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设计 I ****学院(系)****班
设计者sc
指导老师***
2017 年5 月12 日
（北京航空航天大学）
前言
本设计为机械设计基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对带式运输机传动装置设计I 的说明，该传动装置使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，我们回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。
目录
前言 (2)
机械零件课程设计任务书 (4)
一、题目：带式运输机传动装置设计 (4)
二、设计任务 (4)
三、具体作业 (4)
主要零部件的设计计算 (5)
一、传动方案的确定 (5)
二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数 (5)
1.电动机的选择 (5)
2.传动比分配 (6)
3.各级传动的动力参数计算 (6)
4.将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表 (7)
三、传动零件的设计、计算 (7)
1.V 带传动的设计 (7)
2.带的参数尺寸列表 (9)
3.减速器齿轮（闭式、斜齿圆柱齿轮）设计 (9)
四、轴的设计与校核 (12)
1．I 轴的初步设计 (12)
2．I 轴强度校核 (13)
3．II 轴的初步设计 (15)
4．II 轴强度校核 (16)
五、键联接的选择与校核 (18)
1．I 轴外伸端处键联接 (18)
2．II 轴与大齿轮配合处键联接 (19)
3．II 轴外伸端处键联接 (19)
六、轴承的选择与校核 (19)
1、高速轴承 (20)
2、低速轴承 (21)
七、联轴器的选择与计算 (21)
八、润滑与密封形式，润滑油牌号说明 (22)
九、箱体结构相关尺寸 (22)
十、参考资料 (23)
机械零件课程设计任务书
一、题目：带式运输机传动装置设计
传动装置简图如右图所示。
1．运输机的数据：
运输带工作拉力F=1400 (N)
运输带工作速度v=1.55 (m/s)
卷筒直径D=260 (mm)
2．设计要求：
1)设计用于带式运输机的传动装置
2)两班制工作，空载启动，单向连续运转，载荷平稳，运输带速允许误差为±5%。
3)使用期限为十年，两班制，每年工作300 天；检修期间隔为三年。小批量生产。
二、设计任务
1.选择电动机型号；
2.确定带传动的主要参数及尺寸；
3.设计该减速器；
4.选择联轴器。
三、具体作业
1.减速器装配图一张；
2.零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；
3.说明书一份。
主要零部件的设计计算
一、传动方案的确定
二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数
传动装置总效率
a
=?3 ???
a 带承闭联卷
= 0.96 ? 0.993? 0.97 ? 0.99 ? 0.96 = 0.859
a
= 0.859 P =
P
W =
2.17
= 2.527kW
d 0.859
a
n =
60 ?1000v
w D
=
60 ?1000 ?1.55
= 113.91r/min
3.14 ? 260
P I = P d ? 带 = 2.43kW
P II = P I ?承
?闭
= 2.33kW
P 卷 = P II ?
联 ?
承
?
卷
= 2.28kW
T = 9.55?106 ?
P d
= 25.2N m d
n
满
T I = T d ? i 带 ?
带
= 72.5N m
T II = T I ? i 减 ?
承 ?
闭
= 195.3N m
T 卷 = T II ?
联
?
承
?
卷
= 191.5N m
三、传动零件的设计、计算
d=n
1?d?(1-)
2 n
2
取d2=300mm
带速v =d1n1 = 5.024m/s ，
60 ?1000
v 在5~25m/s 之内，合适。
(d - d )2
L 0 = 2a 0 + (d 1 + d 2 ) + 2 1
2 4a 0
= 3.14 (300 -100)2
2 ? 500 +
?(100 + 300) + 2 4 ? 600
= 1844.67mm 查表 4-2，取 L d =2000mm ， 得实际中心距，
a ≈ a +
L d - L 0
2
= 600 +
2000 -1844.67
= 678mm
2
小带轮包角1 的验
算
= 180? - d 2 - d
1 ? 57.3? = 163? > 120? 合适。 1
a
1
= 163?
i =
d 2
= 300
d 1(1-) 100 ?(1- 0.02)
由1 = 163? ，查表 13-7 得， K α = 0.96 F = 2zF sin 1 Q 0 2
= 2 ? 3?164.1?sin 163?
= 973.8N
2
查表 11-1，取
小齿轮接触疲劳极限
Hlim1
= 1500MPa Hlim1
= 1500MPa
大齿轮接触疲劳极限
Hlim2
= 1500MPa
Hlim2
= 1500MPa
小齿轮接触疲劳极限FE 1 = 850MPa
FE 1
= 850MPa 大齿轮接触疲劳极限
FE 2 = 850MPa
FE 2
= 850MPa
[H 1
] = 1500Mpa [H 1 ][H 2 ] [F 1 ][F 2 ]
[ ] = [ ]=
H lim1
= 1500 = 1500Mpa
H 1 H 2
S 1 H
[
F 1 ] = 680Mpa
[ ] = [ ]=FE 1
= 850 = 680Mpa F 1 F 1 S 1.25 F [H 2 ] = 1500Mpa
[
F 2
] = 680Mpa
齿宽系数 d
查表 11-6，取齿宽系数
d
= 0.8
d
= 0.8
P 2.4初定螺旋角
初定 = 15
= 15
z = z 1
= 22.19 v 1 cos 3
z = z
2 = 62.14
v 2
cos 3
= 2 ?1.0 ? 9.59 ?104 ?1.68? 2.38 =
F
1 95? 2.5
2 ? 36 36.41MPa
≤ 0.7 ?[F 1 ] = 194.69MPa
= ?
Y Fa 2 ?Y Sa 2
= 36.89MPa
F 2
F 1 Y ?Y
Fa 1
Sa 1
≤ 0.7 ?[
F 2
] = 135.63MPa
因此设计时选用的参数都是合适的且应对小齿轮进行弯曲强度计算
m ≥ 2KT 1 ?? Y Fa 1Y Sa 1 ? cos 2
n 3
2 ? ? F 1 ? d z 1
= 2?1.2? 71.6?103 ? 2.85?1.55 ? 2 3 2
(cos 15)
0.8? 20
476 = 1.67mm
取 m n =3mm
a =
m n (z 1 + z 2 ) = 2 ?(20 + 56)
= 118.02mm
2 c os 2 cos15?
取a = 200mm
= a rccos m n (z 1 + z 2 ) = 3? (20 + 56) = 18?11' 42"
2a 2?120
= 18?11' 42"
角
d =m
n
z
1 =
3? 20
= 63.17mm
1cos cos18?11' 42"
d =m
n
z
2 =
3?56
=176.83mm
2cos cos18?11' 42"
b =
d ?d
1
= 0.8?63.17 = 50.532mm
取b2=55mm
b 1 =b
2
+ (5 ~ 10) = 60mm
）验算齿面接触强度
= 3.54Z Z K T1u +1 =
H E βbd 2 u
1
3.54 ?189.8? cos18.1949 ? 1.2
71600 2.8 +1
50 ?63.172 2.8 = 500.66MPa < 1500MPa H
= 500.66MPa
）齿轮的圆周速度
v=
d
1
n
1=
3.14?63.17?320
=1.065m/s 60 ?1000 60 ?1000
根据表2-1，取8 级精度合理
端面压力角
t t = 20?
t
= 20?
d
四、轴的设计与校核
处理
d ≥ C ? 3
P 1in
I 轴： I n
1
= 110 ? 3 2.4
= 21.53mm
320
考 虑 键 对 于 轴 的 削 弱 作 用 ，
d I ≥ (1+ 3%)? 21.53 = 22.6mm 取 d I =24mm
由轴承转速
v =
d n
1 =
3.14 ?24 ?320
= 0.4m/s 60 ?1000 60 ?1000
选用脂润滑
I 轴受力：
圆周力F =2T I = 2 ?72.5 = 2295.39N t d 63.17 ?10-3
1
径向力F=F t tan n=879.45N
r cos
轴向力F
a =F
t
tan = 754.68N
d
M aV = F 2V ? L 1 = 645.21? 0.058 = 37.42N ? m
M '
= F ? L = 234.24 ? 0.058 = 13.58N ? m
aV
1V
1
F = F = F t = 2295.39
= 1147.69N 1H 2 H 2 2
M aH = F 1H ? l = 66.57N ? m
F Q = 973.8N
F = F Q ? L 2 = 973.8? 93
= 780.7N 1F
2L 2 ? 58 1
F 2 F = F Q + F 1H = 1754.5N
M QF = F Q L 2 = 90.56N m M QF 1 = F 1F L 1 = 45.28N m
按照最不利的情况
M = M 2 + M 2 +M
a
aH
aV
QF 1
= 121.65N ? m
T 1 = 72.5N ? m
M = M 2 + (T )2
e a a
= 121.652 + (0.6? 72.5)2 ≈ 129.2N ? m
由 45 钢的[-1b ] = 55MPa ，则
d ≥ 3 M ea = 3 129.2
?10 = 28.6mm
0.1[-1b ] 0.1? 55
考虑键槽影响 d=d ? 1.05=30.03mm ， 设计时取 32mm ，合适。
考虑到该轴段上有键槽，需在
d min基础上取1.05 倍，因此
d
II
≥ 29.58mm 。
取最小处d=30mm
由定位轴肩的尺寸公式
1
径向力F=F t tan n=879.45N
r cos
轴向力F
a =F
t
tan = 754.68N
d
M
aV =F
2v
?L
1
= 58.2N ?m
M
aV 2 =F
1V
?L
1
= 8.5N ?m
F =F =F
t = 1147.7N
2 H1H 2
M
aH =F
1H
?L
1
= 64.8N ?m
M =M 2 +M 2 = 87.1N ?m
a aV aH
M =M 2 +M 2 = 65.36N ?m a1 aV 1 aH 1
T = 195.3N ?m
M =M 2+(T)2
e a
=87.12+ (0.6 ?195.3)2
= 146.01N ?m
由45 钢的[
-1b
]=55MPa，则
d ≥ 3
M
e =3
146.01?1000
= 29.8mm 键槽影0.1[
-1b
]0.1?60
响d4≥ 1.05?29.8=31.2mm,满足要求。
五、键联接的选择与校核
选用 45 号钢，取[
p ] = 120MPa
45 号钢
[
p
] = 120MPa
=4T1in
p d h(L -b)
I
=4 ?72.5?109
=<
24 ?7?22
78.5MPa [
p
]
t2=3.3mm，轴深t1=5mm =4T2in
p dh (L-b)
=
4 ?195.3?109
=< 42 ?8?(45 -12)
70.45MPa [
p
]
=4T2in
p d h (L -b)
II
=
4 ?195.3?109
=< 30 ?8?(60 -10)
63.2MPa [
p
]
六、轴承的选择与校核
轴承 6206 性能参数
F = F 2 + F 2 +F
r 1
1V
1H
1F
= 234.242 +1147.692 + 780.7 = 1952N
F = F 2 + F 2 + F
r 2
2V
2 H
2 F
= 645.212 +1147.692 +1754.5 = 3071N
F a = 754.68N
由 F a = 754.68 = 0.066 查表取 e=0.27 C 11.5?103
0r
F a 1 = 754.68 = 0.386 > e ，查表 F r 1
1952
取 X=0.56,Y=1.65
P 1 = XF r 1 + YF a 1 = 0.56 ?1952+1.65? 754.68 = 2338N
F a 2 = 754.68
= 0.245 < e ，查表 F r 2 3071
取 X=1,Y=0
P 2 = XF r 2 + YF a 2 = 1? 3071 = 3071N
故选用轴承 2 进行校核查表温度系数 f t =1 载荷系数 f P =1.1
6
L = 10 ( f t C ) h 60n f P p
6
= 10 ( 19500 )3
60 ? 32010 1.1? 3071 = 10018h
由 L h 为 10 年，应每两年检修一次