1、機械設計基礎課程設計設計說明書學院： 冶金工程學院 系： 冶金工程 專業： 冶金工程 設計者： 王超 指導教師： 許愛瑾 2015年 6 月 24 日 安 徽 工 業 大 學目 錄目錄··································

2、3;································11.設計任務書················&#

3、183;············································22.電動機的選擇計算···

4、83;·················································

5、83;·33.傳動裝置高、低速軸的轉速、轉矩與效率計算·······························4.傳動皮帶和齒輪零件的設計計算···········

6、·······························5.軸的設計計算·················

7、3;·········································6.滾動軸承的選擇與壽命計算······&#

8、183;········································7.鍵聯接的選擇和驗算·······

9、83;·············································8.聯軸器的選擇···&

10、#183;·················································&

11、#183;·····參考文獻···········································

12、83;·····················1. 機械設計基礎課程設計任務書課程設計題目：膠帶運輸機的傳動裝置設計設計題號： 6號 姓名： 王超 學號： 129014142 已知條件（見分配給每個學號的數據表）：1 輸送帶工作拉力F= 4.5 kN；2 輸送帶工作速度：V= 1.5 m/s；（允許輸送帶速度誤差為±5%）；3 滾筒直徑D= 320 mm；4 滾筒效率w=0.

13、96（包括滾筒軸承的效率損失）工作條件：見下表； 設計工作量： 減速器裝配圖一張（A1號圖幅，繪三視圖。注意圖面布置，使其飽滿均勻。技術特性、技術條件、標題攔書寫必須規范）； 零件工作圖2張（A3圖幅低速軸與大齒輪，圖中必需有齒輪參數表）； 設計說明一份（正文5000字，約15頁）。工作條件工作期限5年（每年300天）檢修期間隔1年工作條件兩班工作載荷性質空載啟動、單向連續運轉、載荷平穩生產批量小批量生產動力來源三相交流電、電壓220/380V2. 電動機的選擇計算計算過程計算結果2.1選擇電動機的轉速2.1.1計算滾筒的轉速帶式輸送機的傳動方案示意圖見設計任務書。滾筒的直徑和工作帶的帶速已知

14、滾筒轉速計算如下：2.2.2選擇電動機的類型及同步轉速因考慮帶式輸送機需要較大的轉矩，而對轉速要求不高，故選擇電動機的步驟如下：選擇電動機的類型因考慮工作條件為空載啟動、單向連續運轉、載荷平穩，所以選擇三相異步電動機，封閉自扇冷式結構，380，系列，同步轉速確定為。計算傳動裝置的總效率（參考手冊P4 表1-5）傳動裝置的結構簡圖如設計任務書圖。總效率的計算如下：其中：帶的傳動的效率；0.96 一對滾動軸承的效率；0.99 閉式齒輪傳動效率；0.98 彈性柱銷聯軸器的效率；0.995滾筒的效率。0.96確定所需電機的功率 （kW） （kW）工作機實際需要的輸入功率，kW，為工作機實際需要的電動機

15、輸入功率，kW。滾筒的轉速為： （注意：寫出公式后接著寫出帶入數值的算式，不能直接寫結果，否則成績降一個等級）傳動總效率為：計算過程計算結果.確定電機的型號所選電動機的額定功率應該等于或稍大于工作要求的功率。因為滾筒的轉速。擬選擇同步轉速系列的電動機，由表12-1【2】 （2表示參考文獻2，所使用機械設計課程設計手冊）選擇系列三相電動機132M-4 型，其額定功率為 ,滿載轉速。由表12-2、3、4、5【2】查得中心高H、軸伸尺寸E、鍵連接尺寸F。注意：1、小帶輪的半徑應該小于中心高H； 2、小帶輪的寬度應與軸伸尺寸相當，這就要求帶的根數不能太大。如果小帶輪寬度寬度大于軸伸尺寸，應設法將帶數減

16、小。 3、鍵連接尺寸應該和高速軸鍵槽相應。選4極或6極，1000或1500轉的，并盡量選擇1500轉。電機型號為：132M-4 型;額定功率為: ;滿載轉速：。中心高H132 mm軸伸尺寸E80 mm鍵連接尺寸F= 10 mm。3. 傳動裝置的運動和動力參數計算計算過程計算結果3.1總傳動比的計算 3.2各級傳動比的分配根據表2-2.1和各級傳動間的尺寸協調、結構均勻，滿足，所以帶和減速器分配如下： （24，最大是7）； （3 5，最大為8，并且最好使得齒數互質）。3.3傳動裝置的運動和動力參數的計算各軸的轉速計算根據總的傳動比及各級傳動比的分配，計算各軸的轉速如下：電機：；減速器高速軸：；減

17、速器低速軸：；滾筒的轉速：。各軸的輸入功率和轉矩表3-1 各軸的輸入功率和轉矩功率（KW）轉矩(N·M)電機（kW）高速軸（kW）低速軸=7.20.990.98=6.99（kW）總傳動比：各級傳動比分配： 注意：1、帶設計好后，檢驗傳動誤差是否超標。否則，就要對初設傳動比進行修正，主要是調整大小帶輪直徑。2、齒輪設計完了后，檢驗總的傳動誤差是否超標（允許輸送帶速度誤差為±5%）。3、若提高傳動裝置精度，則需要在帶設計完后進行本節計算。4、功率和轉矩的計算理論上是按照實際需要功率進行計算，但是實際生產和使用中，為了使所設計的傳動裝置具有一定的超載能力，此處按額定功率和額定轉矩

18、計算。4 傳動零件設計計算計算過程計算結果4.1 減速器以外傳動零件的設計計算 電機傳動形式的選擇從傳動的形式和經濟效性考慮，確定由電動機傳動帶，所以帶輪的小帶輪轉速。 計算功率并選取帶型號根據工況確定工況系數工作班制為2班制工作時間16小時載荷平穩根據表8-31查得 ，故 根據 kW和小帶輪轉速 r/min，由圖8-101可知，工作點處于 BC 型相鄰區之間，可取B 型和C 型分別計算，最后擇優選用。本設計為減少帶的根數，現取 B 型帶。 確定帶輪的基準直徑與帶速驗算根據所選電機的型號可知，電機中心高為 132 ，又傳動比確定為 ，所以小帶輪的直徑取為160 。根據小帶輪的直徑，確定大帶輪的

19、直徑，滑動率為0.015 1 大帶輪的直徑由表8-4 1 取 475 。此時從動輪實際轉速轉速誤差 <5%，合適。根據公式：1 符合設計要求： 初定中心矩 2現根據結構要求，取 500 mm選擇由電動機傳動V帶參考教材P147例題1。確定帶的截型：帶的帶型為B 型確定小帶輪直徑:大帶輪直徑（半徑一般小于減速器中心高）:注意：因為整個傳動裝置允許的傳動誤差為5%，所以齒輪齒數圓整就要和此處能夠相消一部分誤差。注意：若帶速沒有在此范圍內，應重新進行設計。主要是調整帶輪直徑或者重新選擇電動機或重新進行傳動比的分配。計算過程計算結果 初算帶的基準長度 mm由表811，選取帶的基準長度 mm。 實

20、際中心矩和小帶輪包角 中心矩可調整，則 mm小帶輪包角： ，大于1200，能滿足要求。 單根V帶所能傳遞的功率和增量根據1440 r/min和160 mm查表82a1，用插值法求得 3.64 kW。已知 B 型V帶，小帶輪轉速 r/min，傳動比 3 ，查表82b1得： 0.46 kW。 計算V帶的根數 由表851查得 0.92 ；由表861查得 1.0 ，故 2.43 取z 3 根。所采用得V帶為 B-2240×3。 作用在帶輪軸上的力 由式（817）1求單根V帶的張緊力帶傳動的中心距為：596.46mm確定V帶的根數：Z3V帶型號： B-2240×3（例如：B1600&

21、#215;3）計算過程計算結果 1 （式中q-V帶每米的重量）查表881 得q 0.17 kg/m，故 N 所以作用在軸上的力為 N 帶輪的結構和尺寸設計 小帶輪的尺寸，基準直徑為參照表 12-1 以及表 12-3 電機的外型及安裝尺寸可知：Y132M-4型電機的基本尺寸為：軸伸直徑： 38 ;軸伸長度： 80 ;中心高： 132 ;所以小帶輪的軸孔直徑 38 ，轂長應小于 80 。根據以上參數及表8-71 ，確定小帶輪的結構為輻板輪，輪槽尺寸及輪寬按表8-71 計算，并參照圖8-121 帶輪的典型結構，得到如圖的簡圖。其中小帶輪的各尺寸如表4-1。 表4-1：小帶輪的基本尺寸槽型輪寬B基準直

22、徑輪轂孔徑輪轂寬腹板厚B63160387612.629bdhaHfede14.071512.51934167.5 大帶輪的尺寸計算方法同小帶輪：大帶輪的基準直徑 475 。其結構簡圖如圖4-2。大帶輪的各尺寸如表4-2。表4-2：大帶輪的基本尺寸槽型輪寬B基準直徑輪轂孔徑輪轂寬腹板厚B45475286012.629bdhaHfede14.071512.51938°482.5帶的張緊力F0：F0= 288.43 N作用在軸上的力= 1670.59 N課程設計A必有帶輪設計，課程設計B，可沒有此項設計。小帶輪的基本尺寸：如表4-1、圖4-1。參考教材132P133圖表。大帶輪的基本尺寸：

23、如表4-2、圖4-2。計算過程計算結果4.2 減速器內的零件設計選擇齒輪材料、確定許用接觸應力根據工作要求，小齒輪選用 45 鋼，調質，硬度為 260 HBS；小齒輪選用 45 鋼，調質，硬度為 220 HBS；由表951的公式，可確定許用接觸應力：小齒輪3800.7HBS MPa大齒輪3800.7HBS MPa選擇齒數和齒寬系數由于減速器是閉式傳動，可選取 0.40 ,考慮加工和制造方便，取齒寬系數 0.4 。 確定載荷系數 因齒輪相對軸承對稱布置，且載荷角平穩，故取 1.35 。 計算中心距 mm 選擇齒數并確定模數取 23 ，則 。與互質。 mm取標準模數（表911）， 2.5 mm。

24、齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑中心距： mm大齒輪寬度 mm硬度可自己確定注意：1、所選取模數必須大于計算模數，若想調小模數，需要對之前的設計數據進行調整。2、當為小數時，盡量取偶數。3、 2.5 mm 57 mm= 62 mm 307 mm 312 mm 183 mm 77 mm72 mm圓整為整數計算過程計算結果小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高，為補償裝配誤差，避免工作時在大齒輪齒面上造成壓痕，一般應比寬些，取 5 72+5=79 mm 確定齒輪精度等級 齒輪圓周速度 或 根據工作要求和圓周速度，由表9-31選用9 級精度。 齒輪彎曲強度驗算1、確定

25、許用彎曲應力根據表9-7【1】查得 2、查齒形系數，比較小齒輪23 ，由表9-61查得2.70 ；小齒輪 124 ，由表9-61查得2.20 。 因 ，所以應驗算 小 齒輪。3、驗算彎曲應力 計算時應以齒寬帶入，則88.25MPa< 192 MPa，安全。或 MPa< MPa，安全。齒輪精度等級：9經強度校驗，齒輪輪齒滿足彎曲強度要求。齒輪機構見手冊P163表11-6計算過程計算結果4-3軸的設計計算（1）減速器高速軸的設計選取軸的材料因為該軸無特殊要求且精度要求較，所以選取 45 鋼， 調質處理 （熱處理），由表12-21查得118-107 估算最小軸徑按扭轉強度式估算最小軸徑

26、由于V帶輪配合段直徑處有一鍵槽，應增大3%按軸的標準調整 mm 高速軸的結構設計、受力分析及強度校驗根據帶輪的大小，初選軸承為6028型，則高速軸基本尺寸如圖4-3所示：按照以上的軸的結構，畫出軸的計算簡化式：如圖4-4所示：圓周力Ft=徑向力由齒輪徑向力和帶壓軸力引起的垂直面彎矩圖 由齒輪圓周力引起的水平面彎矩圖計算過程計算結果軸的扭矩圖T=146360N·mm合成彎矩圖M1= MH1=142001N·mm當量彎矩圖 N·mm 確定危險截面，根據當量彎矩圖，彎矩的危險截面位于圖中彎矩最大處。1、低速軸6段，高速軸5段即可。2、進行軸的設計必須先計算部分箱體主要結

27、構尺寸（鑄造）（說明書附表）（手冊P158表11-1、2、3、4、5）3、在估算最小軸徑后，為確定軸向尺寸，一般在此時需要初繪裝配底圖1（P205圖16-4，中心線，）計算過程計算結果（2）減速器低速軸的設計估算最小軸徑按扭轉強度式估算最小軸徑 由于V帶輪配合段直徑處有一鍵槽，應增大3%按軸的標準調整 低速軸的結構設計、受力分析及強度校驗根據帶輪的大小，初選軸承為6214型，則高速軸基本尺寸如圖4-3所示：按照以上的軸的結構，畫出軸的計算簡化式：如圖4-4所示：圓周力徑向力由齒輪徑向力和帶壓軸力引起的垂直面彎矩圖MV=Fr·b=1869.1×60=112146 N·

28、;mm由齒輪圓周力引起的水平面彎矩圖MH=Ft·b=4995.4×60=299724 N·mm軸的扭矩圖T=766079 N·mm經過有關計算，高速軸滿足要求。經過有關計算，低速軸滿足要求。低速齒輪鍵的選擇：A型圓頭普通平鍵，標記示例：GB/T 1096 鍵16×10×100計算過程合成彎矩圖當量彎矩圖 確定危險截面，根據當量彎矩圖，彎矩的危險截面位于圖中彎矩最大處。查表得 =65根據高速軸的結構簡圖可知，該齒輪軸中齒輪的齒根圓直徑為 305 mm ，滿足要求。4-4 滾動軸承的選擇 由于 高速軸選用深溝球軸承 低速軸選用深溝球軸承4

29、-5 鍵的選擇與校核 鍵選為A型圓頭普通平鍵大帶輪與高速軸連接鍵：因軸徑d為 28 ，所以查表7-21的鍵的基本尺寸為： （其中，可比軸上零件的輪轂短些。）根據軸的尺寸和齒輪材料為鋼材，按輕微沖擊載荷，查表7-31得 60 MPa 。鍵連接擠壓強度校核： 鍵連接的剪切強度校核： 鍵的強度足夠，鍵連接安全。大齒輪與低速軸連接鍵：（同上）小帶輪與電機軸連接鍵：（同上）低速軸與聯軸器連接鍵：（同上）4-6 聯軸器的選擇 根據低速軸的扭矩要求，查表可知，選擇聯軸器為HL3型彈性柱銷聯軸器，其基本尺寸如下：（1）計算載荷由表查得載荷系數K=1.3計算轉矩Tc=K×T=669.39Nmm (2)

30、選擇聯軸器的型號軸伸出端安裝的聯軸器初選為LT8型彈性柱銷聯軸器（GB/T4323-2002），公稱轉矩Tn=710Nm，許用轉速n=3000r/min，Y型軸孔，主動端孔直徑d=48mm，軸孔長度L1=112mm。從動端孔直徑d=40mm，軸孔長度L1=112mm。Tc=669.39Nm<Tn=710Nmn=89.9r/min<n=3000r/min5 其他零件設計計算過程計算結果5-1 箱體及其配套零件設計根據低速軸的上的轉矩，確定箱體及配套零件如下表：表5-1圓柱齒輪減速器鑄鐵箱體的結構尺寸名稱符號設計選用值下箱座壁厚 8 mm上箱座壁厚 8 mm下箱座上部凸緣厚度 12 m

31、m上箱蓋凸緣厚度 12 mm地腳螺栓底腳厚度 20 mm箱座上的肋厚 6.8 mm箱蓋上的肋厚 6.8 mm單級圓柱齒輪減速器中心距 184 mm地腳螺栓直徑 20 mm Mm安裝地腳螺栓孔徑 22 mm地腳凸緣上的沉頭座直徑 36 mm地腳凸緣尺寸（扳手空間） 26 mm 24 mm地腳螺栓數目 4軸承旁的聯接螺栓直徑 16 mm安裝軸承旁的聯接螺栓孔徑 17.6 mm軸承旁凸臺上的沉頭座直徑 30 mm軸承旁凸臺的凸緣尺寸（扳手空間）22 mm 20 mm上下箱聯接螺栓直徑 12 計算過程計算結果安裝上下箱聯接螺栓的孔徑 13.2 上下箱凸緣上的沉頭座直徑 22 上下箱聯接螺栓處的的凸緣尺寸（扳手空間） 18 16 mm檢查孔蓋螺釘直徑 7 mm檢查孔蓋螺釘數目4 圓錐定位銷直徑 8 m