带式电动机滚筒运输装配设计说明书

1 带式电动机滚筒运输装配设计说明书 一、 课程设计书： 1、 运动简图： 2、 原始数据： 工作情况： 运输带工作拉力 F（ 运输带工作速度 v（ m/s） 滚筒直径 D（ 每日工作时数 T（ h） 使用折旧期（ y） 数值： 50 16 10 3、 已知条件： (1)、 工作情况：传动不逆转，载荷平稳， 允许 运输带速度 误差为 5% ； (2)、 滚筒效率： j=括滚筒与轴承的效率损失）； (3)、 工作环境：室内，灰尘较大，最高环境温度 35C ； (4)、 动力来 源：电力，三相交流，电压 380/220V； (5)、 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； (6)、 制造条件及生产批量：一般机械厂生产制造，小批量。 4、设计工作量： 1、减速器装配图 1张（ 1）； 2、零件工作图 1 3张； 3、设计说明书 1份。 二、 设计步骤： 1、 传动装置的总体设计 2、 电动机的选择 3、 确定传动装置的总传动比和分配传动比 2 4、 计算传动装置的运动和动力参数 5、 设计 6、 齿轮的设计 7、 滚动轴承选择和传动轴的设计 8、 轴承的选择与校核 9、 键连接设计 10、 箱体结构设计 11、 润滑密封设计 12、 联轴器设计 1、 传 动装置的总体设计方案： （ 1）组成：传动装置由电机、监视器、工作机组成。 （ 2）特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布步均匀，要求轴有较大的刚度。 （ 3）确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 传动方案如下： 图一：传动装置的总体设计图 初步确定传动系统总体方案如下：传动装置总体设计图所示。 选择 传动装置的总效率： 9 9 424a 齿滚带联 联为齿式联轴器传动效率，带为 为滚动轴承效率， 齿为 8级精度齿轮传动（稀油润滑）的效率。 3 2、 电动机的选择： 滚筒工作装 置所需功率： 2 . 8 8 K 0000 . 83 . 61000 3 动机所需的输出功率为： 因载荷平稳，电动机额定功率电动机参数手册选择电动机的额定功率卷筒轴为工作轴，其转速为： 2 7 0 01060 3 D vn r/阅机械设计手册，推荐的各传动机构传动比范围： 21 i ,二级圆柱齿轮传动比范围 4082 i ，则总传动比范围应为 40482 i ，可见电动机转速的可选范围是 4 4 4 6 . 44 4 4 . 6 42 7 . 7 9)16016( 阅机械设计手册，符合这一范围的同步转速有 750r/1000r/1500r/000r/合考虑电动机以及传动装置的尺寸、重量和价格、带传动和减速器的传动比，选定型号为 定功率 4步转速 1500r/载转速 440r/ （表 2 方案 电动机型号 额定功率动机转速 r/动机重量 考价格元 /个 传动装置的传说比 1 同步转速 r/载转速 r/3 总传动比 V 带传动 减速器 1500 1440 4 电动机示意图 中心高 外形尺寸 L (2 脚安装尺寸 A B 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸D E 装键部尺寸 F表 2 3、 确定传动装置的总传动比和分配级传动比： （ 1） 传动装置总传动比 5 1 2 7 4014 2） 分配传动装置各级传动比 为使 传动比 3带 般按齿轮浸油润滑要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取 21 ， 1i 、 2i 分别为减速器高速级和低速级的传动比。 取 21 ， 1 7 222 i i 4、 计算传动装置的运动和动力参数 （ 1）各轴转速 轴 048340141 带m r/轴 97 9248012 r/轴 2 7 53 9 7 3 nr/作轴 nn w（ 允许 运输带速度 误差为 5% ； ） （ 2） 各轴输入功率： 轴 带轴 3 . 2 9 K 9 70 . 9 83 . 4 612 齿滚 3 . 1 3 K 9 7*0 . 9 83 . 2 923 齿滚 3 0 *0 *3 3 联齿 pp 5 (3)各轴输入转矩 4 5 5 09 5 5 0T d 轴 轴 作轴 1 0 4 0 . 4 30 . 9 90 . 9 81 0 7 2 . 3 9 以上算得的运动和动力参数列表如下： 轴名 输入 出 入 出 速 r/动比 i 效率 电动机轴 440 筒轴 、 设计 v 带和带轮： 根据工作情况，查阅机械设计手册得工况系数 K 由 : ：c ， 根据 4401 查阅机械设计手册最后选择 带。 6 但是经过计算 ,Z须选择稍大的 带 . 确定小带轮：查阅机械设计手册 直径及基准系列表，取小带轮直径511 确定大带轮直径： )1(12 取弹性滑动率 ， 7 1 ) 2 532 ，查阅机械设计手册 轮最小基准直径及基准系列表可知： 532 ,实际传动比 5312 2 d 动轮实际转速 m 41412 ，转速误差%1048 n ，对于带式输送装置，转速误差在 %5 范围内事允许的。 验算带速 v ： 9 . 4 2100060 ，在规定的 25/5 范围内，合理。 初选中心距： 21021 2 ，带入数据得 3 7 a 0001283 0 a ， 取 06 初选长度： 01 1. 046004 02122100 选择 阅机械设计手册 11544取242 （标记为： A 2240 11544 实际中心距 a ： 7 1 6 . 6 08125 1 4 1 4验算小带轮包角 1a ： 201 6 0 . 6 . 60 125375180180 1201 ， 经验算，小带轮包角 1a 取值合理。 计算单根 p ：根据 511 和 0141 查表，取得 带的 额定功率的增量 1p ： 根据 4141 和 3i ，查阅机械设计手册，取得 带的 计算 z: 根据包角 a ，查阅机械设计手册 值59.0根据 240 ，查阅机械设计手册 取值 K ， 2 . 2. 0 9 3 4 . 6 811 z=3 根 7 确定单根 4 3 . 9 69 . 4 4 23 4 . 6 20 (查表取） 确定带对轴的压力 5 0 . 6 0s i 3 . 9 6322s i 0 带轮宽度 010215)13(2)1z( ，取 B=50径 8 053 7 52d 6、齿轮的设计： 高速级直齿圆柱齿轮 (第一对齿轮）的设计计算 选择材料及确定许用应力： 小齿轮选用 40质处理，齿面硬度为 260 大齿轮选用 35质处理，齿面硬度为 230 查阅机械设计手册得， 001 ， 402 ， S ,故 M p p 06 3 02li 查阅机械设计手册得， 401 ， 802 S ， M p p 01 8 02按照齿面接触强度设计 123 3 3 51 由表 4 轴转速 0481 轴转矩 106 8 31 查阅机械设计手册，取载荷 系数 ，齿宽系数 3.0a， 取最小值代入，故 中心距 1 . 0 54 . 9 06 8 . 7 取 02 。 8 若取 251z ，（ 40201 z ） 则 1 2 34 2512 ，取 1232z 。 法向模数 . 0 42 . 0 22 0 ）（）（ ， 查阅机械设计手册（ 1357取标准模数 m 中心距 n 1 6 6 . 51232522 . 52 21 几何参数： 分度圆直径 2556. 25252. 252211 齿顶高 齿根高 . 8 12 . 2 齿顶圆直径 8 1 . 2 52 . 2 522 7 6 . 7 52 6 0 . 752 . 2 525 6 . 2522211 齿根圆直径 1 . 1 32 . 8 122 7 6 . 7 8 125 6 . 2 522211 齿宽 9 1 6 6 取 02 ，则 51 。 验算齿根弯曲强度： 查阅机械设计手册，得齿形系数 验算齿根弯曲强度应按照最小齿轮计算。 ，安全。2121212312118 3 . 2 1 . 9 61 0 1 . 9 . 7 p p 齿轮的圆周速度 ： 1 . 4 1100060 4805 6 . 2 1 ，可选用 8级精度。 (第二对齿轮） 选择材料及确定许用应力： 小齿轮选用 40质处理，齿面硬度为 260 大齿轮选用 35质处理，齿面硬度为 230 查阅机械设计手册得， 003 ， 404 ， S ,故 M p p 06 3 04li 9 查阅机械设计手册得， 403， 804 S ， M p p 按照齿面接触强度设计 123 3 3 51 由表 4 ， 103 2 1 1 32 查阅机械设计手册，取载荷系数 ，齿宽系数 3.0a， 取最小值代入，故 中心距 4 . 6 13 . 5 03 2 1 . 5 1335132123 取 90 。 若取 40203533 1 2 2 3 35334 1234 z 。 模数 0 20 查阅机械设计手册（ 1357取标准模数 3m 中心距 7212335232 43 几何参数： 分度圆直径 91 2331 053534433 齿顶高 5* 齿根高 . 7 齿顶圆直径 75323692 1113210524433 齿根圆直径 . 53. 752369297 . 53. 75210524433 齿宽 1 取 54 ，则 83 。 验算齿根弯曲强度： 查阅机械设计手册，得齿形系数 验算齿根弯曲强度应按照最小齿轮计算。 10 ，安全。2343412332231 0 4 . 2 9 . 3 21 1 9 . 3 1 . p p 齿轮的圆周速度： 0. 54100060 97. 5 3 ，可选用 8级精度。 A、 输入轴的及强度校核： 由前面计算可知： 801 ， ， 。 （ 1） 材料选择，确定许用应力 材料选择 45，调质处理。查表 750 ，查表 7 51 （ 2）计算基本直径 查表 7C=110（轴端弯矩较小） 2211 10 3 。 由于安装安装带轮处有键槽，故加大 5%，则 取 5 （ 3）、确定各轴段尺寸 11 7a、确定各轴段直径 段： 51 ，估算。 段 ： 52 ，根据油封标准。 段： 03 ，与轴承 6308 配合（根据机械设计课程设计简明手册表8选深沟球轴承 6308）。 段： 04 ，大于 40，轴承的正确安装条件。 段： ，高速级齿轮 1 的 顶圆直径。 段： 07 ，大于 40，减少加工量便于挡油环的安装。 段： 07 ，与轴承成对使用，与 3 段相同 . b、确定箱体内宽度，箱体内宽由于有旋转件，两侧留 20虑到铸件不精确，要将内宽尺寸圆整，因为齿轮 2 的宽度为 50轮三的宽度为 80间轴轴肩 15出轴轴肩 W c、确定各轴段长 段： 61 ，根据联轴器段直径 25选联轴器的长度 62根据机械设计课程设计简明手册表 7选联轴器凸缘联轴器，型号为 12 段： 32 。（外露尺寸 30体 600度 23段： 53 ，深向挡油环 10承宽度 23承外伸 2 段： 034 ，中间轴轴肩 15轮 3 宽度 80体间隙 200。 段 : 55 ，齿轮轮毂 53。 段： 76 ，箱体间隙 200油环伸向箱体尺寸长度 2 轴轴肩 15 段： 57 ，挡油环 10承宽 23伸 2 总长度 3 6 67654321 d、各支撑点距离 轴承间距 62 联轴器与左轴承的距离 （ 3）、校核轴的强度 轴上受力分析如图 图 7 1 上的扭矩由表 4知 a、齿轮 圆周力 44 3. 3756. 2 51068. 7 222 311 13 径向力 7 9 . 60 . 3 62 4 4 3 . 3 7t a 轴向力 0压力 1求危险截面弯矩，并绘制弯矩图。 水平面如图 7平面支反力 632n 水平面弯矩 518 1 1 . 3 71000/. 垂直 面如图 7 - 3直面支反力 0 5 . 812 2 4 . 51 7 3 0 . 2 221 4 5 D 2 1 7 A D 合成弯矩如图 7 2 . 37 2 . 41 2 2 . 5 222 合 做扭矩图如图 7 由图可知危险截面在齿轮部位 当量弯矩 取折合系数 数 ， 则 14 e 8 . 1)6 8 . 7 4 2 . 3)( 2222 强度校核 01 4 8 . 331 627 5 ，所以原设计强度足够，安全。轴的受力分析图见图 7- 3，轴的工作图见零件图纸 3 图 7的受力分析简图 B、输出轴的及强度校核： 由前面计算可知： ， ， 。 （ 2） 材料选择，确定许用应力 15 材料选择 40，调质处理。查表 7， 50 ，查表 7 51 （ 2）计算基本直径 查表 7C=110（轴端弯矩较小） 2 7 53 333 . 由于安装安装联轴器处有键槽，故加大 5%，则 5 取 0 （ 3）、确定各轴段尺寸 7a、确定各轴段直径 段： 01 ，估算。 段： 52 ，根据油封标准。 段： 03 ，与轴承 6414 配合（根据机械设计课程设计简明手册表8选深沟球轴承 6414）。 段： 04 ，轴承正确安装条件。 段： 55 ，轴肩高度。 16 段： 06 ，与齿轮 4 内孔直径相同。 段： 57 ，与 3 段相同。 b、确定各轴段长 段： 051 ，联轴器的长度 107，（根据机械设计课程设计简明手册表 7选联轴器凸缘联轴器，型号为 段： 42 。（外露尺寸 30体 60414 宽度 42段： 43 ，轴承外伸 2承宽度 42 段： 74 段 : 55 ，轴肩宽度。 段： 36 ，齿轮 4 轮毂宽度。 段： 97 ， 总长度 4 2 5 87654321 d、各支撑点距离 轴承间距 31 联轴器与左轴承的距离 （ 3）、校核轴的强度 轴上受力分析如图 17 图 7 1 上的扭矩由表 4知 a、齿轮 圆周力 81 2. 4136910107 2. 3922 343 径向力 2 0 9 2 . 50 5 8 1 2 . 4 1t a n 求危险截面弯矩，并绘制弯矩图。 垂直面如图 7直面支反力 Nl B 4 7 2 9 2 3 4 5 . 9 2 . 5r 垂直面弯矩 4 8 . 57 4 7 . 31000/. 水平面如图 7 平面支反力 Nl B 0 7 5 . 92 3 1 8 2 . 55 8 1 2 . 4 1 7 3 6 . 52 0 7 5 . 95 8 1 2 . 4 1 3 0 8 . 3101 4 8 . 52 0 7 5 . 91 0 0 0/ 3 合成弯矩如图 73 2 7 . 63 0 8 . 31 1 0 . 9 7 2222 做扭矩图如图 718 由图可知危险截面在齿轮部位 当量弯矩 取折合系数 数 ， 则 e 0 7 2 . 3 2 7 . 6)( 2222 强度校核 5 . 331 ，所以原设计强度足够，安全。轴的受力分析图见图 7- 6. 19 图 7的受力分析简图 C、中间轴的设计 由前面计算可知： ， ， 。 （ 3） 材料选择，确定许用应力 材料选择 45钢，调质处理。查表 7， 50 ，查表 7， 01 （ 2）计算基本直径 查表 7C=110（轴端弯矩较小） 5 . 53110 3 97 9322 。 由于安装安装联轴器处有键槽，故加大 5%，则 . 3 . 5 3 。 20 取 0 （ 3）、确定各轴段尺寸 如图 7-7 a、确定各轴段直径 段： 01 ，估算，选择轴承 6308。 段： 02 ，根据轴承安装条件。 段： 03 ， 段： 54 ，轴肩。 段： 05 ，高速级齿轮 2 孔直径。 段： 06 ，与 1 段相同。 . b、确定各轴段长 段： 51 ，轴承宽度 23伸 2。 段： 52 ，箱体间隙 20。 段 : 03 ,齿轮 3 的轮毂长度。 段： 54 ，轴肩 段 : 45 ，齿轮 2 轮毂 50 6 段： 06 ， 总长度 2 6 3 m d、各支撑点距离 轴承间距 36 21 图 7间轴设计简图 （ 3） 、校核轴的强度 根据经验，由于前面输入轴和输入轴的强度校核中强度均足够，根据中间轴在整个传动过程中的作用，和受力性质可知道中间轴强度也足够。 轴承的选择与校核 对前面轴的设计计算初选深沟球轴承 6308、 6213、 6308 进行强度校核。由 前 面 轴 计 算 可 知 ， 轴 承 所 受 径 向 力63216322 2 4 . 5 2222 （输入 6308 轴承） 9 7 0 . 73 7 3 6 . 51345 2222 (6213 轴承） ，转速 n=480r/颈 d=406308 轴承） , ，转速 n=颈 d=656312 轴承） ，转速 n=颈 d=406308 轴承） 使用寿命 10 年，两班制，每班八小时，则 8400h 按文献 8，冲击负荷系数 FF 1 (输入 6308） 22 p 3 9 2P （输出 6414) 对于深沟球轴承 1611060 6308 轴承的基本额定动载荷 0800N， 6414 轴承的基的基本额定动载荷 40000 查表 8 1t f，查表 8 1数据代入上式可得 S 1 5 6 9 010 4 8 05 8 4 0 1 9 316 （ 6308 轴承） NC s 2 1 9 4 710 4 0 3 8 3161j （ 6414 轴承 故在规定条件， 6308， 6414 轴承可承受的最大径向载荷为 40800N、 140000所选轴承合格。 9、 平键的选择与计算 选择 (1)输出轴： 73m 80查表齿轮轴径处键 1422 因 73，所以选择键长 L=63,轴槽深度 9槽深 105L 60D 11 联轴器轴径处键1628 因联轴器长 05 ,所以选择键长 L=100，轴槽深度 ,槽深 b/mm h/(2)齿轮处键强度验算，查表 5 , 键遇键槽接触长度 12263, . 4 1141480 故此键能安全工作，键为 22 63（ 1096 (3)轴处键强度验算， 查表 5 20, 键遇键槽接触长度 228100, 23 2062721660 A 故此键能安全工作，键为 22 100（ 1096 选择 (4)中间轴： 80 60查表齿轮轴径处 键 1118 因 80，所以选择键长 L=70,轴槽深度 9槽深 48L 60齿轮径处键 1118 因齿轮轴长 8 ,所以选择键长 L=36，轴槽深度 , b/mm h/(5)齿轮处键强度验算，查表 5 , 键遇键槽接触长度 21870, 03 2 1 . 4 1443 故此键 能安全工作，键为 18 70（ 1096 (6)齿轮键强度验算，查表 5 20A, 键遇键槽接触长度 81836, 2 06 6 . 1181860 103 2 1 . 4443 故此键能安全工作，键为 18 36（ 1096 (7)输入轴： 60 25D 11 查表联轴器轴径处键 78因 60 ，所以选择键长 56，轴槽深度 ,槽深 b/mm h/(8)轴处键强度验算，查表 5 20A, 键遇键槽接 触长度 8856, 2 01 0 . 61 4 8725 106 8 . 7 2443 故此键能安全工作，键为 8 56（ 1096 10、 箱体的机构设计 减速器的箱体采用铸造（ 成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 24 大端盖分机体采用67 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于 12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型简单，拔模方便 . 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进 行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出