1、成績 中國農業(yè)大學 課程論文 （2010-2011學年春季學期）論文題目：設計用于碼頭上的帶式運輸機的傳動裝置 課程名稱：機械設計課程設計任課教師：張淑敏班級：車輛081學號：0807070305姓名：呂程目 錄一、設計任務書-（3）(一)設計題目-（3）(二)設計要求-（3）(三)設計內容及工作量-（3）二、機械裝置的總體方案設計及選擇-（3）三、運動參數(shù)計算-（4）(一)電動機的選擇-（4）(二)傳動比的分配-（4）(三)運動和動力參數(shù)計算-（5）四、各主要零件的設計計算-（6）(一)帶傳動設計-（6）(二)圓柱輪傳動設計-（7）高速級齒輪傳動設計-（7）低速級齒輪傳動設計-（11）(三)

2、軸徑初算-（14）(四)初選軸承和聯(lián)軸器-（14）五、軸的結構設計-（14）六、驗算1軸承壽命-（17）七、鍵強度校核-（18）八、潤滑與密封-（19）九、減速器結構特點及說明-（19）十、設計小結-（20）十一、參考書目-（20）一、設計任務書（一）設計題目：設計用于碼頭上的帶式運輸機的傳動裝置（二）設計要求：1、 工作條件：單班制。連續(xù)單向運轉。載荷平穩(wěn)。室外工作。2、 使用期限：十年。3、 生產條件：中、小型規(guī)模機械廠。4、 動力來源：電力。三相交流（220/380V）。5、 生產批量：10臺。6、 原始數(shù)據(jù)：題號運輸帶牽引力F（kN）運輸帶速度V（m/s）卷筒直徑D(mm)1-32.5

3、1.2420注：運輸帶允許速度誤差（+5%）。 請考慮海風對設備的腐蝕影響。（三）設計內容及工作量：1、確定傳動裝置的類型，畫出機械系統(tǒng)傳動簡圖。2、選擇電動機，進行傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算。3、傳動裝置中的傳動零件設計計算。4、繪制傳動裝置裝配草圖張（，方格紙草圖）。5、繪制傳動裝置中減速器裝配圖一張（A0）。6、繪制零件工作圖張。7、編寫設計說明書一份（字）。8、準備答辯。二、機械裝置的總體方案設計及選擇第一種：皮帶-二級圓柱齒輪傳動減速優(yōu)點：載荷平穩(wěn)，有過載保護，皮帶不需要潤滑，維護成本低。缺點：皮帶傳動效率低，傳動比不準確。 第二種：二級圓柱齒輪-鏈傳動減速優(yōu)點：鏈傳動傳動比準確，

4、張緊力小，效 率高。缺點：鏈傳動瞬時傳動比是變化的，平穩(wěn)性較差。綜合比較：由于帶傳動可以有過載保護，可以避免一些事故的發(fā)生，而且每有必要經常進行潤滑，維護等，因為這樣會降低工作效率，所以選用第一種設計方案。 結論：選擇第一種傳動裝置。即皮帶-二級圓柱齒輪傳動減速。三、 運動參數(shù)計算（一）電動機的選擇1、 選擇電動機類型：根據(jù)已知條件，無特殊要求，則選用Y系列一般用途的三相異步電動機。2、 選擇電動機的容量：查表得：V帶傳動效率1 = 0.96 , 調心球軸承效率2= 0.99 , 9級精度的一般圓柱齒輪傳動（油潤滑）效率3 =0.96,金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器效率4 = 0.98，雙級圓柱齒輪減

5、速器效率5=0.5，則傳動裝置的總效率為： 由于載荷平穩(wěn)，所以擇電動機的額定功率Pe為4kw。3、 確定電動機轉速： 工作機軸轉速為 nw = 54.6 r/min ,且該減速器傳遞扭矩較大，考慮不使該減速器的結構尺寸太大，查表選用同步轉速為1000 r/min 的Y系列異步電動機Y132M1-5，其滿載轉速ne =960 r/min 電動機型號額定功率/kW滿載轉速堵轉轉矩/額定轉矩Y132M1-549602.0（二）傳動比的分配1、 傳動裝置總傳動比 2、 分配各級傳動比保證取帶傳動比為2取高速級傳動比取低速級傳動比 （三） 運動和動力參數(shù)計算1、各軸輸入轉速：減速器輸入轉速n0=960r

6、/min,輸出軸轉速n3=52.4 r/min3、 各軸輸入功率：4、 各軸輸入轉矩：,各軸動力參數(shù)總結：軸號輸入功率（kW）輸入轉矩（Nm）輸入轉速（r/min）13.8075.648023.65245.514233.23588.752.4四、 各主要零件的設計計算(一) 帶傳動設計1、確定計算功率載荷平穩(wěn)， 單班制查表得 2、選取帶型號由，ne=960r/min，查表選用SPZ型帶 4、 確定小帶輪基準直徑因為帶速在525m/s范圍內，所以屬于（99.5,497,5）范圍內，而且小帶輪直徑要選的盡量小一些，所以選為100mm。從動輪而且此時的v=5.024>5 符合要求。4、確定V帶

7、的基準長度和傳動中心距據(jù)公式 得取初算帯長：查表取于是，實際中心距5、驗算主動輪上的包角結論：主動輪包角合適6、計算V帶的根數(shù)z由ne=960r/min, ，i0=2,查表得P0=1.70kw,P0=0.15kw由查表得由SPZ帶，查表得z=37、計算張緊力查表得q=0.07kg/m 8、計算作用在軸上的壓軸力（二）圓柱輪傳動設計高速級齒輪傳動設計：1、 選擇齒輪材料，熱處理小齒輪1材料選用17CrNiMo6，滲碳淬火，齒面硬度為5462HRC大齒輪2材料選用 37SiMn2MoV，表面淬火，齒面硬度為5055HRC查表得Hlim1=1500Mpa, Hlim2=1180Mpa 查表得FE1=

8、850Mpa, FE2=720Mpa 據(jù)N1，N2查得ZN1=1.0 ,ZN2=1.05；YN1=0.87,YN2=0.9 查表得最小安全系數(shù) SHmin =1.2,SFmin=1.5 則有：H1=Hlim1×ZN1/SHmin=1500×1.0/1.2=1250Mpa H2=Hlim2×ZN2/SHmin=1180×1.05/1.2=1032.5Mpa F1=Flim1×YN1/SFmin=850×0.87/1.5=394MpaF2=Flim2×YN2/SHmin=720×0.9/1.5=345.6Mpa2、 確

9、定設計準則由于設計的齒輪傳動時閉式齒輪傳動，且為硬齒面齒輪，最大可能的失效是齒根疲勞折斷，也可能發(fā)生齒面疲勞。因此，本齒輪傳動可按輪齒的彎曲疲勞承載能力進行設計，確定主要參數(shù)，再驗算齒面接觸疲勞承載能力。3、 按齒輪彎曲疲勞承載能力計算齒輪的主要參數(shù)確定計算載荷小齒輪轉矩斜齒圓柱齒輪傳動，載荷平穩(wěn)，齒輪相對軸承不對稱布置查表取K=1.3， 查得 又 將齒輪2參數(shù)代入（1）式計算查表得，則取標準中心距a=95mm則4、選擇齒輪的精度等級齒輪的圓周速度查表取齒輪為9級精度。5、 精確確定計算載荷 查表取， 齒輪傳動嚙合寬度取標準嚙合寬度b=43mm查表取由查表取6 、驗算輪齒接觸疲勞承載能力 查得

10、 ， 因大齒輪許用齒面接觸疲勞應力值較小，代入H1，則結論：齒輪接觸疲勞強度足夠7、驗算輪齒彎曲疲勞承載能力 ，查表，取結論：齒輪彎曲疲勞承載能力足夠齒輪傳動幾何尺寸計算如下表名稱計算公式小齒輪1大齒輪2法向模數(shù)22法向壓力角螺旋角分度圓直徑d/mm齒頂高齒根高齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑頂隙c/mm標準中心距a/mm節(jié)圓直徑傳動比低速級齒輪傳動設計：1、 選擇齒輪材料，熱處理小齒輪3材料選用40CrNi2Mo，調質，齒面硬度為294326HBW大齒輪4材料選用 37SiMnMoV，調質，齒面硬度為263294HBW查圖得Hlim3=770Mpa, Hlim4=750Mpa 查圖得FE3=640

11、Mpa, FE4=620Mpa 據(jù)N3，N4查圖得ZN3=1.068 ,ZN4=1.15；YN3=0.9,YN4=0.95 查表得SHmin =1.1,SFmin=1.25 則有：H3=Hlim3×ZN3/SHmin=770×1.06/1.1=742Mpa H4=Hlim4×ZN4/SHmin=750×1.15/1.1=784.1Mpa F3=Flim3×YN3/SFmin=640×0.9/1.25=460.8MpaF4=Flim4×YN4/SHmin=620×0.94/1.25=471.2Mpa2、 確定設計準則

12、由于設計的齒輪傳動是閉式傳動，且大齒輪是軟齒面齒輪，最大可能的失效時齒面疲勞，但如模數(shù)過小，也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。因此，本齒輪傳動可按齒面接觸疲勞承載能力進行設計，確定主要參數(shù)，再驗算輪齒的彎曲疲勞承載能力。3、 按齒輪彎曲疲勞承載能力計算齒輪的主要參數(shù)確定計算載荷小齒輪轉矩查表取K=1.3， 由于H3較小，故將小齒輪帶入（1）式得，取a=140mmm=(0.070.02)a m=0.015×140=2.1取標準模數(shù) m=2mmZ3=2a/m(1+u)=2×140/2×(1+2.71)=37.7考慮傳動比精確及中心距以0、5結尾 所以取Z3=40，Z4=110反

13、算 a=m(Z3+Z4)/2=2×（40+110）/2=150 檢驗傳動比 u=Z4/Z3=110/40=2.75傳動比誤差 （u-u）/u×100%=(2.75-2.71)/2.75×100%=1.5% 符合要求齒輪圓周速度查表后，選9級齒輪5、 精確確定計算載荷 查表后 取， 齒輪傳動嚙合寬度查表取查表取6 、驗算輪齒接觸疲勞承載能力 查圖取， 因小齒輪許用齒面接觸疲勞應力值較小，代入H3，則結論：齒輪接觸疲勞強度足夠7、驗算輪齒彎曲疲勞承載能力查圖，取 結論：齒輪彎曲疲勞承載能力足夠齒輪傳動幾何尺寸計算如下表名稱計算公式小齒輪3大齒輪4法向模數(shù)22法向壓力角

14、分度圓直徑d/mm齒頂高齒根高齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑頂隙c/mm標準中心距a/mm節(jié)圓直徑傳動比（三）軸徑初算1、用扭轉強度條件初估軸徑試選材料3Cr13 查表取軸徑初估式1軸由于1軸外伸端鍵連接，故周徑應加大5% 圓整為25mm2軸2軸上有兩個鍵，周徑加大15%，即 圓整為40mm3軸3軸上有兩個鍵，周徑加大15%，圓整為55mm（四）初選軸承和聯(lián)軸器1、由于該減速器有斜齒輪，使軸上產生軸向力，初選7類角接觸軸承C型， 代號待定。2、 選用彈性柱銷聯(lián)軸器，它加工制造容易，裝拆方便，成本低，能緩沖減振。五、軸的結構設計、 軸結構設計總體設計思路。先從初估的最小軸徑開始，按定位軸肩?。?.0

15、70.1）d+13，非定位軸肩13，設計出軸各段的軸徑，然后，整體布置各軸，確保個軸上各零件之間、軸上零件與箱體之間等運動不干涉，且間隔距離合適（運動物體與靜止物體間隔距離不小于10mm，兩運動物體間隔不小于1015mm），從而定出軸各段長度。、 1軸結構設計?？紤]到1軸外伸端接帶傳動的大帶輪，有很大的軸向壓軸力（見帶傳動的計算），且由窄V帶傳動，帶根數(shù)為3，基準直徑為200mm知該帶輪有很大的重量，所以根據(jù)基準直徑為200mm帶輪查表取孔徑為25mm，即1軸與帶輪配合軸頸直徑（1軸最小軸徑）為25mm。齒輪1齒根圓直徑公稱直徑d=3038,t1=3.3，則齒根圓到鍵槽底部的距離當為圓柱齒輪時

16、，若齒根圓到鍵槽底部的距離e<2mt（mt為斷面模數(shù)），應將齒輪和軸做成一體。綜上可得1軸軸承代號為7206C，軸承采取正裝。1軸外伸端用A鍵連大帶輪、 1軸玩扭強度校核。 水平：垂直：由上可得T=75600Nmm取0.6小齒輪中間斷面右側和右軸頸中間斷面處的最大當量彎矩分別為，選材 3Cr13 調質 硬度241HBW查表 彎曲疲勞極限 六、驗算1軸承壽命1軸兩軸承代號均為7206C，安裝方式為正裝。（設計軸承壽命為5年） 遠離皮帶輪的一端為，靠近的一端為?；緮?shù)據(jù)D=62mm e初選0.47 屬于區(qū)間（0.029,0.058）e=0.400.43X=0.44 Y=1.401.30由線性

17、插值法e=0.56X=0.44 Y=1 所以選因載荷平穩(wěn) fp=1.0 因工作溫度在100一下 fT=1.0因是球軸承 所以要每五年更換一次軸承。其他兩軸同理。七、 鍵的強度校核單鍵連接強度條件：查表得1、1軸上鍵的校核。1軸外伸端與帶傳動的大帶輪用A鍵連接，軸頸直徑d=25mm，鍵型號為：鍵8×36根據(jù)d=25mm查得鍵的公稱尺寸b×h為8×7，且t=4.0結論：鍵強度滿足要求。八、 潤滑和密封1、軸承潤滑由于齒輪圓周速度v<2m/s，故采用潤滑脂潤滑，且軸承端面距箱體內壁8mm。齒輪潤滑使用40號機械油進行潤滑，由于齒輪速度<12m/s，使用浸浴潤

18、滑，將齒輪部分進入箱座的油池中，靠齒輪傳動時將潤滑油帶到輪齒嚙合處，同時也將油甩上箱壁籍以散熱。圓柱齒輪浸入油池深度約以12個齒高為宜，低速級大齒輪的浸油深度不得超過其齒頂圓半徑的1/3。裝油量：功率為：4.24kw，每傳遞1kw功率需油量約為0.18-0.34升，則共需油為4.24x（0.180.34）=0.7631.442升，箱座的面積為：440mm×152mm，所以油面的最低高度為，根據(jù)得到的要求的最低油面的高度，并結合齒輪距離箱體的高度和齒輪的浸油深度，最終得出箱座的高度（具體尺寸見圖）。5、 軸承的密封外部密封：外伸軸與透蓋間采用內包骨架氈圈油封密封，以防潤滑劑泄出和有害物

19、質（如灰塵、水分、酸氣及其它污物）浸如軸承。內部密封：為防止軸承空腔中的潤滑脂漏入箱體油池內而影響軸承及齒輪的潤滑，同時也為防止箱體內的潤滑油浸入軸承腔而沖淡并帶走潤滑脂。因此，在每個軸承向著箱體內部的一面安裝了一個齒狀擋油盤，隨軸旋轉，借離心力的作用可甩掉油及雜質。九、減速器的結構特點及說明本次設計的的減速器為帶二級圓柱輪減速。帶傳動的過載保護避免工作過程中出現(xiàn)超載而造成不別要的傷害，從而提高工作過程的安全性。而齒輪減速高速級采用斜齒圓柱齒輪，使傳動更加平穩(wěn)，噪聲小，承載高，使減速器的工作可靠性提高。選用電動機：同步轉速：1000 r/min Y系列異步電動機Y132M1-5Pe=4KWne

20、=960 r/min初定高速級i12=3.38低速級I34=2.71帶傳動比i0=2n1=480 r/minn2=142 r/minn3=52.4 r/minP1=3.80kWP2=3.65kWP3=3.23kWT1=75.6NmT2=245.5NmT3=588.7Nm選用帶型號：SPZ結論：主動輪包角合適z=3小齒輪17CrNiMo6，滲碳淬火5462HRC大齒輪37SiMn2MoV，表面淬火5055HRCa=95mm齒輪9級精度b=43mm結論：齒輪接觸疲勞強度足夠結論：齒輪彎曲疲勞承載能力足夠小齒輪40CrNi2Mo，調質，齒面硬度為294326HBW大齒輪37SiMnMoV，調質，齒面硬度為263294HBWZ3=40Z4=110a=150mm齒輪9級精度b=80mm結論：齒輪接觸疲勞強度足夠結論：齒輪彎曲疲勞承載能力足夠1軸軸承7206C1軸外伸端與帶輪A鍵連接結論1軸強度足夠安全。結論：1軸軸承壽命滿足要求每5年更換一次軸承。結論：1軸鍵強度滿足要求十、設計小結通過這段時間的課程設計，我學到了很多。1、 計算要細心，計算要有序。整個設計過程，我大的修改有兩次，小的修改無以計。第一次大的修改是因為我在計算功率時出錯，結果使得后面的計算關聯(lián)出錯，不得已而從頭再來。