胶带输送机卷筒的传动装置课程设计.doc

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1、目 录一、设计任务书2二、前言3三、电动机的选择4四、计算总传动比及分配各级的传动比5五、运动参数及动力参数计算5六、传动零件的设计计算6七、轴的设计计算及校核14八、轴承的选择和计算18九、键联接的选择和计算19十、联轴器选择和校核21十一、箱体的设计22十二、润滑23十三、传动装置的附件及说明24十四、设计小节25十五、参考资料25一、设计任务书题目：设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置。原始条件和数据： 胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电机，在中等规模机械厂小批生产。输送带速度允许误差为5%。输送带工作拉

2、力F（N）2900输送带速度V（m/s）1.5卷筒直径D（mm）400运动方案：二、前 言分析机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较，从而选择出最符合实际情况的方案。合理的传动方案除了满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。所以拟定一个合理的传动方案，除了应

3、综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。设计内容计算及说明结果（1）选择电动机的类型（2）确定电动机的功率（3）确定电动机的转速（4）确定电机的的型号（1）装置总传动比（2）分配各级传动比（1）各轴转速（2）各轴输入功率(3)各轴输入转矩(一).高速级齿轮传动的设计计算（1）选定齿轮类型精度等级材料选择选择小齿轮齿数(2)许用接触应力(3)按齿面接触强度设计确定各参数的值小齿轮传递的转矩齿宽系数弹性影响系数接触疲劳极限计算应力循环次数接触疲劳寿命系数小齿轮的分度圆直径（4）设计计算计算圆周速度计算齿宽b计算模数和齿高比计算载荷系数

4、K按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数m(5) 齿根弯曲疲劳强度设计确定公式内各计算数值弯曲疲劳极限疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力载荷系数K查取齿形系数应力校正系数计算大小齿轮的（5）设计计算（6）几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度（二）低速级齿轮传动的设计计算选定齿轮类型精度等级材料选择选择小齿轮齿数(2)许用接触应力(3)按齿面接触强度设计确定各参数的值小齿轮传递的转矩齿宽系数弹性影响系数接触疲劳极限计算应力循环次数接触疲劳寿命系数小齿轮的分度圆直径（4）设计计算计算圆周速度计算齿宽计算模数和齿高比计算载荷系数K按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数m(5)

5、齿根弯曲疲劳强度设计确定公式内各计算数值弯曲疲劳极限疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力载荷系数K查去齿形系数应力校正系数计算大小齿轮的（5）设计计算（6）几何尺寸计算计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度（一）轴的设计（1）选取材料（2）初步确定轴的最小直径（3）选择联轴器(4)确定最小直径(4) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（5）确定轴承的型号（二）、轴的设计（1）选取材料（2）初步确定轴的最小直径（3）确定轴承型号（4）确定最小直径（三）、轴的设计（1）选取材料（2）初步确定轴的最小直径（3）确定轴承型号（四）轴的校核（1）计算圆周力，径向力（2）计算各力（3）计算合弯矩（4）校核

6、轴轴承的校核（1）轴承的选择（2）轴承的使用时间（3）计算各力左边轴承径向力右边轴承径向力（4）当量动载荷（5）校核（1）高速轴与联轴器键联接的选择和计算（2）轴与大齿轮键联接的选择和计算（3）轴与小齿轮键联接的选择和计算（4）轴与大齿轮键联接的选择和计算（5）低速轴与联轴器键联接的选择和计算（一）低速轴上的联轴器（1）类型选择（2）选择型号（3）校核（二）高速级轴上的联轴器（1）类型选择(2)选择型号(3)校核（1）箱座壁厚（2）箱盖壁厚（3）箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度（4）地脚螺钉直径及数目（5） 轴承旁联接螺栓直径（6）箱盖与箱座联接螺栓直径（7）轴承端盖螺钉直径（8）视孔盖螺钉直径(9

7、)、至箱外壁距离(10)轴承座盖外径(11) 轴承旁联结螺栓距离（12）轴承旁凸台半径（13）轴承旁凸台高度（14）外机壁至轴承座端面距离（15）机盖，机座肋厚(16)大齿轮顶圆与内机壁距离(17)齿轮端面与内机壁距离（1）润滑（2）密封轴伸出处的密封盖与箱座接合面密封其他地方（1）轴承盖（2）油标（3）排油孔螺塞（4）检查孔盖板（5）通气器（6）起吊装置（7）定位销（8）起盖螺钉三、电机的选择电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、功率和转速、确定具体型号。按工作要求和条件选取Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步

8、电动机。工作装置所需的功率：考虑到卷筒及其轴承的效率取=0.94kW由电动机至工作机之间传动装置的总效率为：7级精度齿轮传动效率，轴承效率，联轴器效率 =0.90kW高速级齿轮传动比范围，低速级齿轮传动比范围，总传动比范围r/min 为减少电动机的重量和价格。查1327页，表8-184取同步转速1500r/min的Y132s-4,满载转速r/min 额定功率5.5kW,输出轴直径38k6 四、计算传动比和分配各级传动比 一般推荐展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比,取,则低速级传动比五、运动参数和动力参数的计算 轴 1440r/min 轴 313.7r/min 轴 /313.7/3.5=89.

9、6 r/min工作轴 =89.6 r/min轴 5.50.995.44kW轴 25.440.990.975.22kW 轴 25.220.990.975.01kW工作轴 24=5.010.990.994.91kW电动机轴的输出转矩=9550 =95505.5/1440=36.48 Nm 轴 =21.552.30.96=47.58 Nm=47.583.240.980.95=143.53 Nm=143.532.330.980.95=311.35Nm=311.350.950.97=286.91 Nm运动和动力参数结果如下表输入功率kW输入转矩Nm转速r/min电动机轴5.536.481440轴5.44

10、36.081440轴5.22158.91313.7轴5.01533.9989.6工作轴4.91523.3389.6六、传动零件的设计计算 根据传动方案，选用渐开线直齿圆柱齿轮运输机一般工作机器，速度不高，按（GB 1009588），选择7级精度。查2191页，表10-1小齿轮：选用40Cr， 调质处理280HBS大齿轮：选用45钢， 调质处理240HBS 选小齿轮齿数Z1=20,Z2= iZ1=4.5920=91.8 取Z2=92取失效概率为1%，安全系数S=1，由2205页，式（10-12） 查2203页，式（10-9a）试选=1.3T=36.08 N*m查2205页，表10-7选取齿宽系数

11、=1查2201页，表10-6ZE=189.8查2209页，图10-21得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限N=60nj =6014401（2830010）=4.14710hN=4.14710/4.59 =0.910h由2207页，图10-19得 K=0.9 K=0.95 = =45.489mm=3.34m/sb=145.489=45.489mm=b/h=45.489/5.11=8.9使用系数=1根据,7级精度, 查2198页，图10-13得动载系数K=1.14直齿轮，K=1查2197页，表10-4用插值法得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时，K=1.421由b/h=8.9, K=

12、1.421查2198页，图10-13得K=1.33故载荷系数:KK K K K =11.1411.421=1.62d=d=49.498=48.95=由2201页，式10-5查2208页，图10-21（c）得小齿轮弯曲疲劳极限，大齿轮查2206页，图10-18得K=0.85 K=0.9取弯曲疲劳安全系数 S=1.4=303.57MPa=244.29MPaKK K K K=11.1211.331.4896由2200页，表10-5齿形系数：Y2.80 Y2.20应力校正系数：Y1.55 Y1.78 =0.014297=0.01603大齿轮的数值大 =1.63mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的

13、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，二齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径有关，按标准圆整为标准模数,取m=2mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=48.95来计算小齿轮的齿数Z1= =25大齿轮的齿数z=4.5925=114.75 取z=115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。d=z1m=252=50mmd=z2m=1152=230mm=140mmB=50mm取 选渐开线直齿圆柱齿轮7级由2191页，表10-1小齿轮：选用40Cr， 调质处理280HBS

14、大齿轮：选用45钢， 调质处理240HBS 选小齿轮齿数Z3=24,Z4= iZ1=3.524=84取失效概率为1%，安全系数S=1，由2205页，式（10-12） 由2203页，式（10-9a）试选=1.3T=158.91 N*m由2205页，表10-7选取齿宽系数=1由2201页，表10-6ZE=189.8由2209页，图10-21得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限N3= N=0.910N4=0.910/3.5 =0.2610h由2207页，图10-19得 K=0.95 K=0.97 = =74.876mm=1.23m/sB3=174.876=74.87mm=使用系数=1根

15、据,7级精度, 查2194页，图10-8得动载系数K=0.75直齿轮，K=1查2197页，表10-4用插值法得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时，K=1.426由b/h=8.9, K=1.421查2198页，图10-13得K=1.35故载荷系数:KK K K K =10.7511.426=1.0695d3=d3t=74.876=70.16=由2201页，式10-5查2208页，图10-21（c）得小齿轮弯曲疲劳极限，大齿轮查2206页，图10-18得KFN3=0.85 KFN4=0.88取弯曲疲劳安全系数 S=1.43=303.57MPa4=238.86MPaKK K K K=10.7511.

16、351.4896由2200页，表10-5齿形系数：YFa32.65 YFa42.20应力校正系数：YSa31.58 YSa41.78 =0.01379=0.0164大齿轮的数值大 =2.09mm取m=2.5Z3= =30大齿轮的齿数Z4=3.530=105 d3=z3m=302.5=75mmd4=z4m=1052.5=262.5mm=168.7mmB3=75mm取mm mm七、轴的设计和校核45钢,调质处理轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合且与所选好的电机的转轴的直径相匹配,故需同时选取联轴器的型号查1320页，表8-179选择LX2弹性柱销联轴器与轴配合的毂孔的

17、长度L=62mmd=30mm为了满足半联轴器的轴向定位要求,需要制出一轴肩,再考虑到安装的轴承并查手册，确定第二段的直径为35mm,按照轴承安装尺寸要求，可确定第三段的直径为40mm,轴向尺寸依据箱体具体考虑，考虑到高速轴小齿轮径向尺寸较小，使得齿轮较薄，因此做成齿轮轴。查1300页，表8-159选用30207具体机构图 1 图 145钢,调质处理查1300页，表8-159选用30207最小直径为轴承内径，d=35mm,根据轴承的安装尺寸要求第二段的直径为40mm,再做个台肩作为两个齿轮的轴向定位，具体结构见图2 图 245钢,调质处理为了满足半联轴器的轴向定位要求,需要制出一轴肩,再考虑到安

18、装的轴承并查手册，确定第二段的直径为50mm,按照轴承安装尺寸要求，可确定第三段的直径为56mm,轴向尺寸依据箱体具体考虑。查1300页，表8-159选用30209具体结构如图3 图 3 图 4 弯矩图如图4 =按第三强度理论校核=轴材料45，调质处理，=60MP= 因此，此轴符合强度要求同理、轴校核符合强度要求八、轴承的选择和计算选用的轴承的型号为30210，查1300页，表8-159，得因选用的齿轮是直齿的，所以不派生轴向力查2321页，表13-6，取 =CCr所以此轴承安全九、键的选择和校核高速轴与联轴器键联接的轴的直径30mm,查1217页表8-16 选用键bhL=8766键标记：GB

19、/T1096-2003、键8766材料45钢，查2106页表6-2p=120MPa p此键满足强度要求轴与大齿轮键联接的轴的直径35mm,查1217页表8-16 选用键bhL=12839键标记：GB/T1096-2003、键12839材料45钢，查2106页表6-2p=120MPa p此键满足强度要求轴与小齿轮键联接的轴的直径35mm,查1217页表8-16 选用键bhL=12868键标记：GB/T1096-2003、键12868材料45钢，查2106页表6-2p=120MPa p此键满足强度要求轴与大齿轮键联接的轴的直径56mm,查1217页表8-16 选用键bhL=161064键标记：GB

20、/T1096-2003、键161064材料45钢，查2106页表6-2p=120MPa p此键满足强度要求低速轴与联轴器键联接的直径45mm,查1217页表8-16 选用键bhL=14968键标记：GB/T1096-2003、键14968材料45钢，查2106页表6-2p=120MPa 1.2=1.28=9.6=8十二、润滑和密封齿轮采用浸油润滑，轴承采用飞溅润滑. 齿轮圆周速度5m/s所以齿轮采用浸油润滑，轴承采用飞溅润滑;浸油润滑不但起到润滑作用，同时有助箱体散热。为了避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证齿轮啮合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度对于圆

21、柱齿轮一般为1个齿高，但不应小于10 ，保持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取齿顶圆到池底面的距离为30-50mm。换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、污染的程度。查手册选择L-CKB 150号工业齿轮油润滑。减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、箱体接合面和轴承盖，窥视孔和放油孔的接合面等处。作用是使滚动轴承与箱外隔绝,防止润滑油漏出以及箱体外杂质、水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。选用毡圈式密封，毡圈式密封结构简单、价廉、安装方便、但对轴颈接触的磨损较严重，因而工耗大，毡圈寿命短。在接合面上涂上密封胶采用橡胶纸密封十三、减

22、速器的附件及说明选用螺钉联接式，材料HT150，结构参照181页油标用来指示箱内油面的高度，结构见183页，表4-10,选用带油标尺套的，用它的好处是可以在不停车的情况下随时检查油面，选M20为了换油及清洗箱底时排出油，在箱座底部油池最低处设有排油孔，平时排油孔用螺塞及封油垫圈封住，材料Q235，结构见185页，表4-13,选用M161.5为了检查传动件啮合情况、润滑状态以及向箱内注油，在箱盖上部便于观察传动件啮合区的位置开足够大的检查孔，用螺钉予以固定，材料为铸铁，结构见185页，表4-14由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内

23、为压力平衡，结构见186页，表4-15（e）M24在箱盖上直接铸出吊耳环，用来拆卸和吊运箱盖；在箱体上铸出吊钩，用来吊运整台减速器。结构见187页，表4-16为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度查1222页，表8-67选6X30为起盖方便，起盖螺钉的直径与箱体凸缘联接螺栓直径相同，其罗纹长度应大于箱盖凸缘的厚度，钉杆端部制成较细的圆柱端或锥端，以免经常拧动时损坏杆端螺纹，十四、设计小结机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过这次的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其

24、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，为以后更深层次的设计而努力。十五、参考文献1陈秀宁，施高义.机械设计课程设计.浙江大学出版社2濮良贵 纪名刚.机械设计.高等教育出版社kWn=806.4-3584r/min型号：Y132s-4总传动比：i=16.71440r/min313.7r/min=89.6 r/min=89.6 r/min5.44kW5.22kW5.01kW4.91kW=36.48 Nm=47.58 Nm=143.53 Nm=311.35Nm=286.91 Nm7

25、级精度小齿轮：40Cr 280HBS 大齿轮：45 240HBSZ1=20Z2=92 =1.3T=36.08 N*m=1ZE=189.8小齿轮：大齿轮：N=4.14710hN=0.910hK=0.9K=0.95d1t=45.489mm=3.34m/sb=45.489mm=2.27mmb/h=8.9=1K=1.14K=1.421K=1.33K=1.62d=48.95m=2.45mm小齿轮：大齿轮：K=0.85K=0.9=303.57MPa=244.29MPaK1.4896Y2.80Y2.20Y1.55Y1.78=0.014297=0.01603m=1.63mmm=2mmz1 =25z=115d=

26、50mmd=230mm=140mmB=50mmB1=55mmB2=50mm7级精度小齿轮：40Cr 280HBS 大齿轮：45 240HBSZ3=24Z4=84 =1.3T=158.91 N*m=1ZE=189.8小齿轮：大齿轮：N=0.910hN=0.0.2610hK=0.95K=0.97d1t=74.876mm=1.23m/sB3=74.876mm=3.12m=1K=0.75K=1K=1.426K=1.35K=1.0695d3=70.16m=2.92mm小齿轮：大齿轮：KFN3=0.85KFN4=0.883=303.57MPa 4=238.86MPaK1.0125YFa32.80YFa42

27、.20YSa31.58YSa41.78=0.01379=0.0164m=2.09mmm=2.5mmZ3=30Z4=105 d3=z3m=75mmd4=z4m=262.5mm=168.7mmmmmm轴：45钢LX2d=30mm轴承型号：30207轴：45钢轴承型号：30207轴：45钢轴承型号：30209轴符合强度要求安全键8766键满足强度要求键12839键满足强度要求键12868键满足强度要求键161064键满足强度要求键14968键满足强度要求弹性套柱销联轴器型号：LX3联轴器合格弹性套柱销联轴器型号：LX2联轴器合格b=12b1=12b2=20df=16n=8d1=12=10小端盖：=8大端盖：=10=8