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机 械 课 程 设 计 说 明 书 课程设计题目：带式输送机传动装置 姓 名： 学 号： 专 业： 完成日期： 中国石油大学（北京）远程教育学院
机械课程设计说明书 一、前言(一) 设计任务设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知运输带输送拉力F=2KN，带速V=2.0m/s，传动滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。电动机驱动，预定使用寿命8年（每年工作300天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。动力来源：电力，三相交流380/220伏。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 图1 带式输送机的传动装置简图 1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机 表1 常用机械传动效率 表2 常用机械传动比范围 (二) 设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。 (三) 传动方案的分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。 减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。 二、传动系统的参数设计 (一) 电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： ①传动装置的总效率η： 查表1取皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。 η=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945 ②工作机所需的输入功率Pw： Pw=(FwVw)/(1000ηw) 式中，Fw=2KN=2000N，Vw=2.0m/s，ηw=0.96，代入上式得 Pw=(2000*2)/(1000*0.96)=4.17 KW ③电动机的输出功率： PO= Pw /η=4.17/0.8945=4.66KW 选取电动机额定功率Pm，使电动机的额定功率Pm＝（1～1.3）PO ，由查表得电动机的额定功率P＝5.5KW。 3、确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： nw=60*1000V/（πD）=60×1000×2/（π×400）=96r/min 由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=3~6。取V带传动比i2=2~4，则总传动比理时范围为i=6~24。 故电动机转速的可选范围为n=（6~24）×96=576~2304r/min。 4、确定电动机型号 根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min 、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速1440r/min 。 主要参数：额定功率5.5KW，满载转速1440r/min，电动机质量68kg。 (二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1、总传动比：i =1440/96=15 2、分配各级传动比： 因i= i1*i2，根据有关资料，单级减速器i=3~6合理，这里取i1 =5，i2=15/5=3。 (三) 运动参数及动力参数计算 1、各轴转速（r/min） Ⅰ轴 n1=nm/i2=1440/3=480 r/min Ⅱ轴 n2= n1/ i1= nw =96 r/min 2、计算各轴的功率（KW） 电动机的输出功率PO=4.66KW Ⅰ轴 PI=4.66×0.96=4.4736KW Ⅱ轴 PⅡ= PⅠη1η2=4.4736×0.99*0.97=4.4736KW×0.99×0.97=4.296KW （η1为轴承传动效率，η2为齿轮传动效率，η3联轴器传动效率） 卷筒轴 Pj= PⅡ*η1*η3=4.296×0.99×0.99=4.211KW 3、计算各轴扭矩（N·mm） Ⅰ轴 TI=9550×PI/nI=9550×4.4736/480=89.006N·m Ⅱ轴 TⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×4.296/96=427.36N·m 卷筒轴Tj=9550×Pj/nj=9550×4.211/96=418.91N·m 将运动和动力参数计算结果整理后列于下表： 表3 运动和动力参数表 三、传动零件的设计计算（一）Ｖ带传动的设计1、确定计算功率 工作情况系数file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif查文献[1]表11.5知：file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif =1.1。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif=1.1×4.66=5.126kw 2、选择带型号 根据Pc =5.126kw，nm＝1440r/min，查文献[1]图11.15，初步选用普通Z型带。 3、选取带轮基准直径file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif 查文献[1]表11.6选取小带轮基准直径file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif=80mm，则大带轮基准直径file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.giffile:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif=3*（1-0.01）*80=237.6mm。 式中，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.gif=250mm。 大带轮转速file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif=456.192 r/min 4、验算带速v file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif6.03 m/s 在5～25m/s范围内，Ｖ带充分发挥。 5、V带基准长度file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif和中心距file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.gif 求file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif 根据文献[1]中式11.20，初定file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif=495mm 取file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.gif。 由文献[1]中式11.2带长file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image034.gif file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image036.gif 由文献[1]中图11.4定相近的基准长度Ld=1600mm，再由式（11.3）计算实际中心距 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image038.gif=534.054mm 6、验算包角file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image040.gif，由式（11.4）得 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image042.gif=160.9O>file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image044.gif，合适 7、确定v带根数z 带速file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image046.gif 实际传动比file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image048.gif=3.157 查表11.8单根v带功率file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image050.gif=0.36KW；查表11.7包角系数file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image052.gif=0.953；查表11.12带长度系数file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image054.gif=1.16，查表11.10，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image056.gif，则由公式得file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image058.gif=9.65 故选10根带。 8、确定带的张紧力F0（单根带） 查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得单根V带的张紧力 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image060.gif=71.03 N 轴上载荷file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image062.gif=2*10*71.03*sin80.45o=1400.7116 N （二）齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级 根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面，齿面硬度<=350HBS。小齿轮：45钢，调质，HB1=220；大齿轮：45钢，正火，HB2=190。 查文献[1]表12.14，得file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image064.gif=1.1，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif=1.4。 查文献[1]图12.17和12.23知 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image068.gif=555MPa，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image070.gif=530Mpa；file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image072.gif=190Mpa，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image074.gif=180Mpa。 故：[file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image076.gif]1=file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image068.gif/file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image064.gif=504.5Mpa，[file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image076.gif]2=file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image070.gif/file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image064.gif=481.8Mpa； [file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image078.gif]1=file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image072.gif/file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif=135.7 Mpa，[file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image078.gif]2=file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image074.gif/file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image066.gif=128.5 Mpa。 由于硬度小于350HBS，属软齿面，所以按接触强度设计，再验算弯曲强度。 2、按齿面接触强度计算（略） 设齿轮按8级精度制造。查文献[1]表12.10，12.13，取载荷系数K=1.2，file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image080.gif=0.4。 3、确定有关参数和系数（略） 以上内容可参照文献[1]中，P234内容。 （三）轴的设计计算 1 、输入轴的设计计算 ⑴、按扭矩初算轴径 选用45钢，调质，硬度217~255HBS，文献[1]表16.2取c=110，初步确定Ⅰ轴的直径file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image082.gif≥ file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image084.gif＝110*（4.4736/480）1/3 =23.1㎜。 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image082.gif=24.717㎜ ∴选d1=25mm 初步确定Ⅱ轴的最小直径 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image086.gif=39.05mm, 同样增大轴径5%~7%，取file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtml1/01/clip_image088.gif=42㎜ ⑵、轴的结构设计 ①轴上零件的定位，固定和装配 由于本设计中为单级减速器，因此可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定；两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定。轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。 ②确定轴各段直径和长度（略） Ⅰ轴： Ⅱ轴： 四、滚动轴承的选择(一) 计算输入轴承选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm。 (二) 计算输出轴承选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。 五、键联接的选择本设计均采用：普通圆头平键。 普通平键——用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。 构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩 型式：大齿轮处选择圆头A型（常用）； 为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择C型键。 1、输出轴与带轮联接采用平键联接 键的类型及其尺寸选择： 带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。 装配图中该键零件选用GB1096-79系列的键12×56，查得：键宽b=12，键高h=8，并根据轴长确定键长。 六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸（略） 七、轴承端盖略 八、减速器的附件的设计1、挡圈：GB886-86 查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58； 2、油标：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20； 3、角螺塞：M18×1.5：JB/ZQ4450-86。 九、设计参考文献目录[1]邱宣怀，郭可谦，吴宗泽等. 机械设计（第四版）.北京：高等教育出版社，2007. [2]王旭，王积森，周先军等. 机械设计课程设计. 北京：机械工业出版社，2005.
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发表于 2013-4-9 15:20:02