1、机械设计课程设计计算说明书机械设计课程设计任务书学生姓名： 学号： 专业任务起止时间设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、 传动方案如图 1 所示：1电动机；2V 带传动； 3单级圆柱齿轮减速器4联轴器；5带式输送机；6鼓轮；7滚动轴承图 1 带式输送机减速装置方案图二、原始数据滚筒直径 d /mm 400传送带运行速度 v /(m/s) 1.6运输带上牵引力 F /N 1900每日工作时数 T /h 24传动工作年限 5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.低速轴零件图 1 张（A3 图纸）2.低速轴齿轮零件图 1 张（A3 图纸）3.设计说明书 1 份在 1 周内完成并通过答
2、辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图指导教师签字目 录一、电机的选择 1二、传动装置的运动和动力参数计算 2三、V 带传动设计 3四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮） 5五、轴的结构设计计算 6六、校核轴承寿命 11七、键连接的选择和计算 11八、箱体的设计 11九、心得体会 121一、电机的选择1.1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY 型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率 PW=Fv /1000= 3.04 kWV 带效率 1： 0.95 滚动轴承效率（一对） 2： 0.98 闭式
3、齿轮传动效率（一对） 3: 0.97 联轴器效率 4： 0.99 工作机（滚筒）效率 5(w)： 0.96 传输总效率 =1 23 3 4 5 =0.841 则，电动机所需的输出功率 PW=Pd/= 3.61 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速 = 76.4 r/minW601vnDV 带传动比的合理范围为 24，一级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为 37，则总传动比的合理范围为 =628，故电动机转速i的可选范围为：= 458.4 1528 r/min dWni2在此范围的电机的同步转速有： 750r/min、1000 r/min、1500 r/min 依课程设计指导书表 18-1：Y
4、 系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型 号： Y112M-4 额定功率 Ped： 4kW 同步转速 n： 1500r/min 满载转速 nm： 1440r/min 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 18.85 mWni总2.1 分配传动比及计算各轴转速取 V 带传动的传动比 i0= 3 则减速器传动比 i=i/i0= 6.28 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0 轴（电动机轴） 3.61 kW0dP1440 r/minmn23.94 Nm0095T1 轴（高速轴） 3.43 kW101P480 r/min0ni68.24 Nm1195T32 轴（低速
5、轴） 3.26 kW2123P76.43 r/minni407.34 Nm22950T3 轴（滚筒轴） 3.16 kW324P76.43 r/minn394.84 Nm33950T以上功率和转矩为各轴的输入值，13 轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表 2-1 各轴运动和动力参数功率 P/kW 转矩 T/Nm轴名输入 输出 输入 输出转速n/(r/min) 传动比 i 效率 0 轴 3.61 23.94 14401 轴 3.43 3.36 68.24 66.88 480 3 0.952 轴 3.26 3.19 407.34 399.19 76.43
6、6.28 0.953 轴 3.16 3.13 394.84 386.94 76.43 1 0.97三、V 带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材 机械设计基础 由图/表 13-9 得到工作情况系数 KA= 1.3 ，故 Pca=KAPd= 4.46 kW。3.2 选择普通 V 带型号已知 Pca，n m，结合教材 机械设计基础 由图/ 表 13-15 确4定所使用的 V 带为 A 型。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材 机械设计基础 由图/表 13-4 ，初选小带轮直径 dd1= 90 mm。(2) 验算带速： 6.79 m/s，满足 5m/s120合格。ood21
7、18057.3a3.6 计算 V 带根数 Z由 nm，d d1 结合教材 机械设计基础 查图/表 13-4 得P0=1.07kW。由 nm，i 0， A 型带，查图/表 13-6 得P 0= 0.17 kW。5已知 1 查表 13-8 得 K= 0.96，已知 Ld 查表 13-2 得 KL=1.00 则 V 带根数 3.74 ，取 z= 4 。ca0L()Pz四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1 齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计基础 表 11-1 确定以下参数：表 4-1 高速级齿轮材料及许用应力齿轮 热处理方式 齿面硬度 /MPaHlim/MPaFE
8、小齿轮 40MnB 调制 241286 HBS 700MPa 600MPa大齿轮 ZG35SiMn 调制 241269 HBS 600MPa 500MPa由表 11-5 ，取安全系数 SH= 1.0 ，S F= 1.25 。则许用应力为：700 MPa 600 MPaHlim11S Hlim22S480 MPa 400 MPaFE1 FE22(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 9 级精度制造，由教材 机械设计基础 表 11-3 得载荷系数 K= 1.0 ，由表 11-6 得齿宽系数 d= 1.0 ，由表 11-4 可得弹性系数 ZE= 189.8 。12MPa小齿轮传递的（输入）转矩：T 1=
9、 68240 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径：641.72 mm。2131t dmin2. EHKTiZd齿数取 z1= 21 ，z 2=iz1 132 ，故实际传动比 i1=z2/ z1= 6.28 。齿宽 42 mm（圆整） 。取大齿轮齿宽 b2= 50 mm，为dtb补偿安装误差，取小齿轮齿宽 b1=b2+(510) = 60 mm。模数m=d1t/z1= 1.99 ，按表 4-1 ，取标准模数 m= 2 ，实际分度圆直径 42 mm， 264 mm，中心距1m2d153 mm。12a(3) 齿轮的圆周速度1.06 m/s。160dnv对照表 11-2 可知，选 9 级精度是合
10、适的。4.2 传动齿轮的主要参数表 4-2 传动齿轮的主要参数高速轮 低速轮齿数 z 21 132中心距 a /mm 153模数 m /mm 2齿宽 b /mm 60 50分度圆直径 d/mm 42 264齿顶高 ha /mm 2 2齿根高 hf /mm 2.5 2.5齿高 h /mm 4.5 4.5齿顶圆直径 da /mm 46 268齿根圆直径 df /mm 38 2607五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1 轴）根据表 14-1 得，高速轴材料为： 45 钢 ，热处理方式： 调制 ，许用弯曲应力 -1b= 65 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-
11、2 得常数 A0= 110 21.0 mm1310PdAn考虑到键槽的作用，轴径增加 3%为 21.63 mm，圆整后暂取 d1= 22 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：表 5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径 d /mm 确定方法 说明d1=22 d1=22 初估轴径d2=28 d2=d1+3C1d3=35 d3=d 轴承内圈直径8d4=40 d4=d3+3C1 高速齿轮d6=40 d6=d4d7=35 d7=d3 轴承内圈直径(3) 轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离 L= L+2-4-
12、B=35 箱座壁厚= 8 联接螺栓至外箱壁的距离 C1= 23 ；至凸缘边距离 C2= 20 轴承座宽度 L=C1+C2+(510)= 57 齿轮至机体内壁的距离 2= 10 大齿轮齿轮端面的距离 3= 60 轴承内侧至箱体内壁的距离 4= 10（指导书 38 页图 5-12）表 5-2 高速轴轴向尺寸确定轴段长度 L /mm 确定方法 说明L1=70 L1键长 L 比四根皮带轮略宽L2=35 L2= L 与 L相等L3=27 L3=L+2+3- LL4=7 L4=2-3 由 2 估算得出9L5=60 L5=3 齿轮宽度L6=7 L6=L4L7=24 L7=4+B+3-3l1=57 l1= L
13、5/2+L6+B/2+4+3l2=57 l2= L5/2+ 2+B/2+4l3=77 l3=L1/2+L2+B/25.2 低速轴的计算（2 轴）根据表 14-1 得，低速轴材料为： 45Cr 合金钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力 -1b= 75 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 14-2 得常数 A0= 100 34.94 mm2310PdAn考虑到键槽的作用，轴径增加 3%为 35.99 mm，圆整后暂取 d1= 36 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：10表 5-5 低速轴径向尺寸确定轴段直径 d
14、 /mm 确定方法 说明d1=50 d1= d4d2=60 d2=d3-4C1d3=55 d3=d4+3C1d4=50 d4=d（ 轴承内径） 轴承内圈直径d5=45 d5=d6+3C1d6=40 d6=d 联轴器轴孔直径表 5-6 所选用联轴器的主要参数型号 公称转矩 Tn /Nm 许用转速 n r/min 轴孔直径 d /mm 轴孔长度 L /mm 轴孔长度 L1 /mmTL7 500 3600 40 112 84(3) 轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离 L= 33 箱座壁厚 = 8 11联接螺栓至外箱壁的距离 C1= 23 ；至凸缘边距离
15、C2= 20 轴承座宽度 L=C1+C2+(510)= 57 齿轮至机体内壁的距离 2= 10 大齿轮齿轮端面的距离 3= 50 轴承内侧至箱体内壁的距离 4= 10 表 5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度 L /mm 确定方法 说明L1=27 L1=B+4+1L2=7 L2=2-3L3=49 L3 3有齿轮宽度决定L4=36 L4= B+4+2L5=33 L5= LL6=110 L6 L（联轴器孔长） 由联轴器孔的长度 L 决定l1=96 l1= L6/2+L5+B/2l2=53 l2=L3/2+L4-B/2l3=54 l3=L1+3-B/2+L2+L3/2六、校核轴承寿命表 7-1 所选用
16、的轴承主要参数轴名称 轴承代号 d / mm D / mm B /mm Cr / kN高速轴 6007 35 62 14 16.2低速轴 6010 50 80 16 22.0轴承设计要求寿命 4000060000 hhL七、键连接的选择和计算本设计减速器共需键：3 个。12表 8-1 键的主要参数轴名 安装直径 d / mm 类型 h / mm b /mm轮毂长度/ mm(1.52)Ld键长 L /mm高速轴 22 A 型 6 6 40 6555 A 型 10 16 90 45低速轴40 A 型 8 12 70 90八、箱体的设计表 9-1 铸铁减速器箱体的主要结构尺寸（mm）名称 符号 尺寸
17、机座壁厚 8机盖壁厚 1 8机座凸缘厚度 b 12机盖凸缘厚度 b1 12机座底凸缘厚度 b2 20地脚螺钉直径 df 18地脚螺钉数目 n 8轴承旁联接螺栓直径 d1 14盖与座联接螺栓直径 d2 9连接螺栓 d2 的间距 l 170轴承端盖螺钉直径 d3 8窥视孔盖螺钉直径 d4 3定位销直径 d 7df, d1, d2 至外机壁距离 C1 23df, d2 至凸缘边缘距离 C2 20轴承旁凸台半径 R1 20凸台高度 h 20013外机壁与轴承座端面距离 l1 49大齿轮端面圆与内机壁距离 1 10齿轮端面与内机壁距离 2 10机盖，机座筋厚 m1,m m1 7，m 7轴承端盖外径 D2 102，120轴承旁联接螺栓距离 s 120九、心得体会在这次课程设计中，我感触最深的当属查阅了各种设计书和指导书，有时为了选择一个合适的轴承，需要查阅大量的资料，从材料到加工工艺，需要考虑许多因素。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。设计每种零件都要先从标准件考虑，然后向标准件靠拢，所设计的每个尺寸都要进行仔细而严谨的考虑，凭空猜想只能是浪费时间。另外，也要感谢刘老师在这次课程设计中给予我们的支持与帮助。
