机械设计基础课程设计计算说明书设计题目带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器系机械系专业材料成型及控制工程班级15-1设计者新凯指导教师2017年06 月12 日目录一、设计任务书 0二、带式运输送机传动装置设计 (1)三、普通V带传动的设计 (4)四、斜齿圆柱齿轮传动设计 (6)五、滚动轴承和传动轴的设计 (10)六、轴键的设计 (18)七、联轴器的设计 (18)八、润滑和密封 (19)九、设计小结 (20)十、参考资料 (20)一.设计任务书一.设计题目设计带式输送机传动装置。

二.工作条件及设计要求1.工作条件：两班制，连续单项运转，载荷较平稳室工作，有粉尘，环境最高温度35℃；2.使用折旧期：8年;3.检查间隔期：四年一次大修，两年一次中修,半年一次小修；4.动力来源：电力，三相交流，电压380/220V5. 运输带速允许误差为 5%。

6.制造条件及批量生产：一般机械厂制造，小批量生产。

三.原始数据第二组选用原始数据：运输带工作拉力F=2200N 运输带工作速度V=1.1m/s 卷筒直径D=240mm四.设计任务1.完成传动装置的结构设计。

2.完成减速器装备草图一（A1）。

3.完成设计说明书一份。

二.带式运输送机传动装置设计电动机的选择1.电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机 2.电动机功率的选择：E P =Fv/1000=2200*1.1/1000=2.42kw3.确定电动机的转速：卷筒工作的转速Wn=60*1000/(π*D)=60*1000*1.1/(3.14*240)=87.58r/min4.初步估算传动比：由《机械设计基础》表14-2，单级圆柱齿轮减速器传动比=6~20电动机转速的可选围； d n =i ∑· v w n =(6～20)87.58=(525.48～1751.6) r/min因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min 或1500r/min 的比较合适。

5.分析传动比，并确定传动方案（1）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的性能、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。

传动方案采用两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级圆柱齿轮减速器选用V 带传动是V 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，还可以缓和和冲击振动。

齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度围广、使用寿命较长。

由于本运输送机是在室，考虑工作的背景和安全问题，固在齿轮区采用封闭式，可达到更好的效果。

故其方案示意图如下图所示： 6.传动装置的总功率由图1可知：=总η卷承联承齿承带ηηηηηηη⋅⋅⋅⋅⋅⋅由《机械设计手册》表1-5可知。

初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度查表可知总η=096*099*0.97*0.99*099*0.99*096≈0.867.电动机所需的工作功率KW81.286.042.2P d ===总ηE P 查《机械设计课程设计手册》表12-1可知。

符合同步转速1000r/min Y132S-6和1500r/min Y100L2-4适合，考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格比较，则选n=1500r/min 。

即确定这里取Y100L2-4其额定功率KW ed 3P =，满载转速为1430r/min 。

8.分配传动比33.1658.871430n n i ===w 满总又齿带总i i i ⋅=考虑润滑条件为使两级大齿轮直径相近取i 带=4 则 i 齿=4.1 9.计算各轴的转速I 轴 n 1=n m =1430r/minⅡ轴 n Ⅱ=n Ⅰ/i 1=1430/4=357.5r/min Ⅲ轴 n Ⅲ= n Ⅱ/i Ⅱ=357.5/4.1=87.2r/min 卷筒轴n w = n Ⅲ=87.2r/min 10.计算各轴的功率 I 轴 p 1=p d =2.81kwⅡ轴p Ⅱ=η3η22.67×0.99×0.97=2.56kw Ⅲ轴p Ⅲ=p Ⅱη3η2=2.67×0.99×0.97=2.56kw P 卷= p Ⅲη4η2=2.56×0.99×0.99=2.51kw 11.计算各轴的转T d =9.55×106×P d /n m =1.88×104N/mm T 1=T d =1.88×104N/mmT Ⅱ=9.55×106×P Ⅱ/n Ⅱ=7.13×104N/mm T Ⅲ轴=T Ⅱη3×η2×i Ⅱ=2.82×105N/mm 卷筒轴 T 卷=T Ⅲη4η2=2.76×105N/mm 12.运动和动力参数计算结果列出表三.普通V带传动的设计设计说明书小带轮采用实心式dd1=75mm 大带轮为轮辐式dd2=300mm由《机械设计基础》表7-2取单根带宽为13mm取带轮宽为52mm轮毂宽度48mm四.圆柱齿轮传动设计五.滚动轴承和传动轴的设计一.轴的结构设计1.输出轴 PⅢ=2.56kwnⅢ=87.2r/minTⅢ=2.82*105N*mm2求作用在齿轮上的力低速大齿轮的分度圆直径d2=mZ2/cosβ=2*98/cos14.07º=252.28mm而切向力F t=2TⅢ/d2=2.82*105*2/252.58=2232.96Nα=20º径向力F r=F t tanα/cosβ=2232.96*0.36/0.97=828.73N 轴向力 F a=F t tanβ=2232.96*0.25=558.24N3.初步确定轴的最小直径材料45号钢正火处理查表12-1取抗拉极限δb=590MPa查表12-5取对称循环许用弯曲应力δ-1b=55MPa查表12-3取C=110代入下式D min=c(PⅢ/nⅢ)1/3=33.93mm由于轴Ⅲ上有一个键槽故d=1.05d min所以d=35.63mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dⅠ-Ⅱ为了使所选轴直径dⅠ-Ⅱ与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

4联轴器的计算转矩：Tca=KTⅢ《查机械设计基础》表10-1 13-1 取K=1.5 则Tca=KTⅢ=423000N·mm计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件且结合dⅠ-Ⅱ查《查机械设计基础》表8-7选LX3型弹性柱销联轴器其工称转矩为1250000N·mm，半联轴器孔径dⅠ=38 取半联轴器长度L=82mm与轴配合的毂孔长度LⅠ=60mm5.轴的结构设计;径向尺寸的设计：d1=38mm h=0.07～1d2=d1+2h≥38×(1+2×0.07)=43.32mm所以d2处将安装密封毡圈，标准直径应取d2=45mmd3与轴承径配合，取d3=50,选轴承型号T210cd4与齿轮孔径配合按标准直径系列取d4=53mmd5=60mm6．轴的强度校核1.齿轮受力大齿轮 d2=252.58mm 转矩T3=9.55*106*PⅢ/nⅢ=280366.97N·m 切向力 F t=2T3/d2=2220N径向力F r=823.92N轴向力F a=555N2.轴的受力简图3.计算支撑反力水平面： F H1*100+F a*d2/2+F r*55=0F H2+F H1=F r 得F H1=1154N F H2=-330N4.绘制弯矩图：F r b截面（M H1）max=F H1*45=51930N·mm（M H2）max=-M Hb+F a*d2/2=51930+555*126.29=18161N·mm F t垂直方向 F Z=0 F t-F v2-F v1=0 M b=0 55F v2=45F v1F v1=1221N F v2=999N（M v1）max=45F v1=1221*45=54945（M v2）max=55F v2=999*55=549455.大齿轮轴轴承寿命校核1.轴承径向载荷F H1=1154N F H2=-330N齿轮轴向力F a=-555N2.派生轴向力大小①选轴承代号为7010C由《机械设计基础》表11-9 额定静载为22000NF a/cor=555/22000=0.253 取e=0.4F da=0.4*F H1=0.4*1154=461.6N 向右F dc=0.4*F H2=0.4*330=132N 向左②因齿轮轴向力向左且F at F DC>f da ,所以A轴承压紧 C放松则轴向力为;F a1=555+132=687N 向左 F a2=461.6N 向右因 F a1/cor=687/22000=0.031F a2/cor=461.6/22000=0.021 查表 e1=0.43 e2=0.40所以F da`=e1·F H1=0.43*1154=496.22N③当量动载荷的求解F a1/F H1=687/1154=0.595>e1径向x=0.44 轴向Y=1.3F a1/F H1=461.6/330=1.398>e2 x=0.44 Y=1.4P=f P（xF r+YF a）由《机械设计基础》表11-8取 f P=1.2P ra=1.2*(0.44*1154+1.3*687)=1681.032P rc=1.2*(0.44*330+1.4*461.6)=949.28故只需对A轴承进行校核④检验A轴承的寿命基本额定动载26.5kw 由L h=(106/60n)*(c/P ra)3=(106/60*87.2)*(26500/1681.032)3=748171.06≈128年>8年六.轴键的设计1.带轮与输入轴间键轴径 d=25 轮毂长度L=35mm 查《机械设计课程设计手册》表4-1选择A型平键b=8 h=7 L=28 (GB/T/1095-2003)3.输出轴与齿轮间键的选择轴径 d=63 轮毂长度 L=70mm小型平键;b=18 h=11 L=56 (GB/T/1096-2003)3.输出轴与联轴器间键的选择d=38 L=59 A型平键 b=10 h=8 L=50mm (GB/T/1096-2003)七．联轴器的设计（1）类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。