000×2.54/650=37318
（2）初步计算小齿轮直径，得
查表4-8，取=84,
查表4-7齿宽系数=1
取=47mm
则齿宽b==47mm
取
（3）按齿面接触疲劳强度设计，得
因工作机有中等冲击。
查表4-4得=1
设计齿轮精度为7级，v=
查图4.9取=1.1
齿轮非对称布置，=1；
查表4.12取
=
查表4-5取=1.5
K==11.11.051.5=1.74
（4）计算齿面接触应力：
查图4.14得
查表4-6得=189.8
取
取=47mm
取
4）校核轮齿弯曲疲劳强度
由图4.18查得，；
查图4.16得，;
因=1.66，所以得
取
由式（4.22）得，
大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求
5.确定传动主要尺寸
47mm
校正角
低速轴齿轮设计
料：
低速级小齿轮选用45钢调质处理，齿面硬度为240HBW。
低速级大齿轮选用45钢正火处理，齿面硬度为210HBW,精度8极。
取；
②查课本第77页表4.19-3、4.21-3得：
=560Mpa,=440Mpa；
=600Mpa,=460Mpa；
查课本表4-10得：
。
=1.0,=1.25；
=1.91
查图4.20，
查图4.22,
查图4.23，得：
3）.齿面接触疲劳强度计算
（1）计算工作转矩：
N.mm
（2）初步计算小齿轮直径，得
查表4-8，取：
查表4-7齿宽系数
取
则齿宽
取
（3）按齿面接触疲劳强度设计，得
因工作机有中等冲击。
查表4-4得=1.0
设计齿轮精度为8级，v=
查图4.9取=1.05
齿轮非对称布置，=1；
查表4.12取
=
查表4-5取=1.5
K==1.01.051.051.5=1.66
（4）计算齿面接触应力：
查图4.14得
查表4-6得=189.8
取
取=62mm
取
4）校核轮齿弯曲疲劳强度
由图4.18查得，；
查图4.16得，;
因=1.66，所以得
取
由式（4.22）得，
大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求
5.确定传动主要尺寸
62mm
校正角
七、减速器机体结构尺寸如下：
名称
符号
计算公式
结果
箱座厚度
8
箱盖厚度
8
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
12
箱座底凸缘厚度
20
地脚螺钉直径
20
地脚螺钉数目
查手册
6
轴承旁联结螺栓直径
0.75
12
盖与座联结螺栓直径
=（0.5～0.6）
8
轴承端盖螺钉直径
=（0.4～0.5）
8
窥视孔盖螺钉直径
=（0.3～0.4）
6
吊环螺钉
查手册表10—10
20
，，至外箱壁的距离
查表4—4
15
，至凸缘边缘距离
查表4—1
12
外箱壁至轴承端面距离
=++（5～8）
33
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>1.2
10
齿轮端面与内箱壁距离
>
10
箱盖，箱座肋厚
8
轴承端盖外径
+（5～5.5）
79（1轴）
79（2轴）
90（3轴）
1、高速轴设计：
1）、①材料：
选用45号钢调质处理。
查课本表6-3取=35Mpa,C=110。
②各轴段直径的确定：
根据课本式6.2
mm
式中：
P——轴所传递的功率，KW
n——轴的转速，r/min
C——由轴的许用切应力所确定的系数
得：
==17.33mm
查设计课本当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。
所以将轴径增大5%，再圆整。
所以取=20mm，L1=25mm。
取24mm，查课程设计课本30页结合计算得=m+e+2=58mm。
取25mm，查课程设计课第134页表11-3,选用7005C轴承,得轴承宽度为b=12mm,所以取=25mm，=36mm。
取30mm,因为要与中间轴中小齿轮相对齐，所在取，=96mm。
=32mm，为小齿轮宽度，即=47mm
为轴肩直径，其值要比装轴承的直径段大，所以取=35mm，取8mm
为装轴承和轴套段，取=25mm，=44mm
2）、校核该轴和轴承：
L1=25mm，=58mm，=12mm，=96mm，=47mm，=8mm，=12mm，
作用在齿轮上的圆周力为：
=2×37.32×1000/47=1588N
径向力为=1588×tan20°÷cos11.60°=590N
求垂直面的支反力：
=（58×590）/（25+58）=412.29N
=590-412.29=177.71N
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
=177.71×58/1000=10.31N.m
=412.29×25/1000=10.31N.m
求水平面的支承力：
由得
=58×1588/（25+58）=1109.69N
=1588-1109.69=478.31N
求并绘制水平面弯矩图：
=1109.69×25/1000=27.74N.m
=478.31×58/1000=27.74N.m
求F在支点产生的反力：
=36×1800/（25+58）=780.72N
=780.72+180000=2580.72N
求并绘制F力产生的弯矩图：
=1800×36/1000=64.8N.m
=780.72×96/1000=74.95N.m
F在a处产生的弯矩：
=780.72×96/1000=74.95N.m
求合成弯矩图：
考虑最不利的情况，把与直接相加。
=74.95+=104.54N.m
=74.95+=104.54N.m
求危险截面当量弯矩：
最危险截面其当量弯矩为：
（取折合系数）
==106.96N.m
计算危险截面处轴的直径：
因为材料选择调质，查课本第127页表6-1得，许用弯曲应力，则：
mm
因为>=30mm>d，所以该轴是安全的。
3）、轴承寿命校核：
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本166页表7-7,10取取
按最不利考虑，则有：
=+780.72=1964.53N
=+2580.72=3090.98N
则
==8.37年>8年
因此所该轴承符合要求。
4）、弯矩及轴的受力分析图如下：
5）、键的设计与校核:
由课本148页表6-6可查的,由于公称直径d=20mm,在17～22范围内，故轴段上采用键：
6×6,
采用A型普通键:
键校核.为L1=25mm,综合考虑取=20得
=4×37.32×1000/（20×20×6）=62.2Mpa<
所以，所选键为：
b×h×l:
6×6×20
在齿轮轴上的键，由于公称直径为d=30mm，在22～30范围内，故轴段上采用键：
8×7,
采用A型普通键:
键校核.为L3=36mm,综合考虑取=30得
=4×37.32×1000/[（20×30×7）]=35.54Mpa<
所以，所选键为：
b×h×l:
8×7×30
2、中间轴的设计：
1）、①材料：
选用45号钢调质处理。
查课本表6-3取=35Mpa,C=110。
②各轴段直径的确定：
根据课本式6.2
mm
式中：
P——轴所传递的功率，KW
n——轴的转速，r/min
C——由轴的许用切应力所确定的系数
得：
=23.72mm
取=25mm，因为段要装配轴承，所以查课程设计课本第134页表11-3，选用7005C轴承，取L1=40mm。
定位低速级小齿轮,所以取=30mm，L2=62mm。
定位高速级大齿轮，取=36mm,=8mm。
段要装配高速级大齿轮=30mm,=42mm
装配轴承所以查课程设计课本第134页表11-3，选用7005C轴承，=25mm，=40mm。
③校核该轴和轴承：
作用在2、3齿轮上的圆周力：
=2×95.74×1000/30=6382.67N
=2×176.28×1000/36=9793.33N
径向力：
=6382.67×0.364=2323.29N
=9793.33×0.364=3564.77N
求垂直面的支反力:
=-[3564.77×8+2323.29×（62+8）]/（40+62+8）=-1219.20N
=3564.77-1219.20-2323.29=22.28N
计算垂直弯矩：
=1219.20×40/1000=48.77N.m
=1219.20×（40+62）/1000-2323.29×6
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