1、精品 料推荐课程设计说明书课 程 名 称:机械设计课程设计课 程 代 码:6003479题目:带式运输机的减速传动装置设计学 生 姓 名:学号:年级 / 专业 / 班:10 机电（ 3）-2学院(直属系) :机 械 学 院指 导 教 师:秦小屿精品 料推荐一、传动方案的拟定对于本机器，初步选择原动机为三相异步电动机，根据任务书要求，要求本机器承载速度范围大、传动比恒定、外轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。根据参考书第7 页常见机械传动的主要性能满足圆柱齿轮的船东要求。对圆柱齿轮传动，为了使尺寸和重量更小，当减速比i 8 时，建议采用二级以上的传动方式。根据参考书第7页常见机械传动的主要性能
2、，二级齿轮减速器传动比范围为：i =840，满足要求。根据工作条件和原始数据可选择展开二级圆柱齿轮传动。因为此方案可靠、传动效率高、维护方便、环境适应性好，但是也有缺点，就是宽度过大。其中选用斜齿圆柱齿轮，因为斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点， 同时选用展开式可以有效的减小横向尺寸。 在没有特殊要求的情况下，一般采用减速器。为了便于装配，齿轮减速器的机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构。综上所述，传动方案总体布局如图一所示：图一1-电动机齿轮 ，2- 弹性联轴器， 3- 二级圆柱齿轮6- 刚性联轴器，7- 卷筒，4-高速级齿轮减速器，5-低速级精品 料推荐二、电动机的选择及传动装置的运动和动
3、力参数计算1、电动机类型和结构形式的选择：由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。我国新设计的Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于起动性能较好，也适用于某些要求起动转矩较高的机械，如压缩机等。由于 Y 系列三相笼型异步电动机有如此多有优点，且符合此减速器设计要求，因此选择 Y 系列三相鼠笼式异步电动机。Y 系列三相鼠笼式异步电动机2、选择电动机容量 ：电动机的容量主要根据电动机运行时的发
4、热条件来决定。本次设计的运输机是不变载荷下长期连续运行的机械，只要所选电动机的额定功率Ped 等于或稍大于所需电动机传动装的电动机工作功率 Pd ，即 Ped Pd ，电动机不会过热，不必较验发热和起动力矩。置的运动和动力参数计算公（1）工作机所需功率 Pw ：工作机所需功率 Pw 可由工作机的工作阻力F ，式及有关数据皆引自 1 第工作机卷筒的线速度 v 求得，即根据公式 (2)：1220 页PwFv kW1000则：传动装置的总效率,应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积，即公式(5)：其中：1 表示：滚动轴承效率，取0.96；2 表示：齿轮传动副的效率， 取 0.98(查参考书 1第
5、7 页表一常见机械传动的主要性能 )；3 表示：弹性连轴器的传动效率，取0.974 表示：卷筒的效率，取0.995 取 0.96精品 料推荐所以：（ 2） 如图一所示的带式运输机，其电动机所需的工作功率Pd 根据公式 (1)有：PdPw kW则有：3、确定电动机转速 nd ：卷筒工作转速可根据如下公式计算：n即：601000vD根据参考书 1 第 7 页表一常见机械传动的主要性能，V 带的传动比范围为二级圆柱齿轮减速器传动比的范围为，故电动机转速的可选范围根据公式（ 6）有：根据容量和转速 ,查出有三种传动比方案，如表一：表一电动机转速方电动机型号额定功率 PkWedr / min案同步转速满
6、载转速1Y160M1-847507202Y132M1-6410009603Y112M-4415001440精品 料推荐4Y112m-2430002890综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格减速器的传动比，可见第二方案比较合适，因此选择电动机型号为 Y112M-2 ，其主要性能如表二：表二满载时型额定功转速电流 (380V功率因启 流启 矩最大 矩号率 kW效率 定 流 定 矩 定 矩r/min时)A素Y112428909.4840.776.52.22.2M-2Y112M-2 电动机的外形和安装尺寸如表三：表三中心高外形尺寸 L （ AC/2+AD ）底脚安装尺寸地肢螺栓孔直轴伸尺寸 D装
7、键部位尺寸 FH HDA B径 K E GD112400 670 265190 1401228 608 41注：表中尺寸单位均为mm。4、确定传动装置的总传动比和分配传动比传动装置的总传动比 in 为选定的电动机满载转速 nm 和工作机主轴转速 n 之比即公式（ 7）：nm电动机型号为 Y112M-2in其中：nnm ：选定的电动机Y112M-2 满载转速 2890r/min；n ：卷筒工作主轴转速，即告33.15r/min；则有：V 带分配的传动比 i0 =3.8，展开式二级圆柱齿轮减速器， 主要考虑满足浸没润滑的要求， 为使两极大齿轮的直径相近，由参考书 17 页展开式曲线查得：精品 料推
8、荐5、计算传动装置的运动和动力参数按照由电动机轴到工作机运动传递路线推算。得各轴的运动和动力参数。（1） 各轴转速I 轴根据公式（ 9）：n1nm r / mini0式中： nm 为电动机满载转速；i0 为电动机至一轴的传动比，因为中间由联轴器连接，所以为2.8；代入数据则有：II 轴根据公式（ 10）：n2n1 r / minih代入数据 :III 轴根据公式（ 11）：n3n2 r / minil代入数据卷筒轴：n4n3 r / mini3式中：为 III 轴至卷筒轴的传动比，因为它们之间直接由联轴器连接， 所以 i31 ，i3代入数据则有：kW（2） 各轴输入功率I轴根据公式（）：1d0
9、1kW12PP式中：01 为电动机至I 轴的传递效率；则011 3 ；代入数据则有：kWII 轴根据公式（ 13）：P2P112 kWkW精品 料推荐式中： 12 为 I 轴至 II 轴的传递效率；则 1212代入数据则有：kWIII 轴根据公式（ 14）：P3P223 kW式中： 23 为 II轴至 III轴的传递效率；则2312代入数据则有：kW卷筒轴：P4 P34 kW式中： 34 为 III轴至卷筒轴的传递效率；则341 3代入数据则有：kW（3） 各轴输出功率I III 轴的输出功率分别为输入功率乘轴承效率0.98，则有：I 轴：kW ；II 轴：kW ；III 轴：kW 。（4）
10、各轴输入转矩电动机主轴输出转矩 Td 根据公式（ 17）：Td9550 PdN mnm代入数据则有：N mI III 轴的输入转矩：I 轴根据公式（ 18）：T1Tdi001 N m代入数据则有：N mII 轴根据公式（ 19）：T2T1 i112T1ih12N m代入数据则有：N mIII 轴根据公式（ 20）：T3T2i223T2il12 N mkWkWkW；kW；kW。N mN mN m精品 料推荐代入数据则有：N m卷筒轴的输入转矩： T4 T334T31 3 N mN m代入数据则有：N m（5） 各轴的输出转矩N mI III 轴的输出转矩分别为输入转矩乘轴承效率0.98，则有：I
11、 轴：N m ；II 轴：N m ；III 轴：N m 。工作机的动力和运动参数整理如表四：表四轴名效率 PkW转矩 TN m转速 n效率传动比 i输入输出输入输出r / min电机轴2.8289015.832.80.961032.14I 轴4.604.5142.5541.671032.147.150.95II 轴4.374.28289.18283.40144.364.350.95III 轴4.164.081195.811171.9033.19卷筒轴4.031713.661.000.9736、工作机的阻力矩工作机的阻力矩可由工作机的工作效率公式和速度公式求得：根据工作机的效率公式 (2)：Pw
12、T w kW1000又根据公式 (4)：PwF vkWTN m1000再根据：vD w mm/ s2精品 料推荐推出：T=N m三、传动零件的设计计算注：以下计算所查阅的表格、图片均来自教材机械设计(一 )高速级传动零件的设计计算1. 选择齿轮齿型、精度等级、材料及齿数1) 按图一所示的传动方案，选用硬齿面直齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7 级精度（ GB 1009588）3) 材料选择，根据表 10 1 选：大小齿轮材料均为 40 Cr 并经调质及表面淬火，硬度为 48-55HRC。4)选小齿轮齿数 Z124 ，大齿轮齿数，取1722. 按齿面接触强度设计由设计计算公式
13、 (109a)进行计算，即：d1tK t T1u1Z E)2mm2.323u(H d1)确定公式内的各计算量(1)试选载荷系数 K t1.3(2)计算小齿轮传递的转矩根据公式T195.5 105 P1 N mmn1代入数据则有(3) 由表 107 选取齿宽系数(4)由表 106 查得材料的弹性影响系数ZE 189.8 MP1/ 2(5)由图 1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限MP ；则大齿轮的接触疲劳极限MP 。(6) 齿轮的工作应力循环次数 N 的计算公式 (1013)：N60njL h式中： n 为齿轮的转数， 1032.14r / min ；齿轮的计算公式及有关数据和图表皆引
14、自2 第 189208页齿轮材料：40 Cr 并经调质及表面淬火小齿轮 50HRC 大齿轮 50HRCKt1.3Z E189.8MP1/ 2MPMP精品 料推荐j 为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；Lh 为齿轮的工作寿命。根据高速级齿轮传动比，代入数据则有：K HN 10.95K HN 20.97(7) 由图 1019 查得接触疲劳寿命系数K HN 10.95 ； K HN 20.97 。(8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，接触疲劳安全系数 S1 ，齿轮的接触疲劳许用应力 H 按式（10 12）计算 H K HNH lim MPaS式中： K HN 为接触疲劳寿命系数；S 为接触疲
15、劳强度安全系数；H lim 为齿轮的接触疲劳极限。则大小齿轮的接触疲劳极限分别为：=46.365mm2) 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径d1t ，代入 H 中较小的值=46.365mm精品 料推荐（2） 计算圆周速度 v（3） 计算齿宽 b.（4） 计算齿宽与齿高之比b / hK HKF 1模数;齿高（5） 计算载荷系数根据 v=2.59 m / s ,7 级精度 ,由图108 查得动载荷系数.直齿轮，由表达103 查得K HK F1由表 102 查得使用系数;由表 104 查得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，由，查图 1013 得：根据载荷系数公式：mm将数据代入后得 :mm（6
16、） 按实际的载荷系数校正所得和分度圆直径，根据公式（1010a）：d1d1t 3 K / Kt mm将数据代入后得精品 料推荐mm（7） 计算模数 mmm3. 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式（ 10 5）：m2KTY cos2YFYS) mm3(d Z12F 1) 确定公式内的各计算数值(1) 由图 1020c 查得小齿轮的弯曲强度极限MPa ；大齿轮的弯曲强度极限MPa ；(2) 由图 1018 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 S1.4 ，齿轮的弯曲疲劳许用应力H 按式（10 ）：12 F K FNFE MPaS式中： K FN 为弯曲疲劳寿命系数
17、；S 为弯曲疲劳强度安全系数；FE 为齿轮的弯曲疲劳极限。将数据代入公式，则大小齿轮的弯曲疲劳极限分别为：= =303.57 MPa= =238.86 MPa(4) 计算载荷系数 K ，根据载荷系数公式：=303.57MPa=238.86MPaYF 12.592YF 22.167YS 11.596YS 21.813精品 料推荐将数据代入后得(5) 查取齿形系数由表达10 5 查得 YF 12.592 ，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得YF 22.167mm(6) 查取应力校正系数由表达10 5 查得 YS 11.596 ，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得YS 21.813(7) 计算大
18、小齿轮的 YF YS 并加以比较 F YF1YS12.5921.596F 10.010397398.57YF2YS22.1671.183F 20.00944416.29大齿轮的数值大。2) 设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度处出的模数1.55 并就近圆整为标准值m2 mm ，按接触疲劳强度得的分度圆直径mm 处出小齿轮的齿数：大齿轮齿数取；取这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，
19、又满足了齿面弯曲疲劳强度，并蒂莲做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算精品 料推荐1）计算分度圆直径2）计算中心距 :3）计算齿轮宽度取,齿轮的计算公式及有关数据5.验算和图表皆引自2 第 189208页齿轮材料：N / mm40 Cr 并经调质及表面淬火小齿轮 50HRC大齿轮 50HRC合适6. 主要设计计算结果中心距a=201mm1.3模数Ktm=2齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径Z E189.8齿宽MP1/ 2精品 料推荐MP(二 )低速级传动零件的设计计算1.选择齿轮齿型、精度等级、材料及齿数MP1)按图一所示的传动方案，选用硬齿面直齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高
20、，故选用7 级精度3)材料选择，根据表10 1 选：大小齿轮材料均为40 Cr 并经调质及表面淬火，硬度为48-55HRC。4)选小齿轮齿数 Z124 ，大齿轮齿数，取1052.按齿面接触强度设计由设计计算公式 (109a)进行计算，即：d1t2.323K t T1 u 1 ( Z E ) 2 mmdu H 1)确定公式内的各计算量(1)试选载荷系数 K t1.3(2)计算小齿轮传递的转矩根据公式T295.5 105 P2 N mmn1代入数据则有(3) 由表 107 选取齿宽系数(4)由表 106 查得材料的弹性影响系数ZE 189.8 MP1/ 2(5)由图 1021d 按齿面硬度查得小齿
21、轮的接触疲劳极限MP ；则大齿轮的接触疲劳极限MP 。(6) 齿轮的工作应力循环次数 N 的计算公式 (1013)：N60njL h式中： n 为齿轮的转数， 144.36 r / min ；KKHN 1HN 20.950.97j 为齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；Lh 为齿轮的工作寿命。97.335m根据高速级齿轮传动比，代入数据则有：m精品 料推荐(7) 由图 1019 查得接触疲劳寿命系数K HN 10.95 ； K HN 20.97 。(8) 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，接触疲劳安全系数 S1 ，齿轮的接触疲劳许用应力 H 按式（10 12）计算 H K HNH lim M
22、PaS式中： K HN 为接触疲劳寿命系数；S 为接触疲劳强度安全系数；H lim 为齿轮的接触疲劳极限。则大小齿轮的接触疲劳极限分别为：2) 计算K HKF 1（1） 试算小齿轮分度圆直径 d1t ，代入 H 中较小的值=97.335mm（2） 计算圆周速度 v（3） 计算齿宽 b（4） 计算齿宽与齿高之比b / h精品 料推荐模数mm齿高mm（5） 计算载荷系数根据 v=0.35 m / s ,7 级精度 ,由图108 查得动载荷系数；MPa直齿轮，由表达 103 查得 K HK F 1MPa由表 102查得使用系数（有轻微振动）；;由表 104查得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时
23、，；由，查图 1013 得：根据载荷系数公式：将数据代入后得（6） 按实际的载荷系数校正所得和分度圆直径，根据公式（1010a）：=303.57dd3 K / Ktmm11tMPa将数据代入后得=238.86mmMPa（7） 计算模数 mmm精品 料推荐3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式（ 10 5）：2KTY cos2( YF YS ) mmm 3d Z12 F 3) 确定公式内的各计算数值(1) 由图 1020c 查得小齿轮的弯曲强度极限MPa ；大齿轮的弯曲强度极限MPa ；(2) 由图 1018 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 S1.4 ，齿
24、轮的弯曲疲劳许用应力H 按式（10 ）：12 F K FNFE MPaS式中： K FN 为弯曲疲劳寿命系数；S 为弯曲疲劳强度安全系数；FE 为齿轮的弯曲疲劳极限。将数据代入公式，则大小齿轮的弯曲疲劳极限分别为：(4)=303.57 MPa(5)=238.86 MPa(6) 计算载荷系数 K ，根据载荷系数公式：将数据代入后得(7) 查取齿形系数由表达10 5 查得 YF 12.592 ，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得YF 22.204YF 12.592YF 22.204YS 11.596YS 21.778mm(8) 查取应力校正系数精品 料推荐由表达10 5 查得 YS 11.596
25、 ，再根据大小齿轮的齿数进行线性插值，得YS 21.778(9) 计算大小齿轮的 YF YS 并加以比较 F YF1YS 12.5921.596F 10.009833420.714YF2YS 22.1671.183F 20.009124429.571大齿轮的数值大。4) 设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度处出的模数1.53 并就近圆整为标准值m2 mm，（出处）按接触疲劳强度得的分度圆直径mm 处出小齿轮的齿数：大齿轮齿数取；取这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿面弯曲疲劳强度，并蒂莲做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算1）计算分度圆直径轴的计算公式及有关数据和图表皆引自 2第 355 365 页2）计算中心距 :精品 料推荐3）计算齿轮宽度取,5. 验算联 轴 器 型 号LH2N / mm合适6. 主要设计计算结果中心距a=262mm模数m=2齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽(三 )高速轴（ I 轴）的计算1初步确定轴的最小直径选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据轴的最小直径估算公式（152）：dminA03 P n精品 料推荐
