带式运输机的传动装置课程设计.doc

机械设计课程设计姓 名： 马宁 学 号： 20100520114 班 级： 10机械本1 指导教师： 候顺强 完成日期： 2012年12月22日 机电工程学院课程设计 任务书题 目带式运输机的传动装置设计内容及基本要求1、设计内容：图示如下，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差0.5%。2、已知条件： 输送带工作拉力发F=1.35KN；输送带工作速度V=1.3m/s允许输送带速度误差为）；滚筒直径D=300mm；滚筒效率（包括滚筒与轴承的效率损失）；3、设计要求：1）、每人单独一组数据，要求独立认真完成。2）、图纸：减速器装配图纸一张（A1），零件工作图三张（A3轴、箱体、箱盖）。3）、课程设计计算说明书一份。设计起止时间2012年12月10日 至 2012年12月22日学生签名年 月 日指导教师签名年 月 日目录第一章 绪论1第二章 传动方案拟定1第三章 电动机选择1第四章 确定传动装置的总传动比和分配级传动比24.1可得传动装置总传动比34.2分配各级传动装置传动比34.3传动装置的运动和动力设计34.4运动参数及动力参数的计算3第五章 V带的设计55.1选择普通V带型号55.2带速验算55.3验算小带轮上的包角155.4计算轴上的压力6第六章 齿轮的设计计算66.1 齿轮材料和热处理的选择66.2按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸66.3齿轮弯曲强度校核86.4齿轮几何尺寸的确定96.5齿轮的结构设计9第七章 轴的设计计算107.1 轴的材料和热处理的选择107.2轴几何尺寸的设计计算107.3轴的结构设计117.3.1主动轴的结构设计117.3.2主动轴的强度校核127.3.3从动轴的结构设计137.3.4主动轴的强度校核14第八章 轴承、键和联轴器的选择158.1 轴承的选择及校核158.1.1输入轴的轴承设计计算158.1.2输出轴的轴承设计计算158.2键的选择计算及校核168.2.1输入轴与大带轮联接采用平键联接168.2.2输出轴与齿轮2联接用平键联接168.2.3输入轴与联轴器联采用平键联接168.3联轴器的选择17第九章 密封和润滑的设计179.1密封179.2润滑17第十章 箱体结构设计17设计总结19参考文献19机电工程学院机械设计课程设计考核报告单2012-2013学年度第一学期期末选课课号：（2012-2013-1）-2005303-09431-1 批阅日期： 年 月 日姓名班级学号评分标准及得分评分标准满分得分课程设计过程中学习认真，平时每个阶段都能按进度要求完成任务，遵守纪律，每天都能按指导教师的要求在固定教室做设计。10设计过程表现出独立的工作能力，能按老师布置的课程设计任务，独立完成总体方案的设计，设计结构正确。20设计计算说明书完整、符合标准要求，各部分的设计计算过程正确，校核合理。30设计图纸绘制清晰、正确，各种技术要求、结构尺寸表达清楚，装配图能够清楚的表达各个零件之间的装配关系。20答辩过程回答问题。要求对老师提问问题能够有条理的做出回答。20考核成绩折合成绩任课教师签名带式运输机的传动装置设计计算说明书第一章 绪论 机械设计课程设计是进行减速器的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计、机械制图、材料力学、公差与互换性、机械原理等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。 第二章 传动方案拟定 1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带 采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。第三章 电动机选择 电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 工作机的功率Pw 总效率 = = 所需电动机功率 确定电动机转速卷筒工作转速为： 601000V/（D） =(6010001.3)/（300） =82.8 r/min 根据手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 =3。 取带传动比= 。则总传动比理论范围为：。故电动机转速的可选范为 Nd= =(1624)82.8 =496.81987.8 r/min 则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，此选定电动机型号为Y132S-6第四章 确定传动装置的总传动比和分配级传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n4.1可得传动装置总传动比 =/n=/=960/82.8=11.59总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比=i （式中、i分别为带传动和减速器的传动比） 4.2分配各级传动装置传动比根据表，取=2.8（普通V带 i=24）因为：i所以：i11.59/2.84.144.3传动装置的运动和动力设计将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，.以及,，.为相邻两轴间的传动比，.为相邻两轴的传动效率，.为各轴的输入功率 （KW），.为各轴的输入转矩 （Nm）,.为各轴的输入转矩 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数4.4运动参数及动力参数的计算计算各轴的转数： 轴：=/ =960/2.8=342.86 r/min 轴：= / =324.86/4.14=82.82 r/min 卷筒轴：= 计算各轴的功率： 轴： = = =30.96=2.88（KW） 轴： = = =2.880.980.97 =2.74（KW） 卷筒轴： = = =2.740.980.99=2.66（KW）计算各轴的输入转矩： 电动机轴输出转矩为： =9550/nm=95503/960=29.84 Nm轴： = = =29.842.80.96=80.21 Nm 轴： = = =80.214.140.980.99 =322.17 Nm卷筒轴输入轴转矩：= =312.57 Nm轴号 功率 P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i电动轴3.096029.842.80.96轴2.8342.8680.21轴2.7482.82322.174.140.95卷筒轴2.6682.82312.5710.97第五章 V带的设计5.1选择普通V带型号由PC=KAP=1.13=3.3（ KW）取A型V带确定带轮的基准直径，并验算带速：则取小带轮 d1=100mm d2=id1=2.8100=280mm由表取d2=280mm 5.2带速验算V=n1d1/（100060）=960100/（100060） =5.024 m/s介于525m/s范围内，故合适 确定带长和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（100+280）a02（100+280） 266 a0760初定中心距a0=500 ，则带长为 L0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4a0) =2500+（100+280）/2+（280-100）2/(4500) =1612.8 mm由表选用Ld=1400 mm的实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1612.8)/2=393.6 mm5.3验算小带轮上的包角1 1=180-(d2-d1)57.3/a =180-(280-100)57.3/393.6=153.890合适确定带的根数 Z=PC/（(P0+P0)KLK） =3.3/（0.95+0.11）0.960.95） = 3.41故要取4根A型V带5.4计算轴上的压力由初拉力公式有 F0= = =136.6N作用在轴上的压力 =2zF0sin(/2) =24136.6sin(153.8/2)=1064.36 N第六章 齿轮的设计计算6.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB1906.2按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 由机械零件设计手册查得 ,SHlim = 1 u=/=342.86/82.82=4.14 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 小齿轮的转矩 T1=9550P1/n1=95502.8/342.86=77.99选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1计算尺数比 =4.14选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1计算小齿轮分度圆直径 766=55.96 确定齿轮模数m a=(1+u)/2=55.96(1+4.14)/2=143.82 m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)143.82 取m=2确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 30=4.1430=124.2 取 Z2 = 124实际齿数比 齿数比相对误差 /=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为 齿轮的弯曲强度足够6.4齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25 齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 6.5齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=55轮毂直径 =1.6d=1.655=88mm轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68mm 取 =8轮缘内径 =-2h-2=252-24.5-28= 227mm 取 = 225mm 腹板厚度 c=0.3=0.360=18 mm 取c=20mm腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(88+225)=156.5mm腹板孔直径=0.25（-）=0.25（225-88） =34.25mm 取=30mm齿轮倒角n=0.5m=0.52=1第七章 轴的设计计算7.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa7.2轴几何尺寸的设计计算按照扭转强度初步设计轴的最小直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为=2.8 KW 转速为=342.86 r/min主动轴=c=115=23.38从动轴=c=115=36.92考虑键槽=23.381.05=24.549考虑键槽=36.921.05=38.766选取标准直径=25mm选取标准直径=39mm7.3轴的结构设计7.3.1主动轴的结构设计 确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取D1=30mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =（3-1）18+28=52 mm 则第一段长度L1=60mm 右起第二段直径取D2=38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm 右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=48mm，长度取L4= 21mm 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为66mm，分度圆直径为60mm，齿轮的宽度为65mm，则，此段的直径为D5=66mm，长度为L5=65mm 右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=48mm长度取L6= 10mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=40mm，长度L7=18mm7.3.2主动轴的强度校核圆周力 =200080.21/60=2673.67N径向力 =tan=2673.67tan20=973.14 N由于为直齿轮，轴向力=0根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：=Ft/2 =1366.84 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么= =Fr0.5=486.57 N 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC=0.062=84.74 Nm 垂直面的弯矩：MC1= MC2=0.062=30.17 Nm 合成弯矩： T= Ftd1/2=80.21 Nm 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 轴的应力计算： 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得-1=60Mpa，因此 -1，故安全7.3.3从动轴的结构设计 确定轴各段直径和长度 从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取45mm，根据计算转矩TC=KAT=1.3322.17=418.82Nm，查标准GB/T 50142003，选用LX2型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=82mm,轴段长L1=82mm 右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=74mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6211型轴承，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为55mm，长度为L3=36 右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为270mm，则第四段的直径取60mm,齿轮宽为b=60mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=58mm 右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=66mm ,长度取L5=10mm 右起第六段，考虑直径为D5=60mm ,长度取L5=10mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=55mm，长度L6=21mm7.3.4主动轴的强度校核圆周力 =2000322.17/248=2598.1N径向力 =tan=2598.1tan20=945.6 N由于为直齿轮，轴向力=0根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2 =1299.05 N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么= =Fr0.5=472.8 N右起第四段剖面C处的弯矩：水平面的弯矩：MC=0.062=80.54 Nm垂直面的弯矩：MC1= MC2=RA0.062=29.31 Nm合成弯矩： T= Ftd2/2=322.16 Nm因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6轴的应力计算： 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得-1=60Mpa，因此 -1，故安全第八章 轴承、键和联轴器的选择8.1 轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择主动轴承6208 2个（GB/T276-1993）从动轴承6211 2个（GB/T276-1993）8.1.1输入轴的轴承设计计算 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=973.14N根据条件，轴承预计寿命Lh1036516=58400小时深沟球轴承6208，408018基本额定功负荷=29.5KN =1 =3= =135416658400预期寿命足够此轴承合格8.1.2输出轴的轴承设计计算因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=945.6N深沟球轴承6211，5510021基本额定功负荷=43.2KN =1 =3= =1918856058400预期寿命足够此轴承合格8.2键的选择计算及校核8.2.1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=30mm,L1=50mm T=44.77Nm 查手册得，选用A型平键，得：键 87 GB1096-79 L=L1-b=50-8=42mm 取L=40 h=7mm p=4 T/(dhL) =429.841000/（30742） =13.53Mpa R (110Mpa)8.2.2输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=60mm L3=58mm =322.17Nm 选用A型平键键1811 GB1096-79l=L3-b=60-18=42mm 取L=40 h=11mm p=4T/（dhl） =4322.171000/（601142） =46.49Mpa p (110Mpa)8.2.3输入轴与联轴器联采用平键联接轴径d2=45mm L2=82mm =322.17Nm查手册 选A型平键 键149 GB1096-79l=L2-b=82-14=68mm 取L=63 h=9mm p=4 /（dhl）=4322.171000/（45968） = 46.79Mpa p (110Mpa)8.3联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性柱销联轴器 K=1.3=9550=9550=410.74选用LX3型弹性柱销联轴器，其额定转矩T=1250Nm, 许用转速n=4700r/m ,轴孔长度L=82，故符合要求。第九章 密封和润滑的设计9.1密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。9.2润滑 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。齿轮润滑选用50号工业齿轮油，需油量为1.5L左右。 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。轴承润滑选用2L3型润滑脂。 第十章 箱体结构设计 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。 通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。 启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。 定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位