1、带式输送机传动装置设计计算说明书设计课题带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器的设计系（院）全套图纸加 153893706班 级 姓 名 学 号 学习小组 同组成员 指导教师 2010 2011 学年 第 2 学期2目 录 1 设 计 任 务 书 附 12 传 动 方 案 的 分 析 与 拟 定 33 电 动 机 的 选 择 和 传 动 系 统 的 计 算 34 传 动 装 置 运 动 和 动 力 参 数 的 计 算 45 传 动 零 件 的 设 计 计 算 5-66 齿 轮 传 动 设 计 计 算 77 轴 的 设 计 计 算 及 校 核 8-118 轴 承 的 设 计 11-139 键
2、连 接 的 选 择 及 校 核 1310 联 轴 器 的 选 择 1411 箱 体 的 设 计 14-1512 密 封 和 润 滑 的 设 计 1613 减 速 器 附 件 的 确 定 及 说 明 1614 设 计 小 结 1715 参 考 文 献 173传动装置的总体方案设计【1】分析确定方案通常原动机的转速与工作机的输出转速相差较大，在他们之间常采用多级传动来减速。齿轮传动具有承载能力大、效率高、允许速度高、尺寸紧凑、寿命长等特点，因此在传动装置中一般应首先采用齿轮传动。在该装置中无特殊要求可以采用直齿圆柱齿轮。带传动具有传动平稳吸振等特点，且能起过载保护的作用。但由于它是靠摩擦力来工作的
3、，在传递同样功率的条件下，当带速较低时，传动结构尺寸较大。为了减小带传动的结构尺寸，应将其布置在高速级。【2】电动机的选择（1）确定电动机的功率根据原始数据：运输带拉力 F = 2300 N 运输带速度 v = 2.2 m/s 滚筒直径 D = 330 mm工作机所需要的功率: Pw= Pwv10= 2300 102.= 5.06 kw= 总 123245V 带的传动效率轴承的传动效率2齿轮的传动效率3联轴器的传动效率4滚筒的传动效率5= 0.960.990.970.990.96 = 0.868总电动机所需的功率:Pd4= = kw = 5.829kwPdw86.05(2) 确定电动机的转速传
4、动比分配工作机转速： = = = 127nmDv卷 筒*10630*4.1.26minr总传动比： = = = = 11.34i总 工 作 机 轴 的 转 速电 动 满 载 转 速 nwm27= 2 4 = 3 5带 i齿= * i总 带 i齿设 = 2.5 ， 则 = = = 4.53带 齿 i带总 5.241电动机转速： n = (2 4) * ( 3 5) = 762 2540 nwminr查表 12-1 选择电动机的型号为 Y132M-4电动机功率： = = 5.829 kw Pod满载转速 ： = 1440minr电动机转速： = = 14400【3】计算传动装置的运动参数及动力参数
5、转矩 ： = 9550 = 9550* = 38.66 NmT0np0140829.5输入轴 mNrkwiTnPi68.92*950n57.214.6.*89.*0101101 5输出轴 mNrkwiTnPi3.40*950in15.273.463.90*.*12122122 【4】传动零部件的设计计算带传动确定计算功率并选择 V 带的带型(1) 由表 13-8 得 = 1.2 , 故：KA= * = 1.1 * 5.829 = 6.412 kwPCd(2) 根据 = 6.412 kw ， = 1440 ， 选用 A 型 。n0minr(3) 设： 大、小带轮基准直径 、 12由表 13-9
6、得： 应不小于 75, ， 所以取 = 100 mm1 d1= ( 1 ) = * 100 * ( 1 0.01 ) mm 247 d2n1057640mm(: v 带传动的滑动率)由表 13-9 得： = 250 mm 2(4) 验算带速V = = = 7.536 10*6nd6014*.3sm带速在 5 25 范围内 ， 合适 。sm（5） 求 v 带基准长度 和中心距 a Ld初步选取中心距= 1.5 * （ + ）= 1.5 *（100 + 250 ）= 525 mma0120.7 * （ + ） 1201a2合适 。（7）求 v 带根数 Z 由式 13-5 得 ：Z = kPlc0=
7、 1440 ， = 100 mm ，n0minrd1查表 13-5 得： = 0.17kw ( 单根普通 v 带 i 1 时额定功率的增量)0由 = 168.688 查表 13-7 和 13-2 得：1= 0.95 （包角修正系数） = 1.03 （带长修正系数）kklZ = = 2.191603.1*95)7.082.(46取 3 根 。（8）求作用在带轮轴上的压力 Fa查表 13-1 ，得 q = 0.1 , 故可得单根 V 带的初拉力mkg7= * ( -1 )+ F0ZVPc5K5.2qv2= * ( -1 )+ 0.1*7.536*7.53636.7419.0= 237N作用在轴上的
8、压力= 2Z sin = 2*3*237* sin N = 1379NFa021268.1【5】齿轮传动设计计算(1)材料及确定许应力查表 11-1小齿轮用 45 刚调制，齿面硬度为：197286HSB =600Mpa =400Mpa1HLim1FE大齿轮用 45 刚正火，齿面硬度为：156217HSB =600Mpa =400Mpa2i 2由表 11-5 ， 取 = 1 , = 1.25SHF= = 600Mpa = = 320Mpa1H1lim1FES1= = 600Mpa = = 320Mpa2HS2li 1FE2(2)按齿面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，取载荷系数 K = 1
9、，齿宽系数 = 0.8小齿轮上的转矩：P = * * = 5.54kwd带 轴= 9.55 * * = 0.92* N*mT106np105取 = 188 （查表 11-4）ZEd1321*2HEZudk76.52mm8取齿数 =30 ，则 = u = 128Z121故实际传动比：i = = 4.271模数 = = 2.55mmm1Zd齿宽 = * = 76.5mm ,取 =80mm , = 85mmbb21按表（4-1）= 3mm ,实际的 = * = 90mm , = * = 384mmd1d2Zm轴中心距 = = 237mma2(3) 验算齿轮弯曲强度查图 11-8 和 11-9齿形系数
10、：小齿： = 2.6 = 1.62YFa1Sa1大齿： = 2.22 = 1.8222由上可得：= = 51.93 Mpa 320Mpa1F12ZbmYKTSaF= = 49.81Mpa = 240Mpa2F112SaF1F安全(4) 齿轮圆周速度V = = 2.71 6 10*6ndsms对照表 11-2 可知选用 8 级精度是合适的。【6】轴的设计计算及校核(1)选择轴的材料：由已知条件可知减速器传递的功率属中小功率 选 45 钢调制=650Mpa =60MpaBb19 由表 14-2 c = 118-107dc3nP所以 =37.45-41.30mm3考虑到轴的最小直径处要装联轴器，会有
11、键槽存在故直径加大 3%-5% 取 38.57-43.36mm由手册取标准直径 = 40mmd1(2)设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧；轴的外伸端安装半联轴器。（a）确定轴上的零件的位置和固定方式(b) 确定各轴段的直径轴段 1 外伸端直径最小 =40mmd1轴段 2 上应有轴肩（对安装在轴段 1 上的联轴器进行定位）为顺利地在轴段 2 上安装轴承轴段 2 必须满足轴承内径的标准，故轴段 2 的直径 =45mmd2轴段 3 上安装齿轮 取 =50mm3轴段 4 =60mmd轴查轴承 6209 型滚动轴承的安装高度为 3.5
12、=4.5+2 x 3.5=52mm5（3)确定各段长度轴段 3 的长度为 68mm 为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为 15mm。为保证轴承安装在箱体轴承度孔中 (轴承宽为 B=18mm)并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为 5mm，则轴承支点距离为 128mm.根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定的距离的要求，取轴段 2 的长度为1080mm,取轴段 1 为 75mm 在轴段 1 , 3 上为口键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应轮毂宽小约 5-10mm 键宽轴 1 键 b * h=12 * 8 轴 3 键 14 *
13、9=b* h（4）选轴的结构细节如图角，倒角退刀槽等尺寸按设计结果画出轴的结构草图。按弯扭合成强度校核轴径（a）画出轴受力图(b) 作水平面内弯矩图，支点反力为= = 2086.72NFt2dT大齿分度圆直径 = =384mmD12= = =1043.26NHABt截面的弯矩为： =75096N*mmMHI截面的弯矩为： =41535N*mmI作垂直面内的弯矩图（图 d）支点反力为= * =734.4Frtan= = =367.2NrArB2截面弯矩为： = * =26438.4N*mmMrIFrA2L截面弯矩为： =14320.8N*mmrI（5）作合成弯矩图（图 e）M = 2VH截面：
14、= 79849N*mmI截面： = 43093N*mmI11（6）作转矩图（图 f）T=9.56* * = 407292N*mm610nP（7）求当量弯矩因减速器单向运转，故可以为转为为脉动循环，变化，修正系数又为 = 0.6截面： = = 257089N*mmMeITI22截面： = =248146N*mmII（8）确定危险截面及校核强度由图可知截面，所受转矩相等，但 MeMe 且轴上还有键槽，故截面为危险截面，由于轴径 d1d2 故也应对截面进行校核： = =20.56Mpa =24.38-27.14mm 加大 3%-5% =24.95-28.5mmd31npbd=25mm 轴段 1 的直
15、径12=30mm 轴段 2 的直径2d=35mm 轴段 3 的直径3=45mm 轴段 4 的直径4=36mm 查表得 6206 型滚动轴承的安装高度为 3.5mm5【7】轴承的设计轴承的选择选择轴承型号为 6209 ，根据任务书规定使用寿命为：一天两班制，使用期限为 10年（每年按 300 天计算）= 300*10*16 = 48000hLh(1) 先求当量动载荷 P0因该向心轴承受 和 的作用；必须求出当量动载荷 计算时用到的径向系数Fra P0X 轴向系数 Y 要根据 值查取而 是轴承的径向额定静载荷，在轴承型号为选出前Coror暂不知道，故用公式算法。= = 367.2N 且 =0r2I
16、 a= 0 eFra根据表 1611 X=1 Y=0P= =367.2N r查教材表 16-8 得 =1 查教材表 16-9 得 =1ft fp且该轴承为深沟球轴承，故取 = 3查手册选轴承型号 6209 查得 = 31.5kw = 20.5kwCror(2) 计算所需的径向基本额定动载荷值13= = 2839 NCr 160*Lfhtpn 31.5 kw r故 6290 适用。轴承的选择（1）选择轴承型号为 6207其 P= = = 367.2N 且 =0Fr2I Fa查教材表 16-8 得 =1 查教材表 16-9 得 =1ft fp查手册选轴承型号 6207 查得 = 25.5kw =
17、15.2kwCror(2) 计算所需的径向基本额定动载荷值= = 4088 NCr 160*Lfhtpn 25.5 kw r故 6207 符合要求。【8】键连接的选择及校核（1）II 轴轴段 1 上的键选用 45 钢，查教材表 10-10 得 =100120Mpap根据轴段 1 直径查教材表 10-9 得 b=12mm ,h=8mm,L=70mm= =71.46100120MpapdhlT4符合条件轴段 3 上的键14选用 45 钢，查表 10-10 得 =100120Mpap根据轴段 3 直径查教材表 10-9 得 b=14mm ,h=9mm,L=70mm= =50.8100120Mpapd
18、hlT4符合条件（2）I 轴轴段 1 上的键选用 45 钢，查表 10-10 得 =100120Mpap根据轴段 1 直径查教材表 10-9 得 b=8mm ,h=7mm,L=45mm= =63.3100120MpapdhlT4符合条件轴段 3 上的键选用 45 钢，查表 10-10 得 =100120Mpap根据轴段 1 直径查教材表 10-9 得 b=12mm ,h=8mm,L=80mm= =21.8100120MpapdhlT4符合条件【9】联轴器的选择根据 II 轴轴段 1 的直径及 II 轴的转矩由工作情况，查教材表 17-1，选择工作情况系数 =1.5KA计算转矩：= * =604
19、.995N*mTCKA2查手册表 8-7，选择弹性柱销联轴器15选取公称转矩为 1250N*m故确定联轴器型号为 LX3 型。【10】箱体的设计箱体壁厚 = 0.025a+1mm=0.025237+1=6.925mm8mm箱盖壁厚 =0.02a+1=0.02237+1=3.51+1=5.748mm1箱盖凸缘厚度 =1.5=12mm b1箱座凸缘厚度 =1.51=12mm箱盖凸缘厚度 =2.5=2.58=20mm2地脚螺栓直径 df=0.036a+12=20.532mm 取整偶数 20mm地脚螺钉数目 a250，n=4轴承旁联结螺栓直径 =0.75df=15.399mm，取 16mmd1盖与座联
20、接螺栓直径 =（0.50.6）df=10.266123192mm 取 =12mm2 d2轴承端盖的螺钉直径 =（0.40.5）df=8.212810.266mm3窥视孔盖螺钉直径 =（0.30.4）df=6.15968.2128mmd4连接螺栓 的间距 = 1502002l定位销直径 =（0.30.4） =8.49.6mm2、 、 至外箱壁距离 = 26/22/16df12C1、 至凸缘边缘距离 = 24/14122凸台高度 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准h外箱壁至轴承座端面距离 = + +（510）l1216铸造过渡尺寸 、 （表 1-38）xy大齿轮顶圆与箱体内壁的距离 1.
21、2=1.28=9.6 取 =10mm1l 1l齿轮端面与内箱壁距离 = 82l箱座的肋厚 =0.85 7mm m箱盖的肋厚 =0.85 7mm11轴承端盖外径 =D+(55.5) =90+（55.5）8 = 131.064146.463mm D2d3轴承旁连接螺栓距离 S2【11】密封和润滑的设计（1）密封由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机，所以可选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄露间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。（2）润滑对于齿轮来说，由于传动件的圆周速度 v12m/s，
22、采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离 H不应小于 3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动，每传递 1KW 需油量 =0.350.7 。V03m对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。【12】减速器附件的确定及说明（1）窥视孔及盖窥视孔是用来检查传动件的啮合情况，齿侧间隙接触斑点及润滑情况等。箱体内的润滑油也由此孔注入，但为了减少油内的杂质进入箱内，可在窥视孔口处装一过滤网
23、。窥视孔通常开在箱盖的顶部，且要能看到啮合区的位置。其大小可视减速器的大小而定，但至少能将手伸入箱内进行检查操作。窥视孔要有盖板。盖板可用钢板的材料制成，用 M8 的螺钉紧固。：（2）透气孔减速器工作时，箱体内的温度和压力都会升高，热涨的气体可以通过透气孔。减速器工作时，箱体内的温度和压力都会升高，热涨的气体可以通过透气孔及时排出，使箱体内、外压力平衡，使得密封件不受高压气体的损坏。透气孔多装在箱盖的顶部或窥视孔盖上。 dD1SLla1dM27 1.515 36 4 32 106 317（3）排油口为了换油和清洗箱体时排出油污，应在油池最低处设置排油孔。平时排油口加油封圈用螺栓堵住。螺栓直径约
24、为箱体壁厚的 23 倍。放油螺塞和箱体接合面应加防漏用的垫圈。（4）定位销为了确定箱座与箱盖的相对位置，并保证每次拆装厚轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，应在精加工轴承底孔前，在上箱盖和下箱座的联接凸缘上配装两个定位销。两定位销应布置在箱体对角线方向，距箱体中线不要太近；此外还要考虑加工和拆装方便，并且不与其他零件干涉。定位销是标准件，采用圆锥销，直径为箱体凸缘联接螺栓直径的 0.7-0.8 倍左右，便其长度应大于箱体联接凸缘总厚度，标记：圆锥销 GB117-86 308A（5）启盖螺钉启盖螺钉的直径与箱盖凸缘连接螺栓直径相同，其长度应大于箱盖凸缘的厚度。其端部应为圆柱形半圆柱形，以免
25、在拧动时将其端部螺纹破坏。【13】设计小结机械设计课程设计是我所花费时间与精力最多的课程设计，老师对我们要求比较严格，在严格的操练之下，我收获很大。此时，我由衷地要对我们的所有的指导老师说声谢谢，是老师在百忙之中挤出宝贵的时间辅导我们，为我们纠错指正。机械设计课程设计历时 2 周，内容涉及大学以来所有与专业课程相关的知识。它是一种很好的把理论与实际结合起来的训练。理论与实际的脱节是我们以前不甚注意的，然而这次的经历令我为此付出了沉重的代价。许多自己认为可行的设计，经过查阅相关手册，通过详细计算，我才发现很多东西都不可以用，不得不修改。可是改则“牵一发而动全身” ，设计内容之间环环相扣，修改起来
26、非常麻烦。但经过努力还是搞定了。画图也是一样，所有尺寸与结构都有着联系，并且它的数据来自设计说明书，所以还要不时查阅说明书，保证准确性和一致性。设计与绘图结束并不意味着大功告成，修改也是一个不小的问题。设计说明书要按照规定的格式，图纸也有严格的要求。经过检查才发现原来的得意之作原来存在很多问题。修改起来很不方便。这个阶段也是老师最劳累的时候，她很认真，超级负责地检查每一位同学的设计，同时还要忙其他的工作，非常劳累。因此我觉得老师比我们更辛苦，真的谢谢您。不管怎样，经过无数次的设计与修改，我终于完成了这个工程浩大的课程设计。通过这次设计我感慨很深。在巩固知识，全面了解机械基础知识的同时，我突然想到自己今后的工作将会是怎样。一个课程设计尚且如此，那一个真正的机械设计人员将要面对什么呢？机械行业是世界传统行业，多年的累积，机械方面已经包含了相当丰富的知识。所以我今后要学习更加努力，不仅熟练掌握 Word 和 Auto CAD ,这些工具软件，还要 更多更好地掌握专业知识。我知道自己欠缺的知识还有很多，但今后我会不断努力，努力提高自己。最后，再次感谢老师的辛勤教导。18【14】参考资料【文献 1】机械设计基础主编：杨可桢、程光蕴、李仲生高等教育出版社 1979 年 5 月【文献 2】机械设计课程设计手册主编：吴宗泽、罗圣国高等教育出版社 1992 年 3 月
