毕业论文(设计)--带式输送机传动装置课程设计正文.doc

天津理工大学
机械设计基础课程设计

设计题目：带式输送机传动装置
学 院：机械工程学院
班 级：2012级机电一班
姓 名：
学 号：
指导老师：

一 设计目的……………………………………………………
二 设计题目……………………………………………………
三 传动装置简图………………………………………………
四 原始数据……………………………………………………
五 技术条件……………………………………………………
六 设计计算步骤………………………………………………
1.选择电动机…………………………………………
2.分配各级传动比……………………………………
3.计算各轴的N，P，T………………………………
4.V带传动的计算……………………………………
5.齿轮传动的设计和计算……………………………
6.验算系统速度误差…………………………………
7.轴的设计和计算……………………………………
8.滚动轴承的选择和计算……………………………
9.键连接的选择和计算………………………………
10.联轴器的选择和计算……………………………
11.润滑方式的选择和计算…………………………
12.减速器的密封……………………………………
七 设计总结……………………………………………………
八 参考资料……………………………………………………

一 设计目的：
1综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。
2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。
3、进行机械设计基本技能训练。（设计计算、绘图、使用技术资料）。

二 设计题目：带式输送机传动装置

三 传动装置简图

四 原始数据

已知
Ⅱ
输送带拉力F（N）

输送带速度v（m/s）

卷筒直 径D（mm）

五 技术条件

1、 工作有轻微振动，空载起动，工作时经常满载，单向运转。
2、 单班制工作，减速器使用寿命为5年，小批量生产。
3、 输送带速度误差为±5%。
4、 起动载荷/名义载荷为1.5倍。

项目
设计计算及说明
计算结果
1. 选择电动机

电动机转速

选定电动机

2.分配各级传动比
电动机功率计算P
工作机效率 Pw=FV/1000=/1000=kw

查手册：
卷筒轴承效率：η卷筒轴承=
卷筒效率：η卷筒=
低速级联轴器效率：η联轴器 =
Ⅲ轴轴承效率：η轴承=
低速级齿轮啮和效率：η齿轮=
Ⅱ轴轴承效率：η轴承=
高速级齿轮啮和效率：η齿轮=
Ⅰ轴轴承效率：η轴承=
带传动效率：η带=

传动装置的总效率:
η总=η卷筒轴承*η卷筒*……*η带=
（0.82~0.83）

电动机需要功率：Pd=Pw/η总=1=kw

工作机转速nw=V*60*1000/πD=r/min

根据所需功率与转速选定电动机
型号：Y
数据如下：
同步转速n;r/min
满载转速nm;r/min
额定功率P;kw
轴的中心高;
电动机轴经;
最大转矩/额定转矩;

取电动机转速为满载转速nm=r/min
i总=nm/nw=
i带=
i减=i总/i带=
i总= i带* i减= i带* i高*i低
i高=1.3i低
i减= 1.3 i低
i高= i低=

Pw=

η总=

Pd=kw

nw=r/min

n=r/min
nm=r/min
P=kw

i高=
i低=
项目
设计计算及说明
计算结果
3. 计算各轴的N，P，T

高速轴（I轴）

中间轴（II轴）

低速轴（III轴）

滚筒轴（ IV轴）
电机轴（0轴）
输入功率:P0=Pw/ŋ总= Pd=kw
转速: n0 =nm=r/min
输入扭矩:T0=9550*P0/n0=9550*=Nm

高速轴（I轴）
输入功率:PI入=P0 ŋ带==kw
输出功率:PI出=PI入 ŋ轴承=kw
转速: n1=n0/ i带=r/min
输入扭矩:TI入=9550*P I入/n1=Nm
输出扭矩:TI出= TI入 ŋ轴承=Nm

中间轴（II轴）
输入功率:PII入=PI出 ŋ齿轮=kw
输出功率:PII出=PII入 ŋ轴承=kw
转速: n2=n1/i高=r/min
输入扭矩:TII入=9550*PII入/n2=Nm
输出扭矩:TII出=TII入 ŋ轴承=Nm

低速轴（III轴）
输入功率:PIII入=PII出 ŋ齿轮=kw
输出功率:PIII出=PIII入 ŋ轴承=kw
转速: n3=n2/i低=r/min
输入扭矩:TIII入=9550*PIII入/n3=9550*Nm
输出扭矩:TIII出=TIII入 ŋ轴承=Nm

滚筒轴（ IV轴）
输入功率:PIV入=PIII出 ŋ联轴器=kw
输出功率:PIV出=PIV入 ŋ轴承kw
转速: n4=n3=r/min
输入扭矩:TIV入=9550*PIV入/n4=Nm
输出扭矩:TIV出= TIV入 ŋ轴承=Nm

将以上数据整理后列入下表
P0=kw
n0 =r/min
T0=Nm

PI入= kw
PI出=kw
n1=r/min
TI入=Nm
TI出=Nm

PII入=kw
PII出=kw
n2=r/min
TII入=Nm
TII出=Nm

PIII入=kw
PIII出=kw
n3=r/min
TIII入=Nm
TIII出=Nm

PIV入=kw
PIV出=kw
n4=r/min
TIV入=Nm
TIV出=Nm
项目
设计计算及说明
计算结果

4. V带传动的计算

计算功率Pc

选带型号

验算带速

求Ld和中心距a

轴号
功率
P kw
扭矩
T Nm
转速n r/min
传动比
i
电动机轴

i=
I轴

i12=5
I23=3
I34=1
II轴

III轴

IV轴

主动轮的转速n0 =nm=r/min
从动轮的转速n1=r/min
传递的功率Pd=kw

根据工作条件 单班制工作每天工作8小时
查表13-8得KA=1.1
Pc=KA*Pd=kw

根据Pc=kw n0=r/min
查图13-15选型带
查表13-9 d1=, 取 d1=mm 取ε=0.01
d2=n1d1(1-ε)/n2=mm
查表13-9取d2=mm

V=πd1n1/60*1000=m/s
带速在5~25m/s范围内，合适

初选中心距
a0=1.5(d1+d2)=)=mm
取a0=mm 符合0.7*(d1+d2)<ao<2(d1+d2)
L0=2a0+π/2(d1+d2)+(d1-d2)²/4a0
=
=mm
查表13-2 取Ld=mm Kl=
实际中心距
a=a0+ (Ld－L0)/2 =(mm
a=mm

Pc=kw

d1=mm

d2=mm

V=m/s

Ld=mm

a=mm

项目
设计计算及说明
计算结果
验算小带轮的包角α

求带根数

求作用在轴上的压力

5. 齿轮传动的设计和计算
（一） 高速级齿轮传动的设计计算

确定许用应力

验算小带轮的包角α
α1≈180°－57.3°（d2－d1）/a=≥120°合适

求带的根数z
n0 =r/min
d1=mm
查表13-3 P0=kw
传动比i=d2/d1(1-ε)=
查表13-5得∆Po=kw
α1=°
查表13-7 Kα=
查表13-2 KL=

求带根数
Z=Pc/（Po+∆Po）KαKL=
Z取5根
求作用在带轮上的压力
查表13-1得q=kg/m
Fo= 500*Pc(2.5/Kα-1)/zv + qv2
=N
作用在轴上的压力
FQ=2zFosinα 1=N

已知：TI出=Nm
n1=r/min i高=

选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质
精度等级：8级
齿宽系数：φd=0.8
初选β=15°
按闭式软齿面传动设计计算
查表11-5取SH=1.0 SF=1.25

小齿轮
σHim=MPa σFE=Pa
大齿轮
σHim=MPa σFE=Pa
[σH1]=σHim/SH=MPa
[σF1]=σF1/SH=MPa
[σH2]=σHim/SH=MPa
[σF2]=σF2/SH=MPa

α1=°

Z=

FQ=N

[σH1]=MPa
[σF1]=MPa
[σH2]=MPa
[σF2]=MPa
项目
设计计算及说明
计算结果
按齿面接触强度设计

验算齿轮的弯曲强度

齿轮圆周速度

查表得ZE= u= ZH=
K=1.1 Zβ=√cosβ=0.983 φd=0.8

初算小齿轮直径

=30.02mm

初估小齿轮齿数 取Z1=25 Z2=i*Z1=
i实=
误差=i实-i/i=%<5%
端面模数mt=d1/Z1==
法面模数mn=mtcosβ=1.198 取1.5
中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=118.8 a取120
确定β=arc cos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″
分度圆直径d1=mnZ1/cosβ=1.5x25/0.9563=mm
d2=mnZ2/cosβ=1.5x128/0.9563=200.77mm
b=φdxd1== b2= b1=

计算齿形系数

Zv1=Z1/cos²β=
Zv2=Z2/cos²β

查图11-8 11-9
Ysa1= YFa2=
Ysa1= YFa2=

σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]
σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]
校核结果安全

齿轮圆周速度
V=πd1n1/60x1000=m/s

ZE=
K=1 ZH=
Zβ=0.983 φd=0.8

d1=mm

Z1
Z2=
i实=

mt=
mn=
a=mm
β=°′″
d1=mm
d2=mm
b1=
b2=

Zv1=
Zv2

Ysa1= YFa2=
Ysa1= YFa2=

校核结果安全

项目
设计计算及说明
计算结果
高速级主要尺寸参数

（二）低速级齿轮传动的设计计算

确定许用应力

按齿面接触强度设计

高速级主要尺寸参数
d1=mm d2=mm
ha=mn=mm
hf=1.25mn=mm
h=ha+hf=mm
c=hf-ha=mm
da1=d1+2ha=mm
da2=d2+2ha=mm
df1=d1-2hf=mm
df2=d2-2hf=mm

已知：T出=Nm
n1=r/min i低=
选材：小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质
精度等级：8级
齿宽系数：φd=0.8
初选β=15°
按闭式软齿面传动设计计算
查表11-5取SH=1.0 SF=1.25

小齿轮
σHim=MPa σFE=Pa
大齿轮
σHim=MPa σFE=Pa

[σH1]=σHim/SH=MPa
[σF1]=σF1/SH=MPa
[σH2]=σHim/SH=MPa
[σF2]=σF2/SH=MPa

查表得ZE=188 u=53.93 ZH= K=1.1 Zβ=√cosβ=0.983

初算小齿轮直径

=mm

ZE=188
K=1.1 ZH=
Zβ=0.983 φd=0.8

d1=mm

项目
设计计算及说明
计算结果

验算齿轮的弯曲强度

齿轮圆周速度

低速级主要尺寸参数

初估小齿轮齿数 取Z3= Z4=i*Z1=
i实=118/30=3
误差=i实-i/i=%<5%
端面模数mt=d1/Z1=
法面模数mn=mtcosβ= mn取
中心距a=mn(Z3+Z4)/2cosβ= a取mm
确定β=arc cos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″
分度圆直径d3=mnZ3/cosβ==mm
d4=mnZ4/cosβ=mm
b=φdxd3= b4=mm b3=mm

计算齿形系数

Zv1=Z1/cos²β=
Zv2=Z2/cos²β=

查图11-8 11-9
Ysa1= YFa2=
Ysa1= YFa2=

σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1]
σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2]
校核结果安全

齿轮圆周速度
V=πd1n1/60x1000=m/s

低速级主要尺寸系数
d3=mm d2=mm
ha=mn=mm
hf=1.25mn=mm
h=ha+hf=4mm
c=hf-ha=mm
da1=d1+2ha=mm
da2=d2+2ha=mm
df1=d1-2hf=mm
df2=d2-2hf=mm

Z3= Z4=
i实=

mt=
mn=
a=mm
β=°′″
d3=mm
d4=mm
b3=mm
b4=mm

Zv1
Zv2=

Ysa1= YFa2=
Ysa1= YFa2=

校核结果安全

V=m/s

项目
设计计算及说明
计算结果
检查浸油深度

6.验算系统速度误差

7轴的设计和计算

初估轴的最小最小直径

当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一

由于工作机的转速n4=n3=r/min
Vw=πn3D/60x1000=m/s

误差=V-Vw/V=0%<5%
所以系统速度误差合适

考虑到键槽对轴的削弱作用 当该轴有一个键槽时，d值增大5% 有两个键槽时 d值增大8%

高速级I

dI≥mm
有一个键槽dI≥mm
取dI=mm

中间轴II

dII≥mm
有一个键槽dI≥(1+0.05)xmm
取dII=mm

系统速度误差合适

dI=mm

dII=mm

项目
设计计算及说明
计算结果

中间轴的结构设计

低速级III

dIII≥mm
有二个键槽dI≥(1+0.08)xmm
取dIII=mm

传递轴IV

dIV=mm
dIV取mm

初选轴承（使用深沟球轴承）轴承620 d=mm D=mm
B=mm

轴的相关数据

轴全长 L=
内壁厚l=
壁厚 S=
箱体壁δ=

受力中心计算
L1=
L2=
L3=
L1+L2+L3=

dIII=mm

dIV=mm

L=
l=
S=
δ=

L1=
L2=
L3=

项目
设计计算及说明
计算结果
中间轴的校核

确定齿轮旋向

计算齿轮2,3所受各力的大小

求轴承的支反力并画出弯矩图
水平面上支反力H

垂直面上支反力V
根据设计要求，中间轴上的齿轮2,3的轴向力应该相反，因此规定Fa2和Fa3相向，通过主动轮即高速轴的转向和轴向力方向，判断1轮为右旋，2轮为左旋，3轮为左旋，4为右旋

齿轮2所受各力的大小
TII入= d2=
取``αn=20° β=°′″
tan20°=0.3640
圆周力 Ft2=2TII入/d2=
径向力 Fr2=Ft2*tanαn/cosβ=
轴向力 Fa2=Ft2*tanβ=

齿轮3所受各力的大小
TIII入= d3=
取``αn=20° β=°′″
tan20°=0.3640
圆周力 Ft3=2TII入/d3=
径向力 Fr3=Ft3*tanαn/cosβ=
轴向力 Fa3=Ft3*tanβ=

轴的受力简图如a
水平面上的受力简图如b
对右侧支点取力矩为0
M右=0
R1H(L1+L2+L3)+Fr3(L2+L3)-Fr2L3-Fa3*d3/2-Fa2*d2/2=0
所以R1H=
R2H=Fr2-R1H-Fr3=
注 结果所带负号表示力的方向与受力图所示的方向相反

垂直面上支反力V
垂直面受力图如图d
对右侧取力矩为0
M右=0
R1V(L1+L2+L3)+Ft3(L2+L3)-Ft2L3=0
R1V=
R2V=-R1V+Ft3+Ft2=

1，4轮为右旋，
2，3轮为左旋

Ft2=
Fr2=
Fa2=

Ft3=
Fr3=
Fa3=

R1H=

R2H=

R1V=
R2V=-

项目
设计计算及说明
计算结果
总支反力

求弯矩图
水平面内弯矩图

垂直面内弯矩图

合成弯矩

求当量弯矩Me

R1=√（R1H²+R1V²）=
R2=√（R2H²+R2V²）=

A左侧有
MAH左=R1H*L1=
A右侧有
MAH右=R1H*L1-Fa3*d2/2=

B右侧有
MBH右=R2H*L3=
B左侧有
MBH左=R2H*L+Fa2*d2/2=
水平面的弯矩图见图c

根据受力关系可知MAV左=MAV右=MAV
MBV左=MBV右=MBV

MAV=R1V*L1=
MBV=R2V*L3=
垂直面的弯矩图见图e

MA合左=√（MAH左²+MAV²）=
MA合右=√（MAH右²+MAV²）=
MB合右=√（MBH右²+MBV²）=
MB合左=√（MBH左²+MBV²）=

合成弯矩图见图f

根据中间轴的载荷特点，取系数α=0.6
扭矩T=TII=
扭矩合成得当量弯矩Me
MeA左=√（MA合左²+0）=
MeA右=√（MA合右²+αT）=
MeB左=√（MB合左²+αT）=
MeB右=√（MB合右²+0）=
当量弯矩图见图h，扭矩图见图g
R1=
R2=

MAH左=
MAH右=

MBH右=
MBH左=

MAV=
MBV=

MA合左=
MA合右=
MB合右=
MB合左=

MeA左=
MeA右=
MeB左=
MeB右=

项目
设计计算及说明
计算结果
计算危险截面处的直径

由当量弯矩图知轴的危险截面位于A处
轴的材料选用45钢调制处理
查手册知σB= [σ-16]=
Me max=

所以 d≥
=
考虑到键槽的削弱作用
d≥（1+0.05）x =

已知初估轴为30mm,所以符合要求

d≥
所以合适
项目
设计计算及说明
计算结果
a中间轴的受力图

b水平面受力简图H

c水平面弯矩图MH

d垂直面受力简图V

e垂直面弯矩图MV

f合成弯矩图M合

g扭矩图T

h当量弯矩图Me

项目
设计计算及说明
计算结果
8. 滚动轴承的选择和计算

选择轴承

轴承校核
根据设计要求的需要，轴承选用6类轴承，即深沟球轴承
I轴

根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径
选取I轴轴承为深沟球轴承62
轴承的相关数据为
d= D= B=

合成支反力
Fr1=R1= N Fr2=R2= N
查手册知
Cor= Cr=

轴的轴向力FA
FA=Fa1=
Fa/Cor=
查手册知
e= X= Y=
FA/Fr1=
FA/Fr2=

求当量动载荷P
P1=XFr1+YFa1=
P1=XFr1+YFa1=
P=max{P1,P2}=

查手册取载荷系数fp=
温度系数ft=
根据选用深沟球轴承知ε=3
使用寿命Lh=5x365x8=14600h
nI=

C= <Cr

寿命符合要求 即选用62 合适

I轴
620

Fr1= N
Fr2= N

FA=

e= X= Y=

Pmax=

Lh=

C= <Cr

项目
设计计算及说明
计算结果

选择轴承

轴承校核
II轴

根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径
选取I轴轴承为深沟球轴承62
轴承的相关数据为
d= D= B=

合成支反力
Fr1=R1= N Fr2=R2= N
查手册知
Cor= Cr=

轴的轴向力FA
FA=Fa3-Fa2=
Fa/Cor=
查手册知
e= X= Y=
FA/Fr1=
FA/Fr2=

求当量动载荷P
P1=XFr1+YFa1=
P1=XFr1+YFa1=
P=max{P1,P2}=

查手册取载荷系数fp=
温度系数ft=
根据选用深沟球轴承知ε=3
使用寿命Lh=5x365x8=14600h
nII=

C= <Cr

寿命符合要求 即选用62 合适
I轴
620

Fr1= N
Fr2= N

FA=

e= X= Y=

Pmax=

Lh=

C= <Cr

项目
设计计算及说明
计算结果

选择轴承

轴承校核
III轴

根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径
选取I轴轴承为深沟球轴承62
轴承的相关数据为
d= D= B=

合成支反力
Fr1=R1= N Fr2=R2= N
查手册知
Cor= Cr=

轴的轴向力FA
FA=Fa4=
Fa/Cor=
查手册知
e= X= Y=
FA/Fr1=
FA/Fr2=

求当量动载荷P
P1=XFr1+YFa1=
P1=XFr1+YFa1=
P=max{P1,P2}=

查手册取载荷系数fp=
温度系数ft=
根据选用深沟球轴承知ε=3
使用寿命Lh=5x365x8=14600h
nII=

C= <Cr

寿命符合要求 即选用62 合适

III轴
620

Fr1= N
Fr2= N

FA=

e= X= Y=

Pmax=

Lh=

C= <Cr

项目
设计计算及说明
计算结果
9.键连接的选择和计算
键的选择
I轴
高速级小齿轮做成齿轮轴，I轴仅在轴与带轮配合处使用键
材料 型号
dI= Ld=
查手册bxh= L=

II轴
高速级大齿轮与II轴配合处使用键，低速级小齿轮做成齿轮轴
材料 型号
dI= Ld=
查手册bxh= L=

III轴
低速级大齿轮与III轴配合处，以及III轴与联轴器配合处均使用键
大齿轮处
材料 型号
dI= Ld=
查手册bxh= L=
联轴器处
材料 型号
dI= Ld=
查手册bxh= L=

键的强度校核
建的材料为
查手册得键连接挤压应力[σp]=
按挤压强度进行校核

I轴
TI入= bxh= L=
l=L-h= d=
σp=4*TI入/dhl=
σp<[σp] 符合要求

II轴
TII入= bxh= L=
l=L-h= d=
σp=4*TI入/dhl=
σp<[σp] 符合要求

bxh= L=

bxh= L=

bxh= L=

bxh= L=

[σp]=

l=
σp=

l=
σp=

项目
设计计算及说明
计算结果

10. 联轴器的选择和计算

11. 润滑方式的选择和计算

III轴 大齿轮处
TIII入= bxh= L=
l=L-h= d=
σp=4*TIII入/dhl=
p<[σp] 符合要求

联轴器处
IV轴
TIV入= bxh= L=
l-L-h= d=
σp=4*TIV入/dhl=
σp<[σp] 符合要求

根据工作条件选择弹性套筒销联轴器
根据设计要求，取KA=
输入扭矩 T=TIII出=
许用扭矩 Tc=KAT=

查手册初选联轴器为TL6
扭矩为 即Tn=
Tn>Tc 扭矩合适

TL6的许用转速 np=
nIv=
np>nIv
转速合适
TL6联轴器合适
安装轴经d=
轴长L=

I轴 dI= nI=
dI*nI=
II轴 dII= nII=
dII*nII=
III轴 dIII= nIII=
dIII*nIII=

均小于25x10^4mm r/min
所以轴承采用脂润滑方式润滑

l=
σp=

l=
σp=

T=TIII出=
Tc=KAT=

d=
L=

dI*nI=

dII*nII=

dIII*nIII=

轴承采用脂润滑
项目
设计计算及说明
计算结果
齿轮润滑方式

12.减速器的密封
齿轮的圆周速度
高速级齿轮的圆周速度V高=
低速级齿轮的圆周速度V低=
齿轮的圆周速度都小于12m/s
所以齿轮均采用浸油油池润滑

齿轮均采用浸油油池润滑

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设计计算及说明
计算结果

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