1、機械設計基礎課程設計任務書（機電與汽車工程學院 2016 級）一、設計課題設計題目：帶式輸送機傳動裝置減速器設計原始數據組別驅動卷筒的圓周 力 F（KN）驅動卷筒的直徑 D （mm）運輸帶的線速度 v （m/s）使用年限T（年）1542026245003636200642300653806工作情況：平穩，兩班制（連續 16個小時），每月工作 20 天二、工作量1、設計說明書一份2、大齒輪零件圖一張3、低速軸（大齒輪軸）零件圖一張三、設計說明書的內容：1、擬定傳動方案2、選擇電動機3、計算總傳動比和分配傳動比4、傳動裝置運動和動力參數5、v 帶的設計（1）普通 v 帶傳動的設計計算（2）小帶輪結

2、構設計，畫出結構圖，標上尺寸6、齒輪傳動設計計算（按直齒圓柱輪傳動設計） （1）直齒圓柱輪傳動設計計算 （2）直齒圓柱齒輪幾何尺寸，算出兩個齒輪的幾何尺寸（3）大齒輪結構設計，畫出結構圖，標出尺寸7、低速軸（大齒輪軸）的結構尺寸設計與受力分析計算。畫出結構圖，標上尺寸，畫 出軸的受力分析圖，計算出支座反力，為滾動軸承壽命計算做準備8、聯軸器的選擇9、低速軸（大齒輪軸）上的滾動軸承壽命計算（選擇深溝球軸承）10、設計小結11、參考書目四、設計進度安排表（供參考）階段主要工作內容時間（天）一下達任務書，作有關說明，并做好有關準備工作二完成總體方案計算及相應說明書的內容。三完成設計書 5-6四完成設

3、計書 7-9 ，完成軸的設計五完成零件圖，并完成說明書的其余部分六整理計算中的有關內容，寫好說明書，并做好答辯準備七答辯，終結五設計要求設計過程參考設計指導書進行，在設計之前務必先通過讀并消化第一篇及相關內容機械設計課程設計計算說明書一、傳動方案擬定 . 4二、電動機的選擇. 5三、確定傳動裝置總傳動比及分配各級的傳動比. .7四、傳動裝置的運動和動力設計 . 8五、普通 V 帶的設計 .10六、齒輪傳動的設計.1 3七、軸的設計 . .18八、滾動軸承的設計 19九、聯軸器的設計 20 十、設計小 結 21計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第三組：帶式輸送機傳動裝置減速器設計、工作條件：載荷

4、平穩，使用年限 6 年，工作為二班工作制(連續 小時)，每月工作 20 天。、原始數據：滾筒圓周力 F=4000N；帶速 V=3m/s；滾 筒 直徑 D=500mm；方案擬定：采用帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應大起動轉矩工況要求，結構簡單，成本低，使用維護方便。1. 電動機 帶傳動4. 連軸器 5. 滾筒二、電動機選擇1、電動機類型和結構的選擇：選擇3. 圓柱齒輪減速器6. 運輸帶Y 系列三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單，工作可靠，價格低 廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要

5、求的機 械。2、電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：式( 1)： d a (kw) 由式(2) ： V/1000 (KW)由電動機至運輸帶的傳動總效率為：2總=× × × × 5式中： 1、 2、 3、 4、 5 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯軸器 和卷筒的傳動效率。取 =， ， . 5 . 6 則： 總=×××× =所以：電機所需的工作功率：Pd = FV/1000 總 =(4000 × 3)/(1000 ×= (kw)3、確定電動機轉速卷筒工作轉速為：n卷筒 60× 1000&

6、#183; V/ (· D)=(60× 1000× 3)/ ( 2·) = r/min根據機械課程設計手冊 4 表推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動 一級減速器傳動比范圍' =3。取帶傳動比 '= 。則總傳動比理論范圍為： a'。 故電動機轉速的可選范為N'd=I 'a×n卷筒=(6 24) ×= r/min則符合這一范圍的同步轉速有： 1000、 1500 和 3000r/min根據容量和轉速，由相關手冊查出三種適用的電動機型號： (如下表)方 案電 動機 型 號額定功率電動機轉速 (r/m

7、in)電動機 重量 N參考價格傳動裝置傳動比同步轉速滿載轉速總傳動比V 帶傳動減速器1Y160M2-215300029301252Y160L-415150014601443Y180L-61510009701953綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器傳動比， 可見第 方案比較適合。此選定電動機型號為 Y160L-4 電動機主要外形和安裝尺寸：其主要性能：中心高 H外形 尺寸 L×(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸D×E裝鍵部位尺寸F × GD160600×× 385254&

8、#215;2541542× 11012×8三、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：由選定的電動機滿載轉速 nm和工作機主動軸轉速 n1、 可得傳動裝置總傳動比為：ia=nm/n=nm/n卷筒總傳動比等于各傳動比的乘積 分配傳動裝置傳動比ia=i 0×i （式中 i 0、 i 分別為帶傳動和減速器的傳動比） 2、分配各級傳動裝置傳動比：根據指導書 P7表 1，取 i 0=（普通 V帶 i=2 4） 因為：ia i 0×i所以：i ia i 0四、傳動裝置的運動和動力設計： 將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸， 以及i 0, i 1， 為相鄰兩軸間的

9、傳動比 01，12， 為相鄰兩軸的傳動效 率 P， P， 為各軸的輸入功率（KW）T， T， 為各軸的輸入轉矩 （N·m）n,n , 為各軸的輸入轉矩 （r/min ） 可按電動機軸至工作運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數1、 運動參數及動力參數的計算 （ 1）計算各軸的轉數：軸： n =nm/ i 0=1460/=584 （r/min ） 軸： n = n / i 1 =584/= r/min 卷筒軸： n = n （2）計算各軸的功率： 軸： P=Pd× 01 =Pd× 1=×=（KW）軸： P= P×12= P × 2&

10、#215; 3=×× = （KW）卷筒軸： P= P ·23= P·2·4=×× =（KW）電動機軸輸出轉矩為： Td=9550· Pd/n m =9550×1460= N· m 軸： T= Td·i 0· 01= Td·i 0·1 =××= N·m 軸： T= T ·i 1· 12= T·i 1· 2·4=××× = N· m 卷筒軸輸

11、入軸轉矩： T = T·2·4 =×× = N ·m計算各軸的輸出功率： 由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率： 故： P'=P× 軸承=×= KWP'= P× 軸承=×= KW 計算各軸的輸出轉矩：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則： T'= T× 軸承=×= N ·mT' = T× 軸承=×= N ·m綜合以上數據，得表如下：軸名效率 P（ KW）轉矩 T （N·m）轉速 n傳動比效

12、率輸入輸出輸入輸出r/mini電動機軸1460軸584軸卷筒軸五 . V 帶的設計（1）選擇普通 V 帶型號由 PC=KA·P=× 15=18（ KW）根據課本 P134 表 9-7 得知其交點在 B型交界線處， 方案：取 B 型 V 帶確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速：則取小帶輪 d 1=140mmd2=n1·d1·（1- ）/n 2=i ·d1·（1- ）=× 140× =343mm由表 9-2 取 d2=343mm （雖使 n2 略有減少，但其誤差小于 5%，故允 許）帶速驗算： V=n 1·d1&#

13、183; / （ 1000× 60）=1460× 140· / （1000×60）= m/s介于 525m/s 范圍內，故合適確定帶長和中心距 a：（d1+d2） a02·（d1+d2）×（ 140+343） a0 2×（ 140+343）a0966初定中心距 a0=500 ，則帶長為2L 0=2·a0+·（d1+d2）+（ d2-d 1） /（4 ·a0）2=2×500+·（140+343）/2+（343-140）2/（4 ×500） = mm 由表 9-3 選用

14、 Ld=1600 mm的實際中心距a=a 0+（L d-L 0）/2=500+/2=驗算小帶輪上的包角 1 1=180-（d 2-d 1） × a=180-（343-140） × =>120 合適確定帶的根數Z=P C/ （P0+P0） ·K·KL）=18/ （+）×× ） =故取 7根 B型 V帶計算軸上的壓力由書 9-18 的初拉力公式有2F0=500·PC·（ K-1）/z · c+q · v 2=500 ×18×（） / （7×） +× =

15、N由課本 9-19 得作用在軸上的壓力FQ=2·z· F0·sin（ /2）=2×7×× sin2） = Nd0 ddr dkdhS21:25帶輪示意圖如下：S2六、齒輪傳動的設計：(1) 、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 小齒輪選硬齒面， 大齒輪選軟齒面， 小齒輪的材料為 45 號鋼調質， 齒面硬度為 250HBS，大齒輪選用 45 號鋼正火，齒面硬度為 200HBS。(1) 、初選主要參數Z 1=20 ， u= Z 2=Z1· u=20× =70查 P180 圖 P182 圖得H lim1 =5

16、75MPa H lim2 =560MpaF lim1 =250MPa F lim2 =225Mpa H 1 = H lim1 =× 575MPa H 2 = H lim2 =× 560MPa F 1 = F lim1 =× 250MPa F 2 = F lim2 =× 225MPa(2) 按接觸強度設計。 圓柱齒輪分度圓直徑 d 1 CmAd 3kT1 2·u 1 dH2 u取 H= H 2=小齒輪名義轉矩 T1=×106×P/n 1=×106×584=217×103 N ·mm=21

17、7 N ·m查 P180 表 8-15 表 8-14 得 A d= C m=1 取 b=，由于原動機為電動機，中等沖擊 , 選 8 級精度。荷載系數選 K=。(3) 計算小齒輪分度圓直徑 d 1 CmAd 3kT1 2·u 1 = d1= dH2 u1 確定模數由公式 m=d1/z 1=20=查 P144 表 8-1 取標準模數值 m=5 2 確定中心距a=m(z 1+z2)/2=5(20+70)/2=225 mm3 計算齒寬 b = d a=× 225=180 (mm)取 b1=185mm b 2=b=1804 計算零件尺寸4）校強度由課YFS1=,ha=m=5

18、d=mz=100p=5hf=db=d· cos s=5/2h=da=d+2ha=110e=5 /2c=df=u=225本 P180表查的核彎曲YFS2=,Cm=1，Am=帶入式課本（ 8-62 ）CmAKmT1YFS1bd1m1 12.6 3 1.5 217.33 4.38180 97.28 5=< F1CmAKmT1YFS2bd1m1 12.6 3 1.5 217.33 3.38180 97.28 5=< F2故滿足齒根彎曲疲勞強度要求軸的設計輸出軸的設計計算（1）確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動軸承 2 軸 3 齒輪 4 套筒 6 密封蓋7 鍵 8

19、軸承端蓋 9 軸端擋圈 10 半聯軸器（2）按扭轉強度估算軸的直徑選用 45#調質，硬度 217255HBS 軸的輸入功率為 P = KW轉速為 n = r/min根據課本 P205( 13-2 )式，并查表 13-2 ，取 c=1101103 12.89128.0451.17 mm(3) 確定軸各段直徑和長度 1 從聯軸器開始右起第一段，由于聯軸器與軸通過鍵聯接，則軸應該增加5%，取55mm，根據計算轉矩 TC=KA×T=×=，查標準 GB5014 85，選用 HL4彈性聯軸器，半聯軸器長度為 l 1=84mm軸, 段長 L1=82mm2 右起第二段，考慮聯軸器的軸向定位

20、要求，該段的直徑取62mm根, 據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸 器左端面的距離為 15mm，故取該段長為 L2=58mm3 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力， 而軸向力為零，選用 6213 型軸承，其尺寸為 d×D×B=65× 120× 23，那么 該段的直徑為 65mm，長度為 L3=454 右起第四段， 該段裝有齒輪， 并且齒輪與軸用鍵聯接， 直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為350mm，則第四段的直徑取70mm,齒輪寬為b=180mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為 L4=1

21、78mm5 右起第五段， 考慮齒輪的軸向定位 , 定位軸肩， 取軸肩的直徑為 D5=80mm ,長度取 L5=15mm6 右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處， 取軸徑為 D6=65mm，長度 L6=50mm(4) 求齒輪上作用力的大小、方向1 大齒輪分度圓直徑： d1=350mm2 作用在齒輪上的轉矩為： T1 = ×105N·mm3 求圓周力： Ft=2T2/d 2=2×× 105/350=4 求徑向力 Fr=Ft ·tan =×tan20 0 =1876N（5）軸長支反力 根據軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立

22、力 學模型。水平面的支反力： RA=RB=Ft /2 = 2577 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 Fa=0那么 RA'=RB' =Fr ×121/242= 938 N（6）畫彎矩圖右起第四段剖面 C 處的彎矩：水平面的彎矩： MC=RA× 121= Nm垂直面的彎矩： MC1'= MC2' =RA'× 76= Nm合成彎矩：（7）畫轉矩圖： T= × 103×P2/n 23=×103× = N· m（8）畫當量彎矩圖 因為是單向回轉，轉矩為脈動循環， = 可得右起第四段剖面 C 處的當量彎矩：（9）判斷危險截面并驗算強度1 右起第四段剖面 C 處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大， 所以剖面 C 為危險截面。已知 M'' C2= , b=650 Mpa -1 =60Mpa則： e= M'' C2/W= M''C2/ · D43) =×1000/ ×703)=< -1 2 右起第一段 D 處雖僅受轉矩但其直徑較小，故該面也為危險截面：3e= MD/W= MD/ ·D13) =× 1