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1、课程设计学生姓名 陈海烽 指导教师 周国斌 专业班级 机自0707班 所在学院 机械学院 2010年3月 目录课程设计11设计题目32设计任务33方案设计43.1方案分析43.2执行机构尺寸综合及运动分析43.3总传动比计算及电机选型54减速器设计64.1减速器方案设计64.1.1方案设计64.1.2减速器总传动比、分配传动比64.1.3减速器运动和动力参数计算74.2传动零件设计84.2.1带传动设计84.2.2齿轮传动设计104.3轴系设计144.3.1轴最小直径的确定144.3.2联轴器的选择154.3.3低速轴的结构设计与轴承及键选择154.3.4高速轴的结构设计与轴承及键选择174.
2、3.5轴的强度校核计算184.4润滑与密封214.4.1齿轮及轴承的润滑214.4.2润滑油214.4.3密封225结论226.心得体会22参考文献221设计题目设计题目：设计带式运输机传动装置工作条件： 转动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的 1.25 倍，运输带速度允许误差为+5%；每日工作时间 T=24h,传动工作年限 a=5 年。原始数据：运输带工作拉力 F=_ 2300_N 运输带工作速度 V=_1.5_m/s 卷筒直径 D=_400_mm 图（1）一级齿轮减速箱总装示意图 图（2）齿轮轴装配剖视图2.设计任务 （1）传动方案的分析和拟定 （2）电动机的选择及参数计算 （3）传动
3、零件的设计（带传动设计和一级圆柱齿轮传动设计）（4）轴和轴承组合设计（轴的结构设计，轴承组合设计，低速轴弯、扭组合强度校核，低速轴上轴承寿命计算）；（5）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）；（6）联轴器的选择；（7）减速器的润滑与密封；（8）减速器装配草图俯视图设计（箱体、附件设计等）；（9）编写设计计算说明书（10）总结和答辩。 3.方案设计 3.1方案分析：传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。 图（3）选择方案3.2执行机构尺寸综合及运动分析 根据GB 50431带式输送机工程设计规范1，选定滚筒直径为4
4、00mm，宽度根据实际生产情况和后续扩大生产计划选择。运动简图如下： 图（4）带轮运动受力分析 3.3总传动比计算及电机选型计算项目 计算公式及过程 计算结果卷筒功率总传动效率所需电机理论功率应选电机额定功率卷筒转速总传动比约为24，约为35，则得总传动比电机转速范围综上所述，额定功率45.2kW, 转速430.21434r/m。本产品为小批量生产，无特殊要求，应选择符合国家标准的标准电机以减少成本。又产品用于物料或成品输送，要求减少震动。Y系列电机高效、节能、震动小、噪音小、运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国家标准。依据此条件，参考2中Y系列三相交流电机技术标准，及按照前面得出的电机要求
5、，初步选定Y132M2-6及Y160M2-8这两个型号。其参数如下表：表（1）电机参数表型号额定功率(kW)满载转速(r/m)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩级数Y132M2-65.59602.02.06Y160M2-85.57202.02.08综合比较两者，Y160M2-8较Y132M2-6尺寸大，转速慢，综合考虑下，本设计采用电机Y132M2-6。4.减速器设计 4.1减速器方案设计 4.1.1方案设计 图（5）本带式输送机的减速箱部分内部采用一级圆柱齿轮1。传动比为35，最大值为10。采用直齿，结构简单，可适应转速较高负载较高的传动。因为小批量生产，箱体可采用铸铁铸造，弥补焊接结构不稳定
6、的缺陷。 4.1.2减速器总传动比、分配传动比计算项目 计算公式及过程计算结果总传动比、分传动比由第3.3的计算得，总传动比，约作13。传动比为5%。因为，而3.5，可取=3，=4.1.3减速器运动和动力参数计算 计算项目计算公式及过程计算结果输出轴转速各轴功率各轴转矩综上计算，结果如下： 表（2）计算结果n(r/m)P(kW)T(kNm)电机9605.554.7轴23205.28157.6轴174.45.02644.4卷筒74.44.72605.84.2传动零件设计4.2.1带传动设计 齿轮与电机之间的V带设计 原始数据： 电动机额定功率：5.5kW 小带轮转速：960r/m 大带轮转速：3
7、20r/m 传动比：3 图（6）普通V带选型图本带式输送机载荷变动小，为载荷启动，每天工作24小时，连续单项运转，根据工况系数表得其工况系数。求得所需传动功率Pc=KaPc=1.35.5=7.15KW，由小带轮转速n1及功率功率Pc 选择小带轮型号为 A型。计算项目计算过程及公式计算结果带轮直径为了使带速限制于525m/s之间，则选，调整为标准直径为500mm V带速度初步确定中心距，得取确定期带的长度实际中心距V带包角带的根数V带所需功率（由单根普通V带的基本额定功率得）故V带根数，取Z为3，即V带为3根。单根V带的拉力F0对轴的压力 张紧装置：设张紧轮，位置在小带轮松边外侧。另外，将马达联
8、动小带轮的中心轴设为可调，以调节传送带松紧。因为带轮对抗拉强度要求不高，需耐磨，带轮材料选用HT150或HT200铸铁。为增加强度，增长寿命，选用HT200。小轮采用实心式，大轮采用腹板式。V带由包布、顶胶、抗拉体、底胶组成，其包布采用浸胶帆布，抗拉体使用聚脂线绳。 带传动计算结果：(mm)(mm)(r/m)(r/m)IA(mm)V带型号V带材料V带基准长度（mm）V带根数V带带宽带轮材料1605009603203864A28003HT200 4.2.2齿轮传动设计 计算项目计算过程及公式计算结果齿轮系实际传动比实际传动比误差齿轮系实际输入转矩小齿轮转速主动齿轮（即小齿轮，定为A齿轮）转速粗定
9、传动比齿轮系传递功率较小，可采用软齿面齿轮。齿轮采用40Cr制软齿面齿轮，经调质和表面淬火。大齿轮齿面硬度240260HBS。小齿轮磨损较快，为使大小齿轮寿命相近，要求小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出3050HBS，为290HBS左右。齿轮系无特殊精度要求，圆周速度6m/s，根据2中表10-4选择8级精度。齿面粗糙度。因为A载荷小于B，所以齿轮的设计可先行按A计算暂定，则大齿轮齿数。取为，实际传动比。传动比误差符合要求。则BA齿数比，取为原值4.46应力循环次数疲劳许用应力A的支承相对A对称布置且为软齿，齿宽系数根据推荐范围，选取为1.2。初选载荷系数为1.3。40Cr的弹性影响系数为。根据
10、齿轮接触疲劳强度极限表选择，由得到的应力循环次数，在接触疲劳寿命系数图中分别选取，。取失效概率为1%，安全系数为S=1，得疲劳许用应力 ，同理得。小齿轮直径范围初定模数模数，取标准模数分度圆直径，则取b为84mm，为70mm。A的周转速度载荷系数由文献3中图10-8查得动载系数，直齿轮，由3表10-2查得使用系数，由3表10-4插值得8级精度、小齿轮支承相对对称布置时，。载荷系数弯曲疲劳许用应力根据齿形系数及应力校正系数表得，。由3中图10-20c得弯曲疲劳强度极限，。由3图10-18得弯曲疲劳寿命系数，。取弯曲安全疲劳系数S=1.4，则可计算弯曲疲劳许用应力：实际模数AB齿轮的k=，A： B
11、： AB模数由此得根据齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.4并就近圆整为标准值=2.5mm。实际齿数A即小齿轮齿数。大齿轮B齿数。实际传动比。实际总传动比，符合误差要求。分度圆直径分别圆整为70mm和312mm实际中心距齿轮宽度小齿轮取大齿轮宽度略小于小齿轮，为75mm齿轮周转速度此齿轮设计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。小齿轮为无辐式，大齿轮为辐孔式结构。两者都为平肩式
12、，与轴都采用单键链接。润滑：将大齿轮轮齿浸入油池中进行浸油润滑，浸油深度不超过大齿轮齿高，但不少于10mm。润滑剂为100号普通开式齿轮齿轮油。综上所诉：表（4）计算结果传动比齿轮圆周速度m/s输入力矩kNmA直径mmB直径mm模数mmA齿数B齿数中心距mm小齿轮宽度mm大齿轮宽度mm齿轮材料4.461.17157.6703122.528125191847540Cr调质4.3轴系设计4.3.1轴最小直径的确定设高速轴即小齿轮轴为P轴，低速轴即大齿轮轴为Q轴。初始参数： 高低速轴初步选用45钢，强度为2545MPa。 据3中表15-3，选取为中间值115。则可得计算项目计算公式及过程计算结果两轴
13、最小直径4.3.2联轴器的选择 因联轴器连接大齿轮的输出轴与卷筒，卷筒直接与输送带接触，因输送物料的重量会产生震动，所以，为了隔离震动，选用弹性套柱销联轴器。计算项目计算公式及过程计算结果转矩由3中表14-1工作情况系数表查得，则其计算转矩在4 GB 4323-84中查得TL9型弹性套柱销联轴器，其许用转矩为1000Nm，此设计选用钢制，最大许用转速2850r/m，轴径5071mm，减速器一端的半联轴器内孔直径取为50mm，适用于3.1中的轴最小直径。4.3.3低速轴的结构设计与轴承及键选择4.3.3.1 确定轴隔断直径和长度 大齿轮处中心轴12段与半联轴器相配合，取其直径=50mm，又12段
14、右侧需制造出轴肩，所以=55mm。半联轴器与轴配合的长度即为112mm。为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴上，取偏小值为110mm。4.3.3.2 初步选定滚动轴承因轴承同时受径向力与轴向力作用，故选用深沟球轴承，标准精度等级，内径对照在4中选为标准值60mm，03系列，外径150mm，宽度35mm，代号6312。故而。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，在4中查得6312型轴承的定位轴肩高度2.1mm，因此取=64.2mm。4.3.3.3 其余直径和长度取安装齿轮处45段的直径65mm。齿轮左端与左轴承间采用套筒定位。已知齿轮宽度75mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴应略短于齿轮宽度
15、，故取为72mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，则轴环处的直径=75.5mm。轴环宽度。轴承端盖的总宽度为20mm。为便于轴承端盖的拆装和对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L为30mm，又为使轴承始终压在34上，取略小于50mm，为48mm。取齿轮距箱体内壁的距离a为16mm。考虑到箱体的铸造误差，使轴承右端面距离箱体内壁一段距离s = 8mm。已知轴承宽度35mm，。4.3.3.4 轴上零件周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键接连。对于45段，直径为65mm，参照3中平键尺寸表，此处采用的平键，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm。同时为了保证齿轮与轴配
16、合有良好的对中性，故选择齿轮与轴配合为。同样，12段直径为50mm，半联轴器与轴的连接，选用平键为，长度为80mm。半联轴器与轴的配合为。另外，取轴端倒角为。各轴肩处的圆角半径从左到右依次为1.6mm，1.6mm，2mm，4mm，4mm，2mm。轴所用的材料为调质40Cr，241269HB。从1到8各段轴的宽度分别为110mm，48mm，61mm，72mm，7.35mm，16.7mm，31mm。4.3.4高速轴的结构设计与轴承及键选择4.3.4.1 确定轴隔断直径和长度小齿轮处中心轴12段与带轮相配合，因，取其直径=35mm，又12段右侧需制造出轴肩，所以=38mm。大带轮与轴配合的长度即暂定
17、为50mm，比带轮长度略大，以保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴上。4.3.4.2 初步选定滚动轴承因轴承同时受径向力与轴向力作用，故选用深沟球轴承，标准精度等级，内径对照在4中选为标准值40mm，03系列，外径110mm，宽度27mm，代号6308。故，而。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，在4中查得6308型轴承的定位轴肩高度1.5mm，因此取=43mm。4.3.4.3 其余直径和长度取安装齿轮处45段的直径=44mm。齿轮左端与左轴承间采用套筒定位。已知齿轮宽度84mm，为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴应略短于齿轮宽度，故取为82mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，则轴环处的直径
18、=55.8mm。轴环宽度轴承端盖的总宽度为20mm。为便于轴承端盖的拆装和对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L为30mm，又为使轴承始终压在34上，取略小于50mm，为48mm。取齿轮距箱体内壁的距离a为16mm。考虑到箱体的铸造误差，使轴承右端面距离箱体内壁一段距离s = 8mm。已知轴承宽度27mm，34段理论长度。为使大小齿轮在配合轴中点对齐，并使两轴及及上配件在箱内安装位置基本对齐，应使低速轴的右端轴承和高速轴的左端轴承中点对齐，低速轴的左端轴承和高速轴的右端轴承中点对齐。则，4.3.4.4 轴上零件周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键接连。对于4
19、5段，直径为44mm，参照3中平键尺寸表，此处采用的平键，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴配合为。同样，12段直径为35mm，半联轴器与轴的连接，选用平键为，长度为36mm。半联轴器与轴的配合为。另外，取轴端倒角为。各轴肩处的圆角半径从左到右依次为1.6mm，0.5mm，2mm，4mm，4mm，1mm。轴所用的材料为调质40Cr，241269HB。从1到8各段轴的宽度分别为50mm，48mm，52.5mm，82mm，8.2mm，14.77mm，23mm。此外，两轴的23段处齿轮距箱体内壁距离分别视具体装配尺寸调整。4.3.5轴的强度校核计
20、算4.3.5.1大齿轮轴载荷分析图Ft2Fr2TFt2=2T2/d2=2605.8/0.065N=18640N Fr2=Ft2 tg=18640tg20=6784.4NFa=1458.2N ，Fb=5326.2NFA=4006N , FB=14634N计算项目计算公式及过程计算结果M1M1=1458.261 =88.95N mM1=88.95NmM2M2=400661 =244.4 N mM2=244.4 NmT-T=605.8 Nm危险截面轴选用45#钢，。危险点M4.3.5.2小齿轮轴载荷分析小齿轮载荷分析图类似，只是各段之间的长度不同，重新计算。Ft2=2T2/d2=2644.4/0.0
21、44N=29291N Fr2=Ft2 tg=29291tg20=10661NFa=6431N ，Fb=22860NFA=2341N , FB=8320N计算项目计算公式及过程计算结果M1M1=643152.5 =337.6N mM1=337.6NmM2M2=234152.5 =123 N mM2=123 NmT-T=644.4 Nm危险截面轴选用45#钢，。危险点M4.4润滑与密封4.4.1齿轮及轴承的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为25mm。由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。4.4.2润滑油齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装
22、置用于小型设备，选用100号普通开式齿轮油。4.4.3密封选用凸缘式端盖易于调整，采用密封圈实现密封。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。5结论此传动设计方案主要包括带传动设计和齿轮传动设计。该方案能基本满足机器工作需求。但在成本控制和强度校核方面有所欠缺。实际的生产方案还需根据实际生产情况对加工条件甚至设计方案做出修改。6心得体会 起初觉这个课程设计和机械设计的大作业没两样，但真正开始做的时候却觉得有一点理不到头绪，以至于每做一步心里就没底一步，到后来完全崩溃，翻个公式都不知道该翻哪本书。但好在终于坚持了下来，虽然设计中漏洞百出，虽然设计做得缓慢加简单，但是很开心，总觉得这样一步一步下来，学到了很多，收获了很多。首先，设计总是要站在前人的肩膀上的，不论前人是巨人还是庸才，这很重要。其次，资料，手册很重要，没有人记得住所有的标准。最后，cad软件的应用将大大加快设计的速度。参考文献1. 戴枝荣，张远明. 工程材料及机械制造基础（I）工程材料(二版). 高等教育出版社.20092. 刘鸿文.材料力学()(第4版). 高等教育出版社.20083. 濮良贵, 纪名刚.机械设计M. 北京: 高等教育出版社, 20094. 陈秀宁,施高义.机械设计课程设计(第二版).浙江大学出版社.2004.