带式输送机传动系统的设计.doc

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1、43带式输送机传动系统的设计摘要Belt Conveyor Design Transmission摘要 本文设计了一带式传输机的传动系统，其主要的传动由二级斜齿轮传动构成，在 二级齿轮传动中，高速级传动中的齿轮模数m2 ，小齿轮的个数为24，传动比为4.03；低速级传动中的齿轮模数m2.5 ，小齿轮的个数为30，传动比为3.1，通过此传动系统可以有效的将动力进行传递。Abstract In this paper the design of the transmission area of the transmission system, the main transmission from a

2、 two helical gear drive in the two gear, the transmission of high-speed gear-modulus m = 2, the number of small gear for 21, Transmission ratio of 4.15; in the low-speed gear-drive module m = 2.5, the number of small gear for 26, transmission ratio of 3.5, through the transmission system can effecti

3、vely transfer will be a driving force.目录课题任务书 3一、选择电动机 4二、传动装置的总传动比及其分配 5三、计算传动装置的运动和动力装置参数 5四、齿轮传动设计 6五、联轴器的设计 13六、轴的设计 15七、轴承的选择 22八、键的选择 24九、其他标准件的选择 24十、装配图的设计 24十一、零件图的设计 28十二、设计小结 30参考文献 31 一、 设计要求1 方案设计要求：具有过载保护性能；含有两级斜齿圆柱齿轮减速器；2 工作条件：使用期限10年，二班制按（每年300天计算）；载荷平衡；运输物品：谷物；单向运动,转速误差不得超过5%。3 原始数据

4、：运输带牵引力P：3600N;运输带牵引速度V：1.5;滚筒直径D：250mm。二、 结题项目1 减速器装配总图一张2 零件工作图四张（齿轮，轴，箱体，箱盖）。传动装置简图如下：计算及说明结果一、选择电动机1、拟定传动方案：由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即=2、选择电动机：1）电动机的容量（1）卷筒轴的输出功率 =5.4 Kw（2）电动机的输出功率 =传动装置的总效率=滚动轴承=0.99 圆柱齿轮=0.97联轴器 =0.99 滑动轴承=0.96=0.87故 =6.21 Kw（3）电动机额定功率由第二十章表20-1选取电动机额定功率=7.5 Kw2）电动机的转速由表课程设计教材表2-1查，两级

5、圆柱齿轮减速器的传动比是860，则电动机转速可选范围为：=888-6660 方案 型号额定功率Kw电动机转速 质量Kg传动装置的传动比同步满载总传动比一级二级1Y132S2-27.5300029007025.26.342Y132M-47.5150014408112.54.033.1由表中数据可知两个方案均可以，方案2的传动比小，传动装置结构尺寸小。故采用方案2，选动机的型号为Y132M-4。二、传动装置的总传动比及其分配1、传动装置总传动比 =12.522、分配各级传动比取第一对齿轮传动的传动比4.03，则二级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比为：=3.1所得值符合一般圆柱齿轮传动和二级圆柱齿轮减速器

6、传动比的常用范围。三、计算传动装置的运动和动力装置参数1、各轴转速电动机轴为I轴，减速器高速器轴为II轴，低速轴为III轴，则各轴转速分别为 =1140 =357 =115 2、各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即 = =7.425 Kw =7.13 Kw =6.847 Kw3、各轴转矩 =9550=49.24 =9550=190.73 =9550=568.6 四、齿轮传动设计1、第一级齿轮计算如下：1、齿轮精度的确定。 由于运输机为一般工作机器，速度不是很高，故选用7级精度即可（GB 1009588）。 2、材料选择。查机械设计教材表10-1可选得小齿轮（高速齿轮）材料为40 （

7、调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）,硬度为240 HBS，二者材料差为40 HBS。3、初选小齿轮齿数24，由经验选齿数比u4.03，则大齿轮齿数97，螺旋角=4、按齿面接触强度设计由机械设计教材上设计计算公式（10-9a）进行试算，即确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1.6（2）由机械设计教材表10-7选取齿宽系数1（3）同理由机械设计教材表10-6查得材料弹性影响系数(4)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮接触疲劳强度极限（5）图10-30选取区域系数=2.433（6）图10-26查得=0.78，=0.88则=+=1.66（7）计算应力循环次数=60

8、(8) 接触疲劳强度,（9）计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1，安全系数S=1 5、计算（1）试计算小齿轮分度圆直径，由计算公式得mm（2）计算圆周速度= （3）计算尺宽及模数=44.73mm= mm=2.55=4.07 mm（4）计算纵向重合度=0.318=1.093（5） 计算载荷系数K已知使用系数=1，根据=3.37，7级精度，由图10-8查得动载荷系数=1.12，由表10-4查得=1.418；由图10-13查得=1.35；由表10-3查得=1.4 所以：K=2.22（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，=49.89mm（7）计算模数= mm6、按齿根弯曲强度设计（1）确定计算

9、参数=2.121）根据纵向重合度=1.903，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.882）计算当量齿数=26.27=106.23）查取齿形系数 =2.592 =2.1794) 取应力校正系数 =1.596 =1.7915）由图10-2C查得小齿轮得弯曲疲劳强度极限，大齿轮弯曲疲劳强度极限。6)由图10-18查得弯曲寿命系数,7)取弯曲安全疲劳系数S=1.4，故 MPa MPa6）计算大，小齿轮并加以比较=0.01363=0.01634大齿轮的数值大（2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳计算的法面模数，取=2.0 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足

10、接触疲劳强度，需按解除疲劳强度算得的分度圆直径=45.16mm来计算应有的齿数。=24.2取=24=u=977、几何尺寸确定（1）计算中心距=124.7将中心距圆整为124（2）按圆整后的中心距修正螺旋角=因值改变不多，故参数，等不必修正。（3）计算大，小齿轮的分度圆直径=49.6mm , =198.4mm（4）计算尺宽 =49.6圆整后取=55,=50求得第一级齿轮参数如下名称代号计算公式小齿轮大齿轮模数压力角分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径齿距基圆齿距齿厚齿槽宽标准中心距=124.7传动比2、 用同样方法求得第二级齿轮的小齿轮齿数，大齿轮齿数，圆整后中心距，其他参数如下表所

11、示：名称代号计算公式小齿轮大齿轮模数压力角分度圆直径齿顶高齿根高齿全高顶圆直径齿根圆直径齿距基圆齿距齿厚齿槽宽标准中心距传动比五、联轴器的选择1、确定轴的最小直径（所有轴材料均为45号钢，调质处理）取2、高速级联轴器的选择（与电动机相连的联轴器1）（1）为了隔离振动与冲击，选择弹性套柱销连轴器；（2）载荷计算，公称转矩 查表得，故 （3）型号选择：根据所选电动机的轴伸直径为38，从GB4323-84中查得TL6型弹性联轴器许用转矩为250，许用最大转速为，轴径为之间，故合用。3、低速级联轴器的选择（与滚筒相连的联轴器2） （1）载荷计算，公称转矩 查表得，故 （2）型号选择：从GB4323-8

12、4中查得TL9型弹性联轴器许用转矩为，许用转速为，轴径为之间，大于，故合用。故所选联轴器为下表所示型号公称转矩(kNm)许用转速 r/min轴孔直径mm轴孔长度mm联轴器1TL62503800324282112联轴器2TL9100025805071112142六、轴的设计1、输出轴的设计（轴的设计）(1)材料及其热处理选择由于本轴为齿轮输出轴，即心轴。可价廉且对应力集中敏感性较低的的碳钢，且选用常用的45钢。用热处理的办法提高其耐磨性和搞疲劳强度。综上，应用45钢（调质），硬度为240 HBS。（2）初步确定轴的最小直径 根据联轴器2轴孔直径初步选定轴的最小直径为50（3）轴结构的设计1）为了

13、满足半联轴器的轴向定位要求，III轴段右端制出一轴肩，故轴右端安装半联轴器左轴肩直径;左端用轴端挡圈固定，按轴端直径取挡圈直径D50mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度，取2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据右挡油圈处轴直径。由轴承产品目录中初步选取标准精度的角接触轴承7011AC，其尺寸,故左、右轴承处轴直径选为，且右轴承处轴长定为=18mm。左、右两端滚动轴承均采用套筒进行轴向定位。由手册上查得7011AC型的最小安装尺寸，因此取。3）取安装齿轮处轴直径，齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的长度为 ，为了使套筒端面可靠地

14、压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂的宽度，故，现取，轴肩高度h0.07d,故取，则轴环处的直径，轴环宽度，取。4）轴承端盖的总宽度为35mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离为15mm,故取此处轴段长。5）取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s,取，已知滚动轴承宽度，则 ，左端采用套筒定位，故可取。根据箱体宽度取。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。6)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴与的轴的周身定位均采用平键连接。按由机械设计教材表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm，同时为了

15、保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同理，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。7）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计教材表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角见零件图。（4）求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 圆周力，径向力及轴向力的方向如下图所示：（5）求轴上的载荷在确定轴承的支点位置时，作为简支梁的轴的支承跨距为160mm从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以不难看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的各项数值列于下表:载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩

16、扭矩T（6） 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最在弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度，根据机械设计教材式（15-5）及上表四中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，故取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计教材表15-1查得。因此，故安全。（7）精确疲劳强度校核 1) 判断危险截面截面A、B等处只受到扭矩作用，虽然键槽，轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以两轴承轴肩截面及A、B截面处都不用校核从材料力学、应力集中理论可知，套筒轴肩和齿轮轴肩处过盈配合引起的应力集中最

17、严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大，齿轮轴肩截面处的应力集中的影响和套筒轴肩截面处的相近，但套筒轴肩截面处不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面也不必校核。由机械设计教材第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而，该轴只需校核套筒轴肩截面左右两端即可 2）截面左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为截面上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转应切力 轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计教材表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机

18、械设计教材附表3-2查取。因，经插值后查得， 。又由机械设计教材附图3-1可得轴的材料的敏性系数为。因此有效应力集中系数按式机械设计教材附表3-4为由机械设计教材附图3-2的尺寸系数；同理可得轴按磨削加工，由机械设计教材附图3-4可得表面质量系数轴未经表面强化处理，即，则按机械设计教材上式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为： 又由机械设计教材及得碳钢的特性系数： 0.10.2，取0.1 0.050.1，取0.05于是，计算安全系数值，按机械设计教材式（15-6）(15-8)则得 S1.5故可知其安全。3）截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯矩及弯曲应力为 截面上的扭转切应力 过盈配合

19、处的，由机械设计教材附表3-8用插值法求出，并取，于是得 3.03 2.42轴按磨削加工，由机械设计教材附图3-4得表面质量系数为 故得综合系数为： 所以轴在套筒轴肩截面左侧的安全系数为 S1.5故该轴在此套筒轴肩截面左侧的强度也是足够的。由于此模型无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故不进行静强度校核。至此，输出轴的设计即告结束。2、其他轴的设计校核略，尺寸见装配图。七、轴承的选择1、输出轴轴承的设计由于在轴结构设计时已初选两轴承，即角接触球轴承7011AC，其基本尺寸为。查得7210AC相关数据为：基本额定动载荷，基本额定静载荷；最大安装尺寸，最小安装尺寸。在设计轴时已计算得加载在轴上

20、的力如下：圆周力，径向力，轴向力。受力分析如下图：（1） 求两轴承受到的径向载荷和由受力分析可知： （2） 求两轴承受到的轴向力和对于7000AC型轴承，轴承派生轴向力，查表得， （3）求轴承当量动载荷和 由教材表13-5查得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1有，。对轴承2有，。按表16-3，取。则 （3） 验算轴承寿命 因为，所以按轴承2的受力验算 故所选轴承满足寿命要求。2、其他轴轴承的设计（1）同理设计轴（输入轴）选择轴承7307B，其基本尺寸为，基本额定动载荷，基本额定静载荷，最大安装尺寸，最小安装尺寸。（2）同理设计轴（中间轴）选择轴承7210B，其基本尺寸为，基本额定动载荷，基本

21、额定静载荷，最大安装尺寸，最小安装尺寸。八、键的选择键材料选择常用的45钢。轴槽及轮毂槽对轮毂轴线的对称度公差选8级。由于高速轴和中间轴是齿轮轴，故其上无需用键。低速轴齿轮处选A型普通平键，键的工作长度，许用挤压应力。传递转矩。强度校核：故满足强度要求，安全。同理求得：中间轴大齿轮处：A型普通平键高速轴联轴器处：A型普通平键 低速轴联轴器处：A型普通平键九、其他标准件的选择 其他标准件见装配图标题栏十、装配图的设计（一） 装配图的作用装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，

22、表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（二）减速器装配图的绘制1、装配图的总体规划（1）视图布局：选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）尺寸的标注：特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合

23、尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查3P106表7-2。外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）标题栏、序号和明细表：说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式。装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）技术特性表和技术要求：技术特性表说明减速器的

24、主要性能参数、精度等级、表的格式参考3P108表7-3，布置在装配图右下方空白处。技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2、绘制过程（1）画三视图：绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。轴系的固定：a、轴向固定：滚动轴承采

25、用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。查3P258259得中速轴齿轮键为10x8x22GB1096-79(90)，低速轴齿轮键为GB1096-79（90），14x9x36。（2）润滑与密封润滑：齿轮采用浸油润滑。参考1P245。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。参考1P310。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂。密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查4P383表10-3

26、7，高低速轴密封圈为：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。（3）减速器的箱体和附件：箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 材料为：HT200。加工方式如下： 加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验附件：包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。3、完成装配图（1）标注尺寸：参考3P105、P106表7-2，标注尺寸反

27、映其的特性、配合、外形、安装尺寸。（2）零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。（3）技术要求：参考3P107110（4）审图（5）加深十一、零件图的设计（一）零件图的作用1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。（二）零件图的内容及绘制1、选择和布置视图（1）轴：参考3P113，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）齿轮：参考3P116117：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸

28、偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差2、合理标注尺寸及偏差：（1）轴：参考3P113，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）齿轮：参考3P116117：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。3、合理标注形状和位置公差：（1）轴：取公差等级为6级，查3P115表8-2，及1P103表6-16，P104表6-18并参考3P119图8-5轴求得形位公差推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。（2）齿轮：取公差等级为8级。

29、查3P117表8-4及1P103表6-16，P104表6-18并参考3P121图8-7求得形位公差。推荐标注项目有圆柱度、圆跳动度、对称度。4、合理标注表面粗糙度：（1）轴：查3P115表8-1轴加工表面粗糙度Ra荐用值。与传动件及联轴器等轮毂相配合的表面取1.6。与滚动轴承相配合的表面，轴承内径d80mm取1.0.与传动件及联轴器相配合的轴肩端面取3.2。平键键槽工作面取3.2，非工作面取6.3。与滚动轴承相配合的轴肩端面，d80mm的取2.0.（2）齿轮：查3P117表8-3齿轮表面粗糙度Ra荐用值。齿轮工作面、齿顶圆、与轴肩配合的端面取3.2。轴孔取1.6。平键键槽取3.2（工作面）；1

30、2.5（非工作面）5、技术要求：（1）轴：调质处理217255HBS（2）齿轮：正火处理162217HBS6、标题栏 十二、设计小结 这次课程设计是机械设计课程的重要的综合性与实践性教学环节，是我们进入大学学习机械设计这门课程以来的第一次较全面的设计训练。在本次课程设计过程中，我通过综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽了所学的知识。通过本次机械课程设计实践，我逐步树立了正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，提高了分析问题和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，我的机械设

31、计基本技能得到了全面的培训。在设计过程中也确实遇到不少困难，但我明确设计任务，掌握设计进度，认真思考设计，在每个阶段完成后认真检查，有错误认真修改，精益求精，最后比较圆满的完成本次课程设计的任务。 在以后的学习和设计中，我将更加认真，争取更好的掌握机械设计技巧，积累更多有益的设计经验，为以后进一步深造或走上工作岗位打下坚实基础。 参考文献：（1）濮良贵，纪名刚 机械设计 8版 北京：高等教育出版社，2006（2）王昆，何小柏，汪信远 机械设计基础课程设计 北京：高等教育出版社，1995（3）朱冬梅，胥北澜 画法几何及机械制图 北京：高等教育出版社，2000（4）孙桓，陈作模，葛文杰 机械原理 北京：高等教育出版社=5.4 Kw=0.87=6.21 Kw=7.5Kw=12.52 = 4.03 = 3.1=1440r/min=357r/min=115r/min=7.425Kw=7.13 Kw=6.847Kw=49.24 N.m=190.73 N.m=568.6 N.m540 MPa522.5MPa531.3MPa43