带式运输机传动装置的设计.docx
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带式运输机传动装置的设计
机械设计基础课程设计说明书
设计题目:
带式运输机传动装置的设计
名:
业:
材料成型及控制工程
号:
指导教师:
带式运输机传动装置的设计（A-5）
同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计
.设计说明
用于带式运输机的同轴式二级圆柱齿轮减速器。
传动装置简图如右图所示。
视情况可增加一级带传动或链传动。
（i）带式运输机数据
运输机工作轴转矩T=5300（N•m）
运输带工作速度v=0.9（m/s）
运输带滚筒直径D=450mm
（2）工作条件
1—电动机
9——既矮宠
3—二级圆柱齿轮减速器
4—联轮器
5—带式运输机
单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。
运输带速度允许速度误差为土5%
（3）使用期限
工作期限为十年，检修期间隔为三年。
（4）生产批量及加工条件
小批量生产。
2.设计任务（详见基本要求）
1）选择电动机型号；
2）选择联轴器；
3）设计减速器；
3.成果要求（详见基本要求）
1）减速器装配图一张;
2）零件工作图1张；
3）设计说明书一份。
二.选择电动机型号
电动机是最常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简单和维护容易等优点电动机的选择主要包括选择其类型和结构型式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
选择电动机类型
根据任务书要求可知：
本次设计的机械属于恒功率负载特性机械，且其负载较小,故采用Y型三相异步电动机（全封闭结构）即可达到所需要求。
2、选择电动机容量
工作机所需的功率
其中带式输送机的效率卩°94
电动机的输出功率
其中n为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V带传动、一对齿轮传动、两对滚动轴承及联轴器等的效率，n值计算如下:
由《机械设计基础课程设计》表10-1查得V带传动效率小心张，一对齿轮传动的效率“097,一对滚动球轴承传动效率7D'M,联轴器效率7°胴，因此
所以
根据只选取电动机的额定功率F■使儿°W心…1心"，并由《机械设计基础课程设计》表10-110查得电动机的额定功率为^-=11*^
确定电动机转速：
滚筒转速为:
取V带传动的传动比范围为：
‘宀
取单级齿轮传动的传动比范围为：
4=3-5
则可得合理总传动比的范围为：
$=邑=6~20
故电动机转速可选的范围为：
1229,2Irfmin在这个范围内的电动机的同步转速有了时min和1WOr，min两种，综合考虑电动机和传动装置的情况再确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可选择同步转速为l000r'，mir，根据同步转速查《机械设计基础课程设计》表10-110确定电动机型号为，其满载转速""97Crmin。
此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。
三.选择联轴器，设计减速器
总传动比的计算与分配
电动机确定后面，根据电动机的满载转速和工作装置的转速，就可以计算传动装置的
总传动比。
总传动比的分配是个比较重要的问题。
它将影响到传动装置的外轮廓尺寸、重量、润滑等许多问题。
1、计算总传动比
2、分配各级传动比
为使带传动的尺寸不至过大，满足心"，可取w-3，则齿轮的传动比
传动装置的运动和动力参数计算
传动装置的运动和动力参数是指各轴的转速、功率和转矩，这些参数是设计传动零件
（齿轮和带轮）和轴时所必需的已知条件。
计算这些参数时，可以按从高速轴往低速轴的顺序进行。
1、各轴的转速
2、各轴的功率
3、各轴的转矩
最后，将计算结果填入下表：
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n
（r/min）
970
323.33
74.33
74.33
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
311.9
1309.22
1277.1
传动比i
3
4.35
1
效率n
0.96
0.965
0.975
传动零件的设计计算
设计时，一般先作减速器箱外传动零件的设计计算，以便确定减速器内的传动比及各轴转速、转矩的精确数值，从而使所设计的减速器原始条件比较准确
第一节减速器外传动零件的设计
本传动方案中，减速器外传动即电动机与减速器之间的传动，采用V带传动。
V带已经
标准化、系列化，设计的主要内容是确定V带型号和根数，带轮的材料、直径和轮毂宽度、中心距等。
1、求计算功率Pt
查《机械设计基础》表13-8得£-1卫，故
2、选V带型号
根据尺心5小970厂min，由《机械设计基础》图13-15查出此坐标点位于B型号区域。
3、求大、小带轮基准直径必丘
查《机械设计基础》表13-9，乩应不小于125mm现取丛=150"™，由《机械设计基
d^=-=-^_xl50xfl-0_02）mm=441mni
础》式（13-9）得
式中
nt=）■=32333r/miii
由《机械设计基础》表13-9，取^-=45（Jnnn
4、验算带速v
带速在2"范围内，合适。
5、求V带基准长度矗和中心距（
初步选取中心距
由《机械设计基础》式（13-2）得带长
查《机械设计基础》表13-2，对B型带选用。
再由《机械设计基础》式（13-16）计算实际中心距
&验算小带轮包角ai
由《机械设计基础》式（13-1）得
合适。
7、求V带根数云
由《机械设计基础》式（13-15）得
令970rmin150™，查《机械设计基础》表13-3得
由《机械设计基础》式（13-9）得传动比
查《机械设计基础》表13-5得
由血=16124"查《机械设计基础》表13-7得乩-0少，查《机械设计基础》表13-2得亞-LM，由此可得
取5根。
8、求作用在带轮轴上的压力心
查《机械设计基础》表13-1得7°17叱，”，故由《机械设计基础》式（13-17）得单根V带的初拉力
作用在轴上的压力
9、带轮结构设计
带轮速度vA，可采用铸铁材料。
小带轮直径汛一巧°伽，采用实心式；大带
轮直径入二必—，采用轮辐式。
传动比及运动参数的修正
外传动零件设计完成后，V带的传动比随之确定。
用新的传动比对减速器内轴I的转速、转矩数值进行修正。
1、对轴I转速的修正
2、对轴I转矩的修正
最后，将修正结果填入下表:
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n（r/min）
970
316.99
74.33
74.33
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
318.14
1309.22
1277.1
传动比i
3.06
4.35
1
效率n
0.96
0.965
0.975
减速器内传动零件的设计
减速器内的传动零件主要是指齿轮轴。
本传动方案中的减速器采用直齿圆柱齿轮进行传动。
直齿圆柱齿轮传动设计需要确定齿轮的材料、模数、齿数、分度圆、顶圆和根圆、齿宽和中心距等。
1、选择材料及确定许用应力
小齿轮用曲调质，齿面硬度2U，，皿弼MPa（《机
械设计基础》表11-1），大齿轮用的協出加调质，齿面硬度211269^,，叫】-仇讯肌,
《机械设计基础》表11-1）。
由《机械设计基础》表11-5，取Sh=1a，“血
2、按齿面接触强度设计
设齿轮齿面按7级精度制造。
取载荷系数瓷二L1（《机械设计基础》表11-3）,齿宽系数4d-0_8（《机械设计基础》表11-6）
小齿轮上的转矩
取心=188（《机械设计基础》表11-4）
模数二32
齿宽b-^^h=M^913imm=T3-Wrm，取bt=75mm，
51=&2^（5=80^85wn，这里取h。
按《机械设计基础》表4-1取OT=3，
小齿轮实际的分度圆直径di=3x32^=96™^
大齿轮实际的分度圆直径丛一丙^.-3x137^^7一4皿爪
^齿顶^高hn.—fin.m—1托—3rrsn
齿根高
hr=（材4=（1+025）x3mm=3_75w»w
小齿轮齿顶圆直径血少1切）510—
小齿轮齿根圆直径a〔心-"dm瞬—
大齿轮齿根圆直径加站加“112切巧）咲机THeh
3、验算轮齿弯曲强度
齿形系数丫皿二2巴&（《机械设计基础》图11-8）,F丘二L&3（《机械设计基础》图11-9）
7^01=212ysn=1^83
由《机械设计基础》式（11-5）
4、齿轮的圆周速度
对照《机械设计基础》表11-2可知选用7级精度是合宜的。
轴U运动参数的修正
内传动零件设计完成后，齿轮的传动比随之确定。
用新的传动比对减速器内轴U的转速、转矩数值进行修正。
1、对轴U、工作装置转速的修正
2、对轴U、工作装置转矩的修正
最后，将修正结果填入下表：
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n（r/min）
970
316.99
74.04
74.04
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
318.14
1314.35
1282.1
传动比i
3.06
4.28
1
效率n
0.96
0.965
0.975
轴的设计计算
第一节高速轴I的计算
已知轴I传递的功率-10，转速™T1699r:
min，小齿轮的齿宽E7Qeh,齿数丈，模数^-3，压力角a=2V，载荷平稳。
1、初步估算轴的直径
查《机械设计基础》表14-1《轴的常用材料及其主要力学性能表》，选取45号钢作为轴I的材料，并进行调质处理。
查《机械设计基础》表14-2《常用材料的［可值和C值》，取"期。
由《机械设计基础》式（14-2）得
考虑到有键槽的存在，轴径加大5%左右即曲卩心训时丽"
取心皿一斗帖晰。
2、轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。
齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。
（2）确定轴的各段直径
轴结构示意图
1轴段安装带轮，轴径取不大于70mr的标准值，这里取-\Qrnm；2轴段安装轴承端盖，取;3轴段安装轴承，轴径为轴承内径的大小。
查《机械设计基础
课程设计》续表10-35:
选取深沟球轴承6311,轴承内径=，外径£,=120mm，
轴承宽5=。
这里取叫Wee；轴两端安装轴承处轴径相等，则6段取心叫^™；4轴段安装齿轮，齿轮内径必，齿轮的轴向定位轴肩
£一町为取rfs=65toh
（3）确定轴的各段长度
结合绘图后确定各轴段长度如下：
1轴段的长度取70mm（根据带轮结构及尺寸）；2轴段总长度・Em（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度
&>e*rf.=：
L2rfi+l=（2：
2xl0l，还有箱体的厚度取伽巾；3轴段
•側刃气轴承的宽挡油环的长度和）；4轴段llmm（因为小齿轮的齿宽为80mm轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mm,5轴段长度15mm6轴段（轴承的宽挡油环的长度和）。
3、按弯扭合成强度对轴I的强度进行校核
已知：
转矩迟二皿皿1曲5小齿轮分度圆直径
。
陌竺=2炷曲4山,翻场
圆周力山*
径向力
童二耳応俚=6627Jttxtan2412J62/
（1）绘制轴受力简图（如下）
（2）绘制垂直面弯矩图（如下）
水平面内的轴承支反力:
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。
截面C在垂直面弯矩为
（3）绘制水平面弯矩图（如下）
截面C在水平面上弯矩为：
（4）绘制合弯矩图（如上）
（5）绘制扭矩图（如上）
扭矩:
（6）当量弯矩计算
扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取a=0.6，截面C处的当量弯矩：
（7）校核危险截面C的强度
判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查《机械设计基
础》表14-1得5加05」;查《机械设计基础》表14-3查得0訂儿则：
•••该轴强度足够。
第二节低速轴U的计算
已知轴U传递的功率皿=10肿耐，转速«n=74_04r/nii，大齿轮的齿宽
入E：
齿数勺-⑷，模数心3，压力角口=如・，载荷平稳。
1、初步估算轴的直径
查《机械设计基础》表14-1《轴的常用材料及其主要力学性能表》，选取45号钢作为轴I的材料，并进行正火处理。
查《机械设计基础》表14-2《常用材料的间值和C值》，取c=107
由《机械设计基础》式（14-2）得
2、轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。
齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端
面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采
用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。
（2）确定轴的各段直径
轴结构示意图
由图中个零件配合尺寸关系知叫泗7”宀只笳丽，叫心，萨亦
—11
（3）确定轴的各段长度
结合绘图后确定各轴段长度如下：
1轴段的长度取「n（根据联轴器结构及尺
寸）；2轴段总长度*=5—（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度
b—吒上吗+1「还有箱体的厚度取10mr）3轴段''诙e（轴承的
宽挡油环的长度和）;4轴段^=72"°"（因为大齿轮的齿宽为75mm轴段的长度应比零件
的轮毂短2-3mm；5轴段W"；6轴段厶二41""。
3、按弯扭合成强度对轴U的强度进行校核
已知：
转矩：
町二1工密农1丹大齿轮分度圆直径＜
径向力巧%H^910的汇T2CT32BXN
（1）绘制轴受力简图（如下）
（2）绘制垂直面弯矩图（如下）
垂直面内的轴承支反力：
水平面内的轴承支反力：
^
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。
截面C在垂直面弯矩为
（3）绘制水平面弯矩图（如下）
截面C在水平面上弯矩为：
（4）绘制合弯矩图（如上）
（5）绘制扭矩图（如上）
JQQ
-=&910_85x—xlO-5^J/=400_*®JVilf
扭矩：
22
（6）当量弯矩计算
扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取a=0.6，截面C处的当量弯矩:
（7）校核危险截面C的强度
判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，正火处理，查《机械设计基
础》表14-1得一简0的」;查《机械设计基础》表14-3查得卜用则：
•••该轴强度足够。
键的选择与强度验算
1、高速轴I上键的选择与校核
（1）最小直径处：
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为，轴长“旳际"，查《机械设计基础课程设计》表10-33
得，用于此处连接的键的尺寸为O
3）强度校核：
轴所受转矩^=318147/o
查《机械设计基础》表10-10，取©価“儿，屮」40」仞》
由《机械设计基础》式（10-26）有：
键连接的挤压强度
4Ti
CT_二=
9松
4xQlftId
二40如妙诃咲63
O
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强
强度满足要求
该键标记为：
键146弓G5/Z109697
（2）齿轮处
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
得，用于此处连接的键的尺寸为斤怖上以70
3）强度校核：
查《机械设计基础》表10-10，取处，I.鬥40」计“」
由《机械设计基础》式（10-26）有:
键连接的挤压强度
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强
强度满足要求。
该键标记为：
键fflf/T1096-97
2、低速轴U上键的选择与校核
（1）最小直径处
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为购加"，轴长「、仏"，查《机械设计基础课程设计》表10-33
得，用于此处连接的键的尺寸为斤口上W100。
3）强度校核：
轴所受转矩T■—⑶仁讯M0
查《机械设计基础》表10-10，取⑷丿顾N心，屮J40加」
由《机械设计基础》式（10-26）有：
键连接的挤压强度
46_®4MPta<[_4Tn_4x1314235丹
宁茁二80x14xlOOxlOT*
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强
强度满足要求。
该键标记为：
键22丈100G£/nft>697
（2）齿轮处:
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸:
该轴上最小直径为'S,轴长,查《机械设计基础课程设计》表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为5饭*14」和
3）强度校核:
查《机械设计基础》表10-10，取I。
」価“儿，屮」40⑷》
由《机械设计基础》式（10-26）有：
键连接的挤压强度
4Tn
二:
9dhl
4x1114
O
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强
强度满足要求。
该键标记为：
键25预GB/T10M-2OK
滚动轴承的选择及联轴器的选择
第一节滚动轴承的选择
根据设计条件，轴承预计寿命：
4=10^500x16=48000小时
1、计算高速轴处的轴承
对于高速轴处的轴承选择，首先考虑深沟球轴承。
初选用6311型深沟球轴承，其内径
为55mm外径为120mm宽度为29mm极限转速（脂）：
5300r/min;极限转速（油）：
6700r/min。
因轴承工作温度不高、载荷平稳，查《机械设计基础》表16-8及表16-9，取人"几11；
由《机械设计基础》式（16-3）得:
所需径向基本额定动载荷
深沟球轴承符合要求
2、计算低速轴处的轴承
对于低速轴处的轴承选择，考虑深沟球轴承，初选6018型深沟球轴承，其内径为90mm
外径为140mm宽度为24mm极限转速（脂）:
4300r/min;极限转速（油）：
5300r/min。
因轴承工作温度不高、载荷平稳，查《机械设计基础》表16-8及表16-9，取人'匚11；
g.卄
由于轴向力的影响可以忽略不计，即f，取X=1，Y=0.则当量动载何
卩码和心珈，转速n2=74.04r/min/^000小时，—
由《机械设计基础》式（16-3）得：
所需径向基本额定动载荷
查《机械设计基础课程设计》表10-35得：
C-伯回沁13画，故选6018型深沟球轴承符合要求。
第二节联轴器的选择
轴I与V带轮通过键连接来传递力和扭矩，不需用联轴器；轴U与滚筒之间用联轴器
联接实现力和扭矩的传递。
需选用合适的联轴器。
考虑此运输机的功率不大，工作平稳，考虑结构简单、安装方便，故选择弹性柱销联轴器。
计算转矩按下式计算:
式中T名义转矩；N・mm
Ka――工作情况系数；
取Ka=1.5，则忑=j&T=L5x]314352?
=imS2SNM
轴U的转速为n2=74.04r/min输出轴输出段直径为d=80mm
查《机械设计课程上机与设计》表14-5，可选择YL14或YLD14型弹性联轴器。
第七章减速器润滑与密封
1、润滑
齿轮圆周速度旷山伽九订2皿乜，采用油池润滑，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿
高，大齿轮的齿顶到油底面的距离》30〜60mm选择油面的高度为40mm
并考虑轴承的润滑方式，计算：
高速轴.—50xH16_99—l_59xl0*mmrfmn:
J2xl0^jrwnrlmn.
低速轴：
刃b■箱r/mii.2r/nm.
所以选用脂润滑，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的1V1?
，采用稠度较小润滑脂。
2、密封
为了防止润滑油或脂漏出和箱体外杂质、水及灰尘等侵入，减速器在轴的伸出处、箱体的结合面处和轴承盖、窥视孔及放油孔与箱体的结合面处需要密封。
轴伸出处的滚动轴承密封装置采用毛毡圈密封，由《机械原理课程上机与设计》表15-15可得，其中输入轴按密封圈密封处直径：
日二曲"，选择毛毡圈尺寸:
"丘■输出轴按密封圈密封处直径：
圧二谿用"。
选择毛毡圈尺寸:
Z）=107,^=48,5=9
第八章减速器附件选择
1、轴承端盖
轴承端盖全部采用外装式轴承端盖，并根据《机械设计课程上机与设计》表13-4
与表15-3进行选择。
1）、高速轴的轴承端盖
轴承外径D，螺栓直径叫，端盖上螺栓数目6；
d0=d3+l=13mmZ）（）=7）+=150www=7）0+=180nvn
"?
e=1=14_4tow%芒童取=16mrn=D~（10取=110mm
2）、低速轴的轴承端盖:
轴承外径D=140?
7CTI，螺栓直径%'5"，端盖上螺栓数目6；
da=d3+l=13mmDn=D+2_5tf3=170mmZ）3=Da+2_5rfs=200mm
童=1J2£=UAmm岭N哲取qx==16nvn比=Q取D斗=130nrn
2、通气器
减速器工作时，由于箱体内部温度升高，气体膨胀，压力增大，使得箱体内外压力不等。
为使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏，需要顶部或直接在窥视孔盖板上设置通气器。
本设计将通气器安装在窥视孔盖板上。
选用通气帽根据《机械设计课程上机与设计》表15-5进行选择
3、窥视孔
窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及齿轮损坏情况，并兼做注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油，观察孔应设置在减速器箱盖上方的适当位置，以便直接进行观察并使手能伸入箱体内进行操作，平时观察孔用盖板盖住。
查《机械设计基础课程设计》表5-16，取窥视孔孔盖的结构尺寸如下:
150
200
100
150
M罗206个
12
4、油标
为指示减速器内油面的高度符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上需设置油面指示装置。
本设计选用长形油标，油标尺中心线与水平面成45度，注意加
工油标凸台和安装油标时，不与箱体凸缘或吊钩相干涉。
查《机械设计课程上机与设计》表15-10，选择A80GB1161油标。
5、放油孔及放油螺塞
为排放减速器箱体内油污和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面、向放油孔方向倾斜1度到2度，油孔附近作成凹坑，以便污油排尽。
平时用放油螺塞将放油孔堵住圆柱螺纹油塞自身不能防止露油，在六角头与放油孔接触处加油封垫片。
螺塞直径为减速器壁厚2—2.5倍
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