单级圆柱齿轮带传动机械课程设计23365556

机械设计课程设计

计算说明书

设计题目：单级圆柱齿轮带传动

设计任务书……………………………………………………………………

一、传动方案的拟定及说明…………………………………………………

二、电动机的选择……………………………………………………………

三、传动装置运动和动力参数计算…………………………………………

四、传动零件的设计计算……………………………………………………

五、轴的设计计算……………………………………………………………

六、滚动轴承的选择及计算…………………………………………………

七、键联接的选择及校核计算………………………………………………

八、联轴器的选择……………………………………………………………

九、润滑与密封………………………………………………………………

十、设计小结…………………………………………………………………参考资料………………………………………………………………………

《机械设计》课程设计任务书(三)

一、设计题目

带式输送机传动装置设计。

二、工作原理及已知条件

工作原理：带式输送机工作装置如下图所示

己知条件

1.工作条件：两班制，连续单向运

转，载荷平稳，室内工作，有粉尘；

2.使用寿命：8年（每年300工作

日）；

3.检修间隔期：四年一次大修，

两年一次中修，一年一次小修；

4.动力来源：电力，三相交流，

电压380／220 V

5.运输带速度允许误差；±5％；

6.一般机械厂制造，小批量生产；

7. 滚筒中的摩擦力影响已包含在工作力F中了。

编号

参数

传送带工作拉力F（kN） 4.5

传送带工作速度v（m/s）0.7

滚筒直径D（mm）200

四、设计内容

1.按照给定的原始设计数据(编号) A2 和传动方案(编号) 1 设计减速器装置；

2.传动方案运动简图1张（附在说明书里）；

3.完成减速器装配图1张（可计算机绘图，A0或A1）；

4.完成二维主要零件图2张（传动零件、轴或箱体，A3或A4）；

5.设计说明书1份（正文约20页，6000～7000字）。

班级：姓名：

指导教师：日期：

第一章传动方案拟定及说明

1、传动系统的作用及传动方案的特点：

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，还要求结构简单、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。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。

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，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。

齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。

2、传动方案的分析与拟定

1、工作条件：使用年限8年，工作为两班工作制，载荷平稳，室内工作。

2、原始数据：滚筒圆周力F=4500N；

带速V=0.7m/s；

滚筒直径D=200mm；

3、方案拟定：

采用Ｖ带传动与齿轮传动的组

合，即可满足传动比要求，同时由于

带传动具有良好的缓冲，吸振性能，

适应大起动转矩工况要求，结构简单，

成本低，使用维护方便。

图1 带式输送机传动系统简图

计算与说明主要结果

第二章电动机的选择

I选择电动机的类型和结构

1选择电动机的类型

因为装置的载荷平稳，单向连续长期工作，因此可选用Y型闭式笼型三项异步电动机，电压为380V。该电机工作可靠，维护容易，价格低廉，、配调速装置，可提高起动性能。

2确定电动机功率

（1）根据带式运输机工作类型，选取工作机效率为=0.96

工作机所需功率==4500x0.7/(1000x0.96)=3.281kw

（2）查机参考文献[2]表1-7可以确定各部分效率：

①联轴器效率：=0.98；

②滚动轴承传动效率：=0.99；

③闭式直齿圆柱齿轮传动效率：

查参考文献[2]表16-2，选取齿轮精度等级为8级，传动效率不低于0.97（包括轴承不低于0.965）

故取=0.97；

④滚筒传动效率：

一般选取=0.99；

⑤V带传动效率：

查参考文献[2]表3确定选用普通V带传动，一般选取=0.96；

=0.96

=3.281k w

=0.98

=0.99

=0.97

=0.99

=0.96

⑥由上数据可得传动装置总效率：

= ····

= 0.98× 0.99× 0.97× 0.99× 0.96 =0.89 （3）电动机所需功率：

==3.281/0.89=3.66kw

（4）确定电动机的额定功率：

因为载荷平稳，连续运转，电动机额定功率略大于

计算与说明

=0.89

=3.66k w

查参考文献[2]表12-1，Y系列三相异步电动机的技术参数，选电动机

额定功率为=4.0kw。

3 确定电动机转速

（1）滚筒轴工作转速

=66.9r/min

（2）传动比

①齿轮

查参考文献[2]表1-8，给定的传动比范围，≤4，≤6。可以确定圆柱齿轮传动一级减速器传动

比范围是=3~5或=5~7。但查参考文献[2]表

1-8，推荐传动比i＜6~8，选用速度较低失望直齿圆柱齿轮，故可选

==3~5。

②带

V带传动比范围是2~4；

③总传动比范围=6~20。

（3）电动机转速范围

=（6~20）×66.9r/min=（401.3~1137.6）r/min 查参考文献[1]表19-1，符合这一范围的同步转速有：

1000 r/min；750 r/min。

4 初定方案

根据容量和转速，查参考文献[1]表19-1，初步确定3种方案如表2

表2 3种初选方案比较

方案电动机额定满载堵转转矩最大转矩质量

=4.0k w

=66.9r /min

=6~20

=（401.3~1137.6）r/min

计算与说明主要结果第三章传动装置运动和动力参数计算

Ⅱ传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配

1 总传动比

=/=/=960/66.9=14.35

6≤8.994≤20，合适。

2 分配各级传动比

（1）根据参考文献[2]表1-8，选取齿轮传动比为：=4.8，单级直齿圆柱齿轮减速器=3~5，合理。

（2）因为=×，所以

=/=14.35/4.8=3。

二、各轴的转速、功率和转速

1各轴的转速可以根据电动机满载转速和各相邻轴间传动比进行计算。

电动机轴：==960 r/min

Ⅰ轴：=/=（960/3）r/min =320 r/min

Ⅱ轴：

=14.35

=4.8 =3

=320 r/min

=66.95 r/min

=66.9

=/=(320/4.8) r/min=66.95 r/min Ⅲ轴：==66.95 r/min

验算带速: V

工作带=3.14d

筒

Ⅲ

/60x1000=0.701m/s

误差: △V=（0.7-0.701）/0.7=-O.14% -5%≤≤5%，合适。2计算各轴的功率

电动机轴：P

d =P

/η

总

=3.281/0.89=3.66 kw

Ⅰ轴： P

Ⅰ=P

/η

带

=3.66/096=3.51 kw

Ⅱ轴： P

Ⅱ= P

Ⅰ

滚.

齿

=3.51x0.99x0.97=3.37 kw

Ⅲ轴： P

Ⅲ= P

Ⅱ.

联

齿

=3.37x0.98x0.97=3.27 kw

5r/min

=3.66 kw

Ⅰ

=3.51 kw

Ⅱ

=3.37 kw

Ⅲ

=3.27 kw 计算与说明主要结果

3计算各轴的输入转矩电动机轴：

d =9550P

电动

=9550x3.66/960=36.41(N.m)

Ⅰ轴：

Ⅰ=T

带

=104.8(N.m)

Ⅱ轴：

T Ⅱ=T

齿

轴承

齿

=481.3(N.m)

Ⅲ轴：

T Ⅲ=T

联轴器

轴承

齿带

=471.7(N.m)

4将以上结果记入表3

表3 运动和动力参数

I轴II轴III轴

转速（r/min）32066.9566.95

输入功率P（kw） 3.51 3.37 3.27

输入扭矩T

（N.m）

104.48481.3471.3

传动比（i）3 4.8

效率（）0.960.95

传动零件设计计算

1皮带轮传动的设计计算（外传动）

（1）选择普通V带

因为每天10～16 h，且选用带式输送机，所以查参考文献[1]表8-7，

选取工作系数K

a =1.0所以P

=3.66kw。

（2）选择V带类型

根据，，查参考文献[1]图8-11，选用A型V带

（3）确定带轮基准直径，并验算带速

①初选小带轮基准直径T

=36.41(N.m)

Ⅰ

=104.8(N.m)

Ⅱ

=481.3(N.m)

Ⅲ

=471.7(N.m)

=1.0

cad

=3.66kw

A型V带

=125m m

V小带轮==6.28m/s

查参考文献[1]表8-6和表8-8，取小带轮直径=125mm

②验算带速

V 小带轮=3.14d d2n 2/60x1000=6.28m/s ，查参考文献[2]表8-9知道

范

围是6.5~10，故带速合适。

③计算大带轮基准直径

d d2=i 带d d1=3x125=375mm ，查参考文献[2]表8-8，圆整为d d2=375mm ④验算弹性功率

，很小，满足要求。

⑤验算转速误差

i 带实= d d2/ d d1(1-ε)=2.988

从动轮实际转速n 2=n 1/ i 带实=321.29r/min

转速误差△n 2=(320-321.29)/320=-0.4%，对于带式输送装置，转速误差在±5%范围内，故合适。（4）初选中心距根据

得 0.7(125+375)≤a 0≤2(125+375)，初定=500mm 。

（5）初选基准长度

由公式计算带所需基准长度

L d ≈2a 0+ /2(d d2+d d1)+ (d d2-d d1)2/4a 0=1816.25mm 查参考文献[2]表8-2的带的基准长度=1800mm 。

(6)计算实际中心距a

a ≈a 0+(L d +L 0)/2=500+(1800-1816.25)/2=491.88mm 由于a min =a-0.015L d =491.88-0.015x1800=464.88mm a max =a+0.03 L d =491.88+0.03x1800=545.88mm 所以实际中心距的变化范围是464.88mm ~545.88mm （7）验算小带轮包角

≈1800

-57.30

-d d1)/a=150.850≥1200，合适。

（8）计算单根V 带额定功率

=375m

△n 2=-0.4%

=500m m

L d =1800mm

a =491.88mm a min =464.88mm a max =545.88mm

=150.850

k α=0.968 k L =0.95

P r =1.416kw z=3根

由d d2=125mm,n 1=960r/min 查参考文献[1]表8- 得普通V 带

的基本额定功率P 0

=1.632kw ；根据n 1

=960r/min;

，查参考文献[2]表8-

得

；

查参考文献[1]表8-5得包角修正系数k α=0.968；查参考文献[1]表8-2得长度系数k L =0.95

所以：P r =(P 0+△P 0) k α.k L =1.416kw

（9）计算V 带根数z z=P ca /P r =2.31,圆整取3根。（10）计算轴上压力

①确定单根V 带的出拉力的最小值

查参考文献[2]表8-3得A型带单位长度质量q=0.1kg/m,所以有：=500(2.5- kα) P ca/ kαzv+qv2=207.05N

应使实际初拉力

②计算轴上压力

压轴力最小值：(F

p )

min

=2z(F

)sin=1199.97N

（11）计算结果

查参考文献[2]，选用3根V带

=207. 05N

)

min

=1199.97N

第四章传动零件的设计计算

齿轮传动的设计计算（内传动）

（1）选择齿轮类型，材料及精度等级

①根据传动方案及设计要求可初选为直齿圆柱齿轮 ②根据参考文献[2]表6-19因为载荷小，且要求

，所

以可以选用8级精度。

③查参考文献[1]表10-1选小齿轮材料为40C （调质），齿面硬度为241~ 286HBS ，取270HBS 。

大齿轮选用45钢（调质），齿面硬度为217 ~ 255HBS ，取230HBS 。根据参考文献[1]P192的要求，大，小齿轮均属软齿面，二者硬度差为30 ~ 50HBS ，（此处相40HBS ）。 ④齿面粗糙度

查参考文献[2]表9-13，得R a ≤3.2～6.3μm ⑤确定齿数取小齿轮齿数为=20，传动比为i 齿

=4.8，

则大齿轮齿数为

齿.

z 1=96

（2）按齿面接触疲劳强度设计

由设计计算公式参考文献[2]进行试算，

即

[1]确定公式内各计算数值 ①试选载荷系数Kt=1.2 ②计算小齿轮传递转矩

T 1=95.5x105P t /n 1=95.5x105x3.51/320=10.475x105N.mm ③查参考文献[1]表10-7选取齿宽系数

④查参考文献[1]表10-6的材料弹性影响系数

=189.8

R a ≤3.2～6.3μm

=20

=96

Kt=1.2 T 1=10.475x105N.mm

=189.8