1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置专业 0 班设计者： 指导老师： 2009 年 12 月 27 日专业课设计课程设计说明书一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六、轴的设计计算七、滚动轴承的选择及校核计算八、键联接的选择及计算九、润滑方式的确定十、参考资料计算过程及计算说明一、传动方案拟定1设计题目名称单级斜齿圆柱齿轮减速器。2运动简图3工作条件运输机双班制工作，单向运转，有轻微振动，小批量生产，使用年限 6 年。4，原始数据1输送带牵引力 F=1100 N2输送带线速度 V=1.5 m/s3鼓轮
2、直径 D=250 mm二、电动机选择1、选择电动机的类型：按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压为 380V，Y 型。2、计算电机的容量 ：dP电机至工作机之间的传动装置的总效率：a85.0 96.0.97.0.9354321 式中：带传动效率：0.95； 滚子轴承传动效率：0.9912圆柱齿轮的传动效率：0.97； 弹性联轴器的传动效率：0.993 4卷筒的传动效率：0.965已知运输带的速度 v=0.95m/s：kwadP kwFvw10所以： kwvwad 03.296.085.10110 从表 22-1 中可选额定功率为 3kw 的电动机。3、确定电机转速：卷
3、筒的转速为： min/65.14204.3.6106rDvn按表 14-8 推荐的传动比合理范围，取 V 带传动比 421单级圆柱齿轮减速器传动比 ，则从电动机到卷轴筒的总传2i动比合理范围为： 。48i故电动机转速可选的范围为： min/2759165.14)28( rnid 符合这一范围的转速有：1000r/min、1500r/min，；综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第 1 种方案比较合适，因此选用电动机型号为 Y100L2-4，其主要参数如下：型号功率（KW）转速（r/min）堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y100L2-4 3 1420 2.2 2
4、.2额定功率kW满载转速K HD A D E F G H L AB3 1420 12 245 160 28 60 8 24 100 380 205三、计算总传动比及分配各级的传动比：总传动比： 39.1265.140ni卷 筒总分配传动比：取一级斜齿圆柱齿轮的传动比： ，51i则一 V 带的传动比： 48.2539.10i四、运动参数及动力参数计算：将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、2 轴、3 轴、4 轴，依次为电机与轴 1，轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 3 与轴 434210之间的传动效率。1、 各轴转速：1 轴： min/58.7248.21001 rin2 轴 in/
5、5.145.12 ri卷筒轴： min/.423rn2、各轴输入功率，输出功率：输入功率：1 轴： kwPPdd 93.15.03.2101 2 轴： KW.7.932112卷筒轴： PP 8.1.0.1.4233423 输出功率：1 轴： KWp91093.1211 2 轴： P8.22卷筒轴： KWpP85.19.087.1233 3 各轴输入转矩，输出转矩：电动机的输出转矩： mNnPTdd *65.13420.959501 轴输入转矩： 9.8.7111 2 轴输入转矩: mN*3.5.495095022卷筒轴输入转矩： nPT97.1.834 输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率 0.
6、99。运动和动力参数计算结果如下表：功率 P （KW） 转矩 T （N*m）轴名输入 输出 输入 输出转速（r/min）传动比 效率电动机轴2.03 13.65 1420 5 0.951 轴 1.93 1.91 32.19 31.87 572.582.48 0.962 轴 1.91 1.89 159.31 157.72 114.5卷筒轴 1.87 1.85 155.97 154.41 114.51.00 0.98五、传动零件的设计计算：1.设计 V 带（1）确定 V 带型号kA=1.2 PC=KAP=1.23=3.6KW根据 =3.6KW =1420r/min,选择 A 型 V 带，取 。c0
7、n md901大轮的基准直径： 。取7.28.48.2)1(02 di。md24为带传动的弹性滑动 。 .（2）验算带速： 带速合smVn/25/69.6014293106 适。（3）确定 V 带基准长度 和中心距 ：dLa0根据： )(2)(7.021021可得 应在 之间，初选中心距 =600mmam68.90带长： madL17064)902(602)()20210 取 。md18计算实际中心距：。maLd 650217806200 （4）验算小带轮包角 ： 合适。 120.683.576094183.5718012a（5）求 V 带根数 Z： KpPLc)(0今 得：,9min,/14
8、21rdkw7.0传动比： 5.2)0.1(94)(12dikwP7.0由 查表得 ，查表得： ，2.68198.K 01.L由此可得： 93.201.98.)17.0.(63)(00 pLc取 Z=3 根。（6）求作用在带轮轴上的压力 ：QF查表得 q=0.10kg/m，故得单根 V 带的初拉力：NqzvKPFc 49.1310.)98.052(6.35)15.2(0 622 作用在轴上压力：。zQ 38.562.1sin49.32sin210 （7）确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径 d1=90mm 采用实心式结构。大带轮基准直径 d2=224mm，采用腹板式结构，基准图见零
9、件工作图。2、齿轮设计（1）选选齿轮的材料、精度和确定许用应力：因传递功率不大，转速不高，小齿轮用 40Cr 调质，齿面硬度 ，HBS28617， 大齿轮用 45 钢调质，齿面硬度MPaH75061limMPaFE62051， ， 。RC2897H2lim PaFE48012取 ；取 ；.,.sSF .89,.ZH =1FPaSE4025.61 =2FMFE3. =1HPa701lim =2SH62li(2)按轮齿弯曲强度设计计算齿轮精度用 8 级，取载荷系数 K=1.2， ，齿宽系数 ，8.0d小齿轮上的转矩： N*mm110461 2.35.7919505.9 nTP大齿轮上的转矩： N*
10、mm4261 14. 初选螺旋角 0齿数：取 ，则21Z1052齿形系数： 06.125,.4coscos323 Zvv查图 11-8 得 。由图 11-9 得,7.21YFa.2Fa ,58.1YSa。8.2sa因 ，012.368.2089.45.173221 FSaFSa YY故应该对大齿轮进行弯曲强度计算。小齿轮法向模数： mK COSYZTmFSadn 18.5089.8.023123 243 211cos 由表 4-1 取 。mn5.中心距：mCOSCSan 4.8512)0(5.21 取 a=90mm。确定螺旋角： 3290215.arcos2)(arcos1 zmn齿轮分度圆直
11、径 mZdn3s.11Zdn .5032cos.2 齿宽 bd248.1取 mb30,512（3）验算齿面接触强度： 安 全 。MPaubKdTZHE609.452 48.2302.49.1532cos5.8192 （5）齿轮的圆周速度smvnd/23.60143.160故选 8 级制造精度是合宜的。（5）设计小结：名称 代号 单位 小齿轮 大齿轮中心距 a mm 90传动比 i 2.48模数 m mm 1.25螺旋角 ( )032齿数 z 22 110分度圆直径 d1mm 30 150.11材料及齿面硬度40Cr HBS2861745 钢 HRC286197六、轴的设计计算输入轴设计：1、按
12、扭矩初算轴径选用 45 号钢调质处理，硬度 217286HBS。查课本第 245 页表 14-2 取C=110。 ，考虑有键槽，将直径35Mpa mnPCd49.1658.723103增大 5%，则 d=16.49(1+5%)mm=17.32选 d=18mm2、齿轮轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段： 长度取md18mL401 c=1.5mmchII 段: h25.212初选用 7205A
13、C 型角接触球轴承，查指导书表可知其内径为 25mm,宽度为15mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为 20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为 55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小 2mm,故 II 段长： mL925120III 段直径： d3小齿轮直径 mm35.12302haa小齿轮宽度加退刀槽 mm4L取过渡段直径 mm, mm4d4取轴承直径 mm， mm25165由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=205mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知 md301求转矩：已知 NT*9.2
14、1求圆周力： FtNdTt 214630921求径向力 Frtr 78.0tan246an作用在轴 1 带轮上的外力： NFQ3.56因为该轴两轴承对称，所以： mLBA（1）绘制轴受力简图（如图 a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图 b）轴承支反力： NFrByAy 39.0278.tBZA146由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为mNLFMAyC *6.12085.3921 (3)绘制水平面弯矩图（如图 c）截面 C 在水平面上弯矩为： mNLFMAZ *60.4528.10732 (4)绘制合弯矩图（如图 d）mNCC *53.4822111 (5)绘制扭矩图（如图
15、 e）转矩： mNT*9.3(6)绘制当量弯矩图（如图 f）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 =1，截面 C 处的当量弯矩：mNCMec *23.5219.3605.481 (7)校核危险截面 C 的强度因为材料选择 45 号钢调质处理， ，得许用弯曲应力650BMPa，则：160bMPamdbec 57.2061.3.31因为 5 段的直径都大于 d，所以该轴是安全的。输出轴的设计计算:1、按扭矩初算轴径选用 45 号钢调质处理，硬度 217255HBS。2 取 C=115。得：35Mpa,故取 d=30mm。mnPCd38.295.14332、轴的结构设计（1）轴的零件定位，固定和装配单
16、级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。联轴器的选择计算联轴器所需的转矩： 查课本 291 表 17-1 取 ，TKAc 5.1KA查手册选用型号为 HL2 的弹性柱销联轴mNTKAc *96.237.15.器。（2）确定轴的各段直径和长度工段：取联轴器直径 ，查表长度取md301mL821 c=1.5mmch2II 段: h65.221考虑到联轴器和箱体外壁应有一定的距离， 52L
17、初选 7208AC 型角接球轴承，其内径为 40mm，宽度为 18mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为 23mm，则该段长 43mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为 2mm。故 II 段长：直径： md403L23段直径： 454过渡段由于对称性及其配合关系，即 =16mmL4但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸 h=3。该段直径应取：（44+32）=50mm取轴环直径 =50mm. 长度 =5mmd55齿轮直径 46轴承直径 037由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=230mm（3）按弯扭复合强度计算求分度圆直
18、径：已知 md1.502求转矩：已知 NT*3.92求圆周力 Ft： NdTFt 58.21.50932求径向力 Frtr 50.7tan8.21an0两轴承对称 mLBA5(1)求支反力 、 、 、FAXByAZFBNrByAX 25.380.72tBZA 9.16.(2)由两边对称，书籍截 C 的弯矩也对称截面 C 在垂直面弯矩为 mNLFMAX *37.162085.321 (3)截面 C 在水平面弯矩为LAZ *10.4528.91062(4)计算合成弯矩 mNCC *98.47221.37.11 (5)计算当量弯矩：取 =0.6TMec 4.1063.56098.4221(6)校核危
19、险截面 C 的强度因为材料选择 45 号钢调质处理，得 ，得许用弯曲应力BMPa，则：160bMPamdbec 12.601.84.331因为 5 段的直径都大于 d，所以该轴是安全的。七、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命163658=46720 小时1、计算输入轴承（1）已知 =572.58r/minn1轴承径向反力： NFr78.0初先轴承为角接触球轴承 7205AC 型轴承内部轴向力， 则rs68.0 Nrss 93.5078.6.08.21 (2) ， FsAs1A故任意取一端为压紧端，现取 1 端为压紧端，NsA93.501NsA93.502(3)求系数 x、y，
20、eFrAr68.021根据课本表 16-11 21X0Y(4)计算当量载荷 、 ：P12NFYXPAr 78.0.78111 r222(5)计算所需的径向基本额定动载荷值 故取 P=780.78N，角接触球轴承 =321根据课本表 16-8、16-9 ， 取 ，1ft 5.P NhPLnfCtr 86.105678.0.6 472031 根据手册得 7205AC 型的 =15800N21584.15N; ,故角接触球Cr Cr980轴承 7205AC 型合适。2、计算输出轴承(1)已知 =114.5r/min , n2轴承径向反力: NFAZr29.106试选 7207AC 型角接触球轴承得
21、,则rs68.0NFrss 68.7219.068.21 (2)计算轴向载荷 、A1F2 ，sAs210任意用一端为压紧端，1 为压紧端，2 为放松端两轴承轴向载荷： NsA68.711(3)求系数 x、y eFrAr68.021根据课本表 121X0Y(4) 计算当量载荷 、 ：P12NFPAr 9.061.11 Xr222(5)计算所需的径向基本额定动载荷值 故取 P=1061.29N，角接触球轴承 =321取 ，ft 1.P NhLnfCtr 79306129.06.6 425.1 根据手册得 7208AC 型的 =35200N26584.42N; ,故角接触球Cr Cr0轴承 7208
22、AC 型合适。八、键联接的选择及计算1、输入轴与带轮联接采用平键联接轴径 ,md81L401查手册得，选用 A 型平键，得：键 A 628 GB/T1096-2003 键校核,取 h=6mmml2mNT*19.32得 ，故键合适。MPaMPadhlP 150246042、输出轴与齿轮 2 联接采用平键联接轴径 T=159.31Nmm43L3查手册 P51 选 A 型平键键 1218 GB/T1096-2003键校核，l=L1-b=18-12=6mm ，取 h=8mmml6，故键合适。MPaMPadhlTP 150225.1406845933、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径 T=159.31Nmm03L3查手册 P156 选用 A 型平键键校核，键 863 GB1096-79l=L2-b=63-8=55mm h=8mm，故键合适。MPaMPadhlTP 150228.4530194九、润滑方式的确定因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用 SH0357-92 中的 50 号5(1.2)0./minr润滑，装至规定高度。十、参考资料机械设计课程设计手册(第二版)清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。机械设计课程设计 （第四版）陆玉主编。机械课程设计 （重庆大学出版社）周元康等主编。机械设计基础 （第五版）课本杨可桢 程光蕴 主编
