膠帶輸送機的傳動裝置 課程設計說明

1、課程設計名稱： 機械設計課程設計 題 目： 膠帶輸送機的傳動裝置 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 課 程 設 計 成 績 評 定 表學期 姓名 專業(yè) 班級 課程名稱 機械設計課程設計設計題目 設計膠帶輸送機的傳動裝置（ZZ-9-B）評定標準評定指標分值得分知識創(chuàng)新性20理論正確性20內容難易性15結合實際性10知識掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評語：任課教師時間 年 月 日備 注課程設計任務書一、 設計題目1、題目名稱設計膠帶輸送機的傳動裝置（ ZZ-9-B ） 2、工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質生產批量102 多灰塵稍有波動 小批3、技術數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力

2、F(N)帶速v/(m/s)滾筒直徑 D/mm滾筒長度 L/mmZZ-9 2900 1.2 280 700二、設計要求（1）每個學生都應該明確設計任務和要求，并擬定設計計劃，注意掌握進度，按時完成。（2）根據(jù)預定方案合理地選擇電動機，能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的載荷，合理地選擇零件材料、熱處理，正確進行零件強度計算并確定零件主要參數(shù)及尺寸。（3）能考慮制造工藝、安裝與調整、使用與維修、經(jīng)濟和安全等問題，對機械零部件進行結構設計。（4）圖面符合制圖標準，尺寸公差、形位公差及表面粗糙度標注正確，技術要求完整合理。（5）要求初步掌握計算機繪圖的能力。（6）設計過程中安排一次減速器裝拆實驗

3、，以增強學生的感性認識。（7）設計圖紙及計算說明書必須經(jīng)指導教師審查通過方可答辯。三、設計任務1、設計兩級圓錐圓柱齒輪減速器。2、每個學生應完成：（1）正式裝配圖1張（A0圖紙），零件工作圖2張(A2或A3圖紙)，通常為軸、齒輪（或蝸輪）零件工作圖，另加1張A3零件工作圖用計算機（使用ACAD或CAXA）繪圖。（2）設計計算說明書一份，說明書內容應包括：擬定機械系統(tǒng)方案，選擇電動機，傳動裝置運動、動力學計算，傳動零件設計，軸、軸承、鍵的校核計算，聯(lián)軸器的選擇等內容。四、設計進度（3周） 任務布置，減速器裝拆實驗，查閱資料 1天按擬定傳動方案選擇電動機，計算傳動的運動和動力參數(shù) 1天傳動零件設計

4、計算 1天裝配圖草圖設計階段 3天按繪制三視圖底圖，精確設計減速器各部分結構尺寸 2天 加深及打剖面線 1天完成裝配圖 1天繪制零件圖 2天上機繪制零件圖 1天整理說明書 1天答辯 1天 指 導 教師： 教研室主任 時 間 ：機械設計課程設計說明書 設計題目： 膠帶輸送機的傳動裝置(ZZ-9-B) 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 起迄日期：2013年12月27日2014年1月10日 指導教師： 摘 要 減速器是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數(shù)減速到所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動

5、系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，且在工業(yè)應用上，減速機具有減速及增加轉矩功能。 本設計采用的是二級錐齒斜齒圓柱齒輪傳動，先利用兩個大小錐齒輪減速，然后利用兩個大小斜齒輪減速，達到最終的目的，由于齒輪的效率高，傳動比精確，所以可以實現(xiàn)很精準的傳動。關鍵字：減速器、齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵 目 錄1 電動機的選擇計算41.1 選擇電動機系列41.2 選擇電動機功率41.3 確定電動機轉速42 分配傳動比63

6、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算74 閉式齒輪傳動設計94.1 圓錐圓柱減速器低速級斜齒圓柱齒輪設計94.1.1 材料的選擇94.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距并確定有關參數(shù)和幾何尺寸94.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度114.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度124.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)134.2 圓錐圓柱減速器高速級直齒錐齒輪設計144.2.1 材料的選擇144.2.2 預選小錐齒輪齒數(shù)154.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度174.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度184.2.5 齒輪主要幾何參數(shù)185 軸的設計及計算和聯(lián)軸器的選擇195.1 高速軸的結構設計195.1.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器1

7、95.1.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定195.1.3 軸的軸向尺寸的確定205.2 中間軸的設計215.2.1 初步確定軸的直徑215.2.3 軸的軸向尺寸的確定225.3 低速軸的設計235.3.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器235.3.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定245.3.3 軸的軸向尺寸的確定246 軸的校核266.1 低速軸的強度校核266.1.1 參數(shù)計算266.1.3 作彎矩圖276.1.4 校核軸的強度306.2 高速軸的強度校核306.3 中間軸的強度校核307 滾動軸承的選擇及壽命驗算317.1 軸承的選擇317.2 軸承壽命驗算（低速軸）318 鍵連接的選擇和校核338.

8、1 鍵的選擇338.2 鍵的校核339 減速器的潤滑、密封形式及聯(lián)軸器的選擇3410 總結3511 參考文獻3641 電動機的選擇計算1.1 選擇電動機系列 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉式結構，電壓380V，Y系列。1.2 選擇電動機功率 卷筒所需有效功率傳動裝置總效率按機械設計課程設計表17-9取：齒輪嚙合效率（齒輪精度為8級）滾動軸承效率聯(lián)軸器效率卷筒效率則傳動總效率所需電動機功率按機械設計課程設計查表27-1，可選Y系列三相異步電動機Y132S-4型，額定功率，或選Y系列三相異步電動機Y132M2-6型，額定功率。1.3 確定電動機轉速 滾筒軸轉速 現(xiàn)以同步轉速為1500

9、r/min及1000r/min兩種方案進行比較，由表27-1查得電動機數(shù)據(jù)，計算出的總傳動比列于表1。表1-1 電動機數(shù)據(jù)及傳動比方案號電動機型號額定功率/kW同步轉速/（r/min）滿載轉速/(r/min)質量/kg總傳動比1Y132S-45.5150014405113.922Y132M2-65.510009607311.72 比較兩方案可見，方案1選用的電動機雖然質量和價格較低，但總傳動比大。為使傳動裝置結構緊湊，決定選用方案2。所以選擇電機型號為Y132M2-6，額定功率為5.5KW，同步轉速為1000r/min滿載轉速為960r/min。由表27-2查得電動機中心高H=132mm，外伸

10、軸段DE=38mm80mm。372 分配傳動比 傳動裝置的總傳動比： 減速器的傳動比為： 圓錐圓柱減速器高速級的傳動比： 則低速級的傳動比：3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 0軸：0軸即電動機軸 軸：軸即電動機至圓錐齒輪的軸 軸：軸即減速器高速軸 軸：軸即減速器低速軸 軸：軸即傳動卷筒軸 將上述計算結果匯總列于表2，以便查用。 表3-1 各軸運動及動力參數(shù)軸序號功率p/KW轉速n/(r/min)轉矩T/（N.m）傳動形式傳動比效率04.6196045.86聯(lián)軸器1.00.984.5696045.36齒輪傳動2.930.954.33331.03124.92齒輪傳動40.954.1282.7647

11、5.42聯(lián)軸器1.00.984.0082.76461.584 閉式齒輪傳動設計 4.1 圓錐圓柱減速器低速級斜齒圓柱齒輪設計4.1.1 材料的選擇小齒輪材料選35CrMo鋼，調制處理，齒面硬度為207269HBS，大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，齒面硬度156217HBS（表5-1）由式（5-33）計算應力循環(huán)次數(shù)N=60j=查圖5-17得,（允許有一定的點蝕）由式（5-29）得取,按齒面硬度250HBS和162HBS，由圖5-16（b）得由式（5-28）計算許用接觸應力因，計算中取4.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距并確定有關參數(shù)和幾何尺寸小齒輪轉矩初定齒輪螺旋角，由式（5-

12、42）計算初取，由表5-5得，取，由式（5-41）計算端面壓力角基圓螺旋角由式（5-39）計算中心距 取中心距估算模數(shù)m=(0.0070.02)a=(0.0070.02) 179=1.333.8mm由表5-7取標準模數(shù)小齒輪數(shù)大齒輪數(shù)取，實際傳動比傳動比誤差在允許范圍內。修正螺旋角與初選相近，,可不修正。齒輪分度圓直徑（mm）（mm）圓周速度（mm）由表5-6選取齒輪精度為8級4.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度電動機驅動，載荷稍有波動，由表5-3取=1.25由圖5-4（b）按8級精度和（m/s）得齒寬mm由圖5-7（a）,按，考慮軸的剛度較大，齒輪在兩軸承間非對稱布置，得由表5-4，得載荷系數(shù)計

13、算重合度，齒輪齒頂圓直徑（mm）（mm） 端面壓力角 齒輪基圓半徑（mm）（mm） 端面齒頂壓力角 =1.661 由式（5-43）計算 由式（5-42）計算 由式（5-41）計算 基圓螺旋角 由式（5-39）計算齒面接觸應力 故安全。4.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度由圖（5-14）得；由圖（5-15）得；由圖（5-18（b）得；由圖（5-19）得；由式（5-32）；取由式（5-31）計算許用彎曲應力，；由圖（5-47）計算, 因；由圖（5-48）計算：；由式（5-44）計算齒根彎曲應力4.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)；齒寬.4.2 圓錐圓柱減速器高速級直齒錐齒輪設計4.2.1 材料的選擇 小錐齒輪

14、選用40Cr鋼，調質處理，齒面硬度為241286HBS，大錐齒輪選用45鋼， 調質處理，齒面硬度為217255HBS（表5-1） 由式5-33計算應力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得(允許有一定的點蝕) 由式（5-29）得 取 按齒面硬度260HBS和220HBS， 由圖5-16（b）得 由式（5-28）計算許用接觸應力 因，計算中取 小錐齒輪大圓直徑設計式 取 取 由表5-5查得 則4.2.2 預選小錐齒輪齒數(shù) 取小錐齒輪齒數(shù)大錐齒輪齒數(shù)則取 ； 由于， 故 （式中，-小，大齒輪的分度圓錐角） （，-小、大齒輪的分度圓直徑） 計算當量齒數(shù) 由圖5-14得 由圖5-15得 查圖5-18（b）得， 查

15、圖5-19得， 由公式（5-32）得 彎曲疲勞許用應力按下式計算 大小錐齒輪大端模數(shù)設計式為 由表5-9查得錐齒輪的標準模數(shù)，取m=2mm 由表5-3查電機運行平穩(wěn)，有輕微沖擊取 齒寬中點分度圓直徑和模數(shù)，由 由得 圓周速度 由表5-6選取齒輪精度為7級 查圖5-4（a）得， 查圖5-7（a）得 所以載荷系數(shù)4.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度 直齒錐齒輪齒面接觸疲勞強度條件為 安全4.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 直齒錐齒輪齒根彎曲疲勞強度條件為 安全 安全4.2.5 齒輪主要幾何參數(shù) 5 軸的設計及計算和聯(lián)軸器的選擇5.1 高速軸的結構設計5.1.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器 （1）先按機械設計

16、課程設計式5-1估算軸的最小直徑 選取軸的材料為45號鋼，調制處理， 于是得 初步估定減速器高速軸外伸段直徑 （2）選擇聯(lián)軸器，確定減速器外伸段軸徑 根據(jù)傳統(tǒng)裝置的工作條件擬選用TL型彈性套注銷聯(lián)軸器（GB/T4323-2002） 計算轉矩為 式中：T-聯(lián)軸器所傳遞的名義轉矩 K-工作情況系數(shù)，由文獻（孫志孔等2008）中表11-1差得K=1.3 查TL6聯(lián)軸器，公稱轉矩 許用轉速 ，軸孔直徑 。 若取減速器高速軸外伸段軸徑d=35mm,可選取軸器孔 ,所以TL6取軸器能滿足要求。5.1.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 I段軸徑：安裝聯(lián)軸器，該軸端需要開一個鍵槽，則應將此處軸徑加大3%5%。

17、由表17-10查，取Ra40系列圓整。 根據(jù)表17-12取I-II段軸肩的高度為3.5mm。 II段軸徑：取II，III段軸肩2.5mm安裝軸承端蓋并加密封。 III段軸徑：裝配軸承 由表21-3取30210，內徑為50mm的圓錐滾子軸承，III-IV段軸肩高度根據(jù)表 21-3取3.5mm。 IV段軸徑： V段軸徑：裝軸承IV-V端軸肩為3.5mm。 VI段軸徑：由表17-12取軸肩為6mm，則,裝配小齒輪。5.1.3 軸的軸向尺寸的確定 I段軸長：查表22-2得，聯(lián)軸器，TL6的從動端 因為軸的外伸段上安裝有聯(lián)軸器為保證定位。 軸端面也應交輪轂面縮進的距離，。 I軸段的鍵位為圓頭普通圓頭平鍵

18、（A型），平鍵長度比輪轂長度短 5-10mm，為。據(jù)表20-1得鍵的長度為，I軸的軸徑 為38mm。所以鍵的公稱尺寸。 II段軸長：由于軸承外徑D=90mm。 由表24-4查得螺釘直徑，端蓋上螺釘數(shù)目為6 ，m取15mm；故軸承端蓋的長度為e+m=24.6mm 螺釘由表19-10選內六角圓柱頭螺釘選M8,K=8；取II段軸肩端面與螺 釘圓柱頭端面軸向距離15mm 故，將其取整即： III段軸長： V段軸長：安裝圓錐滾子軸承。 VI段軸長：安裝小錐齒輪，小錐齒輪與軸配合寬度，ds為 與錐齒輪相匹配軸段的直徑，所以 取8mm，查閱5-17取c=12mm，取20mm。 所以 IV段軸長： 取120m

19、m。 VI段的鍵由表20-1選取普通圓頭平鍵（A型），取鍵的長度為32mm，公稱直徑 為30到38mm，公稱尺寸為。 綜上所述，高速軸的具體結構見圖5-1所示。圖5-15.2 中間軸的設計5.2.1 初步確定軸的直徑 選取軸的材料為45號鋼，調制處理， 初步確定中間軸的外伸段直徑 其軸頸可按下式求得 （mm）5.2.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 段軸徑：安裝圓錐滾子軸承，選取型號為30211軸承 -段軸肩取2.5mm 段軸徑：安裝大錐齒輪 -段軸肩取10mm III段軸徑：，為齒輪部分。 III-IV段軸肩高度根據(jù)表21-3取10mm。 IV段軸徑：,IV-V端軸肩為2.5mm。 V段軸徑：

20、，裝軸承。5.2.3 軸的軸向尺寸的確定 段軸長：由表21-3查得30211軸承的T=22.75mm 套筒長度取31mm 則 段軸長：需要在此處安裝一個鍵 先選取 鍵則由表20-1選取，圓頭普通平鍵（A型），平鍵的長度取40mm， 公稱尺寸為 段軸長： 段軸長： 段軸長：由表21-3查得30211軸承的T=22.75mm 則 綜上所述，中間軸的結構如圖5-2所示。圖5-25.3 低速軸的設計5.3.1初步估算軸徑和選擇聯(lián)軸器 (1) 選取軸的材料為45號鋼，調制處理， 初步確定低速軸外伸段直徑，其軸徑可接下式求得 (2)選擇聯(lián)軸器，確定減速器外伸段軸徑 根據(jù)傳動裝置的工作條件擬選用型彈性套柱銷

21、聯(lián)軸器（GB/T4323-2002） 計算轉矩為： 式中：T聯(lián)軸器所傳遞的名義轉矩 工作情況系數(shù)由文獻(孫志禮等2008)中表查得取K=14 查聯(lián)軸器公稱轉矩許用轉速許用轉速 軸孔直徑 若取減速器低速軸外伸段軸徑可選取軸器孔 ，；所以聯(lián)軸器能滿足要求。 5.3.2 軸的徑向尺寸（軸徑）的確定 段軸徑：安裝聯(lián)軸器該軸端需要開一個鍵槽，則應將此處軸徑加大3%至5% 由表17-10查系列圓整 根據(jù)表17-12取-軸肩的高度為3.5mm 段軸徑：安裝軸承端蓋并加密封，選內徑55mm的30211軸承； -段軸肩取4mm； 段軸徑：； -段軸肩取2mm； 段軸徑：； 和段軸肩為3mm； 段軸徑：； -段軸

22、肩為3mm 段軸徑：；安裝軸承5.3.3 軸的軸向尺寸的確定 段軸長：查表22-2得聯(lián)軸器TL8軸孔長度為112mm，軸端面較輪轂端面 縮進l=2-3mm的距離， 軸段的鍵為圓頭普通平鍵（A型），平鍵長度比輪轂長度短 5-10mm，據(jù)表20-1得鍵的長度為軸的軸徑為48mm， 所以鍵的公稱尺寸bh=14mm9mm。 段軸長：由表5-1查得箱蓋壁厚=8 軸承旁凸緣尺寸（扳手空間） 由表24-4查得e=1.28=9.6mm 由表19-8查得M8：k=8， 取段軸肩端面與螺釘圓柱頭端面的軸向距離為15mm 所以段： 段軸長： 段軸長： 段軸長： 選A型鍵的長度為56mm，公稱尺寸18mm11mm 段

23、軸長：套筒寬度取31mm 軸承寬度T=22.75mm 綜上所訴，低速軸的結構如圖5-3所示。圖5-36 軸的校核6.1 低速軸的強度校核6.1.1 參數(shù)計算 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 軸向力：6.1.2 計算支反力 (1)水平方向支反力（ 如圖6-1） 圖6-1 (2)垂直方向支反力（如圖6-2） 圖6-2 6.1.3 作彎矩圖 （1）水平面彎矩圖 （2）垂直方向彎矩圖 合成彎矩圖如圖6-3所示： 圖6-3 （3） 轉矩T （4）計算彎矩圖 該軸單向工作，轉矩產生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取=0.6 A點右邊: A點左邊: （5）計算D點彎矩 圖6-4 水平方向彎矩（如圖6-4）

24、圖6-5 鉛垂方向彎矩（如圖6-5） 合成彎矩： D點左邊彎矩：6.1.4 校核軸的強度 由以上分析可見A點彎矩A最大，而D點軸徑最小，所以軸危險斷面是A點和 D點所在剖面。 查表8-1得， 查表8-3得， A點軸徑： 因為有一個鍵槽，軸徑加大5%： 設計該點處軸徑為63mm，故安全。 D點軸徑: 因為有一個鍵槽，軸徑加大5%： 設計該點處軸徑為48mm，故安全。6.2 高速軸的強度校核 高速軸強度校核與低速軸相同，采用相同的方法校核之后，驗證軸的強度達到要 求可用。6.3 中間軸的強度校核 中間軸強度校核與低速軸相同，采用相同的方法校核之后，驗證軸的強度達到要 求可用。7 滾動軸承的選擇及壽

25、命驗算7.1 軸承的選擇 高速軸 滾動軸承30210（GB/T297-94） 中間軸 滾動軸承30211（GB/T297-94） 低速軸 滾動軸承30211（GB/T297-94）7.2 軸承壽命驗算（低速軸） (1)確定軸承的承載能力 查表21-3，軸承30211的 (2)計算徑向支反力 (3)計算派生軸向力S S=R/2Y 查手冊，30211軸承的Y=1.5 C=86.5kN e=0.4 (4)求軸承的軸向載荷A： 由結構知 (5)計算軸承的當量動載荷P： 查表， 查表 按傳動裝置查取 根據(jù)合成彎矩圖，取 (6)校核軸承壽命 因為，故按軸承1計算，查表 滿足壽命要求8 鍵連接的選擇和校核8

26、.1 鍵的選擇 高速軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 安裝聯(lián)軸器處 ： GB/T 1095-2003 安裝小錐齒輪處 ： GB/T 1095-2003 中間軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 GB/T 1095-2003 低速軸上鍵的選擇 選擇A型鍵 安裝聯(lián)軸器處： GB/T 1095-2003 安裝大圓柱齒輪處： GB/T 1095-20038.2 鍵的校核 （1）齒輪處的鍵 齒輪材料為45鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接， 查得 因，故安全。 （2）外伸處的鍵 ,因，故安全。9 減速器的潤滑、密封形式及聯(lián)軸器的選擇 （1）減速器的齒輪潤滑選用中負荷工業(yè)齒輪油 軸承采用稀油滑。 （2）密封裝置 采用氈圈油封 （3）聯(lián)

27、軸器的選擇 高速軸選用TL6型 低速軸選用TL8型 10 總結 這次的課程設計是一次理論與實際的結合，在這段時間內，我學習了很多，課本上的知識也得以更好的吸收。在一遍一遍的修改，重新校核的過程中，我知道了設計一個成品的具體流程以及應該要考慮的問題。做好一個機械產品的設計，首先要有足夠的基礎功底。這樣能才在設計的過程中，知道有哪些方便是需要注意的，哪些零件應該如何設計。而這些與我們已經(jīng)學過的機械原理，材料力學，機械設計都息息相關。這次設計，也讓我們學會了如何運用課本上的知識。剛剛開始設計的那幾天，僅僅是照搬課本，照著課本上的例題一步一步的對號入座，設計完一遍，只有手酸的感覺。而對每一步到底是為了什么，是什么功能還是不能夠知根知底。具體的思路也不是很明確，但是這段跟無頭蒼蠅一樣的過程也讓我學會了一個重要的技能-查閱手冊。機械設