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1、目 录一、设计任务31.1带式运输机传动装置设计的布置:31.2设计的技术数据：31.3工作情况及要求：3二、电动机的选择计算32.1.选择电动机功率42.2.选取电动机的转速4三、传动装置的运动及动力参数的选择和计算53.1、分配传动比53.2、各轴功率、转速和转矩的计算5四、传动零件的设计计算74.1、确定设计功率PC74.2、选取V带的型号74.3、确定带轮基准直径、74.4、确定中心距a和带的基准长度Ld74.5、验算包角84.6、确定带根数z按教材式4-2984.7、确定初拉力F0按教材式4-3094.8、计算轴压力Q94.9、确定带轮结构和尺寸绘制工作图9五、高速级斜齿圆柱齿轮的设
2、计计算105.1.选择齿轮材料精度等级105.2. 按接触疲劳强度计算中心距115.3.验证圆周速度125.4.计算齿轮的几何参数125.5.验算齿根弯曲强度145.6齿轮主要几何参数15六、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算156.1.选择齿轮材料,确定精度及许用应力156.2.按接触疲劳强度确定中心距166.3验算齿面接触疲劳强度186.4校核齿根弯曲疲劳强度196.5齿轮主要几何参数20七、轴的设计计算217.1减速器高速轴的设计计算217.1.1选择轴的材料217.1.2 按扭矩初步估算轴端直径217.1.3 初选滚动轴承227.1.4 设计轴的结构227.1.5 对轴进行分析,作当量弯矩图
3、。237.1.6 校核轴的静强度257.1.7 校核轴的疲劳强度25八、滚动轴承的选择和寿命验算27九、键联接的选择和验算289.1.选择键联接的类型和尺寸299.2.键联接的强度计算29十、联轴器的选择计算29十一、减速器的润滑方式及密封方式的选择3011.1.齿轮润滑油的选择3011.2. 齿轮箱的油量计算3011.3. 滚动轴承的润滑3111.4. 滚动轴承的密封3111.5. 验算齿轮是否与轴发生干涉现象31十二、设计体会32十三、参考文献一、设计任务1.1带式运输机传动装置设计的布置:1.2设计的技术数据：运输带的工作拉力：F=2650N运输带的工作速度：V=0.80m/s运输带的滚
4、筒直径：D=280mm运输带的宽度 ：B=300mm1.3工作情况及要求：用于机械加工车间运输工作,2班制连续工作,载荷有轻度冲击,使用4.5年,小批量生产。在中等规模制造厂制造。动力来源：电力三相交流380/220V。速度允差5%。二、电动机的选择计算根据工作要求及条件,选择三相异步电动机 ,封闭式结构,电压380V,Y系列。2.1.选择电动机功率滚筒所需的有效功率：=FV=26500.8=2.12KW传动装置的总效率：式中: 滚筒效率： =0.96联轴器效率： =0.99V带传动效率： = 0.95深沟球轴承： =0.99斜齿轮啮合效率：=0.97传动总效率:=0.95 *0.972* 0
5、.994*0.99 *0.96=0.825所需电动机功率:=2.12/0.816=2.570 kw 2.2.选取电动机的转速滚筒转速=54.6r/min 查表4.12-1,可选Y系列三相异步电动机Y132S-6,额定功率P0=3 KW, 同步转速1000 r/min;或选Y系列三相异步电动机Y100L2-4,额定功率额定功率P0=3 KW,同步转速1000 r/min.均满足P0 Pr 。电动机数据及传动比方案号电机型号额定功率同步转速满载转速总传动比1Y100L243.010001420262Y132S63.O100096017.58比较两种方案可见,方案1选用的电动机虽然质量和价格较低,但
6、传动比过大。为使传动装置紧凑,决定选用方案2。电动机型号为Y132S-6.查表得其主要性能如下电动机额定功率 P0/ kw 3.0电动机轴伸长度E/mm 80电动机满载转速 n0/ 960电动机中心高H/mm 132电动机轴伸直径 D/mm 28堵转转矩/额定转矩T/N.m 20三、传动装置的运动及动力参数的选择和计算3.1、分配传动比总传动比: I总=no/nw =960/54.6=17.58 V带传动比为24,取 则减速的传动比：=17.58/2.5=7.032 对减速器传动比进行分配时,即要照顾两级传动浸油深度相近,又要注意大锥齿轮不能碰着低速轴,试取：= 3.081 低速轴的传动比：=
7、 7.032/3.081=2.282 3.2、各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电机轴P0=2.57kwn0=960r/minT0=9550P0/n0=95502.57/960=25.57轴：即减速器高速轴P1= 2.570.96=2.47kw n1= n0/ =960/2.5=384r/min T1=9550P1/n1=95502.47/384= 61.43轴：即减速器中间轴P2= P1=2.470.970.99=2.37kwn2=n1/= n1/=384/3.081=124.6r/min T2=9550P2/n2=95502.37/124.6=181.65轴：即减速器的低速轴P3= P2=
8、2.370.970.99=2.276kwn3= n2/i23=124.6/2.282=54.6r/min T3=9550P3/n3=95502.276/54.6=398.1Nm 轴：即传动滚筒轴P4= P3=2.2760.990.99=2.23 kw n4= n3=54.6r/min T4=9550P4/n4=95502.23/54.6=390.04 Nm 将上述计算结果汇于下表：表1：各 轴 运 动 及 动 力 参 数轴序号功 率P/ kw转 速n/转 矩T/N.m传动形式传动比i效率0轴2.5796025.57带传动25096轴2. 4738461.43齿轮传动3.081096轴2. 37
9、124.6181.65齿轮传动2.282096轴2. 27654.6398.1联轴器10098轴2. 2354.6390.04四、传动零件的设计计算4.1、确定设计功率PC原始数据：电动机的输出功率 ： 2.57kW满 载 转 速 ： 960r/min从动轴转速 ： 384 r/min 传动比 ： 2.5由教材表44,查得：=1.3PC=P=1.32.57=3.34 kw 4.2、选取V带的型号根据PC和n0由教材图4-12确定,因工作点外于A型区,故选A型。 4.3、确定带轮基准直径、选择小带轮直径由教材表4-5和教材表4-6确定=100mm验算带速V：V=5.027m/s 在525m/s之
10、间,故合乎要求确定从动轮基准直径dd2=2.5100=250mm 查教材表4-6取=250mm 实际从动轮转速和实际传动比i不计影响,若算得与预定转速相差5为允许。=2.5 4.4、确定中心距a和带的基准长度Ld初定中心a0本题目没有给定中心距,故按教材式425确定0.720.7100+2502 245700取=500mm。 确定带的计算基准长度Lc按教材式4-262+=2500+100+250+=1561.03 取标准Ld按教材表4-2取=1600。 确定中心距按教材式4-27=+=500+=519.35 调整围=+0.03=519.35+0.031600=567.35 =-0.015=51
11、9.35-0.0151600=495.35 4.5、验算包角180-60=180-60=162.671200 符合要求 4.6、确定带根数z按教材式4-29ZZmax 由教材式4-19单根V带所能传递的功率=查附图得,由教材式4-20包角系数=1.25=1.25=0.962 =0.962=1.095 V带的根数Z=3.05 取Z=4根 4.7、确定初拉力F0按教材式4-30F0=500+q=500=135.31N式中q由教材表4-1查得q=0.1Kg/m。4.8、计算轴压力Q按教材式4-31Q=2F0zsin=2135.314sin=1070.12N4.9、确定带轮结构和尺寸绘制工作图小带轮d
12、dd,采用实心式结构大带轮采用腹板式结构d1=1.8d=1.826=46.8mm 查指导书表25-5得 e=15,f=10,he =12,=6,=340,ba=11mm,hamin=2.75带轮的宽度：B=z-1e+2f=4-115+210=65mm 带轮的具体结构略。 五、高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算：原始数据：电动机的输出功率 ： 2.47kW小齿轮转速 ： 384 r/min 传动比 ：3.081 单向传动,工作载荷有轻微冲击,每天工作16小时,每年工作300天,预期工作4.5年。5.1.选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械,小齿轮材料选用45钢,调质处理,由教材表51查得 小齿轮4
13、5调质,硬度217255HB,取硬度为235255HB；大齿轮材料选用45钢,正火处理,硬度162217HB,取190217HB。 齿轮精度等级为8级计算应力循环次数N =60j=603841=4.976108=/=4.976108/3.081=1.615108查教材图5-17得齿面接触疲劳极限=1.09,=1.13取Zw=1.0,=1.0,=0.92,=1.0由教材图5-16得:=580Mpa,=550MPa由教材式计算许用接触应力=ZN1ZXZWZLVR=576.288Mpa=ZN2ZXZWZLVR=571.9Mpa5.2.按接触疲劳强度计算中心距取1.0,由教材式5-39由教材表55查得
14、：=189.8取=0.4 T1=61428.39m 初取： , 暂取：估取：由式542 计算=2.45=108.4mm 圆整取： a=110mm 一般取： mm查教材表5-7取标准模数： 总齿数： =107.59整取 ： =108小齿轮齿数 ：z1=/=26.464整取： z1 =27 大齿轮齿数： z2= - z1 =81 取： z1=27 z2=81 实际传动比： 传动比误差： 5%故在围。修正螺旋角：取=与相近,故、可不修正5.3.验证圆周速度故满足要求5.4.计算齿轮的几何参数由5-3 按电动机驱动,轻度冲击 按8级精度查取5-4得：齿宽：取整：b2=50 b1=55按,考虑到轴的刚度
15、较大和齿轮相对轴承为非对称位置查教材图5-7a 得：按8级精度查教材表5-4得：齿顶圆直径：端面压力角：齿轮基圆直径：齿顶圆压力角：由教材式5-43得：由教材式5-18得：基圆螺旋角：ZH=5.5.验算齿根弯曲强度由式5-44=/=27/ =28.83 =/=81/=86.49 查教材图5-14得：=2.58,=2.32查教材图5-15得：=1.62,=1.76由教材式5-47计算：=1-=1-1.676=0.833 由式5-48计算：=0.25+=0.25+=0.680 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得：230MPa,210MPa查图5-19得：1.0取： Yx=1.0取：
16、=329Mpa =300Mpa =87.51MPa=329Mpa 安全 =85.49MPa=300MPa 安全 5.6齿轮主要几何参数Z1=27 Z2=81 =115624mn=2mm d1=55.21mm d2=165.62mm = =55.21+212=59.21mm =165.62+212=169.62mm =-2.5=55.21-2.52=50.21mm =-2.5=165.62-2.52=160.62mm =110mm b1=55mm b2=50mm 齿轮的结构设计：小齿轮：由于小齿轮齿顶到键顶距离x5,因此齿轮和轴可制成一体的齿轮轴。对于大齿轮,da2500m 因此,做成腹板结构。
17、六、低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算由前面计算得知： 二轴传递的功率P2=2.37kw,转速n1=124.6r/min,转矩T1=181.65Nm,齿数比u=2.282,单向传动,工作载荷有轻微冲击,每天工作16小时,每年工作300天,预期工作4.5年。6.1.选择齿轮材料,确定精度及许用应力小齿轮为45钢,调质处理,硬度为217255HB大齿轮为45钢,正火处理,硬度为190217HB 齿轮精度为8级计算应力循环次数N =60=60124.61=1.62108 =/=查教材图517得：1.13, 1.2取：=1.0,=1.0,=0.92,=1.0查图516得：=590MPa, =560MPa由式
18、528=666.7MPa =672MPa 6.2.按接触疲劳强度确定中心距mmT2=181649.27Nmm 初选=1.1,暂取,0.4由式542 0.989由表55 得=189.8由式541 计算估取则=2.467=141.3mm圆整取： =145mm一般取： = 145=1.452.9取标准值： =2.5mm 两齿轮齿数和：=113.47 取：=114 =/=34.735取：=35= -z1=114-35=79 实际传动比：=2.257 传动比误差： 5%故在围。修正螺旋角：=arccos= arccos=11.6550 与初选 接近,不可修正=89.34mm =201.66mm圆周速度：
19、 V=0.583m/s取齿轮精度为8级 6.3验算齿面接触疲劳强度=有表5-3查得：=1.25/100=0.58335/100=0.204按8级精度查图5-4得动载系数=1.01齿宽 b=0.4145=58mm取： mm mm =60/89.34=0.672 查图5-7齿轮相对于轴承非对称布置,两轮均为软齿面,得：=1.04查表5-4得：=1.2载荷系数=1.251.011.041.2=1.576 由5-42 =0.989 计算重合度,以计算：=+2m=89.34+21.02.5=94.34mm =+2m =201.66+21.02.5=206.66mm =arctan= arctan=20.
20、390 =cos=89.34cos20.390=83.74mm =cos=201.66cos20.390=189.02mm =arccos= arccos =27.420 =arccos= arccos =23.850 =+ =35 +79=1.705 = =1.545 由式5-43计算= arctan= arctan=10.950 = =2.45 由式5-38计算齿面接触应力=2.45189.80.7660.99=204.86MPa=666.7Mpa 6.4校核齿根弯曲疲劳强度由式5-44得：=/=35/ =37.26 =/=79/=84.1查图5-14得：=2.47,=2.27查图5-15
21、得：=1.65,=1.76由式5-47计算=1-=1-1.705=0.834 由式5-48计算=0.25+=0.25+=0.67 由式5-31计算弯曲疲劳许用应力查图5-18b得：220MPa,210MPa查图5-19得： 1.0取： Yx=1.0取： =314Mpa =300Mpa =97.31MPa=314Mpa 安全 =95.39MPa=300MPa 安全 6.5齿轮主要几何参数Z1=35 Z2=79 =113936mn=2.55mm d1=89.34mm d2=201.66mm= =89.34+212.5=94.34mm =201.66+212.5=206.66mm =-2.5=89.
22、34-2.52.5=83.05mm =-2.5=201.66-2.52.5=195.41mm =145mm 取=60mm,=65mm 齿轮结构设计计算：1小齿轮da1200mm,制成实心结构的齿轮。 2大齿轮,da2S, 满足要求c. 剖面校核 因轴单向转动,弯曲应力为对称循环变应力。扭剪应力按脉动循环处理。根据教材附表查取应力集中系数,绝对尺寸影响系数和表面质量系数。根据：查得：查得：,并取：=4.83 =9.83 =4.34取S=1.51.8 SS, 满足要求八、滚动轴承的选择和寿命验算由于转速高、有较大轴向力,故选用角接触球轴承由机械设计课程设计查得7208Ac系列轴承：=25.8KN
23、=19.2KN由前面计算得知： 合成支反力：=2698.656N =1883.32N Fa=470.572N= Fa=470.572N, =0/=470.572/19.2=0.0245查表得e=0.4 Y=1.4/=470.572/2698.656=0.174e=1,=0=0/=0e=1,=0轴承承受轻度载荷冲击,所以取=1.2=1.22607.368=3128.842N= =1.21883.321=2259.985N 计算轴承1的寿命=24330.99h =5.07年 预期寿命: 5.07年4.5年 ,寿命足够在预期围,不用更换轴承即可达到要求。九、键联接的选择和验算大带轮装在高速轴轴端,需
24、用键进行周向定位和传递转矩。由前面设计计算得知：V带带轮材料为45钢,轴的材料为45钢,V带与轴的配合直径为28mm,轮毂长为65mm,传递转矩T=614309.1. 选择键联接的类型和尺寸由于精度为8级,故选择最常用的圆头A型平键,因为它具有结构简单,对中性好,装拆方便等优点。键的材料：45钢。键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d由标准中选定,键的长度由轮毂的宽确定。高速轴与大带轮连接的键：轴径=28mm,由表24-30查得键剖面宽b=8mm高 h=7=mm。选键长L=56mm 中间轴上与小大齿轮联接的键：轴径分别为42、40mm,采用相同键宽,分别为键 840和850低速轴上得键：轴径为60
25、、42,采用相同键宽,选键1445和141009.2.键联接的强度计算普通平键的主要失效形式是键,轴和轮毂三个零件中较弱零件的压溃。由于带轮材料是钢,许用挤压应力由表2-10查得=100MPa。键的工作长度：=-=40-8=32mm.由式2-35得：=16.154MPa =100MPa 安全。十、联轴器的选择计算在减速器低速轴与工作机之间需采用联轴器联接。因工作载荷不大,且有轻微冲击,因此联轴器应具有缓冲减振能力,故选用弹性柱销联轴器。减速器中低速轴转距：398.1 Nm,根据：d=44.578 mm,选择联轴器：4584 HL3型号 GB901485由指导书表4.7-1：T= 1250.Nm
26、,n=4000 r/min由表查得：KA= 1.4Tca= T= 1.4398.1=557.34 Nm T=1250 Nmn = 54.6 r/min n十一、减速器的润滑方式及密封方式的选择11.1.齿轮润滑油的选择润滑油牌号齿轮的接触应力为,故选用抗氧锈工业齿轮油润滑。润滑油的牌号按齿轮的圆周速度选择参照5-12选择： 选用320 根据4.8-1：代号32011.2. 齿轮箱的油量计算油面由箱座高度H确定斜齿轮应浸入油中一个齿高,但不应小于10mm。这样确定出的油面为最低油面。考虑使用中油不断蒸发耗失,还应给出一个允许的最高油面,中小型减速器的最高油面比最低油面高出即可。因此,确定箱座高度
27、H的原则为,既要保证大齿轮齿顶圆到箱座底面的距离不小于,以避免齿轮回转时将池底部的沉积物搅起,又要保证箱座底部有足够的容积存放传动所需的润滑油。通常单级减速器每传递的功率,需油量：箱座高度H+=200.632/2+8+5=151.316mm圆整H=152mm高速轴轴心距下箱壁：152-10=142mm油深：h=50mm减速器装油量低速轴大齿轮浸油深度：45.133mm没超过大齿轮顶圆的1/3故油深合理油量 =2=V=6.93 dm3 =4.0348 dm3 V 油量合理11.3. 滚动轴承的润滑确定轴承的润滑方式与密封方式减速器中高速级齿轮圆周速度:=1.29m/s 由于所以角接触球轴承采用脂
28、润滑选择通用锂基润滑脂： GB7324- 87代号ZL-1。适用于 200 - 1200C围角接触球轴承的润滑11.4. 滚动轴承的密封高速轴密封处的圆周速度=4.57m/s 由于,所以采用毡圈密封。11.5. 验算齿轮是否与轴发生干涉现象1、2轴之间距离：110mm,2轴上小齿轮齿顶圆半径47.17mm,碰不到1轴。 2、3轴间距离：145mm,2轴上大齿轮的齿顶圆半径：84.81mm。2轴大齿轮与3轴之间的距离：60.16 mm。即使3轴直径为70mm,也碰不到3轴。因此,齿轮传动设计合理。十二、设计体会时间过得很快,转眼间为期三周半的机械课设就这样结束了。在这段时间里,从刚开始的不知所云
29、,到后来的慢慢有了头绪,再到最后有了自己清晰的思路,我慢慢体会到了自己动手设计的乐趣。时间虽然不长,但在这短暂的时间里,我用自己辛勤的汗水,换来了巨大的收获。机械课程设计是我们机械专业第一次比较全面的机械设计训练,是机械设计课的一个重要环节,培养我们综合运用机械设计及相关课程知识解决机械工程问题的能力,并使所学的知识得到巩固和发展,对我们的独立思考能力和团队协作能力还有自己查阅资料解决相关专业知识的能力都是一次很大的锻炼。以前的我们学的都是课本知识,没有具体应用过,但通过这次的课程设计,我学会了运用课本上的知识解决实际问题。当我看到任务书的第一眼,我就有点不知所措、无从下手。后来经过老师的认真
30、讲解后,思路变得逐渐清晰起来,也知道该怎样着手工作了。我们首先确定设计目标,然后明确其工况条件,确定其所需的基本条件,然后就开始计算,最后经过校核以后,就开始一边画图,一边修改,就这样一步一步的走到了今天。看到自己通过一点点计算,一点点画图,最后完成了一完整的图时,心中的喜悦之情已经不能用言语来形容了。就在这一刻,我觉得自己的辛苦终于没有白费,是十分值得的,我觉得自己的能力得到了锻炼。机械设计的过程,就是一个从理论上升到实践的认知过程。在这个过程中,我受益良多。我们要先画俯视图,根据俯视图再画主视图和左视图,而且有些地方是要综合考虑三个视图才可画出的。画图的时候还要注意先画主要的部分这样才可以确定其他小零件的位置。画图时我最注意的就是要确保尺寸线都封闭,才能打上剖面线。还有一些细微的地方,比如圆角、倒角等的尺寸。在这短短的三周多的时间里,我不但深刻的理解了书本上的知识,学会了运用知识解决实际问题,更培养了一种科学的严谨的态度,一种脚踏实地,不能有半点马虎的科学的精神。相信在以后的工作和生活中,我都会受益匪浅,我会永远记住大三机械课程设计的这段美好时光。十三、参考文献1、机械设计：主编 志礼 冷兴聚 延刚 曾海泉2、机械设计课程设计：主编 巩云鹏 田万禄祖立 黄秋波3、机械设计习题解题分析：主编 喻子建 磊 邵伟平
