研究设计带式输送机传动装置机械研究设计说明书.doc

机械设计基础课程设计
计算说明书

设计题目 带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器
系 机电工程系 专业 数控技术
班级
设计者
指导教师

2011年 07 月 12 日

目录
一、设计任务书 0
二、带式运输送机传动装置设计 1
三、普通V带传动的设计5
四、直齿圆柱齿轮传动设计6
五、低速轴系的结构设计和校核 9
六、高速轴结构设计16
七、低速轴轴承的选择计算18
八、低速轴键的设计19
九、联轴器的设计20
十、润滑和密封20
十一﹑设计小结21
参考资料 22

一.设计任务书
一.设计题目
设计带式输送机传动装置。
二.工作条件及设计要求

1.设计用于带式运输机的传动装置。
2.该机室内工作，连续单向运转，载荷较平稳，空载启动。运输带速允许误差为5%。
3.在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为十年，大修期为3年。
三.原始数据
第三组选用原始数据：运输带工作拉力F=1250N 运输带工作速度V=1.5m/s 卷筒直径D=240mm
四.设计任务
1.完成传动装置的结构设计。
2.完成减速器装备草图一张（A1）。
3.完成设计说明书一份。
二.带式运输送机传动装置设计
电动机的选择
1.电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机
2.电动机功率的选择：
=Fv/1000=1250*1.5/1000=1.875kw
3.确定电动机的转速：卷筒工作的转速 =60*1000/(π*D)=60*1000*1.5/(3.14*240)=119.43r/min
4.初步估算传动比：
=/=/=或=8.37~12.55
因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min或1500r/min的比较合适。
5.分析传动比，并确定传动方案
（1）机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力，变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作的性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要结构简单，制造方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机、工作机为皮带输送机。传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器（由《机械设计基础课程设计指导书》表2.2V带传动比在2~4比较合适，圆柱齿轮传动比在3~5比较合适，=6~20在8.37~12.55范围内）
选用V带传动是V带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可以缓和和冲击振动。
齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广、使用寿命较长。
由于本运输送机是在室内，考虑工作的背景和安全问题，固在齿轮区采用封闭式，可达到更好的效果。
故其方案示意图如下图所示：

方案简图
6.传动装置的总功率
由图1可知：
由表9-3可知。初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度
查表可知=096*099*0.97*0.99*099*0.99*0960.86
7.电动机所需的工作功率

查《机械设计基础课程设计指导书》附录8可知。符合同步转速1000r/min Y132S-6和1500r/min Y100L2-4适合，考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格比较，则选n=1000r/min。即确定Y132S-6，其额定功率，满载转速为960r/min。
8.分配传动比

又
取 则
9.计算各轴的转速
轴
轴
10.计算各轴的功率

11.计算各轴的转

12.运动和动力参数计算结果列出表
轴名
参数
电动机轴

卷筒轴
转速n（r/min）
960
477.6
119.4
119.43
输入功率P（kw）
2.2
2.11
2.03
1.99
输入转矩T()
21.89
42.19
162.37
159.13
传动比i
2.01
4
1
效率
0.96
0.94
0.94

三.普通V带传动的设计

设计说明书
步骤
计算及说明
结果
（1）计算功率
查表10-4可知取
则

（2）选择带型
据和由 图10-3可知 选A型带
A型
（3）确定带轮基准直径
由表10-1可知，确定
则
查表取标准值

（4）验算带速

V=5.024 因为
5m/s﹤v﹤25m/s符合要求
（5）计算带长
初定中心距
取
带的基准长度

由表10-3选取相近的

（6）确定中心距

a=386.5 mm
（7）验算包角

﹤
符合要求
（8）确定带的根数Z
据和 ，查表10-5可知。i=2.01和
查表10-6可知.由小轮包角查表10-7
。查表10-3可知. 则有

取Z=3
(9)单根V带的的初拉力

（10）作用在轴的力

四.直齿圆柱齿轮传动设计
设计说明书
步骤
计算及说明
结果
（1）选择齿轮材料和精度
小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217～255HBS;
大齿轮选用45钢正火，硬度为169~217HBS。因为是普通减速器，有表11-2选用8及精度。
小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217～255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为169~217HBS
(2)接触疲劳强度设计
①载荷系K
②小齿轮转矩
③齿数和齿宽系数
④许用接触应力

两齿轮均为刚质齿轮，由式（11.6）可求出值，先确定有关参数与系数；查表11-3取K=1.1

K=1.1

小齿轮齿数取.则大齿轮齿数为,单级齿轮传动对称布置，由表11-5取齿宽系数
由图11-8查得
查表11-7查得安全系。按预期寿命10年，单向运转，两班制工作，计算应
④许用接触应力

⑤分度圆直径
力循环次数、.则

由图11-11得,由式（11.9）有

由式（11.6）得

（3）几何尺寸计算
查表4-3.取标准模数m=2.5mm.

则

（3）几何尺寸计算

（4）按齿根弯曲疲劳强度校核
①许用弯曲应力
②齿形系数及应力修正系数

③强度校核

④齿轮圆周速度
根据式11.7,如,则校验合格 由表11-9查得由表11-7查得。由图11-10查得

由表11-6查得
由式11.7得

可知选8级精度合适

五.低速轴系的结构设计和校核
一.低速轴的结构设计
1.选择轴的材料及热处理方法，并确定许用应力。 选用45号钢，正火处理，查表12.1得抗拉强度，查表12-4得许用弯曲应力
2.估算最小直径：
查表12-2 取C=110
则
考虑轴外伸端和联轴器用一个键连接，故将轴径放大5%。查《机械设计基础课程设计指导书》附表9.3可知联轴器选HL2。轴径放大5%即取合适。

2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
I段：联轴器取D=30,L=82则
长度取
∵h=2c c=2mm
II段:∴
初选用6008型深沟球轴承，其内径为40mm,
宽度为15mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：

III段直径Ⅳ段直径
长度取
但此段左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将Ⅴ段直径为55mm
由手册得：c=2.25 h=2c=2×2.25=4.5mm
Ⅴ段直径. 长度
Ⅵ段直径. 长度
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=107mm
二.低速轴的校核按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知②求转矩：已知=162370N/mm
③求圆周力：
根据课本式得
④求径向力
根据课本式得
⑤因为该轴两轴承对称，所以：
(1)绘制轴受力简图（如图a）

（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）
MC1=16N/m

轴承支反力：

由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为

(3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为：
=43.984N/m

(4)绘制合弯矩图（如图d）
=46.8N/m

(5)绘制扭矩图（如图e）
=162.37N/m

转矩： =162.37N/m

(6)绘制当量弯矩图（如图f）
=106.62N/m
转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取α=0.59，截面C处的当量弯矩：
=[+(αT)]=
(7)校核危险截面C的强度
由式（6-3）
∴该轴强度足够。

六.高速轴结构设计
输入轴的设计计算
1、按扭矩初算轴径
选用45号调质处理，硬度（217~255HBS）
根据课本取c=110
d≥110mm=18.04mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=18.04×(1+5%)mm=18.94∴选d=20mm

2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以套筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度
I段：直接连V带轮
长度取∵h=2c c=2.5mm
II段:∴
初选用6007型深沟球轴承，其内径为35mm,
宽度为14mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为18mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm，故II段长：

III段直径Ⅳ段直径
长度取
此段为齿轮轴部分，且齿轮轴在中间
左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将Ⅳ段直径为42mm
由手册得：c=1.75 h=2c=2×1.75=3.5mm
Ⅴ段直径. 长度
Ⅵ段直径. 长度
七.低速轴轴承的选择计算
(1)已知2、计算输出轴承
(2)计算轴向载荷、
两轴承径向反力：
(3)计算当量动载荷P

(4)计算轴承寿命
根据手册6008型轴承Cr=17000N, ε=3
根据工作要求，查课本表19-9得：f=1.0, 表12-10得f=1.0.

故此轴承预期寿命足够

八.低速轴键的设计
由前面可知，低速轴齿轮的直径为，轮宽度50mm
（1） 平键类型和尺寸选择：
选A型平键，根据轴径直径d=40mm和轮 宽度50mm。从表12-6查得键的截面尺寸b=12 h=8 L=40mm。此键的标记为GB/T1095—1990。
（2） 校核挤压强度

工作长度
由，查表12-6得，则

（3） 校核剪切强度
查表12-6得

故挤压和剪切强度足够。
九．联轴器的设计
（1）类型选择
由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。
（2）载荷计算 由可知
其中为工作情况系数，由课本表5-2得
计算转矩
（3）型号选择
根据，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T 5014-2003，选用HL2型弹性柱销联，其额定转矩 许用转速[n]=5600r/min 。因为
故符合要求
十 .润滑和密封
1.密封
由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。
2．润滑
(1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v< 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于30~50mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.35~0.7m3。
(2)对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。
十一. 设计小结
机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。
　　(1) 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
　　(2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。
　　(3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。
参考资料
1李文主编 、机械制图、天津大学出版社。
2韦林、李小红主编、机械结构分析与设计、北京理工大学出版社。
3陈立德主编、机械设计基础课程指导书（第三版）、高等教育出版社。