1、上海工程技术大学课程设计（论文）上海工程技术大学机械设计 课程设计说明书设计题目 铸工车间自动送砂带式运输机传动装置的设计飞行学院 院（系）航空器械维修 专业班级 学号设计人 刘 辉 指导老师 张 超完成时间 2 015 年 7 月 17 日机械设计课程设计任务书班级代号 学生姓名 刘 辉 指导教师 张 超 下达日期 2015 年 7 月 6 日1. 题目：铸工车间自动送砂带式运输机传动装置的设计。2. 设计任务：（1）减速器装配图（1 号）1 张（2）低速轴工作图（3 号）1 张（3）大齿轮工作图（3 号）1 张（4）设计计算说明书1 份（5） 设计草图 （0 号）1 张3. 设计时间201
2、5 年 7 月 6 日至 2015 年 7 月 17 日4. 传动方案4. 设计参数（1） F：运输带拉力（kN） F=2.8KN（2） V：运输带速度（m/s） V=1.4 m/s（3） 卷筒直径（mm) D=400mm5. 工作条件机械设计课程设计（说明书）设计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机二班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限 8 年，运输带速度允差 5。目录一. 传动方案 11.1 电动机 11.1.1 电动机的类型和结构选择 11.1.2 电动机容量 11.1.3 电动机的额定转速 11.1.4 电动机型号机安装尺寸 .21.
3、2 传动比分配 31.2.1 传动装置应有的总传动比 31.2.2 各级传动比的分配及其说明 31.3 各轴转速、转矩及传递功率 31.4 联轴器 41.4.1 选型说明 41.4.2 联轴器型号 41.5传动方案说明 .5二. 各级传动 62.1 V 带传动 62.1.1 V 带传动设计计算 62.1.2 带轮的结构设计 82.2 齿轮传动 .82.2.1 齿轮结构设计 11三. 轴及轴毂联接 .113.1 减速器各轴结构设计 113.1.1 低速轴 .113.1.2 高速轴 .12机械设计课程设计（说明书）3.2 减速器各轴强度验算 123.2.1 高速轴 .123.2.2 低速轴(略)
4、.143.3 键联接工作能力验算 143.3.1 轴与大齿轮周向固定的键 .15四. 减速器的润滑与密封 .174.1 齿轮传动的润滑方式 174.2 滚动轴承的润滑方式 174.3 减速器润滑油面高度的确定 174.4 油量验算 184.5 减速器各处密封方式 18五. 减速器箱体及其附件 .196.1 箱体 196.2 主要附件 20七. 小结 .23八. 参考资料目录 .23机械设计 课程设计（说明书）1设计计算及说明 结果一. 传动方案1.将带传动布置于高速级将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，
5、减少噪声的特点。2.选用闭式斜齿圆柱齿轮闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。3.将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。1.1 电动机1.1.1 电动机的选型说明根据电源及单向传动、双班制等工作条件和要求，选用一般用途的 Y（IP44）系列三相异步电动机,它为卧式封闭结构。
6、1.1.2 电动机容量（1）传动装置的总效率： 2总 带 轴 承 齿 轮 联 轴 器 滚 筒=0.960.9820.970.990.96=0.85（2）电机所需的工作功率： 10FvP工 作 总电动机选型：三相异步电动机，卧式封闭结构。= 0.85设计计算及说明 结果=(28001.4)/(10000.85)=4.61kW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： 601vnD滚 筒=(6010001.4)/(400)=66.88r/min4、确定电动机型号工作转速 nw=601000V/3.14/D= 66.88r/min，V 带传动比范围为 2-4，一级圆柱齿轮减速器传动比范围为 3-5，因此
7、理论传动比范围为： 6- 20。可选择的电动机转速范围为 401.28- 1337.6r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y132M2-6，额定功率 Pen= 5.5kW，满载转速为 nm= 960r/min，同步转速为 nt= 1000r/min。1.1.3 电动机的额定转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由书2P4 表 2-1 查得 V 带传动常用传动比范围取 i 带=3，单级圆柱齿轮传动比范围 i 齿 =3.64 ，则电动机转速可选:P 工作=4.61KW电动机型号Y132M2-6机械设计课程设计（说明书）3设计计算及说明 结果nd=nw
8、 i 带 i 齿 = 8833.64=960 r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动，减速器的传动比，宜选同步转速为 960r/m。1.1.4 电动机型号机安装尺寸已知 P 工作 =4.61 kw，同步转速 n =960r/min由书2 p196 表 20-1，选定电动机型号为 Y132M2-6电动机转速（r/min） 传动装置的传动比电动机型号额定功率（KW） 同步 满载电动机质量（Kg） 总传动比 V 带传动 单级减 速器Y132M2-6 5.5 1000 960 84电动机的外型及安装尺寸（表一） 查书2 P197 表 20-2 尺寸电动机型号 H A B C D
9、EF*CD G KABADACHDAABBHA LY132m2-613221617889388010*833122802101353156023818515电动机外形示意图（图一）i=10.61i 带=3i 齿=3.64设计计算及说明 结果查书2/P196 表 20-1电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）堵转转矩额定功率最大转矩额定功率质量（Kg）Y132M2-6 5.5 960 2.0 2.2 841.2 传动比分配1.2.1 传动装置应有的总传动比1、 总传动比： i 总 =n 电动 /n 筒 =960/88=10.91(传动带的鼓轮转速n=90 r/min)2、分配各级传动比
10、取齿轮 i 带 =3（ i 带 =24 合理）i 总 =i 齿轮 i 带i 齿轮 =i 总 / i 带 =3.641.2.2 各级传动比的分配及其说明传动装置总传动比是各级传动比的连乘积,即 i=i 带*i 齿 分配各级传动比时,考虑到:各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内(表 2-1),不应超过最大值,以利发挥其性能,并使结构紧凑; V 带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器中心高导致尺寸不协调，还应避免传动零件之间发生干涉碰撞。由于总传动比 i=10.91 所以暂取 V 带传动的传动比为：i 带=3单级圆柱齿轮减速器理论传动比为：i 齿 = i / i 带=10.91/3=
11、 3.64总传动比及其分配 （表二）总传动比 i V 带传动比 i带齿轮传动比 i齿10.91 3 3.641.3 传动装置的运动和动力参数轴：减速器高速轴 轴：减速器低速轴 轴：毂轮轴机械设计课程设计（说明书）5设计计算及说明 结果1.3.1 各轴理论转速电机轴： n0 = n m =960 r/min 轴： n = n 0/ i 带 = 960/3=320r/min 轴： n = n/ i 齿 = 320/4=80r/min1.3.2 各轴输入功率电机轴： P0 入= P d =4.61kw 轴： P入= P0 入1=4.610.96=4.42kw 轴： P入= P入32=4.420.99
12、0.97=4.20kw1.3.3 各轴输入转矩电机轴:T0 入= *P0 入/ n0=*4.61/960 =45859Nmm 轴:T入 =* P入/ n= *4.42/320= Nmm 轴:T入= *P入/ n= *4.20/80= Nmm1.3.4 各轴运动和动力参数汇总表（表三）项目 电机轴 轴 轴转速（r/min）960 320 80输入功率（kw）4.61 4.42 4.20输入转矩（Nmm）45859传动比 3（i 带） 3.64（i 齿） 10.91（i 总）1.4 联轴器1.4.1 选型说明由于减速器的输出轴与鼓轮轴空间位置难以固定，因此选用可移式联轴器，又由于传递扭矩不太大，故
13、选用弹性柱销联轴器。它是利用若干非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的联接。柱销通常用尼龙制成，尼龙有一定的弹性。其能补偿两轴间较大的相对位移，结构简单、更换方便。并且具有吸振和缓冲能力，且一般用于高速级中，小功率轴系的传动，可用于经常正反转，起动频繁的场合。n1=320r/minn2=80r/minP0=4.61kwP1=4.42kwP=4.20kwT0=45859Nmm设计计算及说明 结果1.4.2 联轴器型号由书2 P164 表 17-4 得：选用联轴器 HL3 4082 GB5014-85 联轴器外形示意图 （图二）联轴器外形及安装尺寸 (表四)轴孔长度J1型许用
14、补偿量型号公称扭矩 Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm) L1 LD(mm)转动惯量（kgm 2）轴向径向角向HL36305000 40 60 82 160 0.6 1 0.150301.5 传动方案说明传动方案已由设计说明书给定，为 V 带-单级斜齿圆柱齿轮传动。V 带具有挠性，故放在低速端。设计任务书规定为室内工作，即要求工作不宜在恶劣环境中进行，规定工作机双班制工作、单向运转，使用期限为 5 年，即工作及使用寿命较短。因此采用单级斜齿圆柱齿轮传动方案是合理的。1.5.1 传动装置平面布置简图 （图三）T1=NmmT2=Nmm联轴器型号HL3机械设计课程设计（说明书）7设
15、计计算及说明 结果传动装置主要参数及主要部件型号（表五）传动装置 传动装置主要参数 备注电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）堵转转矩额定功率最大转矩额定功率质量（Kg）详见表一Y132M2-6 4.61 960 2 2.2 84联轴器型号公称扭矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)D(mm)转动惯量（kgm 2）详见表四HL3 630 5000 38 160 0.6V 带轮型号 kA z v a Ld详见表六A 1.5 4 6.283 483.5 1750设计计算及说明 结果二. 各级传动2.1 V 带传动2.1.1 V 带传动设计计算已知：P d4.61kw，n
16、 d960r/min，i 带3（1）计算功率 Pc查书1P156 表 8-8，由于带式输送机载荷变动小且每天双班制工作，取工作系数 kA1.2P ck APd1.25.56.6kw（2）选择普通 V 带型号由书1P157 图 8-11 查处此坐标点位于 A 型区，选用 A 型带进行计算。（3）求大小带轮基准直径 d1、d2 由书1P155 表 8-7，A 型 V 带 取 d1=125mmd2=(n1/n2)*d1*（1-）=(960/320)*125*0.98=367.5mm取 d2=355m(4) 验算带速 vv = （d1nd）/（601000）= (125960) / (601000)=
17、6.28m/s带速在 520 m/s 范围内，因此可以选用。（5）求 V 带基准长度 Ld 和中心距 初选 0=450mmL0=2 0+(/2）*（125+355）+（d 2-d1)2/(4* 0)=1682.98mm 由书1145 表(8-2),对 A 型带取 Ld1750mm再由式（13-16）计算实际中心距： 0+（L d-L0）/2=483.5mm(6) 验算小带轮包角 1由书1P158 式 8-25 得 1=180-(d2-d1)57.3/=153.10120 合适（7）求 V 带根数Pc=6.6kw选 A 型带d1=125mm机械设计课程设计（说明书）9设计计算及说明 结果由书1P
18、158 式 8-26 得: ZP c/（P 0 +P 0） LKP0基本额定功率(P 0 =1.37KW )P 0额定功率的增量（P 0=0.11KW）故 z4.61/(1.37+0.11) 0.920.99=3.44 取 Z 为 4 根(8) 求作用在带轮轴上的压力 F0，FQ查书1P156 式 8-27 得单根带的初拉力：F0=500 Pc/Z*V（2.5/ -1）+qv 2K=(5004.61) / (46.28) （2.5/0.92-1）+0.16.28 2=214.65N查书1P159 式 8-31 作用再轴上的压力：FQ=2z F0sin1/2 = 24214.65sin(153.
19、10/2)=1693NV 带传动的主要参数（表六）带型kA z d1 d2 v a Ld FQ F0A 1.2 4 125 355 6.28 483.5 1750 1693 214.52.1.2 带轮的结构设计小带轮采用实心式，大带轮采用腹板式 2.2 齿轮传动2.2.1 齿轮传动设计计算已知：P =4.42kw；n =320r/min；i=3.64工作条件：连续单向转动；所以选用闭式软齿面斜齿齿轮 （1）选择材料及确定许用应力由书1P191 表 10-1 得：小齿轮：45#钢 调质 ，齿面硬度 260HBS Hlim1=600MPa ， Flim1=480MPa大齿轮：45#钢 调质 ，齿面
20、硬度 220HBS， Hlim2=550MPa ， Flim2=410Mpad2=355mmv=6.28m/sLd=1750mm=483.5mm 1=153.10Z=4 根F0=214.65N设计计算及说明 结果一般可靠度 S f1.25，S H=1 H1 = Hlim1/SH=600/1=600MPa F1 = Flim1/SF=480/1.25=384Mpa（2）按齿面接触强度设计齿轮按 8 级精度制造,已知电动机轻微载荷，所以取载荷系数 K 1.5,由轻型减速器软齿面对称布置得齿宽系数 a=1，传动比u=4 初步计算直径 d11.确定 d1各参数计算值： 选载荷系数 KHt=1.3 齿轮
21、传递的扭矩 T=9550P/n1=N.mm 由书1P203 图 10-20 查取区域系数 ZH=2.458 取 Z1=30 Z2= Z1u=120由式计算接触疲劳强度用重合度系数 Zt=arctan(tann/cos)= 20.612 at1=arccosz1cos(t)/(z1+2hancos()= 31.448 at2=arccosz2cos(t)/(z2+2hancos()= 23.448 =z1(tan(at1)-tan(t)+z1(tan(at2)-tan(t)/2= 1.629 =dz1tan()/= 1.587 Z= 4-3(1-)+=0.714 由1P219 式 10-23 可
22、得螺旋角系数 Z。Z= cos()=0.985 将各参数代入下式计算得：d1 58.4 mmuKTZHE)1(23( 3 ) 调整小齿轮分度圆直径1) 圆周速度 v= d1tn601000 =0.90m/sFq=1693N小带轮采用实心式大带轮采用腹板式机械设计课程设计（说明书）11设计计算及说明 结果齿宽 bb=dd1t= 58.4mm2）计算实际载荷系数 KH查书1P192 表 10-2 得使用系数 KA=1.000查书1P194 图 10-8 得动载系数 KV=1.068齿轮的圆周力。Ft=2T/d1= 4978NKAFt/b= 92N/mm1186.5 CM3因此，减速器油量适宜。4.
23、5 减速器各处密封方式内密封：由于轴承用润滑脂润滑，为了防止轴承中的润滑脂被箱内齿轮啮合时挤出的油冲刷、稀释而流失，需在轴承内侧设置挡油盘。外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，应在轴承盖的轴孔内设置密封件。由于轴承采用脂润滑、轴表面圆周速度较小且工作环境是铸工车间，综合以上因素，采用骨架式旋转轴唇形密封圈密封。其特点是密封性好、工作可靠。 型号为 2P158 表 16-10 根据直径高速轴：毡圈（F）B32528B低速轴：毡圈（F）B45658B五减速器箱体及其附件5.1 箱体减速器箱体采用剖分式结构。箱体由箱座与箱盖两部分组成，用螺栓联接起来构成一个整体。剖分面与减速器内传动件轴心线平
24、面重合，有利于轴系部件的安装和拆卸。采用 HT200 铸造箱体，水平剖分式向体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。设计计算及说明 结果箱体主要结构尺寸（表十）名称 符号 尺寸关系箱座壁厚 =10mm箱盖壁厚 1 1=10mm箱体凸缘厚度 b b1 b2箱座 b =1.5=15mm箱盖 b1=1.5=15mm箱底座b2=2.5=25mm加强肋厚 m m1 箱座 m =0.85=8.5mm箱盖 m =0.85=8.5mm地脚螺钉直径 df 0.036a+12=18.912 取 20mm地脚螺钉数目 n n=4轴承旁联接螺栓直径d1 d1=0.75df=15mm 箱盖、箱座联接螺栓直径d2 (0.50.6) df 取 10mm轴承盖螺钉直径和数目d3 n d3=8 n=4d3=10 n=6轴承盖(轴承座端面)外径D2 6308: D2= 90mm6310: D2=110mm观察孔盖螺钉直径d4 d4=(0.30.4) df=6mmdf、d1、d2 至箱壁外距离C1df: C1=26mmd1: C1=22mmd2: C1=16mmdf、d2 至凸缘边缘的距离C2 df: C2=24mmd1: C2=20mmd2: C2=14mm5.2 主要附件（1）窥视孔和视孔盖
