矿用链板输送机传动装置设计 原始数据 20 07 13 64

1、河南理工大学机械设计说明书目录设计任务书3传动方案的拟订及说明3电动机的选择3计算传动装置的运动和动力参数5传动件的设计计算7轴的设计计算.16滚动轴承的选择及计算.38键联接的选择及校核计算.42联轴器的选择.43减速器附件的选择.44润滑与密封.44设计小结.44参考资料目录.451、 机械设计课程设计任务书设计题目: 矿用链板输送机传动装置设计1、设计条件：（1）机器功用：井下煤矿运输；（2）工作情况：单向运输，中等冲击；（3）运动要求：链板输送机运动误差不超过7%；（4）工作能力：储备余量15%；（5）使用寿命：10年，每年300天，每天8小时；（6）检修周期：半年小修，一年大修；（7

2、）生产批量：小批量生产；（8）生产厂型：矿务局中心机厂 中型机械厂2、链板输送机简图1 链板运输机 2 电动机 3 减速器4 运输机主轴 5 运输机主动星轮3、 原始数据： 题号: G9 运输机链条拉力：20KN； 运输机链条速度：0.7m/s； 主动星轮齿数： 13； 主动星轮节距： 64mm；4、设计任务： （1）设计内容：电动机选型 传动件设计 减速器设计联轴器选型设计 其他； （2）设计工作量：减速器装配图一张 零件图二张 设计计算说明书一份5、 参考文献: 【1】、机械设计课程上机与设计设计程志红 唐大放 编著 东南大学出版社； 【2】、机械设计程志红 主编 东南大学出版社；二、传动

3、方案的拟订及说明 1.传动形式的选择:链传动2.减速器类型选择:二级锥圆柱直齿轮减速器由于在锥-圆柱齿轮减速器选择中，当为二级直齿锥齿轮时，其传动比范围为，故初步选用同步转速为1000r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为20。 计算链轮输出转速 根据总传动比数值，可拟定以下传动方案：图一三选择电动机1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量(1)链式运输机的输出功率(2)电动机输出功率传动装置的总效率式中、为从电动机至运输链轮的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计表9-1查得：弹性柱销联轴器：=0.

4、99；8级精度一般圆锥齿轮传动（油润滑，含轴承）：=0.96；8级精度一般圆柱齿轮传动（油润滑，含轴承）：=0.97；滚子链（正常润滑）:=0.96；滚动轴承效率:=0.99；则 故 对链板运输机取K=1.1故 (3)电动机额定功率由机械设计课程设计表16-2选取电动机额定功率。3）电动机的转速推算电动机转速可选范围，由机械设计课程设计查得圆锥齿轮传动比范围，单级圆柱齿轮传动比范围，链轮传动常用传动比范围，则电动机转速可选范围为：4）确定电机型号： 由机械设计课程上机与设计表16.2查得 根据工作条件：井下煤矿运输、灰尘较大、连续单向运行，中等冲击，再综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和

5、带传动、减速器的传动比，电压为380V的三相交流电源，电动机输出功率，及同步转速等，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y200L1-6，其主要性能数据如下：电机型号额定功率满载转速nm同步转速n额定转矩Y200L1-618.5KW970r/min1000r/min1.8四、计算传动装置的运动和动力参数1）传动装置总传动比2）分配各级传动比，选择齿数A.锥齿轮传动比、齿数的确定因为是圆锥圆柱齿轮减速器，为使大圆锥齿轮尺寸不致过大，应使高速级圆锥齿轮传动比,因为采取油润滑，为了保证两级传动的大齿轮浸油深度相近时，选取由于选择闭式传动，小齿轮齿数在20-40之间，为了保证不使同一对轮齿固定啮合，小齿轮

6、齿数尽量为奇数，选小圆锥齿轮齿数，则齿数比B.圆柱齿轮传动比、齿数的确定圆柱齿轮减速器传动比选小圆柱齿轮齿数，齿数比C链轮传动比、齿数的确定根据条件， 为了不发生脱链，不宜过大，由链轮齿数优先序列选择D校核实际传动比实际传动比校核运输连论的转速误差工作链轮的实际转速转速误差3）各轴转速（轴号见图一）4）各轴输入功率按电动机输出功率计算各轴输入功率，即5）各轴转矩将以上计算数据列表如下：项目轴1轴2轴3轴4轴5转速(r/min)970970255.2650.4850.48功率(kw)18.3018.1217.2216.5315.40转矩(N*m)178.4178.40644.253129.073

7、910.04传动比1 3.80 5.06 1效率0.99 0.95 0.96 0.93五、齿轮传动的设计计算圆锥直齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速970r/min，齿数比=3.8，由电动机驱动，工作寿命10年，每年300天，每天8小时，单向运输，中等冲击。1.选定齿轮材料，确定许用应力圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)材料选择 由机械设计表6.2选择小齿轮材料为(调质)，齿面硬度HBS1=260HBS，大齿轮材料选择45（正火），齿面硬度HBS2=260HBS；许用接触应力由设计计算公式进行试算，即 接触疲劳极限 查机械设计图6-4接触强度寿命系数

8、 应力循环次数N 由式 可得查机械设计图6-5得 ,接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 由式 弯曲疲劳极限，查机械设计图6-7弯曲强度寿命系数，查图6-8弯曲强度尺寸系数，查图6-9（设模数小于5mm）弯曲强度最小安全系数则 2.齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，估计圆周速度，参考机械设计中表6.7,表6.8选取小轮大端分度园直径，由式 可得齿宽系数 查机械设计表6.14小轮齿数 在推荐值20-40中选大齿齿轮 取整齿数比 传动比误差 小轮转矩 载荷系数K 其中 -使用系数 查机械设计表6.3 -动载系数 由推荐值 1.05-1.4 -齿向载荷分布系数 有推荐值1.0-1.2载荷

9、系数 材料弹性系数 查机械设计表6.4节点区域系数 查机械设计图6-3齿轮模数 按机械设计表6.6取整 小轮大端分度园直径 小轮平均分度圆直径 圆周速度 齿宽 圆整3.齿根弯曲疲劳强度校核计算 由公式 当量齿数 齿形系数 查机械设计表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查机械设计表6.5 小轮 大轮故 4.齿轮其他主要尺寸计算大轮大端分度圆直径 锥距 小轮大端顶圆直径大轮大端顶圆直径斜齿圆柱齿轮设计已知输入功率，小齿轮转速，齿数比，由电动机驱动，工作寿命10年，每年300天，每天8小时，单向运输，中等冲击1. 选择齿轮的材料，确定许用应力圆锥圆柱齿轮减速器为通用减速器，速度不高，故选用8级精度(G

10、B10095-88)由机械设计表6.2选 小齿轮40Cr（调质） 大齿轮45 （正火）许用接触应力 由 可得接触疲劳极限 查机械设计图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数 由 查机械设计图6-5得接触强度最小安全系数则 需用弯曲应力 由弯曲疲劳极限，查机械设计图6-7弯曲强度寿命系数，查机械设计图6-8弯曲强度尺寸系数，查机械设计图6-9（设模数小于5mm）弯曲强度最小安全系数则 2. 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，估取圆周速度，参考机械设计表6.7，表6.8选取小轮分度圆直径，由 可得齿宽系数 查机械设计表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 在推荐值20-40中选大齿

11、齿轮 取整齿数比 传动比误差 小轮转矩 初选螺旋角载荷系数 其中 -使用系数 查机械设计表6.3 -动载系数 由推荐值 1.05-1.4-齿间载荷分布系数 有推荐值1.0-1.2 -齿向载荷分布系数 有推荐值1.0-1.2载荷系数 材料弹性系数 查机械设计表6.4节点区域系数 查机械设计图6-3 重合度系数 由推荐值0.85-0.92螺旋角系数 法面模数 按机械设计表6.6取整 小轮分度园直径 圆周速度 中心距 分度圆螺旋角 分度园直径 圆周速度齿宽 圆整大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算 由公式 当量齿数 齿形系数 查机械设计表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查机械设计表6.5

12、 小轮 大轮重合度 重合度系数螺旋角系数由推荐值0.850.924.齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 六.链传动的设计已知链条的拉力，链条的速度，主动星轮齿数，主动星轮节距，要求传动比1. 选择链轮齿数，小链轮齿数 此时小链轮的齿数等于主动星轮的齿数大链轮齿轮 2. 确定链节数初取中心距，则节距数为3. 确定链条型号根据链轮的节距，查机械设计表5.1 可知链条型号为40A4. 确定中心距由公式可得5. 验算链速6. 计算压轴力压轴力系数 则 压轴力七、轴的设计计算轴的设计与校核滚动轴承的选择与寿命计算1、输入轴上的功率、转速和转矩 2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿

13、轮的分度圆半径为而 圆周力 径向力 轴向力 圆周力、径向力及轴向力的方向如图三所示图三3. 初步确定轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理由公式 计算轴的直径并加大3%以考虑键槽的影响查机械设计表8.6 取则 ，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了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型号。联轴器的计算转矩，查机械设计表11.2，由于受到中等冲击，故取，则查机械设计课程设计表14-6，选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm。4. 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案如图二图二（2） 根据轴向定

14、位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计表13-2中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32309，其尺寸为，而。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程设计表13-2查取3）取安装齿轮处的轴段6-7的直径；为使挡油环可靠地压紧轴承5-6段应略短于轴承宽度，故取。4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油 的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 5）由

15、机械设计手册锥齿轮轮毂宽度为，为使套筒端面可靠地压紧齿轮取。6）（3）轴向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程上机与设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为30mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。（4） 由轴承，齿轮及键的位置可得力的作用点位置，（5） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为5. 求轴上的载荷1)求轴承反力H水平面 V垂直面 2）齿宽中点出的弯矩H水平面V水平面合成弯矩扭矩T6、按弯扭合成应力校核轴的强度轴的材料为45号钢调质处理，由机械设计表8.2查得由

16、表8.7查得材料许用应力当量弯矩取折合系数则齿宽中点处当量弯矩 轴的计算应力：故该轴满足强度要求7.精确校核轴的疲劳强度（1） 判断危险截面截面5右侧受应力最大（2） 计算危险截面工作应力选择截面5右侧，抗弯截面系数：抗扭截面系数截面5右侧弯矩M为截面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力弯曲应力幅：弯曲平均应力：扭切应力幅和平均应力：（3） 确定轴材料机械性能轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计表15-1查得。碳钢材料系数特性系数：（4） 确定综合影响系数截面上由于轴肩而形成的理论有效应力集中系数与，因，查机械设计表8.9插值计算得配合处综合影响系数，根据，配合由机械设计表8.11

17、插值计算得，键槽处有效应力集中系数与，根据由机械设计表8.10插值计算得尺寸系数，根据由机械设计表8-12查得表面状况系数，根据，表面加工方法查机械设计图8-2可得轴肩处综合影响系数为：键槽处综合影响系数为：同一截面如有两个以上的应力集中源，取其中最大的综合影响系数来计算安全系数，故按键槽处取综合影响系数。（5） 计算安全系数由机械设计表8.13取许用安全系数由公式可得7.轴承校合 查机械设计课程上机与设计表13-2可知32309轴承的主要性能参数为：, ,1) 计算轴承支反力 合成支反力 2) 计算轴承派生轴向力轴承派生轴向力S3) 计算轴承所受的轴向载荷因，所以4) 计算轴承所受当量动载荷

18、轴承工作有中等冲击，由机械设计表10.6载荷系数，查机械设计表10.5 因为 所以 取 故查机械设计表10.5 因为 所以 取 故5) 计算轴承寿命因，故应按计算，取，由机械设计表10.3 取温度系数故 所以轴承的寿命合格轴的设计与校核滚动轴承的选择与寿命计算1. 计算作用在圆柱齿轮上的力功率转矩转速（1）已知圆柱斜齿轮分度园直径圆周力径向力轴向力（2）已知圆锥直齿轮的平均分度园直径圆周力径向力轴向力圆周力、，径向力、及轴向力、的方向如图四所示图三2.初步确定轴的最小直径 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 由式8-2 计算轴的直径并加大3%以考虑键槽的影响 查机械设计表8.6 取A=115

19、则 中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和3.轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图四）（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程设计表13-2中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承31310，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由 机械设计课程设计 表13-2取挡油环直径。2）取安装齿轮的轴段，锥齿轮左端与左轴承之间采用挡油环定位，查机械设计手册知锥齿轮轮毂长，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取，齿轮的右端采用轴肩定位，轴

20、肩高度，故取，则轴环处的直径为。3） 已知圆柱直齿轮齿宽，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。4）取，。（3）轴上的周向定位圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程上级与设计表11-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程上机与设计表11-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为60mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）由轴承、齿轮及

21、键的位置可得力的作用点位置，（5）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为4、 求轴上的载荷1)求轴承反力H水平面V垂直面2）齿宽中点出的弯矩圆柱： H水平面V水平面合成弯矩扭矩T圆锥：H水平面V水平面合成弯矩扭矩T5.按弯扭合成强度校核轴的强度轴的材料为45号钢调质处理，由机械设计表8.2查得由机械设计表8.7查得材料许用应力当量弯矩取折合系数则圆柱齿宽中点处当量弯矩 该轴圆柱齿轮处满足强度要求则圆锥齿宽中点处当量弯矩 该轴圆锥齿轮处满足强度要求6.精确校核轴的疲劳强度（6） 判断危险截面截面5左侧受应力最大（7） 计算危险截面工作应力选择截面5左侧，抗弯截面系数：抗扭截面系数截面5左侧弯矩M为截

22、面5上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力弯曲应力幅：弯曲平均应力：扭切应力幅和平均应力：（8） 确定轴材料机械性能轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计表15-1查得。碳钢材料系数特性系数：（9） 确定综合影响系数截面上由于轴肩而形成的理论有效应力集中系数与，因，查机械设计表8.9插值计算得配合处综合影响系数，根据，配合由机械设计表8.11插值计算得，键槽处有效应力集中系数与，根据由机械设计表8.10插值计算得尺寸系数，根据由机械设计表8-12查得表面状况系数，根据，表面加工方法查机械设计图8-2可得轴肩处综合影响系数为：键槽处综合影响系数为：同一截面如有两个以上的应力集中源，取其中最

23、大的综合影响系数来计算安全系数，故按键槽处取综合影响系数。（10） 计算安全系数由机械设计表8.13取许用安全系数由公式可得故疲劳强度安全6.轴承较合 查机械设计课程上机与设计表13-2可知，31310轴承的主要性能参数为： , , ,1) 计算轴承支反力 合成支反力 2) 计算轴承派生轴向力由机械设计表10.7轴承派生轴向力S3) 计算轴承所受的轴向载荷因，所以4) 计算轴承所受当量动载荷轴承工作有中等冲击，由机械设计表10.6载荷系数 轴承为圆锥滚珠轴承，因故查机械设计表10.5 故因,查机械设计表10.5 取 故计算轴承寿命因，故应按计算，由机械设计表10.3 取温度系数故 所以轴承的寿

24、命合格轴的设计与校核及滚动轴承的选择与寿命计算1.计算作用在圆柱齿轮上的力功率转矩转速已知圆柱斜齿轮分度园直径圆周力径向力轴向力圆周力、径向力及轴向力的方向如图六所示图五2.初步确定轴的最小直径 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 由式 计算轴的直径并加大3%以考虑键槽的影响 查机械设计表8.6 取A=115 则 输出轴的最小直径为安装小链轮的直径，取，小链轮与轴配合的毂孔长度为78mm。3.轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案（见图七）图七（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足小链轮的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴

25、端挡圈直径，小链轮与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在小链轮上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短些，现取 。2） 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，由机械设计课程上机与设计表13-2中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32218，其尺寸为，而。左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由机械设计课程上机与设计表13-2取定位轴肩高度，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用挡油环定位，已知齿轮轮毂的宽度为100mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。.齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处

26、的直径为。轴环宽度，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取5）。（3）轴上的周向定位齿轮、小链轮的周向定位均采用平键连接，按由机械设计课程上机与设计表11-1选取平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，小链轮与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为k6。（4）由轴承、齿轮及键的位置可得力的作用点位置，（5）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为4. 求轴上的载荷1)求轴承反力H水平面V垂直面 2）齿宽中点出的弯矩H水平面V水平面合成弯矩扭矩T6、按弯扭合成应力校核轴的强度轴的材料为45号钢调质处理，由机械设计表8.2查得由表8.7查得材料许用应力当量弯矩取折合系数则齿宽中点处当量弯矩 轴的计算应力：故该轴满足强度要求7.精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面7右侧受应力最大（2）计算危险截面工作应力选择截面7右侧，抗弯截面系数：抗扭截面系数