机械设计课程设计说明书带式输送机传动系统设计起止日期：2016年12 月26 日至2017 年 1 月 6 日学生姓名王文文班级机械1411班学号14405710136成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2016年12月26 日湖南工业大学课程设计任务书2016-2017学年第一学期机械工程学院材料成型专业1401 班级课程名称：机械设计课程设计设计题目：带式输送机传动系统设计（5）完成期限：自2017年12月26日至2017年1月6日内容及任务一、设计的主要技术参数：题号输送带最大有效拉力F/N工作速度v（m/s）滚筒直径D/mm2.7--f 1000 2.5 450工作条件：二班制，使用年限8年，连续单向运转，空载起动，工作载荷有轻微冲击，中批量生产，输送带工作速度允许误差±5%.二、设计任务：传动系统的总体设计；传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计；设计计算说明书的编写。

三、每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：（1）减速器装配图1张；（2）零件工作图2张（高速轴，高速传动齿轮）；（3）设计说明书1份（8000字以上）进度安排起止日期工作内容12.26-12.27 传动系统总体设计12.28-12.30 整理说明书12.31- 1.3 减速器装配图及零件工作图的设计1.4 - 1.6 交图纸并答辩主要参考资料【1】银金光,刘扬.《机械设计》.北京:交通大学出版社,2012.【2】银金光,刘扬.《机械设计课程设计》.修订版.北京:交通大学出版社,2011.【3】朱理.《机械原理》.2版.北京:高等教育出版社,2010.【4】刘鸿文.《材料力学Ⅰ》.5版.北京:高等教育出版社,2010.指导老师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日目录一、拟定传动方案 (4)二、电动机选择 (6)三、总传动比的计算和分配 (7)四、运动和动力参数 (8)五、齿轮的传动设计 (10)六、轴的设计 (20)七、联轴器的选择和校核 (28)八、轴承的选择和校核 (29)九、键的选择和校核 (30)十、减速器的结构、润滑和密封 (32)十一、参考文献 (39)十二、总结 (40)一．拟定传动方案机器通常是由原动机、传动系统、和工作机三个部分组成。

传动系统是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。

常具有减速（或增速）变更运动形式或运动方向，以及将运动和动力进行传递与分配作用。

该设计采用同轴式双级圆柱齿轮减速器，这种减速器轴向尺寸大，中间轴较长，刚度较差。

双极同轴式圆柱齿轮减速器用于输入和输出轴同轴线场合。

图1—1 带式输送机传动系统简图1—电动机；2、4—联轴器；3—双极同轴圆柱齿轮减速器；5—滚筒（一）计算数据运输带工作拉力F/N运输带工作速度v/m.s -1 转筒直径D/mm 10002.5450（二）工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作ν的允许误差为±5%；二班制（每班工作8h ），要求减速器计算寿命为8年，大修期为2~3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V 。

二．电动机的选择（一）电动机的类型按工作要求和工作条件，选用结构简单，价格低廉，维护方便的Y系列三相交流异步电动机，它为卧式封闭结构（二）电动机容量的选择根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：Pw =1000Fv=5.210005.21000≈⨯(kw)传动装置的总效率（包括工作机效率）η：一般取中间值动力每经过一对运动副或传动副，就有一次功率损耗，计算效率时都要计入，轴承效率都是对一对轴承而言。

查【1】表3—3得：η联——联轴器效率η联=0.99η轴承——滚动轴承效率η轴承=0.99η齿——齿轮效率η齿=0.97η链——滚子链效率η链=0.93η滚筒——运输机滚筒η滚筒=0.96传动装置的总效率η：η01=η联=0.99η12 =η轴承×η齿=0.99×0.97=0.9603η23 =η轴承×η齿=0.99×0.97=0.9603η34 =η轴承×η联=0.99 ×0.99=0.9801η4w =η轴承×η滚筒=0.99 ×0.96=0.9504η=η01×η12×η23×η34×η4w=0.99×0.9603×0.9603×0.9801×0.9504=0.85工作时，电动机所需功率为Pd =ηp w=94.285.05.2≈ (kw)由学习教材表12-1可知，满足Pe≥Pd条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率Pe应取4kw。

（三）电动机转速及型号的确定根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速nw为nw =Dv⋅⨯π100060=16.10645014.35.2100060≈⨯⨯⨯r/min初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，参考标准对应于额定功率Pe为4kw的电动机机型号分别为Y132S-4型和Y132M2-6型。

符合这一范围的同步转速有1500、1000r/min，由学习教材表12-1查出有二种适合的电动机型号，其技术参数及传动比的比较见下表2-1：方案电动机型号额定功率P e /kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比i 外伸轴径D／mm轴外伸长度E／mm1Y112M-4 4 1500 1440 13.56 28 60 2 Y132M1-6 4 1000 960 9.04 48 110表2-1由表得方案1选用的的电动机转速高、质量轻、价格低，总传动比为13.56所以选择Y112M-4型电动机。

A B C D E F G H K AB AC AD HD BB L160 140 63 28 60 8 24 112 12 245 230 190 265 180 400三． 总传动比的计算和分配（一）传动装置总传动比由选定的电动机的满载转速和输送机滚筒的工作转速，可得带式输送机传动系统的总传动比为： 13.56106.161440n n i w m a ≈==由传动系统方案知，见图1-1i01=1，i34=1,由计算可得双级圆柱齿轮减速器的总传动比为i ∑=i12*i23= ia/(i01*i34)=ia=13.56为了便于双级同轴圆柱齿轮减速器采用浸油润湿，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS 《350、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度相等的条件，取高速级传动比为i12 =√1.3i ∑ = √1.3*13.56=4.2低速级传动比为i23= i ∑/i12=3.23（二）分配各级传动比根据表３－４可知闭式圆柱齿轮传动比推荐值为5-3 传动系统各级传动比为i01=1 , i12=4.2, i23=3.23, i34=1四．传动系统的运动和动力参数计算一般按由电动机至工作机之间的传递的路线推算出各轴的运动和动力参数，并将各轴从高速级向低速级依次编号为0轴、1轴、2轴 、3轴 、4轴。

（一）传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。

1. 电动机轴为0轴min /1440n 0r n m == kw 94.20==d p p m N P T ⋅≈⨯=⨯=50.19144094.29550n 9550000 2.减速器高速轴为1轴min /144011440n 0101r i n ===kw 91.299.094.20101≈⨯=⨯=ηP Pm N P T ⋅≈⨯=⨯=30.19144091.29550n 9550111 3.减速器中间轴为2轴min /86.3422.41440n 1212r i n ===kw 79.29603.091.21212≈⨯=⨯=ηP Pm N P T ⋅≈⨯=⨯=71.7786.34279.29550n 9550222 4. 减速器低速轴为3轴 min /15.10623.386.342n 2323r i n ≈==kw 68.29603.079.22323≈⨯=⨯=ηP Pm N P T ⋅≈⨯=⨯=11.24115.10668.29550n 9550333 5.减速器滚筒轴为4轴 min /15.106115.106n 3434r i n ≈==kw 63.29801.068.23434≈⨯=⨯=ηP P m N P T ⋅≈⨯=⨯=61.23615.10663.29550n 9550444（二）将上述计算结果列于表4—1中轴号 电动机 双级圆柱齿轮减速器 工作机 0轴1轴 2轴 3轴 4轴 功率２.９２.９２.７９ ２.６８ ２.６３ 转矩１９.１９.７７.７２４１.１２３６.６１ 传动比１４.２ ３.２３１ 转速１４４０ ３４２.８１０６.１５表4-1 动力参数计算结果五、齿轮的传动设计（一）高速圆柱直齿轮设计1、选择齿轮材料、热处理方法、精度等级及齿数 (1)选择齿轮材料与热处理。

钢材毛坯经过锻造后，可改善材料性能，使内部形成有利的纤维方向，有利于轮齿强度提高，其学性能比铸钢好，但尺寸过大形状复杂只宜铸钢，该设计中采用的双级同轴圆柱齿轮减速器轴向尺寸大，故采用铸钢。

根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。

设计中，对于大小齿轮都是软齿面的齿轮传动，考虑到小齿轮的齿根较薄，弯曲强度较低，且小齿轮应力循环次数比大齿轮多，为使大小齿轮寿命接近，一般应使小齿轮齿面比大齿轮高HBS 50-30，且传动比越大，其硬度差也应越大。

为了提高抗胶合能力，建议大小齿轮采用不同牌号的钢来制造，且同一减速器中大齿轮（或小齿轮）材料应尽可能相同，以减少材料牌号和简化工艺。

查【2】表7-1，取小齿轮材料为45Cr 钢，调质处理。

硬度2601=HBS ；大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度2302=HBS ；两齿轮齿面硬度差为30HBS ，符合软齿面传动的设计。

(2)选择齿轮的精度齿轮精度等级，应根据齿轮传动用途，工作条件，传递功率，圆周速度的大小及其他技术要求等来选择。

一般在传递功率大，圆周速度高，要求传动平稳，噪声小的场合，选用较高精度等级；反之，为了降低制造成本，精度等级可选的低一些。

此减速机为一般工作机，速度不高，查【2】表7-7，初定为8级精度。

（3）初选齿数。

在闭式软齿面齿轮传动中，在保证轮齿弯曲强度足够、中心距不变的前提下，增加齿数，减小模数，可以增大重合度，提高齿轮传动的平稳性；同时还可以减少切削量，节省材料，提高齿面抗胶合能力，故小齿轮齿数一般取40201-=Z 取241=Z 101242.4i 1122=⨯=⨯=Z Z2、确定材料许用接触应力 (1)确定接触疲劳极限lim H σ由图7-18（ｂ）MQ 线得pa 6501lim M H =σ Mpa H 7202lim =σ （2）确定寿命系数N Z 由假设载荷稳定 小齿轮循环次数：()40366080008236581144060n 6011=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==h jL N 大齿轮循环次数：10091520002.4/40366080002==N 由图7-19查得 11=N Z 12=N Z（3）确定尺寸系数X Z ,由图7-20查得121==X X Z Z（4）确定安全系数H S ，由表7-8取一般可靠度的齿轮 .05.1=H S （5）计算许用接触应力[]H σ 根据式得： []Mpa S Z Z H H X N H 61905.1650111lim 1≈⨯⨯==σσ[]Mpa S Z Z H H X N H 68505.1720112lim 2≈⨯⨯==σσ3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计 按式计算齿面接触强度，公式为：[]321112d ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅≥H HE d Z Z Z u u KT σϕε 确定上式中的各计算数值如下。