XX大学机械课程某某报告带式输送机传送装置

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燕山大学

机械设计课程设计报告

题目：带式输送机传送装置

学院：车辆与***

年级专业：热能工程18-01班

学号： ***0252

学生姓名：赵某某

指导教师：蔡某某

摘要

本设计某某详细介绍了带式运输机的传送装置——二级圆柱齿轮减速器的设计过程，在设计完成的基础上，对装置整体进行了安全性和经济性分析。

该报告首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行了对减速器的设计计算（包括电动机的选择，齿轮传动的设计，轴结构的设计校核，滚动轴承的选取校核，键联接的选取校核，轴承固定方式的选取，轴承的润滑方式选取，轴承、联轴器、密封和联接件的选择与校核计算、箱体结构及其附件的设计关键部件零件图设计，公差和精度的制定与经济性安全性分析等设计内容）。

课程某某期间，在蔡某某老师的指导下，先后进行了关键数据计算，绘制A0草图，运用CAXA电子图版软件进行了减速器的二维平面设计，完成减速器的二维平面装配图和零件图的绘制，对关键零部件进行校核及寿命计算，并最终完成课程某某报告、进行答辩。

本次设计综合运用机械设计、工程制图、理论力学、材料力学、金属工艺学等课程知识，运用到了CAXA电子图版软件，完成了带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计，主要零部件工艺、工装设计及最终报告的完成设计。

通过这一个月的课程某某我收获了很多，从一开始不知从何下手到后期可以自己发现错误，我觉得这是一个质的飞跃。虽然中途改了不知多少次，但我确实对这门课程有了更深的认识。我相信这次课程某某，对我们以后的工作会有很大的帮助。

1 项目设计目标与技术要求 5

1.1 任务描述 5

1.2 技术要求 6

2 传动系统方案制定与分析 6

2.1 传动类型的一般原则 6

2.2 传动机构的布置原则 7

2.3 不同类型减速器的特点 7

3 传动方案的技术设计与分析 8

3.1 电动机选择与确定 8

3.1.1 电动机类型和结构形式选择 8

3.1.2 电动机容量确定 9

3.1.3 电动机转速选择 10

3.2 传动装置总传动比确定及分配 11

3.2.1 传动装置总传动比确定 11

3.2.2 各级传动比分配 11

4 关键零部件的设计与计算 13

4.1 设计原则制定 13

4.1.1 不同类件的安全系数确定 13

4.1.2 关键件或主要件加工工艺制定 13

4.1.3 材料选择与工艺选择 14

4.2齿轮传动设计方案 14

4.2.1 传动类型 14

4.2.2 精度等级 14

4.2.3 材料和热处理 15

4.2.4 齿轮设计及校核原则 15

4.3 第一级齿轮传动设计计算 15

4.3.1 第一级齿轮传动参数设计 15

4.3.2 第一级齿轮传动按齿面接触强度设计 16

4.3.3 第一级齿轮传动强度校核 18

4.4第二级齿轮传动设计计算 19

4.4.1 第二级齿轮传动参数设计 19

4.4.2 第二级齿轮传动按齿面接触强度设计 19

4.4.3 第二级齿轮传动强度校核 22

4.5 轴的初算 24

4.5.1输入轴初步设计 24

4.5.2中间轴初步设计 24

4.5.3输出轴初步设计 25

4.6 键的选择及键联接的强度计算 26

4.6.1 键联接方案选择 26

4.6.2 键联接的强度计算 27

4.7 滚动轴承选择及轴的支撑方式 28

4.7.1 轴承的选择 28

4.7.2 轴的支撑方式 29

5 传动系统结构设计与总成 31

5.1装配图设计及部件结构选择、执行机械设计标准与规范 31

5.1.1 装配图整体布局 31

5.1.2 齿轮结构设计与方案分析 33

5.1.3 输入轴结构设计与方案分析 34

5.1.4 中间轴结构设计与方案分析 34

5.1.5 输出轴结构设计与方案分析 35

5.2 主要零部件的校核与验算 36

5.2.1 轴系结构强度校核 36

5.2.2 滚动轴承的寿命计算 40

6主要附件与配件的选择 42

6.1联轴器选择 42

6.1.1联轴器的分类及优缺点 42

6.1.2选择联轴器的原则 43

6.2 润滑与密封的选择 44

6.2.1 润滑方案对比及确定 44

6.2.2 密封方案对比及确定 45

6.3 通气器 45

6.4 油标 46

6.5 螺栓及吊环螺钉 47

6.6油塞 48

6.7其它 49

7 减速器主要结构和技术要求 50

7.1 减速器主要结构、配合要求 50

7.2 减速器主要技术要求 50

8 设计小结 51

9 参考文献 51

1 项目设计目标与技术要求

1.1 任务描述

设计一款带式输送机传动装置，该装置由电动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置介于电动机与工作机之间，将电动机机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。

设计的主要任务是对电动机的选择和对传动装置的设计：选用合适型号的电动机、根据电动机转速与所要求的工作机的转速确定总传动比、按照传动比分配原则选定各级传动比、计算传动装置的运动和动力参数、设计传动装置主要工作结构以及外形结构、选择合适的支撑件、润滑件以及其他配件等。

设计带式运输机传送装置（简图如下）

图1 传动装置简图

1.2 技术要求

原始数据及要求： F=1253N D=0.28m V=0.84m/s

其他条件：

使用地点：室内生产批量：大批

载荷性质：平稳使用年限：六年一班

2 传动系统方案制定与分析

2.1 传动类型的一般原则

（1）小功率传动，宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的传动机构，以降低制造成本。

（2）大功率传动，应优先选用功率高的传动机构，如齿轮传动，以降低能耗。

（3）工作中可能出现过载或载荷变化较大、换向频繁的工作机，应选用具有过载保护作用和缓冲吸振能力的传动机构，如带传动。但在易燃、易爆场合不能选用摩擦传动，以防止静电引起火灾。

（4）工作温度较高、潮湿、多尘场合，以选用链传动、封闭齿轮传动或蜗杆传动。

（5）要求传动比准确时易选用齿轮传动或蜗杆传动。

2.2 传动机构的布置原则

（1）带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，易布置在高速级。

（2）链传动运转不均匀，有冲击，易布置在低速级。

（3）蜗杆传动平稳，但效率低，适用于中、小功率间歇运转的场合。当与齿轮传动同时使用时若要求减速机结构紧凑，可布置在低速；若要求提高承载能力和传动效率可布置在高速级。

（4）圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在需改变轴的方向时采用，并尽量放在高速级。

（5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。

（6）开式齿轮传动的工作环境较差，润滑不良，摩擦较严重，应布置在低速级。

2.3 不同类型减速器的特点

这次设计包括展开式二级斜齿轮减速器，圆锥齿轮减速器和蜗轮蜗杆齿轮减速器三种预选方案。

（1）展开式二级斜齿轮减速器

优点：结构简单紧凑，传动效率高，对中心距敏感性小，装配和维修简便，能保证传动比恒定不变，适用的载荷和速度范围很广；

缺点：高速级常用斜齿，由于齿轮相对于轴承为不对称分布，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度，用于载荷比较平稳的场合。

（2）圆锥齿轮减速器

优点：可以改变力矩方向，体积小、重量轻；传动效率较高，也适合在恶劣环境下长期工作；而且若为直齿则具有轴向力小，制造容易，可制成鼓形齿的优点，若为曲线齿则传动平稳、噪声小、承载能力大；

缺点：制造精度较低，加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只能在需改变轴的布置方向时采用，并尽量放在高速级，工作时振动和噪声较圆柱齿轮大，圆周速度不宜太高。

（3）蜗轮蜗杆齿轮减速器

优点：传动比大，可以反向自锁，可以改变力矩方向，结构紧凑，工作平稳，无噪声；

缺点：在制造精度传动比相同的情况下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用昂贵的减摩材料，增加了成本。

本题方案有两个传动部分组成，即带传动与减速器齿轮传动。由于减速器工作环境良好，载荷平稳，同时要求平稳高效率的传动，故选用带传动，一是可以更好的降低噪音、传动平稳，还可以保证传动装置结构简单、成本低。而且，带传动具有过载保护的性质。减速器部分是本次课题的重点设计部分，本课题中的减速器是展开式圆柱齿轮减速器。展开式的减速器结构简单，但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端。但展开式齿轮减速结构可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。圆柱齿轮传动，用于平行轴间的传动。斜齿圆柱齿轮有承载能力高,噪音低,体积小,重量轻,效率高,使用寿命长的特性。相比于涡轮蜗杆减速器圆柱齿轮减速器的体积小，传动效率高，精度也比较高；相比于某某-圆柱齿轮减速器，斜齿轮加工更简单，且对中心距的敏感性小，装配和维修更方便。

综上所述：选用二级展开式圆柱斜齿轮减速器

3 传动方案的技术设计与分析

3.1 电动机选择与确定

3.1.1 电动机类型和结构形式选择

电动机是标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构容量和转速。选择电动机类型时，首先考虑的是电动机的性能应能全面满足被驱动机械负载的要求，如启动性能、正反转运行、调速性能、过载能力等。在这个前提下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。

一般情况下，对于不需要调速或对调速要求不高的生产机械，可优先选用Y 系列笼型三相感应电动机。这时应充分考虑电动机的启动容量与电源容量的对应关系。普通笼型电动机的启动转矩不大，特别是采用降压启动时，只适用于空载或轻载启动的场合，例如，风机、泵类负载等。高启动转矩的笼型电动机（深槽式、双笼式）可应用于重载启动的生产机械，如压缩机、皮带运输机等。对于需要有级调速的生产机械，可选用变级多速笼型电动机，如电梯、机床等。对于带有飞轮的冲击性负载，则应选用高转差率笼型电动机，如冲压机床、锻压机床等。对于启动、制动转矩要求较大，需要频繁启动、制动，并且需要调速的生产机械，可选用绕线型感应电动机，如起重机、升降机、轧钢机、压缩机等。对于容量较大且不需要调速的生产机械，应优先选用同步电动机，让同步电动机运行于过励状态，还可以改善电网的功率因数。对于有爆炸性危险的场所应选用具有防爆结构的电动机。有爆炸性危险的场所称为危险场所，危险场所分为若干等级，不同等级的危险场所应选用不同类型的防爆电动机。

按电动机的结构及安装型式，可分为卧式安装和立式安装两种，它们又分为端盖无凸缘和端盖有凸缘两种型式。一般情况下大多采用卧式安装，特殊情况下才考虑采用立式安装。立式和有凸缘安装的电动机价格较贵。

由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时应选用三相交流电动机，又有三相异步电动机应用最广泛，如无特殊需要，一般选用Y系列三相交流异步电动机。所以根据大批生产的生产批量、工作环境为室内、载荷平稳的工作条件选用Y系列（IP44）封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。

Y系列三相交流异步电动机是我国80年代的更新换代产品，具有高效、节能、噪声小、震动小、运行安全可靠的特点，适用于无特殊要求的各种机械设备。该系列电动机能防止灰尘、铁屑或其他异物侵入电机内部；具有与Y系列（IP23）相同的用途外，还能适用于灰尘多、水土飞溅的场所。其防护等级为IP44。

3.1.2 电动机容量确定

由于减速器工作载荷较稳定，长期连续运行，所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的工作功率，即

????

≥

，电动机就能安全工作。

（1）卷筒的输出功率

????

1000

1253×0.84

1000×0.96

=1.10 (????)

（2）传动装置总效率

式中，

为联轴器效率，

为圆柱齿轮传动效率，

为滚动轴承传动效率。

查表12-10（P88）得，弹性柱销联轴器效率

=0.99，8级精度一般传动效率

=0.97，滚动轴承传动效率

=0.98，则

0.99

0.97

0.98

=0.85

（3）电动机输出功率

1.10

0.85

=1.29 (????)

3.1.3 电动机转速选择

（1）卷筒工作转速

60×

×0.84

3.14×0.28×

=57.3 (??/??????)

（2）电动机转速

=??

8~40

458.4~2292

(??/??????)

符合这一范围的同步转速有700r/min、1000r/min和1500r/min。

表3.1 可选电机参数表

电动机

型号

额定功率(Kw)

同步转速（r/min）

满载转速（r/min）

最大转矩/

额定转矩

堵转转矩

/额定转矩

Y132S-8

2.2

750

710

2.0

Y112M-6

2.2

1000

940

2.2

2.0

Y100L1-4

2.2

1500

1430

2.3

2.2

方案1：同步转速为750（r/min）

电机体积大，价格昂贵；

方案2：同步转速为1000（r/min）

价格适中，电机和传动装置的体积适中；

方案3：同步转速为1500（r/min）

价格适中，传动装置的体积稍大。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格等因素，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，型号为Y112M-6。由《课程某某指导手册》P119页查得其主要性能如表3.2所示。

表3.2 电动机主要性能参数

电动机

型号

额定功率（kW）

同步转速（r/min）

满载转速（r/min）

最大转矩/

额定转矩

堵转转矩/

额定转矩

Y112M-6

2.2

1000

940

2.2

2.0

3.2 传动装置总传动比确定及分配

3.2.1 传动装置总传动比确定

总

940

57.3

=16.40

3.2.2 各级传动比分配

（1）分配方案

对于二级展开式圆柱齿轮减速器，当二级齿轮的材质和热处理条件相同、齿宽系数相等时，为使齿高、低速级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按查《课程某某指导手册》（以下略去）图2-7（P13）中的展开式曲线选取。

（2）各级传动比确定

查某某2-7（P13）得，

=4.80，则

总

16.40

4.80

=3.42，各级传动比变化很小，使各级传动承载能力大致相等，合理。

（3）各轴转速确定

Ⅰ轴：

=940 (??/??????)

Ⅱ轴：

940

4.80

=195.83 (??/??????)

Ⅲ轴：

195.83

3.42

=57.26 (r/min)

卷筒轴：

=57.26 (??/??????)

（4）各轴输入功率确定

Ⅰ轴：

=1.29×0.99=1.28 (????)

Ⅱ轴：

=1.28×0.97×0.98=1.22 (????)

Ⅲ轴：

=1.22×0.97×0.98=1.16 (????)

卷筒轴：

=1.16×0.99×0.98=1.13 (????)

（5）各轴输入转矩确定

电动机的输出转矩

：

9550

9550×1.29

940

=13.11 (??·??)

Ⅰ轴：

=13.11×0.99=12.98 (N·m)

Ⅱ轴：

=12.98×4.8×0.98×0.97=59.23 (??·??)

Ⅲ轴：

=59.23×3.42×0.98×0.97=192.56(??·??)

卷筒轴：

=192.56×0.98×0.99=186.82 (??·??)

将上述结果整理列表（见表2.3），供以后设计计算使用。

表3.3 运动和动力学参数

轴号

功率P/（kW）

转矩T/（N·m）

转速n/（r/min）

传动比i

效率η

电机轴

1.29

13.11

940

1.00

0.99

Ⅰ轴

1.28

12.98

940

4.80

0.95

Ⅱ轴

1.22

59.23

195.83

3.42

0.95

Ⅲ轴

1.16

192.56

57.26

1.00

0.97

卷筒轴

1.13

186.82

57.26

4 关键零部件的设计与计算

4.1 设计原则制定

关键零部件（主要包括齿轮、轴、键、轴承等）的设计是整个系统能正常运转和保证其寿命和可靠性的基础，所以零部件的设计是传动装置的设计中非常重要的一个环节。其主要原则如下：

4.1.1 不同类件的安全系数确定

①齿轮：在齿轮设计时，按照齿面接触疲劳强度设计，按照齿根弯曲疲劳强度校核。S为疲劳强度安全系数，设计时按照齿轮材料疲劳极限试验所取定的失效概率计算齿轮的疲劳强度，取S=1。

②轴：其与轴承和齿轮要进行配合且要进行相对转动，为重要轴，所以在进行轴的强度计算时按安全系数校核计算。当材料质地均匀、载荷与应力计算较准确，取S=1.3~1.5；

材料不够均匀、计算不够准确时，可取S=1.5~1.8；材料均匀性和计内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 hard Cowley 应为：Cowley,M.R.，如果有两位作者，第一位作者方式不变，&；之后第二位作者名字的首字母放在前面，姓放在后面，如：Frank Norris 与Irving Gordon应为：Norris,F. & I.Gordon.

②书名、报刊名使用斜体字，如：Mastering English Literature,English Weekly.

参考文献类型及其标识

1、根据GB 3469规定，以单某某方式标识以下各种参考文献类型：

文献类型标识

M 专著

C 论文集

N 报纸文章

J 期刊文章

D 学位论文

R 报告

S 标准

P 专利

2、对于专著、论文集中的析出文献，其文献类型标识建议采用单某某“A”；对于其他未说明的文献类型，建议采用单某某“Z”。

3、对于数据库(database) 、计算机程序(computer program) 及电子公告(electronic bulletin board)等电子文献类型的参考文献，建议以下列双字母作为标识：

电子文献类型标识

DB 数据库

CP 计算机程序

EB 电子公告

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