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说明书123

61511173

顾佳俊

男

615111

0.65

300

710

《机械设计》

课程设计说明书

设计题目双级：

铸钢车间型砂传送带传动装置设计

机械工程学院院（系）

机械工程其自动化专业

班级

0111078

学号

011107816

设计人：

王文杰

指导老师：

杭鲁滨

完成日期：

2009年9月8日

上海工程技术大学

课程设计任务书1

一、传动方案2

1.1传动方案说明2

1.2电动机3

1.2.1选型说明3

1.2.2所需功率及额定功率3

1.2.3额定转速4

1.2.4电动机型号及安装尺寸4

1.3传动比分配5

1.3.1总传动比5

1.3.2各级传动比的分配及其说明5

1.4各轴转速、转矩及传递功率6

二、各级传动设计7

2.1V带传动7

2.1.1主要传动参数和其设计计算7

2.1.2带轮材料，结构及其主要尺寸9

2.2齿轮传动9

2.2.1高速级齿轮传动设计9

2.2.2低速级齿轮传动设计14

2.2.3齿轮的主要传动参数和尺寸18

2.4各轴实际值数值及合理性检验19

2.4.1各轴实际转速、转矩及传递功率19

2.4.2设计合理性检验19

2.5联轴器的设计19

2.5.1选用说明19

2.5.2联轴器的型号20

三、轴与轮毂的连接20

3.1减速器各轴的结构设计20

3.1.1高速轴20

3.1.2低速轴22

3.1.3中间轴23

3.2低速轴的强度校核24

3.3各轴键的强度校核27

3.3.1键的选取27

3.3.2高速轴键的校核：

3.3.3中间轴键的校核：

3.3.4低速轴键的校核：

四、轴承的选用与校核29

4.1减速器各轴承的选用29

4.2高速轴轴承的寿命验算29

4.2.1预期寿命29

4.2.2寿命验算29

五、减速器的润滑与密封30

5.1齿轮传动的润滑30

5.1.1润滑方式的确定30

5.1.2润滑油牌号的确定30

5.1.3所需油量计算30

5.2滚动轴承的润滑30

5.3减速器的密封30

六、减速器箱体及其附件30

6.1箱体设计30

6.2主要附件及其结构形式30

6.2.1窥视孔和视孔盖30

6.2.2通气器30

6.2.3油面指示器30

6.2.4定位销30

6.2.5起盖螺钉30

6.2.6起吊装置30

6.2.7放油孔及螺塞30

七、小结30

参考资料30

课程设计任务书

I.题目：

铸钢车间砂传送带传动装置设计

II.传动方案：

1—电动机2—V带传动3—展开式两级圆柱齿轮减速器

4—联轴器5—底座6—传动带鼓轮7—传动带

III.设计参数：

传送速度鼓轮直径

鼓轮轴所需扭矩

IV.其他条件：

工作环境通风不良、单向运转、双班制工作、使用期限为10年、小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。

一、传动方案

1.1传动方案说明

传动装置平面布置简图

1—电动机2—V带传动3—展开式两级圆柱齿轮减速器

4—联轴器5—底座6—传动带鼓轮7—传动带

本装置使用V带和双级闭式软齿面圆柱斜齿轮传动，V带传动布置在齿轮的高速级，传动带鼓轮布置在低速级。

将V带传动设置在高速级可使结构紧凑，发挥其传动平稳，吸震缓冲，减少噪声的作用，而且更能起到过载保护的作用。

工作环境有粉尘，应使用闭式传动。

斜齿轮承载能力强，传动平衡，软齿面齿轮的加工方便。

故采用双级闭式软齿面圆柱斜齿轮传动。

综上所述，本方案从设计任务书所给定的条件来看具有合理性和可行性。

1.2电动机

1.2.1选型说明

工作现场有三相交流电源，因无特殊要求，一般选用三相交流异步电动机。

最常用的电动机为Y系列鼠笼式三相异步交流电动机，其效率高，工作可靠，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。

本装置的工作场合属一般情况，无特殊要求。

故采用此系列电动机。

此外，根据工作要求和安装需要，采用一般用途的Y（IP44）系列卧式封闭结构三相异步电动机。

1.2.2所需功率及额定功率

工作机主动轴所需功率：

=900N∙m

=0.7

=300mm

电动机输出功率：

V带传动的效率=0.94

滚动轴承的效率=0.98

圆柱斜齿轮传动的效率=0.96

弹性联轴器的效率=0.990

根据，由[2]p.196表20-1，选取电动机额定功率

5.5kW。

1.2.3额定转速

电动机可选转速

为2~4

，二级圆柱齿轮减速器为

初选同步转速为1000r/min和1500r/min的电动机进行比较

1.2.4电动机型号及安装尺寸

参照Y系列电动机的技术数据，外形和安装尺寸，综合考虑其传动装置的尺寸、重量、价格等因素后，并结合Y系列电动机的主要参数，选用Y132S2-4型的电动机。

表1电动机的主要技术数据

电动机型号

额定功率

（kw）

满载转速

（r/min）

同步转速

（r/min）

质量

（kg）

Y132S-4

5.5

1440

1500

表2电动机的外型和安装尺寸

型号

FGD

132

216

140

108

515

Y132S-4

280

210

135

315

200

1.3传动比分配

1.3.1总传动比

电动机的满载转速

1.3.2各级传动比的分配及其说明

减速器各级传动比的分配，直接影响减速器的承载能力和使用寿命，还会影响其体积、重量和滑。

传动比一般使各级传动承载能力大致相等。

同时以使大齿轮有接近的浸油深度，还能使减速器具有较小的轮廓尺寸，但不能使高速级传动比过大，否则会使传动零件与零件之间发生干涉碰撞。

所以必须合理分配传动比。

本方案所采用的展开式两级圆柱斜齿轮传动方式，参照经验值，取。

式中：

——高速级齿轮理论传动比

——低速级齿轮理论传动比

1.4各轴转速、转矩及传递功率

（1）各轴的传递功率

电机轴

第

轴

第II轴

第III轴

鼓轮轴

（2）各轴的理论转速

（3）各轴的理论转矩

二、各级传动设计

2.1V带传动

2.1.1主要传动参数和其设计计算

带式运输机，不均匀负荷，输出功率=4.915kW，转速=1440r/min，传动比，一天运行1016小时。

1.确定计算功率

由[1]P156表8-7查得工作情况系数=1.2

故

2.选取V带类型

根据、，查P157,图8-11，选用A型V带。

3.确定带轮基准直径

取滑动率

由P157表8-8，取小带轮基准直径=100mm

根据

从动轮基准直径

取=200mm

验算带的速度

带的速度合适。

4.确定普通V带的基准长度和传动中心距

根据

初步确定中心距=400mm

计算所需的基准长度

由P146表8-2选取带的基准长度=1400mm

计算实际中心距

中心距的变化范围为440.256∼461.256mm。

5.验算主动轮上的包角

≥120°∴主动轮上的包角合适。

6.计算普通V带的根数z

根据[1]式（8-26）

由=1440r/min，=100mm，=2，

查P152、153表8-4a、b得：

=1.3128kW;=0.162kW

又=167.57°查[1]P155表8-5得=0.98

查P146表8-2得=0.96则：

取z=5根

7.计算预紧力

查P149表8-3得q=0.10kg/m

8.计算作用在轴上的压轴力

2.1.2带轮材料，结构及其主要尺寸

据[2]P197，发电机Y132S轴径d=38mm

所以据[2]P65，小带轮采用腹板式，材料灰铸铁

表3传动带轮的主要尺寸

槽型

小带轮

13.2

2.75

8.7

大带轮

13.2

2.75

8.7

轮槽数

小带轮

100

大带轮

200

2.2齿轮传动

2.2.1高速级齿轮传动设计

1.选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数

（1）选用圆柱斜齿传动

（２）双班制工作，使用期限8年，精度等级选7级精度

（３）材料选择。

由[1]p.191表（10-1）　小齿轮为45号碳钢锻造，调质处理ML，HBS=250；大齿轮为45号钢，

调质处理ML，HBS=210，与小齿轮硬度相差40

（4）初选小齿轮=23

大齿轮=105.41取110

初选螺旋角=14º

2．按齿面接触强度设计

a.初选载荷系数Kt=1.6

b.小齿轮传递的扭矩

c.由[1]p.205表10-7,取：

齿宽系数

d.由[1]p.215图10-26

根据=23,=106=14º查得：

=0.765;=0.829

所以，端面重合度

e.据β=14º,由[1]P217图10-30

选取区域系数ZH=2.433

f.由[1]P201表10-6，

查得材料的弹性影响系数ZE=189.8

g.计算接触疲劳许用应力

由[1]P209图10-21（d），小齿轮的=539MPa，大齿轮的=480MPa

由[1]P207图10-19,查得：

接触疲劳寿命系数=0.88，=0.955

安全系数=1　

所以

，所以取

代入计算

小齿轮分度圆直径

计算圆周速度

计算齿宽及模数

计算纵向重合度

计算载荷系数K

载荷时轻微冲击，由[1]P193，表10-2　　

KA=1.25，由P194，图10-8查得Kv=1.08（选用7级精度）

据[2]P195表10-3，取

据[2]P197表10-4，按软齿面，非对称布置，7级精度，=，=1，得

P198图10-13由，，得

故载荷系数

按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径

按齿根弯曲强度设计

根据，从P217图10-28查得螺旋角影响系数

计算当量齿数

由[1]P200表10-5得，

齿形系数：

YFa1=2.614，YFa2=2.167

应力校正系数：

YSa1=1.590，YSa2=1.803

由[1]P208图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度强度极限=270MPa，=260MPa

由[1]P206图10-18查弯曲疲劳寿命系数KFN

计算弯曲疲劳许用应力：

取弯曲疲劳安全系数S=1.45

设计计算

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，取，已可满足弯曲强度。

但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。

于是由

取31，，取

几何尺寸计算

（1）计算中心距

圆整后取178mm

（2）计算螺旋角和大、小齿轮的分度圆直径

改变不多，参数不必修正

（3）计算齿轮宽度

圆整后取

2.2.2低速级齿轮传动设计

低速级

1.选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数

（1）选用圆柱斜齿传动

（2）运输机为一般工作，及其速度不高，精度等级选7级精度

（3）材料选择。

由[1]p.191表（10-1）

小齿轮为45钢，调质处理，HBS=245，MQ；

大齿轮为45钢，调质处理，HBS=210，ML，与小齿轮硬度相差35

（4）初选小齿轮=28大齿轮=取99

初选螺旋角=14º

2．按齿面接触强度设计

a.初选载荷系数Kt=1.6

b.小齿轮传递的扭矩

c.由[1]p.205表10-7,取：

齿宽系数φd=1

d.由资料[1]p.215图10-26

根据=28,=99,=14º查得：

=0.78;=0.83

所以，端面重合度

e.据β=14º,由[1]P217图10-30

选取区域系数ZH=2.433

f.由[1]P201表10-6，

查得材料的弹性影响系数ZE=189.8

g.计算接触疲劳许用应力

由[1]P209图10-21（d），小齿轮的=597MPa

由[1]p.209图10-21（c），大齿轮的=488MPa

由[1]P207图10-19,查得：

接触疲劳寿命系数KHN1=0.92，KHN2=0.95

取安全系数=1　所以

，所以取

代入计算

小齿轮分度圆直径

计算圆周速度

计算齿宽及模数

计算纵向重合度

计算载荷系数K

载荷时轻微冲击，由[1]P193，表10-2　　KA=1.25

，由P194，图10-8查得Kv=1.05（选用7级精度）

据P195表10-3，取

P197表10-4，按软齿面，非对称布置，7级精度，=，=1，得

P198图10-13由，，得

故载荷系数

按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径

按齿根弯曲强度设计

根据，从P217图10-28查得螺旋角影响系数

计算当量齿数

由[1]P200表10-5得

齿形系数：

YFa1=2.511，YFa2=2.173

应力校正系数：

YSa1=1.6283，YSa2=1.7967

由[1]P208图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度强度极限=270MPa，=260MPa

由[1]P206图10-18查弯曲疲劳寿命系数KFN

计算弯曲疲劳许用应力：

取弯曲疲劳安全系数S=1.45

设计计算

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，取，已可满足弯曲强度。

但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。

于是由

取30，取

几何尺寸计算

（1）计算中心距

圆整后取198mm

（2）计算螺旋角和大、小齿轮的分度圆直径

改变不多，参数不必修正

（3）计算齿轮宽度

圆整齿轮宽度

2.2.3齿轮的主要传动参数和尺寸

表4齿轮材料及主要传动参数

高速级

齿轮

齿数

材料

热处理

表面硬度

分度圆直径d

45号钢

调质

250HBS

63.791mm

142

45号钢

调质

210HBS

292.208mm

传动

传动比i

中心距a

模数m

螺旋角β

计算齿宽b

4.583

178.30mm

63.791mm

低速级

齿轮

齿数

材料

热处理

表面硬度

分度圆直径d

45号钢

调质

245HBS

92.65mm

106

45号钢

调质

210HBS

327.35mm

传动

传动比i

中心距a

模数m

螺旋角β

计算齿宽b

3.525

210.245mm

92.65mm

表5齿轮几何尺寸（mm）

序号

分度圆d

齿顶圆da

齿根圆df

齿宽B

63.792

65．792

61.292

292.208

294.208

289.708

92.647

95．647

88.897

100

327.353

330.353

323.609

2.4各轴实际值数值及合理性检验

轴号

（KW）

（N.m）

（r/min）

传动比

电机轴

5.5

36.476

1440

5.118

67.890

720

4.59

Ⅱ

4.815

294.71

157.103

3.53

Ⅲ

4.530

970.84

44.563

鼓轮轴

4.395

950

44.563

2.4.1各轴实际转速、转矩及传递功率

表6各轴转速、转矩及传递功率

2.4.2设计合理性检验

i=32.4054

误差在3%∼5%，符合要求

2.5联轴器的设计

2.5.1选用说明

本设计中选用弹性柱销联轴器，本联轴器轴向补偿量大，径向补偿量小，弹性和缓冲性较差，工作温度为-20~+70°C。

主要用于载荷较平稳，启动频繁，对缓冲要求不高的中低速轴系传动。

该联轴器的优点符合本设计要求。

2.5.2联轴器的型号

通过计算联轴器的计算转矩：

查[1]p.351.表14-1转矩变化小，选1.5

由[2]p.164表17-4所以选用HL5型联轴器

表7联轴器外形及安装尺寸

型号

公称扭矩N·m

许用

转速r/min

轴孔直径mm

轴孔长度mm

转动

惯量

kg·m2

许用补偿量

轴向

径向

角向

HL5

2000

2500

（铁）

142

220

5.4

±1.5

0.15

≤0°30’

三、轴与轮毂的连接

3.1减速器各轴的结构设计

3.1.1高速轴

此轴为齿轮轴，因此与齿轮1采用相同材料45号钢

1.确定最小轴径d：

已知高速轴上的功率，转速，。

由P370表14-2，取较大值125

为装大带轮，轴径扩大5%~7%，又要与带轮孔径配合

查[2]P65表9-1，取系列值。

2.轴的结构设计

（1）.拟定轴上零件的装配方案

（2）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

.为满足大带轮的轴向定位要求，I-

轴段右端制出一轴肩，并与唇形密封圈内径匹配，依照[2]P158表16-9，取，左端用轴端挡圈定位，大带轮与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-

段的长度应比略短一些，现取。

.初步选滚动轴承。

选用角接触球轴承7307C，取，，由于为齿轮轴，左、右端滚动轴承都采用轴端定位，由[2]P148表15-6查得6307轴肩高度h=7mm，取。

.轴承端盖的总宽度为42.6mm。

根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与大带轮右端面的距离=30mm，故取

（3）轴上零件的周向定位

大带轮与轴的周向定位均采用平键连接

按，由[2]P140表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，滚动轴承与轴的周向定位是由配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为r6

（4）.确定轴上圆角和倒角尺寸

参考[1]P365表15-2，取轴端倒角，各轴肩处的圆角半径均取1mm。

3.1.2低速轴

采用45号钢

1.初步确定轴的最小直径：

已知高速轴上的功率，转速，。

由P370表14-2，取较小值105

输出轴的最小直径应与联轴器HL5的孔径相适应，且以键进行周向定位，扩大5%∼7%，故取，半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度。

2.轴的结构设计

（1）.拟定轴上零件的装配方案

（2）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

.为满足联轴器HL5的轴向定位要求，I-

轴段右端制出一轴肩，并与骨架形唇形密封圈内径匹配，依照[2]P158表16-9，取，左端用轴端挡圈定位，半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-

段的长度应比略短一些，现取。

.初步选滚动轴承。

选用角接触球轴承7314C，取，

右端滚动轴承采用轴端定位，由[2]P144表15-6查得6214轴肩高度h=10mm，取。

.取安装齿轮处的轴段；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。

已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。

齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h＞0.07d，故取h=14mm，则，同时用于右滚动轴承的轴端定位。

.轴承端盖的总宽度为34.6。

根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离=30mm，故取

（3）.轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接

按，由[1]P106表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为73mm，

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，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。

滚动轴承与轴的周向定位是由配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为

（4）.确定轴上圆角和倒角尺寸

参考[1]P365表15-2，取轴端倒角，各轴肩处的圆角半径1mm。

其他尺寸如图：

3.1.3中间轴

采用45号钢

1.初步确定轴的最小直径：

已知高速轴上的功率，转速，。

由P370表14-2，取较大值120

并通过类比，取

2.轴的结构设计

（1）.拟定轴上零件的装配方案

（2）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

.初步选滚动轴承。

选用角接触球轴承7310C，取，，右滚动轴承的左端采用轴端定位，由【2】P148表15-6查得7310C轴肩高度h=6mm，取。

.取安装高速级大齿轮处的轴段；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。

已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。

齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h＞0.07d，故取h=6mm，同时低速级小齿轮轴端的轴径也为，同作为III-IV段，。

（3）.轴上零件的周向定位

齿轮与轴的周向定位采用平键连接

按，由[1]P106表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，按，由[1]P106表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm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均为；滚动轴承与轴的周向定位是由配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6

（4）.确定轴上圆角和倒角尺寸

参考【1】P365表15-2，取轴端倒角，各轴肩处的圆角半

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