1、机械设计课程设计设计计算说明书设计题目: 带式运输机传动装置班 级: 设 计 者: 指导教师: 完成日期: 1目录课程任务说明书 .3一、电动机的选择 .41.1 电动机类型选择 .41.2 电动机容量选择 .41.3 确定电动机的转速 .41.4 传动比的分配 .41.5 计算传动装置的运动和动力参数 4二、齿轮设计 .42.1 高速级 .52.2 低速级 .10三、轴的设计 .143.1 高速轴 .143.2 中速轴 .163.3 低速轴 .17四、中速轴的校核 .184.1 齿轮受力分析 .184.2 中速轴的各参数 .194.3 绘制受力简图 .194.4 水平面 H 受力分析 .19
2、4.5 铅锤面 V 的受力分析 .204.6 中速轴所受的扭矩图 .214.7 合成弯矩 .224.8 按弯扭合成应力校核轴的强度 22五、滚动轴承的选择及其基本额定寿命的计算 225.1 求两轴承受到的径向载荷 22F1和 F25.2 求两轴承计算轴向力 .22F1和 Fa25.3 求两轴承的当量动载荷 .231和 25.4 验算轴承的寿命 .23六、键的选择和键的连接强度计算 2426.1 键的选择 .246.2 键连接强度的校核 .24七、联轴器的选择 .247.1 高速轴联轴器 .242.1 低速轴联轴器 .24八、齿轮及轴承润滑方法、润滑剂牌号及装油量 248.1 齿轮润滑 .248
3、.2 轴承润滑 .25九、密封方式的选择 .259.1 减速器的密封 .259.2 密封类型的选择 .25十、密封方式的选择 .2510.1 疾速器的机体结构尺寸 2510.2 减速器附件 .26参考文献 .27【机械设计】课程设计任务书3设计题目 带式输送机传动装置 设计者专业: 姓名： 题目数据 工作机输入功率(kW) 2.3工作机输入转速(rpm) 631 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 带式输送机(工作机)工作条件1、连续单向运转；2、载荷较平稳；3、两班制；4、结构紧凑；5、工作寿命 5 年。设计内容1、 减速器装配图 1 张(0 号图)；2、零件图 23 张；3、设计计算说明书
4、 1 份。设计期限 答辩日期指导教师 设计成绩4（表 x.x 如表 9.1 来自参考文献1、表 x-x、式（x-x） 、式 x-x、图 x-x 如表 10-1来自参考文献2）一、电动机的选择1.1 电动机类型选择：Y 系列三厢笼型异步电动机（全封自扇冷式） 。1.2 电动机容量选择：电动机所需工作功率 =式中 为工作机的输入功率， 为组成传动装置和工作机的各部分运动副 或传动副的效率乘积。设 、 、 分别为联轴器、滚动轴承、齿轮传动的传动1 2 3效率。查表 9.1 得：、 、 。1=0.992=0.993=0.97=0.9920.9930.972=0.895则： =2.30.895=2.57
5、选取电动机额定功率为 。31.3 确定电动机转速：工作机输入转速为已 ,展开式减速器的传动比为 ，即电=63/ 840动机的实际转速为 。综合考虑传动装置的机构紧凑，选同=(5042520)/步转速为 的电动机。750/根据电动机类型、容量和转速，查表 14.1 选定型号为 。1328其主要性能如下：起动转矩 最大转矩电动机型号 额定功率/kw满载转速/(r/min) 额定转矩 额定转矩13283 710 2.0 2.01.4 传动比的分配：总传动比 ，考虑润滑条件、为使两级大齿轮直径相近=71063=11.27。故：1= 1.42 1=1.4= 1.411.27=3.972=1=11.273
6、.97=2.841.5 计算传动装置的运动和动力参数：各州转速：1 轴： 1=710/2 轴： 2=11=7103.97/=178.84/3 轴： 3=22=178.842.84/=62.97/各轴的输入功率：1 轴： 1=1=2.570.99=2.544=0.895=2.57i=11.271=3.972=2.841=710/2=178.84/3=62.97/1=2.5442= 2.443=2.3452 轴： 2=123=2.5440.990.97= 2.443 轴： 3=223=2.440.990.97=2.34卷筒轴： P4=31=2.340.99=2.32各轴的输入转矩：电动机的输出转矩
7、：T=9.55106=9.551062.57710.=34568.31.1 轴： 1=1=34568.310.99.=34222.63.2 轴 ： 2=1231=34222.630.990.973.97.=130470.3 轴： 3=2232=1304700.990.972.84.=355824.66.卷筒轴： 4=31=355824.660.99.=352266.整理列表轴名 功率 P/kw 转矩 T/(N.mm) 转速/(N.mm) 传动比 i 效率 电机轴 2.57 3.46104 710 1 0.991 轴 2.544 3.42104 7103.97 0.96032 轴 2.44 1.
8、3105 178.842.84 0.96033 轴 2.34 3.56105 62.97卷筒轴 2.32 3.52105 62.97 1 0.99二、齿轮设计21 高速级：选精度等级、材料及齿数1)依照传动方案，本设计选用二级斜齿轮传动。标准结构参数压力角 ,齿顶=20高系数 ,顶隙系数 。=1 =0.252)运输机为一般工作机器，运动转速不高，查表 16.1 选用 8 级精度。3)由表 10-1，小齿轮选用 （调质） ，齿面硬度 。大齿轮选用 钢（调质）40 280 45，齿面硬度 。2404)初选小齿轮齿数 ，大齿轮 ,取 ，1=19 2=11=3.97 19=75.432=76与 互质。
9、1 25)初选螺旋角 =14按齿面接触疲劳强度设计：1)由式（10-24）试算小齿轮分度圆直径：32K1 +1 ( )2P4=2.32T=34568.31.1=34222.63.2=130470.3=355824.66.4=352266.1=192=76=14K=1.3ZH=2.4336a. 确定公式中的各参数值：i试选载荷系数 K=1.3ii.由图 10-20 差得区域系数 ，表 10-5 查得材料弹性影响系数ZH=2.433,表 10-7 取 。Z=189.612 =1iii由式 10-21 计算接触疲劳强度重合系数 。Z=arctan(/)=(20/14)=20.5621 =1/(1+2
10、=1920.562/(19+2114)=31.8402 =2/(2+2=7620.562/(76+2114)=24.079 =1(1)+2(2)/2=19(31.84020.562)+76(24.07920.562)/2=1.611=1 =11914/=1.508= 43 (1)+= 41.6113 (11.508)+1.5081.611=0.729iv由式（10-23）可得螺旋角系数 Z= cos=14=0.985v.计算接触疲劳需用应力 H由图 10-25 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1=600Mpa, Hlim2=550Mpa由式（10-15）计算应力循环次数：N1=6
11、01=607101(283005)=1.0221092=1=1.022109/(76/19)=2.556108由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 ,取失效概率为 、KHN1=0.90、 KHN2=0.93 1%安全系数 ，由式（10-14 ）得：=1H1=KHN1Hlim1 =0.906001 Mpa=540Z=189.612=1=20.5621=31.8402=24.079=1.611=1.508=0.729Z=0.985Hlim1=600MpaHlim2=550MpaN1=1.0221092=2.556108KHN1=0.90KHN2=0.93H1=540H2=511.5H=511.5
12、Mp7H2=KHN2Hlim2 =0.935501 Mpa=511.5取 和 中的较小者为该齿轮的接触疲劳强度许用应力，即H1 H2H=H2=511.5Mpb. 试算小齿轮分度圆直径：132K1 +1 ( )2mm=321.33.421041 7619+17619(2.433189.80.7290.985511.5 )2 =36.0142)调整小齿轮分度圆直径a.计算实际载荷系数前的数据准备：i圆周速度 V= 11601000=36.014710601000/=1.339/ii.齿宽 b =1=136.014=36.014b计算实载荷系数 i.由表 10-2 查得使用系数 。=1ii.根据 ，
13、8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 。=1.339/ =1.07iii.齿轮的圆周力 ,1=21/1=23.42104/36.014=1.899103,查表 10-31/=11.899103/36.014/=52.736/100/得齿间载荷分配系数 。F=1.4iii.由表 10-4 用插值法得 ,结合 ，查图 10-13，得KH=1.445/=8.7037。则载荷系数为K=1.31 KF=K=11.021.41.31=1.871c. 由式（10-13） ，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数m=3=1.28731.92571.3=1.453对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大
14、于齿根弯曲疲劳强m度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取 ，m=1.5为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即d1=42.686=1.021=2.7131031/=107.67/KH=1.445KF=1.871m=1.453m=1.5Z1=28Z2=111=107.44=15.142d1=43.511d2=172.488=43.511b1=502=4410。Z1=1/m=42.68614/1.5=27.6取 ，则 ,取 ， 与 互为质数。Z1=28 Z2=Z1=3.9728=111.16Z2=111Z1 Z2(4)几何尺寸计算1)计算中
15、心矩=12=(28+111)1.5214=107.44将中心矩圆整为 108mm2)按圆整后的中心矩修正螺旋角=arccos(1+2)2 =(28+111)1.52108 =15.1423)计算小、大齿轮的分度圆直径d1=1=281.515.142=43.511d2=2=1111.515.142=172.4884)计算齿轮宽度 =1=143.511=43.511取 、 。b1=502=44(5)主要设计结论齿数 ,模数 ，压力角 ，螺旋角 ，1=28,2=111 =1.5 =20 =15.142变位系数 ,中心矩 ,齿宽 、 。小齿轮选x1=2=0 =108 b1=502=44用 40 （调质
16、） ，大齿轮选用 45 钢（调质） 。按 8 级精度设计。C22 低速级：选精度等级、材料及齿数1)依照传动方案，本设计选用二级斜齿轮传动。标准结构参数压力角 ,齿顶=20高系数 ,顶隙系数 。=1 =0.252)运输机为一般工作机器，运动转速不高，查表 16.1 选用 8 级精度。3)由表 10-1，小齿轮选用 （调质） ，齿面硬度 。大齿轮选用 钢（调质）40 280 45，齿面硬度 。2404)初选小齿轮齿数 ，大齿轮 ,取 ，1=24 2=21=2.84 24=68.162=69与 互质。1 25)初选螺旋角 =14按齿面接触疲劳强度设计：1)由式（10-24）试算小齿轮分度圆直径：1
17、=242=69=14K=1.3ZH=2.433Z=189.612=1=20.5621=29.9742=24.400=1.632=1.905=0.673Z=0.985Hlim1=600MpaHlim2=550MpaN1=2.571081132K2 +1 ( )2c. 确定公式中的各参数值：i试选载荷系数 K=1.3ii.由图 10-20 差得区域系数 ，表 10-5 查得材料弹性影响系数ZH=2.433,表 10-7 取 。Z=189.612 =1iii由式 10-21 计算接触疲劳强度重合系数 。Z=arctan(/)=(20/14)=20.5621 =1/(1+2=2420.562/(24+
18、2114)=29.9742 =2/(2+2=6920.562/(69+2114)=24.400 =1(1)+2(2)/2=24(29.97420.562)+69(24.40020.562)/2=1.632=1 =12414/=1.905= 43 (1)+= 41.6323 (11.905)+1.9051.632=0.673iv由式（10-23）可得螺旋角系数 Z= cos=14=0.985v.计算接触疲劳需用应力 H由图 10-25 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1=600Mpa, Hlim2=550Mpa由式（10-15）计算应力循环次数：N1=602=60178.841(2
19、83005)=2.571082=1=2.57108/(69/24)=8.939107由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 ,取失效概率为 、KHN1=0.93、 KHN2=0.95 1%安全系数 ，由式（10-14 ）得：=12=8.939107KHN1=0.93KHN2=0.95H1=558H2=522.2H=522.2Mp1=53.95=0.505/=53.95=1=1.031=4819.2771=89.33/=1.4K=1.4545K=2.09712H1=KHN1Hlim1 =0.936001 Mpa=558H2=KHN2Hlim2 =0.955501 Mpa=522.2取 和 中的较
20、小者为该齿轮的接触疲劳强度许用应力，即H1 H2H=H2=522.2Mpd. 试算小齿轮分度圆直径：132K2 +1 ( )2mm=321.31051 2.84+12.84(2.433189.80.6730.985511.612 )2=53.952)调整小齿轮分度圆直径a.计算实际载荷系数前的数据准备：i圆周速度 V= 12601000=53.95178.84601000/=0.505/ii.齿宽 b =1=153.95=53.95b计算实载荷系数 i.由表 10-2 查得使用系数 。=1ii.根据 ，8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 。=0.505/ =1.03iii.齿轮的圆周力
21、,1=22/1=21.3105/53.95=4819.277,查表 10-3 得齿1/=14819.277/53.95/=89.33/100/3 得齿间载荷分配系数 。F=1.4iii.由表 10-4 用插值法得 ,结合 ，查图 10-13，得KH=1.450/=10.993。则载荷系数为K=1.36 KF=K=111.41.36=1.904f. 由式（10-13） ，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数Z1=31Z2=88.04Z2=88=122=12.732d1=63.562d2=80.436=63.562b1=702=6415m=3=1.616831.9041.3=1.8361对比计算结果，
22、由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于齿根弯曲疲劳强m度计算的法面模数。从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取 ，m=2为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即d1=63.2717。Z1=1/m=63.271714/2=30.696取 ，则 ,取 ， 与 互为质数。Z1=31 Z2=Z1=2.8431=88.04Z2=88Z1 Z2(4)几何尺寸计算1)计算中心矩=12=(31+88)2214=122.643将中心矩圆整为 122mm2)按圆整后的中心矩修正螺旋角=arccos(1+2)2 =(31+88)22122=12.7323)计算小、大齿轮的分度
23、圆直径d1=1= 31212.732=63.562d2=2= 88212.732=180.4364)计算齿轮宽度 =1=163.562=63.562取 、 。b1=702=64(5)主要设计结论齿数 ,模数 ，压力角 ，螺旋角 ，1=31,2=88 =2 =20 =12.732变位系数 ,中心矩 、 。小齿轮选用x1=2=0 =122 ， b1=702=6440 （调质） ，大齿轮选用 45 钢（调质） 。按 8 级精度设计。C齿轮的主要参数高速级 低速级齿数 z28 111 31 88中心距 a108 122法面模数 nm1.5 2.017.138=17.65=1.5=3.46104N.Tc
24、a=5.19104.d12=30mm12=58mmd23=3516螺旋角 15.142 12.732法面压力角 n20 20齿宽 b 50 44 70 64分度圆直径 d43.511 172.488 63.562 180.436齿顶圆直径 a46.511 175.488 67.562 184.436齿根圆直径 f39.761 168.738 58.562 175.436三、轴的设计3.1 高速轴(1)材料选择查表 15-1，选用 45 钢（调质）(2)确定最小直径 dA0311查表 15-3， ，由上面结论 , ,A0=112 P1=2.5441=710/11232.544710=17.138
25、考虑该轴有一键槽，将计算结果加 5%，=17.138(1+5%)=17.65(3)选择联轴器根据传动装置的工作条件拟选用 LH 型弹性柱销联轴器。联轴器的计算转矩为,查表 14-1 取 ，由 ,得Tca= =1.5 =3.46104N.根据Tca=1.53.46104N.mm=5.19104.查表 13.1 选定 LH3 型联轴器，其Tca=5.19104.=51.9.,轴孔直径 d(30-42)mm 可满足电动机的轴径要求(取半联轴器的孔T=630N.mTca径为 )。=30(4)轴的结构设计6-7=356-7=17l23=70l34=9245=4845=5056=1826.762=28.1
26、001171）确定减速器高速轴外伸处直径(与联轴器配合处) d=30取 ,半联轴器与轴配合的毂孔长度d12=30mm L1=602）为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故 1-2 段的长度比 略短一些，现取 。为了满足半联轴器的轴向定位要求，L1 12=58mm查 表 152得 =1.2,则 轴间高 =(23)=(2.43.6)， 且为满足毡圈装配需求，取 h=2.5mm,故 2-3 段直径 。d23=353）初步选择滚动轴承根据 ，且轴承能承受一定的轴向力，选择 7207C 号轴承，其d23=35, 。确定d=357217()=42。6-7=35,6-7=174）根据轴承旁连
27、接螺栓 ，与地脚螺钉 的 ，以及d1 1=26mm、 2=20壁厚 得内机壁至轴承座断面距离=8,取 。l2=1+2+(58)=26+20+8+(58)=5962l2=60mm5）.轴承端盖与调整垫片厚度 e=10mm,根据轴承端盖便于拆装的要求，取 2-3段轴肩距轴承端盖 轴承旁挡油板宽度 ，则x2=10mm, 3=10l23=l23+x2=6010+10+10=706）取 45mm(满足安装轴承与毡圈要求)。34=7）小齿轮矩齿内机壁距离 ,取中间轴两齿轮轴向间距 ，2=8 4=7mm中速轴上两齿轮宽度分别为 44mm, =70mm。得出，2= 1ll34=3+2+1l+4(12)/2=1
28、0+8+70+7-(5044)/2=928）轴段 4-5 加工齿轮轴，为方便加工，取45=48， 45=1=509) 取 45mm(满足安装轴承与毡圈要求)。56=56=+3=8+10=1810)整理如下：轴段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7直径 d/mm 30 35 45 48 45 3012=4023=4423=4234=4934=745=8 45=7056=5556=1867=4067=1837.368=39.2364=1.5Tca=534.18长度 l/mm 58 70 92 50 18 173.2 中速轴(1)材料选择查表 15-1，选用 45 钢（调质）(2)确定最
29、小直径 dA0322查表 15-3， ，由上面结论 , ,A0=112 P2=2.442=178.84/1123 2.44178.84=26.762考虑该轴有一键槽，将计算结果加 5%，=26.762(1+5%)=28.1001但不应小于高速轴安装轴承处直径 ,35(3)轴的结构设计 1)选择 7208C 号轴承，其 ,d=408018。则安装轴承处 。()= 47 12=402)轴承与高速轴大齿轮左端之间采用套筒定位。已知 ,为了保证2=44套筒断面可靠地压紧齿轮，取 12=+3+2+(12)/2+2=18+10+8+(5044)/2+2=413)取 。23=44,23=22=442=424
30、)大齿轮右端采用轴肩定位，取 h=2.5mm，查 表 152得 =1.2,则 轴间高 =(23)=(2.43.6)则 ,取轴环宽度34=49即=4=7mm1.5=1.52.5=3.75， 34=75)由于低速级小齿轮 ,齿顶圆 。取 ,1=70 =67.56245=68。 45=70d12=40mm12=82mmd23=4523=7056=4245=6234=5534=75196）轴承左端采用轴肩定位，且为满足毡圈装配要求，取 ,56=55。56=2+3=8+10=187)67=40,67=188)整理数据如下：轴段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7直径d/mm40 44 49
31、68 55 40长度l/mm41 23 7 70 18 183.3 低速轴(1)材料选择查表 15-1，选用 45 钢（调质）(2)确定最小直径 dA0333查表 15-3， ，由上面结论 , ,A0=112 P3=2.343=63/11232.3463=37.368考虑该轴有一键槽，将计算结果加 5%，=37.368(1+5%)=39.2364(3)选择联轴器联轴器的计算转矩为 ,查表 14-1 取 ，由Tca=3 =1.5,得 查表 13.6 选定 LH33=3.56105N.Tca=1.53.56105N.mm=534.型联轴器，其 ,轴孔直径 d(30-42)mm， (取半联轴器的孔径
32、为T=650N.mTca)。=40(4)轴的结构设计1）确定减速器高速轴外伸处直径(与联轴器配合处) d=40取 ,半联轴器与轴配合的毂孔长度d12=40mm L1=842）为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故 1-2 段的长2=1507.3512362=568.3632=407.9002=34090.49433=1526.3473=924.23320度比 略短一些，现取 。为了满足半联轴器的轴向定位要求，L1 12=82mm查 表 152得 =1.2,则 轴间高 =(23)=(2.43.6)， 且为满足毡圈装配需求，取 h=2.5mm,故 2-3 段直径 。d23=453）
33、初步选择滚动轴承根据 ，且轴承能承受一定的轴向力，选择 7209C 号轴承，其d23=45, 。d=458519()=5223=2+23=10+10+6010=704）5-6 轴段安装轴承，则 轴承左端与大齿轮右端通过套筒定位，56=45,又低速级大齿轮 , 为了保证套筒断面可靠地压紧齿轮,得2=6456=+3+(12)/2+2+2=10+19+(7064)/2+8+2=425)取 低速级大齿轮 ,则45=49 2=6445=22=642=626) 大齿轮左端采用轴肩定位，取 h=3mm，查 表 152得 =1.2,则 轴间高 =(23)=(2.43.6)则 ,取轴环宽度34=55=4+(12
34、)/2+2+(12)/2+2+3=7+(7064)/2+44+(5044)/2+8+10=751.5=1.52.5=3.75，即 34=757)整理数据如下：轴段 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6直径 d/mm 40 45 55 49 45长度 l/mm 82 70 75 62 42四、中速轴的校核4.1 齿轮受力分析4.2 中速轴的各参数：2=3136.4001=2461.4451=2461.4452=954.0943=3136.4001=-108.303.2=-169.365.21, , 。T2=1.3105.mm2=178.84/2=2.444.3 中速轴上各力：大齿轮 2=172.488,=15.1422=(/)=(20/15.142)=20.65952=22/2=21.3105/172.488=1507.3512362=22=1507.35123620.6595=568.3632=2=1507.35123615.142=407.9002小齿轮 3=63.562,=12.7323=(/)=(20/12.732)=20.46283=22/3=21.3105/63.562=4090.49433=33=4090.494320.4628=1526.347
