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1、-广东海洋大学 机械设计基础课程设计 设计计算说明书题 目 带式运输机传动装置 院 系 专 业 姓 名 年 级 指导教师 二零一一年六月-第 26 页-目录：一、设计题目二、电动机的选择三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比三、带传动的设计四、普通V带的设计五、齿轮传动的设计六、轴的设计七、箱体的设计八、键连接的设计九、滚动轴承的设计十、润滑和密封的设计十一、联轴器的设计十二、参考文献十三、设计小结一、 设计题目一设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。已知条件，运输带工作拉力F1400N，运输带速度V1.55m/s，滚筒直径D250mm，两班制，连续单向运转，载荷平稳，空载
2、启动，使用期8年，小批量生产，运输带速度允许误差5%二 电动机的选择(1) 选择电动机类型：按工作要求和条件选取Y系列全封闭笼型三相异步电动机。(2) 选择电动机型号电机所需的工作功率为其中，则由电动机至运输机的传动总效率为，其中由表2-3（杨晓兰等，机械设计基础课程设计）查得：则即，(3) 电动机的转速：计算滚筒工作转速：要选择合理的传动比范围，根据其中由表2-2（杨晓兰等，机械设计基础课程设计）查得：初选V带的传动比i=24,齿轮的传动比i=35符合这一范围电动机的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min，有三种适用的电动机型号可供选择，如图：传动比方案比较从动比
3、方案电动机型号额定功率/kw电动机转速r/min传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动比齿轮传动比1Y100L2-431500143012.072.41452Y132S-6310009608.1024.053Y132M-837507105.9922.995综合考虑，电动机和传动装置的尺寸、重量和价格选择Y100L2-4比较合适，因此选定型号为Y100L2-4，所选电动机的主要性能和外观尺寸如下：电动机（Y100L2-4）的主要外形尺寸和安装中心高H外形尺寸L(AC/2AD) HD 地脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD100380282.524516014012
4、2860831三、计算各轴的运动和动力参数（1）、计算各轴的输入功率：齿轮轴功率：2.550.96kw2.448kw轴功率：2.4480.990.98kw2.375kw滚筒轴：2.3750.990.98kw2.304kw（2）、各轴的转速： 轴：1430/2.414 r/min592.378 r/min （高速轴）轴：r/min118.4756 r/min （低速轴）滚筒轴：118.4756 r/min（3）、各轴的输入转矩：电动机轴：=9550 =95502.55/1430=17 Nm齿轮轴： （高速轴）轴：Nm （低速轴）联轴器：Nm运动和动力参数的计算结果参数轴名电动机轴I轴 （高速轴
5、）II轴 （低速轴）滚筒轴转速n(r/min)1430592.378118.4756118.4756功率P(kw)2.552.4482.3752.304转矩T(Nm)1739.4191.1185.4传动比i2.41451效率0.960.980.98四、普通v带的设计已知带传动选用Y系列异步电动机，其额定功率P=3kw，主动轮转速，从动轮转速，传动比.414，两班制，连续单向运转，载荷评委，空载启动，使用期8年，小批量生产，运输带速度允许误差5%项目设计与说明主要结果计算功率查表 由由机械工程设计基础表8.21 查得选V带型号根据查表8.7选区A型V带取A型V带确定带轮基准直径查表8.7，选10
6、0mm，大带轮基准直径：，查表8.3，选取标准值 实际传动比 从动轮实际转速从动轮的转速误差率为在5%以内为允许值验算带速度VV在5m/s25m/s范围内，故带的速度合适V=7.49m/s确定V带的基准长度和传动中心距按设计要求初选中心距查表8.4，选取V带的基准长度计算实际中心距中心距a的变化范围验算主动轮上包角计算V带的根数z，根据查表8.9得取故有，由表8.18查得则查表8.4得带长修正系数z=圆整取z=3根Z=3计算V带合适的初拉力查表8.6得：计算作用在轴上的载荷五、齿轮传动的设计已知，。项目计算与说明主要结果选择材料材料 热处理方法 齿面硬度小齿轮 45钢 调质 220 250 H
7、BC大齿轮 45钢 正火 170 210 HBC由于是普通减速器，由表10.21选8级精度，要求齿面粗糙度Ra 3.2 6.3由表10.24 查得许用接触应力由表10-10得，1.1,选取 SH=1.1由表10.27得计算初选精度等级8级精度8级按齿根弯曲强度计算查表10.11，取载荷系数k=1.1计算小轮转矩：取齿数：=20查表10.20，选齿宽系数.0mm.由表10.3取标准模数m=2.5 mm确定齿轮主要参数及几何尺寸中心距：分度圆直径：故校核齿面接触强度查表10.13和表10.14 得由图10.25查得：由表10.10查得 查图10.26查得 故，齿根弯曲强度校核合格验算齿轮圆周速度由
8、表10.22可知选8级精度是适合的安全六轴的设计1， 齿轮轴的设计(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图）1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为=2.44 8KW转速为=592.378 r/min根据课本查表14.1，取c=107 118d(3)确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1= 21mm，又带轮的宽度B=（Z-1）e+2f =（3-1）15+29=48mm则第一段长度L1=50mm右起第二段直
9、径取D2= 25mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度L2=40mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为D3= 30mm，长度为L3=16mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4= 35mm，长度取L4= 15mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为52mm，分度圆直径为 50mm，齿轮的宽度为60mm，则此段的直径为D5= 52mm，长度为L5=60mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于
10、滚动轴承的内圈外径，取D6= 35mm长度取L6= 15mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7= 30mm，长度L7=16mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向小齿轮分度圆直径：D=50mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =39465.34Nmm求圆周力：FtFt=2T2/d2=239465.34/50=1578.61N求径向力FrFr=Fttan=1578.61tan200=574.57NFt，Fr的方向如下图所示（5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =789.31N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承
11、则Fa=0那么RA=RB =Fr/2=287.29N（6）画弯矩图右起第五段剖面C处（即齿轮中间处）的弯矩：水平面的弯矩：MC=RA106/2=42Nm垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA106/2=15 Nm合成弯矩：（7）画转矩图： T= FtD/2=39465.34Nmm39.5Nmm（8）画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6可得右起第五段剖面C处的当量弯矩：（9）判断危险截面并验算强度右起第五段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=50.5Nm ,由课本表14-2有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0
12、.1D43)=50.51000/(0.1553)=3.04MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：e= MD/W= MD/(0.1D13)=23.71000/(0.1213)=25.6MPa-1所以确定的尺寸是安全的 。受力图如下：在前面带轮的计算中已经得到Z=3其余的数据手册得到D1= 21mmL1=50mmD2= 25mmL2=40mmD3= 30mmL3=16mmD4= 35mmL4=15mmD5= 52mmL5=60mmD6= 35mmL6=15mmD7= 30mmL7=16mmFt=1578.61NFr=574.57NRA=RB=789.31NRA=RB=
13、287.29NMC=42NmMC1= MC2=15NmMC1=MC2=44.6NmT=39.5Nm=0.6MeC2=50.5Nm-1=60MpaMD=23.4Nm2，输出轴的设计计算(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为=2.37 5KW 转速为=118 r/min根据课本查表14.1，取c=107118d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取35mm，根
14、据计算转矩TC=KA=1.4191.1=267.54Nm，查标准JB/T 8854.32001，选用CICL1型鼓型齿式联轴器，半联轴器长度为L1=82mm,轴段长L1=80mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取35mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，故取该段长为L2=27mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6209型轴承，其尺寸为dDB=458519，那么该段的直径为45mm，还有套筒，所以长度为L3=31mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为250mm，则第四
15、段的直径取52mm,齿轮宽为b=50mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=48mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5= 55mm ,长度取L5=10mm右起第六段，定位轴长D6=50mm L6=5mm, 右起第七段， 该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7= 45mm，长度L7=19mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：D=250mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =KAT=1.4191.1=267.54Nm 3、求圆周力Ft:Ft=2T2/d2=22.67100000/250=2136N 求径向力FrFr=Fttan=2136tan20=777.
16、4NFt，Fr的方向如下图所示（5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1068N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么RA=RB =Fr/2= 388.7N（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=RA84/2=45Nm 垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA84/2=16.3 Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= Ftd/2=267.54 Nm（8）画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6可得右起第四段剖面C处的当量弯矩：（9）判断危险截面并验算强度右起第四段
17、剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知MeC2=167.5Nm ,由课本表13-1有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1)=167.51000/(0.1525252)=12MPa-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=160.5241000/(0.1353535)=37.44MPa0-1 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下：D1= 35mmL1=80mmD2= 40mmL2=27mmD3= 45mmL3=31mmD4= 52mmL4=48mmD5= 5
18、5mmL5=10mmD6= 50mmL6=5mmD7= 45mmL7=19mmT1=267.54NFt=2136NmFr=777.4NmRA=RB=1068NmRA=RB=388.7 NMC=45NmMC1= MC2=16.3 NmMC1=MC2=47.9NmT=267.54Nm=0.6MeC2=167.5Nm-1=60MpaMD=160.5Nm七箱体结构设计(1) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(2) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排
19、出污油，注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6)定
20、位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b
21、220地脚螺钉直径df18地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212联轴器螺栓d2的间距 l 160轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C126, 22, 18df，d1, d2至凸缘边缘距离C224, 20,16轴承旁凸台半径R124, 20,16凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离l1 38大齿轮顶圆与箱体内壁距离110齿轮端面与箱体内壁距离2 10轴承端面与箱体内壁距离38大齿轮顶圆至箱体底面内壁的间距640箱底至箱底内壁的间距720减速器的中心高H162机盖、机
22、座肋厚m1 ,m27， 7轴承端盖外径D270， 95轴承端盖凸缘厚度e0轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2八键联接设计1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=21mm,L1=50mm查手册得，选用A型平键，得：A键 640 GB1095-2003 L =40-6=34mmT=39Nm h=6mm根据p=4 T/(dhL)得p=4 T/(dhL)=439.41000/（22634）=35.12Mpa R (110Mpa)2、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d4=52mm L2=48mm T=267.54Nm选用A型平键键1646 GB1095-200
23、3L=62-16=46mm h=10mmp=4T/（dhL）=4267.541000/（521046）=44.74Mpa p (110Mpa)3、输出轴与联轴器接用平键联接 轴径d1=30mm L1=80mm T=185.4Nm选用A型平键键1070 GB1095-2003L=70-10=60mm h=8mmp=4T/（dhL）=4185.41000/（30860）=51.5Mpa p (110Mpa)九滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命Lh=852402=33280小时1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=1578.61
24、N, n=592.378r/min（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号查表GB/T 276-1994，选择6206，轴承 Cr=19.5KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=777.4N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号查表GB/T 276-1994，选择6209轴承 Cr=31.5KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格十、密封和润滑的设计1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以
25、毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分
26、开的一层薄膜。十一联轴器的设计（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲有要求，故选用鼓型齿式联轴器 （2）载荷计算计算转矩TC=KAT=1.4191.1=267.54Nm。其中KA为工况系数， KA=1.4（3）型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n，查标准JB/T 8854.32001，选用CICL1型鼓型齿式联轴器，其额定转矩T=800Nm, 许用转速n=7100r/m ,故符合要求。十二、参考资料 机械设计基础陈立德主编高等教育出版社 机械设计基础课程设计杨晓兰主编华中科技大学出版社画法几何与机械制图冯开平、左宗义主编华南理工大学出版社十三、设计小结 机械设计课程
27、设计是我们工科类学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程的重要的综合性和实践性环节1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、材料力学、公差与配合、机械工程材料、机械设计手册等于一体。2. 通过这次机械设计课程设计，综合的运用了机械设计课程和其他有关的先修课程的理论，集合了实际的知识，培养分析和解决一般工程问题的能力，并使所学的知识得到进一步的巩固、深化、和扩展。3. 通过这次机械设计课程设计，学习到了机械设计的一般方法；掌握了通用机械零件、机械传动装置和简单的机械的设计原理和过程。4. 通过这次机械设计课程设计，进行机械设计的基本技能的训练如：计算机绘图、熟悉或运用设计资料手册、图册标准和规范等以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等5. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.6. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。键128