带式传输机设计说明书.docx

带式传输机设计说明书

广州大学建筑与能源设备专业（专业按规定名称填写）

设计说明书

专业班级:

姓 名:

学 号:

指导老师:

完成日期: 2016年12月26日

广州大学机电工程系

目录

1设计任务 ………………………………………………………………………………………… 3
2整体初步设计 ………………………………………………………………………………………4
3带轮的设计 ………………………………………………………………………………………5
4齿轮的设计 ……………………………………………………………………………………… 7
4.1高速级齿轮的设计 ……………………………………………………………………………7
4.2低速级齿轮的设计 ……………………………………………………………………………12
5轴与轴承的设计 ……………………………………………………………………………………18
5.1低速轴的设计 ………………………………………………………………………………19
5.2高速轴的设计 ………………………………………………………………………………31
6键连接强度校核 ………………………………………………………………………………38
6.1低速轴键连接强度校核 ……………………………………………………………………38
6.2高速轴键连接强度校核 ……………………………………………………………………39
7 键及联轴器的选择与校核
8参考文献 …………………………………………………………………………………………561.设计任务
一、机械设计与制造实践的题目

二、本次实践应达到的目的
（1）培养学生协同设计完整机械的能力；
（2）使学生了解机械设计过程、强化学生制图能力、公差配合标注能力、机械结构设计能力。

三、本次实践任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）
设计内容：设计如图所示的带式输送装置的减速箱，设计参数如表所示。其工作条件为：连续单向运转，载荷较平稳，两班制工作，使用期限10年，小批量生产。允许输送带速度误差为±５％。
（按自己设计的方案修改）
参数表
题 号
1

F(kN)
1.6

v(m/s)
1.6

D(mm)
240

表中： F--输送带工作拉力，v--输送带速度，Ｄ--卷筒直径
设计任务：
（1）绘制从动轴轴系装配图1张（A2）
（2）编写设计说明书１份（格式见附件，有统一要求）
(附: 设计说明书内容顺序如下)
1． 目录（标题及页次）
2． 设计任务书
3． 电动机选择．传动比分配及运动和动力参数计算
4． 齿轮的设计计算
5． 轴的设计计算及校核（并简要说明轴的结构设计）
6． 滚动轴承的选择及校核
7． 键及联轴器的选择与校核
8． 参考资料

四、应收集的资料及主要参考文献：(按自己看的书进行修改）
[1] 孙桓.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2] 濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2001.
[3] 《实用机械设计手册》编写组.实用机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,1998.
[4] 中华人民共和国机械工业部. 中华人民共和国机械行业标准[M]. 北京：机械工业标准服务网，1995.
[5] 朱张校，郑明新. 工程材料[M]. 北京：清华大学出版社，2001.
[6] 谢祚水. 机构优化设计概论[M]. 北京：国防工业出版社，1997.
[7] 刘维信. 机械最优化设计[M]. 北京：清华大学出版社，1986.

设计项目
计算过程及说明
结果
2.整体的初步设计
一、传动方案的拟定
由图可知，该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为带式输送机。
减速器为一级斜齿圆柱齿轮传动和一级带传动，轴承初步选用圆锥滚子轴承。
联轴器选用弹性套柱销联轴器。

二．传动装置的数据计算
（一）、电动机的选择
1、选择电动机系列
按工作要求及工作条件，选用三相异步电动机，封闭式扇式结构，即：电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。
2、 选择电动机
（1）、工作机输出轴所需的功率

（2）、电动机至工作机的总效率

式中、、、分别为联轴器、一对角接触球轴承、斜齿圆柱齿轮传动、V带传动效率。
查课程设计指导书P13表3-1可得：
，，，
则
（3）、所需电动机的功率

（4）、选择电动机
根据课程设计指导书第178页，由选择电动机的型号为。技术数据如下表：

电动机型号

额定功率(kW)

满载转矩（r/min）
（kN）
（kN）

质量
（kg）
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
43
（二）、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、带轮转速为
电动机的满载转速为
2、总传动比

3、分配减速器的各级传动比
按带传动与一级齿轮减速器关系进行设计，设带传动的传动比为，一级齿轮减速器的传动比为，应使，以便使整个传动系统的尺寸较小，结构紧凑。又带传动比一般取2～4，故取，则。
4、计算传动装置的运动和动力参数
Ⅰ轴：电动机转轴

Ⅱ轴：高速轴

Ⅲ轴：输出轴

Ⅳ轴：滚筒轴

根据以上计算数据列出下表，供以后设计计算使用：

电机轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
滚筒轴
功率
4
3.84
3.73
3.65
转矩
26.53
72.83
279.63
274.63
转速
1440
503.5
127.39
127.39
传动比
2.86
3.95
1
效率
0.96
0.9702
0.9801

知道卷筒需要转速和电机的转速之后，可以知道减速箱的速比为，而
我所设计的减速箱为二阶齿轮组。传动系统设计如下图所示；

图一 带式传输机原理图

总的减速比

电动机：

电动机的满载转速为

3.带轮的设计
传动零件的设计计算
（一）、V带的设计
由《机械设计》带传动的设计可得设计步骤如下：
1、确定计算功率 由带的工作条件从表6.7查得工况

2、选定带的型号 根据和，根据图6.10确定为A型普通V带。
3、传动比
4、确定带轮的基准直径
由表6.8，表6.9，和图6.10，取小带轮基准直径。
大带轮基准直径，由表6.9取 。
5、轴Ⅱ的实际转速

6、验算带速
带速合适。
7、初定中心距 按公式，可取：

8、确定所需带的基准长度

由表6.2选取带的基准长度
9、 确定实际中心距

安装时所需最小轴间距离
张紧或补偿所需最大轴向距离
10、验算小带轮包角
包角合适。
11、单根V带的基本额定功率 由和，
由表6.4查得A型V带基本额定功率为。
12、单根V带的额定功率 考虑传动比的影响，额定功率的增量查表6.5得；按包角，查表6.6得：；按带长,查表6.2得：，单根V带的额定功率：

13、计算V带的根数

取4根A型V带。
14、计算单根V带的初拉力 由表6.3查得A型V带的单位长度质量 ，所以
15、计算压轴力
方向指向圆心
16、轮槽的基准宽度

A型V带

带速V=7.16m/s

V带的基准长度

V带的中心距

V带的根数
4根

V带初拉力最小值

压轴力最小值

4齿轮的设计
4.1高速级齿轮的设计
高速级齿轮副的设计
1、 设计参数：输入功率,小齿的转速
传动比 工作寿命10年（设每年工作300天）
两班制，工作平稳
2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动
（2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095—88）
（3）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，
大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数
取齿数为
（5）初选螺旋升角
3、按齿面接触强度设计
按公式试算，即

（1） 确定公式内的各计算数值
① 试选 齿宽系数 小齿轮传递转矩
② 选取区域系数
③ 端面重合度系数

④ 材料的弹性影响系数
⑤ 小齿轮的接触疲劳强度极限
大齿轮的接触疲劳强度极限
⑥ 应力循环次数

⑦取接触疲劳寿命系数
⑧取失效概率为1%，安全系数S=1

⑨许用接触应力
（2）代入参数数值并计算
①试算小齿轮分度圆直径

②计算圆周速度

计算齿宽b及模数

④计算纵向重合度

⑤计算载荷系数K
使用系数 根据v=3.458m/s 7精度 得动载系数

⑥按实际载荷系数校正分度圆直径

⑦计算模数

4、按齿根弯曲强度设计

(1)确定计算参数

根据纵向重合度 查得螺旋影响系数
计算当量齿数

查小齿轮弯曲疲劳强度极限
查大齿轮弯曲疲劳强度极限
查大小齿轮的疲劳寿命系数
计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4

查取齿形系数

查取应力校正系数

计算大小齿轮的值，并比较
小齿轮：
大齿轮：
大齿轮的数值比较大
（2）代入参数数值并设计计算

取
按计算齿数
取 则 取
5、几何尺寸计算
（1）计算中心距

将中心距圆整为
（2）按中心距修正螺旋角

因为β值改变不多，故参数 等不必修正
（3）大小齿轮分度圆
取整
取整

（4）齿轮宽度
取整后取

输入功率小齿的转速传动比

小齿轮齿数

大齿轮齿数

圆周速度
齿宽b=68.08

模数=2.75

当量齿数

中心距
a=190.66mm

大小齿轮分度圆

齿轮宽度

4.2低速级齿轮的设计
低速齿轮副的设计

1、设计参数：输入功率,小齿的转速
传动比 工作寿命10年（设每年工作300天）
2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动
（2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095—88）
（3）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，
大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数
取齿数为
（5）初选螺旋升角
3、按齿面接触强度设计
按公式试算，即

（2） 确定公式内的各计算数值
①试选 齿宽系数 小齿轮传递转矩
②选取区域系数
③端面重合度系数

④材料的弹性影响系数
⑤小齿轮的接触疲劳强度极限
大齿轮的接触疲劳强度极限
⑥ 应力循环次数

⑦取接触疲劳寿命系数
⑧取失效概率为1%，安全系数S=1

⑨许用接触应力
（2）代入参数数值并计算
①试算小齿轮分度圆直径

②计算圆周速度

计算齿宽b及模数

④计算纵向重合度

⑤计算载荷系数K
使用系数 根据v=1.166m/s 7精度 得动载系数

⑥按实际载荷系数校正分度圆直径

⑦计算模数

4、按齿根弯曲强度设计

(1)确定计算参数

根据纵向重合度 查得螺旋影响系数
计算当量齿数

查小齿轮弯曲疲劳强度极限
查大齿轮弯曲疲劳强度极限
查大小齿轮的疲劳寿命系数
计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S=1.4

查取齿形系数

查取应力校正系数

计算大小齿轮的值，并比较
小齿轮：
大齿轮：
大齿轮的数值比较大
（2）代入参数数值并设计计算

取
按计算齿数
取 则 取
5、几何尺寸计算
（1）计算中心距

将中心距圆整为
（2）按中心距修正螺旋角

因为β值改变不多，故参数 等不必修正
（3）大小齿轮分度圆
取整
取整
（4）齿轮宽度
取整后取

小齿轮齿数
大齿轮齿数

应力循环次数

N3=6.074×108
N4=1.786×108

圆周速度

齿宽b

模数

当量齿数

中心距

大小齿轮分度圆

齿轮宽度

5.轴与轴承的设计
（一）、输入轴及其装置的设计
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢为轴的材料,调质处理，查课本表12.5可得。由于， 将的值代入上式可确定的范围，可选取。
考虑有键槽，将直径增大7%，则。
2、输入轴的结构设计
（1）、轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮轴的齿轮部分安排在箱体中央，由于轴径太小而采用齿轮轴式固定齿轮。并且小齿轮转速快，为了避免润滑油烧坏轴承，所以要在齿轮两边安装甩油环，因此要在齿轮一边制出轴肩来定位甩油环，另一边用套筒来定位甩油环。轴承都用甩油环来定位，而轴承靠轴承端盖来固定，输入轴的伸出段与大带轮通过键连接，并用轴端挡圈来实现轴向定位。

（2）、确定轴各段直径和长度
a）计算出最小轴径，增加7%，
第1轴段结构参数。
b）第2轴段结构参数初定 定位轴肩
轴径。
密封圈选型：(摘自JB/ZQ 4606-1986) 摘自书P164页表16-9
型号: 毡圈 30
内径
外径
宽度
所以，第2轴段结构参数，这段用来和轴承端盖连接。
c）第3轴段结构参数 非定位轴肩自由确定， 即可。
轴承选型：(摘自GB/T292-1994)P152表15-3
型号:30207
基本尺寸/mm|d: 35
基本尺寸/mm|Ｄ: 72
基本尺寸/mm|B: 17
安装尺寸/mm|da (min): 42
安装尺寸/mm|Da (max): 65
第3轴段结构参数。
d）第4轴段结构参数, 非定位轴肩自由确定， 即可。为配合尺寸，取标准尺寸41mm。
e）第5轴段结构参数 定位轴肩轴径。
f）第6轴段结构参数
（3）、轴上零件的周向定位
大带轮与轴的周向定位采用平键连接，轴与大带轮之间的平键，按, 查得平键截面。键槽用键槽铣刀加工。
为保证大带轮与轴配合有良好的对中性，故选择大带轮与轴的周向定位是由过渡配合来为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。
3、 轴的强度校核
（1）、求轴上的载荷
，，，

列出力的平衡方程组，解出:
，
，

分别做出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图：

（2）、校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理。由表12.1查得，则
为，即58.5~65MPa，取=60MPa。
轴的计算应力为
因此该轴满足强度要求。
（二）、输出轴及其装置的设计
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢为轴的材料,调质处理，查课本表12.5可得。由于， 将的值代入上式可确定的范围，可选取。
考虑有键槽，将直径增大7%，则：

2、输出轴的结构设计
（1）、轴上零件的定位，固定和装配
联轴器通过设计阶梯轴定位，并与轴通过键连接，大齿轮通过套筒和轴肩定位配合，为防止油流入轴承而加甩油环，轴承分别以套筒与齿轮轴轮毂和轴肩定位，用轴承端盖固定，靠轴端挡圈来实现轴向定位。

（2）、确定轴各段直径和长度
a）计算出最小轴径，增加7%则
连接联轴器选型：LT型弹性套柱销联轴器(摘自GB/T 4323-2002)
型号: LT7
公称转矩Tn/(N·m): 500
许用转速[n]|钢(r/min): 3600
轴孔直径d1、d2、dz|钢(mm): 40、42、45、48
轴孔长度|L(mm)推荐: 65
第1轴段结构参数。
b）第2轴结构参数初定 定位轴肩，轴径。 密封圈选型：(摘自JB/ZQ 4606-1986)
型号: 毡圈 45
内径
外径
宽度
第2轴段结构参数。
c）第3轴段结构参数, 非定位轴肩自由确定， 即可，根据轴承选型来确定：(摘自GB/T292-1994)P152表15-3
型号:30210
基本尺寸/mm|d: 50
基本尺寸/mm|Ｄ: 90
基本尺寸/mm|B: 20
安装尺寸/mm|da (min): 57
安装尺寸/mm|Da (max): 83
所以，第3轴段结构参数
d）第4轴段结构参数, 非定位轴肩自由确定， 即可，为配合尺寸，取标准尺寸55mm(GB/T2822-2005)P105表12-10,。
e）第5轴段结构参数, 定位轴肩
轴径。
f）第6轴段结构参数, 轴径。
（3）、轴上零件的周向定位
齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。轴与联轴器之间的平键，按轴径，选与联轴器连接的键为, 轴与齿轮之间的平键按轴径，选与大齿轮连接的键为，键槽均用键槽铣刀加工。
为保证齿轮、联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴配合为，齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。
3、 轴的强度校核
（1）、求轴上的载荷
，，
，
列出力的平衡方程组，解出：
，
，

分别做出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图：

（2）、校核轴的强度
轴的材料是45号钢，调质处理。由表12-1查得，则为，即58.5~65MPa，取=60MPa。
轴的计算应力为。
因此该轴满足强度要求。

轴全长：
267.85mm

轴全长：
276.35mm

6.键连接强度校验
六、 键连接的选择和计算
（一）、输入轴和大带轮的连接
键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径，选取与带轮连接的平键为，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则：

键的强度足够。
（二）、输出轴和联轴器的连接
键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径，选与联轴器连接的键为，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则：

键的强度足够。
（三）、输出轴和大齿轮的连接
键与轮毂的材料均为45钢，在轻微冲击时许用挤压应力为。轴径，选与大齿轮连接的键为，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则：

键的强度足够。

校验合适

7.键及联轴器的选择与校核

联轴器的选择
在输出轴的计算中已选定联轴器型号，选LT7型弹性套柱销联轴器。其公称转矩为，许用转速为。

8.润滑措施

8.箱体的设计

结果

8

9.数据总结

10.参考文献

[1] 濮良贵.纪名刚《机械设计（第八版）》[M] 高等教育出版社，2006
[2] 吴宗泽《机械设计课程设计手册（第3版）》[M] 高等教育出版社，2006
[3] 王伯平《互换性与测量技术基础（第3版）》[M] 北京 机械工业出版社，2008
[4] 朱孝录《齿轮传动设计手册（第2版）》[M] 北京 化学工业出版社2010

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