胶带输送机卷筒的传动装置.doc

胶带输送机卷筒的传动装置设计2010/5/4目录题目和原始条件和数据1一、电动机、传动比、运动及运动参数的确定2二、设计高速级齿轮传动5三、设计链传动10四、设计轴及轴承装置、键12五、箱体结构尺寸22六、润滑与密封24七、设计总结24八、参考文献25- 26 -题目：设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置。原始条件和数据：由电动机驱动，输送带的牵引力F=4.5KN，运输带速度v=1m/s，运输机滚筒直径为D=340mm。单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。工作寿命为十年，两班制。一、 电动机、传动比、运动及运动参数的确定1. 选择电动机类型（1） 选择电动机类型按已知工作要求和条件选用Y列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2） 确定电动机功率工作装置所需功率： 试中，工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取。带入上式得： 电动机的输出功率： 式中，为电动机至卷筒轴的传动装置总效率。由，取滑块联轴器效率，滚动轴承效率，8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率，滚子链传动效率，则 故 因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，按表8-169中Y系列电动机技术数据选电动机的额定功率为5.5kW。（3） 确定电动机转速卷筒轴作为工作轴，其转速为. 按机械设计课程设计表2-1推荐的各传动机构传动比范围：单级圆柱齿轮传动比范围，滚子链传动比范围。则总传动比应为，可见电机的转速范围： 符合这一范围的同步转速有750r/min和1000r/min两种，为减少电动机的重量和价格，表8-169选常用的同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M2-6,其满载转速。电动机的中心高，外形尺寸，轴伸尺寸等由机械设计课程设计表8-170中查到。2. 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比（1） 传动装置总传动比 （2） 分配传动装置各级传动比由式，取滚子链传动比，则齿轮传动比。3. 计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴转速轴 轴 工作轴 （2） 各轴输入功率轴 轴 工作轴 （3） 各轴输入转矩轴 轴 工作轴 电动机输出转矩将以上算得的运动和动力参数列表如下：参数 轴名 电动机轴轴轴工作轴转速n（r/min）960960224.8256.2功率（kW）5.325.215.034.79转矩（Nm）52.9251.83213.67813.96传动比i1.004.274效率 0.980.9650.955 表1.运动和动力参数列表二、 设计高速级齿轮传动1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数（1） 按图1所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2） 选用8级精度。（3） 材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料45钢（调质），硬度为240HBS，两者材料的硬度差为40HBS。（4） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算，即： （1） 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数。2) 计算小齿轮传递转矩： 3) 由机械设计表10-7选取齿宽系数。4) 由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数。5) 由机械设计表图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。6) 由机械设计式10-13计算应力循环次数 7) 由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数；。8) 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计式10-12得：（2） 计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值： 2) 计算圆周速度v。 3) 计算齿宽b。 4) 计算齿宽与齿高比。模数： 齿高： 5) 计算载荷系数。根据，8级精度，由机械设计图10-8查得；直齿轮，。由机械设计表10-2查得使用系数由机械设计表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时，。 由，查机械设计图10-13得，。 故载荷系数： 6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径由机械设计式10-10a得： 7) 计算模数m： 3. 按齿根弯曲强度的设计公式由机械设计式10-5得弯曲强度的设计公式为 （1） 确定公式内的各计算数值。1) 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限。2) 由机械设计图10-18去弯曲疲劳寿命系数，。3) 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由机械设计式10-12得 4) 计算载荷系数K。 5) 查取齿形系数。由机械设计表10-5查得；。6) 查取应力校正系数。由机械设计表10-5查得；。7) 计算大、小齿轮的并加以校正。 大齿轮的数值大。（2） 设计计算 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，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数1.78并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出： 大齿轮齿数 ，取4. 几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径 （2） 计算中心距 （3） 计算齿轮宽度 取，。名称代号小齿轮大齿轮模数压力角分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径中心距齿宽表2.齿轮几何尺寸三、 设计链传动1. 选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数2. 确定计算功率由机械设计表9-6查得，由图9-13查得，单排链，则计算功率为 3. 选择链条型号和节距根据及，查机械设计图9-11，可选16A-1。查表9-1，链条节距。4. 计算链节数和中心距初选中心距： 取。相应链节数： 取链长节数节。查机械设计表9-7得到中心距计算系数。则链传动的最大中心距为 5. 计算链速v，确定润滑方式 由和链号16A-1。查机械设计图9-14可知应采用油池润滑。6. 计算轴压力有效圆周力为 链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为 名称符号计算公式小链轮大链轮分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿高确定的最大轴凸缘直径表3.链轮几何尺寸四、 设计轴及轴承装置、键a) 轴（输入轴）及其轴承装置、键1. 求输入轴上的功率、转速和转矩由上面的计算可知；2. 求作用在齿轮上的力 3. 初定轴的直径选轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，于是得 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器类型。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩的变化很小，故取则 查机械设计手册。选用LH1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为,联轴器的孔径，故取，联轴器长度，联轴器与轴配合的毂孔长度。4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上的零件装配方案（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度4) 为满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端右端需制出一轴肩，故取2-3段；联轴器与轴配合的毂孔长度，段长度应比略短以保证正确配合，取。5) 初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据。选轴承型号6206轴承，其尺寸为。基本额定动载荷，基本额定静载荷，故。6) 已知齿轮轮毂宽度，分度圆直径，因此可以将此轴与齿轮做成一体，做一个齿轮轴。齿轮与两轴承之间采用套筒定位。则。7) 轴承端盖的总宽度为20mm，取端盖外端面与联轴器右端面距离，故。8) 取齿轮距箱体内壁之距离，箱体内壁与滚动轴承距离取，已知轴承的宽度。则 （3） 轴上零件的轴向定位联轴器与轴的周向定位采用平键，按由机械设计表6-1查得平键。联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见下图。图2. 轴结构图5. 求轴上的载荷首先根据上图做出轴的计算简图，对于6206型深沟球轴承，轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。图3. 轴载荷分析图从轴的结构图以及弯矩扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的、及的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩表4. C截面、及值6. 按弯扭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（即危险截面C）的强的。根据机械设计式15-5及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。7. 校核键联轴器处的键：，。由式求得 由机械设计表6-2得。因此，故安全。8. 校核轴承和计算寿命由于两轴承的受力情况相同，故只计算一个即可。径向载荷： 由机械设计表13-6查得，载荷系数，取。当量动载荷：前面已查得，因此，故安全。该轴的寿命：b) 轴（输出轴）及其轴承装置、键1. 求输入轴上的功率、转速和转矩由上面的计算可知；2. 求作用在齿轮上的力 3. 初定轴的直径选轴的材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，于是得 输入轴的最小直径显然是安装链轮处轴的直径，取。查机械设计手册可得到安装在链轮孔的轴的长度： 为保证轴段固定挡圈紧靠链轮，取。4. 轴的结构设计（1） 拟定轴上的零件装配方案（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1) 为满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端右端需制出一轴肩，故取2-3段；右端用轴段挡圈，取，。2) 初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据。选轴承型号6309轴承，其尺寸为。基本额定动载荷，基本额定静载荷。，,由此可以确定。3) 取安装齿轮处的轴段4-5的直径；齿轮右端面与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为使套筒断面可靠地压紧齿轮，取。齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度，取轴环处的直径，轴环宽度，取。4) 轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的拆装及便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖外端面与链轮左端面距离，故。5) 取齿轮距箱体内壁之距离，箱体内壁与滚动轴承距离取，已知轴承的宽度。则 （3） 轴上零件的周向定位齿轮、链轮与轴的周向定均位采用平键，按由机械设计表6-1查得平键，为保证良好的对中性，齿轮轮毂与轴的配合为。同样链轮与轴，选用平键，链轮和轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见下图。图4. 轴结构图5. 求轴上的载荷首先根据上图做出轴的计算简图，对于6309型深沟球轴承，轴的支承跨距，。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的、及的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F，弯矩M总弯矩扭矩表5. C截面、及值图5. 轴载荷分析图6. 按弯扭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（即危险截面C）的强的。根据机械设计式15-5及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表15-1查得。因此，故安全。7. 键校核（1） 齿轮的键之前已选用的键：，。由式求得 由机械设计表6-2得。因此，故安全。（2） 链轮的键之前已选用的键：，。由式求得 由机械设计表6-2得。因此，故安全。8. 校核轴承和计算寿命（1） 左端轴承1和计算寿命径向载荷： 由机械设计表13-6查得，载荷系数，取。当量动载荷：前面已查得，因此，故安全。该轴承的寿命：（2） 右端轴承2和计算寿命径向载荷： 由机械设计表13-6查得，载荷系数，取。当量动载荷：前面已查得，因此，故安全。该轴承的寿命：五、 箱体结构尺寸名称符号计算公式尺寸/mm箱座壁厚箱盖壁厚箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺栓数目轴承旁联接螺栓直径箱盖、箱座联接螺栓直径联接螺栓间距轴承盖螺钉直径、数量根据轴承座孔外圈直径确定检查孔盖螺钉直径单级减速器至箱外壁距离由螺栓直径确定 ；至凸缘边缘距离由螺栓直径确定 ；轴承座外径轴承旁联接螺栓距离轴承旁凸台半径 ；轴承旁凸台高度由，扳手空间确定箱外壁至轴承座断面距离箱盖筋厚箱座筋厚大齿轮顶圆与箱内壁距离齿轮断面与箱内壁距离六、 润滑与密封1. 润滑方式的选择因为此变速器为闭式齿轮传动，又因为齿轮的圆周速度，所以采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。轴承利用大齿轮的转动把油溅到箱壁的油槽里输送到轴承机型润滑。在上面链传动的设计计算中已经确定了链传动的润滑方式为油池润滑。2. 密封方式的选择 由于I，II轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封。3. 润滑油的选择 因为该减速器属于一般减速器，查机械设计手册可选用工业齿轮油N200（SH0357-92）。七、 设计总结之前我对机械设计基础这门课的认识是很肤浅的，实际动手设计的时候才发现自己学得知识太少，而且就算上课的时候再认真听课，光靠课堂上学习的知识根本就无法解决实际问题， 必须要靠自己学习。我的设计中存在很多不完美、缺憾甚至是错误的地方，但