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1、燕山大学课程设计报告燕 山 大 学机 械 设 计 课 程 设 计 报 告题目： 带式输送机传动设置 学 院： 机械工程学院 年级专业： 材料成型及控制工程 学 号： 130101020054 学生姓名： 庞国东 指导教师： 1、 课程设计目标与设计内容1 1.1课程设计的目标11.1.1课程设计意义和目的1 1.2课程设计内容11.2.1设计题目：11.2.2传动简图：12、传动系统方案制定与分析23、传动方案的技术设计与分析2 3.1 电动机选择与确定23.1.1 电动机类型和结构形式选择：23.1.2电动机容量确定：23.1.3电动机转速选择：33.2 传动装置总传动比确定及分配33.2.
2、1传动装置总传动比确定：33.2.2各级传动比分配：34、传动零件的设计计算54.1齿轮传动设计方案5 4.1.1软齿面硬齿面方案选择54.1.2齿轮设计及校核原则54.2蜗杆蜗轮的选择计算54.2.1选择蜗杆的传动类型54.3斜齿轮传动选择计算84.4轴的初算124.4.2轴设计124.4.3输出轴设计134.5 键的选择及键联接的强度计算134.5.1 键联接方案选择13 4.5.2键联接的强度计算134.6 滚动轴承选择及轴的支撑方式154.6.1滚动轴承选择155 传动系统结构设计与总成155.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范155.1.1装配图整体布局155.1.2
3、 轴系结构设计与方案分析155.2零件图设计195.3 主要零部件的校核与验算195.3.1 轴系结构强度校核195.3.2 滚动轴承的寿命计算226主要附件与配件的选择246.1联轴器选择24 6.2 润滑与密封的选择24 6.2.1 润滑方案对比及确定24 6.2.2 密封方案对比及确定25 6.3 通气器256.4 油标256.5 螺栓及吊环螺钉256.6油塞256.7其它（定位销）25 7 零部件精度与公差的制定257.1 精度设计制定原则257.2 减速器主要结构、配合要求267.3 减速器主要技术要求268 项目经济性分析与安全性分析278.1 零部件材料、工艺、精度等选择经济性2
4、78.2 减速器总重量估算及加工成本初算278.3安全性分析278.4 经济性与安全性综合分析279 设计小结2710 参考文献28II1、 课程设计目标与设计内容 1.1课程设计的目标1.1.1课程设计意义和目的机械设计课程设计是机械类专业的主干技术基础课，通过课程设计有助于我们建立工程观点，培养正确的设计思想，让我们掌握设计机械传动装置和一般机械的能力。其目的是：1） 培养理论联系实际的设计思想和工作作风，培养我们综合运用各种机械零件和机构的基本知识，以及其他先修课程的理论知识，结合生产实际，解决工程问题的能力。2） 学习和掌握通用机械零、部件、机械传动装置或简单机械的基本设计方法和程序。
5、3） 掌握机械设计工作的基本技能，如计算、绘图、熟悉和运用资料以及应用经验数据、进行估算和处理数据的能力。1.1.2设计内容：传动方案的分析和拟定；选择电动机；计算传动装置的运动参数和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择计算；减速器箱体结构设计及其附件的设计、绘制装配图和零件工作图、编写设计说明书以及设计总结和答辩。 1.2课程设计内容1.2.1设计题目：带式输送机传动设置1.2.2传动简图：DVF1.2.3数据：F=1969N D=0.31m V=0.35m/s1.2.4其他条件：使用地点：煤厂生产批量：中批载荷性质：中等冲击使用年限：八年一班2、传动系统方
6、案制定与分析 1、二级圆柱齿轮减速器：传动比一般为8-40，结构简单，应用广泛。展开式的高速级常用斜齿，由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而延齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，用于载荷平稳的场合。 2、二级圆锥齿轮减速器：锥齿轮布置在高速级，圆锥齿轮为直齿时i=8-20，为斜齿或曲线齿时i=8-40。 3、齿轮蜗杆减速器：传动比一般为15-60，最大到480。蜗杆传动在高速级，传动效率较高。本设计传动比大于40，且要求结构紧凑，故选择齿轮蜗杆减速器。3、传动方案的技术设计与分析 3.1 电动机选择与确定3.1.1 电动机类型和结构形式选择：无特殊要求，一般选用Y系列三相交流异步电动机，它具有
7、高效、节能、噪音小、振动小、运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合国际标准(IEC)，适用于无特殊要求的各种机械设备，如机床、运输机、鼓风机以及农业机械、食品机械等。对于频繁启动、制动和换向的机械（如起重机械），宜选用允许有较大振动和冲击，转动惯量小，过载能力大的YZ和YZR系列起重用三相异步电动机。本设计无特殊要求，故选择Y系列三相交流异步电动机。 3.1.2电动机容量确定：工作机输出功率=0.781kW取1=0.99（弹性联轴器）,2=0.8（蜗杆） ,3=0.97（齿轮）,4=0.98（轴承）,w=0.96（卷筒）电动机的容量的选择对其工作和经济性影响很大。容量小于工作要求，就不能保
8、证工作机正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因数都较低，增加电能消耗。电动机的容量主要根据运行时的发热条件来决定。本题目给的工作机在载荷变化中等条件下连续运转的机械，而且传递功率较小，只需使电动机的额定功率Ped稍大于电动机的实际输出功率Pd就可以，一般不需要校核发热和启动力矩。3.1.3电动机转速选择：按推荐的传动比合理范围，二级蜗杆-圆柱齿轮减速器，故电动机转速可选范围符合这一范围的同步转速为940r/min、910r/min，综合考虑选用同步转速为940r/min，电动机型号为Y100L-
9、6，主要性能如下表：电动机型号额定功率（Kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y100L-61.510009402.02.2 3.2 传动装置总传动比确定及分配3.2.1传动装置总传动比确定：总传动比为3.2.2各级传动比分配：蜗杆齿轮减速器一般可取齿轮的传动比：传动比的分配直接影响传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件等。传动比分配原则：1） 各级传动比都应在常用的合理范围内，以符合各级传动形式的工作特点，并使结构比较紧凑。2） 尽量使传动装置外廓尺寸或重量较小。3） 在两级或多级齿轮减速器中尽量使各级大齿轮浸油深度合理。4） 使各级传动尺寸协调，结构匀称合理，便于安装。综合考虑 ，
10、取i1=20，则i2=2.183.2.3传动装置的运动和动力参数的计算设蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴1）各轴转速：nI=nm =940 r / minnII=nI / i1= 940/20= 47r / minnIII =nII / i2=47/2.18=21.56r / minn IV=nIII=21.56r / min 2）各轴输入功率：PI=Pd1=1.0130.99=1.003kWPII=PI24=1.0030.80.98=0.786kWPIII=PII34=0.7860.970.98=0.7475kWPIV=PIII14=0.74750.990.98=0.72
11、5kW3）各轴输入转距： Td=9550Pd/nm=95501.013/940=15.24Nm TI=9550PI/nI=10.19Nm TII=9550PII/nII=159.7Nm TIII=9550PIII/nIII=331.1Nm TIV=9550PIV/n IV=321.1Nm 运动和动力参数计算结果整理于下表：轴号功率P（Kw）转矩T(Nm)转速n（r/min)传动比i效率电机轴1.01315.249401.00 0.99轴1.00310.1994020 0.784轴0.786159.7472.18 0.9506轴0.7475331.121.561.00 0.9702卷筒轴0.72
12、5321.121.564、传动零件的设计计算 4.1齿轮传动设计方案 4.1.1软齿面硬齿面方案选择齿面承载能力与齿面硬度有关，硬度越高，承载能力越强。本设计中载荷较小，工作年限较短，故选择齿轮选择软齿面。 4.1.2齿轮设计及校核原则闭式软齿面主要失效形式是齿面点蚀，故设计齿轮时应按齿面接触疲劳强度进行设计，并按齿根弯曲疲劳强度校核。4.2蜗杆蜗轮的选择计算4.2.1选择蜗杆的传动类型 根据GB/T 100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。4.2.2初选材料、精度等级和蜗杆头数 a.材料：蜗杆:45钢，调质处理； 蜗轮：铸锡青铜ZCuSn10P1，金属膜铸造。轮芯用45钢制造。 b
13、.精度等级：初选取8级 c.蜗杆头数：z1=2（由i=20取） 则z2=i1z1=40 1）按齿面接触疲劳强度进行计算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,再校核齿根弯曲疲劳强度。a.计算公式 查表得：9.47cos=9.26b.确定载荷：K=KAKKV c.工作机中等冲击，取工作情况系数 KA=0.9-1.5，取KA=1.0 d.取齿间载荷分布系数K=1.1 e.假定取Kv=1.06 则K=1.01.11.06=1.17f.作用在蜗轮上的转距T2 =159700Nmm查表得 ZE=155.0 b=220MPa 应力循环次数：604783008=5.41107则=160Mp
14、 =9.261.17163000=974mm3 据m3q974,由表7-4取查取 当m3q=1000时 m=5mm，d1=40mm，q=82）蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸中心距a mm A、蜗杆导程角= 头数z1=2，直径系数q=8；分度圆直径d1 =40mm；分度圆导程角= B、蜗轮 a.蜗轮齿数 z2=40 b.蜗轮分度圆直径 d2=mz2=540=200mm c.蜗轮喉圆直径 da2=d2+2m=200+251=210mm d. 蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2m=200-25（1+0.2）=187mme.确定精度等级 3m/s,则 Kv不变Vs= 故初选9级精度等级合适。 3)校核齿
15、根弯曲疲劳强度 当量齿数 zv=z2/cos3=41.2由此，查表可得齿形系数YF=1.76-（1.76-1.68）1.2=1.74。螺旋角系数 Y=1-/140=0.90许用弯曲应力 由表7-11，由于轮齿双面受力，则弯曲应力 Mpa由于42.2Mpa 则满足弯曲强度。 4)效率计算 a.啮合效率 由表7-10查得=2 b.搅油效率取0.99，滚动轴承效率取0.98/对 则 c.复核 误差 ，故无应力问题，不必再做修正。 5)精度等级公差和表面粗糙度的确定 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标
16、注为8f GB/T 100891988。 6）热平衡核算。 其中t=20，=0.81，P1=1.25Kw，取Kd=15W/（m2） 箱体面积 则工作油温为 2m/s可选用N220极压油，蜗杆上置的，粘度应增大30%。1.飞溅润滑减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度v1.52ms，即可采用飞溅润滑。当v3ms时，飞溅的油可形成油雾并能直接溅入轴承室。有时由于圆周速度尚不够大或油的粘度较大，不易形成油雾，此时为使润滑可靠，常在箱座接合面上制出输油沟，让溅到箱盖内壁上的油汇集在油沟内，而后流入轴承室进行润滑在箱盖内壁与其接合面相接触处制出倒棱，以便于油液流入油沟。在难以设置输油沟汇集油雾进入轴承室时
17、，亦有采用引油道润滑或导油槽润滑。2.刮板润滑当浸油齿轮的圆周速度v1.52ms时，油飞溅不起来；下置式蜗杆的圆周速度即使大于2ms,但因蜗杆的位置太低、且与蜗轮轴线成空间垂直交错，飞溅的油难以进入蜗轮轴轴承室。此时可采用刮板润滑。利用刮油板将油从蜗轮轮缘端面刮下后经输油沟流入蜗轮轴轴承。刮板润滑装置中，刮油板与轮缘之间应保持一定的间隙(约0.5mm)，因而轮缘端面跳动和轴的轴向窜动也应加以限制。3.浸油润滑下置式蜗杆的轴承常浸在油中润滑。如前所述，此时油面一般不应高于轴承最下面滚动体的中心。减速器中当浸油齿轮的圆周速度太低难以飞醋形成油雾，或难以导入轴承，或难以使轴承浸油润滑时，可采用润滑脂
18、润滑。润滑脂通常在装配时填入轴承室，其装填量一般不超过轴承室空间的1312，以后每年添加12次。采用脂润滑时，一般应在轴承室内侧设置封油环或其他内部密封装置，以免油池中的油进入轴承室稀释润滑脂。综上比较本设计选择刮板润滑，并且在两端按溅油盘。 6.2.2 密封方案对比及确定在试运行过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂以润滑脂。防止漏油对周围环境产生污染。 6.3 通气器减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，对密封不利，故在窥视孔盖上安装通气器，是箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证压力均衡，提高箱体缝隙处的密封性能。工作环境
19、为煤厂，故选用带金属滤网的通气器。6.4 油标油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定右面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油标尺应足够长，保证在油液中。采用带有螺纹部分的杆式油标尺。减速器中批生产，游标尺用焊接形式比较经济。6.5 螺栓及吊环螺钉 为了便于拆卸和搬运，在箱盖上装有环首螺钉或铸出吊环、吊钩，并在箱座上铸出吊钩。为使装卸平稳，吊钩一般为3-4个。6.6油塞 放油孔的位置应在油池的最低处，螺纹应加工进底面一部分为了使放油彻底。并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈以加强密封。6.7其它（定位销）为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体连接凸缘的长度方