带式输送机传动装置机械课程设计说明书

机 械 课 程 设 计 说 明 书 课程设计题目：带式输送机传动装置 姓 名：
学 号：
专 业：机械设计制造及其自动化 完成日期：2014 中国石油大学（北京）远程教育学院 机械课程设计说明书 一、前言 (一) 设计任务 设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知运输带输送拉力F=2.6KN，带速V=1.45m/s，传动滚筒直径D=420mm（滚筒效率为0.96）。电动机驱动，预定使用寿命8年（每年工作300天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。动力来源：电力，三相交流380/220伏。

图1 带式输送机的传动装置简图 1、电动机；
2、三角带传动；
3、减速器；
4、联轴器；
5、传动滚筒；
6、皮带运输机 表1 常用机械传动效率 机械传动类型 传动效率η 圆柱齿轮传动 闭式传动0.96—0.98（7-9级精度）
开式传动0.94—0.96 圆锥齿轮传动 闭式传动0.94—0.97（7-8级精度）
开式传动0.92—0.95 带传动 平型带传动 0.95—0.98 V型带传动 0.94—0.97 滚动轴承（一对）
0.98—0.995 联轴器 0.99-0.995 表2 常用机械传动比范围 传动类型 选用指标 平型带 三角带 齿轮传动 功率（KW）
小（20）
中（≤100）
大（最大可达50000）
单级传动比 （常用值）
2--4 2--4 圆柱 圆锥 3--6 2--3 最大值 6 15 10 6--10 (二) 设计目的 通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。

(三) 传动方案的分析 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。

二、传动系统的参数设计 (一) 电动机选择 1、电动机类型的选择：
Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择：
①传动装置的总效率η：
查表1取滚筒效率为0.96，皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。

η=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945 ②工作机所需的输入功率Pw：
Pw=(FwVw)/(1000ηw) 式中，Fw=2.6 KN=2600N，Vw=1.45m/s，ηw=0.96，代入上式得 Pw=(2600*1.45)/(1000*0.96)=3.9271 KW ③电动机的输出功率：
PO= Pw /η=3.9271/0.8945=4.3903KW 选取电动机额定功率Pm，使电动机的额定功率Pm＝（1～1.3）PO ，由查表得电动机的额定功率P＝5.5KW。

3、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
nw=60*1000V/（πD）=60×1000×1.45/（π×420）=66r/min 由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=3~6。取V带传动比i2=2~4，则总传动比范围为i=6~24。

故电动机转速的可选范围为n=（6~24）×66=396~1584r/min。

4、确定电动机型号 根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min 、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速1440r/min 。

主要参数：额定功率5.5KW，满载转速1440r/min，电动机质量68kg。

电动机（Y132S-4）的主要外形尺寸和安装 (二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1、总传动比：i =1440/96=22 2、分配各级传动比：
因i= i1* i2，根据有关资料，单级减速器i=3~6合理，这里取i1 =5，i2=15/5=4.4。

(三) 运动参数及动力参数计算 1、各轴转速（r/min）
Ⅰ轴 n1=nm/i 2=1440/4.4=330r/min Ⅱ轴 n2= n1/ i1= nw =66 r/min 2、计算各轴的功率（KW）
电动机的输出功率PO=4.3903KW Ⅰ轴 PI=4.3903×0.96=4.2147KW Ⅱ轴 PⅡ= PⅠη1η2=4.2147×0.99*0.97=4.0474KW （η1为轴承传动效率，η2为齿轮传动效率，η3联轴器传动效率）
卷筒轴 Pj= PⅡ*η1*η3=4.0474×0.99×0.99=3.9699KW 3、计算各轴扭矩（N·mm）
Ⅰ轴 TI=9550×PI/nI=9550×4.2147/330=121.9709N·m Ⅱ轴 TⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×4.0474/66=585.6465N·m 卷筒轴Tj=9550×Pj/nj=9550×3.9699/66=573.955N·m 将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：
表3 运动和动力参数表 参数 轴名 电动机轴 Ⅰ轴 Ⅱ轴 卷筒轴 转速n/r•min-1 1440 330 66 66 功率P/kw 4.3903 4.2147 4.0474 3.9669 转矩T/N•m 29.1162 121.9709 585.6465 573.955 传动比i 4.4 5 1 三、传动零件的设计计算 （一）Ｖ带传动的设计 1、确定计算功率 工作情况系数查文献[1]表11.5知：
=1.1。

=1.1×4.3903=4.8293kw 2、选择带型号 根据Pc =4.8293kw，nm＝1440r/min，查文献[1]图11.15，初步选用普通B型带。

3、选取带轮基准直径 查文献[1]表11.6选取小带轮基准直径=125mm，则大带轮基准直径=4.4*（1-0.01）*125=544.5mm。

式中，为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取=530mm。

大带轮转速=336.2264 r/min 4、验算带速v 9.42 m/s 在5～25m/s范围内，Ｖ带充分发挥。

5、V带基准长度和中心距 求327.5mm 202.5mm 根据文献[1]中式11.20，初定=982.5mm 取a=1000mm。

由文献[1]中式11.2带长 3682.5971mm 由文献[1]中图11.4定相近的基准长度Ld=3550mm，再由式（11.3）计算实际中心距 =1240mm 6、验算包角，由式（11.4）得 =160.4032O>，合适 7、确定v带根数z 带速9.42m/s 实际传动比=4.2828 查表11.8单根v带功率=1.60KW；
查表11.7包角系数=0.95；
查表11.12带长度系数=1.1，查表11.10，，则由公式得=2.8352 故选3根带。

8、确定带的张紧力F0（单根带）
查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得单根V带的张紧力 =153.7271 N 轴上载荷=2*10*71.03*sin80.45o=909.4495 N （二）齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮材料及精度等级 根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面，齿面硬度<=350HBS。小齿轮：45钢，调质，HB1=220；
大齿轮：45钢，正火，HB2=190。

查文献[1]表12.14，得=1.1，=1.4。

查文献[1]图12.17和12.23知 =555MPa，=530Mpa；
=190Mpa，=180Mpa。

故：[]1=/=504.5Mpa，[]2=/=481.8Mpa；

[]1=/=135.7 Mpa，[]2=/=128.5 Mpa。

由于硬度小于350HBS，属软齿面，所以按接触强度设计，再验算弯曲强度。

2、按齿面接触强度计算 设齿轮按8级精度制造。查文献[1]表12.10，12.13，取载荷系数K=1.2，=0.4。

3、确定有关参数和系数 （三）轴的设计计算 1 、输入轴的设计计算 ⑴、按扭矩初算轴径 选用45钢，调质，硬度217~255HBS，文献[1]表16.2取c=110，初步确定Ⅰ轴的直径≥ ＝110*（4.4736/480）1/3 =23.1㎜。

由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取=24.717㎜ ∴选d1=25mm 初步确定Ⅱ轴的最小直径 =39.05mm, 同样增大轴径5%~7%，取=45㎜ ⑵、轴的结构设计 ①轴上零件的定位，固定和装配 由于本设计中为单级减速器，因此可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定；
两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定。轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。

②确定轴各段直径和长度 Ⅰ轴：300mm Ⅱ轴：320mm 四、滚动轴承的选择 (一) 计算输入轴承 选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm。

(二) 计算输出轴承 选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。

五、键联接的选择 本设计均采用：普通圆头平键。

普通平键——用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。

构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩 型式：大齿轮处选择圆头A型（常用）；

为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择C型键。

1、输出轴与带轮联接采用平键联接 键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。

装配图中该键零件选用GB1096-79系列的键12×56，查得：键宽b=12，键高h=8，并根据轴长确定键长。

六、绘制零件结构图：大小齿轮的零件图，计算机操作 （2）、小带轮结构设计：
项目 设计与说明 主要结果 结构尺寸计算 查《机械工程设计基础》表14-3 Y132S-6，D＝38 mm 已设计好 外径 轮厚B＝78mm 内孔径D=38mm 内孔径长L＝57mm 结构设计及零件图 （3）、大带轮结构设计：
项目 设计与说明 主要结果 结构尺寸计算 查《机械设计手册》表14.1-24得：D=，S=14 查《机械工程设计基础》图9-4-1及公式得：B＝70mm 查《机械工程设计基础》表9-4-1得：外径 普V带轮基准线上槽深，基准直径 轮缘厚，基准下槽深hf=8.7mm H=ha+hf=2.75+8.7=10.45mm 取107mm 内孔径：D＝25mm 内孔径长：L=50mm 轮厚：B＝70mm 辐板厚度：S＝14mm 轮毂直径：dh=50mm 外径：＝205.5mm 基准直径：
基准线下槽深：hf=8.7mm 轮缘厚：
基准线上槽深：
结构设计及零件图 七、箱体、箱盖主要尺寸计算 减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 大端盖分机体采用配合. 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。

因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm 为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性. 铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便. 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固 B 油螺塞：
放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。

C 油标：
油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。

油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出. D 通气孔：
由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. E 盖螺钉：
启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。

钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹. F 位销：
为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度. G 吊钩：
在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体. 八、轴承端盖 九、减速器的附件的设计 1、挡圈：GB886-86 查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58；

2、油标：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20；

3、角螺塞：M18×1.5 ：JB/ZQ4450-86。

这次关于带式运输机上的单级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 十、设计小结 1. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《材料力学》、《公差与配合》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。

2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。

3. 在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

4. 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助. 5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。

十一、设计参考文献目录 [1] 邱宣怀，郭可谦，吴宗泽等. 机械设计（第四版）.北京：高等教育出版社，2007. [2] 王旭，王积森，周先军等. 机械设计课程设计. 北京：机械工业出版社，2005.