设计带式输送机中的传动装置_二级减速器设计说明书Word下载.docx
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3.4确定V带中心距和基础长度 4
3.5验算小带轮包角 4
3.6计算V带根数Z 5
3.7计算压轴力 5
四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮） 5
4.1高速级齿轮传动设计计算 5
4.2低速级齿轮传动设计计算 7
4.3传动齿轮的主要参数 9
五、轴的结构设计计算 9
5.1高速轴的计算（1轴） 9
5.2中间轴的计算（2轴） 11
5.3低速轴的计算（3轴） 13
六、轴的强度校核 16
6.1高速轴校核 16
6.2中间轴校核 17
6.3低速轴校核 19
七、校核轴承寿命 20
7.1高速轴 20
7.2中间轴 20
7.3低速轴 21
八、键连接的选择和计算 21
九、箱体的设计 22
十、心得体会 22
一、电机的选择
依工作条件的要求，选择三相异步电机：
封闭式结构
U=380V
Y型
1.2电机容量的选择
工作机所需的功率PW=Fv/1000=3.96 kW
V带效率h1：
0.96
滚动轴承效率（一对）h2：
0.99
闭式齿轮传动效率（一对）h3:
0.97
联轴器效率h4：
0.99
工作机（滚筒）效率h5（hw）：
0.96
传输总效率h=0.825
则，电动机所需的输出功率Pd=Pw/h= 4.8 kW
25
1.3电机转速确定
卷筒轴的工作转速nW
=60´
1000v= 42.99 r/min
πD
V带传动比的合理范围为2~4，两级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为8~40，则总传动比的合理范围为i'
=16~160，故电动机转
速的可选范围为：
nd=i'
×
nW=688~ 6878r/min
在此范围的电机的同步转速有：
750r/min 1000r/min 1500r/min
3000r/min
依课程设计指导书表18-1：
Y系列三相异步电机技术参数
（JB/T9616-1999）选择电动机
型 号：
Y132S-4 额定功率Ped：
5.5kw
同步转速n：
1500r/min 满载转速nm：
1440r/min
二、传动装置的运动和动力参数计算
总传动比：
i=nm
nW
=33.496
2.1分配传动比及计算各轴转速
取V带传动的传动比i0= 3
则减速器传动比i=i/i0= 11.165
取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比i1=
1.4i=
3.954
则低速级传动比i2=ii1=
2.824
2.2传动装置的运动和动力参数计算
0轴（电动机轴）P0=Pd=
n0=nm=
4.8 kW
1440 r/min
T=9550P0=31.83 N×
m
n0
1轴（高速轴）
P1=P0×
h1=
4.608 kW
1
n=n0=
i0
480 r/min
T=9550P1= 91.68 N×
n1
2轴（中间轴）
P2=P1×
h2×
h3=
4.425 kW
2
n=n1=
i1
121.396 r/min
T=9550P2=348.107 N×
n2
3轴（低速轴）
P3=P2×
4.249 kW
3
n=n2=
i2
42.99 r/min
T=9550P3=493.959 N×
n3
4轴（滚筒轴）
P4=P3×
h4=
n4=n3=nW=
4.164 kW
4
T=9550P4=925.010 N×
n4
以上功率和转矩为各轴的输入值，1~3轴的输出功率或输出转
矩为各自输入值与轴承效率的乘积。
各轴运动和动力参数如下表：
表2-1各轴运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/N×
转速
n/（r/min）
传动比i
效率h
输入
输出
0轴
4.8
31.83
1440
1轴
4.608
4.562
91.68
90.763
480
2轴
4.425
4.381
348.107
344.626
121.396
3.954
3轴
4.249
4.207
943.959
934.519
42.99
2.824
4轴
4.164
4.122
925.010
915.760
0.98
三、V带传动设计
3.1确定计算功率
根据已知条件结合教材《机械设计》由表8-7得到工作情况系数KA= 1.3 ，故Pca=KA×
Pd=6.24kW。
3.2选择普通V带型号
已知Pca，nm，结合教材《机械设计 》由图 8-11 确定所使用的V带为 A型。
3.3确定带轮基准直径并验算带速
（1）结合教材《机械设计》由表 8-8 ，初选小带轮直径
dd1=100 mm。
（2）验算带速：
v=
πdd1nm
60´
1000
=7.536m/s，满足5m/s<
v<
30m/s。
（3）计算大齿轮的基准直径dd2=i0×
dd1=300mm。
3.4确定V带中心距和基础长度
（1）根据0.7（dd1+dd2）£
a0£
2（dd1+dd2），初定中心距a0=600mm。
（2）计算所需的带长
π （d -d）2
L »
2a+
（d +d
）+d1 d2 = 1844.67mm。
d0 0
2 d1 d2
4a0
由图/表8-2，对A型带进行基准长度Ld=1800mm。
（3）实际中心距a»
a0+Ld-Ld0=578 mm
中心距的变化范围ì
amin=a-0.015LdÞ
551~632mm。
í
a =a+0.03L
î
max d
3.5验算小带轮包角
a»
180o-dd2-dd1´
57.3o»
160°
>
120°
合格。
1 a
3.6计算V带根数Z
由nm，dd1结合教材《机械设计》查图/表8-4a得P0=1.31kW。
由nm，i0，A型带，查图/表8-4b得DP0=0.17kW。
已知a1查表8-5得Ka=0.95，已知Ld查表8-2得KL=1.01
则V带根数z=
Pca =
（P0+DP0）KαKL
4.39，取z=5。
3.7计算压轴力
由教材《机械设计 》表 8-3 ，可知 A型带单位长度质量
q=0.10 kg/m。
单根V带的初拉力最小值：
（F0）min
=500（2.5-Kα）Pca+qv2= 140.78 N。
Kαzv
压轴力的最小值：
（F） =2z（F） sina1= 1386.41 N。
Pmin 0min 2
四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）
4.1高速级齿轮传动设计计算
（1）选择材料及确定许用应力
由教材《机械设计》表10-110-20（c）10-21（d）确定以下参
数：
表4-1高速级齿轮材料及许用应力
齿轮
热处理方式
齿面硬度
sHlim1/MPa
sFE1/MPa
小齿轮
调质
280
700
600
大齿轮
240
500
由p206，取安全系数SH=1，SF=1.4 。
则许用应力为：
[sH1
]=sHlim1=700MPa
SH
[sH2
]=sHlim2=600MPa
[sF1
]=sFE1=428.57MPa
SF
[sF2
]=sFE2=357.14MPa
（2）按齿面接触强度设计
设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》表10-7得载荷系数K=1.3，由表10-7得齿宽系数Φd=1，由表10-6可得弹性系
数ZE=189.8 MPa2。
小齿轮传递的（输入）转矩：
T1=91680 N×
mm（注意单位换算）
小齿轮分度圆直径：
KT i+1æ
Z ö
d³
2.32´
3 1´
1 ç
E ÷
=
58.315 mm。
1t f i ç
[sH] ÷
d 1 è
minø
齿数取z1=24，z2=i1z1≈95，故实际传动比i1=z2/z1=3.958。
齿宽b=fd×
d1t=58mm（圆整）。
取大齿轮齿宽b2= 58 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽
b1=b2+（5~10）= 65mm。
模数m=d1t/z1= 2.43，按表10-1，取标准模数m=2.5 ，实
际分度圆直径d1=z1´
m=60 mm，d2=2327.5 mm，中心距
a=d1+d2=148.75 mm。
（3）验算齿轮弯曲强度
由教材《机械设计》图/表10-5，取齿形系数YFa1=2.65, YFa2=2.19，应力修正系数YSa1=1.58，YSa2=1.785。
判断：
s=2KT1YFa1YSa1=114.718 ≦[σ]
2 1
F1 bm2z F1
s=sF1YFa2YSa2=
F2
107.105 ≦[σ]
YFa1YSa1 F2
满足条件，安全。
（4）齿轮的圆周速度
v= πd1n1 =
1.5072 m/s。
对照《机械设计基础课程设计指导书》表9-2可知，选着8级
精度是合适的。
4.2低速级齿轮传动设计计算
由教材《机械设计》表10-1 10-20（c） 10-21（d）确定以下
参数：
表4-2低速级齿轮材料及许用应力
由表10-5，取安全系数SH=1，SF=1.4 。
]=sHlim1=700MPa
]=sHlim2=600MPa
]=sFE1= 428.57MPa
]=sFE2=357.14MPa
设齿轮按8级精度制造，由教材《机械设计》表10-7得载荷系数K=1.3，由表10-7得齿宽系数Φd=1，由表10-6可得弹性系数
ZE= 189.8MPa2。
T2=348107N×
KT i+1æ
3 2´
2 ç
92.726 mm。
d 2 è
齿数取z1=24，z2=i1z1≈68，故实际传动比i1=z2/z1=2.83。
d1t= 93mm（圆整）。
取大齿轮齿宽b2= 93mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽
b1=b2+（5~10）=100mm。
模数m=d1t/z1= 3.86，按表10-1，取标准模数m= 4，实际
分度圆直径d=z´
m=96mm，d=272mm，中心距a=d1+d2=184
1 1 2 2
mm。
由教材《机械设计》图/表10-5，取齿形系数YFa1=2.65, YFa2=2.312，应力修正系数YSa1= 1.58，YSa2=1.746。
s=2KT1YFa1YSa1=106.115 ≦[σ]
102.307≦[σ]
0.61 m/s。
对照《指导书》表9-2可知，选着8级精度是合适的。
4.3传动齿轮的主要参数
表4-3传动齿轮的主要参数
高速级
低速级
齿数z
95
68
中心距a/mm
148.75
184
模数m/mm
2.5
齿宽b/mm
65
58
100
93
分度圆直径d/mm
60
237.5
96
272
齿顶高ha/mm
齿根高hf/mm
3.125
齿高h/mm
5.625
9
齿顶圆直径da/mm
242.5
104
齿根圆直径df/mm
53.75
231.25
86
262
五、轴的结构设计计算
5.1高速轴的计算（1轴）
根据表15-1得，高速轴材料为：
45cr，热处理方式：
调质
，许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa。
（1）初估轴径
初选轴径，根据扭转强度计算初估。
由表15-3得常数A0=110
P1
n
d1³
A03
=23.378 mm
考虑到键槽的作用，轴径增加3%为24.08mm，圆整后暂取
d1=25mm。
（2）轴的径向尺寸设计
根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：
表5-1高速轴径向尺寸确定
轴段直径d/mm
确定方法
说明
d1=25
d³
A3P1=
1 0 n 25
mm
初选直径
d2=30
d1+（3~4）*1.6
定位轴肩
d3=35
由6407轴承确定
轴承选定
d4=45
低于轴承内圈
d5=65
da
尺度圆直径
d6=45
d4
同轴
d7=35
d3
（3）轴的轴向尺寸设计
轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格
内用充分的文字说明支撑计算结果）
经验值的计算与选取：
轴承端盖至箱外传动件间的距离L¢
=12
箱座壁厚d=8
联接螺栓至外箱壁的距离C1=20；
至凸缘边距离C2=18
轴承座宽度L=C1+C2+d+（5~10）= 54
齿轮至机体内壁的距离D2= 10
大齿轮齿轮端面的距离D3= 10
轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 5（指导书38页图5-12）
表5-2高速轴轴向尺寸确定
轴段长度L/mm
L1=60
表9-8
L2=69.2
L2=l’+e+L-δ4-B
B轴承宽
L3=25
B
轴承宽
L4=118
δ2+δ4+小齿轮齿宽+δ3+另一个小齿轮齿宽-齿宽差
+δ2+δ4-L5-L6
L5=65
B1
低速轴齿宽
L6=15
δ4+δ2
L7=25
l1=60
（L7+L5）/2+L6
《指导书》图5-17
l2=163
（L5+L3）/2+L4
l3=111.7
（L3+L1）/2+L2
5.2中间轴的计算（2轴）
根据表 15-1得，中间轴材料为：
45Cr，热处理方式：
，许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa。
（1） 初估轴径
由表 15-3 得常数A0=
110
P2
=36.5 mm
表5-3中间轴径向尺寸确定
d1=45
由轴6409确定
6409
d2=56
d3=62
d2+（3~4）*1.6
d4=56
d2
d5=45
d1
轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）：
轮毂宽度与轴段长度之差D= 2mm（指导书38页图5-10）齿轮至机体内壁的距离D2= 10
轴承内侧至箱体内壁的距离D4=5（指导书38页图5-12）
表5-4中间轴轴向尺寸确定
L1=46
B+δ4+δ2+δ
L2=56
B（中速轴大齿轮）-δ
B中速轴大齿轮
L3=6.5
δ3-齿宽差/2
L4=98
B（中速轴小齿轮）-δ
B中速轴小齿轮
L5=51
B+δ2+δ4+δ
l1=62
B大/2+齿宽差
/2+δ2+δ4+B/2
l2=85.5
B大/2+L3+B小/2
l3=79.5
B小/2+δ2+δ4+B/2
5.3低速轴的计算（3轴）
根据表15-1得，低速轴材料为：
45Cr，热处理方式：
由表15-3得常数A0=110
P3
=50.86 mm
考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 57.5mm，圆整后暂取
d1=60 mm。
表5-5低速轴径向尺寸确定
d1=60
A3P3=
1 0 n 60
初选轴径
d2=65
d1+（3~4）*2.5
d3=70
轴承6414
d4=85
d5=90
d4+（3~4）*2.5
d6=85
d5-（3~4）*2.5
定位轴肩和键槽
d7=70
表5-6所选用联轴器的主要参数
型号
公称转矩Tn
/N×
许用转速n
/mm
轴孔直径d
轴孔长度L
轴孔长度L1
HL5
2000
3550
142
107
D
D1
D2
b
A
250
16
= 12
箱座壁厚d= 8
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