机械厂装配车间输送带传动装置设计.doc

《机械设计基础》课程设计说明书 机械厂装配车间输送带传动装置设计

《机械设计基础》

课 程 设 计 说 明 书

设计题目：机械厂装配车间输送带传动装置设计

目 录

一 设计任务书……………………………………………………1
二 传动方案的拟定及说明………………………………………2
三 传动设计………………………………………………………6
四 轴的设计计算…………………………………………………14
五 滚动轴承的选择及计算………………………………………21
六 键联接的选择及校核计算……………………………………23
七 联轴器的选择…………………………………………………23
八 减速器箱体、附件及润滑……………………………………24
九 设计小结………………………………………………………26
十 参考资料………………………………………………………27

27

一 设计任务书

1.1 题目：机械厂装配车间输送带传送装置设计

1.2 任务：
（1）传动装置的总体设计
（2）传动件及支承的设计计算。
（3）减速器装配图一张，零件图两张。
（4）设计计算说明书编写
1.3 传动方案：

图（1）传动方案示意图

1——电动机 2——V带传动 3——同轴式双级齿轮减速器
4——联轴器 5——底座 6——传送带鼓轮 7——传送带

1.4 设计参数：
（1）主动滚筒扭矩 T= 1200N·m
（2）主动滚筒速度 V= 0.7m/s
（3）主动滚筒直径 D= 360 mm
1.5 其它条件：
（1）机器功用：由输送带传送机器的零部件；
（2）工作情况：单向连续运输，轻度振动，环境温度不超过35°C；
（3）运动要求：输送带运动速度误差不超过5%；
（4）使用寿命：十年，每年350天，每天工作16小时；
（5）检修周期：一年小修，二年大修；
（6）生产批量：单件小批生产；
（7）生产厂型：中型机械厂。

二．传动方案拟定及说明

2.1 电动机的选择
2.1.1电动机类型和结构型式
因为本传动的工作状况是：载荷平稳，单向旋转，所以选用常用的封闭式Y系列的电动机。
2.1.2 选择电动机容量
(1)工作机所需功率Pw
滚筒牵引力= N
工作机所需功率
kW
式中： V ---传送速度; D ---滚筒直径; T---滚筒扭矩
2) 由电动机至工作机的总效率 h

带传动V带的效率——=0.94～0.97
取= 0.96
一对齿轮传动的效率——=0.96～0.98
取= 0.97
联轴器的效率——=0.99～0.995
取= 0.99
一对滚动轴承的效率——=0.98～0.995
取= 0.99
∴
(3) 电动机所需的输出功率
kW
2.1.3 电动机额定转速的选择

式中: ---电动机转速; Ib V带的传动比;
---高速齿轮的传动比； ---低速齿轮的传动比;
---工作机的转速
确定工作机主轴所需转速
∴r/min
=37.00 r/min
圆柱齿轮减速器传动比 =9～36
推荐V带传动比 =2～4
2.1.4 确定电动机的型号
选择电动机型号为Y132M2-6型，其额定功率为5.5kW，满载转速960r/min，额定转矩2.0kN·m，最大转矩2.2kN·m，同步转速1000r/min。
型号
尺 寸
Y132m2-6
H
A
B
C
D
E
F×GD
G
AD
AC
HD
L
132
216
140
89
38
80
10×8
33
210
135
315
475

2.2 总传动比的确定及各级传动比的分配
2.2.1 理论总传动比

2.2.2 各级传动比的分配
(1)V带传动的理论传动比
初取2.88
(2)两级齿轮传动的传动比,由于是同轴式布置，故i= i；

2.3 各轴转速，转矩与输入功率
2.3.1 各轴理论转速
设定：电动机轴为0轴，
高速轴为Ⅰ轴，中间轴为Ⅱ轴，
低速轴为Ⅲ轴，联轴器为IV轴

(1)电动机
r/min
(2)Ⅰ轴
r/mim
(3)Ⅱ轴
r/min
(4)Ⅲ轴
r/min
2.3.2 各轴的输入功率
(1)电动机 kW
(2)Ⅰ轴
kW
(3)Ⅱ轴
kW
(4)Ⅲ轴
kW
(5)工作轴
kW
2.3.3 各轴的理论转矩
(1)电动机

(2)Ⅰ轴
N·m
(3)Ⅱ轴
N·m
(4)Ⅲ轴
=N·m
2.3.4各轴运动和动力参数汇总表
轴号
理论转速（r/min）
输入功率（kw）
输入转矩(N·m)
传动比
电动轴
960
5.5
54.71
2.88
第I轴
333.33
5.28
151.27
3
第II轴
111.11
5.07
435.77
3
第III轴
37.04
4.87
1255.63

三、传动设计

3.1 带传动设计
3.1.1 原始数据
电动机功率—— kw
电动机转速—— r/min
V带理论传动比——2.88
3.1.2 设计计算
（1） 确定计算功率Pca
Pca =KA·Pd
根据每天工作16小时，工作机为带式运输机，查得工作系数KA=1.2
Pca =KA×Pd=1.2×5.5= 6.6 kw
（2）选取普通V带带型
根据Pca，nd确定选用普通V带A型。
（3）确定带轮基准直径 dd1和dd2
a. 初选小带轮基准直径=125mm
b．验算带速 5m/s< V <20m/s
m/s
5m/s0 = 650mm
Ld’ = =
=2082.69mm
取Ld = 2000 mm
计算实际中心距

圆整后取a=690mm。
（5）验算主轮上的包角

=
∴ 主动轮上的包角合适
（6）选取V带的根数Z

P0 —— 基本额定功率 查表得P0=1.3816kW
P0——额定功率的增量 查表得 P0=0.09kW
——包角修正系数 查表得=0.95
——长度系数 查表得=1.03
∴= =4.58

取Z=5根
（7）计算预紧力 F0

q——V带单位长度质量 查表得q=0.10 kg/m

=
=175.42 N
应使带的实际出拉力
（8）计算作用在轴上的压轴力FP
=1727.55 N
3.1.3带传动主要参数汇总表
带型
Ld
mm
Z
dd1
mm
dd2
mm
a
mm
F0
N
FP
N
A
2000
5
125
360
690
175.42
1727.55

3.2 确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图
小带轮基准直径dd1=125mm采用实心式结构。
大带轮基准直径dd2=360mm，采用孔板式结构。
3.3 高速级齿轮传动设计
3.5.1原始数据
输入转矩——= N·mm
小齿轮转速——=333.33 r/min
齿数比——u=
3.5.2设计计算
一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数
1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；
2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；
3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动
小齿轮材料：45 Cr调质处理 硬度为280HBS
接触疲劳强度极限MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
大齿轮材料：45号钢调质处理 硬度为240HBS
接触疲劳强度极限 MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
4初选小齿轮齿数 大齿轮齿数Z2 = Z1= 22×3=66
5初选螺旋角
二 按齿面接触强度设计
计算公式：
mm
1． 确定公式内的各计算参数数值
初选载荷系数
小齿轮传递的转矩 N·mm
齿宽系数
材料的弹性影响系数 Mpa1/2
区域系数

应力循环次数

接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
取安全系数

2． 计算
（1）试算小齿轮分度圆直径

=67.76mm
（2）计算模数mnt

三 几何尺寸计算
1 计算中心距阿a
=136.04mm
a圆整后取136mm
2 按圆整后的中心距修正螺旋角β
=°55’50”
3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2
68.04mm
204.12mm
4 计算齿轮宽度b
=68.04mm 取b2=68mm
b1=b+(5～10)mm=(73～78)mm， 取b1=75mm；
5 计算齿顶圆和齿根圆直径

四 校核齿根弯曲疲劳强度
YFS1=4.1，YFS2=4.0
校核大小齿轮的弯曲强度.

3.4 低速级齿轮传动设计
3.4.1原始数据
输入转矩——= N·mm
小齿轮转速——=111.11 r/min
齿数比——u=
3.6.2设计计算
一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数
1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮；
2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度；
3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动
小齿轮材料：40 Cr调质处理 硬度为280HBS
接触疲劳强度极限MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
大齿轮材料：45号钢 调质处理 硬度为240HBS
接触疲劳强度极限 MPa
弯曲疲劳强度极限 Mpa
4初选小齿轮齿数 大齿轮齿数z4= z3= 22×3=66
5初选螺旋角
二 按齿面接触强度设计
计算公式：
mm
1. 确定公式内的各计算参数数值
初选载荷系数
小齿轮传递的转矩 N·mm
齿宽系数
材料的弹性影响系数 Mpa1/2
区域系数

应力循环次数

接触疲劳寿命系数
接触疲劳许用应力
取安全系数

2. 计算
（1）试算小齿轮分度圆直径

=9474mm
（2）计算模数mnt

三 几何尺寸计算
1 计算中心距a

将a圆整为227mm
2 按圆整后的中心距修正螺旋角β

3 计算大小齿轮的分度圆直径d3、d4
113.52mm
340.56mm
4 计算齿轮宽度b
=113.52mm
圆整后 mm 120mm
5 计算齿顶圆和齿根圆直径

四 校核齿根弯曲疲劳强度
YFS1=4.1，YFS2=4.0
校核大小齿轮的弯曲强度.

3.5 齿轮结构
小齿轮采用齿轮轴，大齿轮齿顶圆直径大于160mm而小于500mm，故采用腹板式。
3.6 齿轮参数汇总表

高速级
齿轮
齿数
分度圆直径d
(mm)
da
(mm)
df
(mm)
精度等级
Z1
22
68.04
74.04
60.54
7
Z2
66
204.12
210.12
196.62
传动
传动比i
中心距a
模数mn
螺旋角β
计算齿宽b2(mm)
3
136
3
13°55’50”
68
低速级
齿轮
齿数
分度圆直径d
(mm)
da
(mm)
df
(mm)
精度等级
Z3
22
113.52
123.52
101.02
7

Z4
66
340.56
350.56
328.06
传动
传动比i
中心距a
模数mn
螺旋角β
计算齿宽b4(mm)
3
227
5
14°15’57”
114

四 轴的设计计算
选轴的材料为４５钢，调质处理。
拟定输入轴齿轮为右旋
4.1 中间轴的设计：
1．初步确定轴的最小直径

2．求作用在齿轮上的受力
高速大齿轮:

低速小齿轮：

3． 轴的结构设计
a． 拟定轴上零件的装配方案

a. I-II段轴用于安装轴承30208，取直径为40mm。
b. II-III段轴肩用于固定轴承，直径为44mm
c. III-IV段为小齿轮，外径113.52mm。
d. IV-V段分隔两齿轮，直径为60mm。
e. V-VI段安装大齿轮，直径为45mm。
f. VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为40mm。

b． 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1. I-II段轴承宽度为23mm，所以长度为23mm。
2. II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm，轴承和箱体的间隙4mm，所以长度为16mm。
3. III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度114mm。
4. IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为120mm。
5. V-VI段用于安装大齿轮，长度略小于大齿轮的宽度为73mm。
6. VI-VIII长度为50mm。

4． 求轴上的载荷
84.5 213.5 75

5． 精确校核轴的疲劳强度
a． 判断危险截面
由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面

b. 截面IV右侧的

截面上的转切应力为

由于轴选用45号刚，调质处理，所以
，，。
因 , ,经插值后可查得

又可得轴的材料的敏性系数为

故有应力集中系数按式(附3-4)为

尺寸系数 扭转尺寸系数
轴未经表面强化处理,即,得综合系数值为

碳钢的特性系数
, 取
, 取
于是,计算安全系数值,则得

故安全
4.2 输入轴的设计：
1．输