带式运输机传动装置减速器课程设计.doc

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1、目 录一 课程设计任务书 . 2二 设计要求 . 2三 设计步骤 .21. 传动装置总体设计方案 .22. 电动机的选择.33. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .44.减速器外部零件的设计计算-普通V形带传动.65. 齿轮的设计 .76. 滚动轴承和传动轴的设计.9 附：两根轴的装配草图.177.键联接设计.188. 箱体结构的设计.199.润滑密封设计 .20四 设计小结 .20五 参考资料 .21一 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输送带2滚筒3联轴器4减速器5V带传动6电动机1.设计条件：1） 机器功用 由输送带运送物料，如：沙石，砖，煤炭，谷物等；

2、2） 工作情况 单项运输，载荷轻度振动，环境温度不超过40；3） 运动要求 输送带运动速度误差不超过7%；4） 使用寿命 8年，每年350天，每天8小时；5） 检修周期 一年小修，三年大修；6） 生产厂型 中小型机械制造厂；7）生产批量 单件小批量生产；2.原始数据：运送带工作拉力F/KN运输带工作速度v/(m/s)卷筒直径D/mm21.1400二. 设计要求1.减速器装配图一张。（三视图，A1图纸）2.绘制轴、齿轮零件图各一张。（A3图纸）3.设计计算说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案1）外传动机构为V带传动。2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。3) 方案简图如下图： 1

3、输送带；2滚筒；3联轴器； 4减速器；5V带传动；6电动机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

4、）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 =0.86由机械设计课程上机与设计表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 （8级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.98（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5-1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 卷筒工作转速为： n卷筒=601000V/（D）=52.5 r/min根据机械设计课程设计手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比=46。取带传动比。则总传

5、动比理论范围为： =836。故电动机转速的可选范为 =420.818903.6r/min 根据电动机类型、容量和转速，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 1430 2.2 2.33.确定传动装置的总传动比和分配传动比(1).总传动比为 (2).分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 1).各轴的转速 I轴(电动机) II轴(输入轴) III轴 (输出轴) 卷筒轴 2).各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为： I轴 II轴 III轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总与下表

6、，以备查用轴名功率P/kw转矩T/(Nm)转速n/(r/min)传动比效率I轴2.5617.09614305.50.96II轴2.4381.2402604.940.99III轴2.36389.3652.610.96卷筒轴2.29377.7652.64.减速器外部零件的设计计算-普通V形带传动设计普通V形带传动须确定的内容是：带的型号、长度、根数，带轮的直径、宽度和轴孔直径中心距、初拉力及作用在轴上之力的大小和方向1、选择带的型号：查表13-8，计算功率为根据、查13-15，查出此坐标位于A型与Z型之间，现取A型计算2、确定带轮基准直径、验算带速查表13-9，应大于75mm，现取=90mm验算带

7、速v 介于525m/s范围内，故合适大带轮基准直径，由表13-9取3、确定带长和中心距a： 初定中心距。 带长查表，按标准选带的基准长度mm。中心距 4、验算小带轮上的包角 小轮包角合适5、确定带的根数z由式确定V带根数，查表得1.06，0.17W 查表得1.11，0.93则 ，取3根 6、求作用在带轮轴上的压力 查表得q=0.1kg/m，故可得单根V带的初力 作用在轴上的力： 5.齿轮的设计1） 选定材料及确定许用应力(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)材料选择。由机械设计基础表11-1选择小齿轮材料为40MnB（调质），硬度为241-286HBS，,大齿轮为45钢（调质

8、），硬度为197-286HBS，,二者材料硬度差为60HBS。(3)由机械设计基础表11-5,取， 2） 按齿面接触强度设计 设齿轮按8级精度制造，取载荷系数为1.4。齿宽系数(机械设计基础表11-6)小齿轮上的转矩取Z=189.8(机械设计基础表11-4)齿数取，则模数 即m=3mm齿宽 取,按机械设计基础表4-1取m=4mm,实际的中心距3） 验算齿轮弯曲强度 齿形系数（由机械设计基础图11-8和图11-9可得） ， ，校验：校验合格4）计算齿轮圆周速度 对照表11-2可知选用8级精度是合意的5） 齿高、齿顶高和齿根高等计算 齿高 齿顶高 齿根高 汇总计算结果如下表：小齿轮(mm)大齿轮(

9、mm)分度圆直径d75372齿顶高33齿根高3.753.75齿全高h6.756.75齿顶圆直径 81378齿根圆直径67.5364.5基圆直径70.5349.6中心距a223.5传动比i4.966.滚动轴承和传动轴的设计(一).高速轴的设计.输在轴上的功率、转速和转矩 由上可知：待添加的隐藏文字内容3，.求作用在齿轮上的力 因已知高速小齿轮的分度圆直径 圆周力： 径向力： 轴向力: .初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。取，于是，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1

10、).为了满足带轮的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，故取2段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列深沟球轴承6208，其尺寸为，故。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端4的直径，。轴肩高度，故取，则轴肩处的直径。 4).轴承端盖的总宽度为。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。5) .根据安装时齿轮中心要在一条线上，可得 至此，已初步确定了轴的各段和长度。1段d1=30mmL1=45mm2段:d2=d1+5=35mmL2=41mm3段d3= d2+5=

11、40mmL3=35mm4段d4= d3+5=45mmL4=65mm5段d5= d4+8=53mm.L5=8mm6段d6=40mmL6=20mm(2).轴上零件的周向定位：带轮与轴的周向定位采用平键连接。按平键截面。齿轮与轴的连接，选用平键截面。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸：取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。L=109mm1)求垂直面的支撑反力2) 求水平面的支撑反力3） 绘制垂直面的弯矩图4) 绘制水平面的弯矩图5） 求合成弯矩图6) 求轴传递的转矩7)

12、 求危险截面的当量弯矩取折合系数，代入上式得8） 计算危险截面处的轴的最小直径 轴的材料为45钢正火处理，查得由表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将最小直径加大5%而实际设计的危险截面处的因此该轴符合要求(二).低速轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径 圆周力： 径向力： 轴向力：.初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理，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联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件

13、，查GB/T 5014-2003，选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度.轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足办联轴器的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，故取2段的直径；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，故第1段的长度应比略短一些，现取 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列深沟球球轴6211，其尺寸为，故。 3).取安装齿轮处的轴端第4段的直

14、径；齿轮的右端采用轴肩定位，齿轮的轴向定位轴肩，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定，由轴承外径D=90mm得，而，,总宽度为)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。 5).根据安装时齿轮中心要在一条线上，可得 至此，已初步确定了轴的各段和长度。数据统计如下表：1段d1=45mmL1=110mm2段:d2=d1+7=50mmL2=41mm3段d3= d2+3=55mmL3=36mm4段d4= d3+5=60mmL4=60mm5段d5= d4+5=65mm.L5=8mm6段d6=d4 = 55mmL6 =20 m

15、m(2).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。按由机械设计课程上机与设计表11-1查得齿轮与轴的连接，选用平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸:取轴端圆角。.求轴上的载荷L=110mm,K=104mm1)求垂直面的支撑反力3) 求水平面的支撑反力4) 求F点在支点产生的反力4）绘制垂直面的弯矩图5）绘制水平面的弯矩图6） F力产生的弯矩图 危险截面F力产生的弯矩为： 7）求合成弯矩图8) 求轴传递的转矩9) 求危险截面的当量弯矩：

16、取折合系数，代入上式得9） 计算危险截面处的轴的最小直径 轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计基础表14-1查得由表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将最小直径加大5%而实际设计的危险截面处的因此该轴符合要求附：两根轴的装配草图如下(三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命计算输入轴承(1).已知，两轴承的径向反力小轴的轴承使用寿命计算小轴承选用6208， Cr=29.5kN 径向当量动载荷：Pr=+F=1.51093.2+837.42=1930.62 N所以由式Cj=，查表16-8可知ft=1=22869229200h ,故满足寿命要求. 计算输出轴承 (1).已知，两轴承的径向反力大轴的轴承使

17、用寿命计算大轴承选用6211， Cr=43.2kN 径向当量动载荷：Pr=+F=1.51046.7+2000=3569.3 N所以由式Cj=，查表16-8可知ft=1=113652.129200h ,故满足寿命要求 7.键联接设计 .带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输入轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，

18、查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与大齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。8.箱体结构的设计箱体用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成，箱体主要尺寸计算参看唐曾宝机械设计课程设计（第二版）表51箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径Df18地脚螺钉数目N4轴承旁联结螺栓直径d110机盖与

19、机座联接螺栓直径d210窥视孔盖螺钉直径d36定位销直径D6凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准箱体外壁至轴承座端面距离l1 C1+C2+(58)=34大齿轮顶圆与内机壁距离18齿轮端面与内机壁距离2 12机盖、机座肋厚m1 ,m29， 9轴承端盖外径（嵌入式）D280， 1009. 润滑密封设计 对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，

20、连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。四 设计小结这次关于带式运输机上的单级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 1机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械制图、机械设计基础、工程力学、CAD制图等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2

21、这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。五 参考资料 机械设计基础 高等教育出版社 主编 杨可桢 程光蕴 李仲生 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 主编 吴宗泽 罗胜国 工程力学 高等教育出版社 机械制图 高等教育出版社 主编 何铭心 钱可强