机械设计课程设计任务书——带式传输机的传动装置.doc

课 程 设 计

带式传输机的传动装置设计

目 录
机械设计课程设计任务书 3
一、电动机的选择 4
1、选择电动机的类型 4
2、选择电动机的功率 4
3、确定电动机转速 4
4、计算传动装置的总传动比并分配传动比 6
5 、计算传动装置的运动和动力参数 6
二、齿轮的设计 8
1、高速级大小齿轮的设计 8
1.1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 8
1.2、按齿面接触强度设计 8
1.3、按齿根弯曲强度设计 10
2、低速级大小齿轮的设计 12
2.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 12
2.2、按齿面接触强度设计 12
2.3、按齿根弯曲强度设计 14
三、设计V带和带轮 17
1、设计V带 17
1.1、确定计算工率 17
1.2、选择V带的带型 17
1.3、验算带速。 17
1.4、取V带基准长度和中心距a 18
1.5、验算小带轮包角 18
1.6、求V带根数Z 18
1.7、计算V带的根数Z 18
1.8、计算单根V带的初拉力的最小值 19
1.9计算轴压力 19
2、带轮设计 19
四、轴的设计 19
1、高速轴的设计 19
1.1求作用在齿轮上的力 19
1.2、材料 20
1.3初步确定轴的最小直径 20
1.4通过分析比较，选用的装配方案如下 20
2、中间轴的设计 21
2.1求作用在齿轮上的力 21
2.2、材料 22
2.3、初步确定轴的最小直径 22
2.4、通过分析比较，选用的装配方案如下 22
3、输出轴的设计 23
3.1求作用在齿轮上的力 23
3.2、材料 24
3.3、初步确定轴的最小直径 24
3.4、通过分析比较，选用的装配方案如下 24
五、密封类型的选择 25
六、减速器箱体体结构设计 26
七、设计小结 29
八、参考资料 29

机械设计课程设计任务书
机电工程学院_学院 机械设计制造及其自动化 专业091班 姓名 蔡志斌 
设计日期 _____ __ 至
指导教师__韦鸿钰 ___ 教研室主任
设计题目：带式传输机的传动装置
传动简图：
原始数据：
运输机工作拉力F= 2.5 kN
运输带工作速度v= 1.6 m/s
卷筒直径D= 320 mm
运输机工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10年，二班制；
设计成果要求：
减速器装配图1张。
零件工作图2张。
设计计算说明书1份。
设计计算及说明
结　　果
一、电动机的选择
1、选择电动机的类型
按工作条件选用Y系列三相异步电动机。
2、选择电动机的功率
工作机的有效功率为：
Pw=Fv/1000 kW=
从电动机到工作机传送带间的总效率为：
由《机械设计课程设计手册》表9.1可知：
：联轴器传动效率 0.99 ：滚动轴承效率 0.99（球轴承,稀油润滑）
： 齿轮传动效率 0.98 （7级精度一般齿轮传动）
：卷筒传动效率 0.96
：V带效率0.96
则：
所以电动机所需工作功率为

3、确定电动机转速
按手册表2.1推荐的传动比合理范围，二级展开式圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为

所以电动机转速的可选范围为
符合这一范围的同步转速有1000、1500和3000三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。
根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表14.1选定电动机型号为Y132S-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)

Y132S-4
5.5
1440
2
2
2.2

电动机的主要安装尺寸和外形如下表：

型号
安装及外形尺寸
A
B
C
D
E
F
G
H
K
M
N
Y132S-4
214
140
89
38
80
10
33
132
12
265
230
P
S

n
AB
AC
AD
HD
DF
L
L*
300
15
4
4
280
275
210
320
380
480
535

4、计算传动装置的总传动比并分配传动比
4.1、总传动比为

4.2、分配传动比

其中：，，且
考虑润滑条件等因素，取=1.4初定

5 、计算传动装置的运动和动力参数
该传动装置从电动机到工作机共有三轴，依次为Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴
5.1、各轴的转速
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
5.2、各轴的输入功率
I轴
II轴
III轴
卷筒轴
5.3、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，以备查用。
轴名
功率P/kw
转矩T/(N·mm)
转速n/(r/min)
传动比
效率
电机轴
4.6

1440
1
0.99
I轴
4.554

1440
4.6
0.97
II轴
4.418

313.04
3.3
0.97
III轴
4.29

95
1
0.98
卷筒轴
4.33

95

二、齿轮的设计
1、高速级大小齿轮的设计
1.1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1.11、按简图所示的传动方案，和老师的要求，选用直齿圆柱齿轮传动。
1.12、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB/T10095.1、2——2001)。
1.13 、材料选择。由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为45 钢(调质)，硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（调质）硬度为210HBS，二者材料硬度差为40HBS。
1.14、选小齿轮齿数，则大齿轮齿数
取=110
1.15、按课本查表10-7，取齿宽系数
1.2、按齿面接触强度设计
按齿面接触疲劳强度设计，即

1.21、确定公式内的各计算数值
Ⅰ.试选载荷系数。
Ⅱ.小齿轮传递的转矩

Ⅲ. 由课本表10-6查得弹性影响系数。
Ⅳ. 由课本图10-21（d）按齿面硬度查得：
小齿轮的接触疲劳强度极限；
大齿轮的接触疲劳强度极限。
Ⅴ. 计算应力循环次数

Ⅵ. 由课本图10-19取接触疲劳寿命系数；。
Ⅶ. 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1℅，取安全系数S=1

1.22、计算
Ⅰ. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。
齿数比

Ⅱ.计算圆周速度。

Ⅲ.计算齿宽和齿宽与高之比

模数
齿高
齿宽与高之比
Ⅴ.计算载荷系数
根据，7级精度，课本图10-8查得动载系数；
直齿轮：
由课本表10-2查得使用系数；
由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称
分布时，；
故载荷系数：

Ⅵ.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

1.3、按齿根弯曲强度设计
弯曲强度的设计公式：

1.31、确定公式内的各计算数值
Ⅰ. 由课本图10-20(c)查得：
小齿轮的弯曲疲劳强度极限；
大齿轮的弯曲强度极限；
Ⅱ.课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；
Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；
取弯曲疲劳安全系数，有

Ⅳ.计算载荷系数；

所以查课本图10-13得：
所以：
Ⅴ.查取齿形系数；
由课本表10-5查得；
Ⅵ.查取应力校正系数；
由课本表10-5查得；
Ⅶ.计算大、小齿轮的并加以比较；

大齿轮的数值大
（1） 设计计算

对比计算结果，由于吃面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数1.51并就近圆整为标准值2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数：

大齿轮齿数：

1.32、几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径

（2）计算中心距

（3）计算齿轮宽度

取，
2、低速级大小齿轮的设计
2.1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
2.11、按简图所示的传动方案，和老师的要求，选用直齿圆柱齿轮传动。
2.12、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB/T10095.1、2——2001)。
2.13、材料选择。由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为45钢(调质)，硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（调质）硬度为210HBS，二者材料硬度差为40HBS。
2.14、选小齿轮齿数，则大齿轮齿数
2.15、按课本查表10-7，取齿宽系数
2.2、按齿面接触强度设计
按齿面接触疲劳强度设计，即

2.21、确定公式内的各计算数值
Ⅰ.试选载荷系数。
Ⅱ.小齿轮传递的转矩

Ⅲ. 由课本表10-6查得弹性影响系数。
Ⅳ. 由课本图10-21（d）按齿面硬度查得：
小齿轮的接触疲劳强度极限；
大齿轮的接触疲劳强度极限。
Ⅴ. 计算应力循环次数

Ⅵ. 由课本图10-19取接触疲劳寿命系数；。
Ⅶ. 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1℅，取安全系数S=1

2.22、计算
Ⅰ. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。
齿数比

Ⅱ.计算圆周速度。

Ⅲ.计算齿宽和齿宽与高之比

模数mm
齿高
齿宽与高之比
Ⅴ.计算载荷系数
根据，7级精度，课本图10-8查得动载系数；
直齿轮：
由课本表10-2查得使用系数；
由课本表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称
分布时，；
故载荷系数：

Ⅵ.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径

Ⅶ.计算模数

2.3、按齿根弯曲强度设计
弯曲强度的设计公式：

2.31、确定公式内的各计算数值
Ⅰ. 由课本图10-20(c)查得：
小齿轮的弯曲疲劳强度极限；
大齿轮的弯曲强度极限；
Ⅱ.课本图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；
Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；
取弯曲疲劳安全系数，有

Ⅳ.计算载荷系数；

所以查课本图10-13得：
所以：
Ⅴ.查取齿形系数；
由课本表10-5查得；
Ⅵ.查取应力校正系数；
由课本表10-5查得；
Ⅶ.计算大、小齿轮的并加以比较；

大齿轮的数值大
（2） 设计计算
mm
对比计算结果，由于吃面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数1.92并就近圆整为标准值2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮的齿数：

大齿轮齿数：
，取
2.32、几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径

（2）计算中心距

（3）计算齿轮宽度

取，
四个齿轮的参数列表如下表

齿轮
模数m(mm)
齿数
Z
齿宽B
材质
热处理
结构形式
硬度
齿顶圆直径d（mm）
齿根圆直径d（mm）
分度圆直径d（mm）
中心距a（mm）
高速级小齿轮
2
25
55
45钢
调质
齿轮轴
250HBS
54
45
50
140
高速级大齿轮
2
115
50
45钢
调质
腹板式
210HBS
234
225
230
低速级小齿轮
2
38
85
45钢
调质
实体式
250HB

80
71
76
163
低速级大齿轮
2
125
76
45钢
调质
腹板式
210HBS
254
245
250

三、设计V带和带轮
1、设计V带
1.1、确定计算工率
由[1]表8—7查的工作情况系数，故

1.2、选择V带的带型
根据，由图8—10选用A型。
查课本表8-6和8-8取，又由课程设计指导书表9.1和9.2查取，

1.3、验算带速。

因为，故带速合适。
1.4、取V带基准长度和中心距a
初步选取中心距a：，
即：378<a<1080
取=700。
计算所需基准长度

查课本表8-2取
计算实际中心距：
1.5、验算小带轮包角

1.6、求V带根数Z
1.61、计算单根V带的额定功率
由和，查表8—4a得
根据，和A型带查表8—4b得
查表8—5得，表8—2得，于是

1.7、计算V带的根数Z
取5根
1.8、计算单根V带的初拉力的最小值
由表表8—3得A型带单位长度质量，所以 应使带的实际初拉力
1.9计算轴压力

2、带轮设计
2.1、小带轮设计
由Y132S电动机可知其轴伸直径为d=38mm，故因小带轮与其装配，故小带轮的轴孔直径d =38mm。小带轮结构为实心轮。
2.2、大带轮设计
大带轮轴孔取22mm，其结构为辐板式。
四、轴的设计
1、高速轴的设计
1.1求作用在齿轮上的力
由上已知：
，
，

高速级小齿轮的分度圆直径
而

1.2、材料
选用45号钢正火处理。查课本表15-3取，
1.3初步确定轴的最小直径

因为轴上应开个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=17.66mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取。
由图8-14知带轮轴长：

1.4通过分析比较，选用的装配方案如下

I II III IV V VI VII VIII

据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）I-II段是与带轮连接的其d=22mm，l=44mm。
2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为30mm。故取l=50mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=26mm。
3）初选轴承，因为只有轴向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并据d=26mm，由轴承目录里初选6306号其尺寸为d=30mm72mm19mm故d==30mm。所以l=19mm
4）段是齿轮轴的轮齿阶段，由小齿轮尺寸可知，d=45mm.由小齿轮尺寸可知，。轴肩高度，故取，则轴环直径为。取
5）取齿轮距箱体右侧内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，另有轴端倒角宽度为2mm，则

进而推得：，
（3）轴上零件的周向定位
齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由表6-1查得平键截面
键槽用键槽铣刀加工长为36mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为。
（4）确定轴上圆角和倒角尺寸
参考表15-2取轴端倒角为.
2、中间轴的设计
2.1求作用在齿轮上的力
由上已知：
，
，

高速级大齿轮的分度圆直径
而

低速级小齿轮的分度圆直径
则

2.2、材料
选用45号钢正火处理。查课本表15-3取，
2.3、初步确定轴的最小直径

因为轴上应开两个键槽，所以轴径应增大10%-15%故d=29.34mm。
2.4、通过分析比较，选用的装配方案如下

I II III IV V VI
2.41、据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）I-II段，轴承选取6306，
其d= d=30mm，

2）II-III段，安装低速小齿轮，由其尺寸，取
又齿宽B=85mm，取。
3）段，安装高数大齿轮，由其尺寸，取
又齿宽B=50，取
4）段，由高速小齿轮确定，
5）段，两轴之间的轴间定位，由内壁之间的距离决定

2.42、轴上零件的周向定位
大齿轮与轴之间的定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工长为36mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为。
小齿轮与轴之间的定位采用平键连接，由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工长为36mm同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为。
2.43、确定轴上圆角和倒角尺寸，参考表15-2取轴端倒角为.
3、输出轴的设计
3.1求作用在齿轮上的力
由上已知：

低速级大齿轮的分度圆直径
则

3.2、材料
选用45号钢调质处理。查课本表15-3取，
3.3、初步确定轴的最小直径

因为轴上应开两个键槽，所以轴径应增大10%-15%故d=30.04mm。
3.4、通过分析比较，选用的装配方案如下

I II III IV V VI VII VIII
3.41、据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1）VII-VIII段，安装半联轴器。
联轴器的计算转矩：
查表14-1得，则：
查标准GB/T5024-2003，选用YL11型凸缘联轴器，其公称转矩为1000000。半联轴器的半径d=50mm，故，半联轴器与轴配合的长度为84，故
2）段，安装轴承。由，则
所以选用轴承6213，d×D×B=65×120×23 ,则
所以：，
3）I-II段，轴承选取6213，
其d= d=65mm，
具体长度由小齿轮的位置决定
4）II-III段，安装低速大齿轮，由其尺寸，取,由齿宽B=76mm，取。
5）段，，
6）段，,
3.42、轴上零件的周向定位
大齿轮与轴之间的定位采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工长为36mm。同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为。
半联轴器与轴之间的定位采用平键连接，由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工长为36mm同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为。
3.43、确定轴上圆角和倒角尺寸，
参考表15-2取轴端倒角为.
五、密封类型的选择
对于二级展开式圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且转速速较低，所以其速度远远小于，所以轴承采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑油，装至规定高度。油的深度为64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。
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，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。轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，易于加工和安装。因为输出轴、输入轴转速都较低，故二者均可采羊毛毡圈密封，输出轴选用毡圈75，输入轴选用毡圈40.
六、减速器箱体体结构设计
减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.
1、机体有足够的刚度
在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度
2、考虑到机体内零件的润滑，密封散热。
因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm，为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3
3、机体结构有良好的工艺性.
铸件壁厚为11mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.
4、对附件设计
4.1、视孔盖和窥视孔
在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固
4.2、油螺塞：
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。
4.3、油标：
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.
4.4、通气孔：
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.
4.5、位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.
4.6、吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.

减速器机体结构尺寸如下：
名称
符号
计算公式
结果
箱座壁厚

8
箱盖壁厚

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

M18
地脚螺钉数目

a≤250mm时，n=4
4
轴承旁联接螺栓直径

M16
机盖与机座联接螺栓直径

=（0.5~0.6）
M10
轴承端盖螺钉直径

=（0.4~0.5）
M8
M10
M12
视孔盖螺钉直径

=（0.3~0.4）
M8
定位销直径

=（0.7~0.8）
10
，，至外机壁距离

查《机械设计课程设计手册》表4.2
34
24
18
，至凸缘边缘距离

查《机械设计课程设计手册》表4.2
28
16
外机壁至轴承座端面距离

=++（8~12）
70——74
大齿轮顶圆与内机壁距离

>1.2
>13.2
齿轮端面与内机壁距离

>
>11
机座肋厚

轴承端盖外径

+（5~5.5）
150
190
240

起盖螺钉直径

不用太大，但要常见，起到起盖作用即可。

铸造过渡尺寸
h,k,r

h=15
k=3
r=5
凸台高度
H
根据低速机轴承座外景确定，以便于扳手操作为准
通气器固定螺钉直径

根据通气器上的沉孔直径确定

Pw=

=700

d=22mm
l=44mm
d=26mm
l=50mm
d=30mm
l=25mm

d=54mm

=30mm

d=29.34mm

d=30mm

d=30mm

d=27.55mm

d=65mm

七、设计小结
这次关于带式运输机上的二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《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》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．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．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。

八、参考资料
《机械设计》 高等教育出版社 主编 濮良贵 纪名刚
《机械原理》 高等教育出版社 主编 孙恒
《材料力学》 高等教育出版社 主编 陈赛克
《互换性与技术测量基础》 高等教育出版社 主编 胡凤兰