带式输送机传动系统设计.doc

1、工业大学机 械 设 计 课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 20132014 学年第 2 学期 课程名称 机计 指导教师 职称 教授 学生姓名 专业班级 学号 题 目 带式输送机传动系统设计 成 绩 起止日期 2013 年 12 月 15 日 2013 年 12 月 25 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸33张456机 械 设 计设计说明书带 式 运 输 机 传 动 系 统 设 计起止日期： 2013 年 12 月 15 日 至 2013 年 12 月 25 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)目录课程设计计划

2、书 .1一、拟定传动方案3二、选择电动机.4三、计算传动装置总传动比及分配各级传动6四、确定传动装置的运动和动力参数7五、传动零件的设计9六、轴的设计与计算19七、联轴器的选择和计算28八、轴承的选择和校核.29九、键连接的选择和校核.32十、减速器铸造箱体的结构设计.34十一、减速器附件的选择.36十二、润滑和密封.39十三、课程设计总结.40十四、参考文献.41word文档 可自由复制编辑课程设计任务书20132014 学年 第 2 学期机械工程学院 学院（系、部） 机 专业 班课程名称： 机械设计 设计题目： 带式输送机传动系统设计 完成期限：自 2013 年 12 月 15 日至 20

3、13 年 12 月 25 日共 2 周内容及任务 一、设计的主要技术参数： 运输带牵引力 F（N）：F/N=6900 输送速度V(m/s)：V(m/s)=0.75 滚筒直径D (mm)：D/mm=360 二、工作条件： 带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为5%；二班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为23年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。三、设计任务：传动系统的总体设计；传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计；设计计算说明书的编写。四、每个学生应在教师指导下

4、，独立完成以下任务：（1）减速机装配图1张；（2）零件工作图23张； （3）设计说明书1份进度安排起止日期工作内容12.1512.17传动系统总体设计12.1812.20传动零件的设计计算12.2112.24减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书12.25交图纸并答辩参考资料 1、机械设计基础 刘扬、王洪主编 2、机械设计课程设计 刘扬、王洪主编指导教师（签字）： 年 月 日系主任（签字）： 年 月 日一、拟定传动方案 1、传动系统方案（见图1） 带式输送机有电动机驱动，电动机1通过联轴器2将动力传入3，再由V带传动4通过联轴器5，将动力传至输送机滚筒6，带动输送带7工作。图1 带式输送机

5、传动系统简图 1电动机；2联轴器；3两级圆锥-圆柱齿轮减速器；4V带传动； 5联轴器；6滚筒；7输送带；2、技术数据表1 技术数据运输带工作拉力F/N运输带工作速度v/m.s -1转筒直径D/mm69000.75360 3、工作条件 带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为5%；二班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为23年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。二、电动机的选择 1、电动机的类型按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机，它为卧式封闭结构 2、电动机容量的选择根据已知条件

6、，工作机所需要的有效功率为： =5.175（kw） 传动装置的总效率（包括工作机效率）： 由学习教材查表33得：c联轴器效率 c=0.99g闭式圆柱齿轮传动效率 g=0.97g闭式圆锥齿轮效率 g=0.95b滚动轴承效率 b=0.99vV带传动效率 v=0.95cy运输机滚筒效率 cy=0.96传动装置的总效率：01=c=0.9912 =g b=0.950.99=0.940523 =b g=0.990.97=0.960334=bv=0.990.95=0.940545 =b c=0.99 0.99=0.98015w =b cy=0.990.96=0.9504估算传动系统的总效率； =011223

7、34455w=0.990.94050.96030.94050.98010.9504=0.7833 工作时，电动机所需功率为 Pd = =6.607(kw) 由学习教材表12-1可知，满足PePd条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取为7.5kw。 3、电动机转速及型号的确定 根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速为 =r/min39.81r/min由于两级圆锥-圆柱齿轮减速器的传动比一般为8-15，V带传送的传动比一般为2-4，故电动机转速可选范围为639.96r/min-2388.6r/min。可见同步转速为1500r/min、1000r/min和750r/min的三种电动机都符合，

8、这里初选同步转速为1500r/min、1000r/min和750r/min的三种电动机进行比较，而转速越高总传动比越大的传动装置的结构会越大，成本越高。所以要综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比。对应于额定功率Pe为7.5kw的电动机机型号分别为Y132M-4型、Y160M-6型和Y160L-8型。符合这一范围的同步转速有1500、1000r/min和750r/min，由学习教材表12-1查出有三种适合的电动机型号，其技术参数及传动比的比较。（见表2）表2 技术参数及传动比比较方案电动机型号额定功率Pe/kw同步转速满载转速总传动比i外伸轴径Dmm轴外伸长度E/mm1Y132M

9、-47.51500 1440 36.1738802Y160M-67.5100097024.37421103Y160L-87.575071517.9642110 由表2数据可得方案3选用的的电动机总传动比小、转速高、质量轻、价格低，所以选择。Y160L-8电动机Y160L-8电动机的安装及外形尺寸。（见表3）表3ABCDEFGHKABACADHDBBL25425410842110123716015330325255385314645三、传动装置总传动比的计算和分配 1.传动装置总传动比 由选定的电动机的满载转速和输送机滚筒的工作转速，可得带式输送机传动系统的总传动比为： 2.分配各级传动比 由传

10、动系统方案可知i01=1； i12=2.245 ；i23=4 ； i34=2 ； i45=1；四、计算传动装置的运动和动力参数1、传动系统的运动和动力参数计算一般按由电动机至工作机之间的传递的路线推算出各轴的运动和动力参数，并将各轴从高速级向低速级依次编号为电动机轴、轴、轴 、轴、轴、卷筒轴 。则传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。 电动机轴为0轴 n0=nm=715（r/min） p0=pd=6.607（kw） T0=9550=88.25（Nm） 减速器高速轴为1轴 n1=（r/min）p1=p001=6.54（kw）T1=（Nm） 减速器中间轴为2轴 n2=318.49 （r/mi

11、n） p2=p112=6.15 （kw） T2=9550=184.41 （Nm） 减速器低速轴为3轴 n3=79.62 （r/min） P3=P223=5.91 （kw） T3=9550=708.87 （Nm） V带传动轴为4轴 39.81 （r/min） 5.56 （kw） 1333.79 （Nm） 输送机滚筒轴为5轴 （r/min） （kw） （Nm） 2、将上述计算结果列于表4中表4 动力参数计算结果轴号电动机圆锥-圆柱齿轮减速器V带传动工作机0轴1轴2轴3轴4轴5轴转速n/（r/min）715715318.4979.6239.8139.81功率p/kw6.6076.546.155.91

12、5.565.45转矩T/(n.m)88.2587.35184.41708.871333.791370.40传动比i12.245421五、 传动零件的设计 1、圆锥齿轮的设计计算 已知圆锥齿轮传动中，小齿轮传动转矩T1=87.35（N.m），小齿轮的转速为715r/min，大齿轮转速为318.49r/min，传动比为i=2.245，二班制（每班工作8h），设计寿命为8年，大修期为2-3年，中批量生产。 1、选择齿轮材料、热处理方法、齿数 （1）选择齿轮材料与热处理方法。根据工作条件，一般用途的减速器可以采用闭式软齿面传动。查教材的表7-1取小齿轮材料为40Cr钢，调质处理，硬度HBS1=260；

13、大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度HBS2=230；两齿轮齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。 （2）选择齿数小齿轮齿数取Z1=25；大齿轮齿数Z2=2.24525=562、 确定材料的许用应力（1） 确定接触疲劳极限 由教材图7-18（a）查MQ线得: ，（2） 确定寿命系数 1.64736109 h 0.7338109 h 由教材图7-19可得： （3）确定尺寸系数 由教材图7-20可得： (4)确定安全系数 由教材表7-8可得： (5)计算许用接触应力H 686MPa 552MPa 3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计 公式为： 确定上式中的各计算值如下： （1）试选载

14、荷系数Kt=1.5 （2）选取齿宽系数R=0.3 (3) 由表7-5得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa （4）由图7-14确定节点区域系数ZH=2.5 (5) 试算所需小齿轮直径d1t =92.7mm 4、确定实际载荷系数K与修正所计算的分度圆 （1）确定使用系数KA，按电动机驱动，载荷平稳，查教材表7-2取KA=1。 （2）确定动载系数KV。 计算平均圆周速度 =2.9m/S查教材7-7，7级精度足够，由齿轮的速度与精度查图7-8得KV=1 （3）确定齿间载荷分配系数 锥距=218.2mm 齿宽初定=65.46mm 圆周力计算=2217.15 N单位载荷计算=33.87 N/mm10

15、0N/mm由表7-11查得=1.2 （4）确定齿向载荷分布系数 由表7-12取，有效工作齿宽，计算得 （5）计算载荷系数 (6) 按实际载荷系数修正所算的分度圆直径 mm （7）试算模数 mm 5、齿根弯曲强度计算 弯曲强度计算公式为 确定上式中的各计算值如下 （1）由图7-21（a）确定弯曲极限应力值，取， 。 (2) 由已知条件取弯曲疲劳寿命系数。 (3) 由表7-8确定弯曲疲劳安全系数，查得。 （4）由表7-23确定尺寸系数，得。 （5）计算弯曲强度许用应力得 （6）确定齿形系数、 计算分度圆锥角 计算当量齿数ZV1,、ZV2 查图7-16取、 (7) 确定应力校正系数，根据ZV1、ZV

16、2由图7-17查得、 （8）计算大小齿轮的值 大齿轮的数值大。（9）将以上各值代入公式计算得 由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度，所以将计算出的2.87按表7-9圆整为m=3。再根据接触疲劳强度计算出的分度圆直径d1=101.69，协调相关参数与尺寸为 ，取Z1=34 ,取Z2=76锥齿轮分度圆直径为mm mm这样设计出来的齿轮能保证在满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，且重合度增加，传动平稳。 2、圆柱齿轮的设计计算 已知小齿轮功率6.15kw，转速为318.49r/min，转矩为184.41，传动比为4，工作寿命为8年，二班制工作（每班工作8h），载荷平稳，单

17、向传动。 1、材料选择 带式输送机的工作载荷比较平稳，对减速器的外廓尺寸没有限制，为了便于加工，采用软齿面齿轮传动。 小齿轮选用40Gr钢，调质处理，齿面平均硬度为260HBS；大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为230HBS。 2、参数选择（1） 由于采用软尺面闭式传动故齿数取z1=24,z2=i12z1=244=96（2） 此减速器为一般工作机，速度不高，初选8级精度。 3、确定材料许用接触应力 （1）许用接触应力 两个齿轮的齿面硬度差为30HBS，符合软齿面传动的设计要求。根据上述数据可知，HBS1=260，HBS2=230查图7-18（a），两实验齿轮材料的接触疲劳极限分别是Hl

18、im1 =720MPaHlim2 =580MPa （2）寿命系数 由图7-19查得ZN1=ZN2=1 (3) 确定尺寸系数 由图7-20查得ZX1=ZX2=1 (4) 确定安全系数 由表7-8查得 SH=1.05 （5）两齿轮材料的许用接触应力分别为H1= MPa H2=MPa 4、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计 （1）试选载荷系数Kt=1.3 （2） 已知小齿轮转矩 T1=1.8441105 N.mm （3）由表7-6查得齿宽系数d=0.8 （4）由表7-5查得弹性影响系数ZE=189.8MPa （5） 由图7-14查得节点区域系数ZH=2.5 （6）确定重合度系数 重合度： 重合

19、度系数： (7) 小齿轮直径d1 =75mm 5、确定实际载荷系数K与修正所计算的的分度圆直径 （1）查表7-2得使用系数KA=1 （2）确定动载系数 圆周速度： 查图7-8得KV=1.09 (3) 确定齿间在和分配系数 齿宽初定mm 单位载荷N/mm100N/mm 由表7-3查得K=1.2 （4）齿向载荷分布系数 由表7-4查得=1.34 (5) 计算载荷系数 1.75 (6) 修正分度圆直径 82.8mm （7）计算模数 mm 6、齿根弯曲疲劳强度计算 （1）由图7-21取弯曲应力极限值MPa、MPa （2）由图7-22查得弯曲疲劳寿命系数YN1=YN2=1 (3)由表7-8查得弯曲疲劳安

20、全系数SF=1.25 (4)由图7-23查得尺寸系数YX=1 (5)计算许用弯曲应力 MPa MPa （6）确定计算载荷K 初步确定齿高h=2.25m=2.253.45=7.76，b/h=60/7.76=7.73,查图7-11取 ，计算载荷为 1.635 (7) 由图7-16查得齿形系数 YFa1=2.65，YFa2=2.23 （8） 由图7-17查得YSa1=1.58，YSa2=1.76 （9） 计算大小齿轮的数值 大齿轮的数值大，把大齿轮的数据代入公式计算 （10）计算重合度系数 (11)将以上数值代入公式计算 mm 由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度，所以计算出的数值2.39按国标

21、圆整为m=2.5。再按接触强度计算出的分度圆直径d1=82.8mm，协调相关参数与尺寸为 ， 这样设计出的齿轮能在保证满足弯曲强度的前提下，取较多的齿数，做到结构紧凑，减少浪费，并且重合度增加，传动平稳。 7、齿轮其他尺寸计算 分度圆直径： d1=m z1 =2.533=82.5mm d2=m z2 =2.5132=330mm 齿顶圆直径： da1 =d1+2ha=82.5+22.25=87mm da2 = d2+2ha=330+22.8=335.6mm 齿根圆直径： df1 = d1 -2 hf =82.5-22.8=76.9mm df2 = d2 -2 hf =330-22.8=324.4

22、mm 中心距： a=206.25mm 齿宽： b1=68.5mm b2 =66mm 9、齿轮受力分析 由学习教材取压力角 （1）小直齿轮分度圆直径:已知d1=82.8mm， 圆周力：Ft1=2000T2/d1=4454N 径向力：Fr1=Ft1tan=1621.1N 10、齿轮结构设计 小齿轮的结构设计参考学习教材12.7.1节可将小齿轮定为齿轮轴结构 大齿轮的结构设计参考学习教材12.7.3可将大齿轮定为腹板式齿轮 大齿轮的有关尺寸计算如下 轴孔直径：轮毂直径：轮毂长度：轮缘内径：轮缘厚度：=(2.54)(6.2510)，取=8腹板厚度： D0=210, 3、V带传动的设计计算 已知传动功率

23、P = 5.56 kW , 小带轮转速n1= 39.81r / min ,转矩为1333.79n.m，传动比i = 2, 轻度冲击, 俩班工作制, 设计合理的普通V带传动。 1 、确定计算功率 Pc 由表5-7查得KA=1.1 kw2、选择V带的带型 根据计算功率 Pc=6.116KW和小带轮转速 n1=39.81r/min，从课本图5-11选择普通V带型为C型。 3 确定带轮的基准直径 ，并验算带速 v （1) 初选小带轮的基准直径 dd1由图5-11可知，小带轮基准直径的推荐值为200-315mm 由表5-8和5-9，则取dd1=300mm （2）验算带速v m/s （3）计算大带轮直径

24、mm 由表5-9取dd2=600mm （4） 确定带长Ld，和中心距a 中心距： 初取中心距a0=1200mm 计算带所需的基准长度 3831mm 由表5-2，取Ld=3550mm 实际中心距 MM （5）验算小带轮上的包角 （6）确定V带根数 计算单根V带的许用功率P0。 1.32 计算V带根数 取整数，所以Z=5根。 （7）计算单根V带的初拉力F0 查表5-1得C型带的单长度质量q=0.3 kg/m，初拉力为 （8）计算V带对轴的压力 16731六、轴的设计与计算 1、输入轴的设计计算 1已知：P1 =6.54kw, n1 =715r/min,T1 =87.35 Nm 2.作用在齿轮上的力

25、 求平均节圆直径:已知d1=101.69mm =mm 锥齿轮受力： 已知T1=87.35Nm,则 圆周力：Ft1=2000T1/dm1=N 径向力：Fr1=Ft1=696N 轴向力：Fa1=Ft1tan=259N 3选择材料并按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217255HBS， =650MPa 根据课本P288（112-2）式，并查表12-3，取c=118 考虑到最小直径处要连接联轴器要有键槽，将直径增大5%，则d=24.68 (1+5%)mm=26mm 4.初步选择联轴器 要使轴径d12与联轴器轴孔相适应故选择连轴器型号 查课本P273,查K=1.5, Nm 查机械设计课程设计P142，

26、取YL7凸缘联轴器，其额定转矩160 N m，半联轴器的孔径d1=35mm,故取d12 =35mm,轴孔长度L=82mm,联轴器的轴 配长度L1 =60mm. 5.轴的结构设计（1） 拟定轴的装配方案如下图： （2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位 为了定位半联轴器，1-2轴右端有一轴肩，取 选滚动轴承：因轴承同时承受有径向力和轴向力，故选用系列圆锥滚子轴 承。参考。查机械设计课程设计P132，表15-3,选取标准精度约为03.尺寸系列30309.尺寸： 故，而d=26mm 此两对轴承均系采用轴肩定位，查表 15-3，30309轴承轴肩定位高度h=4.5mm 因此取。 取安装齿轮处的直径

27、，使套筒可靠的压在轴承上，故L5-6T =27.25mm，则。 轴承端盖总宽度为20mm，由于装拆及添加润滑油的要求，轴承端盖与外端面与半联轴器右端面的距离l=30mm，故。取。 圆锥齿轮的轮毂宽度，取，齿轮端面与箱壁间距取15mm，故。 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴、齿轮与轴采用平键连接，即过盈配合。由设计手册，并考虑便于加工，取半联轴器与齿轮处的键剖面尺寸,齿轮键长L=B-（510）=75mm 配合均用H7/K6，滚动轴承采用轴肩及套筒定位。轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为K6 轴圆角： 2、中间轴的设计 1.已知： 2.作用在齿轮上的力 （1）小直齿轮分度圆直径:已知d1=

28、82.8mm， 圆周力：Ft1=2000T2/d1=4454N 径向力：Fr1=Ft1tan=1621.1N (2) 锥齿轮受力： 已知T2=184.41Nm ,dm2= d2(1-0.5)= 193.8mm 则 圆周力：Ft2=2000T2/dm2=1903N 径向力：Fr2=Ft1tancos=649.4N 轴向力：Fa1=Ft2tan=243 N 2选择材料并按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217255HBS 根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=110 3.轴的结构设计 （1）拟定轴的装配方案如下图 （2）轴上零件的定位的各段长度，直径，及定位 初步选择滚动轴承。

29、因轴承同时受到径向力和轴向力，故 选用单列圆锥滚子轴承 参照工作要求并根据，查取30310型，尺寸 故， 此两对轴承均系采用套筒定位，查表15-3， 轴定位轴肩高度h=4.5mm,因此取套筒直径为59mm. 取安装齿轮处的直径：d23=d45=57mm，锥齿轮右端与左轴承之间采用套筒定位，已知锥齿轮轮毂长，即取为了使套筒可靠的压紧端面，故取 =52mm,齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d,取h=4mm,则此处轴环的直径d34=63mm. 已知圆锥直齿轮的齿宽为b1=48mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮端面，此处轴长L450.07d,取h=7mm,轴环处处的直径=104mm, 1.4

30、h,取=10mm, ,取（5)取箱体小圆锥齿轮的中心线为对称轴，（6）轴上的周向定位 齿轮与轴用键连接查机械设计课程设计取，L=B-(510)=55mm.同时保证齿轮与轴有良好对中性，选择齿轮轮毂与轴合为H7/m6,滚动轴承宇宙的轴向定位有过渡配合来保证，轴尺寸公差为m6 （7)确定轴的倒角尺寸：2。 4.轴的强度校核（选取低速轴校核） （1）齿轮上的作用力的大小 （2）求直反力 （3）画弯矩图： （4）画扭矩图： （5）弯扭合成：因单向回转，视转矩为脉动循环， 则 剖面C的当量弯矩: Nm =1161.5 Nm （6）判断危险剖面：C截面：24.2MPa A截面直径最小也为危险截面：33.9

31、MPa 满足强度要求七、联轴器的选择由于被联接两轴对中性，扭矩不是很大，轴的工作转速不大，且减速器载荷平稳，没有特殊的要求，考虑到装拆方便与经济问题，选用凸缘联轴器。1 、计算名义扭矩2、 确定计算扭矩根据计算扭矩公式，式中，为联轴器工作情况系数，查课本P273,查K=1.5, Nm 查机械设计课程设计P142，取YL7凸缘联轴器，其额定转矩160 N m，半联轴器的孔径d1=35mm,故取d12 =35mm,轴孔长度L=82mm,联轴器的轴 配长度L1 =60mm.八、轴承的选择与计算 1、 输入轴的轴承：30309圆锥滚子轴承 计算两轴承受到的径向载荷径向力，查表9-10，得Y=1.6，e

32、=0.28，派生力，轴向力由于，所以轴向力为，计算当量载荷由于，所以，。故当量载荷为，因，故只需校核轴承2，。在100摄氏度以下工作，查表8-34的。对于减速器，查表8-35得载荷系数轴承寿命的校核减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。 2.中间轴轴承30310圆锥滚子轴承 计算两轴承受到的径向载荷径向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.28，派生力，轴向力 由于，所以轴向力为，计算当量载荷由于，故只需校核轴承一的寿命。由于，所以， 由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为 轴承寿命的校核减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。 3.输出轴轴承30316圆锥滚子轴承 计算两轴承受到的径向载荷径向力，查表11-9，得，派生力，轴向力由于，所以轴向力为，计算当量载荷由，查表11-9得，由于，故当量载荷为， 由于，查表11-9得，因为，故，。轴承寿命的校核由于，故只需校核轴承2，轴承在100摄氏度以下工作，查表8-34的。对于减速器，查表8-35得载荷系数。减速器预期寿命为