机械设计基础课程设计

机械设计基础

课程设计计算说明书

设计题目：设计带式输送机中的传动装置

专业年级：电气工程系15级

学号：***********

学生姓名：宋

指导教师：

机械工程系

完成时间2017年7月7日

机械设计基础课程设计任务书

学生姓名：学号：111专业：电气工程系

任务起止时间：2017年7月3日至2017年7月7日

设计题目：设计带式输送机中的传动装置

一、传动方案如图1所示：

1—电动机；2—V带传动；3—单级圆柱齿轮减速器

4—联轴器；5—带式输送机；6—鼓轮；7—滚动轴承

图1带式输送机减速装置方案图

二、原始数据

滚筒直径d/mm400

传送带运行速度v/(m/s)1.6

运输带上牵引力F/N2100

每日工作时数T/h24

传动工作年限5

单向连续平稳转动，常温空载启动。

三、设计任务：

1.低速轴系结构图1张（A2图纸）；

2.设计说明书1份。

在1周内完成并通过答辩

参考资料：

《机械设计》《机械设计基础》《课程设计指导书》《机械设计手册》

《工程力学》《机械制图》

指导教师签字：

2017年7月7日

目录

（一）电机的选择.....................................................................1

（二）传动装置的运动和动力参数计算.................................2

（三）V带传动设计..................................................................3

（四）减速器（齿轮）参数的确定.........................................5

（五）轴的结构设计及验算.....................................................7

（六）轴承根据........................................................................12

（七）联轴器的选择...............................................................12

（八）键连接的选择和计算...................................................12

（九）心得体会...............................................................14

1

（一）电机的选择

1.选择电机的类型和结构形式：

依工作条件的要求，选择三相异步电机

封闭式结构

u=380v

Y型

2.电机容量的选择

工作机的功率P工作机=F牵*V运输带/1000=3.36kW

V带效率：0.96

滚动轴承效率：0.99

齿轮传动效率（闭式）:0.97x1(对)

联轴器效率：0.99传动滚筒效率：0.96

传输总效率



=0.859

则，电机功率



工作机P

Pd

=3.91kW

3.电机转速确定

工作机主动轴转速n工作机=60v1000

d

=76.43r/min

V带传动比范围：2~4一级圆柱齿轮减速器传动比范围：3~6

总传动比范围：6~24

2

∴电动机转速的可选范围为：458.58~1834.32r/min

在此范围的电机的同步转速有：1500r/min,1000r/min,750r/min

依课程设计指导书Y系列三相异步电机技术数据（JB3074-82）选择

电机的型号为；Y132M1-6性能如下表：

（二）传动装置的运动和动力参数计算

所选电机满载时转速n

m

=960r/min

总传动比：i总=

工作机

n

n

m=12.56

1.分配传动比及计算各轴转速

i总=i

D

×i

带传动的传动比i

D

=3

一级圆柱齿轮减速器传动比i=4.19

则高速轴I轴转速n

1

=320r/min

则低速轴II轴的转速n

2

=76.37r/min

电机型号

功率

KW

满载时

额定转

矩

质量

kg

转速n

r/min

电压V电流A

功率因

数

Y132M1-649603809.40.82.075

3

2.各轴输入功率，输出功率

P输出=P输入，效率如前述。

则高速轴I轴的输入功率P

I

=3.75kW，

输出功率P

I

＇=3.71kW，

则低速轴II轴的输入功率P

II

=3.60kW，

输出功率P

II

＇=3.56kW。

3.各轴输入转矩:

小带轮输入转矩T

d

=38.9N•m

I轴输入转矩T

I

=111.9N•m

II轴输入转矩T

II

=450.2N•m

（三）V带传动设计

1.确定计算功率Pc

已知电机输出功率，依教材《机械设计基础》表13-9，取K

A

=1.2,

故Pc=4.7kW。

2.选择普通V带型号

已知Pc，n

m

，结合教材《机械设计基础》，由图13-15确定所使用

的V带为A型。

4

3.确定大小带轮基准直径d1，d2。

由《机械设计基础》表13-10取d1=125mm，带传动比iD已知，则

d2=iD·d1=375mm，取d2=375mm

4.验算带速v





100060

11

nd

v



6.3m/s

5.求V带基准长度和中心距（L0，a）

初定中心距0a=1.5（d1+d2)=750mm,选a0=800mm

带长



0

2

12

21004

d-d

)d(d

2

2

a

aL



=2405mm

由表13-2，对A型带进行选用，Ld=2480mm

则实际中心距：

2

L-L

aa0d

0837.5mm

6.验算小带轮包角





0

12

03.57180

a

dd

163°>120°合格。

7.求V带根数Z

已知n

1

，d

1

，查表13-4，得P

0

=1.37kW

已知传动比i

D

，查表13-6，得ΔP

0

=0.11kW

已知1，查表13-8得K



=0.96，查表13.2得K

L

=1.09

则V带根数Z=



L

KKPP

Pc



)(

00

3.03，

取4根。

5

8.求作用在带轮上的压力FQ

由《机械设计基础》表13-1，可知A型带每米质量q=0.105kg/m

单根V带的拉力F

0

=qv

KZv

Pc

)1

5.2

(

500



2=155N

作用在轴上的压力F

Q

=2ZF

0

sin

2

1

=1226N

（四）减速器（齿轮）参数的确定

1.选择材料及确定许用应力

由《机械设计基础》表11-1得：

小齿轮用：40MnB，热处理方式：调质，齿面硬度为241~286HBS

大齿轮用：ZG35SiMn，热处理方式：调质，齿面硬度为241~269HBS

由表11-5，取安全系数SH=1.0，SF=1.25。

则许用应力为：

[σH1]=σHlim1/SH=720MPa.[σH2]=σHlim2/SH=615Mpa

[σF1]=σFE1/SF=476MPa.[σF2[=σFE2/SF=408MPa

2.按齿面接触强度设计

设齿轮按9级精度制造，按齿面接触强度设计。

由表11-3得载荷系数K=1.5，由表11-6得齿宽系数Φd=0.8。

小齿轮输入功率P=3.75kW，

转矩T

1

=9.55×610×

1

n

P

=1.12×105N•mm，

由表11-4可得弹性系数ZE=188.9

MPa

6

则小齿轮直径d1≥

3

2

1

1

2





















H

HE

d

ZZ

u

u

KT



齿数取Z1=24，Z2=iZ1=101模数m=d1/z1=2.81

按表4-1，标准模数m=3，实际传动比i=Z2/Z1=4.21

传动比误差0.02，是符合要求。d

2

=mZ2=303mm,

齿根顶圆直径d

2a

=d

2

+2h

a

=309mm,齿根圆直径d

2f

=d

2

-2h

f

=295.5mm。

实际标准中心距离a=187.5mm

齿宽1ddb56mm（圆整）

为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b+5=60mm

3.验算轮齿弯曲强度

由图11-8，取齿形系数YFa1=2.76,YFa2=2.24.

由图11-9，取外齿轮齿根修正系数YSa1=1.59，YSa2=1.82

判断：

1

2

Sa1Fa11

1

YY2

Zbm

KT

F122MPa≦[σF1]

判断：

11

221

2

SaFa

SaFaF

FYY

YY

113MPa≦[σF2]

满足条件合适

4.齿轮的圆周速度



60x1000

11nd

v

π

1.2m/s

对照表11-2可知，选着9级精度是合适的。

7

（五）轴的结构设计及验算

1.高速轴及低速轴的材料选择

根据表14-1得，高速轴材料为：45钢，热处理方式：调质

低速轴材料为：45钢，热处理方式：调质

高速轴极限强度[σB1]=650MPa，低速轴极限强度[σB2]=650MPa

根据表14-3得，高速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa

低速轴的许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa

2．轴颈初估

初选小轮轴颈，根据扭转强度计算初估轴颈。由表14-2得常数C110

3

1

1

1n

d

P

C=24.9mm，结合大带轮轮毂内径，圆

整后暂取d

1

=25mm

大轮轴颈3

2

2

2n

d

P

C=39.7mm，结合联轴器内径，圆整后暂取d

2

=40mm

3.轴的径向尺寸设计

根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的径向尺

寸。

8

高速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

3

1

p

(13%)25.6C

n

dmm

（有键槽加大3%）,取d1=28mm。

d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=36mm。

d3=d2+2mm=38mm,取标准值d3=40mm。

d4=d3+2mm=42mm。

d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=50mm。

取d6=32mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。

d7=d3=40mm.

9

低速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

3

1

p

(13%)41dC

n

mm

（有键槽加大3%）,取d1=42mm

d2=d1+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d2=50mm。

d3=d2+2mm=52mm,取标准值d3=55mm。

d4=d3+2mm=57mm。

d5=d4+2h,轴肩高h=2C1=4mm,则d5=65mm。

取d6=47mm，比轴承内圈外径小，砂轮越程槽。

d7=d3=55mm。

5.轴的轴向尺寸设计

根据轴及轴上零部件的固定，定位，安装要求，初步确定轴的轴向尺

寸。

10

高速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l1=2f+3e-3mm,其中A型带f=9mm,e=15mm，则l1=60mm。

l4=b-2mm=58mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。

l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。

l7=B+挡油环宽度-4mm=18+19-4=33mm。

,C,e,K:取H=10mm,=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+10mm,取

C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖

厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到

轴承盖的距离取K=20mm。

l2=K+e+(C--B)=57mm，l3=B++H+2mm=45mm。

取l6=4mm。

11

低速轴：（带尺寸的草图）

各尺寸确定的依据：

l1=112-2=110mm,轴段长度应比联轴器轴孔长度短1-2mm。

l4=b-2mm=54mm,轴段长度应比齿轮轮毂短2-3mm。

l5=1.4h,轴肩高h=2C1=4mm,则l5=5.6mm,取l5=6mm。

l7=B+挡油环宽度-4mm=21+19-4=36mm。

,C,e,K:取H=10mm,=15mm,轴承座宽度C=C1+C2+δ+5mm,取

C1=22mm,C2=20mm,δ=0.025a+1=5.7mm,取δ=8mm,则C=60mm。轴承盖

厚度e=1.2d3,螺钉直径取d3=8mm，则e=9.6mm,取e=10mm，联轴器到

道轴承盖的距离取K=20mm。

l2=K+e+(C--B)=54mm，l3=B++H+2mm=48mm。

取l6=4mm。

12

（六）轴承的选择

高速轴承的主要参数

轴承代号轴承内径mm轴承外径mm轴承宽度mm径向基本额定动载荷Cr

62.5

低速轴承的主要参数

轴承代号轴承内径mm轴承外径mm轴承宽度mm径向基本额定动载荷Cr

62.2

（七）联轴器的选择

根据轴孔直径d2=42mm输出转矩T=445N•m

依据《课程设计指导书》，选定联轴器型号：TL7

联轴器选择表

公称扭矩

/N•m

许用转数

/(r/min)

D

/mm

D1

/mm

D2

/mm

转动惯量

/kg•m2

质量

/kg

5.0615.6

（八）键连接的选择和计算

13

轴名

安装直径

d/mm

类型h/mmb/mm

轮毂长度

'(1.5~2)Ld

键长L

/mm

高速轴

28A786355

42A8126050

低速轴

42A81211290

57A10165645

附表1机体各部分尺寸（mm）

名称符号尺寸

机座壁厚δ8

机盖壁厚δ

1

8

机座凸缘厚度b12.5

机盖凸缘厚度b

1

12.5

机座底凸缘厚度b

2

20

地脚螺钉直径d

f

20

地脚螺钉数目n4

轴承旁联接螺栓直径d

1

16

盖与座联接螺栓直径d

2

12

连接螺栓d2的间距l180

轴承端盖螺钉直径d

3

8

窥视孔盖螺钉直径d

4

8

定位销直径d10

d

f

,d

1

,d

2

至外机壁距离c

1

26,22,18

d

f

,d

2

至土元边缘距离c

2

24,16

轴承旁凸台半径R

1

20

凸台高度h35

外机壁与轴承座端面距离l

1

47

大齿轮端面圆与内机壁距离△

1

10

齿轮端面与内机壁距离△

2

9

机盖，机座筋厚m

1

,m8,8

轴承端盖外径D

2

120,140

轴承旁联接螺栓距离s

附表2减速器整体最大几何尺寸及特性尺寸(mm)

长度方向最大尺寸宽度方向最大尺寸高度方向最大尺寸特性尺寸

参考文献：

1机械设计基础课程设计指导书，2009年哈尔滨理工大学机械基础工程系编制；

2机械设计基础第2版，胡家秀主编

14

（九）心得体会

为时一周的课程设计终于结束了，脑力与精力消耗很多，身心俱

疲，但看到在自己手中完成的说明书与图纸，一切付出都不算什么了。

第一天老师对相关知识讲解完成后，课程设计便正式开始了。首

先是零件参数的确定与选择，第一遍时我很快完成有关计算，但它远

远不是我想象中那样简单。在之后与同组同学的核对中，我与同伴发

现了很多错误，前面任何一个数据的差误，都会导致之后计算的连环

错误。我们一点修正，多次核对，前后数据算了很多遍。之后在画图

过程中，我们又发现有些范围性数据取的并不合理，又再次对相关数

据进行更换。最终的结果来之不易，也许仍有不足之处，但不留遗憾。

这次课程设计应该是我第一次进行如此完整的设计过程，我收获

很多。头一次那么大规模的计算极大锻炼了我的耐心与毅力，许多学

过的知识得到了运用。此次课程设计对我以后的学习来说有很大参考

借鉴价值，开拓了我的眼界。在以后的学习中我将更严格的约束自己，

争取更大的进步。

总成绩：

指导教师签字：

年月日