带式输送机传动装置设计方案

1 带式输送机传动装置设计方案 一、设计 带式输送机传动装置 已知条件： （ 1） 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度 35 （ 2） 使用折旧期： 8 年； （ 3） 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V； （ 4） 运输带速度允许误差： 5%； （ 5） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 已知参数：运输带工作压力 F = 1500 N 运输带工作速度 v = 1.1 m/s 卷筒直径 = 220 2 二、 拟定传动方案 a : 二级展开式圆柱齿轮减速器 优点：结构简单，应用广泛，两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑，尺寸紧凑，成本低，用于载荷比较平稳的场合。 缺点：由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。 b ：二级同轴式圆柱齿轮减速器 优点：结构简单，应用广泛，齿轮减速器长度方向尺寸较小，两级大齿轮直径接近，浸入油中深度大致相等，有利于浸油润滑。 缺点：齿轮减速器轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，沿齿宽载荷分布不均匀，高速轴的承载能力难于充分利用。 3 C ： 圆锥圆柱齿轮减 速器 优点：用于输入输出轴相交的场合，也用于两轴垂直相错的传动中。 缺点：制造安装复杂，成本高，仅在传动布置需要时才采用。 4 d ：单级蜗杆减速器 优点：结构简单，尺寸紧凑 缺点：效率较低，适用于载荷较小、间歇工作的场合，轴承润滑不太方便。 综上所述，二级展开式圆柱齿轮减速器比较符合方案要求，故选用 二级展开式圆柱齿轮减速器 。 5 三、 电动机的选择 设计 设计步骤及内容 结果 电动机的选择 已知： F = 1500 N v = 1.1 m/s D = 220 1、电动机输出功率 0 = 12 23 32 42 5 1：联轴器效率 2：啮合效率 3：轴承效率 4：溜油效率 5：滚筒效率 1 = 2 = 3 = 4 = 5 = 1 322 d 查电动机手册 选取 电动机 W 430 、总传动比计算及传动比分配 m i n/ 3 0 取 i i 选取i i 6 各轴的转速、扭矩： 4301 m m m 4 3 0112 m m 1223 3 5 09 5 5 0 轴 转速（ r/ 扭矩 （ N m) 功率 （ 一 1430 7 四 、齿轮的设计计算 设计 设计步骤及内容 结果 高速级齿轮传动 已知条件 430r/=动方案：二级展开式直齿圆柱齿轮传动 选用二级展开式直齿齿轮传动，压力角为 20； 根据机械设计表 10择小齿轮材料为 40面硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬 度差为 40精度等级选用 7 级精度 ; 试选小齿轮齿数 1，大齿轮齿数 Z2=1= 00 小齿轮和大齿轮均为调质处理，淬火后高温回火，用来使钢获得高的韧度和足够的强度。 按式（ 10 11）进行试算小齿轮分度圆直径，即 3211 12 (1)确定公式内的各计算数值 查表知 41 0 7选取尺宽系数 d 1 二级展开式直齿圆柱齿轮传动 取 1 00 1.3 4110 d 1 8 0H = 0 5查得材料的弹性影响系数 10算接触疲劳强度用重合度系数Z 221/(20c o r c c (c o sa r c c 111 aa 2100/(20c r c c (c r c c 222 aa 20t a t a 0t a t a t a n( t a n)t a n( t a n 2211 aa Z H 由图 10得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 001 、 502 由式（ 10算应力循环次数： 911 102 9 3 0 082(11 4 3 06060 1/100/( 由图 10 失效概率为 1%、安全系数 S=1，由式（ 10 M P N 5401 i M P I 231 取 1H和 2H中的较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 H 232 Z H 9 2）试算小齿轮分度圆直径 3211 12 2 38 7 2 4 （ 2） 调整小齿轮分度圆直径 1） 计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度 v t/ 齿宽 b 2） 计算实际载荷系数 由表 10得使用系数 1根据 v = s、 7 级精度，由图 10得动载系数02.1齿轮的圆周力 4111 100/371/1 查表 10齿间载荷分配系数 表 10插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数 此，得到实际载荷系数 3） 由式（ 10可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 28.202.1K 10 311 及相应的齿轮模数 8 11 3、 按齿根弯曲疲 劳强度设计 （ 1） 由式（ 10算模数，即 3 21 12 F 1） 确定公式中的各参数值 试选 式 (10算弯曲疲劳强度用重合度系数 Y计算 图 10得齿形系数 , 1 2 由图 100得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 001 , 802 由图 10 得 弯 曲 疲 劳 寿 命 系 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P i M P i Y 11 0 1 4 6 1 F Y 2 F Y 因为大齿轮的 于小齿轮 ,所以取 2 F Y 2)试算模数 （ 2）调整齿轮模数 1） 计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度 v t 8 3 00060 1 齿宽 b d 宽高比 b/h 2( * 3 2)计算实际载荷系数 根据 v= s， 7 级精 度，由图 10得动载系数 由t 34111 103 6 04 2 0 0/ 3 03 6 31 Y t 992.0560.1 12 查表 10齿间载荷分配系数 表 10插值法查得 合 b/h=0 则载荷系数为 3)由式（ 10可得按实际载荷系数算得的齿轮模数 3 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 决于弯曲疲劳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，可取由弯曲疲劳强度算得的模 m=接触疲劳强度算得的分度圆直径 ， 算 出 小 齿 轮 齿 数z1=d1/m= 1 取 1002 z ， 1z 与 2z 互为质数 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）计算分度圆直径 2 022 （ 2） 计算中心距 K m=1 1002 z 252 13 )( 21 （ 3） 计算齿轮宽度 d 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略为加宽（ 510） 05(05(1 取 21 ，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即 6 主要设计结论 齿数 211 z 、 1002 z ，模数 25.1m ，压力角 20 ，中心距 齿宽 21 ， 。小齿轮选用 40质），大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。 21 211 z 、1002 z 25.1m 20 21 小齿轮选用 40质），大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按 7级精度设计。 14 低速级齿轮传动设计 已知： 小齿轮转速 数比 u=p=度等级、材料及齿数 （ 1）按选定传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力 角取为20 。 （ 2）带式运输机为一般工作机器，参考表 10用 7 级精度。 （ 3）材料选择。由表 10择小齿轮材料为 40质），齿面硬度 280齿轮材料为 45 钢（调质），齿面硬度240 （ 4 ） 选 小 齿 轮 齿 数 25 ， 大 齿 轮 齿 （ 1） 由式（ 10算小齿轮分度圆直径，即 321 12 1）确定公 式中的各参数值 试选 计算小齿轮传递的转矩。 查轴转速、扭矩列表得 53 表 10取齿宽系数 1d。 由图 10得区域系数 由表 10得材料的弹性影响系数 由式（ 10算接触疲劳强度用重 合度系数Z。 225/(20c o r c c o s)2/(c o sa r c c o s 111 aa 279/(20c r c c o s)2/(c r c c o s 222 aa 直齿圆柱齿轮传动，压力角取为20 25 792 z 53 E = 15 2/)t a n( t a n)t a n( t a n 2211 aa 20t a t a 0t a t a 8 7 1 Z 计算接触疲劳 许用应力 H 。 由图 10得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为001 、 502 。 由式（ 10算应力循环次数： 811 102 0 3 0 082( 8812 由图 10取接触疲劳寿命系数 1 K 。 取失效概率为 %1 、安全系数 1S ，由式（ 10 M P 8 21 6 0 i M P i 取 1H 和 2H 中的较小者作为 该齿轮副的接触疲劳许用应力，则 M P 42 2）试算小齿轮分度圆直径 321112 Z 16 （ 2）调整小齿轮分度圆直径 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 圆周速度 v 。 t /1 齿宽 b 。 2）计算实际载荷系数 由表 10。 根据 v=s、 7级精度，由图 10齿轮的圆周力。 511 09 4 8 /100/31t 查表 10 由表 10级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分布系数 由此，得到实际载荷系数 3）由式（ 10可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 311 1 02.1K 17 及相应的齿轮模数 11 （ 1） 由式（ 10算模数，即 3 2112 F 1) 确定公式中的各参数值 试选 由式（ 10算弯曲疲劳用重合度系 数。6 8 Y 计算 由图 10 由图 10 由图 10001 、 802 。 由图 10，2 。 取弯曲疲劳安全系数 ，由式（ 10 1 l i m 11 0 . 9 4 5 0 0 3 3 5 . 7 11 . 4F N M P a M P 2 l i m 22 0 . 9 6 3 8 0 2 6 0 . 5 71 . 4F N M P a M P 0 1 1 5 1 F Y Y 18 0 1 4 0 1 F Y 因为大齿轮的 于 小 齿 轮 ， 所 以 取 222 0 . 0 1 4 8F a s a F a s Y Y2）试算模数 3 21 12 F 3 25 2） 调整齿轮模数 1）计算实际载荷系数前的数据准备。 圆周速度 v 。 t 1 1 齿宽 b 。 01b 1 宽高比 。 4 2( * 2）计算实际载荷系数 根据 m/ ， 7 级精度，由图 10得动载系数 K。 由 51108 4 8 ， 0d 1 19 1 0 0/ 3 2 01/1 ， 查表 10 由表 10插值法查得 查图 10 3）由式（ 10可得按实际载荷系数算得的齿轮模数 3 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疲劳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，可取由弯曲疲劳强度算得的模数 m=2 ,z 11 取 251 z ，则大齿轮齿数 2 z ， 1z 与2z 互为质数。 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。 K m = 2 251 z 79 20 （ 1） 计算分度圆直径 0225d 11 5 8279d 22 （ 2） 计算中心距 0 42/)1 5 850(2/)(a 21 （ 3） 计算齿轮宽度 d 505011 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽 b 和节省材料，一般将小齿轮略为加宽 05( ，即055)105(50)105(b 1 取 61 ，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即02 。 齿数 251 z 、 792 z ，模数 2m ，压力角 20 ，中心距 04 ，齿宽 61 ， 02 。小齿轮选用 40质），大齿轮选用 45 钢（调质）。齿轮按7 级精度设计。 21 五、 轴 的结构设计 设计 设计步骤及内容 结果 轴一 已知电动机 P = 速 n = 1430r/1， 21 P 、转速 1n 和转矩 1T 查转速和转矩表知 4301 142501 t 而 t 8 4 2 5 022 1 1 50c o a 8 5c o st a n 00t a 8 5t a n 先按式（ 15 2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调制处理。根据表 15 3，取 1120 A，于是得 3110m i n 查表 14 K ，则 联 轴 器 的 计 算 转 矩 1 8 5 2 51 4 2 5 查表得选用 凸缘联轴器，公称转矩为25000 ， 半 联 轴器 的孔径 4故 取4联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =27 4301 142501F 凸缘联轴器 422 （ 1） 拟定轴上零件的装配方案 现选用图 15示的装配方案。 （ 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）取 段的直径 d - =15联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =27保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 -段的长度应比 1L 略短一些，现取 l - =25 2) 选用单列深沟球轴承，选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承 6303 ，其尺寸为144717 故 d - =d 7 l 4 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取 0 3） 取安装齿轮处的轴段 -的直径 d=20轮的左端采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽 32使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取 l - =30轮的右端采用轴肩定位，由直径 d=205得 R=则轴环处的 4) 轴承端盖的总宽度为 20端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=取 l - = 5) 取齿轮距箱体内壁之距离 ，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取 s=2知滚动轴承宽度 B=14 l - =254mm l - =d - =15mm d - = 17mm l - =30 d=20mm 5mm 0mm l 4d 7 (3) 轴上零件的周向定位 齿轮直接在轴上加工，半联轴器与轴的周向定采用平键连 接 。 半 联 轴 器 与 轴 的 连 接 ， 选 用 平 键 为5联轴器与轴的配合为 76滚动轴承与轴的周向定位有过度配 单列深沟球轴承 单列深沟球轴 承6303 平键截面2轮毂孔与轴的配 23 合保证，此处选轴的直径尺寸公差为 （ 4） 确定轴上圆角和倒角尺寸 查表 15角取 角取 5. 求轴上的载荷 由 合为 724 1 2211 F 得 , 5 8 311 由 521 1 2211 F 得 , 4 0 V222 查表知 14250 e2222 6. 按弯扭合成应力校核轴的强度 对第三截面进行校核 d=17331 12212 )材料选 405 75 因此 ，故安全。 对第 四截面进行校核 d=202=00 21212 )材料选 405 75 因此 ，故安全。 25 轴二设计 已知 00， 5, P 、转速 2n 和转矩 2T 查表知 655602t 1 2 51 0 t 50252222 而 t 4 81 2 56 5 5 6 022 1 21 10c o a 4 8c o st a 00t a 4 8t a t 2 2506 5 5 6 022 2 22 40c o a 2 2c o st a 00t a 2 2t a 先按式（ 15 2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调制处理。根据表 15 3，取 1120 A，于是得 3220m i n 根据轴向定位 的要求确定轴的各段直径和长度 1) 选用单列深沟球轴承，选取 0 基本游隙组、标准精度 26 级的单列深沟球轴承 6307 ，其尺寸为218035 故 5 2)取左侧安装齿轮处的轴段 直径 d=40轮的左端采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽 使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取 l - =24轮的右端采用轴肩定位，由直径 d=405得 R=则轴环处的右侧安装齿轮处的轴段 d=40轮的右端采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽 56使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取 l - =54轮的左端采用轴肩定位 3） l - =5mm l - =24d - =40mm d - = 45mm l - =54 d=40mm 5）轴上零件的周向定位 齿轮 1 与轴的周向定位采用平键连接。按 d=40表6平键截面 2槽用键槽铣刀加工，长分为 20，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮毂孔与轴的配合为 7滚动轴承与轴的周向定位有过度配 合保证，此处选轴的直径尺寸公差为 轮 2 直接加工在轴上。 5）确定轴上圆角和倒角尺寸 查表 15角取 角取 5 求轴上的载荷 27 28 由 2 4 82121 )213222211 F 得 , 0 7 121 F (213221211 F 得 4 H22 12 11 H22 22 22 查表知 655602e222211 e8 55)65 56 1 7)222222 29 轴三设计 6. 按弯扭合成应力校核轴的强度 对第二截面进行校核 d=40331 6 4 0 12212 )材料选 405 75 因此 ，故安全。 对第四截面进行校核 d=402=400 21212 )材料选 405 75 因此 ，故安全。 已知电动机 P = 9， 2mm 01 P 、转速 1n 和转矩 1T 查转速和转矩表知 1948801 t 15879211 而 t 6 61 5 81 9 4 8 8 022 1 1 o a 6 6c o st a n 30 00t a 6 6t a n 初步确定轴的最小直径 先按式（ 15 2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调制处理。根据表 15 3，取 1120 A，于是得 3110m i n 查表 14 K ，则 联 轴 器 的 计 算 转 矩 2 5 3 3 4 41 9 4 8 8 查表得选用 凸缘联轴器，公称转矩为400000 ，半联轴器的孔径 d=32故取d=32联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =60 4. 轴的结构设 计 （ 2） 拟定轴上零件的装配方案 现选用图 15示的装配方案。 （ 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）取 段的直径 d - =34联轴器与轴配合的毂孔长度 1L =60保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 -段的长度应比 1L 略短一些，现取 l - =58 3) 选用单列深沟球轴承，选取 0 基本游隙组、标准精 度级的单列深沟球轴承 6307 ，其尺寸为218035 故 d - =d 5 l 1 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取 0 4） 取安装齿轮处的轴段 -的直径 d=40轮的右端采用套筒定位，已知齿轮毂轮宽 50使套筒可靠地压紧齿轮，此段应略短与毂轮宽度，取 l - =48轮的左端采用轴肩定位，由直径 d=405得 R=则轴环处的 4) 轴承端盖的总宽度为 20端盖的外端面与半