1、机械设计课程设计说明书 目 录 序言 设计任务书 2 第一篇 传动装置总体设计 3 第二篇 传动零件的设计 8 第三篇 减速箱装配图的设计 19 第四篇 轴的设计 21 第五篇 校核 24 第六篇 主要参考文献 28 第七篇 后记 29 序言 设 计 任 务 书 第一节 课程设计题目及要求 一、设计带式运输机传动装置（简图如下） V 4 3 F 2 原始数据： 学号 鼓轮直径 D（ mm） 输送带速度 V（ m/s） 输出转矩 T（ N.m） 0703020323 360 0.84 360 二、已知条件： 1.工作条件：一般条件，通风良好； 2.载荷特性：连续工作、近于平稳、单向运转； 3.使
2、用期限： 8 年，每日两班制工作，工作时连续单向运转，大修期四年； 4.卷筒效率： =0.95； 5.运输带允许速度误差： 5%； 6.生产规模：小批生产。 三、设计内容 1）设计传动方案 ; 2) 绘制减速箱的布局草图一张 ; 3）设计减速器部件装配图（ A1） ; 4）绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动轮、中间轴） ; 5）编写设计计算说明书一份。 第一篇 传动装置总体设计 1.电机 2.传动装置 3.工作机鼓轮 4.输送带 3 一、系统总体方案确定 系统结构 :电动机传动系统执行机构； 1.初选三种传动方案，如下： (a)二级圆柱齿轮传动 (b)为二级圆柱圆锥减速器 2. 系统方案总体
3、评价 图 (b)方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较 困难，特别是大直径，大模数的锥齿轮，所以一般不采用。图 (a)布局一般，传动效率好，加工比较方便，且适合长期的工作环境。 3. 最终方案确定 (如下图 ): 4 该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于 V 带有缓冲吸振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，而且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种 ,而且采用高速机使用斜齿圆柱 齿轮 ,斜齿轮能承受较大的人载荷 ,而且效率高 ,但是考虑到斜齿轮难于
4、制造所以低速级使用直齿圆柱齿轮。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为 Y 系列三相交流异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 二、 选择电动机 1.电动机类型和结构形式的选择 按工作要求和任务选择 Y 系列笼型卧式三相交流异步电动机 2.电动机容量 1）卷筒轴 转速： wn = 60*3.14vD =44.58r/min 5 工作机主动轴所需功率： wp =9550wTn =1.68kw 2） 传动装
5、置总效率： a321 2 3 4 5 6a V 带传动： 1 =0.96，圆柱斜齿轮： 3 =0.97，滚动轴承： 2 =0.99 ，联轴器： 4 =0.99 ，滚筒效率 5 =0.95，平带效率 6 =0.96 3 2 20 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 9 5 0 . 9 6 0 . 8 3 3 总 3）电动机的输出功率： dP= wP = 1.680.833=2.17kw 4).电动机的额定功率，查表取dP=3kw 3.电动机的转速 现推算出电动机转速的可选范围， V 带传动比为 2 4,圆柱齿轮传动比为3 6，选择如同步转速为 1500r/min，满载为 14
6、20r/min 的电动机合适。因此，选择电动机为 Y100L2-4型 （见表 19-1），电动机的有关参数如下： 额定功率（ kw ） = 2.2 ， 满载转矩（ minr ） =1420 三传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 1.总传动比： ia （见式 2-6） 总i=wmnn =142044.59=31.85 2.各级传动比分配： （见式 2-7） 初定 带i=3.2 1i =3.60 2i =2.77 3.各轴转速的计算 6 0n=1420r/min 1n = 1420/3.2=444r/min 2n =444/3.6=123r/min 3n=123/2.77=44r/min
7、4.各轴的输入功率和效率 0P=2.2*.995kw 1P =2.19*0.97=2.12kw 2P =2.12*0.98*0.98=2.04kw 3P=2.04*0.98*0.98=1.96kw 5.各轴的输入转矩 0T=009550nP =14.73 n.M 1T =119550nP =45.60 n.M 2T =229550nP =158.4n.M 3T=339550nP =425.41 n.m 6.将所有相关计算结果汇总在下表中： 轴号 电动机轴 高速轴 中间轴 低速轴 功率 p (kw) 2.2 2.12 2.04 1.96 7 转速 n (r/min) 1420 444 123 4
8、4 转矩 T (N.m) 2.3 45.60 158.40 425.41 传动比 3.2 3.60 2.77 效率 0.995 0.962 0.961 第二篇 传动件的设计计算 第一节 带传动的设计 一带的设计 即计带式输送机传动系统中，第一级采用普通 V带传动，电动机功率 P=2.2kw,转速为 1420r/min,传动比为 i=2.5，每天工作 16 个小时，工作寿命 8 年。 1.确定计算功率： Pca 1）由表 8-7 查得工作情况系数 : AK =1.2 2）由式 5-23（课本） :caP=edAPK=1.2*2.19=2.618kw 2. 选择 V 带带型 查图 8-11,A 型
9、 V带。 3.确定带轮的基准直径 1d2d，并验算带速 v 1）参考表 8-6，（机设）及表 8-8（机设）选取小带轮直径 1 100mmd = 2）验算带速 由 v = 1000*60 10dn = 3.14 *1420 *10060 *1000=7.43m/s 而带速不宜过高或过低，一般 15 30v m s ,所以带的速度合适。 3）从动带轮即大带轮的基准直径 2d =带i * 1d =3.2*100=320mm 4.确定中心距 a 并选择 V带的基准长度长 8 1）初选中心距 21021 27.0 ddadd , 初选中心距0 500mma =2）求带的计算基础准长度 0L 02122
10、100 422 addddaLd =2*500+651+23=1674mm 查表 8-2(机设 )取带的基准长度dL=1600mm 3)按下列式计算带的实际中心距 0aa=500 确定中心距调整范 dLaa 0 1 5.0m in =500-0.015*1600=476mm dLaa 03.0m ax =500+0.03*1600=548mm 5.验算小带轮包角 1 由式 (5-11 机设 ) add 3.57)(180121=155 90 满足条件 6.确定 V带根数 Z 1)由表（ 8-4a 机设）查得 1 100d mm 时，单根 V 带的额定功率分别为 0 1.30P kw 2)由表（
11、 8-4b 机设）查得 0 0.168P kw 为额定功率增量 3)由表查得（ 8-5机设）查得包角系数 0.93ka 4）由表 (8-2机设 )查得长度系数 0.99lK , 9 则 00 ( 1 . 3 0 0 . 1 6 8 ) 0 . 9 3 0 . 9 9 1 . 3 5 1rlP P P K K k w 5)计算 V带根数 Z，由式（ 5-28机设） rpPcaz =2.4/1.351=1.94 所以取三根 7计算单根 V带初拉力，由下式 0F= 2)5.2(*500 qvzvk Pk ca =500* （ 2.5-0.93 ）*2.628/(0.97*3*7.43)+0.1*7.
12、43*7.43=105N 由表 8-3（机设）查得应使带的实际初拉力大于 105N 8计算对轴的压力 Fp，由式（ 5-30 机设）得 201sin2 zFFp=2*3*157.5*0.976=922.6N 二 带轮的设计 1.查表 20-2 Y 系列三相异步电动机的外形和安 装尺寸， Y100L 系列的电动机，2130 0 , 90d m m d m m=，故大轮采用轮腹式、小轮采用实心式的铸造带轮。 由选用普通 A 型 V 带轮，查表 8-10得轮槽截面尺寸 普通 A 型 V带，有 腹板式带轮的相关尺寸为： 11111111( 1 .8 2 ) 5 3 .32 9 0 2 2 .7 5 7
13、 82 ( ) 9 5 .5 2 ( 2 .7 5 6 ) 7 811( ) 1 274( 1 .5 2 ) 4 5aaad d m md d h m mD d h m mc B m mL d m m 2.大带轮 dd2 =200mm,d=30mm dd2-d=200-30=170mm100mm 则选用孔板式铸钢带轮。 10 第二节传动齿轮的设计 一 高速级齿轮传动设计 1.齿轮的材料，精度 和齿数选择， 1）按传动装置所示，选用斜齿圆柱齿 2)因传递功率不大，转速不高，齿轮精度用 7 级，软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。 3）材料按表 10-1 选取，小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为
14、280HBs，大齿轮材料为 45 号钢（调质），硬度为 240HBs，二者材料硬度差为 40HBs，均用软齿面。 4 ）考虑传动的平稳性，小齿轮齿数取 1z =23 ，大齿轮齿数112 *ziz =3.60*23=83， 5）初选螺旋角 14 2.按齿面接触疲劳强度设计 3 12112)( uuKdHEHt TZZd (1)确定公式内的各个计算值 1）试选 K =1.6； 2）由图 10-30 选取区域系数 Hz =2.433 3) 由图 10-26 查得1a=0.78,2a=0.89, 则21 aaa =0.78+0.89=1.67 4）计算小齿轮传递的转矩 1T =115 *10*5.95nP=45599N.mm 5）由表 10-7，选齿宽系数d=1 6）由表 10-6查得材料的弹性影响系数 Ez =189.8M 1/2Pa
