带式输送机传动装置设计

1、带式输送机传动装置设计带式输送机传动装置设计毕业设计院系：机电信息系班别：姓名：学号：指导老师：完成日期： xxxx 年 x 月 x 日总体方案 设计 2设计 要求 2设计 步骤 1 .传动装置总体设计方案22 .电动机的选择33 .计算传动装置的传动比及各轴参数的确定44 .齿轮的设计65 .滚动轴承和传动轴的设计8附：两根轴的装配草图166 .键联接设计187 .箱体结构的设计198 .润滑密封设计20四、设计小结20五、参考资料21一、总体方案设计课程设计题目：带式运输机传动装置设计（简图如下1 v带传动2 电动机3r圆柱齿轮减速器4联轴器5输送带6一滚筒1 .设计课题：设计一用于带式运

2、输上的单级圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，使 用寿命5年，每年365天，每天24小时，传动不逆转，载荷平稳, 起动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差为+_5%2 .原始数据：题号3第一组运送带工作拉力f/kn运输带工作速度v/（m/s）漆筒直径d/mm1.91.6400二、设计要求1 .减速器装配图1张（三视图，a1图纸）；2 .零件图两张（a3图纸，齿轮，轴，箱体）；3 .设计计算说明书1份（8000字左右）。三、设计步骤1.传动装置总体设计方案1）外传动机构为v带传动。2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。3） 方 案 简 图 如 下 图1 v带传动；2电动机；3圆柱齿轮减速器

3、；4 联轴器；5输送带；6一滚筒一传动方案拟定：采用v带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比需求，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。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件 选用y系列三相笼型异步电动机，全封闭 自扇冷式结构，电压380v。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为pw =f v =1900 1.6 =3.04kw从电动机到工作机传送带间的总效率为=12 234560.82由机械设计基础课程设计指导书表2-3可知:小：带传动0.96 (球轴承)刀2：齿轮传动的轴承0.99 (8级精度一般齿轮传动)刀3

4、：齿轮传动0.97 (弹性联轴器)刀4：联轴器0.97刀5：卷筒轴的轴承0.98刀6：卷筒的效率0.96所以电动机所需工作功率为c fv 1900 1.6pd = = = 3.7kw10001000 0.823)确定电动机转速v带传动的传动比i i=(2-4),单级齿轮传动比i 2 =(3-5),一级圆柱齿轮减速器传动比范围为i= (6-20),而工作机卷筒 轴的转速为60 1000v nw =76.4r/min二 d所以电动机转速的可选范围为：nd =i nw -(6 -20) 76.4 = (458 - 1528)r/min根据电动机类型、容量和转速，由机械设计基础课程设计指导 书附录8,

5、附表8-1选定电动机型号为y132m16其主要性能如下 表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)启动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩y1600m1-847202.02.0y132m1-649602.02.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装 置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，所以电动机 的类型为y132m1-&3.计算传动装置的传动比i及各轴参数的确定（1）传动比i为n m 960i =nw 76 .4（nm为电动机满载转速，单位：r/min ）分配各级传动比时由机械设计基础课程设计指导书表2圆柱直齿轮传动比范围i 1= （3-5）

6、v带传动范围（2x）取值i 0=3所以i=131）.各轴的转速i 轴 n 1 =nm = 960 = 320r /min10 311 轴n2 =虫=20-=76.4r/mini14.188卷筒轴nw = n2 = 76.4r / minnm为电动机的满载转速r/min ; n、n2为i轴、ii轴（i轴高速轴、ii轴为低速轴）的转速，i0电动机至i轴的传 动比，为i轴至ii轴的传动比。2) .各轴的输入功率电动机轴r =pd 箱01 =3.7m0.96 =3.552kw轴 i巳=?1 12 =3.552 0.992 0.962 =3.2kw滚筒轴pw = p2 # =3.2x0.98x0.96

7、=3.01kw3) .各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩td为：ph3.7td =9550- = 9550 =36.8n mnm960i 轴t1 =9550p1/n1 =9550x3.552/320 =106.01n mii 轴t2 =9550 xp2/n2 =9550m3.2/76.4 = 400n -m滚筒轴t卷=9550 xpw/nw = 9550 父3.01/76.4 = 376.25 n m将上述计算结果汇总如下表所示:轴名功 率p/kw转矩t/(n m)转速n/(r/min)传动比i效率ni轴3.552106.0132030.97ii轴3.240076.44.1180.90卷筒轴3.

8、01376.2576.4电动机3.736.89604.齿轮的设计1）选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220-250hbg大齿轮选用45钢正火, 硬度为170-210hbs因为是普通减速器，由表10.21选9级精度， 要求齿面粗糙度ra十.26.3 nm.（2）按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式（10.22）求出d1值。确定有关 参数与系数：1）、转矩下t1= 9.55 106 3552 =1.06 105n mm3202 ）、载荷系数k查表 10.11 取 k=1.13）、齿数z1齿宽系数中d小齿轮的齿数z1取为25,则大齿轮齿数z2=100.因单级齿轮传动

9、 为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表10.20选取中d=1。4 ）、许用接触应力1h 由图10.24查得二 hiim1 =560mpa,二 hiim2 = 530mpa由表10.10查得sh=1on1 =60 njlh =60 320 1 （365* 5* 24）=8.4 108n2 = n1 /i =8.4 108/4.188 =2 108= 1.1查图 10.27 得 znti =1.02,znt2由式(10.13)可得gh =znti.himi j02,560 mpa=57impa sh12 = znt2 hlm2 =11 530 mpa =583mpash1故kt1 u 1 di

10、_ 76.433，1jdul fc 1.1 1.1 105 5-= 76.43* 321.1mm = 62.67mmdi62.67zi25mm = 2.5mm1 4 5712由表10.3取标准模数m=2.5 mm(3)计算主要尺寸d1 = mz1 =2.5 25mm = 62.5mm d2 = mz2 =2.5 100mm = 250mmb= d d1 =1 62.5mm = 62.5mm经圆整后取b2=65 mmb1 = b2 5mm = 70mm1 1a m z1 z22.5 25 100 mm = 156.25mm2 2（4）按齿根弯曲疲劳强度校核由式（10.24）得出a ,如仃f 人】

11、则校核合格。确定有关系数与参数：1）齿形系数yf查表 10.13 得 yfi=2.65 , yf2=2.182)应力修正系数ys查表 10.14 得 ysi=1.59,ys2=1.80o3)许用弯曲应力由图10.25查得 flim1 =210mpa,qfiim2 =190mpa 。f2由表10.10查得由图10.26查得由式(10.14)可得sf = 1.3 oynt1 = ynt 2=10ynt1 0 flim1sf210210 mpa =162mpa1.3,ynt1 0 flim21.90l_，f 1 = =mpa = 146mpa1sf1.352kt12 1.1 101.34 ,=yyf

12、ys =22.65 1.59mpa = 91mpa |bm2z165 2.52 25=217.08mpayf2ys22.18 1.8 if2 s2 =91 mpa - f l2=146mpayf1ys22.65 1.59齿轮弯曲强度校核合格。(5)验算齿轮的圆周速度v一d1nlv 二60 1000二 62.5 286.5760 1000m/s = 0.938m/s由表10.22可知，选9级精度是合适的。(6)计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图 略。将上述计算结果整理如下表所示:名称小齿轮(mm)大齿轮(mm)分度圆直径d62. , 5250齿顶高ha2.52.5齿根身df3.753.75齿全高h

13、6.256.25齿顶圆直径da64.5252齿根圆直径df55242.5基圆直径db58.73234.92中心距a156.25传动比i45 v带的设计(1)确定计算功率pc由表8.21查得k=1.3,由式(8.12)得pc k kap =1.3 5,5kw =7.15kw(2)选取普通v带型号根据pc=7.15kw m=960r/min , 由图8.12选用b型普通 v带(3)确定带轮基准直径dm dd2根据表 8.6 和图 8.12 选取 dd1=140mm且 dd2=140mmddmin=125mm大带轮基准直径为, n1,960_ dd2 =dd1 = 140=468.99 ： 469.

14、0mmn2286.57按表8.3选取标准值dd2=500mm则实际传动比i、从动轮的实际dd2i =ddi转速分别为469.0=3.35140960n2 = n1 /i286.57r/ min3.35从动轮的转速误差率为285.57 286.57 100% = 0%286.57在 5%以内为允许值。(4)验算带速v二dd11二 140 960v = = = 7.03m / s60 100060 1000带速在525m/s范围内。(5)确定带的基准长度ld和实际中心距a按结构设计要求初定中心距a0=1500mm由式(8.15)得由表8.4选取基准长度ld=4000mm由式(8.16)的实际中心距

15、a为id -lo3150-3414.35a : a0一 - 1100 = 967.825mm22中心距a的变化范围为amin =a_0.0151d =967.825 -0.015 3150 = 920.575mmamax =a 0.03ld =967.825 0.03 3150 -1062.325mm(6)校验小带轮包角由由式(8.17)得二=1800 dd2 dd1 57.30 =1800 _ 500 -140 57.3 =160.52 1200a967.825(7)确定v带根数z由式(8.18)得根据dd1=140mm n1=960r/min ,查表8.10 ,根据内插法可得取 p0=2.

16、82kw。由式(8.11 )得功率增量为由表8.18查得k=根据传动比i=3.35 ,查表8.19得k=960r/min则由表8.4查得带长度修正系数k=1.13,由图8.11查得包角系数k=0.95 ,得普通v带根数圆整得z=4。(8)求初拉力f0级带轮轴上的压力fq由表8.6查得b型普通v带的每米长质量q=0.17kg/m,根据式(8.19)得单根v带的初拉力为由式(8.20)可得作用在轴上的压力fq为(9)带轮的结构设计按本章8.2.2进行设计(设计过程及带轮零件图略)。(10)设计结果选用3根b-3150gb/t 11544t997的v带，中心距a=968mm带轮直径 dd1=140m

17、m dd2=469.0mrq 轴上压力 fq=2067.4n。6.传动轴的设计齿轮轴的设计(1)确定输入轴上各部位的尺寸(如 图)的 11n .i go(2)按扭转强度估算轴的直径选用45并经调质处理，硬度217255hbs轴的输入功率为p= 4.03 kw转速为 5=286.57 r/min根据机械设计基础p265表14.1得c=10h 118.又由式(14.2)得:d-c =(107118) :“噢403 .286.57= (25.850 28.556)mm(3)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3%- 5% 取d1=0 30mm又带轮的宽度b

18、= (z-1) -e+2 f = (3-1 ) x 18+2x 8=52 mm则第一段长度l1=60mm右起第二段直径取d2=o 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dxdx b=40 x80x 18,那么该段的直径 为d3r)40mm长度为l3=20mn因为轴 承是标准件，所以采用基孔制，轴与轴承间为过盈配合p7/h6)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

19、内圈外径，取 d4=o48mm长度取l4= 10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为 d5=67.5mm分度圆直径为62.5mni齿轮的宽度为70mm则，此段 的直径为d5=o 67.5mnr)长度为l5=70mm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=0)48mrrfe度取l6= 10mm(因为轴承 是标准件，所以采用基孔制， 轴与轴承间为过 盈配合 p7/h6)(7右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为d7=o40mm， 长度 l7=18mm 4) 求 齿轮 上作用力的大小、方向：小齿轮分度圆直径：d1=62.5mm作用在齿轮上

20、的转矩为：t= 9.55 x 106 p/n=134300nmm求圆周力：ftft=2tz/d2=2x 134300/250=1074.40n(4求径向力frfr=ft -tan % =1074.40 xtan20 0=391.05nft ， fr 的方向如下图所示 5) 5) 轴 上支反力根据 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： fa=fb=ft/2 =537.2n垂直面的支反力：由于 选 用深沟球 轴 承 则 fa=0那么fa =fb =fr/2=195.525 n(6)画弯矩图右起第四段剖面c处的弯矩：水平面的弯矩：mc=pa

21、24=53.352 n m垂直面的弯矩：mc1 = mc2 =ra x 24=19.2 n m合成弯矩：mc1 =mc2 = mc2 mc12 = ,533522 192002 = 56.7n m clc 2ccl(7)画转矩图：t1 =138.952n m(8)画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循环， =0.6可得右起第四段剖面c处的当量弯矩：mec2 = ；mc22(a t)2 -100.825n m(9)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面c处当量弯矩最大，而其直径与相 邻段相差不大，所以剖面c为危险截面。已知mec2=100.825 nm ,由课本表13-1有：(t -1 =60m

22、pa 贝u:(t e= mec2/w= mec2/(0.1 d4)=100825/(0.1 x 483)=9.11 mpa - -1 0右起第一段d处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险 截面：md =& at)2 =0.6父 138952 = 83.371 n m(re= md/w= md/(0.1 d13)=83.371/(0.1 x 403)=13 nm - -1 所以确定的尺寸是安全的。受力图如下：柏湎弯曲直酸邠垂直再 就合成当量弯他me确定轴上零件的定位和固定方式 (如图)按扭转强度估算轴的直径2.输出轴的设计计算(1)由前面 计算得，传动功率p2=4.207kw, n2=76.1

23、9r/min 工作单向,采用深沟球轴承支撑。由已知条件知减速器传递的功率属于中小功率故选用45刚并经调质处理，硬度 217255hbs根据课本(14.2 )式，并查表14.1 ,得*3(107118)4震=(40.75 44.93)mm(3)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(41.9747.18 ),根据计算转矩t= 9.55 x106 p/n=527.324 n mtc=ra d2,故也应 对截面n - ii进行校核。i i 截面：(rei=me/w=322200/(0.1 x 603)=14.9mpah ii截面：(reii=me

24、ii /w=320181/(0.1 x 553)=19.2mpa查表得(r-1b =60mpa满足ew o-1b的条件，故设计的轴有 足 够强 度，并有一定余量。其受力 图 如下fhaft2水平酗支螭反力泡11mj*7.滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命lh5 x 365 x 24=43800 小时1 .输入轴的轴承设计计算(1)初步计算当量动载荷p径向力作用，所以因该轴承在此工作条件下只受到frp=fr=391.05np=fp fr=1.1 x391.05=430.155n(2)求轴承应有的径向基本额定载荷值 _1 一_ 1p / 60 n 、一 430.155 , 60 父 286.57、

25、一c = 一r lh)，=父(7父43800ft 106 h1106 = 32395.29n(3)选择轴承型号查课本p284页，选择6208 轴承 cr=29.5kn根据课本式15-5有lh10660n(fl算得 lh=187589.77 43800.预期寿命足够此轴承合格其草图如下:2 .输出轴的轴承设计计算(1)初步计算当量动载荷p因该轴承在此工作条件下只受到fr径向力作用，所以p=fr=391.05n(2)求轴承应有的径向基本额定载荷值c =fd p , 60 n(ft1061 lh)，(3)选择轴承型号查课本p154页，选择6011轴承 cr=30.2kn由课本式11-3有lh =1-

26、(里), =0 x( 1x30200)3 = 805525a4380060n fdp60 71.6 1.1 391.05预期寿命足够此轴承合格8、键的设计1)联轴器的健a、选择键的型号：c型键由轴径d二45mm在表14.8查得键宽b=14mm键高h=9mml=36 160mml=54mm 1.6 1.8) d=7281mml 1=l-0.5b=54-7=47mm由式14.7得(t jy1 =4t/(dhl 1)=4 x 525.87 x 1000/ (45x 9x 47) =110.47mpa【b jy =120mpa般微冲击，由表14.9查彳#)b、写出键的型号：选键为c14x 70gb/t

27、1096-19792)齿轮键的选择a、选择键的型号：a型键轴径d4=60mm为了使加工方便 应尽量选取相同的键高和键宽。但强度不够。查表 14.8 得键宽 b=18mm h=11mm l=50200mm取 l=56mml 2=l-18=56-18=38mmwy2=4t/(dhl 2)=4x525.87 x 1000/ (45x 11x38)= 111.79mpa【门丫=120mpa般微冲击，由表14.9查得)b、写出键的型号：取键 a18x 80gb/t1096-19793) 输 入端与带轮键选轴径d4=30mm查表14.8取键10x8。即b=10， h=8， l=50l 2=l-10=60-

28、10=50mm(tjy2=4t/(dhl 2)=4x 138.95 x 1000/ (30x8x50)=46.317 (t jy9、 联轴 器的 选择1)、计 算 联轴 器的 转 矩由表 16.1 查得工作情况系数k=1.3由式 16.1 得主 动 端 t c1=kt2=1.3 x400=520n m从动端tc2=ktw= 1.3 x376n m=488.8n mk t后1250n m (附表 9.4)由前面可知：d 4=40.23 44.37mm又因为 d=c (1+0.05)=(40.23 44.37) ( 1+0.05)=42.2446.59mmn2=76. 4 r/min n=4000

29、r/min由附表9.4可确定联轴器的型号为弹性柱销联轴器2)确定联轴器的型号hl4 gb5014-2 0 0 3。由其结构取 l=11.5 d=55d=6410 .箱体结构的设计减速器的箱体采用 铸造(ht200)制成，采用剖分式 结构为了保证齿 轮佳合质量，大端盖分机体采用业配合。is61) .机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。2) .考虑到机体内零件的润滑，密封散热因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离h大于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面6.3 一应精创，其表面粗糙度

30、为 。3) .机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8mm圆角半径为r=s机体外型简单，拔模方便。4) ) 对 附件 设计a 视 孔盖和 窥视 孔：在机盖 顶 部开有 窥视 孔，能看到 传动 零件 齿 合区的位置，并有足 够 的空 间 ， 以便于能伸入进 行操作， 窥视 孔有盖板， 机体上开 窥视 孔与凸 缘 一 块 ， 有便于机械加工出支承盖板的表面并用 垫 片加 强 密封， 盖 板用铸铁制成，用m8紧固。b 油螺塞：放油孔位于油池最底处 ，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧 ，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔 处 的机体外壁应 凸起一 块 ，由机械加工成螺塞头 部的支承面，并加封油圈加以密

31、封。c 油标：油 标 位在便于 观 察减速器油面及油面稳 定之 处 。油尺安置的部位不能太低，以防油 进 入油尺座孔而溢出。d 通气孔：由于减速器运转时 ，机体内温度升高，气压 增大，为 便于排气，在机盖 顶 部的 窥视 孔改上安装通气器，以便达到体内 为压 力平衡。e 位销：为 保 证 剖分式机体的 轴 承座孔的加工及装配精度， 在机体 联结 凸 缘 的 长 度方向各安装一圆锥 定位 销 ，以提高定位精度。f 吊钩：在机盖上直接铸 出吊 钩 和吊 环 ，用以起吊或搬运较 重的物体。11 . 润 滑密封 设计对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较 低，所以其速度 远远小于(1.52)“05mmr/min ,所以采用脂润滑，箱体内选用sh0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为h+% , h=30 儿=34。所以 h+hi=30+34=64从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的 宽度，连接表面应精刨，密封的表面要 经过刮研。而且，凸缘连接螺 柱之间的距离不宜太大