1、机械设计基础课程设计 2 资料设计题目：皮带运输机传动装置学生姓名 学院名称 专 业 学 号 指导教师 内装资料： 1 计算说明书 1 份2 设计装配图 1 张3 零 件 图 1 张4 设计草图 1 张2013 年 8 月 28 日机械设计基础课程设计 2计算说明书设计题目：皮带运输机传动装置学生姓名 学院名称 专 业 学 号 指导教师 2013 年 8 月 28 日机械设计基础课程设计 2任务书编号 21 3 姓名 专业 年级 班级 设计完成日期 指导教师 设计题目：皮带运输机传动装置1电动机 2三角带传动 3圆柱齿轮减速器 4开式齿轮传动5运输带 6滚筒原始数据设 计 方 案项 目1 2
2、3 4运输带曳引力 F（牛顿） 3100 3200 3600 4000运输带速度 v（米 /秒） 0.97 0.9 0.8 0.75滚筒直径 D（毫米） 600 555 510 512每日工作时数 T（小时） 24 24 24 24传动工作年限（年） 10 10 10 10注：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的 1.25 倍，运输带转速允许误差为5%。设计工作量：设计说明书 1 份，减速器装配图 1 张，减速器零件图 1 张AA123456V- 0 -目 录1、传动方案的拟定及说明32、电动机的选择33、传动比的分配41、总传动42、各级传动比44、传动件运动参数及动力参数计算41、计
3、算各轴转速42、计算各轴的输入功率43、计算各轴扭矩45、传动零件的设计计算51、皮带轮传动的设计计算52、开式齿轮传动计算63、减速器内齿轮传动计算86、校验总传动比107、轴的设计与强度校核计算101、输入轴的尺寸设计10- 1 -2、输出轴的尺寸设计113、输出轴强度校核128、输出轴轴承的寿命计算149、键的强度校核计算141、减速器内大齿轮联接键强度校验142、减速器外小齿轮联接键强度校验1410、减速器的部分结构尺寸151、箱体结构设计152、箱体附件的设计选择1611、润滑与密封1612、参考资料目录16- 2 -计算过程与说明 结果一、传动方案拟定设计方案3：（1） 工作条件：
4、使用年限10年，工作为一班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力 F=3600N；带速 v=0.8m/s；滚筒直径D=510mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率： 总 = 带 3轴承 闭式齿轮 开式齿轮 滚筒=0.950.9930.970.950.96 =0.82(2)电机所需的工作功率： 3.512KW0.8160 FP总工 作 v3、确定电动机转速：计算滚筒工作： min9625108.6r/.Dvn筒按手册推荐的传动比合理范围，取 V 带传动比 i1=23，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 i2=
5、34，开式圆柱齿轮传动 i3=34。则总传动比理时范围为 i 总 =1848。故电动机转速的可选范围为 n 电机 =i 总 n 筒 =539.281438.08r/min符合这一范围的同步转速有750、1000r/min。根据容量和转速，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选 n=1000r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为 Y132M1-6。F=3600Nv=0.8m/sD=510mm 总 =0.82n 筒 =29.96r/minP 工作 =3.512KW电动机型号Y132M1-6- 3 -其主要性
6、能：额定功率：4KW，满载转速960r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i 总 =n 电机 /n 筒 =960/29.96=32.0432、分配各级传动比（1） 取 减速器 i2=圆柱齿轮 i3=3.8（单级减速器 i=34合理）（2） i 总 =i1 i2 i3V 带 i1=i 总 /（i 2i3）=32.043 / 3.82=2.219四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）V 带高速轴 n0 = n 电机 =960r/min减速器高速轴 nI = n0 / i1=960/2.219=432.63(r/min)开式齿轮高速 nII = nI / i2
7、=432.63/3.8=113.85(r/min)传动滚筒轴 nIII = nII / i3 =113.85/3.8=29.96(r/min)2、 计算各轴的输入功率（KW）V 带高速轴 P0 = P 工作 =3.512KW减速器高速轴 PI = P0 带 =3.5120.95=3.336KW开式齿轮高速 PII = PI 闭式齿轮承 齿 =3.3360.990.97=3.204KW滚筒轴 PIII = PII 轴承 开式齿轮 =3.2040.990.95=3.013 KW3、 计算各轴扭矩（Nm）电动机输出轴 T0=9.55103P0/n0=9.551033.512/960=34.937Nm
8、减速器高速轴 TI=9.55103PI/nI=9.551033.336/432.63=74.640Nm开式齿轮高速 TII=9.55103PII/nII=9.551033.204/102.9=268.759Nmi 总 =32.043V 带 i1=2.219减速器 i2=3.8开式齿轮 i3=3.8n0 =960r/minnI=432.63r/minnII=113.85r/minnIII=29.96 r/minP0=3.512KWPI=3.336KWPII=3.204KWPIII =3.013KWT0=34.937NmTI=74.640NmTII=268.759NmTIII=960.419Nm-
9、 4 -滚筒轴 TIII=9.55103 PIII / nIII=95503.013/29.96=960.419Nm五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通 V 带截型由课本 P173表11-5得：K A=1.3PC=KAP=1.34=5.2KW由课本 P172图11-9得：选用 A 型 V 带（2） 确定大小带轮基准直径，并验算带速由课本表11-6得，推荐的小带轮基准直径为 75mm则取 dd1=125mmdmin=75dd2=dd1n0/nI=125960/432.63=277.373mm由课本 P174表11-7，取标准值 dd2=280mm实际从动轮转速 nI=
10、n0dd1/dd2=960125/280=428.57r/min转速误差为：（n In I）/n I=（432.63428.57）/432.63=0.00984120（合适）（5）确定带的根数根据课本 P171表（11-4）内插法得 P1=1.377KW根据课本 P175表（11-8）内插法得 P1=0.109KW根据课本 P175表（11-9）内插法得 K=0.968根据课本 P167表（11-2）K L=1.03由课本 P174式（11-21）得取 z=43.51)P(zL1C(6)计算轴上压力由课本 P167表11-1查得 q=0.11kg/m，由课本 P175式（11-22）单根 V
11、带的初拉力： N156815202.qv-K.zvPFC则作用在轴承的压力 FQ，由课本 P176式（11-23）FQ=2zF0 sin1/2=1336.39N2、开式齿轮传动计算考虑到开始传动不易保证良好的润滑，古大小齿轮均拟采用HT300，硬度为220HBW。取齿轮传动精度为9级。开式传动按齿根弯曲疲劳强度设计计算。由课本 P210（13-14）求模数，即 m321zFdSaYKT（1）小齿轮上的转矩 T1=TII=268.759Nm（2）载荷系数 K 由课本 P211表13-5选取 K=1.3（3）齿宽系数 由课本 P215表13-7 选取 =0.3ddz1=20z2=76m=8mmd1
12、=160mmd2=608mma =384mm- 6 -（4）取 z1=20，则 z2=iz1=3.820=76, i=i=3.8（5）许用弯曲疲劳应力 F的确定1）齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa 由齿数 z1=20、z 2=76，查P210表13-4 得 YFa1=2.80，Y Sa1=1.55；Y Fa2=2.23，Y Sa2=1.76。2）许用弯曲疲劳应力 F弯曲疲劳极限应力 Flim 由图13-14a 查得Flim1= Flim2=130MPa弯曲疲劳寿命系数 KFNN1=60n1 j th=60113.8513001024=4.918108N2= N1 / i = 4.918
13、108 / 3.8 = 1.294108由图13-15查得 KFN1 = 0.92， KFN2 = 0.95。弯曲疲劳安全系数 SF 由表13-6 ，按一般可靠度SFmin=1.25，取 SF =1.4计算两轮的许用弯曲疲劳应力 FF1 =KFN1 Flim1 / SF =0.92130 /1.4 =85.429MPa2 =KFN2 Flim2 / SF =0.95130 /1.4 =88.214MPa（6）计算大、小齿轮的 FSaY=2.801.55/85.429=0.05081FSaY=2.231.76/88.214=0.04452因为 ，故应以 代入式（13-14） 。1FSa2FSa1
14、FSaY（7）计算模数 =m321zFdSaKTb1=54mmb2=48mmi=i=3.8- 7 -=6.6633203.58.1768.2开式传动，模数加大10%-15%，取 m =1.106.663=7.329mm，m =8mm（8）计算主要几何尺寸d1=mz1=820 =160mmd2=mz2=876 =608mma = m（z 1+z2）/ 2 = 384mmb = d1=0.3160 = 48mm, 取 b2= 48mm，b 1= 54mm 。3、减速器内齿轮传动计算（1）齿面接触疲劳强度计算1）小齿轮上的转矩 T1=TI=73.640Nm2）齿宽系数 由课本 P215表13-7 选
15、取 =1dd3）载荷系数 K 由课本 P211表13-5选取 K=1.34）弹性系数 Z E 由课本表13-3 查得 Z E=189.8 MPa5）许用接触疲劳应力 H接触疲劳极限应力 Hlim 由图13-12c 查得Hlim1=670MPa, Flim2=620MPa接触疲劳寿命系数 KFNN1=60n1 j th=60432.6313001024=1.869109N2= N1 / i =1.869109 / 3.8 = 4.918108由图13-15查得 KHN1 = 0.92， KHN2 = 0.95。安全系数 SH 按一般可靠度,取 SH =SHmin=1.0计算两轮的许用弯曲疲劳应力
16、 z1=27z2=103m=2mmd1=54mmd2=206mma =130mmb1=60mmb2=54mmi=3.815v=1.223m/s- 8 -1 =KHN1 Hlim1 / SH=0.92670 =616.4MPaH2 =KHN2 Hlim2 / SH=0.95620 =589.0MPa因为 1 2，故应以 2 代入齿面接触疲劳强度计H算的设计式。6）计算小齿轮分度圆直径 d1323211 0.5891.476.u2.dd HEZKT=53.9238mm7）确定齿数 z1、z 1和模数 m取 z1=27z2=iz1=3.826=102.6，圆整后取 z2=103m=d1/z1=1.9
17、97mm，取标准模数2mm实际 d1=54mm实际 i=3.815，i=（i-i ）/i100%=-0.39%8）几何尺寸计算d1=mz1=227 =54mmd2=mz2=2103 =206mma = m（z 1+z2）/ 2 = 130mmb = d1=154 = 54mm, 取 b2= 54mm，b 1= 60mm 。9）计算齿轮圆周速度m/s23.10654.3106nv（2）校核齿根弯曲疲劳强度1）齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa 由齿数 z1=27、z 2=103，查P210表13-4 得 YFa1=2.57，Y Sa1=1.60；Y Fa2=2.178，Y Sa2=1.79
18、2。2）许用弯曲疲劳应力 F- 9 -弯曲疲劳极限应力 Flim 由图13-14a 查得Flim1=520MPa Flim2=480MPa弯曲疲劳寿命系数 KFN 由图13-15查得KFN1 = 0.88， KFN2 = 0.92。弯曲疲劳安全系数 SF 由表13-6取 SF =SFmin=1.25计算两轮的许用弯曲疲劳应力 FF1 =KFN1 Flim1 / SF =0.88520 /1.25 =366.08MPa2 =KFN2 Flim2 / SF =0.92480 /1.25 =353.28MPa3）校核齿根弯曲应 11a21 MPa97.13460.572453. FSFFYzbmT
19、221 28故安全。6、校验总传动误差i总 =i1i2i3=2.2403.83.815=32.473 i 总 =32.043i 总 =（i 总 -i总 ）/i 总 100%= -1.34%FBr 故 Pr=FAr = NAVH93.5212对于球轴承，取 =3 查教材表 173 得： =1tf3636 9.52180.10)(01rthPCfnL=142958.5h（约19.9年）72000h，此轴承合格九、键的校核计算1、减速器内大齿轮与输出轴采用 A 型普通平键149轴径 d=49mm, L=42mmbh=149， l=L-b=42-14=28mmT=TII=268.759Nm 10箱盖肋
20、厚 1m0.851116- 15 -箱座肋厚 m0.8582、其他附件的设计选择（1）油面指示装置选用油标尺 M12（2）视孔盖选择视孔盖尺寸为 130*80，位置在两轴中间的上方。（3）通气器选用普通通气器 M181.5（3）放油孔及螺塞选用螺塞 M161.5（3）起吊装置上箱盖采用吊耳，箱座上采用吊钩。（3）起盖螺钉选用起盖螺钉 M10十一、 润滑和密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.8m/s，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。2、滚动轴承的润滑由于齿轮周向速度为1.8m/s 2 m/s 所以宜用脂润滑，应开设封油盘。十二、参考文献1.机械设计基础（多课时） 范顺成 机械工业出版社2.机械设计课程设计 寇尊权 王多 机械工业出版社
