胶带运输机的传动装置设计.doc

机械设计基础课程设计（姓名）（学校） 学院 系 专业日期： 1.机械设计基础课程设计任务书课程设计题目：胶带运输机的传动装置设计课程设计内容：单级圆柱直齿轮减速器设计题号： 学号： 已知条件（见分配给每个学号的数据表）：1 输送带工作拉力 2.4 ； 2 输送带工作速度： 1.4 ； （允许输送带速度误差为5%）；3 滚筒直径 320 ；4 工作条件：见下表； 工作条件工作期限10年（每年300天）检修期间隔3年工作条件两班工作载荷性质空载启动、单向连续运转、载荷平稳生产批量小批量生产动力来源三相交流电、电压设计工作量：设计工作量： 减速器装配图一张（手绘A0号图幅1张，绘三视图；注意图面布置，使其饱满均匀。技术特性、技术条件、标题拦书写必须规范）； 零件工作图一张（A3图幅高速轴或齿轮，图中必需有齿轮参数表）； 设计说明一份（正文5000字，约15页）。- 22 -第 22 页2. 电动机的选择计算项目计算过程计算结果2.1选择电动机的转速2.1.1计算滚筒的转速带式输送机的传动方案示意图见设计任务书。滚筒的直径和工作带的带速已知滚筒转速计算如下：83.6 r/min2.2.2选择电动机的类型及同步转速因考虑带式输送机需要较大的转矩，而对转速要求不高，故选择电动机的步骤如下：选择电动机的类型因考虑工作条件为空载启动、单向连续运转、载荷平稳，所以选择三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，380，系列，同步转速确定为1000 r/min。计算传动装置的总效率（参考教材第58页）传动装置的结构简图如设计任务书图。总效率的计算如下：0.867其中：带的传动的效率；=0.96 一对滚动轴承的效率；=0.99 闭式齿轮传动效率；=0.97 联轴器的效率；=0.99滚筒的效率。=0.96滚筒的转速为：83.6 r/min传动总效率为：0.867项目计算过程计算结果确定所需电机的功率1. 确定电机的型号滚筒功率Pw=FV/w=3.5 KW电机功率Pe=Pw/=4.04 KW因为滚筒的转速 = 83.6 r/min。拟选择同步转速1000 r/min 系列的电动机，由表2-9.1 选择系列三相电动机1322 6 型，其额定功率为5.5 ,满载转速960 r/min。电机型号为：13226型;额定功率为: 5.5 ;满载转速：960 r/min。3. 传动装置的运动和动力参数计算项目计算过程计算结果3.1总传动比的计算 =nm/nw=11.483.2各级传动比的分配根据表2-2.1和各级传动间的尺寸协调、结构均匀，满足，所以带和减速器分配如下：3 ；3.9 。3.3传动装置的运动和动力参数的计算各轴的转速计算根据总的传动比及各级传动比的分配，计算各轴的转速如下：电机：960 r/min；减速器高速轴：320 r/min；减速器低速轴：83.6 r/min；滚筒的转速：83.6 r/min。各轴的输入功率和转矩表3-1 各轴的输入功率和转矩 9550*P/N功率（KW）转矩(NM)电机5.554.714高速轴5.28157.575低速轴5.07579.048滚筒4.97567.525总传动比：=11.48各级传动比分配：3 3.94 传动零件设计计算项目计算过程计算结果4.1 减速器以外传动零件的设计计算电机传动形式的选择从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动带，所以带轮的小带轮转速960 r/min。确定带的截型计算功率根据工况确定工况系数工作班制为2班制工作时间16小时载荷平稳根据表 83(机械设计基础) 1.1所以6.05 KW又小带轮的转速为 960 r/min查图 8-10 可知带的带型为 B 型 确定带轮的基准直径与带速验算根据所选电机的型号可知，电机中心高为 132 ，又传动比确定为 3 ，所以小带轮的直径取为 140mm 140。 P127（机械设计基础）根据小带轮的直径，确定大带轮的直径，滑动率为0.015 2 大带轮的直径 1 413.7 mm。按照表13-4 1 把大齿轮的直径 圆整为 414 。验算带速：根据公式：1 7.03 m/s符合设计要求：7.03m/s 确定中心距及选择合适的带数目根据公式：2 取为 500 。根据相应的公式，计算 。1907.318 mm P138（机械设计基础）根据带的相应标准，确定带的长度Ld=2000mm 546.35 mm中心距的变动范围为：?= 560 mm计算小带轮的包角：151.26 120 能满足要求单根带传递的功率，可查表 8-2a（机械设计基础） 。查表可知：P0=2.09根据表 8-2b（机械设计基础） 可知：V带传功率的增量P0=0.29 KW带根数可按下式计算：Ka=0.97 KL=0.88 2.98确定带的根数为 3 根。选择由电动机传动V带确定带的截型：带的带型为 B 型确定小带轮直径:140 mm大带轮直径:414 mm项目计算过程计算结果 确定带的初拉力 根据公式： 1 （式中m-V带每米的重量，可查表33.1-14）1 ，kg/m) 表8-8（机械设计基础） 234.6NF=2Z*F0*sin(/2)=1363.56N 带轮的结构和尺寸设计 小带轮的尺寸，基准直径为 140 mm 参照表 12-3 以及表 12-5 电机的外型及安装尺寸可知：Y132M2-6型电机的基本尺寸为：轴伸直径： 38 mm ;轴伸长度： 80 mm ;中心高： 132 mm ;所以小带轮的轴孔直径 38 ，毂长应小于 80 。根据以上参数及表 图8-12 ，确定小带轮的结构为辐板轮，轮槽尺寸及轮宽按表 8-7 计算，其中小带轮的各尺寸如表4-1。 表4-1：小带轮的基本尺寸Bd=14mm ; ha min=3.5 取ha=7 ; H=15 ; f=12.5e=19 ; min=7.5 ; 算得=29 ; B=(z-1)e+2f=96De=dd+2ha=154 ; =34 大带轮的尺寸计算方法同小带轮：大带轮的基准直径 276mm 。大带轮的各尺寸如表4-2。表4-2：大带轮的基本尺寸Bd=14mm ; ha min=3.5 取ha=7 ; H=15 ; f=12.5e=19 ; min=7.5 ; 算得=29 ; B=(z-1)e+2f=96De=dd+2ha=428 ; =38m=0.17 kg/m小带轮的基本尺寸：见表4-1、图4-1。大带轮的基本尺寸：如表4-2、图4-2。项目计算过程计算结果4.2 减速器内的零件设计齿轮材料及其热处理方法的选择 根据减速器的使用条件及其性能，参照机械设计手册1和1988机械工业工艺标准 ,确定齿轮的材料为45钢，调质处理。齿宽系数及应力计算 P189（机械设计基础）由于减速器是闭式传动，选软齿面，直齿圆柱齿轮，取齿宽系数d=0.4根据工况，由所选材料和热处理确定许用接触应力，查表求出齿轮的许用应力。根据工况，采用齿面硬度350HBS小齿轮采用45钢、调质、硬度为260HBS大齿轮采用45钢、调质、硬度为220HBS由表9-5公式【2】，可确定许用接触应力为H小齿轮H1=380+0.7HBS=(380+0.7*260)=562MPa大齿轮H2=380+0.7HBS=(380+0.7*220)=534MPa小齿轮所受转矩T1T1=955*104P/n1=15.7575*104Nmm选择齿系数，取a=0.4 ， 载荷系数取K=1.35中心距 a=177.76 mm选择齿数，并确定模数取z1=24 则z2=iz1=3.9*21=93.6 取z2=94M=2a/(z1+z2)=2*183.93/(24+94)=3.01由表9-1，取模数m=3 mm齿轮几何计算：小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径d1=mz1=3*24=72 mmda1=d1+2m=72+2*3=78 mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径d2=mz2=3*94=282 mmda2=d2+2m=282+2*3=288 mm验算中心距 a=(d1+d2)/2=(72+282)/2=177 mm大齿轮宽度b2=aa=0.4*180=72 mm 小齿轮宽度 由于小齿轮面硬度较高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮上造成压痕，一般b1应比b2宽些取b1=b2+5=72+5=77 mm确定齿轮精度等级，齿轮圆周速度 v=d1n1/60000=*72*320/60000=1.21 m/s根据工况和圆周速度，由表9-3，选用8级精度。轮齿弯曲强度由表9-7可得F1=140+ 0.2HBS=140+0.2*260=192 MPaF2=140+0.2HBS=140+0.2*220=184 MPa查齿形系数YF小齿轮z1=24 由表9-6可得，YF1=2.67大齿轮z2=94 由表9-6可得，YF2=2.07749-19式中 F1=2K1T1YF1/bz1m2=49.87 MPaF2=F1YF2/YF1=38.80 MPaF1F1 F2F2 满足设计要求项目计算过程计算结果4-3轴的设计计算（1）减速器高速轴的设计选取轴的材料因为该轴无特殊要求且精度要求较，所以选取45#钢，调质处理。估算最小轴径按扭转强度式估算最小轴径 C=118107 d2730 mm由于V带轮配合段直径处有一键槽，应增大3%按轴的标准调整到 2831 mm 高速轴的受力分析及强度校验 P64根据带轮的大小，初选轴承为 6008 型，则高速轴基本尺寸如图4-3所示：按照以上的轴的结构，画出轴的计算简化式：圆周力Ft=2T/d=2*157575/72=4377.1 N径向力Fr=Ft*tan=4377.1*tan20=1593.1N支承反力F=2Z*F0*sin(/2)=1363.56 NF*(a+b+c)-FRBH*(b+c)- Ft*b=0FRBH=209.85 NF+FRCH-FRBH-Ft=0FRCH=3223.39 N由齿轮径向力和带压轴力引起的垂直面弯矩图MV=Fr*b=1593.1*56=44606.8 Nmm由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图MH1=F*a=115902.6 NmmMH2=FRBH*a+(F-FRBH)*b=180510.36 N/mm轴的扭矩图T=15.7575*104 Nmm合成弯矩图 M1= MH1=115902.6 NmmM2=185940.2 Nmm当量弯矩图 Me=208596.5 Nmm确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。根据当量弯矩，计算轴最大处直径d由于轴的材料为45钢，调质处理，查表12-1可得，b=700MPa。根据表12-3可得，=110 MPa =65 MPa=/=0.6=31.78 mm根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为 65 mm ，满足要求。项目计算过程计算结果低速轴的受力分析及强度校验估算最小轴径按扭转强度式估算最小轴径 42 d 46低速轴的受力分析及强度校验根据低速轴的转速和功率，初选轴承为 6012 型，则低速轴基本尺寸如图4-3所示：按照以上的轴的结构，画出轴的计算简化式：圆周力Ft=2T/d=24127 N径向力Fr2= Fr=1593.1 N由齿轮径向力和带压轴力引起的垂直面弯矩图MV=Fr*b=95586 Nmm由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图MH=Ft*b=1447620 Nmm轴的扭矩图T=579048 Nmm合成弯矩图M=1450772.3 Nmm当量弯矩图 轴取45钢，调质，故取0.6Me1=T=579048 Nmm Me2=1491793.3 Nmm确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。根据当量弯矩，计算轴最大处直径d查表得 =65=61.2d1=44.7d2根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为 274.5 mm ，满足要求。4-4 滚动轴承的选择 由于载荷平稳，无轴向力 选用深沟球轴承4-5 键的选择与校核 轴无特殊要求键选为A型圆头普通平键查表 4-1 可知：键的基本尺寸为：高速轴d=30mm 取8*7*45低速轴d1=48mm 取14*9*56