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1、机械设计课程设计一、设计任务 题目: 带式运输机传动装置 带式运输机传动装置的传动方案结构简图见下图:要求：室内清洁工作、工作平稳、机器成批生产原始数据如下：圆周力F（N）卷筒的直径d（mm）带的速度v（m/s）最短工作年限20002400.894年3班二、选择电动机1、选择电动机类型 按工作要求和工作条件选用Y系类三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构， 电压为380V。 2、选择电动机容量工作机的有效功率为 从电动机到工作机的输送带间的总效率为 式中： 弹性联轴器的传动效率 刚性联轴器的传动效率 轴承的传动效率 蜗轮蜗杆的传动效率 卷筒的传动效率 查参考文献2表9.1，取所以 又由机器的工
2、作情况查参考文献1表7.4知所以电动机所需工作功率为 3、确定电动机转速 查参考文献2表9.2，单级蜗轮蜗杆减速器的传动比，而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构简凑，决定选用同步转速为1500r/min的电动机根据电动机类型、容量和转速，查参考文献2表14.1选定电动机型号为Y100L2-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y100L2-4314202.22.2
3、电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表： 型号HABCDEFGDY100L2-410016014063286087GKbb1b2hAABBHAL125122051801052454017614380 所以电动机的轴径为28mm，长为60mm 4、计算传动装置的总的传动比 因为采用蜗轮蜗杆单级减速传动，所以总的传动比为 5、计算传动装置各轴的运动和动力参数 1）各轴的转速 1轴 2轴 卷筒轴 2）各轴的输入功率 1轴 2轴 卷筒轴 3）各轴的输入转矩 电动机轴的输入转矩为 所以：1轴 2轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总于下表，以备查用。轴名功率P/KW转矩T/转速n/传动比i传动效率电机轴2.493
4、142010.991轴2.4681420200.792轴1.95071.010.96卷筒轴1.89271.0三、传动件设计1、蜗轮蜗杆的设计 （1）材料的选择、热处理方式考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不太高，蜗杆选用45钢制造，调制处理，齿面硬度为220250HBW；由6m/s故蜗轮轮缘选择铝青铜ZCuAl10Fe3，轮芯采用灰铸铁HT200。又因为批量生产，采用金属模制造。 （2）选择蜗杆头数和蜗轮齿数 由参考文献1表7.2知， （3）按齿面疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径 1）由上面的计算值 2）确定载荷系数由参考文献1表7.4知，；假设，取动载系数；因为工作平稳，故取齿向载荷分布
5、系数.所以 3）确定许用接触应力 由参考文献1表7.6查取基本许用接触应力 应力循环次数 故寿命系数 所以 4）确定材料弹性系数 对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对是， 5）确定模数m和蜗杆分度圆直径 有参考文献1表7.1，按，选取m=5mm, （4）计算传动中心距a 蜗轮分度圆直径 所以 圆整得a=132mm 所以变位系数 （5）验算蜗轮圆周速度、相对速度及传动效率 显然，与假设相符。取动载系数合适。 由 所以 显然，与假设相符。故蜗轮轮缘选择铝青铜ZCuAl10Fe3是合理的 又因为，查参考文献1表7.7,得到当量摩擦角 所以 与原来初始值相符，所以 （6）计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸 采用标
6、准传动，由上面计算得变位系数x=0.1，则普通圆柱蜗杆的主要几何尺寸如下表：名称符号计算公式蜗杆蜗轮齿顶高齿根高全齿高h分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆分度圆上导程角蜗轮分度圆上螺旋角节圆直径传动中心距蜗杆轴向齿距蜗杆螺旋线导程蜗杆螺旋部分长度L蜗轮外圆直径蜗轮齿宽齿根圆弧面半径齿顶圆弧面半径齿宽角 （7）热平衡计算 所需散热面积 取油温，周围温度为室温，设通风良好，取散热系数、传动效率，则 若箱体散热面积不足此值，则需加散热片、装置风扇或采取其他散热冷却方式。 （8）选取精度等级和侧隙种类 因为这是一般的动力传动，且，查参考文献2表16.35知，取9级精度，侧隙种类代号为C，即传动9c
7、GB/T 100891988. 2、蜗轮蜗杆的主要参数小结类型材料热处理方式模数齿数（齿头）分度圆直径（mm）齿顶圆直径(mm)齿根圆直径(mm)蜗杆45调质处理52637351蜗轮轮缘ZCuAl10Fe3轮芯HT200540200211189四、轴的校核计算1、 蜗杆轴及轴上零件的设计 （1）选择轴的材料 因为传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用45钢，调制处理 （2）初算轴径对于带轮轴端，按扭转强度初算轴径，查参考文献1表9.4得C=106118，考虑轴端弯矩比较小，故取C=106 考虑键槽的影响，取，圆整取=14mm。 （3）选择联轴器 根据传动装置的工作条件拟选用LH型弹
8、性柱销联轴器（GB/T 50141985） 计算转矩为 式中：T联轴器所传递的名义转矩 K工作情况系数。查参考文献1表12.1知：工作机为带式运输机时的工作情况系数K=1.5 所以 根据，查参考文献2表13.1知HL1型联轴器中HL型联轴器能满足传递转矩的要求（）。但其轴孔直径范围，满足不了电动机的轴径要求，故最后确定选HL2型联轴器（）其轴孔直径范围d=2032mm，可满足电动机的轴径要求。所以选择弹性联轴器为所以最终查参考文献2表13.1确定蜗杆轴最小轴径 （4）结构设计 1）确定轴的轴向固定方式 因为两支点间无传动件，跨距不大，且工作温度变化不大，故轴的轴向固定方式采用两端固定方式。 2
9、）选择滚动轴承类型，并确定其润滑方式 因为轴受轴向力作用，故选用圆锥滚子轴承支承。因为齿轮线速度，齿轮转动时的润滑油足以润滑轴承，故采用油润滑。因为工作环境清洁，油润滑，密封处轴径的线速度较高，故滚动轴承采用唇形密封圈，并在轴上安置档油板，一般取=812mm。 3）轴的结构设计 、轴段 由前面联轴器的设计选择知， 、轴段在确定轴段的直径时，应考虑联轴器的固定和密封圈的尺寸这两个方面。当联轴器右端用轴肩固定时，由参考文献1图9.8计算得轴肩高度相应的轴段的直径。轴段的最终直径有密封圈确定。查参考文献3知，可以选用旋转轴唇形密封圈CB/T 138711992中的轴径为30mm的，则轴段的直径。 、
10、轴段和轴段轴段上安装轴承，其直径既便于轴承安装，又应符合轴承内径系类。先暂取轴承型号为30307C，查轴承手册，内径d=35mm，外径D=80mm，宽度B=21mm，T=22.75mm，C=18mm，定位轴肩直径，轴上安装轴承的定位端面的圆角半径。故轴段的直径。在同一根轴上的两个轴承去相同型号，故轴段的直径 、轴段由于轴承内径和蜗杆的分度圆直径相差较大，故采用铣制蜗杆，故，又因为L=100mm，故取 、确定轴、的长度因为轴段用来安装圆锥滚子轴承和挡油板，而轴承的宽度B=21mm，挡油板的厚度为3mm。所以算得轴段的长度 轴段的长度采用凸缘式端盖，其凸缘厚度e=12mm。为了避免联轴器端面与轴承盖连接螺栓头干涉，并便于轴承盖上螺栓的拆装，联轴器端面与轴承盖之间应该有足够的间距K，取K=18mm。所以得出轴段的长度 、跨距的长度根据画出的图，则轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。30307轴承力的作用点距离a=18.6mm，取改点为支点，取联轴器轮毂长度中间为作用点，则跨距 （5）键的连接设计联轴器与轴的连接采用A型普通平键连接，查参考文献2表11.27分别为键。完成的结构设计草图如下图所示： （6）轴的受力分析 1）画轴的受力图 2）计算支承反力 蜗杆的圆周力 径向力 轴向力
