机械设计课程设计带式输送机传动装置设计.doc

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1、 机械设计课程设计题 目 带式运输机传动装置 学 院 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 1402（专升本） 学 生 学 号 指导教师 二一四年 12 月23日工学院课程设计评审表学生姓名专业机械设计制造及其自动化年级2014级学号设计题目带式输送机传动装置设计评价内容评价指标 评分权值评定成绩业务水平有扎实的基础理论知识和专业知识；合理选择执行机构和传动机构的类型，制定执行机构方案和传动机构方案，合理选择标准部件的类型和型号，正确计算零件的工作能力。独立进行设计工作，能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理设计数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。40课程设计

2、（设计说明书、图纸）质量论述充分，结论严谨合理；设计方法正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；图纸绘制符合国家标准；计算结果准确；工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。30工作量、工作态度按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10答辩回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确，深入。综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理。20合计100指导教师评语目 录1.前言 . .1 1.1绪论.11.2已知条件 . .11.3设计数据.11.4传动方案22.设

3、计及计算.32.1电动机的选择.32.2带设计及计算.42.3齿轮设计及计算 . . .72.4轴的设计与计算.132.5.箱体设计与计算 . . .233. 润滑密封及其它.254.结论.266.致谢.277.参考文献.281 前言1.1 绪论 本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基

4、础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。1.2 已知条件（1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35。（2）使用者折旧期:8年。（3）动力来源：电力。1.3 设计数据（1）运输带工作拉力 F=4000N。（2）运输带工

5、作速度 V=1.6m/s（3）滚筒直径 D=400mm 1.4 传动方案1结构简单成本不高制造方便并有过载保护功能2传动方案由电动机V带轮圆柱齿轮减速器链传动联轴器滚筒输送带3特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。 初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图如下图所示。图1 带式输送机传动系统简图2 设计及计算2.1 电动机的选择1)工作机的功率Pw2)总效率=带传动效率 一对轴承效率 齿轮传动效率 联轴器传动效率 滚筒的效率 总效率 =3)所需电动机功率查机械设计手册得按手册表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I1=2取V带传动比

6、I2=24，则总传动比范围为I总=416。根据容量和转速，查有关手册有三种适用的电动机型号。型号额定功率同步转速满载转速电动机质量Y160M2-85.5kW750r/min720r/min119 kgY132M2-65.5kW1000r/min960r/min84 kg根据传动方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4)确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y160M1-6。 其主要性能：额定功率：7.5kW，满载转速970r/min。2.2 带的设计与计算1)确定传动

7、比取V带i带=3.2（单级减速器i=24合理） ； 所得传动比符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮传动的常用范围2)确定计算功率Pca由于每天工作时间T=8h，运输装置工作时载荷平稳。由表8-8查得工作情况系数KA=1.1，3)选择V带的带型根据,n由图8-11选择B型V带。4)确定带轮的基准直径dd1并验算带速由表8-7和8-8，取小带轮的基准直径dd1=150mm 。 按式（8-13）验算带速:因为5m/s30m/s，故带速合适。5)计算大带轮的基准直径dd2 根据式(8-15a)：由表8-8取整dd2=500mm6)确定V带的中心距a和基准长度Lo根据式（8-20）算得455a300mm,

8、则选择轮辐式V带轮。选用孔板式（6孔）2.3 齿轮的设计与计算1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。由传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角20。送机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。材料选择：由表10-1选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240 HBS，两者材料硬度差为40 HBS初选小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数。2.按齿面接触强度设计1）试选载荷系数2）计算小齿轮传递的转矩。由公式 3）由表10-7选取齿宽系数d=1。4）由表10-20查得区域系数ZH=2.5。由表10-6查得材料的弹性影响系数。5）计算

9、接触疲劳强度用重合系数6）由图10-21d按齿面强度查得小齿轮的接触疲劳强度极限1=600MPa大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。 7）由公式10-15计算应力循环次数(一年按300计算) 8）由图10-19取接触疲劳强度寿命系数， 9）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由公式（10-12） 得到 10）试算小齿轮分度圆直径，由设计计算公式（10-9a）进行试算， 则小齿轮分度圆直径，代入中较小的值得： =77.54 mm 11）计算圆周速度 12）计算齿宽b及模数 13）计算载荷系数 已知使用系数，根据，7级精度，由1图108查的动载系数；由表103查的；由表10

10、13查得；由表103差得。故载荷系数 14）按实际的载荷系数校正所算的的分度圆直径，由1式（1012）得 15）计算模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计 由式（107）确定计算参数1）计算载荷系数2）由1图1024查得小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限3）由1图1018取弯曲疲劳寿命系数，4）计算弯曲许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式1(1014)得5）计算大小齿轮的大齿轮数值大。6）设计计算由接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。取以满足弯曲疲劳强度。为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计算齿数。取，则不互为质数故 取Z2=1154.几何尺

11、寸计算 1)计算中心距 2)分度圆直径 3)计算齿轮宽度圆整后取 4)齿顶圆直径 5)齿跟圆直径 6)基圆直径 7)齿顶高 8)齿根高 9)齿全高 10)顶隙 11)齿厚 12)齿槽宽 13)齿距 14)齿顶圆的压力角 = 20 15)重合度 齿顶圆直径小于400，做成腹板式齿轮。取60mm取316mm大齿轮如图所示2.4 轴的设计与计算1.选择轴的材料由于减速器传递的功率不大，其重量无特殊要求故选择和小齿轮一样的材料40Cr钢,调质处理. HB217255。2.初算第III轴的最小轴径输出轴上的功率，转速，转矩，选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表1531，取,于是得由于有槽，直径需要增加

12、5%-7%，直径取55mm。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处直径，故需同时选取联轴器的型号。查表141，考虑到转矩变化小，故取。则联轴器的计算转矩。查GB/T50142003，选用GY7凸缘轴器，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。3.第III轴的结构设计1）各段轴直径的确定如表3-1位置直径（mm）理由55由前面算得半联轴器的孔径62为满足半联轴器轴向定位要求，轴段需制出一个轴肩， ，故取。65根据选取0基本游隙组标准精度级的深沟球轴承6013其尺寸为。故。 70左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位得6013型轴承的定位轴肩高度，因此取。82齿轮右端采

13、用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处直径，齿轮处直径见段理由。72取安装齿轮处的轴段直径。65见段理由。表312)各轴段长度的确定如表3-2位置长度（mm）理由82为保证轴承挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段长度应比略短些，取。50轴承端盖总长度为20mm，取端盖外端面与半联轴器右端面间距离,故取。46mm8312轴环处轴肩高度，轴环宽度，取1218此处为轴承的宽度 表3-2轴上零件的周向固定齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按d-由表6-1查得平键截面，键槽用键槽刀加工，长为63mm，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

14、连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为。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m6。3）.确定抽上圆角和倒角尺寸 参照表15-2，取轴端倒角为C1.2，各轴肩处的圆角半径如图所示。第III轴的结构简图如图1-1图1-14）.按弯扭合成应力校核轴的强度求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距为，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。轴承对称分布。载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩总弯矩扭矩按弯扭合成应力校核轴的强度因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数则 考虑截面处键槽对强度的影响，直径增加3%由结构设计确定截面处直径

15、为70mm，故强度足够。5)轴承寿命的计算1)已知轴承的预计寿命 L=283658=46720h初选轴承为6013因为只受径向力所以工作状态稳定无冲击查表13-6得1.0-1.2 取因为是对称分布查表13-4温度系数查表得6013轴承基本额定动载所以符合要求6)键的校核低速轴上安装齿轮处键安装联轴器处键键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力，取，键的工作长度，键的接触高度，由式6-1得：，所以合适 键的工作长度，键的接触高度， ，所以合适7)联轴器的计算由前步知名义转矩查表14-1可得工况系数联轴器的计算转矩选用凸缘联轴器GY7查课程设计手册8-2得许用转矩=1600N.m许用

16、转速满足 故联轴器合格3. 第（II）轴设计1）初算第（II）轴的最小直径第（II）轴上输入功率，转速，转矩由前面算得， 初步确定轴的最小直径由于有槽，直径需要增加5%-7%，直径取40mm。输出轴的最小直径显然是安装带轮处直径2）第二轴的结构设计 因为齿根圆到轴径处的的距离小于2m所以将此轴做成齿轮轴。1.各段轴直径的确定如表3-1位置直径（mm）理由40由前面最小直径强度校核得孔径50为满足带轮轴向定位要求，轴段需制出一个轴肩，故取。60根据上段轴径选取0基本游隙组标准精度级的深沟球轴承6012其尺寸为。故。70左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位得6012型轴承的定位轴肩高度，因此取。93此

17、处为齿轮的齿顶圆直径70左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位得6012型轴承的定位轴肩高度，因此取。60见段理由。表313)各轴段长度的确定如表3-2位置长度（mm）理由60为保证轴承挡圈只压在带轮上而不压在轴的端面上，故段长度应比略短些，带轮宽为1.5d-2d。取。48轴承端盖总长度为18mm，取端盖外端面与半联轴器右端面间距离,故取。18轴承的基本长度2193此处为齿轮的宽度。2118此处为轴承的宽度 表3-2轴上零件的周向固定带轮与轴的周向定位采用平键连接。由表6-1查得平键截面，键槽用键槽刀加工，长为45mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为。滚动轴承与轴

18、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m6。4）确定抽上圆角和倒角尺寸参照表15-2，取轴端倒角为C1.2，各轴肩处的圆角半径如图所示。第II轴的结构简图如图5)按弯扭合成应力校核轴的强度求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支承跨距为，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。轴承对称分布。载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩总弯矩扭矩 按弯扭合成应力校核轴的强度因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数则 考虑截面处键槽对强度的影响，直径增加3%由结构设计确定截面处直径为79.5mm，故强度足够。6)轴承寿命的计算 已知轴承的预计寿命 L

19、=283658=46720h,初选轴承为6013因为只受径向力所以,工作状态稳定无冲击查表13-6得1.0-1.2 取因为是对称分布 查表13-4温度系数 查表得6013轴承基本额定动载所以符合要求7)键的校核 安装带轮处键 键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力，取，键的工作长度，键的接触高度，由式6-1得：所以合适。2.5箱体设计与计算减速器箱体结构设计表名称符号尺寸(mm)箱座壁厚12箱盖壁厚112箱座凸缘厚b14箱盖凸缘厚b114箱底凸缘厚b220加强肋厚m16地脚螺钉直径df16地脚螺钉数目n6轴承旁连接螺栓d116箱盖、箱座连接螺栓d216地脚螺钉到外壁C1/C22

20、2/20轴承旁连接螺栓C1/C218/16箱盖、箱座连接螺栓C1/C213/112.减速器零件的位置尺寸设计代号名称推荐值(mm)1齿顶圆至箱体内壁的距离162齿轮端面至箱体内壁的距离163轴承端面至箱体内壁的距离46大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离167箱底至箱底内壁的距离203.润滑 密封及其它3.1润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速级齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm）,1/6齿轮。2.轴承的润滑轴承采用润滑油进行润滑，润滑油直接采用减速器油池内的润滑油通过输油沟进行润滑。3.2密封为保

21、证机盖与机座连接处密封，连接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精创其表面粗糙度为Ra=6.3。密封的表面应进过刮研，而且凸缘连接螺柱之间的距离不应过大应均匀分布。轴承端盖选用凸缘式轴承盖易于调整，采用密封圈实现密封。端盖直径见表31。密封圈型号根据轴承直径确定。密封圈材料为半粗羊毛毡。3.3其它（1）装配图图纸选用A1的图纸，按1：2的比例画。（2）装配前零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机内不许有任何杂物存在，内壁图上不被机油侵蚀的涂料两次。（3）用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40%，按齿长接触斑点不小于50%，必要时间可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。（4）机内装HJ-50润滑油至

22、规定高度（5）表面涂灰色油漆。4. 结论电动机参数：额定功率：7.5kW，满载转速970r/min。带传动参数： 选用4根B型V型带，基准长度2870mm，小带轮直径d1=150mm,大带轮直径d2=500mm,中心距控制在864mm-993mm,单根拉力P0=228N. 齿轮参数：小齿轮齿数取，大齿轮齿数模数m=3轴参数：主动轴最小轴径40mm，从动轴最小轴径55mm1）初步计算得出的两齿轮直径相差过大，齿轮啮合时所受的应力很大，强度刚刚满足要求，如果要延长使用寿命、增加使用的可靠性应该将此减速器做成二级减速器2）因为齿轮过大在设计外箱体时箱体高度过高，不方便安装。3）将输送带绕过一组与驱动

23、装置直接联结的传动滚筒，依靠传动滚筒与输送带间的摩擦力驱动输送带运行。带上运载的物料在经过此传动滚筒时有一次卸料转载过程。 中间助力驱动同样必须保持各驱动单元牵引输送带的带速同步，各驱动单元间的功率分配平衡以及良好的可控起动性能。5.致谢 这次课程设计的题目是设计一个一级圆柱齿轮减速器，由于我们理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手，很迷茫。不过在我们组员的共同努力下，在老师的悉心指导下，和同学们之间的认真仔细的讨论之中，我们总算克服了种种难关，让每个数字都找到了自己的归宿。现在想想其实课程设计期间我们过得还蛮充实的，特别是大家在一起讨论，研究，专研

24、的时候，那让我感觉到了集体的团结，团结的力量，力量的伟大。所有的成果不是属于个人的，而是集体，因为它凝聚了集体所有的精华。在设计过程中，整个过程培养了我们综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。在此期间我们同学之间的那些辛酸，那些执着，那些付出。一路走来，我们伴着风雨，携手欢笑，共同面对机械设计课程设计当中遇到的困难，虽然我们做的还是不够完美，但是我们的团队一定很完美。在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己对系统的自我学习能力的欠缺，将来一定要进一步加强。 6.参考文献1濮良贵、纪名刚.机械设计.8版

25、.北京：高等教育出版社，2006.52席伟光、杨光、李波.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，2003.3吴宗择、罗圣国.机械设计课程设计手册.3版.北京：高等教育出版社，2006.4 谢宋和, 甘勇. 单片机模糊控制系统设计与应用实例M. 北京: 电子工业出版社, 1999,5:20-255 潘新民, 王燕芳. 微型计算机控制技术(第2版)M, 北京: 电子工业出版社, 2003,4: 305-3506刘朝儒、彭福荫、高政一机械制图（第四版） 高等教育出版社 2001年7濮良贵、纪名刚机械设计（第八版） 高等教育出版社 2006年8孙桓、陈作模、葛文杰机械原理（第七版） 高等教育出版社 2006年9武建华材料力学 重庆大学出版社 2002年10西华大学机械设计机械原理教学组机械设计课程设计指导书 2008年