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1、 攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 设计用于带式运输机的传动装置 学生姓名： 学 号： 所在院(系)： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目 带式运输机传动装置的蜗杆减速器设计1、课程设计的目的机械设计课程设计是课程教学的一重要内容,也是一重要环节,目的有三:1)使学生运用所学,进行一次较为全面综合的设计训练,培养学生的机械设计技能,加深所学知识的理解;2)通过该环节,使学生掌握一般传动装置的设计方法,设计步骤,为后续课程及毕业设计打好基础,做好准备;3)通过该环节教学使学生具有运用标准、规范、手册、图册和查阅相关技术资料的能力，学会编写设计
2、计算说明书，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）设计一用于带式运输机上的传动及减速装置。设计使用期限8年（每年工作日300天），两班制工作，单向运转，空载起动，运输机工作平稳，大修期为3年。转速误差为+5%，减速器由一般规模厂中小批量生产。要求装配图（0或1号）（1：1）一张，低速级齿轮与轴，箱体或箱盖（共3张零件图），设计说明书（6000-8000字，word）一份。传动简图（附后）及设计原始参数如下。带拉力F（N）带速度V（m/s）滚筒直径D（mm）28001.26003、主要参考文献1所学相关课程的教材 2陆 玉主编 ,机械
3、设计课程设计,北京,机械工业出版社 , 2004。3濮良贵主编 ,机械设计,北京 ,高等教育出版社 , 1989.4吴宗泽主编 ,机械设计课程设计手册,北京 ,高等教育出版社,1992.5徐 灏主编 ,机械设计手册,北京,机械工业出版社, 1989.6徐 灏主编 ,机械设计图,北京,机械工业出版社, 1989.4、课程设计工作进度计划1)、准备阶段（1天）2）、设计计算阶段（3-3.5天）3）、减速器的装配图绘制（3天）4）、绘零件图（3-3.5天）5）、编写设计说明书（3天）6）、答辩或考察阶段。(0.5-1天)指导教师（签字）日期 年 月 日教研室意见： 年 月 日学生（签字）： 接受任务
4、时间： 年 月 日（注意：该说明书中有一些计算上的小错误，所以仅供参考）目 录一、前言 -3二、计算过程及说明 1、 传动方案的比较和选择-5 2、 电动机的选择-53、 蜗杆蜗轮的设计-74、 蜗杆的计算-105、 蜗轮轴的计算-156、 轴承的校核-207、 键的验算-228、 润滑的选择-239、 蜗杆传动的热平衡计算-2310、箱体及附件的结构设计-25三、总结-26四、参考文献 -27前 言在21世纪的今天，对现代带学生的能力要求越来越高了，为了能够熟练的掌握书本知识并用于实践中去，学校在我们学习机械设计的同时进行一次设计，以便提高我们在这方面的结合能力。本说明书根据我们机械设计的老
5、师的指导和书本的知识所设计的。在设计过层中，邢老师给了一些宝贵意见，使我在设计过程和编写说明书是有了不少的改进。本说明书把卷扬机的一些数据进行了简单的处理，使读者能够比较清楚的了解卷扬机的内部结构和工作原理。在设计过程中老师给了许多宝贵的意见在此表示感谢。书中存在着一定的错误和缺点，希望老师能给予指出改正。 年 月 日计算过程及说明项目内容计算过程及说明结果第 29 页1、传动方案的比较和选择2、电动机的选择选下置式蜗杆减速器。因下置式蜗杆减速器润滑条件好，上置式搅油损失大，因传动比不大，不必加如齿轮机构。所以选择下置式蜗杆减速器。2.1电动机的类型的选择 电动机的类型根据动力源和工作条件，选
6、用Y系列三相异步电动机2.2电动机功率的选择工作机所需要的有效功率为：=28001.2/1000=3.36Kw为了计算电动机所需要的有效功率，先要确定从电动机到工作机之间的总效率，设分别为凸缘联轴器,涡轮效率,滚动角接触轴承效率，滚筒的效率：查得：项目内容计算过程及说明备注则传动装置的总效率为：=联轴器，蜗杆蜗轮效率，滚动球轴承 电动机所需的功率为：=3.36/0.738=4.55Kw 选取电动机的额定功率为：5.5Kw 2.3 确定电动机转速 卷筒工作转速为n= 蜗杆传动比范围为， 电机转2.4 选择电动机根据所求得的数据，经分析比较，选择电动机型号为Y132M26：功率为5.5Kw，满载转
7、速为960r/min2.5传动比的分配蜗杆蜗轮的传动比，i=/n=960/38.22=25.12.6电动机装置运动和动力参数的计算1、各轴的转速计算 轴 轴 2、各轴的输入功率计算总效率=0. 738选择 Y132M26异步电动机P=5.5kwn=9603、蜗杆蜗轮的设计轴 轴 3、各轴的输出转矩轴 II轴 将上述计算结果列到表1-3中，以供查用；各轴的运动及动力参数表1-3轴号转速r/min功率P Kw转矩 T Nm电机I9605.5I9604.504545.263II383.53887根据设计要求，蜗杆蜗轮必须满的条件是使用寿命期限为8年（每年工作300天）两班制工作的闭式蜗杆减速器传动，
8、已知道输入功率为P为5.5Kw，蜗杆转速=960r/min，寿命38400h3.1选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。3.2选择材料根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.3按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲强度。由式：蜗杆用45号钢蜗轮用铸锡磷青
9、铜项目内容计算过程及说明备注传动中心距也由式：1、 确定作用在蜗轮上的转矩T2按估取效率，则： T2=887000Nmm2、 确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；由载荷不均匀、有小冲击选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数为=1.05。则： 3、 确定弹性影响的系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=。4、 确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值/a=0.30,可查得5、 确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，查得蜗轮的基本许用应力=268MPa。 N=60j寿命系数为： K=
10、1.21N=54720000项目内容计算过程及说明备注0则： = =6 计算中心距 取中心距a=180mm,因i=25，取模数蜗杆分度圆直径：。这时,查得接触系数,因此计算结果可用。 3.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1、 蜗杆主要参数齿顶高： 齿根高：全齿高： 分度圆直径： 齿顶直径： 齿根圆直径： 蜗杆分度圆导程角：蜗杆轴向齿距：蜗杆导程:=216.7MPa=63mm项目内容计算过程及说明结果2、蜗轮主要参数蜗轮齿数：，变位系数：验算传动比，这时传动比误差为4%38r/min选用轴孔直径为60mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L=107mm。所以选用YL11型联轴器能满足要求。5.2轴的结
11、构设计1、拟定轴上的零件的装配方案 因为轴上零件只有一个蜗轮，则应将蜗轮放在两轴承的中间，如此轴的受力比较合理。2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)由轴孔直径知，为了满足半联轴器的轴向定位要求，12轴段右端需制出一轴肩，故取；半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故12段的长度应比 略短一些，现取 。2)、初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触轴承7214AC，其尺寸为，所以可取。由标准GB/T276-1994查得7214AC型轴承的
12、定位轴肩高度4.5mm，因此取安装蜗轮轮处的轴颈处，由计算可取，蜗轮的右端采用轴肩定位。3) 、轴肩高度h0.07d，取h=5mm ，则取轴环处的直径 ，轴环宽度b1.4h，则取，轴肩的右端与 左轴承之间采用套筒定位。4)、轴承端盖的总宽度为25mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离，故取。 5)、取齿轮距箱体内壁之距a=16mm ，考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，取 s=8mm ，已知滚动轴承宽度 T=24mm ，因为此轴上只有一个零件，而且并没有其他零件在任何位置对轴的长度造成影响，则蜗轮应位于中心位置，所以，。5
13、.3轴上零件的周向定位蜗轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按蜗轮用A型平键，按,查手册得A型平键截面 ，键槽用键槽铣刀加工，长为90mm ，同时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性，故选取蜗轮轮毂与轴的配合为H7/n6 ；半联轴器与轴的联接，用C型平键为，长为，半联轴器与轴的配合为H7/k6 。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，选轴的直径尺寸公差为m6 。5.4确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ，各轴肩处的圆角半径均为2mm。5.5轴的校核1）求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于7214AC角接触轴承，查得=35.1
14、mm。因此，作简支梁的轴的支承跨距。根据轴的简图作出轴的弯矩图和扭矩图如下图所示。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的结果列于下表1-2：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T2）、按弯扭合成应力来校核轴的强度 进行校核时，通常只是校核轴上受最大弯矩和扭矩（即危险截面C）的强度。取=0.6，轴的抗弯截面系数取=。轴的计算应力为前已选定轴的材料为45号钢，调质处理，查得。因此，故此轴的各项要求是安全的。因为此轴不是特别重要的，所以此轴不需要进行精确校核轴的疲劳强度。=5822.35N=4815.48NA型平键符合要求C型平键符合要求A型平键
15、符合要求脂润滑6.1蜗轮轴轴承的校核查表可知7214AC轴承的=69200N1、 求两轴承受到的径向载荷 和。将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由力分析可得：2994.74012.9查轴承的有关系数，e=0.68。 则轴承的派生力为2036.4 =2728.8 则轴向当量荷为 2.计算轴承寿命 因为 查出径向载荷系数和轴向载荷系数为 对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有轻微冲击载荷，查得，取。则 4815.48N因为，所以按轴承1的受力大小验算，由前面的结果得 故所选轴承可满足寿命要求。6.2 蜗杆轴承的校核1、查得可知7210AC轴承的=40800N2、 求两轴承受到的
16、径向载荷 和。将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由力分析可得：848.61830.5查轴承的有关系数，e=0.68。 则轴承的派生力为577 =1244.73 则轴向当量荷为 2.计算轴承寿命 因为 查出径向载荷系数和轴向载荷系数为 对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有轻微冲击载荷，查得，取。则 2196.6N因为，所以按轴承1的受力大小验算，由前面的结果得 故所选轴承可满足寿命要求。7.1低速轴即蜗轮轴上的键验算 由前面轴的设计得出的轴上键的选择为蜗轮周向定位的键为A型平键规格为，L90，半联轴器周向定位为C型平键为，L90。查得平键的验算公式为 键、轴材料为钢，轮毂的
17、材料是铸铁，铸铁的许用压力较小。查得铸铁许用挤压力，取其平均值。A型键的工作长度=90-22=68，键与轮毂槽的接触高度7。由以上公式可得 MPa 可见，A型平键符合要求。 对于半联轴器的C型平键盘，键、轴和半联轴器材料都为钢，查得钢的许作挤压应力，取其平均值。C型键的工作长度，键与轮毂槽的接触高度。由以上公式可得可见，C型平键符合要求，键的标记为：键C （GB/T10961979）。7.2高速轴即蜗杆轴上的键验算 由前面轴的设计得出的轴上键的选择为蜗轮周向定位的键为A型平键规格为70mm查得平键的验算公式为 键、轴材料为钢，轮毂的材料是铸铁，铸铁的许用压力较小。查得铸铁许用挤压力，取其平均值
18、。A型键的工作长度=70-10=60mm，键与轮毂槽的接触高度4mm。由以上公式可得 MPa 可见，该A型平键符合要求。8润滑油的选择和润滑方式 由前已计算出蜗杆传动的相对滑动速度，查得润滑方式用脂润滑。9蜗杆传动的热平衡计算 蜗杆传动由于效低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑稀释，从而增大磨擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量和同时间内的散热量平稳衡，以保证油温稳定地处于规定的范围内。 查得以下计算公式：， 因为，则必须采取措施，以提高散热能力。这里采用在蜗杆端加装风扇以加速成空气流通。 风扇消耗的功率，为风扇叶轮的圆周
19、速度，单位为m/s, ，其中非 为风扇叶轮外径，单位为mm； 为风扇叶轮转速，单位为r/min。 11.304m/s Kw查得 其中，、为风冷及自然冷却面积，单位为； 风冷时的表面传热系数； 、分别为油的工作温度及周围空气的温度，单位为。 由验算可得，在蜗杆端应加装一风扇来散热。满足要求10.1箱体的大体结构设计名称符号蜗杆减速器尺寸（mm）箱座厚度10箱盖壁厚8.5箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径18地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径14盖与座联结螺栓直径10轴承端盖螺钉直径8、至外箱壁距离16、至凸缘边距离14轴承旁凸台半径16外箱壁至轴承座端面距离44齿轮顶
20、圆（蜗轮外圆）与内箱壁距离15箱座肋厚m8.510.2通气器的选择查得为的通气器D=22 D1=19.6 L=23 Ll=12 a=210.3螺塞的选择查得为的螺塞。，L28，,D=25.4，a=410.4油标尺的尺寸设计 选取为的油标D=26 b=8 h=35 d2=16 a=12 D1=22 d1=4 总结机械设计中的课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过近几周的课程设计使我从机械设计的各个方面都受到了训练，对机械的有关零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。通过这段时间深入的学习。我系统的掌握了许多以前学习的零碎的知识。同时，由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免
21、会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件有可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算问卷会更大，在查表和计算上精度不够准，但是通过几周的努力，一一克服了这些困难。此次课程设计，培养了我综合应用机械设计课程及应用其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，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决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和团结。而且，本次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力，让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我今后的设计工作打
22、了良好的基础。在设计期间，我独立完成了许多资料的查询和计算，问过许多人，查过许多书，有时候不舍昼夜，但是一切都很充实，都很值得！在这里也非常感谢老师对我们的辛勤指导！参 考 文 献1、黄晓容等编著机械设计课程设计.中国电力出版社.2、何玉林主编画法几何及机械制图重庆大学出版社.3、纪名刚等主编机械设计（第七版）.高等教育出版社.4、陈秀等编机械设计课程设计图册. 哈尔滨工业大学.5、朱家诚等主编机械设计课程设计. 合肥工业大学出版社才.6、成大先主编机械设计手册(第四版).化学工业出版社.7、吴宗泽主编机械零件设计手册.机械工业出版社.8、席伟光等编著机械设计课程设计.高等教育出版社课程设计（
23、论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验
24、方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日