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1、机械设计基础课程设计设计题目：带式传动装置设计 目录目录2第一章 设计任务书41.1课题题目：带式传动装置设计41.2传动方案分析及原始数据：4（1）设计要求：4（2）原始数据：41.3设计任务：4第二章 传动方案的拟定52.1整体方案52.2 方案说明5第三章 电动机的选择63.1类型和结构形式的选择：63.2 确定电机的额定功率：6第四章 传动系统的运动和动力参数8第五章 带传动的设计9第六章 齿轮传动的设计计算12第七章 减速器箱体基本尺寸设计15第八章 轴的设计178.1高速轴:178.2低速轴：21第九章 联轴器的选择25第十章 轴承的校核2510.1 对轴承6208的寿命计算251
2、0.2对轴承6212的寿命计算25第十一章 普通平键的选择及校核2511.1 带轮处键连接2611.2 小齿轮处键连接：2611.3 大齿轮处键连接2611.4 联轴器处键连接27第十二章 润滑方式与密封形式的选择2712.1 润滑方式2712.2 密封方式27第十三章 设计小结27第十四章 参考资料2728第一章 设计任务书1.1课题题目：带式传动装置设计 1.2传动方案分析及原始数据：（1）设计要求：（2）原始数据：3工作年限10工作班制 2工作环境 灰尘极少载荷性质 轻微冲击 生产批量单 件 题号9运输带拉力F(N)3050运输带速度V(m/s)2.3滚筒直径D(mm)3601.3设计任
3、务：（1）课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写设计计算说明书。（2)课程设计中要求完成以下工作： 1）减速器装配图1张(A0或A1图纸)； 2）减速器零件图2张(A3或A4图纸)； 3）设计计算说明书1份。第二章 传动方案的拟定2.1整体方案 根据设计任务书，该方案的设计分成减速器（传动部分）和工作机（执行部分）两部图 1带式运输机传动装置设计参考图分，如图 1带式运输机传动装置设计参考图所示。2.2 方案说明第三章 电动机的选择3.1类型和结构形式的选择：按工作条件和要求，选用一般用途
4、的 Y 系列全封闭自扇冷式三相异步电动机，电压为 380/220V；3.2 确定电机的额定功率：（1）运输带卷筒所需功率P卷筒=7.015KWError! No bookmark name given.（2）从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率 V带传动效率；齿轮传动的轴承效率；齿轮传动的效率；联轴器的效率；滚筒轴承的效率；滚筒效率。查表得：、=0.960.990.970.970.980.96=0.83 （3）电动机所需功率为：查电动机的技术数据 可见有三种Y系列三相异步电动机可用，分别为：电动机型号额定功率同步转速满载转速Y160M1-211KW30000 r/min2930r/minY1
5、60M-411kw1500 r/min1460 r/minY160L-611KW1000r/min970r/min滚筒转速为：取V带传动的传动比范围为：取单级齿轮传动的传动比范围为：（工程经验）则可得合理总传动比的范围为：故电动机转速可选的范围为查表得满足要求的可选用电动机转速为：970 r/min、1460 r/min。为了使得电动机与传动装置的性能均要求不是过高，故择中选用1460 r/min的转速。其初定总传动比为：综上，可选定电动机型号为：Y160M-4。其相应参数列于表1：表1.所选用电动机的相关参数。电动机型号额定功率同步转速满载转速Y160M-411kw1500 r/min(4级
6、)1460 r/min10.92P卷筒=7.015KWError! No bookmark name given.第四章 传动系统的运动和动力参数(1)计算总传动比： (2)传动比分配：由工程经验知顶分配传动比除了满足、外，还应满足。故取：V带传动比为，齿轮传动比为(3)各轴转速：轴：r/min 轴：r/min1. 各轴功率：轴：kw轴：kw2. 各轴转矩轴：N.m轴：N.m表2.初步计算传动参数功率（kW）初算转速(r/min)初算转矩(N*m)轴8.113523.3148.06II轴7.79121.98609.89带轮传动比齿轮传动比2.794.29第五章 带传动的设计a. 带型号、长度、
7、根数；b. 中心距、带轮直径、宽度；c. 安装初拉力、对轴作用力。(1)求计算功率带轮（小）输入功率：根据任务书所述要求及所选电动机（三相一步电动机，工作于16小时（两班制），载荷变动小（带式输送机）查得工况系数，故有KW(2)选V带型号：由于此处传动功率适中，考虑到成本，故选用普通V带。根据，查图可得该交点位于A、B型交界处，且稍偏向B型，故选用B型V带。(3)挑小径（求大小带轮基准直径）：查表可得、查表得查表推荐值，稍比其最小值大即可，故取。所以，其中为滑动率，此处取0.02。查表得带轮直径推荐值，寻其最近值得。虽实际取之交原定只小，但实际传动比其误差，故满足误差范围。(4)验算带速：，在
8、内，适合。(5)估中定周长及反求实中（求V带基长与中心距a）:初步估算中心距：，为圆整计算，取（满足，工程经验）。带长：，查表得，对于B型带选用带长。反求实际中心距：。(6)验算小轮包角：，合适。(7)求V带根数z：，此处查表得，根据，查表得；由查表得，查表得。故，取整根。 (8)求作用在带轮轴上的压力查表得。为其安装拉力。作用在轴上的压力为： (9)V带轮宽度的确定：查表得B型带轮，故有带轮宽度，故取。 表3.所设计带传动中基本参数带型号长度根数B型2500mm4根中心距带轮直径宽度828mm62mm安装初拉力对轴压力实际传动比222.24N1761.83N2.744第六章 齿轮传动的设计计
9、算(1)选择材料及确定许用应力：小齿轮：初选45钢，调质处理。查表得知其力学性能如下：硬度：217286HBS，接触疲劳极限（取585计算)弯曲疲劳极限（取445计算）。大齿轮：初选45钢，正火处理。查表得知其力学性能如下：硬度：162217HBS，接触疲劳极限（取375计算），弯曲疲劳极限（取310计算）。按一般可靠性要求取，为了保证失效概率低于1/1000，取，由此得：，(2)按齿面接触强度设计：根据前计算、，可得齿轮传动所需传动比为，轴实际转速为，设齿轮按8级精度制造，查表得K=1.3，查表得齿宽系数为: 所以小齿轮的转矩为：查表取（锻钢），令取，故有：齿数取，则有故实际传动比：初估模数
10、为：，查表得标准模数为，故实际分度圆直径为：中心距为：初估齿宽为：，圆整为：(3)验算齿轮弯曲强度查图，可得齿形系数；齿根修正系数。由此可知：，安全。(4)齿轮的圆周速度：，对照表知即可，故选取8级便可达到要求。表4.齿轮传动设计的基本参数材料热处理齿数分度圆直径齿宽小齿轮45钢调质3193106大齿轮45钢正火133399100模数实际传动比中心距34.2903246第七章 减速器箱体基本尺寸设计(1)箱体壁厚：箱座：（取8mm）；箱盖：（取8mm）；(2)凸缘：箱盖凸缘厚度，箱座凸缘厚度，箱座底凸缘厚度。(3)螺钉及螺栓地脚螺钉直径；地脚螺钉数目：；轴承旁连接螺栓直径；盖与座连接螺栓直径；
11、连接螺栓的间距；轴承端盖螺钉直径；视孔盖螺钉直径；定位销直径（取整得）(4)螺钉螺栓到箱体外避距离：查表得：至箱体外壁距离为：；到凸缘边缘距离：；轴承旁凸台半径：；箱体外壁至轴承端面距离：(5)箱体内部尺寸：大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离；齿轮端面到箱体内壁的距离（增加散热）；箱盖、箱座肋厚。(6)视孔盖由于单级减速器中心距为246mm，故查表得：视孔盖长，横向螺栓分布距离，视孔盖宽，纵向螺栓分布距离，螺栓孔直径，孔数4个。(7)其中吊耳和吊钩吊耳环的结构设计：根据表中的推荐设计公式知：吊耳肋厚度为，吊耳环孔径为，倒角为，吊耳环空心到箱体外壁距离为。吊钩的结构设计：吊钩长，吊钩高，吊钩内深，吊钩内
12、圆半径，吊钩厚度。第八章 轴的设计8.1高速轴:(1)选择轴的材料、热处理方式由于无特殊要求，选择最常用材料45钢，调制处理。查表得知：硬度：；抗拉强度极限：；屈服极限：；弯曲疲劳极限：。查表得：弯曲需用应力（静）。(2)初步估算轴最小直径：，查表得（取118计算）。故，由于开了一个键槽，故（圆整）。(3)轴的结构设计：根据高速轴上所需安装的零件，可将其分为7段，以表示各段的直径，以表示各段的长度。（处安装大带轮，处安装轴承端盖，处安装一号轴承与套筒，处安装小齿轮，处安装二号轴承）1）径向尺寸根据常用结构，取；查表知倒角倒圆推荐值为：，故孔（大带轮）倒角推荐值为1mm，故取，由于查表得知毡圈系
13、列中要求的轴径均为0、5圆整数，故此修正为；此先选轴承为6208型号轴承（无轴向力，故选深沟球轴承，直径系列选2号轻系列；为便于安装及轴上尺寸基准，选08号内径），查表知所选轴承内径为40mm，且轴承宽度，故取；为方便加工测量，取（此也为小齿轮内孔直径）；表安装直径，故查表选取“”，故；对齿轮内孔倒角1.6mm，故取（取52mm）;由于对称分布故，。2）轴向尺寸根据大带轮的内孔宽（取1.5计算），为防止由于加工误差造成的带轮晃动，取；确定轴承润滑方式：，故选取脂润滑方式；为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内壁距离取大于8mm（由于所选套筒长度25mm，故轴承断面到箱体内壁的
14、距离取15mm），为适宜齿轮传动时散热，取齿轮距箱体内壁为（此取10mm）,故有；套筒档齿轮时，为保证精度取，故同时将修正为；轴环取，故取；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取，（包括越程槽尺寸）；轴承到端盖内壁的距离，前所选轴承端盖螺钉知：由公式得轴承端盖厚度，查表可取A级M8非全螺线的螺栓（即）此时取端盖到大带轮的扳手空间为，此时取。高速轴结构设计示意图(4)对高速轴进行弯扭强度校核由式可得：圆周力，径向力（标准安装，故压力角为20）；根据前轴的结构设计可得：带轮中心到一号轴承中的距离；一号轴承到齿轮中心的距离；齿轮中心到二号轴承中心的距离；故有两轴承中心距为。1) 求垂直面的支承反力：根
15、据受力分析，可列方程：（齿轮在两轴承中心）。故可求得：。2) 求水平支撑反力：3) 带轮对轴的作用力在指点产生的反力：；（外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利情况考虑）。4) 绘制垂直面的弯矩图（如图b）：。5) 绘制水平面的弯矩图（如图c）：。6) 力产生的弯矩图（如图d）：。7) 求合成弯矩图（如图e）：考虑最不利情况，直接由公式得（其中）。8) 折合当量弯矩（如图f）：由前算出,“由转矩性质而定的折合系数”知，故，。图2. 高速轴弯扭强度校核图9) 计算危险截面处轴的许用直径：由（图1）知轴上安装小齿轮的截面为危险截面，故得：。由此可知，此轴安全。8.2低速
16、轴：(1)选择轴的材料、热处理方式由于无特殊要求，选择最常用材料45钢，调质处理。查表得知：硬度：；强度极限：；屈服极限：；弯曲疲劳极限：，弯曲需用应力（静）(2)初步估算轴最小直径：，查表得（取118计算）。由前计算可知：，故，由于开了一个键槽，故(3)轴的结构设计：根据低速轴上所需安装的零件，可将其分为7段，以表示各段的直径，以表示各段的长度。（处安装联轴器，处安装轴承端盖，处安装三号轴承与套筒，处安装大齿轮，处安装四号轴承） 1)径向尺寸联轴器的初步选择：根据低速轴的计算转矩与转速查表可选用凸缘联轴器，型号为“”，可得其轴孔直径为，深孔长度为。根据上所选联轴器，取；根据密封毡圈的标准，取
17、；根据此处尺寸选择6212型号轴承（查表知所选轴承内径为60mm，外径为110mm，且轴承宽度），故取；为方便测量取；查表得安装直径，故查表选取“”，故；查表知倒角倒圆推荐值为：，故孔（大齿轮）倒角推荐值为2mm，故取；为对称分布，故取，。2）轴向尺寸确定轴承润滑方式：故选取脂润滑方式。根据上定箱体两内壁间的宽度可算得大齿轮到箱体内壁的距离为12.5mm, 为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内壁距离取大于8mm（为套筒尺寸此取27.5mm），故有；套筒档齿轮时，为保证精度取，故同时将修正为；轴环取，故取；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取，（包括越程槽尺寸）；轴承到端盖内
18、壁的距离，由于轴承外径为110mm故，选端盖螺钉为，由【2】11-10中公式得轴承端盖厚度，查表可取A级M8非全螺线的螺栓（即）此时取端盖到大带轮的扳手空间为，故此取，由上选联轴器可知。低速轴结构设计示意图第九章 联轴器的选择根据前选出的联轴器设计的低速轴校核得知，轴满足要求，故联轴器定为：。第十章 轴承的校核10.1 对轴承6208的寿命计算将任务书中的使用期限换算为小时得其使用寿命必须大于87600小时。其寿命计算为，查附表可知其径向基本额定动载荷为，而球轴承取，由上轴的校核计算得知其当量动载荷为，故带入公式得：其寿命为，满足要求。10.2对轴承6212的寿命计算将任务书中的使用期限换算为
19、小时得其使用寿命必须大于87600小时。其寿命计算为，查表可知其径向基本额定动载荷为，而球轴承取，由上轴的校核计算得知其当量动载荷为，故带入公式得其寿命为，满足要求。第十一章 普通平键的选择及校核根据工程经验，此处无特殊要求，故均选用A型平键连接。11.1 带轮处键连接由于此处轴径为31mm，查表得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查表得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据式10-26得：，故符合要求。11.2 小齿轮处键连接：由于此处轴径为45mm，查表10-9得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行
20、强度校核：查表得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据式10-26得：，故符合要求。11.3 大齿轮处键连接由于此处轴径为65mm，查表得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查表得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据式得：，故符合要求。11.4 联轴器处键连接由于此处轴径为50mm，查表得：选用，由于此处转矩不大，选取铸铁为材料，故由表下的L系列选取，即。对平键进行强度校核：查表10-10得其许用挤压应力为（轻微冲击），根据式得：，故符合要求。第十二章 润滑方式与密封形式的选择12.1 润滑方式由轴的设计中确定的轴承润滑方式知：轴承为脂润滑。齿轮为
21、油润滑。12.2 密封方式伸出轴端盖处选用毡圈密封。箱盖与箱体间采用安装前涂一层水玻璃的方式密封。第十三章 设计小结机械设计是机械中课程当中的一个重要环节，通过一周的课程设计，使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械各方面的零件有了更加全面深刻的认识。在机械课程设计中更加的应用了理论知识，但是由于我的理论知识还不是很扎实，所以在设计过程中难免会遇到各方面的问题，但是在老师的帮助下，这些问题一一都以解决。在实践过程中，培养了我综合应用机械设计课程和其他课程的理论知识和应用实际知识解决工程问题的能力，更加让我明白机械设计的重要性和严肃性，只有各个环节都做到正确无误后，后面的工作才能有效的进行。第十四章 参考资料【1】杨可桢、程光蕴、李仲生等编，机械设计基础，高等教育出版社，2006.5【2】吴宗择、罗圣国等编，机械设计课程设计手册，高等教育出版社，2006.5【3】韩晓娟等编，机械设计课程设计指导手册，中国标准出版社，2008.2【4】张黎骅、郑严等编，新编机械设计手册，人名邮电出版社，2008.1