机械设计课程设计带式输送机传动系统的设计

机械设计课程设计带式输送机传动系统的设计IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院学院（系、部） 2013~2014 学年第 1 学期课程名称机械设计指导教师银金光职称教授学生姓名张山山专业班级机械工程1101学号 509题目带式运输机的传动装置的设计 3成绩起止日期 2013 年 12 月 16 日～ 2013 年 12 月 27 日目录清单课程设计任务书2010—2011学年第 1 学期机械工程学院（系、部）机械工程专业 1101 班级课程名称：机械设计设计题目：带式运输机的传动装置的设计 3完成期限：自 2013 年 12 月 16 日至 2013 年 12 月 27 日共 2 周指导教师（签字）： 2013年月日系（教研室）主任（签字）： 2013年月日机械设计课程设计设计说明书带式运输机的传动装置的设计（3）起止日期： 2013 年 12 月 16 日至 2013 年 12 月 27 日学生姓名张山山班级机工1101班学号509成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2013年 12 月 26 日目录一、3二、三、四、五、3六、8七、2八、6九、0十、1十一、2十二、5十三、36十四、一、机械设计课程设计任务书1.设计任务设计带式输送机传动系统中的减速器。

要求传动系统中含有两级圆柱齿轮减速器。

2．传动系统总体方案（见图1）带式输送机由电动机驱动。

电动机1通过联轴器2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。

图1 带式输送机传动系统简图1—电动机；2—联轴器；3—两级圆柱齿轮减速器；4—联轴器；5—滚筒；6—输送带3．原始数据（见表1）设输送带最大有效拉力为F（N），输送带工作速度为v（m/s），输送机滚筒直径为D（mm），其具体数据见表1。

表1 设计的原始数据4．工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；输送带工作速度v 的允许误差为±5％；二班制（每班工作8h ），要求减速器设计寿命为8年，大修期为2～3年，大批量生产；三相交流电源的电压为380/220V 。

个人设计数据输送带最大有效拉力为 4200 F （N ）输送带工作速度为 v （m/s ）输送机滚筒直径为 375 D （mm ）二、电动机的选择Y 系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式三相异步电动机，具有效率 高、性能好、噪声小、振动小的优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和 无特殊要求的机械上。

1、确定功率（1）、工作机所需功率)(1000/W w ηW W V F =P 取W η=( 2 )、电动机至工作机的总效率取圆柱齿轮传动效率98.01=η 取滚动轴承传动效率98.02=η 取联轴器传动效率99.03=η故87.099.098.098.0242234221=⨯⨯==ηηηη （3）、所需电动机的功率(4)、按电动机的额定功率选用电动机查Y 系列（IP44）三相异步电动机的技术数据 选定型号为Y160L-6的电动机其额定功率为KW KW 03.511d m =P >=P 满载转速m in /r 970n m =2、传动比的分配工作机输送带滚筒转速m in/r 510.375m 3.1460s)/(1.m /s /v n w =⨯⨯==）（D π总传动比02.1951/970n /n iw m ===取高速级传动比6.4i 1= 低速级传动比4.3i 2=三、传动参数的计算1、各轴的转速 n （r/min ）高速轴Ⅰ的转速 m in /r 970n n m 1== 中间轴Ⅱ的转速m in /r 9.210i /n n 112==低速轴Ⅲ的转速m in /r .62i i /n i /n n 21m 223===）（滚筒轴Ⅳ的转速min /r 62n n 34==2、各轴的输入功率P (KW)高速轴的输入功率KW KW P P 89.1099.0113m 1=⨯==η 中间轴的输入功率KW P P 46.1098.098.089.102112=⨯⨯==ηη 低速轴的输入功率KW P P 05.1098.098.046.102123=⨯⨯==ηη 滚筒轴的输入功率KW P P 75.998.099.005.102334=⨯⨯==ηη3、各轴的输入转矩 T (N*m )高速轴的输入转矩m *22.107970/89.109550n /9550111N P T =⨯== 中间轴的输入转矩m *17.4719.210/46.109550n /9550222N P T =⨯== 低速轴的输入转矩m *02.154862/05.109550n /9550333N P T =⨯== 滚筒轴的输入转矩m *81.150162/75.99550n /9550444N P T =⨯==四、高速级齿轮的设计1、设计参数：输入功率KW 89.101=P ,小齿的转速m in /r 970n 1=传动比6.4i 1= 工作寿命8年（设每年工作300天） 两班制，工作平稳2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动 （2）输送机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095—88）（3）材料选择。

选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。

（4）选小齿轮齿数241=Z ，大齿轮齿数4.110246.42=⨯=Z取齿数为1102=Z（5）初选螺旋升角o 14=β3、按齿面接触强度设计按公式试算，即（1）确定公式内的各计算数值① 试选6.1t =K 齿宽系数1d =Φ小齿轮传递转矩 m *22.1071N T = 区域系数433.2=H Z② 端面重合度系数③ 材料的弹性影响系数218.189a E MP Z = ④ 小齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 6001lim =σ 大齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 5502lim =σ⑤ 应力循环次数⑥ 取接触疲劳寿命系数90.01=HN K 95.02=HN K 失效概率为1%，安全系数S=1⑦ 许用接触应力 （2）代入参数数值并计算 ①试算小齿轮分度圆直径 ②计算圆周速度③ 计算齿宽b 及模数nt m ④计算纵向重合度 ⑤计算载荷系数K使用系数1=A K 根据v=s 7精度 得动载系数 ⑥按实际载荷系数校正分度圆直径 ⑦计算模数4、按齿根弯曲强度设计(1)确定计算参数根据纵向重合度903.1=βε 查得螺旋影响系数88.0=βY 计算当量齿数查小齿轮弯曲疲劳强度极限a 1500MP FE =σ 查大齿轮弯曲疲劳强度极限a FE MP 3802=σ查大小齿轮的疲劳寿命系数85.01=FN K 88.02=FN K 计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S= 查取齿形系数 查取应力校正系数计算大小齿轮的][F SaFa Y Y σ值，并比较小齿轮：01363.057.303596.1592.2][111=⨯=F Sa Fa Y Y σ 大齿轮：01636.086.238806.1164.2][222=⨯=F Sa Fa Y Y σ 大齿轮的数值比较大 （2）代入参数数值并设计计算取2=n m按08.681=d 计算齿数03.33214cos 08.68cos 11=⨯==on m d Z β取331=Z 则8.1516.433112=⨯==Z i Z 取1522=Z5、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为mm a 191= （2）按中心距修正螺旋角因为β值改变不多，故参数αε βK H Z 等不必修正 （3）大小齿轮分度圆 mm m Z o n 14.68572314cos 233cos d '''11=⨯==β 取整m m 68d 1= mm m Z d o n 86.313572314cos 2152cos '''22=⨯==β 取整m m 314d 2= （4）齿轮宽度 mm d b d 681=Φ= 取整后取mm B 682= mm B 731=五、低速齿轮的设计1、设计参数：输入功率KW 35.102=P ,小齿的转速m in /r 9.210n 1=传动比4.3i 1= 工作寿命8年（设每年工作300天）2、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按照任务书的传动方案，选用标准斜齿圆柱齿轮传动 （2）输送机为一般工作机器，速度不高， 故选用7级精度（GB 10095 —88）（3）材料选择。

选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ， 大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。

（4）选小齿轮齿数243=Z ，大齿轮齿数6.81244.34=⨯=Z 取齿数为824=Z （5）初选螺旋升角o 16=β3、按齿面接触强度设计按公式试算，即（1）确定公式内的各计算数值①试选4.1t =K 齿宽系数1d =Φ 小齿轮传递转矩m *17.4712N T =②选取区域系数4.2=H Z ③端面重合度系数④材料的弹性影响系数218.189a E MP Z = ⑤小齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 6003lim =σ大齿轮的接触疲劳强度极限a H MP 5504lim =σ⑥ 应力循环次数⑦取接触疲劳寿命系数93.03=HN K 98.04=HN K ⑧取失效概率为1%，安全系数S=1 ⑨许用接触应力 （2）代入参数数值并计算①试算小齿轮分度圆直径 ②计算圆周速度 计算齿宽b 及模数nt m ④计算纵向重合度 ⑤计算载荷系数K使用系数1=A K 根据v=s 7精度 得动载系数 ⑥按实际载荷系数校正分度圆直径 ⑦计算模数4、按齿根弯曲强度设计(1)确定计算参数根据纵向重合度188.2=βε 查得螺旋影响系数87.0=βY 计算当量齿数查小齿轮弯曲疲劳强度极限a 3500MP FE =σ 查大齿轮弯曲疲劳强度极限a FE MP 3804=σ 查大小齿轮的疲劳寿命系数9.03=FN K 95.04=FN K 计算弯曲疲劳许用应力，取安全系数S= 查取齿形系数 570.23=Fa Y 195.24=Fa Y 查取应力校正系数 60.13=Sa Y 782.14=Sa Y计算大小齿轮的][F SaFa Y Y σ值，并比较 小齿轮：01279.043.3216.157.2][333=⨯=F Sa Fa Y Y σ大齿轮：01517.086.257782.1195.2][444=⨯=F Sa Fa Y Y σ大齿轮的数值比较大 （2）代入参数数值并设计计算取3=n m按86.1103=d 计算齿数5.35316cos 86.110cos 33=⨯==on m d Z β 取361=Z 则4.1224.336112=⨯==Z i Z 取1222=Z5、几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为mm a 247= （2）按中心距修正螺旋角因为β值改变不多，故参数αεβK H Z 等不必修正 （3）大小齿轮分度圆 mm m Z o n 56.112332116cos 336cos d '''33=⨯==β 取整mm 113d 3= mm m Z d o n 44.381332116cos 3122cos '''44=⨯==β 取整mm 3814d = （4）齿轮宽度 mm d b d 1133=Φ= 取整后取mm B 1134= mm B 1183=六、高速轴Ⅰ的设计1、高速轴的主要设计参数轴的输入功率KW P 89.101= 转速m in /r 970n 1= 转矩m *22.1071N T = '''572314o =β o n 20=α2、齿轮上的作用力小齿轮的分度圆直径m m 68d 1=圆周力N T F 5.3153681072202d 211t =⨯== 径向力N F F o on t118557231420tan 5.3153cos tan '''r =⨯==βα 轴向力N F F o t a6.809572314tan 5.3153tan '''=⨯==β3、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。