带式输送机传动装置设计项目说明指导书.doc

1 设计任务书
1.1 设计题目：带式输送机传动装置
1.2 带式输送机传动简图以下

1.3 关键技术参数说明：
输送带拉力F=1900N
输送带速度v=1.25m/s
滚筒直径D=190mm
1.4 工作条件：
输送机连续工作，单向运转，载荷改变不大，空载开启，天天两班制工作，使用年限。
输送带速度许可误差5%，滚筒效率为0.97。
1.5 现在发展情况
20世纪70－80年代至现在，世界上减速器技术有了很大发展，且和新技术革命发展紧密结合。通用减速器发展趋势以下： 　
　 ①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采取渗碳淬火、磨齿，承载能力提升4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 　　
②积木式组合设计。基础参数采取优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和交换性强，系列轻易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。　　
③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统单一底座安装方法，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机和减速器一体式联接，多方位安装面等不一样型式，扩大使用范围。
2 电动机选择
2.1 工作机最大使用功率（kW）
=
式中 F=1900N、v=1.25m/s、=0.97，得
=
=
= (kW)
2.2 由电动机至工作机总效率

查表，选择各部分效率
闭式圆柱齿轮传动效率
V带传动效率
一对滚动轴承效率
弹性联轴器效率
传动滚筒效率
故
=
2.3 所需电动机功率

2.4 选择电动机额定功率
因带式输送机载荷改变不大、室温工作，电动机额定功率只需略大于即可，查表，取
2.5 选择电动机转速
滚筒轴工作转速为

查表，各类传动传动比为
V带传动比
单级斜齿圆柱齿轮传动比
总传动比推荐范围为

电动机转速范围可选

2.6 选择电动机
依据电动机工作条件和电动机转速范围和所需电动机功率，查表选择三相异步电动机，型号为Y132S-6，同时转速1000r/min,6极。
关键性能数据以下表：

电动机型号
额定功率（kW）
满载转速（r/min）
堵转转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
Y132S-6
3
960
2.0
2.2

Y132S—6型电动机外形尺寸和安装尺寸：
电动机型号
中心高H（mm）
外形尺寸L（）HD（mm）
安装尺寸AB（mm）
轴伸尺寸DE（mm）
键槽尺寸F（mm）
Y132S-6
132

216140
3880
10

3 计算传动装置总传动比及分配传动比
3.1 传动系统总传动比

其中为电动机满载转速960r/min,滚筒转速125.6r/min,得

3.2 分配传动系统各级传动比
该传动系统由一级带传动和一级齿轮传动组成，为使V带传动轮廓尺寸不值过大，分配传动比是应确保，故取

3.3 计算传动装置运动和动力参数
3.3.1 计算各轴转矩
Ⅰ轴
Ⅱ轴
3.3.2 计算各轴功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
滚筒轴
3.3.3 计算各轴转矩
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
工作机主轴
将以上计算参数整理成表以下，以备传动零件设计时查用。

轴号
功率P（kW）
转矩T（N·m）
转速n（r/min）
传动比
效率
电动机轴（0轴）
3
29.8
960
2.3
0.96
Ⅰ轴
2.88
65.89
417.4
3.31
0.96
Ⅱ轴
2.74
208.17
125.7
1
0.98
滚筒轴
2.66
202.25
190

4 传动零件设计计算
4.1 一般V带传动设计
4.1.1 选择一般V带型号
V带计算功率为

其中为传动额定功率（kW），查表得工作情况系数，得

依据 ，同时转速为，查表确定选择B型V带，小带轮基准直径，小带轮转速，单根一般V带基础额定功率。
4.1.2 求大小轮基准直径、
由上可知
小轮直径 则
大轮直径

查表 取
4.1.3 验算带速

带速在范围内，适宜。
4.1.4 求中心距、带长和包角
初步确定中心距，即

取，符合
V带基准长度

查表
计算实际中心距

中心距变动范围为

验算小带轮包角

适宜。
4.1.5 求V带根数z
依据公式得

查表得
传动比
由 查表得

取2根。
4.1.6 求作用在带轮轴上压力
查表 得 得单根V带初拉力

作用在轴上压力

4.2 闭式斜齿圆柱齿轮传动设计计算
4.2.1 选择齿轮材料和热处理方法，确定许用应力
当大小齿轮全部是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载次数较多，故在选择材料和热处理时，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBS。所以，
小齿轮选择40MnB，调质处理，硬度为210HBS，
查表 得 接触疲惫强度
弯曲疲惫强度
取最小安全系数 ，

大齿轮选择45钢，正火处理，硬度为163 HBS，
查表 得 接触疲惫强度
弯曲疲惫强度

4.2.2 按齿轮面接触强度计算中心距

其中小齿轮转矩=65.89N=65890N;
取载荷系数K=1.3;
取齿宽系数=0.4；

求得a
取中心距为a=130mm
4.2.3 确定关键参数和计算关键尺寸
4.2.3.1 按经验公式选择齿轮模数
=（0.007～0.02）150=1.05～3mm
取标准模数=2mm
4.2.3.2 确定齿数
通常取 初设，则
==34.19 取
取=112
4.2.3.3 正确计算螺旋角
cos===0.973
4.2.3.4 计算分度圆直径

4.2.3.5 齿宽
取
+（5～10）=65～70mm 取
4.2.4 验算轮齿弯曲强度
由下式计算

查得
带入上式得

两齿轮弯曲强度合格
齿轮圆周速度:

对照“齿轮传动精度等级选择和应用表”，可知选择8级精度是合宜。
4.2.4 计算其它关键几何尺寸
齿顶圆直径 :

齿根圆直径 :

中心距 :

5 轴设计计算
5.1 轴设计简图以下

其中高速轴为齿轮轴，轴伸处连接V带轮，有一个键槽；
低速轴连接齿轮和滚筒，有两个键槽。
5.2 减速器高速轴设计
5.2.1 选择轴材料
选择45钢调质处理，硬度为197286HBS，抗拉强度
5.2.2 按转矩初步估算轴伸直径
取C=112

低速轴上和带轮相连有一个键槽，故将轴径增大5%

5.2.3 选择联轴器，设计轴结构，初选滚动轴承
5.2.3.1 确定轴各段直径
因为，所以取
每段轴段直径依次能够增大范围在（2～8）mm
取
取
选择30207型号圆锥滚子轴承
查表可得

取

同一轴上轴承选择同一型号，方便轴承孔镗制和减小轴承类型
5.2.3.2 确定轴各段长度
取=80mm

轴承端盖采取凸缘式轴承端盖，取，其中为螺钉直径，轴承外径D=72mm，取
式中为箱体壁原，取=8mm
查表,,
轴承采取脂润滑，取

因为,取
所以

式中为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮宽度差，假设两个齿轮宽度差为10mm，取小齿轮至箱体内壁距离为10mm，则

式中B为齿轮宽度
， 取

， 取
5.2.4 高速轴上齿轮作用力

圆周力
径向力
轴向力
5.2.5 轴上作用力
带轮对轴作用力
垂直面支反力

C点垂直面内弯矩
作水平面内弯矩图，图所表示
水平面内支反力

C点和B点水平面内弯矩

合成弯矩

作合成弯矩图，图所表示
作转矩图，图所表示
取

作当量弯矩图，图所表示

5.2.6 校核轴强度
由当量弯矩图能够看出，B点当量弯矩最大，但该处直径却较小，故应验算B点强度

45钢调质
B点直径为35，强度合格
验算最小直径E点强度

考虑到键槽影响，轴径加大5%
20.25(1+0.05)=21.26mm
实际为23，大于,E点强度合格
5.3 减速器低速轴设计
5.3.1 选择轴材料
选择45钢调质处理，硬度为197286HBS，抗拉强度
5.3.2 按转矩初步估算轴伸直径
取C=112

低速轴上和带轮相连有一个键槽，故将轴径增大10%

5.3.3 选择联轴器，设计轴结构，初选滚动轴承
5.3.3.1 确定轴各段直径
因为，所以取
每段轴段直径依次能够增大范围在（2～8）mm
取
取
选择30209型号圆锥滚子轴承
查表可得

取

同一轴上轴承选择同一型号，方便轴承孔镗制和减小轴承类型
5.3.3.2 确定轴各段长度
选择YL9型凸缘联轴器，半联轴器长l=84mm
长度应比l略短部分，取=82mm

轴承端盖采取凸缘式轴承端盖，取，其中为螺钉直径，轴承外径D=85mm，取

式中为箱体壁原，取=8mm
查表,,
轴承采取脂润滑，取

因为,取
所以

式中为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮宽度差，假设两个齿轮宽度差为10mm，取小齿轮至箱体内壁距离为10mm，则

式中B为齿轮宽度
，
取

， 取
5.3.4 低速轴上齿轮作用力

圆周力
径向力
轴向力
5.3.5 轴上作用力
滚筒对轴力
垂直面支反力

C点垂直面内弯矩
作垂直面内弯矩图，图所表示
水平面内支反力

C点和B点水平面内弯矩

作水平面内弯矩图，图所表示
合成弯矩

作合成弯矩图，图所表示
作转矩图，图所表示
取

5.3.6 校核轴强度
验算B点强度

45钢调质
B点直径为45，强度合格
验算最小直径E点强度

考虑到键槽影响，轴径加大10%
29.32(1+0.1)=32.25mm
实际为35 mm，大于,E点强度合格。

6 圆锥滚子轴承选择和寿命设计计算
6.1 选择轴承类型及型号
6.1.1 减速器高速轴轴承
初选轴承型号为30207
查表得 轴承关键参数：
d=35mm 外径D=72mm T=18.25mm 宽度B=17mm C=15mm
基础额定动载荷Cr=51.5kN 基础额定静载荷Cor=37.2kN
临界系数e=0.37 Y=1.6 Yo=0.9
6.1.2 减速器低速轴轴承
低速轴（轴）轴承
初选轴承型号30209
查表得 轴承关键参数：
d=45mm 外径D=85mm T=20.75mm宽度B=19mm C=16mm
基础额定动载荷Cr=64.2kn 基础额定静载荷Cor=47.8kn
临界系数e=0.4 Y=1.5 Yo=0.8
6.2 高速轴轴承轴承受力及寿命校核
6.2.1 高速轴轴承受力
假设时，x=0.4 y=1.6
径向力

外载荷
轴向力

因且A端固定
所以
6.2.2计算当量动载荷
轴承A
则x=0.4 y=1.6

轴承B
则x=1 y=0

6.2.3 计算轴承寿命
因为， 故应以轴承A径向当量动载荷为计算依据
，查表

轴承寿命校核合格
6.3低速轴轴承轴承受力及寿命校核
6.3.1 低速轴轴承受力
假设时，x=0.4 y=1.6
径向力

外载荷
轴向力

因且A端固定
所以
6.3.2 计算当量动载荷
轴承A
则x=0.4 y=1.6

轴承B
则x=1 y=0

6.3.3 计算轴承寿命
因为 故应以轴承A径向当量动载荷为计算依据 ，查表

轴承寿命校核合格
7键连接选择和验算
7.1 减速器高速轴键连接
减速器高速轴只有轴伸处一个键， 轴伸长度为80mm
查表键长L=70mm
轴径d=23mm 选择圆头（A型）一般平键连接 公称尺寸
键材料选择45钢，查表得许用挤压应力

其中d=23 h=27 l=L-b=70-8=62mm ，则

键强度校核合格
7.2 减速器低速轴键连接
低速轴上有轴伸处和齿轮处两个键
因承受转矩相同，只校核直径和长度尺寸大小轴伸处键
轴伸长度为80mm 查表键长L=70mm
轴径d=35mm 采取圆头（A型）一般平键连接
公称尺寸
键材料选择45钢，查表得许用挤压应力

其中 d=35 h=8 l=L-b=70-10=60mm ，则

键强度校核合格
8 联轴器选择
联轴器用在减速器输出轴和工作机主轴链接上，所链接轴转速低，传输转矩较大，在确保两轴安装精度前提下选择刚性联轴器，采取凸缘联轴器
联轴器计算转矩为

使 径伸直径35mm
查表，应选择型号YL9凸缘联轴器（钢制）
联轴器公称转矩，许用转速轴孔直径38～45mm，主动端采取Y型轴孔长度L=82mm，从动端采取型轴孔长度L=60mm。
9 减速器润滑和密封
9.1 润滑：
齿轮圆周速度，采取油池润滑，圆柱齿轮浸入油深度约一个齿高，大齿轮齿顶到油底面距离≥30～60mm。选择油面高度为40mm。
轴承润滑方法采取脂润滑。
9.2 密封：
为了预防润滑油或脂漏出和箱体外杂质、水及灰尘等侵入，减速器在轴伸出处、箱体结合面处和轴承盖、窥视孔及放油孔和箱体结合面处需要密封。轴伸出处滚子轴承密封装置采取毛毡圈密封，其中第Ⅰ、Ⅱ轴按密封圈密封处直径和选择毛毡圈尺寸和。

参考文件
《机械设计基础》 杨可桢等 高等教育出版社
《机械设计基础课程设计指导书》 黄晓荣 中国电力出版社
《机械设计基础课程设计》 何凡等 冶金工业出版社
《机械课程设计》 张文兵 煤炭工业出版社
《机械设计基础课程设计》 朱文坚等 科学出版社
《机械设计课程设计》 王洪 北京交通大学出版社
《机械设计基础课程设计》 陈立德 高等教育出版社
《机械设计基础课程设计》 朱双霞等 哈尔滨工程大学出版社
《机械设计基础课程设计》 孟玲琴等 北京理工大学出版社

=2.45（kW）

=125.6（kW）

小齿轮：
40MnB 调质

大齿轮：
45钢 正火

a=130mm

齿轮弯曲
强度合格

B点强度合格

E点强度合格

B点强度合格

E点强度合格

高速轴
轴承型号
30207

低速轴
轴承型号
30209

轴承寿命
校核合格

轴承寿命
校核合格

减速器
高速轴
键强度
校核合格

减速器
低速轴
键强度
校核合格

选择YL9型
凸缘