某车间零件传送设备的传动装置设计课程设计.docx

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某车间零件传送设备的传动装置设计课程设计

南湖学院

课程设计报告书

题目：

某车间零件传送设备的传动

装置设计

系部：

专业：

机械设计制造及自动化

班级：

姓名：

学号：

序号：

2015年12月18日

南湖学院

课程设计任务书

设计题目：

某车间零件传送设备的传动装置设计

系部：

南湖学院机电系

专业：

机械设计制造及自动化

学生姓名:

郭晓伟学号:

24131901505

起迄日期:

2015年11月7日至2015年12月18日

指导教师:

谭湘夫

机械设计课程设计任务书

1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

一.设计题目

设计某车间零件传送设备的传动装置

1.传动布置方案

1－减速器2－联轴器3―滚筒

4－运输带5－电动机6－带传动

2.已知条件：

（1）输送带主动输出转矩T＝700nm

（2）输送带工作速度V=1.12m/s（允许输送速度误差±5％）

（3）滚筒直径D=380mm

（4）滚筒效率η＝0.96（包括滚筒轴承的效率损失）

3.设备工作条件，室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日两班，工作8年，车间有三相交流电源。

二.技术要求

1.电动机的选择与运动参数计算；

2.齿轮传动的设计计算；

3.轴的设计；

4.滚动轴承的选择；

5.键和联轴器的选择与校核；

6.装配图、零件图的绘制；

7.设计计算说明书的编写；

三.工作要求

1.学生应当在指导老师指导下完成设计,必须独立完成设计任务,严禁抄袭,一经发现成绩以不及格计,并给予批评教育各严肃处理.

2.课程设计期间要严格遵守学习纪律,在此期间缺勤1/3以上,成绩以不及格计.

3.课程设计报告书一律打印在A4纸上,同时配上封面装订成册.

机械设计课程设计任务书

2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：

1、要求

（1）说明书要认真、准确、条理清晰，参考文献要注明出处

（2）按word排版，公式编辑器编辑公式

（3）图纸用CAD作图，数据准确

2、任务

（1）减速器总装配图一张

（2）齿轮、轴零件图各一张

（3）设计说明书一份

3．主要参考文献：

●要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例如：

[1]韩泽光.机械设计.第1版.北京:

北京航空航天出版社,2011

[2]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京:

高等教育出版社,1999

[3]常明.画法几何及机械制图.第二版.武汉:

华中科技大学出版社,2000

[4]韩泽光.机械设计课程设计.第1版.北京:

北京航空航天出版社,2011

4．课程设计工作进度计划：

序号

起迄日期

工作内容

1

11.28.——11.30

设计前准备工作（接受设计任务、收集资料、准备工具）

2

12.1——12.3

确定传动方案、选择电动机、传动零件设计计算

3

12.4——12.6

轴的设计计算

4

12.7——12.8

轴承、键、联轴器及润滑剂的选择

5

12.9——12.12

装配图设计及复核计算

6

12.13——12.14

零件工作图设计

7

12.15——12.17

整理设计说明书及课程设计体会和收获

8

12.18

上交机械课程设计成果

指导教师

谭湘夫

日期：

2015年12月18日

1前言

本次课程设计的题目是设计某车间传送设备的传动装置。

传动装置位于原动机和工作件之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转距的大小或改变运动形式，以适合工作件的功能要求。

传动装置主要可分为齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动。

本次设计主要是运用齿轮传动,这是由齿轮传动的优点决定的。

大多数齿轮传动不仅用来传递运动，而且还要传递动力。

因此，齿轮传动除须运转平稳外还必须具有足够的承载能力。

按照工件条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动两种。

闭式传动的齿轮封闭在刚性的箱体内，因而能保证良好的润滑和工作条件，重要的齿轮传动都采用闭式传动。

开式传动的齿轮是外露的，不能保证良好的润滑，而且易落如灰尘、杂质，故齿面易磨损，只宜用于低速传动。

本次课程设计出了满足机器的功能要求外，还应当考虑工作件工作可靠性、结构简单性、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉、使用维护方便等方面。

合理的选择转动型式是拟订方案时的关键环节。

选择传动机构类型时应综合考虑个有关要求和工作条件，包括：

传递功率、使用寿命、经济性要求、外部条件环境等。

；同时，电动机的型号、传动比的分配、传动装置的运动和动力参数的确定等，都是设计过程中非常重要的环节。

同时，软件的应用（如：

cad、word等）都对本次设计起很重要作用。

2确定传动方案

2.1传动布置方案

1－减速器2－联轴器3―滚筒

4－运输带5－电动机6－带传动

图1传动布置方案

2.2已知条件

输送带主动输出转矩T＝700nm

输送带工作速度V=1.12m/s（允许输送速度误差±5％）

滚筒直径D=380mm

滚筒效率η＝0.96（包括滚筒轴承的效率损失）

2.3设备工作条件

室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日两班，工作8年，车间有三相交流电源。

3《机械设计》课程设计的内容

机械设计课程是本门课程的一个重要实践环节，是高等学校工科有关专业学生第一次较全面的设计训练。

本次设计的对象为普通减速器，具体内容如下：

1）设计方案论述。

2）选择电动机。

3）减速器外部传动零件设计（含连轴器选择）

4）减速器的设计：

设计减速器的传动零件：

对各轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件演算各轴的强度；

按疲劳强度条件算输出轴的强度；

选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命；

选择各键，验算输出轴上的键连接的强度；

选择各配合尺寸的公差与配合；

决定润滑方式，选择润滑剂。

5）绘制减速器的装配图和部分零件工作图

减速器装配图1张（A0或A1）；

座底（或箱盖）工作图1张（A1）；

输出轴及该轴上齿轮的工作图各1张（A3）。

6）编写设计说明书（将1—4项整理成文，字数6000—8000）。

4.设计进度表：

表1设计进程表

内容

天数

日期

收集材料

2

11.7——11.9

布置任务，观看电视教学录像

1

11.10

阅读系统参考及传动件设计

4

11.11——11.15

装配图设计及复核计算

3

11.16——11.19

零件工作图设计

4

11.20——11.24

整理设计说明书

2

11.25——11.27

课程设计答辩

1

11.29

5.课程设计的步骤

5.1设计准备

阅读设计任务书，明确设计要求和工作条件；通过看实物、模型、录像和减速器拆装实验等，了解设计对象；阅读有关资料；拟定设计计划等。

5.2传动装置的总体设计

传动装置总体设计的内容：

确定传动方案、选定电动机型号、计算总传动比和合理分配各级传动比，计算传动装置的运动的动力参数，为设计各级传动件和装配图设计提供条件。

5.2.1确定传动方案

合理的传动方案用满足机器的功能要求，例如传动功率的大小，转速和运动形式。

同时他应该适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维修方便、工艺性和经济性合理等要求。

由设计任务可确定设计方案图1所示，该传动方案由一个v带传动装置和一个二级减速器组成，它适用于长期工作，加工和使用维修方便，结构紧凑，噪音小。

其中减速器采用展开式减速器，它的结构简单，应用广泛。

但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样轴载转矩作用下产生的扭转变行和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分的互相抵消，以减缓沿齿宽载荷不均匀的现象，适用于载荷比较平稳的场合。

该传动装置的总效率为

=0.99×0.97×0.97×0.95×0.99×0.99=0.859

式中：

为齿式联轴的传动效率；

分别得齿轮传动的效率；

为v带传动的传动效率，分别是滚动轴承（球轴承）的传动效率。

5.2.2电动机的选择

选择电动机的内容包括：

电动机类型、结构形式、通廊和转速，要确定电动机具体型号。

5.2.2.1选择电动机类型和结构形式

电动机类型和结构形式要根据电源（交流或直流）、工作条件和载荷特点来选择。

该转正悬着我国通用的Y系列电动机，它为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或其它侵入电动机内部的特点，额定电压为380V，频率50Hz。

适用于特殊要求的机械上，所以该装置选择此类电动机。

电动机结构可以防护式结构，以保证人身和机械的安全。

5.2.2.2选择电动机的容量

标准电动机的容量由额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。

容量小于工作要求，则不能保证工作正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因素而造成浪费。

由工作机的工作速度：

V=1.2m/s

=

=56.319r/min

式中:

工作机的转速，D为工作机滚筒直径；

式中：

为工作机的工作效率，为电动机的工作效率了；

为传动装置的总效率；

5.2.2.3确定电动机转速

按照电动机转速要求和传动机构的要求的合理传动比范围，课推算出电动机转速的可选范围：

r/m

式中：

n—电动机可选转速范围，r/min

—分别为带传动、圆柱齿轮传动1和圆柱齿轮传动2的合理传动比范围；

经查选定的电动机类型、结构、容量、转速，查表可得该电动机的型号为—Y132S-4

改电动机的主要参数如下

表2Y132S-4电动机主要参数表

电动机型号

额定功率

满载转速（r/min）

最大转矩

（n·w）

轴身尺寸

（㎜）

机座中心高

（㎜）

Y132S-4

5.5

1440

2.2

80

132

设计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算，转速则取满载转速。

5.3计算总传动比和分配各级传动比

传动装置的总传动比要求为：

=

式中：

—电动机满载转速，r/min

由于该传动装置为过级传动，总传动比为：

式中分别为带传动和两组齿轮传动的传动比

参照各级齿轮的传动比参考值表可先假设各传动比；

=2.5；=3.784；

=2.703

传动装置的实际传动比要有选定的齿数或标准带轮直径要准确计算，因而与要求传动比可能有误差。

一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为（3～5）。

5.4计算传动装置的相对运动和动力参数

实际计算传动件时，需要知道各轴的转速、转矩或功率，因而应将工作机的转速、转矩或功率推算到各轴上。

该传动装置从电动机到工作机有三轴，一次为

、

、

轴，则：

5.4.1各轴转速

式中：

NM—电动机的满载转速，r/min

、、—

、

、

轴的转速，r/min；

轴为高速轴，

轴为低速轴：

—依次为电动机轴至高速轴

、

、

轴，

、

轴间的传动比。

5.4.2各轴功率

式中：

Pd—电动机的输出功率，；

—

、

、

输出功率，；

—依次为电动机与

轴，

、

、轴，

、

轴间的转动效率

5.4.3各轴转矩

由电动机的输出功率：

；

可知电动机的输出转矩：

N·m

N·m

3N·m

N·m

式中：

—

、

、

轴的输入转矩，N·m。

将运动和动力参数的设计数值列表如下：

表3运动和动力参数设计表

轴

参数

电动机轴

轴

轴

轴

转速（r/min）

1440

576

152.220

56.315

功率（Kw）

5.006

4.806

4.615

4.432

转矩（N·m）

33.200

78.883

286.643

744.036

5.5传动零件的设计计算

进行减速器装配图设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选好联轴器的类型和尺寸。

当传动的装置中有减速器外有传动件，一般应先进行其设计，以便使减速器设计的原始条件比较精确。

5.5.1选择连轴类型的型号

连轴器除连接两轴并传递转矩外，在该传动装置中它还应具有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，为了达到此要求，该装置中选用无弹性元件的绕性连轴器—GIGL性鼓形齿式联轴器。

5.5.1.2计算联轴器的转矩

T=1.5×739.30=1108.950Kw

式中：

T为公称转矩，单位为N·m；KA为工作情况系数，经查表为1.5。

5.5.1.3确定联轴器的型号

根据计算转矩

及所选的联轴器类型，按照

的条件由联轴器标准（ZBJ19013—89）选定该连轴器的型号为：

GIGL2，它的公称转矩为1120N·m，许用的最大转矩为4000r/m，轴径为25～48之间。

5.5.2V带传动的设计

5.5.2.1确定计算功率

式中：

KA为工作系数；为电动机的额定动率，单位

5.5.2.2选择带型号

根据计算功率和小带轮转速n1（即电动机的满载转速nm=1440r/min），经查初步选用A型带。

5.5.2.3选用带轮的基准

查表可选取小带轮的最小基准直径=75㎜;又由，查表可选取，所以，，圆整为315㎜。

5.5.2.4验算带的速度V

符合V带要求

5.5.2.5确定中心距a和带的基准长度

在范围内，初定中心距=400㎜，所以带的基准长度为：

≈（）=2×400+（125＋315）+=1513.36㎜

根据查表选取和相近的V带的基准长度=1600㎜。

根据来计算实际中心距，由于V带传动的中心距可以调整，所以采用近似算法：

A≈+=443.32㎜

考虑安装调整和补偿预紧力的需要，中心距的变动范围为：

=a+0.015Ld＝467.320㎜

=a-0.015Ld＝419.320㎜

5.5.2.6验算小带轮包角

包角合适

5.5.2.7确定带的根数z

因小带轮的直径r/min，传动比i=2.5，查表得：

单根V带所能传递的功率=1.91Kw，

功率增量△=0.17

包角修正参数

=0.95；

带的长度系数k1=1.01。

代入以下公式可得：

z==2.979故选3根带。

5.5.2.8确定带的预紧力

单根V带所需的预紧力为：

5.5.2.9计算带传动作用在轴上的力

式中：

z—带的根数；—小带轮的包角。

5.5.2.10将V带设计结果列表如下：

表4V带设计列表

小带直径

（㎜）

大轮直径

（㎜）

中心距a

（㎜）

基准长度L

（㎜）

带的根数z

125

315

442.32

1600

3

5.6齿轮计算设计

5.6.1高速级齿轮传动的设计计算

5.6.1.1齿轮材料、热处理、精度等级及初步尺寸

1）考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮；

2）选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；选择大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS；二者材料硬度差为40HBS；

3）按，选择8级斜齿圆柱齿轮传动；

4）按小齿轮齿数z1=24，大齿轮齿数z2=i1·z1=90.816

5.6.1.2按齿面接触强度设计

其中：

1）由于工作机轻微冲击，原动机平均平稳，所以查表得：

载荷系数K=1.3；

2）小齿轮传递的转矩T1=TⅠ=7.8057×104N·m；

3）选齿宽系数d=1（表10-7）

4）选材料的弹性影响系数（表10-6）

5）选齿面硬度查的

小齿轮的接触疲劳强度极限

大齿轮的接触疲劳强度极限

6）计算应力循环次数

。

7）查的接触疲劳寿命系数，（图10-19）

8）计算接触疲劳许用应力

取失效率1，安全系数S=1，由式（10-12）得：

9）将以上1）～2）数据作为代入（A）式可得：

5.6.1.3计算

1）计算圆周速度V

2）计算齿宽、模数宽高之比b/h

齿宽

模数

齿高h=2.25mt=5.5845㎜；

3）计算载荷系数

使用系数KA工作机轻微冲击，原动机平均平稳，所以查表得KA=1；动载荷系数齿轮圆周速度V=1.796m/s查图KA1.08；又由（表10-4）齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数kk；查图得；齿间载荷分配系数，查（表10-3）得。

载荷系数K==1×1.08×1.2×1.3456=1.51

4）按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式（10-10a）；

;

5）计算模数。

5.6.1.4按齿根弯曲强度设计

………………………………………………..（B）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90，KFN2=0.93；

1）计算弯曲疲劳御用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由（式10-12）可得：

2）查取齿行系数：

由表10-5查得；

3）查取应力校正系数：

由表10-5查得

4）计算大、小齿轮并加以比较

；

得：

小齿轮的数值为0.0155。

5）设计计算：

由（1—4）所得数据，代入（B）

对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于弯曲疲劳强度计算的m，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取m=1.944，圆整为标准值m=2，分度圆直径㎜

算出小齿轮齿数，圆整数为32；

于是大齿轮齿数

5.6.1.5几何尺寸计算

1）计算中心距

2）计算大、小齿轮的分度圆直径

;

3）计算齿轮宽度

圆整后取;

4）结构设计（略）

5.6.2低速级齿轮传动的设计计算

5.6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。

1）由已经确定的传动方案，选用级直齿圆柱齿轮传动。

2）选择小齿轮材料45（调质），硬度为240HBS;大齿轮材料为45钢，硬度为220HBS;二者材料硬度差为20HBS。

3）选用小齿轮齿数,大齿轮齿数.园整取.

5.6.2.1按齿面接触强度设计

其中：

1）试选载荷系数

2）试选载荷系数

3）小齿轮传动的转矩查（表10-7）

4）选材料的弹性影响系数。

查（表10-6）

5）查得小齿轮的接触疲劳强度极限;

大齿轮的接触疲劳极限（图10-21d）

6）计算应力循环次数

7）接触疲劳寿命系数,查（图10-19）

8）计算接触疲劳许用应力，取失效率1%，安全系数S=1。

；

取较小的值

5.6.2.3计算：

1）将上面（1-8）所得数据。

代入（C）中：

2）计算圆周速度

3）计算齿宽

4）计算齿宽与齿宽高之比b/h

模数

齿高

5）计算载荷系数

根据V=0.754M/S,8级精度，由图（10-8）查得：

动载荷系数;直齿轮，假设。

查（表10-3）；由（表10-2）。

查得使用

系数;由（表10-4），8级精度，小齿轮相对支承非对成布置时，

由=10.666,=1.467,查（图10-13）得=1.35,所以载荷系数为：

6）按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由（10-10a）得

7）计算模数

5.6.2.4按齿根弯曲强度设计

…………………………………（D）

1）小齿轮的弯曲疲劳极限，

大齿轮的弯曲疲劳极限

2）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数,;

3）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4

4）查取齿形系数

由（表10-5）查得：

；

5）查得应力校正系数，由表查得;

6）计算大、小齿轮的并加以比较

；

大齿轮的数值大。

7）由（1-6）所得数据，代入（D）得

对比计算结果可知，由齿轮疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的m，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取m=3.3165mm，并就近圆整为标准值m=3.5分度圆直径

算出小齿轮齿数圆整为31

大齿轮齿数圆整为8

5.6.2.5几何尺寸计算

1）计算分度圆直径

；

2）计算中心距

3）计算齿数宽度

，取，

5.6.3将高、低速齿轮的主要参数列表如下：

表5高、低速齿轮主要参数表

名称

高速级（直齿）

低速级（直齿）

中心距:

a（mm）

153

201.25

模数（mm）

2

3.5

旋向

小齿轮

左

右

大齿轮

右

左

齿数

32

31

121

84

分度圆直径

（mm）

64

108.5

（mm）

242

294

齿宽

b（mm）

小齿轮69大齿轮64

小齿轮113.5大齿轮

5.6.4结构设计和绘制零件工作图

5.7轴的设计

5.7.1轴I的设计计算

5.7.1.1已知

轴I上的功率PI=4.806kw,nI=576r/minTi=78.883

5.7.1.2求作用在齿轮上的力

已知告速级小齿轮的分度圆直径为d1=64mm

Ft=2TI/d1=2

5.7.1.3初步确定轴最小直径

先按式（15-2）初步估计轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据表15-3，去=112mm，于是：

输入轴I的最小直径显然是安装带轮处轴的直径，考虑到安装轮时必须在轴的截面开一个肩槽，所以应适应增大以考虑键槽对轴的强度的削弱，（1+6%）=22.194mm圆整为23mm

5.7.1.4轴的结构设计所示

1）拟定轴上的零件的装配方案，零件的装配方案可参考图I

2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

最小直径处的长度（V带轮的狂度）：

=，为了满足V带轮的定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，，圆整为25mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径为D=33mm。

3）初步选择滚动轴承

应滚动轴承同时受径向力的作用，故选用滚子轴承。

根据，由初步选取轴承的型号为6006型，基本尺寸，故而右端的滚动轴承采用轴承进行轴向定位。

查得6006型的定位轴肩高度=36

4）由该轴上的圆柱齿轮分度圆直径为64mm，所以采用齿轮轴，且可知齿轮段的长度即为齿宽，L6-7=64mm

5）轴承端盖的总宽度为20mm。

根据轴承端盖的拆装及便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖与带轮额距离为L1=30mm，所以L2-3=（20+30）=50mm。

6）取齿轮距箱体内壁之间距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时候，应距箱体内壁一段距离S，取S=8mm，一直滚动轴承的宽度T=13，又根据第3齿轮的轮毂长L=113.5mm，第2齿轮与第三齿轮的距离C=20mm，则：

7）取齿轮处的轴段d6-7=33mm，在该段的轴的左边设置一轴环，轴环的直径为39mm长度为12mm。

8）至此已经初步计算出该轴的直径和长度，具体见下