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设计说明书统一模板

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2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

机械设计课程设计说明书

设计题目 带式运输机传动系统设计
学 院 包装与材料工程学院
专 业 印刷工程
姓 名 孙明芝
班 级 印刷1102班
学 号
指导老师 江 湘 颜
最终评定成绩

课程设计任务书
～ 第 2 学期
包装与材料工程 学院 印刷工程 专业 印刷1102 班
课程名称： 机械设计基础
设计题目： 带式运输机传动系统的设计
完成期限：自 年 6 月 9 日至 年 6 月 16 日共 1 周

内
容
及
任
务

设计任务：设计带式输送机的传动系统。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。
1、原始数据
带的圆周力F/N
带速v（m/s）
滚筒直径D/mm
2800
1.7
450
2、工作条件
常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷平衡；两班制（每班工作8h），要求减速器设计寿命为8年，中批量生产；输送带速度允许误差为±5%,三相交流电源的电压为380/220V。
3、工作量要求
（1）完成设计计算说明书一份；
（2）完成A0或A1装配图1张；
（3）课程设计结束后组织答辩
进度
安排
起止日期
工作内容
.6.9～12
编写设计计算说明书
.6.13～16
绘制装配图
主要
参考
资料
[1] 刘扬等.机械设计基础.北京：北京交通大学出版社， 10
[2] 王洪等.机械设计课程设计.北京：北京交通大学出版社，
[3] 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，
指导教师（签字）： 江湘颜 6 月2 日
系主任（签字）： 银金光 6 月 3 日
目 录

一、拟定传动方案………………………………………………………4
二、选择电动机…………………………………………………………5
三、计算传动装置总传动比及分配各级传动比………………………7
四、确定传动装置的运动和动力参数 ……………………………….8.五、传动零件的设计 ………………………………………………….10
六、轴的设计与计算………………………………………………….15
七、轴承的选择与计算……………………………………………….20
八、键连接的选择和校核……………………………………………22
九、联轴器的选择……………………………………………………24
十、箱体的结构设计…………………………………………………25
十一、减速器附件的选择……………………………………………27
十二、润滑和密封……………………………………………………30
十三、课程设计小结…………………………………………………31
十四、参考文献………………………………………………………32

一、 传动方案

图1—1 带式输送机传动系统简图
1—电动机；2—联轴器；3—单级柱齿轮减速器；4—链传动；5—滚筒；6—运输带

（一）技术数据
运输带工作拉力F/N
运输带工作速度v/m.s -1
转筒直径D/mm
2800
1.7
450
（二）工作条件
带式输送机在常温下连续工作、单向运转；起动载荷为名义载荷的1.25倍，工作时有中等冲击；三班制（每班工作8h），要求减速器计算寿命为八年，大修期为2~3年，大批量生产；输送带工作ν的允许误差为±5%，三相电源的电压为380/220V。
二、电动机的选择
计算内容和说明
1.电动机的类型
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机，它为卧式封闭结构
2.电动机容量的选择
根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：
Pw==4.76（kw）
传动装置的总效率（包括工作机效率）η：
参考资料【2】的表3—3得：
η链——滚子链效率η链=0.92
η滚筒——运输机滚筒η滚筒=0.96
η齿——齿轮效率η齿=0.98
η联——联轴器效率η联=0.99
η轴——滚动轴承效率η轴=0.99
传动装置的总效率η：
η01=η联=0.99
η12 =η轴 ×η齿=0.99×0.98=0.9702
η23 =η轴 ×η链=0.99×0.92=0.9108
η3w =η轴 ×η滚筒=0.99 ×0.96=0.9504
η=η01×η12×η23×η3w=0.99×0.9702×0.9108×0.9504=0.8314
工作时，电动机所需功率为: Pd = ==5.73(kw)
由参考资料【2】表12-1可知，满足Pe≥Pd条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取为7.5kw。
3．电动机转速及型号的确定
根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速nw为
nw ==r/min≈72.2r/min
为了便于选择电动机的转速，先推算电动机转速的可选范围。由参考资料【2】表3-4查得链传动常见比为范围闭式圆柱齿轮传动,则总传动比的合理范围为i'=6～20，故电动机转速的可选范围为：
nd= i'1×nw=[(6～20)×72.2]r/min=433.2～1444 r/min
符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min，由参考资料[1]表12-1和12-2查出有二种适合的电动机型号，其技术参数及传动比的比较见下表2-1：

方案
电动机型号
额定功率Pe/kw
同步转速
满载转速
总传动比i
外伸轴径D／mm
轴外伸长度E／mm
1
Y160L-8
7.5
750
715
9.90
42
110
2
Y160M-6
7.5
1000
970
13.43
42
110
3
Y132M-4
7.5
1500
1440
19.94
38
80
表2-1
由表得方案2选用的的电动机转速高、质量轻、价格低，因此选择Y160M-6电动机。 由参考资料【2】查表12-2查得尺寸如表2-2：
A
B
C
D
E
F
G
H
K
AB
AC
AD
HD
BB
L
254
210
108
42
110
12
37
160
15
330
325
255
385
270
600

三、 计算传动装置总传动比和分配各级传动比
计算内容和说明
1.传动装置总传动比
由选定的电动机的满载转速和输送机滚筒的工作转速，可得带式输送机传动系统的总传动比为：

2.分配各级传动比
由传动系统方案知i01=1，取链传动的传动比i链=3，则圆柱齿轮的传动比。
即i01=1； i12=4.48： i23=3

四、 计算传动装置的运动和动力参数

计算内容和说明
(1)传动系统的运动和动力参数计算
一般按由电动机至工作机之间的传递的路线推算出各轴的运动和动力参数，并将各轴从高速级向低速级依次编号为电动机轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴 、卷筒轴 。则传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。
电动机轴为0轴
n0=nm=970r/min P0=Pd=5.73kw
T0=9550×=9550×=56.41N.m
减速器高速轴为1轴
n1===970r/min
p1=p0η01=5.73×0.99=5.37kw
T1=9550×=9550×=52.87N.m
减速器低速轴为2轴
n2===216.5r/min
P2=P1η12=5.37×0.9702=5.21kw
T2=9550×=9550×=229.82N.m
滚筒为3轴
n3===72.17r/min
P3=P2η23=5.21×0.9108=4.75kw
T3=9550×=9550×=628.55N.m

将上述计算结果列于表4—1中

表4-1 动力参数计算结果

轴号
电动机
单级圆柱齿轮减速器
工作机
0轴
1轴
2轴
3轴
功率p/kw
5.73
5.37
5.21
4.75
转矩T/(n.m)
56.41
52.87
229.82
628.55
传动比i
1
4.48
3
转速n/(r/min)
970
960
216.5
72.17

五、传动零件的设计
（一）滚子链传动的设计
1、链轮齿数Z1、Z2的确定
考虑链在小链轮包角的大小和啮合齿数的多少选取i=3
假设链速度为3～8根据参考资料【1】表11-4可选取：
小链轮Z1=21
大链轮齿数Z2=3×21=63
2、确定计算功率Pc
计算功率Pc是根据传递的功率P并考虑到原动机种类和载荷二确定， 即：Pc=KAP
式中：KA——工作情况系数，见参考资料【1】表11-5
3、链节距p和排数

式中：P—传递功率（kw） p=5.73kw
KA—工作情况系数（参考资料【1】见表11-5） KA=1.3
KZ—小链轮齿数系数（参考资料【1】见表11-6）

KL—链长系数（参考资料【1】见表11-6），其中在后面算得Lp=122

KP—多排链时的排数系数（参考资料【1】见表11-7） kp=1
将以上值代入公式：p0≥==6.37KW
查参考资料【1】表11-1得应选10A链号
节距 ：
4、中心距a和链条长度 Lp
初选中心距a0=40p
链节数LP

为了避免使用过度链节Lp将取为122
中心距
5、验算链速v，确定润滑方式
v===5.39m/s＜15m/s
因此齿数满足要求
按链速v和链接距p，由参考资料【1】图12-21可选择油浴润滑
6、链条对轴的压力FQ
FQ=（1.2～1.3）F
式中：F为链条是有效工作拉力 ， 其大小为F=
则FQ=(1.2～1.3) ×2800=3360～3640

（二）齿轮传动设计
1、选择圆柱直齿轮进行设计
带式输送机的工作载荷比较平稳，对减速器的外廓尺寸没有限制，为了便于加工，采用软齿面齿轮传动。选用
小齿轮：45钢，调质处理，HBS1=250
大齿轮：45钢，正火处理，HBS2=190
2、参数选择
（1） 由于采用软尺面闭式传动故齿数取Z1=21,Z2=i12×Z1=21×5=105
（2） 根据参考资料【1】工况表12—3，取载荷系数K=1.4
（3） 由于是单机齿轮传动，且两支承相对齿轮为对称布置，两轮均为软齿面查表11—5，取齿宽系数
（4） 采用单级减速传动，参考资料【2】表3-4：齿数比u=i01=5
3、确定许用应力
小齿轮的齿面平均硬度为250。许用应力可根据参考资料【1】表12—6经过线性插值来计算，即
бHlim1=480+0.93(HBS-135)=480+0.93×(250-135)=586.95 MPa
бFlim1=190+0.2(HBS-135)=190+0.2×(250-135)=213 MPa
大齿轮的齿面平均硬度为190。许用应力可根据参考资料【1】表12-6经过线性插值来计算，即
бHlim2=420+0.93（HBS-135）=480+0.93×(190-135)=531.15 MPa
бFlim2=160+0.2(HBS-135)=190+0.2×(190-135)=201 MPa
根据参考资料【1】工况表12—7查得，接触疲劳强度的最小安全系数SHlim=1.0，则两齿轮材料的许用接触应力分别为：
[бH1]= бHlim1/SHlim=586.95/1.0=586.95
[бH2]= бHlim2/SHlim=531.15/1.0=531.15
4、计算小齿轮的转矩
由上式知小齿轮的转矩T1=9.55×106P/n=9.55×106×5.73/970=56.41N.m
5、按齿面接触疲劳强度计算
取较小的许用接触应力代入式（11—7）中，得小齿轮的分度圆直径为

齿轮模数为，取标准模数m=2.5mm
6、计算齿轮的主要几何尺寸

故取b2=52.5mm,b1=b2+(5～10)=52.5+6=58.5mm
7、按齿根弯曲疲劳强度校核，确定有关系数如下
（1）齿形系数YFa
查考资料【1】表12-5得 ： YFa1=2.76 YFa2=2.176
应力修正系数YSa
查考资料【1】表12-5得 ： YSa1=1.56 YSa2=1.794 代入下式

8、齿轮结构设计
由于小齿轮，，则小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构
大齿轮的有关尺寸计算如下
轴孔直径：
轮毂直径：
轮毂长度：
轮缘内径：
轮缘厚度：=(2.5~4)(6.25~10)，取=8
腹板厚度：

目 录（字体为黑体，三号，）

1 设计任务（字体为黑体，三号）………………………………1
2 传动方案分析………………………………………………2
3 原动件的选择与传动比的分配……………………………2
3.1原动件的选择（字体为仿宋，小四号，）
…
…

1.设计任务（字体为黑体，三号，）
(正文用宋体，小四，段落间距为20磅)
设计任务如图1.1所示，为用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。运输机两班制连续工作，工作时有轻度震动。每年按300天计算，轴承受命为齿轮寿命的三分之一以上。
已知数据：
传送带滚动转速/（r/min）: 110
减速器输入功率/KW: 3.6
使用期限/年：6

1电机　　2.V带传动　　3齿轮传动　　　4联轴器　　5.运输带（字体宋体，5号）
图1.1带式传动系统示意图

2.传动方案分析

合理的传动方案，首先应满足工作机的性能要求，其次应满足工作可靠，转动效率高，结构简单，结构紧凑，成本低廉，工艺性好，使用和维护方便等要求。任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要多方面来拟定和评比各种传动方案，统筹兼顾，满足最主要和最基本的要求，然后加以确认。
本传动装置传动比不大，采用二级传动，带传动平稳、吸振且能起过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台单级直齿圆柱齿轮减速器，
轴端连接选择弹性柱销联轴器。

3原动件的选择与传动比的分配

3.1原动件的选择（字体为黑体，小三号，）
设计任务要求减速器的输入功率为3.6kw。而传动装置的效率：
η=η1·η2·η3·η4·η5=0.95×0.95×0.99×0.99×0.96=0.85
式中：η1-----V型带传动效率
η2-----齿轮传动效率
η3-----滚动轴承的效率
η4-----联轴器的效率
η5-----运输机平型带传动效率
常见机械效率见参考资料[2]附表1
电动机所需功率为P= Pw/h=3.6/0.85=4.24kw
查参考资料[2]表(9－39)初步确定原动机的型号为Y132M2-6，额定功率为p0=5.5kw，满载转速为n0=960转，额定转矩为2.0N·mm，最大转矩为2.0 N·mm。

3.2传动比的分配
由原始数据以及初步确定的原动机的转速可确定总传动比：I=no/n3=960/110=8.73
带传动的传动比：I1=3
齿轮传动的传动比：I2＝２.９１

4.各轴动力与运动参数的计算

将各轴从高速级到低速级依次编号为Ⅰ轴、Ⅱ轴
4.1各轴的转速
nⅠ=vo/I1=960/3=320r/s
nⅡ=nⅠ/I2=320/2.91=110r/s

4.2各轴的的输入功率
P0=5.5kw
pⅠ= P0*η1=(5.5×0.95) kw =5.23 kw
pⅡ= pⅠ*(η2*η3)= (5.225×0.95×0.99) kw =4.91 kw
4.3各轴的转矩
TⅠ=9.55×*p/n=9.55××5.23÷320=172795N·mm
TⅡ=9.55×*p/n=9.55××4.91÷110=534800 N·mm

5 传动零件的计算
5.1传动带的计算
5.1.1计算设计功率Pc
由参考书[1]上表（5-6）查得KA=1.2,…
…

设计小结

这个学期我们进行了一个为期一周的《机械设计基础》的课程设计，设计了减速器，在这次设计中我

参考文献

[1] 金清肃.机械设计基础. 武汉:华中科技大学出版社,
[2] 王洪.机械设计课程设计.北京:北京交通大学出版社,
[3] 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，