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1、机械设计课程设计计算说明书机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动装置的设计材料学院材料学院 系（院）系（院）09 成型四班成型四班 设计者：欧阳武光设计者：欧阳武光指导教师：刘琼指导教师：刘琼2012年年 6月月 9日日(长安大学材料学院长安大学材料学院)2机械课程设计课程设计任务书机械课程设计课程设计任务书题目：题目：带式运输机传动装置的设计1.1.带式运输机工作原理带式运输机工作原理 2.已知条件已知条件1)工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35； 2)使用折旧期；8 年； 3)检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 4)
2、动力来源：电力，三相交流电，电压 380/220V； 5)运输带速度容许误差：5%； 6)制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3 设计数据设计数据参数数值运输带工作拉力 F/KN4000运输带工作速度 v/(m/s)11.6卷筒直径 D/mm400注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在 F 中考虑。4.传动方案传动方案3目目 录录一、传动装置的总体设计一、传动装置的总体设计二、传动件的设计计算二、传动件的设计计算三、减速器装配草图的设计三、减速器装配草图的设计四、轴的设计计算四、轴的设计计算五、装配草图五、装配草图六、减速箱体的结构尺寸六、减速箱体的结构尺寸七、润滑油的选择七
3、、润滑油的选择八、转配图和零件图八、转配图和零件图附录附录参考文献参考文献4一、传动装置的总体设计一、传动装置的总体设计1、传动方案的确定传动方案的确定在各个传动方案中选择二级展开式圆柱齿轮减速器二级展开式圆柱齿轮减速器，其主要特点是：传动比一般为 840，用斜齿、直齿或人字齿，其中高速级一般用斜齿，低速级可做成直齿，结构简单， 应用广泛；它是二级齿轮减速器中应用最广泛的一种，齿轮相对轴承为不对称布置，因而 沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度，高速级常用圆柱斜齿轮，低速级可用直齿轮。 高速级齿轮布置应远离输入端，这样，轴的扭转变形将能减小轴的弯曲变形引起的载荷沿 齿宽发布不均现象。用于比较
4、平稳的场合。如下图为其传动方案简图：52、电动机的选择、电动机的选择因为动力来源：电力，三相交流电，电压 380/220V；所以选用常用 的封闭式系列的 交流电动机。 1)电动机容量的选择电动机容量的选择 1） 工作机所需功率 Pw 由题中条件 查询工作情况系数 KA （1P187表 7-3） ，查得 K A=1.4设计方案的总效率 n0=n1*n2*n3*n4*n5*n6nn本设计中的联轴器的传动效率（2 个） ， 齿轮的传动效率联齿（2 对） ， 其中=0.99（两对联轴器的效率取相等） 联=0.98（123 为减速器的 3 对轴承） =0.96（卷筒123承轴卷筒的一对轴承） =0.97
5、（两对齿轮的效率取相等）齿=总联23 123齿联轴承卷筒=96. 0*97. 0*99. 0*98. 0*99. 023=0.832） 电动机的输出功率Pw=kA* 卷筒1000FVPdPw/ 总Pd7.711KW 2电动机转速的确定电动机转速的确定 由 v=1.6m/s 求卷筒转速 nwV =1.6 =nw=76.43r/min1000*60wdnnd（i1i2in）nw 因为二级圆柱齿轮减速器的传动比一般为 840，故电动机转速的可选范围为：nmn*(840)（764.323821.6）r/min.综上所述,得出结论:符合这 范围的电动 机同步转速 有 1000、1500 两种，通过 对比
6、选择同 步转速为1000r/min 的较合适， 故拟选用电 动机类型为：=0.83总Pd7.711KWnw=76.43 r/min6Y160M-6额定功率为 11KW，满载转速为=970r/minmn由（2P167表 12-1）查出电动机型号为 Y160M-6,其额定功率为 11kW，满载转速 940r/min。基本符合题目所需的要求。电动机 型号额定功 率/KW满载转速 r/min堵转 转矩额定 转矩最大 转矩额定 转矩质量 /KgY160M-6,119702.02.0147三三 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比及其分配 1 计算总传动比计算总传动
7、比 由电动机的满载转速 nm 和工作机主动轴转速 nw 可确定传动装置应有的总传动比为：nm/nw nw76.43 nm970r/min i12.69总i2 合理分配各级传动比合理分配各级传动比 由于减速箱是展开式布置，所以 i1（1.3-1.5）i2。 因为 i12.69，取 i13，估测选取 i1=4.42 i2=2.94 速度偏差为 0.5%，所以可行。 3 各轴转速、输入功率、输入转矩各轴转速、输入功率、输入转矩 转速的计算转速的计算 （1）电动机转轴速度 n0=970r/min 高速 I n1=970r/min 中间轴 II n2=219.46r/min 0inm11 in低速轴 I
8、II n3= =74.95r/min 卷筒 n4=74.95r/min。各轴功率22 in其中,i1、i2依次为、轴，、轴间的传动比（2）各轴功率： 高速 I PI=Pd01 =7.7110.990.98=7.48kw； 中间轴 II PII=PI12=7.4 80.980.97=7.1 1kw； 低速轴 III PIII=PII23 =7.110.980. 970.96=6.49kw ； 式中，Pd为电动 机轴输出的功率， kw；PI、PII、PIII 为、轴 的输入功率； 01、12、23 依次为电动机轴 与 I 轴，、 轴，、轴间 的传动效率。 （3）各轴转矩 电动机转轴 Td9550P
9、d/nm 9550*7.711/970 75.918Nm； 高速 I TI=Td01=75.91 8*0.99*0.98=73. 655Nm；电动机型号Y160M-6传动比 13i1=4.42 i2=2.947各轴速度 n0=970r/min n1=970r/min n2=219.46r/min n3=74.95rr/min n4=74.95rr/min各轴功率 P1= 7.48KwP2=7.11Kw P3=6.49Kw 各轴转矩 Td75.918NmT1=73.655 N m中间轴 II T2=309.474 TII=TIi112=73.6554.420.980.97=309.474Nm 低
10、速轴 III T=TIIi223 =309.4742.940.980.970.96=830.310Nm； 式中，Td为电动机轴的输出转矩， ；T、TII、T为、轴的 输入转矩.项 目电动机轴高速轴 I中间轴 II低速轴 III转速 （r/min）970970219.4674.65功率（kW）7.7117.487.116.49转矩 （Nm）75.91873.655309.474830.310传动比114.422.94二、传动件二、传动件的设计计算的设计计算小齿轮传递的转 矩。由前一节 运动参数计算,己 知TI=73.655Nm=7.3655 410NmmTII=309.474Nm=3.09N51
11、0mmA 高速齿轮的计算输入功率小齿轮转速齿数比小齿轮转矩载荷系 数7.48KW970r/min4.4275.918 Nmm1.31 选精度等级、 材料及齿数 1） 材料及热 处理； 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8240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。见附录齿轮常用材料及选择原 则 2） 精度等级选用 7 级精度； 3） 试选小齿轮齿数 z122，大齿轮齿数 z299 的； 2 按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据 进行计算。按1P114式 7-5 计算，即 dt2.32
12、*321 HEdtZ uuTK 3 确定公式内的各计算数值 1）T2=309.474 NmT3=830.310N m7 级精度；z122 z299（1）试选 Kt1.3 （2）选取尺宽 系数d1 （3）查得材料 的弹性 影响系 数 ZE18 9.8Mpa按齿面硬 度查得小齿轮的 接触疲劳强度极Hlim1600 MPa；大齿轮的 解除疲劳强度极 限Hlim2550MP a； （4） 计算应 力循环次 数 (I 轴上小齿轮) N1=60n1 jLh=609701 (283008)= 2.235109 (II 轴上大齿轮) N2=60 2191(2893008)=5.046108此式中 j 为每转一
13、圈同一齿面的啮合次数。Lh为齿轮的工作寿命，单 位小时 （5）查得接触疲劳寿命系数 ZN10.90ZN20.95 （6）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1，安全系数 S1，S 由1P120表 7-9 的 1 = KHN1Hlim1 /S=0.90*600MPa=540MpaH2= KHN2Hlim2/S=0.95*550MPa=522.5MPaH由1P118式 7-8a 得 2） 计算 （1）试算小齿轮分度圆直径 d1td1tmmmm775.575 .5228 .189 5 . 4*1 ) 15 . 4(*10*366. 7*3 . 132.2324 （2）计算圆周速度V=3.1457.7
14、75970/(601000)=2.93m/s1211 60 1000td n （3）计算齿宽 b 及模数 mb1=d d1t=157.775mm=57.775mmmt1=2.626mm11 zdt 22775.57h1=2.25mt1=2.252.626=5.91mm=9.7811 hb 91. 5775.57（4）计算载荷系数 K 由1P111表 7-3已知载荷平稳，所以取 KA=1Kt1.3d1 N1=2.235109 N2=5.046108ZN10.90 ZN20.95S11540MpaaH2522.5MPHd1t =57.775mmv =2.93m/sb=57.775mmm=2.626mmh=5.91mmb/h=9.78KA=1根据 v,7 级精度， 查得动载系数 Kv1=1.10； 查得 7 级精度小 齿轮相对支撑非 对称布置时 KHB 的计算公式和直 齿轮的相同，查 得按接触疲劳强 度计算用齿向载10荷分布系数KHB KHB1=1.417 再根据齿宽与齿高之比,查得按弯hb曲强度计算用的齿向载荷分布系数1P113表 7-5 查得KFB1=1.32 查得KHa1=KFa1=1。故: : 载荷系数 K1=KA1KV1KHa1KH1=11.0711.308=1.559 （5
