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1、带式运输机传动系统设计 (一)机械设计课程设计机械设计课程设计8/30/2024 武汉理工大学武汉理工大学 张松林张松林 谢英放谢英放8/30/2024一、性质： 实践性教学环节第一章 概述8/30/2024第一章 概述二、机械设计的目的二、机械设计的目的（1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、巩固、深化、融会贯通融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养）通过课程设计的实践，
2、培养学生分析和解决学生分析和解决工程实际问题的能力，工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件、机使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高提高学生的有关学生的有关设计能力设计能力，如计算能力、绘，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计（图能力以及计算机辅助设计（CAD）能力等，使）能力等，使学生熟悉设计资料（手册、图册）的使用，掌握学生熟悉设计资料（手册、图册）的使用，掌握经验估算等机械设计的基本技能。经验估算等机械设计的基本技能。8/30/2024三、课程设计的内容和任务三、课程设计的内容和任务内容内容：1、拟订，计算传
3、动装置的运动和动力参数；、拟订，计算传动装置的运动和动力参数；3、进行传动件、分析传动装置的设计方案；、进行传动件、分析传动装置的设计方案；2、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、选择电动机的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等；键等；4、绘制减速器装配图；、绘制减速器装配图；5、绘制零件工作图；、绘制零件工作图；6、编写计算说明书。、编写计算说明书。第一章 概述8/30/2024任务任务（记记）1、绘制减速器装配图、绘制减速器装配图1张；张； （1号图纸，号图纸，1：2画）画）2、零件工作图、零件工作图1张；张； （画低速轴，（画低速轴，2号图纸，号图纸，1：1画）画）（周四图板、丁
4、字尺到位）（周四图板、丁字尺到位）3、设计说明书一份；（、设计说明书一份；（20页页A4纸，封面计纸，封面计算机打印，心得体会算机打印，心得体会500字左右）字左右）第一章 概述8/30/2024四、课程设计的步骤四、课程设计的步骤1设计准备工作设计准备工作（1）熟悉任务说明书，明确设计的内容和要求；）熟悉任务说明书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书，有关资料、图纸等；）熟悉设计指导书，有关资料、图纸等；（3）观察录像、实物、模型，或进行减速器装拆）观察录像、实物、模型，或进行减速器装拆实验等，了解减速器等结构特点与制造过程。实验等，了解减速器等结构特点与制造过程。第一章 概述8/3
5、0/20248/30/20248/30/20248/30/2024 减速器的结构1下箱体2油标指示器3上箱体4透气孔5检查孔盖6吊环螺钉7吊钩8油塞9定位销钉10起盖螺钉孔8/30/20242总体设计总体设计（1）确定传动方案；）确定传动方案；（2）选择电动机；）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；动比；（4）计算各轴的转速、功率和转矩。）计算各轴的转速、功率和转矩。第一章 概述8/30/20243、传动件的设计计算、传动件的设计计算（1）计算带传动、齿轮传动的主要参数和几）计算带传动、齿轮传动的主要参数和几 何尺寸；何尺寸；（2）计算
6、各传动件上的作用力。）计算各传动件上的作用力。第一章第一章 概述概述8/30/20244、装配图的草图的绘制、装配图的草图的绘制（1）确定减速器的结构方案）确定减速器的结构方案（2）绘制装配图的草图（草图纸），进行轴、）绘制装配图的草图（草图纸），进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、校核深沟球轴承的寿命；）校核轴的强度、校核深沟球轴承的寿命；（4）绘制减速器附件）绘制减速器附件。第一章第一章 概述概述8/30/20245、装配图的绘制、装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；）选择配合，标注尺寸；
7、（3）编写零件序号，列出明细栏；）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图画；）加深线条，整理图画；（5）书写技术条件、减速器特性等。）书写技术条件、减速器特性等。第一章 概述8/30/20246、零件工作图的绘制、零件工作图的绘制（1）绘制轴类零件工作图；）绘制轴类零件工作图；（2）绘制其他零件的工作图。）绘制其他零件的工作图。 第一章 概述8/30/20247、编写设计计算说明书、编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后一段内容应写出设计总结。）说明书中最后一段内
8、容应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获和体会以及不足面总结个人所设计的收获和体会以及不足之处之处第一章 概述8/30/2024五、课程设计的有关注意事项五、课程设计的有关注意事项1）草图是提高设计质量的关键）草图是提高设计质量的关键 草图也应该按正确图的化例尺寸化，而且作用的顺草图也应该按正确图的化例尺寸化，而且作用的顺序要得到画草图时应注意的各零件之间的相关位置，序要得到画草图时应注意的各零件之间的相关位置，有些细部结构可简化画出。有些细部结构可简化画出。 2） 设计过程中应该及时检查及时修改设计过程中应该及时检查及时
9、修改 设计过程是一个边绘制、边计算、边修改的过程。设计过程是一个边绘制、边计算、边修改的过程。 应该经常进行自查或互查有错误及时修改。应该经常进行自查或互查有错误及时修改。 3） 注意计算数据的记录和管理注意计算数据的记录和管理 数据是设计的依据、应及时记录与管理计算数据如数据是设计的依据、应及时记录与管理计算数据如 有变动及时修改，以便下一部的使用。有变动及时修改，以便下一部的使用。4） 要有集体观念。要有集体观念。第一章 概述8/30/2024六、要求六、要求1、分组；、分组；2、认真，用、认真，用AoutCAD要经老师批准；要经老师批准；3、在教室设计，不许到寝室，班长每天考勤。、在教室
10、设计，不许到寝室，班长每天考勤。第一章 概述8/30/2024七、评分七、评分（记）（记） 装配图装配图50%，零件图，零件图15%，设计说明书，设计说明书20%，出勤，出勤15%成绩评分等级：成绩评分等级： 优（优（A）、良（）、良（B）、中（）、中（C）、）、 及格（及格（D）、不及格（）、不及格（E）。）。第一章 概述8/30/2024时间安排l第第1周周周一至周二：周一至周二： 运动学及运动学及V带、齿轮传动设计计算带、齿轮传动设计计算周三至周五：周三至周五： 结构设计及计算、装配图初步结构设计及计算、装配图初步l第第2周周装配图、零件图、设计说明书装配图、零件图、设计说明书集中讲课时
11、间：第集中讲课时间：第1周：周一和周三的上午周：周一和周三的上午 第第2周：周一上午周：周一上午8/30/2024第二章第二章 传动装置的总体设计传动装置的总体设计8/30/2024工作条件工作条件1）带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤）带式输送机送碎粒物料，如含物型砂、煤 等。等。2）输送机运转方向不变，工作载荷稳定。）输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3）工作机传动效率为工作机传动效率为0.904）使用期限）使用期限10年，每年年，每年300个工作日，两班个工作日，两班制工作，每日工作制工作，每日工作8小时，小时，输送带速度允许输送带速度允许误差误差5%第二章第二章 传动装置的总体设计传
12、动装置的总体设计8/30/2024参数：题号：参数：题号：1-1 输送带牵引力输送带牵引力F=3.2KN， 输送带速度输送带速度 V=1.6s/mm 滚圆直径滚圆直径 D=450mm 第二章 传动装置的总体设计8/30/20242.3电动机的选择电动机的选择(见实训指导书见实训指导书P117) 目前应用最广泛的是目前应用最广泛的是Y系列自扇三相异步电系列自扇三相异步电动机，其动机，其结构简单，起动性能好，工作可结构简单，起动性能好，工作可靠，价格低廉，维护方便靠，价格低廉，维护方便适用于不易燃，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场不易爆，无腐蚀性气体，无特殊要求的场合，如合，如运
13、输机运输机、机床、风机、农机、轻工、机床、风机、农机、轻工机械等。机械等。第二章 传动装置的总体设计8/30/20242.3电动机的选择（记）1、选择电动机类型、选择电动机类型 按已知工作条件和要求按已知工作条件和要求选用选用Y系列三相异步电动机。系列三相异步电动机。2、同步转速、同步转速 选选1000 r/min或或1500 r/min(电动机的转速越低，极对数越多，价格越贵电动机的转速越低，极对数越多，价格越贵)8/30/20243、选择电动机型号、选择电动机型号工作机所需的输出功率为：工作机所需的输出功率为： Pw=Fv/1000 （KW） （F-N, V-m/s） 或或 Pw=Fv（K
14、W） （F-KN, V-m/s）2.3电动机的选择（记）8/30/2024电动机输出功率电动机输出功率:Pd= Pw/ Pw=Fv =2联联带带齿齿2轴承轴承卷筒卷筒取：取：联联=0.99 带带=0.96 齿齿=0.97 轴承轴承 =0.99 卷筒卷筒=0.90则则=0.9920.960.970.9920.90=0.81所以所以Pd=3.21.6 0.81= 6.32KW 2.3电动机的选择（记）8/30/2024确定电动机型号确定电动机型号(1)根据根据 Pd= 6.32KW Ped（电动机的额定功率）（电动机的额定功率）, 符合这一符合这一范围的同步转速有范围的同步转速有750r/mm、1
15、000r/mm和和1500r/mm查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情查出有三种适用的电动机型号其技术参数及传功比的比较情况见下表：况见下表：2.3电动机的选择（记）8/30/2024所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：所选电动机的主要处型和安装尺寸如下所示：型号型号Y132M-4额定功率额定功率Ped=7.5KW，满载转速满载转速nm=1440r/min，伸出轴长度伸出轴长度E=80mm直径直径D=38mm键槽键槽G=33mm,F=10mm中心高中心高H=132mm外廓尺寸外廓尺寸=LHD=515315说明说明:后面的计算功率用实际功率后面的计算功率用实际功率Pd= 6.
16、32KW 计算计算,转速用转速用 满载转速满载转速nm=1440r/min。因为我们设计的是专用减速因为我们设计的是专用减速 器。器。2.3电动机的选择选方案选方案3 8/30/20242.4传动比的分配计算（记）由于卷筒轴的工作转速由于卷筒轴的工作转速 n卷筒卷筒=601000V/3.14D=6010001.6/（3.14450） =67.8r/min（取（取68r/min） 而：而：i总总 = i带带 i齿轮齿轮 一般一般 i齿轮齿轮=3-5 ，取，取 i齿轮齿轮=4.5(传动比为小数好，即两齿轮的齿数互质传动比为小数好，即两齿轮的齿数互质) 一般一般i带带 =2-5 (常用值常用值),
17、i带带 7 即：即：i带带 = i总总 / i齿轮齿轮=21.2/4.5=4.7总传动比总传动比8/30/20242.5传动装置的运动和动力参数计算一、各轴的转速一、各轴的转速n0= nm=1440r/min(电动机的满载转速电动机的满载转速)n1=nm/ i带带=1440/4.7=306r/min n2=n1/i齿齿 =306/4.5=68r/min卷筒轴卷筒轴 n卷筒卷筒 =n2=68 r/min8/30/2024二、各轴的输入功率二、各轴的输入功率P0= Pd联联=6.360.99=6.3 kwP1= P0带带轴承轴承=6.30.960.99=5.98kwP2= P1齿齿 = 5.980
18、.97=5.8kw（只考虑箱内，所以轴承就没有考虑了）（只考虑箱内，所以轴承就没有考虑了）卷筒输入卷筒输入P3= P2轴承轴承联联=5.80.990.99=5.68kw2.5传动装置的运动和动力参数计算8/30/2024三、各轴输出转矩三、各轴输出转矩0轴轴 T0=9550P0/nm=95506.3/1440=41.78Nm轴轴 T1= 9550P1/n1 =95505.98/306=186.6Nm轴轴 T2=9550P2/n2 =95505.8/68 =814.5 Nm 卷筒轴卷筒轴T3=T2=814.5 Nm2.5传动装置的运动和动力参数计算8/30/2024Pd=3.21.6 0.81=
19、 6.32KWnm=1440r/mini齿轮齿轮=4.5i带带 = i总总 / i齿轮齿轮=21.2/4.5=4.7计算结果计算结果8/30/20248/30/20248/30/20248/30/20248/30/2024第三章传动零件的设计计算8/30/2024一、一、 设计齿轮传动设计齿轮传动 （设计步骤及内容按设计步骤及内容按机械机械基础基础教材教材）1、选择材料热处理方式及精度等级、选择材料热处理方式及精度等级 根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软根据工作条件一般用途的减速器采用闭式传动软齿面，查表得齿面，查表得 小齿轮小齿轮 45钢钢 调质处理调质处理 HBS1=250 大齿轮
20、大齿轮 45钢钢 正火处理正火处理 HBS2=210 大、小齿轮硬度差为大、小齿轮硬度差为20-30HBS精度等级：精度等级：选选8级级（GB10095-88）第三章传动零件的设计计算8/30/20242、齿数、齿数 取取Z1=20-40，Z2=Z1 i齿轮齿轮注意：注意：Z1、Z2取整数取整数3、齿宽系数、齿宽系数 d=b/d1=1 (因为是对称分布，取大点）大、小齿轮同宽大、小齿轮同宽b1=b2，通常小齿轮取宽点。，通常小齿轮取宽点。b1=b2+5-8。载荷系数载荷系数K ：取：取K=1.3-1.5 第三章传动零件的设计计算8/30/2024第三章传动零件的设计计算4、根据接触强度设计小齿
21、轮的分度圆直径、根据接触强度设计小齿轮的分度圆直径机械基机械基础础教材教材P193d1直接取直接取 =470MPa 由由d1求求m (m一定要取标准值，尽量用第一系列一定要取标准值，尽量用第一系列) 8/30/2024第三章传动零件的设计计算m定后，先校核弯曲强度，取定后，先校核弯曲强度，取 =400MPa，若弯曲强度合格，计算齿轮所有尺寸，若弯曲强度不若弯曲强度合格，计算齿轮所有尺寸，若弯曲强度不合格，加大合格，加大m，再重算尺寸。，再重算尺寸。(齿轮直径齿轮直径 、齿顶高、齿顶高 、齿齿根高根高 、全齿高、全齿高 、中心距、中心距 、小齿轮宽）、小齿轮宽） 5、结构：、结构： 小齿轮：齿轮轴小齿轮：齿轮轴大齿轮：腹板式、锻造齿轮（结构大齿轮：腹板式、锻造齿轮（结构见指导书见指导书P19)结构尺寸：结构尺寸： （记）（记） d1=1.6d(d为孔径）为孔径） D1=df-20(df为齿根圆为齿根圆) D0=0.5(D1+d1) c1=0.3b(b为大齿轮宽大齿轮宽) L= b(b为大齿轮宽大齿轮宽) d0=0.25(D1-d1)8/30/20248/30/2024
