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机械设计课程设计计算说明书设计题目：一带式输送机传动装置学校：专业：学号:设计:指导老师:时间：目录一、设计任务书……………………………………………………………11设计课题……………………………………………………………………12设计说明……………………………………………………………………13传动方案拟定………………………………………………………………2二、电动机选择………………………………………………………………21电动机类型核结构型式的选择………………………………………………22确定电动机的功率…………………………………………………………33确定电动机转速………………………………………………………………3三、计算总传动比及分配各级的传动比………………………………………4四、运动参数及动力参数计算………………………………………………51计算各轴转速…………………………………………………………………62计算轴的功率…………………………………………………………………63计算轴的转矩…………………………………………………………………7五、传动零件的设计计算…………………………………………………………81皮带轮传动的设计计算…………………………………………………………82齿轮传动的设计计算…………………………………………………………9六、轴的设计计算………………………………………………………………91从动轴设计…………………………………………………………………92主动轴设计…………………………………………………………………103主动轴上的轴承………………………………………………………………10七、键连接的选择及校核计算…………………………………………………111计算轴的尺寸……………………………………………………………………112键的强度校核……………………………………………………………………12八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算………………………………………121减速器附件的选择……………………………………………………………13九、润滑与密封…………………………………………………………………13十、设计小结…………………………………………………………………14十一、参考资料目录……………………………………………………………14一、设计任务书1设计课题：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器2设计说明：（1工作条件：使用年限10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。（2原始数据：滚筒圆周力F=1.8KN；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=220mm。（3速度误差：输送机工作轴转速允许误差为±5%。（4传动效率：带式输送机η=0.96；滚动轴承η=0.98-0.99。（5电力驱动：三相交流电，电压380/220V。3传动方案拟定：（1皮带轮η1；第一滚动轴承η2；齿轮副η3；第二轴承η4；联轴器η5；传动带η6。二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率：η总=η1×η23×η×3η4×η×5η6=0.96×0.993×0.97×0.99×0.95=0.85(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000η总=1800×1.5/1000×0.85=3.18KW3、确定电动机转速：（1）滚筒轴的工作转速：Nw=60×1000V/πD=60×1000×1.5/π×220=130r/min根据合理传动比范围，取V带传动比i1=2~4，单级圆柱齿轮传动比范i2=3~5，则总传动合理比i总的范围为i总=6~20，故电动机转速的可选范围为N=i总×Nw=（6~20）×130=780~2600r/min。符合这一范围的同步转速有960r/min和1420r/min。4、有两种适用的电动机型号、如下表：方案电动机型号额定功率(KW)电动机转速（r/min）传动效率η功率因数1Y132s-630009600.830.762Y100l2-4300014200.8250.81综合考虑电动机和电动机转速、传动效率、功率因数，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，方案2适中。故选择电动机型号Y100l2-4。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/130=10.922、分配各级传动比（齿轮i0和皮带轮i1）（1）取i1=3（2）∵i总=i0×i1∴i0=i总/i1=10.92/3=3.64四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）轴1：nI=nm/i:1=1420/3=473.33(r/min)轴2：nII=nI/i:0=473.33/3.64=130(r/min)滚筒：nw=nII=:130(r/min)2、计算各轴的功率（KW）轴1：PI=Pd×η6=3.18×0.96=3.05KW轴2：PII=PI×η2×η0=3.05×0.99×0.97=2.93KW3、计算各轴转矩总矩：Td=9.55Pd/nm=9550×3.18/1420=21.39N/m轴1：TI=9.55PI/nI=9550x3.05/473.33=61.54N/m轴2：TII=9.55PII/nII=9550x2.93/130=215.24N/m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V带截型由课本[1]P189表10-8得工作情况系数KA=1.2:PC=KAPd=1.2×3.18=3.81KW据PC=3.81KW和nI=473.33r/min由课本[1]P189图10-12得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速：1）由[1]课本P190表10-9，取dd1=95mmdmin=75dd2=i1dd1(1-ε)=3×95×(1-0.02)=279.30mm由课本[1]P190表10-9，取dd2=2802）带速V1：V=πdd1n1/60×1000=π×95×1420/60×1000=7.06m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心距：1）初定中心距a0=500mmL0=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450=1605.8mm根据课本[1]表（10-6）选取相近的Ld=1600mm2）确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm（4）验算小带轮包角：α1=1800-57.30×(dd2-dd1)/a=1800-57.30×(280-95)/497=158.6701200（适用）（5）确定带的根数：单根V带传递的额定功率据dd1和n1，查课本[1]图10-9得P0=1.4KW；i≠1时，据带型及i查课本[1]表10-2得单根V带的额定功率增量△P0=0.17KW；查课本[1]表10-3，得Kα=0.94；查课本[1]表10-4得KL=0.99。Z=PC/[(P0+△P0)KαKL]=3.81/[(1.4+0.17)×0.94×0.99]=2.6(取3根)（6）计算轴上压力：由课本[1]表10-5查得q=0.1kg/m，由课本[1]式（10-20）单根V带的初拉力：F0=500PC/Zv[（2.5/Kα）-1]+qv2=500x3.81/[3x7.06(2.5/0.94-1)]+0.1x7.062=59.18kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin(α1/2)=2×3×59.18sin(158.67o/2)=347.89N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表[1]表6-8，选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。（2）按齿面接触疲劳强度设计由：d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3确定有关参数如下：1）传动比i0=3.642）取小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数：Z2=i0Z1=3.64×20=72.8取Z2=73由课本[1]表6-12取φd=1.1（3）转矩T1：T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×3.05/473.33=61537N/m（4）载荷系数k:取k=1.2（5）许用接触应力[σH][σH]=σHlimZN/SHmin由课本[1]图6-37查得：σHlim1=610MpaσHlin2=500Mpa按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610Mpa[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：1）小齿轮分度圆直径d1：d1≥(6712×kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=49.04mm2）模数m：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本[1]P79标准模数第一数列上的值m=2.5（6）校核齿根弯曲疲劳强度：σbb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数1）大齿轮分度圆直径：d1a=mZ1=2.5×20=50mmd2a=mZ2=2.5×78=195mm2）齿宽：b=φdd1=1.1×50mm=55mm（7）复合齿形因数YFs由课本[1]图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95（8）验算轮齿弯曲强度：1）许用弯曲应力[σbb]根据课本[1]P116：[σbb]=σbblimYN/SFmin2）由课本[1]图6-41得弯曲疲劳极限σbblim应为：σbblim1=490Mpaσbblim2=410Mpa3）由课本[1]图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1YN2=14）弯曲疲劳的最小安全系数SFmin：按一般可靠性要求，取SFmin=1计算得弯曲疲劳许用应力为[σbb1]=σbblim1YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa[σbb2]=σbblim2YN2/SFmin=410×1/1=410Mpa5）校核计算σbb1=2kT1YFS1/b1md1=71.86pa[σbb1]σbb2=2kT1YFS2/b2md1=72.61Mpa[σbb2]故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够（9）计算齿轮传动的中心矩a：a=(d1+d2)/2=(50+195)/2=122.5mm（10）计算齿轮的圆周速度V2：V2=πn1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因为V2＜6m/s，故取8级精度合适六、轴的设计计算1》从动轴设计1、选择轴的材料，确定许用应力：（1）选轴的材料为45号钢，调质处理。（2）查[2]表13-1可知：σb=650Mpa,σs=360Mpa（3）查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa2、按扭转强度估算轴的最小直径：单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：d≥C查[2]表13-5可得，45钢取C=118则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm3、齿轮上作用力的计算：（1）齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582N（2）齿轮作用力：1)圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195=2036N2)径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N4、轴的结构设计:轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。（1）联轴器的选择:可采用弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3