1、機械設計課程設計計算說明書設計題目：設計帶式輸送機中的傳動裝置專業年級：機電12-1學 號：王洪旭 學生姓名：1230120122 指導教師：劉同亮 機械工程系完成時間 2014年 7 月 4 日機械設計課程設計任務書學生姓名： 王洪旭 學號： 1230120122 專業：機電12-1任務起止時間：2014年 6月 23 日至 2014年7 月4日設計題目：設計帶式輸送機中的傳動裝置一、 傳動方案如圖1所示：1軸圖1 帶式輸送機減速裝置方案二、原始數據滾筒直徑d /mm800傳送帶運行速度v /(m/s)運輸帶上牽引力F /N1900每日工作時數T /h24傳動工作年限5單向連續平穩轉動，常溫

2、空載啟動。三、設計任務：1.減速器裝配圖1張（A0圖紙）2.低速軸零件圖1張（A3圖紙）3.低速軸齒輪零件圖1張（A3圖紙）在三周內完成并通過答辯參考資料：機械設計 機械設計基礎 課程設計指導書 機械設計手冊 工程力學 機械制圖指導教師簽字：2014年 6月 23日目 錄一、電機的選擇1二、傳動裝置的運動和動力參數計算2三、V帶傳動設計4四、設計減速器內傳動零件（直齒圓柱齒輪）5五、軸的結構設計計算9六、軸的強度校核16七、校核軸承壽命20八、鍵連接的選擇和計算21九、箱體的設計22十、心得體會22一、電機的選擇1.1 選擇電機的類型和結構形式：依工作條件的要求，選擇三相異步電機：封閉式結構U

3、=380 VY型1.2 電機容量的選擇工作機所需的功率PW=Fv /1000=kWV帶效率h1：滾動軸承效率（一對）h2：閉式齒輪傳動效率（一對）h3:聯軸器效率h4：工作機（滾筒）效率h5(hw)：傳輸總效率h= 則，電動機所需的輸出功率PW=Pd/h=kW1.3 電機轉速確定卷筒軸的工作轉速= r/minV帶傳動比的合理范圍為24，兩級圓柱齒輪減速器傳動比的合理范圍為840，則總傳動比的合理范圍為=16160，故電動機轉速的可選范圍為：=6112r/min 在此范圍的電機的同步轉速有：750r/min 1000r/min 1500r/min 3000r/min依課程設計指導書表18-1：Y

4、系列三相異步電機技術參數（JB/T9616-1999）選擇電動機型 號：Y112M-4 額定功率Ped：4KW同步轉速n：1500r/min 滿載轉速nm：1440r/min二、傳動裝置的運動和動力參數計算總傳動比：2.1 分配傳動比及計算各軸轉速取V帶傳動的傳動比i0=3則減速器傳動比i=i/i0=取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比則低速級傳動比32.2 傳動裝置的運動和動力參數計算0軸（電動機軸）kW1440 r/min N×m1軸（高速軸） kW480 r/min N×m2軸（中間軸） kW r/min N×m3軸（低速軸） kW r/min N×

5、m4軸（滾筒軸） kW r/min800 N×m以上功率和轉矩為各軸的輸入值，13軸的輸出功率或輸出轉矩為各自輸入值與軸承效率的乘積。各軸運動和動力參數如下表：表2-1 各軸運動和動力參數軸名功率P/kW轉矩T/N×m轉速n/(r/min)傳動比i效率h輸入輸出輸入輸出0軸14401軸48032軸3軸34軸8007921三、V帶傳動設計3.1 確定計算功率根據已知條件結合教材機械設計 由圖/表8-8得到工作情況系數KA=，故Pca=KA×Pd= kW。3.2 選擇普通V帶型號已知Pca，nm，結合教材機械設計 由圖/表 8-11確定所使用的V帶為A型。3.3 確定

6、帶輪基準直徑并驗算帶速(1) 結合教材機械設計 由圖/表 8-7、8-9，初選小帶輪直徑dd1=85mm。(2) 驗算帶速：6.41 m/s，滿足5m/s<v<30 m/s。(3) 計算大齒輪的基準直徑280mm。3.4 確定V帶中心距和基礎長度(1) 根據，初定中心距a0=500mm。(2) 計算所需的帶長 =1592mm。由圖/表8-2，對A型帶進行基準長度Ld=1550mm。(3) 實際中心距479mm 中心距的變化范圍 mm。3.5 驗算小帶輪包角°>120°合格。3.6 計算V帶根數Z由nm，dd1結合教材機械設計查圖/表8-4得P0=kW。由n

7、m，i0，A型帶，查圖/表8-5 得DP0= kW。已知a1查表 8-6得Ka=，已知Ld查表8-2得KL=則V帶根數4.41 ，取z= 5。3.7 計算壓軸力 由教材機械設計 表8-3 ，可知 A型帶單位長度質量q=kg/m。單根V帶的初拉力最小值：= 130.20 N。壓軸力的最小值：=N。四、設計減速器內傳動零件（直齒圓柱齒輪）4.1 高速級齒輪傳動設計計算(1) 選擇材料及確定許用應力由教材機械設計 表10-1確定以下參數：表4-1 高速級齒輪材料及許用應力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調質280600500大齒輪調質240550380由表14-1-100，取安全系數SH

8、=1，SF=。則許用應力為：600 MPa 550 MPaMPa 3MPa(2) 按齒面接觸強度設計設齒輪按8級精度制造，由教材機械設計 表10-2得載荷系數K=，由表10-7得齒寬系數d=1，由表10-5可得彈性系數ZE=。小齒輪傳遞的（輸入）轉矩：T1=*103N×mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑：mm。齒數取z1=24，z2=i1z1101，故實際傳動比i1=z2/ z1=4.21 。齒寬56 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2=56 mm，為補償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) =62mm。模數m=d1t/z1=2.3 ，按表15-2 ，取標準模數m=，實際分度

9、圓直徑60 mm，mm，中心距mm。(3) 驗算齒輪彎曲強度由教材機械設計圖/表10-17，取齒形系數YFa1=, YFa2=，應力修正系數YSa1=1.58 ，YSa2=1.82 。判斷：91.02 F1判斷：86.25 F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度1.51 m/s。對照表15-35可知，選著8級精度是合適的。4.2 低速級齒輪傳動設計計算(1) 選擇材料及確定許用應力由教材機械設計 表10-1確定以下參數：表4-2 低速級齒輪材料及許用應力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調質280600500大齒輪調質240500380由表14-1-100，取安全系數SH=1，

10、SF=。則許用應力為：600 MPa 550MPaMPa MPa(2) 按齒面接觸強度設計設齒輪按8級精度制造，由教材機械設計表10-2得載荷系數K=，由表10-7得齒寬系數d=1，由表10-5可得彈性系數ZE=。小齒輪傳遞的（輸入）轉矩：T2=282.60*103N×mm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑：mm。齒數取z1=24，z2=i1z173，故實際傳動比i1=z2/ z1=。齒寬90 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2=90 mm，為補償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) =96mm。模數m=d1t/z1=，按表15-2 ，取標準模數m=4 ，實際分度圓直徑96mm，

11、292mm，中心距194 mm。(3) 驗算齒輪彎曲強度由教材機械設計圖/表10-17，取齒形系數YFa1=, YFa2=2.25 ，應力修正系數YSa1=1.58 ，YSa2=。判斷：F1判斷：F2滿足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度m/s。對照表15-35可知，選著8級精度是合適的。4.3 傳動齒輪的主要參數表4-3 傳動齒輪的主要參數高速級低速級齒數 z241012473中心距a /mm194模數 m /mm4齒寬b /mm62569690分度圓直徑d/mm6096292齒頂高ha /mm44齒根高hf /mm55齒高h /mm99齒頂圓直徑da /mm65104300齒根圓直徑df

12、 /mm86282五、軸的結構設計計算5.1 高速軸的計算（1軸）根據表15-1得，高速軸材料為：45號鋼，熱處理方式：調質，許用彎曲應力-1b=60MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據扭轉強度計算初估。由表15-3得常數A0=120mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為mm，圓整后暫取d1=30mm。(2) 軸的徑向尺寸設計根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結構如下圖（結構草圖,標注軸段，用充分的文字說明支撐計算結果）：表5-1 高速軸徑向尺寸確定軸段直徑d/mm確定方法說明d1=30初估軸徑的圓整值d2=35d1+（34）c1(密封圈決定)d3=40軸承內徑6208d4=4

13、8d3+（34）c2根據軸肩，c2d5=70比齒頂圓大12m齒頂圓da=65mmd6=48與d4相等d7=40軸承內徑6208(3) 軸的軸向尺寸設計 軸的結構圖如下（結構草圖,標注軸段長度及支撐點距離，表格內用充分的文字說明支撐計算結果）：經驗值的計算與選取：軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢= 18.4 箱座壁厚d= 8 聯接螺栓至外箱壁的距離C1= 16 ；至凸緣邊距離C2= 14 軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)= 45 齒輪至機體內壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 12 軸承內側至箱體內壁的距離D4= 12 （指導書38頁圖5-12）表5-2 高速軸軸

14、向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=48根據已有的數據課程設計指導書94表格L2=43L¢+e+L-軸承寬-D4e是端蓋厚度L3=32軸承寬B6208L4=110D3+中速軸小齒寬+D2高速軸齒寬差/2-低速軸齒寬差/22L5=62小齒輪寬L6=8D22L7=32軸承寬B6208l1=62L7-B/2+L6+L5/2l2=164L3-B/2+L4+L5/2l3=76B/2+L2+L1/25.2 中間軸的計算（2軸）根據表15-1得，中間軸材料為：45號鋼，熱處理方式：調質，許用彎曲應力-1b=60MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據扭轉強度計算初估。由表15-3得常數A0

15、=120mm(2) 軸的徑向尺寸設計根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結構如下圖（結構草圖,標注軸段，用充分的文字說明支撐計算結果）：表5-3 中間軸徑向尺寸確定軸段直徑d/mm確定方法說明d1=40軸承內徑6308d2=44d1+2(13)d3=50d2+(34）c3Cd4=44d2d5=40軸承內徑6308(3) 軸的軸向尺寸設計 軸的結構圖如下（結構草圖,標注軸段長度及支撐點距離，表格內用充分的文字說明支撐計算結果）：經驗值的計算與選取：輪轂寬度與軸段長度之差D=1 （指導書38頁圖5-10）齒輪至機體內壁的距離D2=10大齒輪齒輪端面的距離D3=12軸承內側至箱體內壁的

16、距離D4=12 （指導書38頁圖5-12）表5-4中間軸軸向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=49B+D+D2+D4+高速軸齒寬差/2B為軸承寬L2=55中速軸大齒寬-DL3=9D3-低速軸齒寬差/2L4=95中速軸小齒寬-DL5=46D2+D4+D+Bl1=L1-B/2-D+中速軸大齒寬/2l2=85高大齒寬/2+L3+低小齒寬/2l3=低速小齒寬/2+B/2+D2+D45.3 低速軸的計算（3軸）根據表15-1得，低速軸材料為：45號鋼，熱處理方式：調質，許用彎曲應力-1b=60MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據扭轉強度計算初估。由表15-3得常數A0=12052.83 mm

17、考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為mm，圓整后暫取d1=55mm。(2) 軸的徑向尺寸設計根據軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結構如下圖（結構草圖,標注軸段，用充分的文字說明支撐計算結果）：表5-5 低速軸徑向尺寸確定軸段直徑d/mm確定方法說明d1=55初估直徑值d2=65d1+(34)c4C4d3=70軸承內徑6014d4=78d3+(34)c5C5=d5=88d4+(34)c6Cd6=78d4d7=70軸承內徑6014表5-6 所選用聯軸器的主要參數型號公稱轉矩Tn /N×m許用轉速n /mm軸孔直徑d /mm軸孔長度L /mm軸孔長度L1 /mmHL4125040

18、005511284DD1D2bA195(3) 軸的軸向尺寸設計 軸的結構圖如下（結構草圖,標注軸段長度及支撐點距離，表格內用充分的文字說明支撐計算結果）：經驗值的計算與選取：軸承端蓋至箱外傳動件間的距離L¢=18箱座壁厚d=8聯接螺栓至外箱壁的距離C1= 16；至凸緣邊距離C2= 14軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)=45齒輪至機體內壁的距離D2=10大齒輪齒輪端面的距離D3=12軸承內側至箱體內壁的距離D4=12 （指導書38頁圖5-12）表5-7低速軸軸向尺寸確定軸段長度L /mm確定方法說明L1=82根據已有的數據課程設計指導書94表格L2=43L¢+e+L-

19、軸承寬B-D4e端蓋厚度L3=34B+D4+2L4=72中速軸大齒寬+D2+D3+高速齒寬差/2-L5-2L5=7h=（d5-d4）/2L6=89低速軸齒輪寬-DL7=46B+D2+D4+低速軸齒寬差/2+Dl1=94L1/2+L2+B/2l2=148B/2+L4+L5+低速軸齒寬/2l3=80L7-B/2+L6-低速軸齒寬/2六、軸的強度校核6.1 高速軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力2341 N；N(2) 水平面內軸承約束力(3) 豎直面內軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內彎矩圖豎直面內彎矩圖扭矩圖(5) 合成彎矩（考慮最不利的情況下）帶輪的壓軸力FP在支點產生的反力彎矩

20、圖合成彎矩 208991.96 N×mm （注意單位換算）(6) 按第三強度理論校核 MPa < 滿足強度要求。6.2 中間軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力大齒輪 2238.4 N；N小齒輪 5887.5 N；2142.87 N(2) 水平面內軸承約束力(3) 豎直面內軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內彎矩圖豎直面內彎矩圖扭矩圖最危險截面的合成彎矩 373622.82 N×mm （注意單位換算）(5) 按第三強度理論校核50.55 MPa < 滿足強度要求。6.3 低速軸校核軸的受力分析如下圖：(1) 齒輪的受力5583.63 N；2032.2

21、8 N(2) 水平面內軸承約束力(3) 豎直面內軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內彎矩圖豎直面內彎矩圖扭矩圖最危險截面的合成彎矩 308565.99 N×mm （注意單位換算）(5) 按第三強度理論校核 MPa < 滿足強度要求。七、校核軸承壽命表7-1 所選用的軸承主要參數軸名稱軸承代號d / mmD / mmB /mmCr / kN高速軸6208408018中間軸6308409023低速軸60147011020 軸承設計要求壽命43800 h6.1 高速軸根據軸的受力情況可知，高速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段7， N。150876.78 h 滿足要求。6.2 中間

22、軸根據軸的受力情況可知，中間軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段5， N。102557.11 h 滿足要求。6.3 低速軸根據軸的受力情況可知，低速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段7， N。433905.36 h 滿足要求。八、鍵連接的選擇和計算本設計減速器共需鍵：5個。表8-1 鍵的主要參數軸名安裝直徑 d / mm類型h / mmb /mm輪轂長度/ mm鍵長L /mm高速軸30普通平鍵A型8104840中間軸44普通平鍵A型914707044普通平鍵A型91410090低速軸78普通平鍵A型14229080普通平鍵A型101670九、箱體的設計表9-1 鑄鐵減速器箱體的主要結構尺寸（mm）名

23、稱符號尺寸機座壁厚d8機蓋壁厚d18機座凸緣厚度b12機蓋凸緣厚度b112機座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數目n4軸承旁聯接螺栓直徑d116蓋與座聯接螺栓直徑d210連接螺栓d2的間距l150軸承端蓋螺釘直徑d38窺視孔蓋螺釘直徑d46定位銷直徑d8df, d1, d2至外機壁距離C116df, d2至凸緣邊緣距離C214軸承旁凸臺半徑R114凸臺高度h50外機壁與軸承座端面距離l138大齒輪端面圓與內機壁距離D110齒輪端面與內機壁距離D210機蓋，機座筋厚m1,m軸承端蓋外徑D2120軸承旁聯接螺栓距離s120十、心得體會經過三周的奮斗，機械設計課程設計終于圓滿的完成了。