带式输送带传动装置设计书

1 带式输送带传动装置设计书 一、 课程设计题目 : 设计带式输送机传动装置 轴 1轴 2轴 3二、 以知条件 1)输送带工作拉力 F= （ 2)输送带工作速度 V= M/S） 3)滚筒直径 D= 450 （ 4)滚筒效率 =包括滚筒与轴承的效率损失） 5)工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳 6)使用折旧期： 8 年 7)工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 38 8)动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V 2 9)检修间隔期；四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修 10)制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产 三、 设计工作量 1、 减速器装配图 1 张（ 2、 设计说明书 1 份 第一部分 传动装置的总体设计 一、 电动机的选择 1、选择电动机的类型 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380V， Y 型 2、选择电动机的容量 由电动机至运输带的传动总效率为： 54532221 （54321 、分别是弹性联轴器、闭式齿轮传动、滚动轴承、开式滚子链子传动、滚筒的效率） 分别取 1 =2 =4 =7 7 4 22 . 所以 工作机所需的有效功率为 电动机所需功率为 3 d 4 50 3、 确定电动机的转速和型号 : 卷筒轴的工作转速为 m w 根据电动机所需功率和同步转速，查表 16电动机的额定功率符为 11步转速为 r ,查表 1616取关数据如下 : 型号 额 定功率 /同步转速 满 载 转速 总传比 外 伸轴径 轴 外轴长 1 1000 970 2 110 4、 总传动比 分配传动装置传动比 由公式21 21 ) 求得 i 、i 二、计算传动装置的运动和动力参数 4 1、计算各轴转速 m 2m 011 m 2、 计算各轴输入功率 1 1 2 3、 计算各轴输入转矩 70/9550 500 500 0 6 1 51 9 3 0 0/9 5 0 0 各轴的运动和动力参数计算结果整理与下 轴号 效率P(转矩T/(转速 n/（ r/ 传动比 i 70 5 二部分 传动零件的设计计算 一、高速级减速齿轮设计 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)运输机为一般工作机 器，速度不高，由机械设计基础表 2用 7 级精度（ 3)材料选择：表 11择小齿轮材料为 40（调质），硬度为280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 4)选小齿轮齿数为 231 Z ，大齿轮齿数 取 972Z 5）初选螺旋角 =14 2、按齿面接触强度设计 由机械设计基础表 11行试算，即 6 321112 (1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 6.1算小齿轮传递的转矩 4161 表 11取齿宽系数 1d4)由表 11得材料的弹性影响系数 5)由表 11齿面硬度查得： 小齿轮的接触疲劳强度极限 001 ； 大齿轮的接触疲劳强度极限 502 ； 6)计算应力循环次数h 911 36582(19706060 9112 7)由图 10得接触疲劳寿命系数 算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 : S 2 2 = M P a 9)由表 11取区域系数 Z 10)由图 10得 则： (2）计算 7 1)试算小齿轮分度圆直径入数值： 321112 = 4 2)计算圆周速度 v t 1 3)计算尺宽 b 9 4)计算尺宽与齿高比 b/h 模数 o o 齿高 5)计算纵向重合度 a a 算载荷系数 根据 ， 7 级精度，由图 10设书）查得动载系数08.1由表 10得使用系数 1因斜齿轮，假设 100/ 。 由表 10得 0值查得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 8 由 b/h=0 7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 311 8)计算模数 m 3、按齿根弯曲强度设计 由式（ 10弯曲强度的设计公式为 3 2121 co (1) 确定公式内各计算数值 1)计算载荷系数 据纵向重合度 ，从图 10得螺旋角影响系数 Y 3)计算当量齿数 s 3311 614co s 3322 取齿形系数 由表 10得 取应力较正系数 由表 10得 图 10得 9 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 7)由图 10弯曲疲劳寿命系数 算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P M P 9)计算大、小齿轮的 加以比较 0 1 3 5 7 5 9 1 F Y 0 1 5 8 7 8 1 2 F Y 大齿轮的数值大。 (2)设计计算： 3 2121 co = 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，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（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 10 就近圆整为标准值 1 ，但为了同时满足接 触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径 ，来计算应有的齿数 ，于是有： 小齿轮齿数 o o 取 301 z 大齿轮齿数 5301 7 取 1262z 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、 几何尺寸计算 （ 1） 计算中心距 )12630(co 1211 将中心距圆整为 135 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 )12630(2 )(a r c c o s 121 a )208( 值改变不多，故、K、 不必修正 （ 3）计算大、小齿轮的分度圆直径 s 21 1111 01 2 6301 2 61 6 122co s 21 2122 （ 4）计算齿轮宽度 取 01 ， 52 11 （ 5）验算 11 K 100/，合适 二、低速级减速齿轮设计 1、选定齿轮类型、 精度等级、材料及齿数 1)选用斜齿圆柱齿轮传动 2)运输机为一般工作机器，速度不高，由机械设计课程设计表2，选用 7 级精度（ 3）材料选择：由机械设计基础表 11择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 4)选小齿轮齿数为 23 ，大齿轮齿数 742 1 5）初选螺旋角 =14 2、按齿面接触强度设计 由机械设计基础表 11行试算，即 322312 （ 1） 确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 ) 计算小齿轮传递的转矩 32262 2 3)由表 10取齿宽系数 1d4)由表 10得材料的弹性影响系数 P 5)由图 10齿面硬度查得： 小齿轮的 接触疲劳强度极限 003； 大齿轮的接触疲劳强度极限 504 ； 6)由式 10算应力循环次数 23 8234 7)由图 10得接触疲劳寿命系数 算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得 : S 2 4 M P a 9)由图 10取区域系数 Z 10)由图 10得 则： （ 2）计算 1)试算小齿轮分度圆直径入数值： 3223 12 = 3 3 13 2)计算圆周速度 v t /0000 3 3)计算尺宽 b 4)计算尺宽与齿高比 b/h 模数 o o 齿高 5)计算纵向重合度 a a 算载荷系数 根据 ， 7 级精度，由图 10设书）查得动载系数02.1由表 10得使用系数 15斜齿轮，假设 100/ 由表 10得 0得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置式 由 b/h=0 载荷系数 实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 333 14 8)计算模数 m o o 3、按齿根弯曲强度设计 由式（ 10弯曲强度的设计公式为 3 2322 co (1)确定公式内的各计算数值 1)计算载荷系数 据纵向重合度 ，从图 10得螺旋角影响系数 Y 3)计算当量齿数 s 23co s 3333 ZZ v s 3344 ZZ v 4)查取齿形系数 由表 10得 取应力较正系数 由表 10得 图 10得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 003 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 804 7)由图 10弯曲疲劳寿命系数 算弯曲疲劳许用应力 15 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P M P 9)计算大、小齿轮的 加以比较 3 F Y 0 1 5 6 5 9 7 8 4 F Y 大齿 轮的数值大 (2)设计计算： 3 2322 co = 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，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（即模数与齿数的乘积）有关，就近圆整为标准值 12 ,但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强 度算得分度圆直径 ，来计算应有齿数，于是有： 小齿轮齿数 取 303 z 16 大齿轮齿数 964 z 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、几何尺寸计算 (1)计算中心距 630(co 2432 将中心距圆整为 972)按圆整后的中心距修正螺旋角 630(2 )(a r c c o s 243 a )208( 值改变不多，故、K、 不必修正 (3)计算大、小齿轮的分度圆直径 s 43 3233 s 43 4244 (4)计算齿轮宽度 取 51 , 02 (5)验算 32 K 100/，合适 第三部分 轴的设计 17 一 高速轴的设计 1、 选择轴的材料 由于 减速器传递的功率不大，其重量无特殊要求故选择和小齿轮一样的材料 40 ,调质处理 . 2、 初步计算轴的最小直径 用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式： 30 ，选用 40质钢，查机设书 15 1060 02 1 6 3 在第一部分中已经选用的电机 =42。查机械设计课程设计 用联轴器 0 。 3、轴的结构设计 （ 1）拟定轴上零件的装配方案，经分析比较，选用如下方案： （ 2）、各轴的直径和长度 1）、联轴器采用轴肩定位 01 ，半联轴器长度 2 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度 01 ，为了保证轴肩对半联轴器的可 18 靠定位，故选择 81 2）、初步确定滚动轴承 8 因齿轮为斜齿轮则轴承受径向力和轴向力作用，高速级转速较高，载荷一般，故选用角接触球轴承 7007AC，56235 ，故 53 ， 43 3）、当直径变化处的端面是为了固定轴上零件或承受轴向力时，则相邻直径变化要大些，故 04 ， 064 4）、当轴径变化仅为了装配方便或区别加工表面时，不承受轴向力也不固 定轴上零件的，则相邻直径变化较小，即 ： 22 ， 02 ， 56 ， 25 （ 3）、轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位采用普通 C 型平键连接，8,30 11 ，查机设书 6用键为0810 ，半联轴器与轴的配合为67 动轴承与轴的周向定位采用过度配合保证，选轴的直径尺寸公差 （ 4）、确定轴向圆角和倒角尺寸 参照机设书 15轴端倒角 ，各轴肩出圆角半径见轴的零件图 （ 5）、求轴上的载荷 小齿轮分度圆直径 111 19 2 s 20t 4 9co s 20t 4 9t 首先根据轴的结构图作出以下受力分 析图，在确定轴承的支撑点位置时，应从手册中查取 a 的值，对于 7007角接触球轴承，由指导书 查得 a=此，作为简支梁的轴的支承跨距为 632 ，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，从轴的结构图以及弯矩图可以看出齿轮中心截面受弯矩较大，计算该截面出的力与矩： 20 3 6 4 932311 1 6 63 5 4 932212 1 7322 1 32311 32212 9322 V 221211 V 222222 载荷 水平面 H 垂直面 V 支持力 F 89 弯矩 M 总弯矩 扭矩 （ 6）、按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度，根据 （ 15表中数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，故取 =的计算应力 22 M P a.110) 3322221 其中 33 1032 前面以选定轴的材料为 40（调质），查机设书 15： 01 ，因此 1 安全。 (7)、精确校核轴的疲劳强度 1）、 判断危险截面 由轴的结构图以及受力图和各平面的弯矩图综合可知齿轮左端截面 5 因加工齿轮有尺寸变化，引起应力集中，故该截面 左侧需校核验证 2)、 截面左侧 抗弯截面系数 3333 6 4 0 0401010 抗扭截面系数 3333 1 2 8 0 截面左侧的弯矩 M 为： 截面上的扭矩 T 为： 截面上的弯曲应力： M P b 0 0 截面上的扭转应力： M P 轴的材料为 40，调质处理，由机设书 15得： 35551 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机设书表 3取 因 0250401 经插入后得： 23 又由附图 3得轴的材料敏性系数为 82110228001119611232780111.).(.)( .(.)( 由附图 3尺寸系数 由附图 3扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3表面质量 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式 3 3综合系数为： 17219501860821116021950177096111.合金钢的特性系数 3020 .取 15010 . 取 5 51 .551 .222 ， 故可知其安全 （ 8）、轴承寿命的校核 1)已知轴承的预计寿命 L=2 8 365 8=46720h 由所选轴承系列 7007指导书 知额定动载荷C=)求两轴承受到的径向载荷 24 3)求两轴承的计算轴向力 对于 70000表 13承派生轴向力F 则有： 于是轴向力为： 4)当量动载荷 P 因 3径向载荷系数和轴向载荷系数为： 轴承 1 X Y 轴承 2 12 X 02 Y 因轴承运转中有轻微冲击载荷，故按表 13 1.1： 2222211111 5)验算轴承寿命 因 21 ，所以按轴承 2 的受力大小来验算，则： h 66 所以所选轴承寿命符合要求，确定角接触球轴承 700725 （ 9） 、键的校核 联轴器与轴： 1)选用键的系列 50810 2)键、轴和联轴器的材料都是钢，由表 6得许用挤压应力 M p 120100 ，取 p 100 ，键的工作长度 0 ，键的接触高度 ，由式 6： M P p 1 1 02102 33 ，所以合适 二 中速轴的设计 1、选择轴的材料 该轴同样选取 40 ,调质 处理。 2、初步计算轴的最小直径 根据表 15 1100 A，于是根据公式30 有 d 9826062 3 34431 1 0 3 选定 0 3、轴的结构设计 （ 1）拟定轴上零件的装配方案，经分析比较，选用如下方案： 26 （ 2）各轴的直径和长度 1)根据 0 ，选用角接触球轴承 7208寸188040 得 051 了使齿轮 3 便于安装，故取 22 ，轴承第三段起轴向定位作用，故 03 ，第四段装齿轮 2，直径 24 2)第二段和第四段是装齿轮的，为了便于安装， 要比齿轮三和齿轮二的齿宽略小所以 L 4272 42 ，由指导书得 ， 41 ， （ 3）轴上零件的周向定位 齿轮的周向定位都采用普通平键连接，根据 22 ，22 ，查表 6第二段键的尺寸为 0812 ，同理可得第四段键的尺寸为 40812 滚动轴承与轴采用过度配合来保证，选用直径尺寸公差 4）轴上零件的轴向定位 轴上轴承轴向定位采用凸缘式端盖与挡油环定 位，齿轮采用挡油环与轴肩定位； （ 5）确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表 15轴端倒角 ，各轴肩出圆角半径为 1 6）求轴上的载荷 1）求轴上的力 已知 m 22 27 t 222 4c o s 20t a o s 20t a 5t 22 t 333 0t a 0t a 3 0t 33 首先根据轴的结构图作出以下受力分析图，在确定轴承的支撑点位置时，应从手册中查取 a 的值，对于 7208角接触球轴承，由指导书 查得 a=23据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图，从轴的结构图以及弯矩图可以看出两齿轮中心截面受弯矩较大，分别计算两截面处的力与矩： lF)l( 3 l( 3 8 3 5321323323 3 2133 8 ( 07 80107 32132323233 )( 07 80107 29 H 22323m a x 载荷 水平面 H 垂直面 V 支持力 F 弯矩 M 总弯矩 扭矩 （ 6）、按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度 ，根据机设书 （ 15表中数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，故取 =的计算应力 M P aW 33 2222 其中 33 1032 前面已选定轴的材料为 40（调质），查机设书 15： ，因此 1 安全。 （ 7)、精确校核轴的疲劳强度 30 1）、 判断危险截面 由轴的结构图以及受力图和各平面的弯矩图综合可知两齿轮中间轴肩处截面 3 和 4 因轴肩尺寸变化，引起应力集中，又截面 3受弯矩等大于截面 4，故可只校核截面 3 左面： 2)、 截面左侧 抗弯截面系数 3333 抗扭截面系数 3333 8 1 截面左侧的弯矩 M 为： 0541 截面上的扭矩 T 为： 截面上的弯曲应力： M P b 0 8 截面上的扭转应力： M P 轴的材料为 40，调质处理，由机设书 15得： 35551 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机设书表 3取 因 0240421 1914250 经插入后得： 又由附图 3得轴的材料敏性系数为 (.)( .(.)( 由附图 3尺寸系数 由附图 3扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3表面质量 31 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式 3 3综合系数为： 06219501850711115421950176089111.合金钢的特性