1、广东工业大学课 程 设 计 课程名称 机械设计基础课程设计题目名称 带式运输机传动装置 学生学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 201年 月 日目 录一、广东工业大学课程设计任务书 3二、设计计算说明书 51、系统总体方案设计 51.1、电动机选择 51.2、传动装置运动及动力参数计算 62、V带传动的设计与计算 73、传动零件的设计计算 103.1、 高速级齿轮的设计 103.2、低速级齿轮的设计 154、轴以及轴上各零件的设计与校核 214.1、中间轴的设计 214.2、高速轴的设计 284.3、低速轴的设计 355、箱体及各部位附属零件的设计 426、设计总结 467、参考文献
2、47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 专业班级 学 号 学生姓名 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 = 3.3 kN；（2）运输带工作速度：v = 1.20 m/s；（3）卷筒直径： D = 290 mm；（4）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）
3、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输出轴及轴上非标准零件图； 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输入轴及轴上非标准零件图； 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中间轴及轴上非标准零件图； 3设计说明书1份。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期11.1、设计准备: 明确设计任务；准备设计资料和绘图用具1.2、传动
4、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教1-201与课同步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教1-201与课同步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教1-20118周4减速器装配图设计教1-20119周5零件工作图设计教1-201至20周周二6整理和编写设计计算说明书教1-20120周二至周四7课程设计答辩教1-20120周五五、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、王文涛编著
5、. 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 宋宝玉编，机械设计课程设计指导书M，北京：高等教育出版社，2006年出版4 陈铁鸣编，新编机械设计课程设计图册M，北京：高等教育出版社，2003年出版5 王昆等编，机械设计课程设计，高等教育出版社，2004年出版。发出任务书日期：201年 月 日 指导教师签名：计划完成日期： 201年 月 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设计计算说明书设计计算与说明结果1、系统总体方案设计 1.1、电动机选择 1.1.1 传动条件：（1）工作条件：减速箱使用寿命8年，每天工作为两班工作制，每班工作16个小时，每年工作
6、300天，载荷平稳，环境清洁；（2）原始数据：输送带拉力F= 3.3 kN ；带速V= 1.20 m/s ；滚筒直径D= 290 mm 。1.1.2 电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机1.1.3 确定电动机的功率：（1）输送带的输入功率：（2）传动装置的总功率：取V带效率为95%，一对滚动轴承的的效率为99%，渐开线圆柱齿轮效率为99%，一对滑动轴承的效率为99%，联轴器效率为99%，滚筒的效率为96%，则得：0.950.990.990.960.85（3）电动机所需的工作功率： 1.1.4确定电动机的转速： = r/min1.1.5确定电动机的型号：根据机械设计基础课程设计指导书（下面简称
7、指导书）P11表2.1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围。取V带传动比。则总传动比理论范围为： ，故电动机转速的可选范围为： =474.1741896.696 r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min，由标准查出三种适用的电动机型号：方案电 动 机型 号额 定 功 率电动机转速(r/min)同 步满 载1Y160M2-85.5kw7507202Y132M2-65.5kw10009603Y132S-45.5kw15001440综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动、减速器传动比,可见第3方案比较适合，因此选定电动机型号为Y132S-4
8、， =1440 r/min1.2、传动装置运动及动力参数计算1.2.1确定传动装置的总传动比和分配级传动比：（1）确定传动装置总传动比：=/=1440/79.029=18.221（2）分配各级传动装置传动比： =取=2.50 取 ，=3.141.2.2动力参数计算：（1）各轴的转速：（2）各轴输入功率：（3）各轴转矩：2、V带传动的设计与计算 2.1确定计算功率：由机械设计（下面简称课本）P156表8-8得：KA=1.12.2选择带型号：根据Pca和=1440r/min，由课本P157图8-11得，选用A型2.3确定带轮的基准直径并验算带速（1）初选小带轮的基准直径根据课本P157表8-7和表
9、8-9，取小带轮的基准直径（2）验算带速在530m/s范围内，带速合适（3）计算大带轮的基准直径根据课本P157表8-9加以合适调整，2.4确定中心距a，并选择V带的基准长度（1）根据 ，即，初选中心距（2）计算V带的基准长度由课本P145表8-2，选V带的基准长度（3）计算实际中心距a中心距的变动范围：2.5验算小带轮包角2.6确定带的根数z由和=1440r/min，查课本P151表8-4得根据 =1440r/min，=2.50和A型带，查表8-5得，查表8-6得 查表8-2得于是 取根数为4根2.7计算带的初拉力由课本P149表8-3得A型V带的单位长度质量应使实际的初拉力2.8计算压轴力
10、2.9带轮结构设计（1）小带轮采用实心式，查指导书P190得电动机的轴径，V带轮的，轮缘宽 （2）大带轮采用腹板式结构，轮缘宽与小带轮的相同，轮毂宽与轴的结构设计同步。3、传动零件的设计计算 3.1、 高速级齿轮的设计 3.1.1齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）适用斜齿圆柱齿轮传动，压力角为；（2）带式输送机为一般工作机器，参考课本P205表10-6，选用8级精度；（3）材料：选择高速级小齿轮采用40Cr（调质），硬度为280HBS，高速级大齿轮采用45钢（调质），硬度为240HBS；（4）初选小齿轮齿数，（5）初步选定螺旋角3.1.2按齿面接触疲劳强度设计（1）试算小齿轮分度圆直径，即1
11、）确定公式中的各参数值试选小齿轮的转矩由课本P206表10-7，选取齿宽系数由课本P203图10-20，选取区域系数由课本P202表10-5 查的材料的弹性影响系数计算接触疲劳强度用的重合度系数计算螺旋角系数计算接触疲劳许用应力H由课本P213图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限为Hlim1600MPa Hlim2550MPa计算应力循环次数N160n2jLh605761（283008）1.327109N2N1/1.327109/(77/24)4.136108由课本P208图10-23查接触疲劳寿命系数 KHN10.90 KHN20.95取失效概率为1%，安全系数为S1H1MPa54
12、0MPaH2MPa523MPa取H1和H2中较小看做该齿轮副接触疲劳许用应力，即HH2523MPa2）小齿轮分度圆直径=（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷前的数据准备圆周速度vv1.328m/s齿宽bbd d1t144.021mm44.021mm2)计算实际载荷系数KH由课本P192表10-2查得使用系数KA1根据V1.328m/s，8级精度，由课本P194图10-8查得动载系数KV1.07齿轮的圆周力Ft12T2/d1t27.3449104/44.021N3.337103NKAFt1/b13.337103/44.021N/mm75.805N/mm100N/mm查课本P195表10-3
13、得齿间载荷分配系数KH1.4由课本P196表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数由此,得到实际载荷系数 KHKAKVKHKHB11.071.41.4182.1243）可得实际载荷系数算得的分度圆直径d1d1t44.02151.848mm及相应的齿轮模数3.1.3按齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算齿轮模数，即 试选载荷系数KFt1.3 计算弯曲疲劳强度用重合度系数barctan(tantant)arctan(tan14tan20.562)13.140av/cos2b1.639/cos213.1401.728Y0.25+0.75/av0.25+0.75/1.7
14、280.684可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数YY1-1-1.9050.778计算由当量齿数zV1z1/cos324/cos31426.272zv2z2/ cos377/ cos31484.290查课本P200图10-17，得齿形系数YFa12.62 YFa22.21由课本P201图10-18查得应力修正系数YSa11.60 YSa21.78由课本P209图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为Flim1500MPa Flim2380MPa由课本P208图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN10.85 KFN20.88取弯曲疲劳安全系数S1.4，F1MPa303.57MPaF2
15、MPa238.86MPa0.01380.0165因为大齿轮的大于小齿轮，所以取0.0165试算模数1.399mm（2） 调整齿轮的模数1） 计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度vd1mntz1/cos1.39924/cos14mm34.604mmv1.044m/s 齿宽bbd d1134.604mm34.604mm 宽高比b/hh（2han+cn）mnt（21+0.25）1.3993.148mmb/h34.604/3.14810.9922）计算实际载荷系数KF根据v1.044m/s，8级精度，由课本P194图10-8查得动载系数Kv1.04 由Ft12T2/d127.3449104/34.6
16、04N4.245103NKAFt1/b14.245103/34.604122.674N/mm100N/mm查课本P195表10-3得齿间载荷分配系数1.4结合b/h10.992，查本P197图10-13，得KF1.35则载荷系数为：KFKAKVKFKFB1.966 可得按实际载荷系数算得的齿轮模数mnmnt1.3991.606mm对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取mn2mm；为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d151.848mm来计算小齿轮的齿数，即z1d1cos/mn51.848c
17、os14/225.154取z126，则z2 i1z13.142681.64，取z283，z1和z2互为质数3.1.4几何尺寸计算(1)计算中心距 amm112.337mm考虑到模数从1.606增加到2mm，为此将中心距减小圆整为113mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角arccosarccos15.290（3）计算分度圆的直径 d1mm53.908mmd2mm172.091mm（4）计算齿轮宽度 bd d153.908mm53.908mm取b254mm b159mm3.1.5其他几何尺寸的计算齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径高速级齿轮1采用左旋，齿轮2采用右旋。3.2、低速级齿轮的设计3
18、.2.1齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）适用斜齿圆柱齿轮传动，压力角为；（2）带式输送机为一般工作机器，参考课本P205表10-6，选用8级精度；（3）材料：选择低速级小齿轮采用40Cr（调质），硬度为280HBS，低速级大齿轮采用45钢（调质），硬度为240HBS；（4）初选小齿轮齿数，（5）初步选定螺旋角3.2.2按齿面接触疲劳强度设计（1）试算小齿轮分度圆直径，即1）确定公式中的各参数值试选小齿轮的转矩由课本P206表10-7，选取齿宽系数由课本P203图10-20，选取区域系数由课本P202表10-5 查的材料的弹性影响系数计算接触疲劳强度用的重合度系数计算螺旋角系数计算接触疲劳许
19、用应力H由课本P213图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限为Hlim1600MPa Hlim2550MPa计算应力循环次数N160n3jLh60183.441（283008）4.226108N2N1/4.226108/(55/24)1.844108由课本P208图10-23查接触疲劳寿命系数 KHN10.92 KHN20.97取失效概率为1%，安全系数为S1H1MPa552MPaH2MPa533.5MPa取H1和H2中较小看做该齿轮副接触疲劳许用应力，即HH253.5MPa2）小齿轮分度圆直径=（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷前的数据准备圆周速度vv0.630m/s齿宽bb
20、d d1t165.573mm65.573mm2)计算实际载荷系数KH由课本P192表10-2查得使用系数KA1根据V1.328m/s，8级精度，由课本P194图10-8查得动载系数KV1.03轮的圆周力Ft12T3/d1t2225943/65.573N6.891103NKAFt1/b16.891103/65.573N/mm105.089N/mm100N/mm查课本P195表10-3得齿间载荷分配系数KH1.4由课本P196表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数由此,得到实际载荷系数 KHKAKVKHKHB11.031.41.4232.0523）可得实际载
21、荷系数算得的分度圆直径d1d1t65.57376.349mm及相应的齿轮模数3.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算齿轮模数，即 试选载荷系数KFt1.3 计算弯曲疲劳强度用重合度系数barctan(tantant)arctan(tan14tan20.562)13.140av/cos2b1.617/cos213.1401.705Y0.25+0.75/av0.25+0.75/1.7050.690可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数YY1-1-1.9050.778计算由当量齿数zV3z3/cos324/cos31426.272zv4z4/ cos355/ cos31460.207查课本P200图10
22、-17，得齿形系数YFa12.62 YFa22.27由课本P201图10-18查得应力修正系数YSa11.60 YSa21.74由课本P209图10-24c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为Flim1500MPa Flim2380MPa由课本P208图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN10.85 KFN20.88取弯曲疲劳安全系数S1.4，F1MPa303.57MPaF2MPa238.86MPa0.01380.0165因为大齿轮的大于小齿轮，所以取0.0165试算模数2.041mm（3） 调整齿轮的模数2） 计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度vd1mntz1/cos2.04124
23、/cos14mm50.484mmv0.485m/s 齿宽bbd d1150.484mm50.484mm 宽高比b/hh（2han+cn）mnt（21+0.25）2.0414.592mmb/h50.484/4.59210.9942）计算实际载荷系数KF根据v0.485m/s，8级精度，由课本P194图10-8查得动载系数Kv1.03 由Ft12T3/d12225943/50.484N8.951103NKAFt1/b18.951103/50.484177.304N/mm100N/mm查课本P195表10-3得齿间载荷分配系数1.4结合b/h10.992，查本P197图10-13，得KF1.36则载
24、荷系数为：KFKAKVKFKFB1.961 可得按实际载荷系数算得的齿轮模数mnmnt2.0412.341mm对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，从满足弯曲疲劳强度出发，从标准中就近取mn2.5mm；为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d176.349mm来计算小齿轮的齿数，即Z3d1cos/mn76.349cos14/2.529.632取z330，则z4 i2z32.33069，取z471，z3和z4互为质数3.2.4几何尺寸计算(1)计算中心距 amm130.115mm考虑到模数从2.341增加到2.5mm，为此将中心距
25、减小圆整为130mm（2）按圆整后的中心距修正螺旋角arccosarccos13.795（3）计算分度圆的直径 D3mm77.228mmD4mm182.772mm（4）计算齿轮宽度 bd d3177.228mm77.228mm取b278mm b183mm3.2.5其他几何尺寸的计算齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径低速级齿轮3采用右旋，齿轮4采用左旋。4、轴以及轴上各零件的设计与校核 4.1、中间轴的设计 4.1.1计算轴的最小直径中间轴选用45钢调质，硬度217255HBS从上述计算结果已知初步计算轴的最小直径，因为轴段不承受转矩，而承受少量的弯矩且载荷较平稳，所以查课本P366表15-3取，取4.1.2确定轴上各段的长度及直径（1）在轴段1和5上将会安装轴承，轴承采用两段固定的方式。因为齿轮上存在轴向力的作用，所以轴承选用角接触球轴承。查指导书P147，暂取轴承为7307B，其基本尺寸为，定位轴肩的直径为，外径的定位直径为，对轴的力作
