1、课 程 设 计 课程名称 机械设计基础课程设计A 题目名称 带式运输机传动装置 学生学院_材能学院_专业班级_11级材加2班 学 号 3111006xxx 学生姓名 xxx 指导教师_xxx_2013年7月 05日机械设计课程设计计算说明书1、绪论22、传动方案的拟定和说明43、电动机的选择44、计算总传动比及分配各级的传动比55、运动参数及动力参数计算56、传动零件的设计计算6 7、箱体尺寸的选择10 8、轴的设计计算11 9、滚动轴承的选择及校核计算16 10、键联接的选择及计算18 11 、联轴器的选择18 12、润滑与密封1913、减速器附件19 14、其他技术说明19 15、设计总结
2、及心得体会20 16、参考资料目录21广东工业大学课程设计任务书题目名称带式运输机传动装置学生学院材能学院专业班级11级材加2班姓 名xxx学 号3111006xxx 组 号 48一、课程设计的内容设计一带式运输机传动装置（见 图1）。设计内容应包括：两级传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。图2为参考传动方案。图1 带式运输机传动装置图2 参考传动方案二、课程设计的要求与数据已知条件：（1）运输带工作拉力：F = 2.8kN；（2）运输带工作速度：v = 2.2m/s；（3）卷筒直径： D = 360 mm；（4
3、）使用寿命： 8年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；（7）工作环境：室内，轻度污染环境；（8）边界连接条件：原动机采用一般工业用电动机，传动装置与工作机分别在不同底座上，用弹性联轴器连接。三、课程设计应完成的工作（小组成员A：1减速器装配图1张（1号图纸）；2输出轴上齿轮零件图1张（3号图纸）； 3设计说明书 1份。小组成员B：1上箱体零件图1张（1号图纸）；2输入轴零件图1张（3号图纸）； 3设计说明书 1份。小组成员C：1下箱体零件图1张（1号图纸）；2输出轴零件图1张（3号图纸）； 3设计说明书 1份。四、课程设计进程安
4、排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备: 明确设计任务；准备设计资料和绘图用具传动装置的总体设计: 拟定传动方案；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数第1 天2传动零件设计计算:带传动、齿轮传动主要参数的设计计算第2 天3减速器装配草图设计: 初绘减速器装配草图；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算;减速器箱体及附件的设计第35 天4减速器装配图设计第57 天5零件工作图设计第8 天6整理和编写设计计算说明书第9 天7课程设计答辩第10 天五、应收集的资料及主要参考文献（1）濮良贵、纪名刚主编. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2006年5月第8版（2）林怡青、谢宋良、王
5、文涛编著. 机械设计基础课程设计指导书M. 北京：清华大学出版社，2008年11月第1版（3）机械制图、机械设计手册等。发出任务书日期：2013年 06月 24 日 指导教师签名：计划完成日期： 2013年 07 月05 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：计算过程及计算说明2 传动方案拟定和说明2.1设计单级圆柱齿轮减速器2.1.1 已知条件：滚筒圆周力F=2800N；带速V=2.2m/s；滚筒直径D=360mm。2.1.2 工作条件：使用年限8年，工作为两班工作制，载荷较平稳。2.1.3 设想传动简图，如下：3 电动机选择3.1 电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机3.2 电动机
6、功率选择：3.2.1 传动装置的总效率：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒滑动轴承=0.900.9920.970.990.950.90=0.7243.2.2 卷筒工作功率：P卷筒=FV/1000 =（28002.2）/1000=6.16KW3.2.3 电机所需的工作功率：P电机= P卷筒/总 =6.16/0.724=8.51KW3.2.4 确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/D=6010002.2/（360）=116.8r/min取V带传动比i1=24，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=36。则总传动比理时范围为ia=624。i取小于等于15，根据几个常用电机的同步转速有75
7、0、1000、和1500、3000r/min。初步选取n=1500r/min进行计算。3.2.5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Y160M-4。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速1460r/min。4 计算总传动比和分配各级的传动比4.1 总传动比：i总=n电动/n筒=1460/116.8=12.54.2 分配各级传动比取V带传动的传动比i带=3则单级圆柱齿轮减速器的传动比为：i齿轮= i总/ i带=12.5/3=4.175 计算传动装置的运动和动力参数5.1 各轴转速电动机轴为1轴，减速器高速轴为2轴，低速轴为3轴，各轴转速为：n1=n
8、电机=14600r/minn2=n1/i带=1460/3=486.7(r/min)n3=n2/i齿轮=486.7/4.17=116.7(r/min)5.2 计算各轴的功率按电动机所需功率P计算各轴输入功率，即P1=P电机=8.51KWP2=P1带=8.510.90=7.66KWP3=P2轴承齿轮=7.7660.990.977.35KW5.3各轴扭矩T1=9.55103P1/n1=9.551038.51/1460=55.67NmT2=9.55103P2/n2=9.551037.66/486.7=150.3NmT3=9.55103P3/n3=9.551037.35/116.7=601.5Nm以上计
9、算结果整理后列于下表：轴号轴1轴2轴3转速(r/min)1460486.7116.7功率（kw）8.517.667.53转矩（Nm）55.67150.3601.5传动比34.176传动零件的设计计算（此部分计算所查表、图全来自机械设计基础课本）6.1 皮带轮传动的设计计算 已知：n1=1460 r/min P1=8.51KW 工作16小时6.1.1 求计算功率 Pca查表8-7得kA=1.2，故Pca=KAP=1.28.51=10.21KW6.1.2 选V带型号（普通V带）据Pca=10.21KW，n1=1460r/min，由图8-10查出选用B型。6.1.3 求大、小带轮基准直径d2、d1现
10、取d1=132mm,由式（8-15a）得d2i带d1 =3x132=396mm由表8-8取d2=400mm6.1.4 验算带速VV=d1n1/(60100)=1321460/(601000)=10.8m/s在53m/s范围内，故带速合适。6.1.5 带基准长度Ld和中心距aa0 =0.7（d1+ d2）2（d1+ d2）=356至468mm取a0 =400mm由式（8-22）得带长Lo =2ao +（d1+d2）/2 +（d1-d2）2/4ao=2515mm由表8-2选带的基准长度为L0=2500mmaa0+(Ld- L0) /2=400+（2500-2515）/2=393mm6.1.6 验算
11、小带轮包角1 =180o-（d1-d2）/ a57.3o =14290度，合适6.1.7 求确定V带根数z由式（826）得z今n11460r/min d=132mm，查表8-4a得P0=2.82kw查表8-4b得P0=0.46KW，查表8-5得ka=0.91查表82得1.03，由此可得z3.33 取4根6.1.8求作用再带轮轴上的压力由表8-3得q0.18kg/m,故由式子得单根V带的初拉力F0=500Pca/（zv）（2.5/-1）+qv2=50010.21/（410.8X0.91）(2.5-0.91)+0.1810.82N=227N作用在轴承的压力FQ=2zF0sin（1/2）=24227
12、sin（1420/2）N=1717N6.2 齿轮传动的设计计算 已知:单向传动，轻微冲击P=7.66KW i=4.17 n1=486.7r/min6.2.1 选择齿轮材料及确定需用应力设计成结构紧凑故采用软齿面的组合：小齿轮用40Cr(调质)，齿面硬度为280HBS；大齿轮用45钢(调质)，齿面硬度为240HBS6.2.2按齿面接触强度设计计算齿轮按8级精度制造。小齿轮上的转矩T1=150300Nmm初设螺旋角为140 齿数 取Z1=24， Z2= Z1i=244.17=100.08 实际传动比为i=101/24=4.2计算公式：d1t2k T1 /d(u1)/u(ZE ZH /H)2 1/3
13、确定公式内的各计算数值试选K=1.6选取区域系数ZH 为2.433等于0.78+0.90=1.68选取齿宽系数d =1.0查得材料的弹性影响系数ZE =189.8H=（H1+ H2）/2=（570+550）/2=560MPa计算 小齿轮分度圆直径：d1t 21.6150300/(11.68)(4.2+1)/4.2(2.433 189.8 /560)2 1/3 =62.2mm圆周速度：v=x d1t n/（60x1000）=1.59m/s齿宽b和模数mnt： b=d d1t =1.0x62.2=62.2mmmnt = d1tcos/ Z1=62.2Xcos140/24=2.51mm；h=2.25
14、 mnt=2.252.51=5.65mm；b/h=62.2/5.65=11纵向重合度为1.903；载荷系数k=2.21 d1 = d1t x（k/ kt）1/3 =69.3mm； mn = d1tcos/ Z1=69.3Xcos140/24=2.80mm6.2.3按齿根弯曲强度设计计算齿形系数ZV1=24/COS3140=26.27 ZV2=101/COS3140=110.56 查表得 YFa1=2.59 YFa2= 2.17查表得 YSa1=1.59 YSa2=1.80因YFa2YSa2/F2=2.171.80/238.86=0.0164YFa1YSa1/F1=2.591.59/ 303.5
15、1=0.0136故应对大齿轮进行弯曲强度计算齿轮分度圆直径:mn2k T1 Ycos2 /dZ1 2 (YFa YSa /F) 1/3 2.06mm 6.2.4 几何尺寸计算 对比上述结果，取m=2.5，同时取d1 =69.3mm来计算应有的齿数，z= d1 cos B/m=26.9，取z1 =27，则z2 =4.2x27=113 ,z2取113，中心距 a= mn（ Z2+ Z1 ）/2cos=2.5（27+113）/2cos140 =180.4 mm 取a=181mm确定螺旋角： =arccos mn（ Z2+Z1 ）/2a = 14.790齿轮分度圆直径d1= mnZ1/ cos=2.5
16、27/cos14.79070mmd2= mnZ2/ cos=2.5113/cos14.790292mm齿宽b=dd1=1.070=70mm 取b2=70mm，b1=75mm据以上所求，可得出大小齿轮的各参数，汇总列表如下，方便以后计算查阅。单位：mm项目ddadf小齿轮707268大齿轮292294290 7 箱体尺寸的选择箱体为铸铁减速器箱体，结构尺寸按课程设计书P21表4-1（图4-1）规定选择。单位：mm箱体壁厚=8箱盖壁厚1=8箱体凸缘厚度b=12，b1=12， 加强肋厚m=6.8，m1=6.8地脚螺钉直径df =18地脚螺钉数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1=14箱盖、箱座联接螺栓直径
17、d2=10轴承盖螺钉直径和数目d3=8，n=4轴承盖（轴承座端面）外径D1=80D2=100观察孔盖螺钉直径d4=6df至箱外壁距离C1=26，C2=24箱缘尺寸C1=18, C2=22轴承端盖螺钉分布直径 D1=8,D2=8箱体外壁至轴承座端面距离C1+C2+10=40齿轮顶圆至箱体内壁的距离1=12齿轮端面至箱体内壁的距离2=12减速器中心高H=210底脚凸缘尺寸C1=26，C2=24圆锥定位销直径与数目8，2箱体外壁至轴承座端面的距离60轴承座孔长度25，308轴的设计计算输入轴的设计计算8.1按扭矩初算轴径选用45号钢调质处理，根据dA(P/n)1/3，并查表，取A=120,则d120
18、(7.66/486.7)1/3mm=28.1mm考虑有键槽，将直径增大3%，则d=28.1(1+3%)mm=28.9mm选d=30mm 为外伸出端的最小直径为dmin =30mm假定选用弹性套柱联轴器，查课程设计指导书136页选用TL6，孔径30mm,半联轴器长为L=60mm, 毂孔长度为L1=56mm8.2 轴的结构设计8.2.1确定轴各段直径和长度段：d=30mm，长度取L=60mmII段:dII=36 mm，因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以取长度取LII=60mm段：初选用32208型其内径为d=40mm,宽度为25mm，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
19、离，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑带轮和箱体外壁应有一定矩离且安装挡油盘与轴衬而定，为此，取该段长为L=25mmIV段与小齿轮固定配合，计算得轴长均为LIV=95 mm，直径为dIV=76mm对于V段，此段亦安装轴承，直径为dV=40mm，综合考虑取长度LV=25mm8.3按弯矩复合强度计算Ft=2T2/ d1=2150300/70=4294N；Fr= Fttann/ cos=4905tan200/ cos14.790=1616N；Fa=Fttan=4294tan14.790=1134N作用在轴右端带轮上外力F=2530 N（方向未定）；分度圆直径为70mm;对于32208型的圆锥
20、滚子轴承,a=19mm 则L=101mm；K=139mm；(如图a)8.3.1 求垂直面的支承反力 F1v=（FrL/2-Fad1/2）/L=（1616101/2-113470/2）/101=415NF2v= Fr - F1v=1616-415=1201N8.3.2 求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft/2=4294/2 N =2147N ；8.3.3 F力在支点产生的反力F1F=FK/L=2147（139/101）N =1488N ；F2F=F+F1F=(2147+1488)N =3635N ； 8.3.4绘垂直面的弯矩图（图b） Mav=F2vL/2=12010.101/2=61NmM
21、av=F1vL/2=415X0.101/2=21Nm8.3.5绘水平面的弯矩图（图C） MaH=F1HL/2=21470.101 /2 Nm =108 Nm8.3.6 F力产生的弯矩图（图d） M2F=FK=21470.139Nm =298Nma-a截面（两轴承的中心所在的垂直面）F产生的弯矩为：MaF=F1FL/2=14880.101/2 Nm=75Nm8.3.7求合成弯矩图（图e）；考虑到最不利的情况，把MaF与（M2av+ M2aH）1/2直接相加。 Ma=（M2av +M2aH）1/2+ MaF=（61 2+1082）1/2+75Nm =199NmM a=（Mav）2+ (MaH）21
22、/2+ MaF=（212+1082）1/2+75 Nm =185Nm 8.3.8 求轴传递的转矩（图f） T=Ftd1/2=429470/2 Nmm =150300Nmm=150.3Nm8.3.9 求危险截面的当量弯矩 由上可知a-a截面最危险，其当量弯矩为Me=M2a+（T2）21/2取=0.6，代入上式可得Me=1992+(0.6150.3）2)1/2 Nm =218Nm ；8.3.10 计算危险截面处轴的直径轴的材料选用45号钢调质处理，由课本P362表15-1查得许用弯曲应力-1b=60Mpa，则 dMe/0.1-1b 1/3=2181000/(0.160) 1/3=33.1mm故d=
23、33.1mm76mm,安全，该轴强度足够。输出轴的设计计算8.4 按扭矩初算轴径选用45号钢，根据dA(p3/n3)1/3并查课本P370表15-3，取A=112， d112(7.35/116.7)1/3mm=44.56mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=44.66(1+5%)mm=46.79mm初选输出轴的最小直径d=48mm8.5 轴的结构设计8.5.1 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，右面用挡油盘轴向固定，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，采用过盈配合固定8.5.2 确定轴各段直径和长度按照轴上两
24、直径略有差值15mm，轴肩处的直径差可取610mm的规定，确定输入轴各级的直径。具体方法同上输入轴的设计计算一样。按照箱体结构尺寸确定输入轴各级的长度。具体尺寸如下：d1d2d3d4d5d6485660657560L1L2L3L4L5L68460466612308.6 按弯矩复合强度计算8.6.1 已知作用在齿轮上的圆周力Ft=2T3/d2=2601500/292N=4120N；径向力Fr= Fttan/ cos=4120tan200/ cos14.790=1551N；轴向力Fa=Fttan=4120tan14.790=1088N(图a)所示齿轮分度圆直径d2=292mm；对于33112型的圆
25、锥滚子轴承,a=23.1mm则L=108mm；K=163mm8.6.2 求垂直面的支承反力 F1v=（FrL+Fad2/2）/L=（1551108/2-1088292/2）/108=-695N ；F2v= Fr -F1v = 1551+695=2246N ；8.6.3 求水平面的支承反力F1H=F2H= Ft/2=4120/2=2060N8.6.4 绘垂直面的弯矩图（图b）Mav=F2vL/2=22460.108/2=121.3NmMav=F1vL/2=6950.0108/2=35.1Nm8.6.5 绘水平面的弯矩图（图C） MaH=F1HL/2=20600.108/2=141227Nmm =
26、111.24Nm 8.6.6 求合成弯矩图（图d）；Ma=（M2av+ M2aH）1/2=（121.32+111.242）1/2=164.58 NmMa=（Mav）2+ (MaH）21/2=（25.12+111.242）1/2=116.64Nm8.6.7 求轴传递的转矩（图e） T=Ftd2/2=4120292/2601500Nmm601.5Nm8.6.8 求危险截面的当量弯矩 由弯矩图可知a-a截面最危险，其当量弯矩为Me=M2a+（T）21/2对不变的转矩，取=0.6，代入上式可得Me=164.582+（0.6601.5）21/2=396.66Nm 8.6.9 计算危险截面处轴的直径轴的材
27、料选用45号钢调质处理，由课本P362表15-1查得许用弯曲应力-1b=60Mpa，则 dMe/0.1-1b 1/3=396.66103/(0.160) 1/3=40.43mm故d=40.43mm65mm,安全，该轴强度足够。9滚动轴承的选择及校核计算根据已知条件，轴承预计寿命163008=38400小时9.1 计算输入轴承9.1.1 两轴承径向反力：F1Q=FQ( KL )/L- F1H =2147( 101139)/101-2147=2954.78NF2Q=FQK/L- F2H =2147 139/101- 2147=807.78N FR1= FR2= Fr=1616N轴承受的总径向力为 Fr1=（FR12F1Q2）1/2=（161622954.782）1/2=3367.82NFr2=（FR22F2Q2）1/2=（16162807.782）1/2
