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机械设计课程设计带传送

21
2020年4月19日
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机械设计基础

课程设计

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摘要

减速器是一种封闭在刚性壳体内的独立传动装置。其功能是用来降低转速，增大转矩，把原动机的运动和传给工作机。减速器结构紧凑，效率较高，传递运动准确可靠，使用用维修方便，能够成批量的生产，因此应用的十分广泛。
减速器主要由传动件、轴、轴承和箱体四部分组成，其传动件采用直齿轮传动。箱体采用中等强度的铸铁铸造而成。

目录

第一部分 机械设计课程设计任务书····················· 1
1.课程设计的内容···············································1
2.课程设计的要求与数据·········································1
3.课程设计应完成的工作·········································1
4.收集的资料及主要参考文献·····································1
第二部分 减速器的设计与计算·························· 2
1.选择传动方案················································2
2.选择电动机·················································· 2
3.确定传动装置的总传动比和分配传动比··························3
4. 各轴运动参数和动力参数的计算·······························3
5. 传动零件的设计计算·········································4
第三部分 设计小结··································· 11
第四部分 CAD图纸····································

第一部分 机械设计课程设计任务书
题目名称 带式运输机传动装置
学生学院
专业班级
姓名
学号
1.课程设计的内容
设计带式运输机的传动装置。该传送设备的传动系统由电动机—减速器—传送带组成。设计的内容应包括：一级圆柱齿轮传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图的设计；设计计算说明书的编写。

2.课程设计的要求与数据
已知条件：
（1）运输带工作拉力F=3.9kN；
（2）运输带工作速度v=1.4m/s；
（3）卷筒直径D=300mm；
（4）使用寿命：8年；
（5）工作请款：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；
（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；
（7）工作环境:室内，轻度污染环境；
（8）边界连接条件：原动机采用一般工业用电动机，传动装置与工作机分
别在不同底座上，用弹性连轴器连接。
3课程设计应完成的工作
零件工作图4张；
设计说明书1份。
4.收集的资料及主要参考文献
《机械设计》第八版 高等教育出版社
《机械设计基础课程设计指导书》 清华大学出版社

第二部分 减速器的设计与计算
一．选择传动方案
运动简图如下：

（图1）
1-电动机 2、5-联轴器 3-V带传动 4-减速器 6-滚筒 7-传送带
二．选择电动机
根据工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机
工作机输出功率：
传动装置的总效率：
其中：是联轴器2、5的效率
是V带的传动效率
是圆柱齿轮的传动效率
是滚动轴承的传动效率
是滚筒的传动效率
电动机输出功率：
滚筒的工作转速

由于带传动常见传动比范围2~4，单级圆柱齿轮传动比范围3~5，故总传动比约为6~20，最小转速n为534最大为1780，在该范围内电动机的转速有：750r/min、1000r/min、1500r/min，取电动机同步转速为1000r/min，因此选择电动机行型号为：Y160L-6
型号
额定功率Kw
满 载 时

额定电流/A
转速
效率
%
功率
因数
Y160M-6
7.5
17
970
86.0
0.78
2.0
6.5
2.0
三．确定传动装置的总传动比和分配传动比
1.总传动比的计算：

2.分配减速器和带轮的传动比
减速器中两齿轮的传动比：;
则带轮的传动比：，由带轮的标准直径，选A型小带轮直径100，大带轮直径355.
四．各轴运动参数和动力参数的计算
1.轴1（与电动机相连的带轮轴）

2.轴2（减速器中的高速轴）

3.轴3（减速器中的低速轴）

4.轴4（滚筒轴）

轴名
效率P(Kw)
转矩（）
转速n
r/min
传动比

效率

输入
输出
输入
输出
电动机轴

7.11

970
1.0
1.0
Ⅰ轴
7.11
7.11
70
70
970
3.55
0.84
Ⅱ轴
6
5.94
215.7
213
268
3
0.96
Ⅲ轴
5.8
5.7
621
614
89
1.0
0.99
卷筒轴
5.7

615

89

五．传动零件的设计计算
（一）.齿轮的设计：
已知输入功率（略大于小齿轮的实际功率），小齿轮的转速为：，大齿轮的转速为，传动比，两班制，平稳，转向不变，使用寿命8年。
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按图1所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。
（3）材料选择。由《机械设计》第八版上表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。
（4）选小齿轮的齿数，大齿轮齿数。
2.按齿面接触强度设计
由设计计算公式（10-9a）进行试算，即
≥
（1）、确定公式内的各计算值
1）试选载荷系数
2）计算小齿轮传递的转矩

3）由表10-7选取齿宽系数
4）由表10-6查得材料弹性影响系数。
5）由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。
6）由式10-13计算应力循环次数
小齿轮：

大齿轮：

7）由图10-19取接触批量寿命系数

8）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得

（2）计算
1）试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得
≥

=65.14745816mm65.147mm
2）计算圆周速度v

3）计算齿宽b

4）计算齿宽与齿高比
模数：
齿高：

5）计算载荷系数
根据，7级精度，由图10-8可查得动载荷系数
，
直齿轮
由表10-2查得使用系数
由表10-4查得7级精度，小齿轮相对支撑为对称布置时，

由 =10.67，查图10-13得
因此。
6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式10-10a得

7）计算模数

3.按齿根弯曲疲劳强度设计
公式：
m≥

（1）、确定公式内的各计算值
1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。
2）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数

3）计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则，

4）计算载荷系数 K

5）查取齿形系数
由表10-5查得
6）查取应力校正系数
7）计算大、小齿轮的,并加以比较。
，
大齿轮的数值大。
（2）、设计计算

m≥

综合分析考虑，取m=2.5，按接触强度算的的分度圆直径，算出小齿轮的齿数，取则大齿轮的齿数
4.几何尺寸计算
（1）、分度圆直径

（2）、中心距

（3）、齿宽
，取
取，
5.验算

假设成立，计算有效。

（二）.轴的设计：
1.高速轴的运动参数

齿轮的受力
齿轮分度圆直径

2.低速轴的运动参数

齿轮分度圆直径

3.轴结构的设计
1）确定最小直径
高速轴的最小直径
mm
低速轴的最小直径
mm
考虑到键槽的影响，则分别取33mm和47mm。
2）确定轴各段的直径和长度如下图：
低速轴：
4.轴的强度校核计算
1）求轴上的载荷
如下图所示，低速轴的水平面受力简图、垂直面受力简图及相应的弯矩图。

其中水平面内：支反力 =2762N,弯矩=198893N·mm
垂直面内：支反力 =898N,弯矩=64625N·mm
合成弯矩M=209129N·mm
扭矩T=621543N·mm
2）按弯扭合成强度校核轴的强度
轴的计算应力:
===18.8MPa
轴的材料45钢的[]=60MPa, <[],故强度够。
（三）轴承选择及寿命的计算
低速轴轴承选用深沟球轴承6011，轴承的基本额定动载荷=30.2KN，基本额定静载荷=21.8KN，而轴承所受的径向载荷F=2905N，符合条件。
6011的工作寿命==211080.5h，即按365个工作日，每天两班制工作，轴承可工作36年，比预期的8年长，符合要求。同理，高速轴轴承选用6009。
（四）.键连接的选择和强度计算
低速轴中与齿轮轮毂相接处的键：选择普通平键，按轴段的直径和轴段长度选=1811，L=63mm，键的许拥挤压应力[]=110MPa,工作状态中键的挤压力
==82MPa<[],故挤压强度足够。
同理可计算选的低速轴左端的键用=149，L=80mm的普通平键，高速轴的右端用两个=128，L=56mm的普通平键，中间用=149，L=70mm的普通平键
第三部分 设计小结
经过这次课程设计，使我学会了设计的一般过程和方法，经过对资料的查找和选择，加深了学习过程中的理解。
第四部分 CAD图纸（图纸附后）