1、机械设计课程设计报告带式运输机传动装置设计目 录第一章 4机械设计课程设计任务书 41.1 设计题目： .41.2 原始数据： .41.3 工作环境： 41.4 传动装置参考方案： 4第二章传动装置的运动和动力参数计算 42.1 传动效率的确定 42.2 确定电动机的功率 62.3 确定电动机转速和型号 62.4 传动装置的总传动比和传动比分配 72.4.1 计算各轴的转速 .72.4.2 计算各轴的输入功率 72.4.3 各轴输入转矩 .8第三章 齿轮传动的设计 83.1 设计参数 .83.2 选定齿轮类型 83.3 按齿面接触强度设计 93.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计： .93.1
2、.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 .103.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度： .113.1.6 验算效率 ： 123.1.7 校核蜗轮的齿面接触强度： .123.1.8 热平衡校核，初步估计散热面积 A133.1.9 精度等级公差和表面粗糙度的确定： 133.2 齿轮传动的设计： .133.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 133.2.2 按齿面接触疲劳强度设计 .143.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 163.2.4 几何尺寸计算 173.2.5 齿轮结构设计 18第四章 轴的设计计算 194.1 蜗轮轴的设计 .194.1.1 轴的材料的选择，确定许用应力： .194.1.2
3、按扭转强度，初步估计轴的最小直径 ： 19mind4.1.3 轴承类型及其润滑与密封方式： 194.1.4 轴的结构设计: .204.2 蜗杆轴的设计 .214.2.1 轴的材料的选择，确定许用应力： .214.2.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 .224.2.3 轴承类型及其润滑与密封方式： .224.2.4 轴的结构设计 .224.3 齿轮轴的设计 .244.3.1 轴的材料的选择，确定许用应力： .244.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 .244.3.3 轴承类型及其润滑与密封方式： .244.3.4 轴的结构设计 .244.4 轴，键和轴承的强度校核 .264.4.1
4、蜗轮轴、键的强度校核： .264.4.2 蜗杆轴承的强度校核： .28第五章 箱体的设计计算 295.1 箱体的结构形式和材料 .295.2 铸铁箱体主要结构尺寸和关系 29第六章 键等相关标准的选择 316.1 键的选择 316.2 联轴器的选择 316.3 螺栓，螺母，螺钉的选择 316.4 销，垫圈垫片的选择 32第七章 减速器结构与润滑的概要说明 327.1 减速器的结构 .337.2 减速箱体的结构 337.3 轴承端盖的结构尺寸 337.4 减速器的润滑与密封 337.5 减速器附件简要说明 33第八章 设计小结 34第一章 机械设计课程设计任务书1.1 设计题目：带式运输机传动装
5、置（齿轮-蜗杆）1.2 原始数据：运输带工作拉力=2.0kN 运输带工作速度=0.6m/s 滚筒直径=312mm1.3 工作环境：工作情况： 两班制，连续单向运转，载荷较平稳；工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 35C 左右；使用折旧期 8 年，4 年大修一次；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产1.4 传动装置参考方案第二章 传动装置的运动和动力参数计算2.1 传动效率的确定选择一级减速器和蜗杆传动，传动装置的总效率= =总联 轴 器 闭 式 齿 轮 蜗 杆轴 承 滚 筒715.096089032 2.2 确定电动机的功率电动机所需工作功率： =2.00.6/0.715=1.6
6、78kw总/FVP2.3 确定电动机转速和型号计算滚筒的转速：n=601000V/（D）=36.7r/min根据手册一级减速器的传动比为 i1=22.5，蜗杆的传动比为 i2=1040，所以总的传动比为 i=20100，求得电动机的转速为 477.11729.6r/min，符合范围的有1500r/min ，1000r/min 和 750r/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，选定型号为型号 Y112m-6 额定功率 2.2kw 满载转速940r/min总传动比为 25.61型号 Y100Li-4 额定功率 2.2kw 满载转速1430r/min总传动比为
7、 38.96综合上述选择型号 Y100Li-42.4 传动装置的总传动比和传动比分配总传动比的计算 i 总=n 电机/n 滚筒=1430/36.7=38.96，选齿轮的传动比为=2，选择蜗杆的传动比 = / =38.96/2=19.51i 2i12.4.1 计算各轴的转速减速器高速轴： =1430r/min1n减速器低速轴： =1430/2=715r/min2涡轮轴： =715/19.5=36.7r/min32.4.2 计算各轴的输入功率减速器高速轴： = =1.6780.99=1.66kw1P联 轴 器减速器低速轴： = =1.660.990.98=1.61kw2轴 承 齿 轮涡轮轴： =
8、=1.610.80.99=1.28kw 3蜗 杆 轴 承2.4.3 各轴输入转矩减速器高速轴：T1=9550 / =95501.678/1430=11.2 N.m1Pn减速器低速轴：T2= 9550 / =95501.61/715=21.5N.m 2涡轮轴：T3=9550 / =95501.28/36.7=333.1N.m3第三章 齿轮传动的设计3.1 设计参数小齿轮转速 =1430r/min，齿数比 u=2，输入功率 =1.678kw，工作时间为 4 年1n 1P（按每年 300 天） ，每天 16 小时3.2 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）运输机为一般工作机器，速度不高，所以选择
9、7 级精度2）材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40cr（调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 2403）选小齿轮齿数为 =20，大齿轮齿数为 =401z2z3.3 按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行计算，即 32112. HEdt ZuKTd3.3.1 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数 Kt=1.32）小齿轮的扭矩 T1=11100N.mm3）由表 10-7 选取齿宽系数 d=14）由表 10-6 查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8Mpa 215）由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 HLim=600
10、Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限 2HLim=500Mpa。6）由式 10-13 计算应力循环次数= =6014301（30028 4）=1.651Nhin60 910=1.65 /2=8.2529807）由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 =0.90， =0.951HNK2HN8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（10-12）得MpasKpaHN5.2509. 46.2lim21li1 3.3.2 计算1）试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值。td1HmZuTKdHEdtt 9.32)5.2819(.03.2)(1.32.1 2）计算圆周速度 V。smnv
11、t /46.210639.1063）计算齿宽 b。dt .14)计算齿宽与齿高之比模数 mzmtt 645.120/9.31齿高 8.7370.3.5. hbt5）计算载荷系数根据 V=2.46m/s,7 级精度，由图 10-8 查得动载荷系数 ；10.VK直齿轮， ；1FHK由表 10-2 查得使用系数 ；A由表 10-4 用插值法查得 7 级精度，小齿轮相对支承对称布置时，。407.1HK由 ， ，查图 10-13，查得 ；故载荷系数：89hb40.1HK27.1FK540.1.VA6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得mKdtt 9.34.1579.321 7
12、）计算模数 m,75.201z3.4 按齿根弯曲强度设计由式（10-5 ）得弯曲强度设计公式为 31)(2FSatdYZKTm3.4.1 确定公式内的各个计算数值1）由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 =500MPa；大齿轮的1FE弯曲强度极限 =380MPa2FE2）由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 =0.85 =0.881FNK2FN3)计算弯曲疲劳许用应力。去弯曲疲劳系数 S=1.4，由式（ 10-12）得MPaSKFENF 86.234.1085752211 4）计算载荷系数 K。4.17FVA5)查取齿形系数。由表 10-5 查得 。8.2,0.1FaFaY6）查取
13、应力校正系数。由表 10-5 查得 73.1,5.21sasa7）计算大、小齿轮的 并加以比较。FSY0285.6.2387149.5.21FSaFY大齿轮的数值大。3.4.2 设计计算mm27.10859.214.3 m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，面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，可取由弯曲强度算得的模数 1.27 并就近圆整为标准值 m=1.5，按接触强度算得的分度圆直径 mm，算出小齿轮的齿数089.31d245.mz大齿轮齿数 82
14、这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmzd725.14836221（2）计算中心距a42361（3）计算齿轮宽度mdb361取 Bm4,624.涡轮蜗杆传动的设计4.1 选择蜗杆传动类型根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）4.2 选择材料蜗杆材料：45 钢；蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度 45-55，涡轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造，轮芯用灰铸铁 HT100 制造。4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计
15、，在校核齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12） ，传动中心距322HEZKTa4.3.1 确定作用在涡轮上的转矩 2按 =2，估取效率 =0.8， =335160.8N.cm1z4.3.2 确定载荷系数 K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 =1，由表 11-5 选取使用系数 =1，由于KAK转速不高，冲击不大，可动载荷系数 =1.05，则 K= =1 1 1.05=1.05VAV4.3.3 确定弹性影响系数 EZ因选用的是铸锡磷青铜和钢蜗杆相配，故 =160EZ21MPa4.3.4 确定接触系数 先假设蜗杆的分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.35，从图 11-18 中可查得1dad1
16、=2.9。4.3.5 确定许用接触应力ZH根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRc，可从表11-7 中查得蜗轮的基本许用应力 =268MPa，应力循环次数 72 1046.8)3082(7.36106 hLjnN寿命系数 .4.87HK则 = =0.766 268=205.3mpaHN4.3.6 计算中心距 cma 2.17269.108.350.13 2取中心距 =125，因 i=19.5，故从表 11-2 中取模数 m=5，蜗杆分度圆直径 =50，这时1d= =0.4,从图 11-18 可查得接触系数 =2.72，因为 8箱盖箱座肋厚 m1 8m
17、1轴承端盖外径 2D201轴承旁连接螺栓距离 s 201盖与座连接螺栓直径 2d103.1.2 箱体内壁的确定箱体前后两内壁间的距离由轴的结构设计时就已经确定，左右两内壁距离通过低速级大齿轮距箱体内壁的距离也同样可以确定。箱体下底面距低速级大齿轮齿顶圆距离大于3050mm，由此可以确定下箱体的内壁距大齿轮中心的距离。3.2 减速器附件的确定视孔盖：由3表 114 得，由是双级减速器和中心距 ，可确定视孔盖得结构尺寸。ma425透气孔：由3表 115 得，选用型号为 的通气塞5.16M液位计：由3表 710 得，选用 型号的杆式油标排油口：油塞的螺塞直径可按减速器箱座壁厚 22.5 倍选取。取螺
18、塞直径为 16mm.起盖螺钉：起盖螺钉数量为 2，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，取螺钉直径为 10mm定位销：由表 31 的定位销直径为 8mm吊环：由3表 113 得，吊耳环在箱盖上铸出。根据表 31 中确定的尺寸可以确定吊耳环的尺寸。4.润滑 密封及其它4.1 润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速级齿轮浸入油里约 0.7个齿高，但不小于 10mm，低速级齿轮浸入油高度约为 1 个齿高（不小于 10mm）,1/6 齿轮。2.轴承的润滑轴承采用润滑油进行润滑，润滑油直接采用减速器油池内的润滑油通过输油沟进行润滑。4.2 密封为保证机盖与机座连接处密
19、封，连接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精创其表面粗糙度为 Ra=6.3。密封的表面应进过刮研，而且凸缘连接螺柱之间的距离不应过大应均匀分布。轴承端盖选用凸缘式轴承盖易于调整，采用密封圈实现密封。端盖直径见表 31。密封圈型号根据轴承直径确定。密封圈材料为半粗羊毛毡。4.3 其它（1）装配图图纸选用 A1 的图纸，按 1：2 的比例画。（2）装配前零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机内不许有任何杂物存在，内壁图上不被机油侵蚀的涂料两次。（3）齿啮合侧隙用铅丝检验不小于 0.6mm，铅丝不得大于最小侧隙的四倍。（4）用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于 40%，按齿长接触斑点不小于 50%，必
20、要时间可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。（5）应调整轴承轴向间隙，F35 为 0.030.008mm F45 为 0.060.12mm F750.080.15mm.检查减速器剖封面，各接触面积密封处，均不许漏油，剖封面允许涂密封油漆或水玻璃，不许使用任何填料。（6）机内装 N68 润滑油至规定高度（7）表面涂灰色油漆。5.总结大学以来学了理论力学 ， 材料力学 ， 机械原理 ， 机械设计 ， 互换性与测量基础 ， 工程材料与成型技术基础 ，还真不知道它们有什么用，我能将它们用在什么地方。通过这次课程设计，我发现以前学的理论基础课程还不是很牢固，没有真正联系实际。自己设计的数据和实践有很大差距
21、，有的不符合机械设计指导书上的要求，还有就是知识的遗忘性大，不会将所学的知识融会贯通等等。通过这次设计我发现搞机械设计这一行需要自己有丰富的经验和牢固的基础理论知识。这次设计过程中好多内容是参考书上的，很多数据的选取都是借鉴书上的数据，还有很多数据是自己选的不知道何不合理，好多设计的关键地方都是在老师的指导下完成的。毫无疑问，我们的设计的内容有好多错误的地方。我们设计的减速器也很难经的起实践的考验。不过，这次设计毕竟是自己第一次将所学的知识联系到实践中，有很多设计不合理的地方那是必然的。通过这次设计我了解了一些设计的步骤和准则。我们不能违反这些准则否则我们的设计将会出错。这次设计也培养了我一些
22、良好的习惯比如，设计时要专门准备好草稿纸，在稿纸上一步一步将自己的设计内容写清楚等。搞机械这一行需要有严谨的作风，我这次设计过程中始终记住了这一点。设计过程中有好多数据有错误或则不合理，但不是很严重，好多同学都忽略了。这次我没有像以前那样忽略这些小的细节。在这次设计过程中我还发现我有些应用软件如 cad,rord 等使用起来不是很熟练，机械手册查起来不熟练等问题，接下来在这些方面我还要进一步的加强。总之，这次设计培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力。参考文献参考文献1濮良贵、纪名刚.机械设计.8 版.北京：高等教育出版社， 2006.52席伟光、杨光、李波.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社， 2003.3吴宗择、罗圣国.机械设计课程设计手册.3 版.北京：高等教育出版社， 2006.
