链式运输机传动装置的设计说明书doc

1、*目录1设计任务书22电动机的选择计算23传动装置的运动和动力参数计算34链的计算55斜齿圆柱齿轮传动的设计计算76轴的设计计算187滚动轴承的选择与寿命验算248键联接的选择和验算269课程设计的总结2610 参考文献411* 大学机械设计基础课程说明书1 设计任务书设计题目： 链式运输机传动装置的设计。 传动装置如图所示， 电动机带传动驱动单级斜齿圆柱齿轮减速器， 经联轴器驱动滚筒回转。 运输带的工作力 F=5300N，运输带的工作速度 V=0.80m/s，运输带的滚筒直径D=280mm，运输带的宽度 B=300mm。用于铸造车间运输工作， 2 班制连续工作，载荷有轻度冲击，工作寿命 4.

2、5 年，小批量生产，在中等规模制造厂制造。动力来源：三相交流电380V/220V, 速度允差 5%。2. 电动机的选择计算2.1 选择电动机系列按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压 380V， Y 系列。2.2 传动滚筒所需有效功率P =Fv/1000=5300×0.8/1000=4.24kW2.3 传动装置的总效率4212345查表确定各部分效率如下：弹性联轴器的效率：1 =0.99一对滚动轴承的效率：2 =0.99闭式齿轮传动的效率：3 =0.97滚子链的效率：4 =0.92P =4.24kW传动滚筒效率：5 =0.96=0.792.4 所需电动机的输出

3、功率prp= 5.37 kw2.5计算传动滚筒轴的转速nw = 60v600.8054.6 r/minpr =5.37kwD3.140.282.6选择电动机nw =54.6r/m以同步转速1500r/min 及 1000r/min 进行比较in2* 大学机械设计基础课程说明书由查 4.12-1 表得电动机数据、计算出总传动比列于下表方案电动机型号额定功率同步转速满载转电动机总传动号/kwr/min速 r/min质量 /kg比1Y132S-45.5150014406834.782Y132M2-65.510009608430.19选方案 1：Y132M2-6，额定功率 P0=5.5kW，同步转速

4、1000r/min，满载转速 960r/min。由 4.12-2 查得电动机中心高 H=132mm，外伸轴段 D×E=38mm×80mm。3 传动装置的运动和动力参数计算3.1 初分配传动比3.2 总传动比 ii11.35i减4.19i 2i 减 / i13.61i=n0 / n =960/54.6=17.583.3 各级传动比的分配根据总传动比 （i=17.58 ，以及各种机械传动比范围， 各种传动比分配如下：选取链传动的传动比i 01 =2, 满足 i 01=(2 3)则闭式圆柱齿轮传动的传动比i12=i= 37.11 =12.24 满足 i 12=(10 15)i 0

5、133.4 各轴功率、转速转矩的计算0轴：即电动机轴P0 = Pr =5.37kwn0 =960r/minT0 =9550 p09550 5.53 =53.42N.mn09601 轴：即减速器高速轴P1 = P01 =5.590.99=5.32kw3* 大学机械设计基础课程说明书n1 = n0 =960r/minT1 =9550 P1=95505.53 =52.92N.mn114402 轴：即减速器中间轴P2 =P1i 减 =17.5823 =5.32 0.99 0.97=5.11kwn2 = n1i01 =4.19=960/4.19=197.1r/mini1i12 =3.61T2P2=955

6、05.53=247.6N.M=9550n2354.243 轴：即减速器低速轴 p3= p232=5.31 ×0.99 ×0.97=4.91kwn2354.24n3 = i2=3.61=54.60r/minT3 =9550p3=95505.09=858.8N.mn3117.694 轴：即传动滚筒轴P4=P32 4 =5.09 ×0.99 ×0.92=4.47kwn4 = n3 = 117.69 =21.84r/mini 链2T 4=9550 P4=9550× 4.68 =1954.60N.mn4T437.63为便于设计计算检用， 现将各轴的功率、

7、 转速及转矩以及轴间的传动比与传动效率的计算结果汇总列表如下：P0 =5.37kw n0 =960r/mi nT0 =53.42N·mP1 =5.53kw n1 =960r/min T1 =52.92N·mP2 =5.11kw n2 =197.1r/ minT2 =247.6N·mP3 =4.91kw n3 =54.6r/mi nT3 =858.8N.mP4=4.47KW n4=21.84r/min4* 大学机械设计基础课程说明书轴序号功转速转 矩T4=1954.6 N· mP/ kwn/(r/min)传动形式 传动比 i 效率T/N.m0 轴轴轴轴轴5

8、.3796053.42联轴器5.3296052.92齿轮传动5.11197.1247.6齿轮传动4.9154.6858.8链传动4.4721.841954.61.00 994.190 963.610 9620 924 链传动计算4.1 确定链轮齿数4.1.1 原始数据轴输出功率 4.91kW轴 转 速54.6r/min轴转距858.8N· m设链速 v =3i链 =23.1.2 设计步骤和方法(1) 确定链轮齿数P4 =4.47KWn4 =21.84r/min T4 =1954.6N· m根据链速 按表 4-13 的推荐选取小链轮齿数 Z1取 Z1=19 则 Z2=47（2

9、）确定链号和链节距5* 大学机械设计基础课程说明书链号和节距，可根据所传递的功率 P 及小链轮的转速 n1 由图 4-37 所示磙子链许用功率曲线图中选定，型号 N24A，。修正计算公式为P0AZP (KW)KKK P式中， P 传递的功率， KW；KA工况系数，见表 4-14 ；KZ 小链轮齿数系数，见图4-39 ；KP链系数，见表 4-15 ；P0 单排链在实验条件下所传递的许用功率，见图 4-37。取链号为 NO24A节距 P=38.10（3）验算链速pz1n10.6615m/ sv100060（4）确定链条节数和中心距一般推荐初选中心距 a0=(30-50)p 最大为 a0max=80

10、p，张紧装置或托板时 a0max 80p，距不可调时， a030p 。取 a0=40p=40 38.10=1524链节数 LP2a2z1 z2p(z2z1)2=p2a 02z1=19z2=47= 40 p + 1947 +p(47 19) 2p240 p2=113.5取 LP=114P=4.91kw中心距p=38.10mma= pLPZ1 Z2( LPZ1Z2 )28( Z2Z1 ) 2 mm422238.11947192472=471911421142842=1552.6a=1552.61270 符合设计要求取 a=1560实际中心距 a' 应比理论中心距a 小 a取 a =0.00

11、4a mma' =a-a =1560-15600.004=1497.6mm6* 大学机械设计基础课程说明书（5）计算压轴力F t = 1000 p = 1000 4.91 =7439.39Nv1.06Q F =KQ Ft = 1000KQ P = 1000 1.154.91 =8555.30N1.06L P =114mm式中，KQ- 压轴力系数，取为 1.15 。F - 链传动的圆周力， N。t（6）链轮的几何尺寸计算链轮直径： d =p= 38.10 =231.48mmsin(180)sin(180)z119a=1552.6mm轮毂宽度： d =d-d=231.48-22.23=20

12、9.25mmf1a =62.4a=1497.6mm5 斜齿圆柱齿轮传动的设计计算F t =7439.39N高速斜齿 -圆柱齿轮P=5 . 37kw，n=960r/min ，i=4.19 ，每天两班连续工作， 工作寿命 4.5年，八级精度5.1小齿轮选用 45 号低碳钢，调质处理，齿面硬度为217 255 HBS ，取QF =5522NHBS1 =240大齿轮选用 45 号低碳钢，正火处理，齿面硬度为162 217 HBS，取HBS2 =190d=172.78mm计算应力循环次数NN1 =60n1 j Ln =60960 5 2×（ 3008） =1.24 10 9N9N 2 =1=1

13、.2410= 2.558i4.1910查得z=1.0zN 2=1.05（允许有一定点蚀）N1查得Z x1Z X 21.0取 S1.0H min7* 大学机械设计基础课程说明书得 H min1580MPaH min 2545MPa取 zw =1.0zLVR =1.0H1=H lim 1zN 1 zw zx1 zLVR= 5801.0 1.0 1.0 1.0 =580MPasH min1.0H2=H lim 2zN 2zw zx 2 zLVR = 5401.05 1.0 1.0 1.0 =572MPasH min1.0因为 H 1H 2 ，取 H = H 2 =572MPa5.2 按齿面接触强度计

14、算中心距a由公式 (11-32)，计算中心距 a(u1)3KT1(ZH ZEZ Z22 a u) H ( T1 =53420.31N · m)初取 kt Z t2 =1，暂取=13o，取a0.35由表 11-5 查得 ZE188.9 MPa ，由图 11-7 查得 ZH 2.47由图 11-20 查得 Z0.99（ u=i=4.065 ）at (u1)3KT1 (ZH Z ZE Z/H )2128.23mm2 a u取中心距 a =130mm一般取 mn =(0.01 0.02) a =(0.01 0.02) ×130=(1.30 2.60)mm，取标准模数 mn =1.5

15、两齿轮齿数和 z = 2a cos= 2130 cos13=168.89 取 z =169m n1.5则 Z 1 = z /(u+1)=28.79取 Z 1=29所以 Z2 = z - Z 1 =169-29=140Hlim 1 =580MPaHlim 2 =545MPaN1 =1.24 ×10 9N 2 =4.55 × 108H 1 =580Mpa H 2 =572M paT1=53420.31 NmmZE =188.9MPa8*大学机械设计基础课程说明书实际传动比i实z2= 4.83z1传动比误差ii 理i 实100%0 .8 %在允许范围内i理<3%=arcco

16、sm nz1z 2=arccos 1.5169 =12.8385o2a260与暂取=13o相近， Z H Z可不必修正d1 = mn z11.529=44.615 mm=coscos12.8385d2 = mn z2 =1.5140=215.385 mmcoscos12.8385d1n13 =44.615 960 =2.24 m/s ，选齿轮精度为 8 级圆周速度 v=6010601035.3 验算齿面接触疲劳强度按电机驱动皮带传动后，载荷有轻微冲击，由表11-3 取 K A 1.25按 8 级精度和 Vz1 /100= 2.24 29100 =0.65 查图 11-2(b) 得 K v =1

17、.06齿宽 b=aa =0.35 ×130=45.5 取 b=50按 b/ d1 =50/44.615 1.12齿轮相对轴承对称布置则 K=1.14, K1.2载荷系数 K = K A K v KK =1.25 ×1.06 ×1.14 ×1.2=1.812由 5-42 zcoscos13 =0.99计算重合度a ，以计算 zda1 =d1 +2ha m=44.615+2×1.0 × 1.5=47.615mmda 2 =d2 +2ha m=215.380+2×1.0 × 1.5=218.380mmt =arctan(

18、tann /cos )= arctan(tan20 0/cos12.8385 0)=20.471 0a =130mmmn =1.5Z1 =29Z2 =140 =12.8385V=2.24m/sb55mm1b =50mm29* 大学机械设计基础课程说明书db1 =d1 cost =47.179 ×cos20.471 0=41.80mmdb2 =d2 cost =192.821 ×cos20.471 0=201.78mmat1 =arccos dd1 = arccos41.80 =30.704 0da148.615at 2 =arccos dd 2 = arccos201.78

19、 =23.1070da2219.38=1 z1 (tanat1 -tant )+ z2 (tanat 2 -tan t ) 2=129×(tan 30.704K =1.8122tan 20.471 ) +140 ×(tan 23.107tan 20.471 ) =2.2= b sin= 50sin12.8385 =2.359mn1.5由式 5-43计算 ZZ =1 =1=0.65a2.359b = arctan(tancost )= arctan(tan12.8385°× cos20.471 0)=12.052 02cosb=2 cos12.052=2.

20、44Z H =sin 20.471cosat sin atcos 20.471由式 5-38 计算齿面接触应力HH=ZHZEZZ2KT2u 1bd 22u3=2.44 ×189.9 ×0.65 ×0.99 × 2 1.812 53.42 10 50 47.1792=459.8MPa<H =572Mpa所以安全4.871 N4.87da1 =47.615.179mmda 2 =218.380mmat =20.471 0db1 =41.80mmdb 2 =201.780mmat1 =30.70400at 2 =23.107=2.210* 大学机械设计基

21、础课程说明书主要参数： m=1.5z1= 29z2=140 =12.8385 o d1=2.359=44.615d 2 =235.385b=505.4 验算齿根弯曲疲劳强度由公式 (11-33)F2KT1 YF 1YSa 1Y Y H bd1mnzv1 = z1 / cos3=29/ cos3 12.8385=31.29zv2 = z2 / cos3=140/ cos3 12.8385 =151.05查图 5-14得 YFa1 =2.66, YFa 2 =2.22查图 5-15得 Ysa1 =1.58, Ysa2 =1.81由式 5-47计算 YY =1-12.8385=0.74=0.7120

22、=1-2.359120由式 5-48计算 YY =0.25+0.75cos2b =0.25+ 0.75cos2 12.052 =0.58=0.6a2.2由式 5-31 计算弯曲疲劳许用应力查图 5-18b 得F lim 1220MPa, F lim 2210MPa查图 5-19 得 YN1YN 21.0取Y x=1.0Z =0.778b =12.052 0ZH =2.44H =459.8Mpazv1 =31.29zv2 =151.05YFa 1 =2.66YFa 2 =2.22取Ys tF 1F 22.0,SF min1.4F lim 1YST YN 1YX= 22021 1 =314MpaS

23、F min1.4F lim 2YST YN1YX= 21021 1 =300MpaSF min1.4Ysa1 =1.58Ysa2 =1.81Y =0.7 Y =0.611* 大学机械设计基础课程说明书F1= 2KT1 YFa 1 Ysa1 Y Ybd1 mn= 2 1.483 53420 2.66 1.58 0.7 0.850 51.240 1.5=74MPa< F 1 =314Mpa安全= F1YFa 2Ysa22.221.81F 2 =300MPaF 2YFa1Ysa1=74=70MPa<2.661.58故安全5.5 齿轮主要几何参数z1 =29, z2 =140, mn =1

24、.5mm,=12.8385od1 =44.615mm,d 2 =215.380mmda1 =d1*=47.615mm2ha mnda 2 =d22ha* mn =218.380mmd f 1 =d1 -2.5 mn =40.865mmd f 2 = d2 -2.5 mn =211.630mm1a =( d1 + d2 )=130mm取 b 1 =50mm, b2 =45mmF lim 1220MpaF lim 2210MPaF 1314MpaF 2300MpaF 1 =74MPaF 2 =70MPa低速斜齿 -圆柱齿轮P=5 . 11 kw，n=197.1r/min ，i=3.61 每天两班连

25、续工作， 工作寿命 4.5年，八级精度5.1小齿轮选用 45 号低碳钢，调质处理，齿面硬度为217 255 HBS ，取HBS1 =24012* 大学机械设计基础课程说明书大齿轮选用 45 号低碳钢，正火处理，齿面硬度为162 217 HBS，取HBS2 =190计算应力循环次数NN1 =60n1 j Ln =60197.14.52×（ 3008）=2.6 10 8N812.6 108N 2 = i=3.61= 0.72 10查得 zN1=1.05zN 2 =1（允许有一定点蚀）查得 Z x1Z X 21.0取 SH min1.0得 H min1580MPaH min 2 545MP

26、a取 zw =1.0zLVR =1.0=H lim 1zN 1 zw= 5801.051.0 =609MPaH 1sH min1.0=H lim 2zN 2 zw= 5451.01.0 =545MPaH 2sH min1.0因为 H 1H 2 ，取 H = H 2 =545MPa5.2 按齿面接触强度计算中心距a由公式 (11-32)，计算中心距 a(u1)3KT1(ZH ZEZ Z22 a u) H ( T1 =247592.59N · m)初取 kt Z t2 =1.2 ，暂取 =12o，取a0.35由表 11-5 查得 ZE188.9 MPa ，由图 11-7 查得 ZH 2.

27、47由图 11-20 查得 Z0.99（ u=i=3.61 ）at (u1)3KT1(ZH Z ZEZ/ H )2188.73mm2 a uHlim 1 =609MpaHlim 2 =545MPa。N1=2.6×10 8N 2 =0.72 × 108H1609MpaH254513* 大学机械设计基础课程说明书取中心距 a =190mm一般取 mn =(0.01 0.02) a =(0.01 0.02) ×190=(1.9 3.8)mm，取标准模数 mn =3两齿轮齿数和z =2a cos=2190cos12=124 取 124m n3则 Z 1 = z /(u+1

28、)=27取 Z 1=27所以 Z2 = z - Z 1 =124-27=97实际传动比i实z2= 3.59z1传动比误差ii 理i 实100%0.5%在允许范围内i理<3%=arccosm nz1z 2=arccos327 97=11.78 o2a2190与暂取=12o相近， Z H Z可不必修正d1 = mn z1=2 27=82.746 mmcoscos11.78d2 = mn z2 =297=297.272 mmcoscos11.78d1n13 =82.746 197.1 =0.854m/s ，选齿轮精度为 8 级圆周速度 v=6010601035.3 验算齿面接触疲劳强度按电机驱

29、动皮带传动后，载荷有轻微冲击，由表11-3 取K A =1.25按 8 级精度和 Vz1 /100= 0.854 27100 =0.231 查图 11-2(b) 得 K v =1.01齿宽 b=aa =0.35 ×144 =50.4 取 b=50按 b/ d1 =50/82.746 0.604MpaT1=247592.5 9N·mmZH =2.47a t =188.73mma=190mmmn =3mmz =124Z1 =27Z2 =97i 3.6114* 大学机械设计基础课程说明书齿轮相对轴承对称布置则 K=1.12, K 1.2载荷系数 K= K A K v KK =1.

30、25 ×1.01 ×1.12 ×1.2=1.697 =11.78由 5-42 zcoscos12 =0.99计算重合度a ，以计算 zd1 =82.746mmda1 =d1 +2ha m=82.746+2×1.0 × 3=88.746mmda 2 =d2 +2ha m=297.272+2×1.0 × 3=303.272mmd2=297.272t =arctan(tann /cos )= arctan(tan200/cos11.78 0)=20.396 0mmdb1 =d1 cost =82.746 ×cos20.3

31、96 0=77.558mmdb2 =d2 cos0=278.635mmV=0.854m/st =297.272 ×cos20.396at1 =arccos dd1 = arccos77.558 =29.0810da188.746b2 =50mmat 2 =arccos dd 2 = arccos278.635 =23.254 055mmda2303.2721b=1 z1 (tanat1 -tant )+ z2 (tan at 2 -tan t ) K=1.6972=127 ×(tan 29.081tan 20.396 ) +97 ×2da1=88.746m(tan

32、 23.254tan 20.396 ) m=1.69da 2 =303.272=b sin=55 sin11.78=1.19mmmn3at =20.396 0由式 5-43 计算 Z1 =1=0.77db1=77.558mZ =ma1.69b = arctan(tancost )db 2 =278.635= arctan(tan11.78°× cos20.396 0)=11.058 0mm15* 大学机械设计基础课程说明书Z H =2cosb=2 cos11.058=2.37cosat sin atcos 20.396sin 20.396由式 5-38 计算齿面接触应力HH

33、= ZHZEZZ2KT2u 1bd 22u=2.37 ×189.8 ×0.77 ×0.99 × 2 1.7333.61 1 N247.592 105082.74623.61=536.14MPa<H z1所以安全主要参数： m=3= 27z2=97=11.78 o d1=82.746d 2 =297.272 b=505.4 验算齿根弯曲疲劳强度由公式 (11-33)F2KT1 YF 1YSa 1Y Y H bd1mnzv1 = z1 / cos3=27/ cos3 11.78=28.78zv2 = z2 / cos3=97/ cos3 11.78=1

34、03.40查图 5-14 得 YFa1 =2.5, YFa 2 =2.22查图 5-15 得 Ysa1 =1.67, Ysa2 =1.82由式 5-47 计算 YY =1-=1-1.7711.78=0.83=0.8120120由式 5-48计算 YY =0.25+0.75cos2b=0.25+ 0.75 cos2 11.78 =0.67=0.7a1.69由式 5-31计算弯曲疲劳许用应力查图 5-18b 得 F lim 1220MPa, F lim 2 210MPa0at1 =29.081at 2 =23.2540=1.69=1.19Z =0.770b =11.058ZH =2.37H =53

35、6.14Mpazv1 =28.78zv2 =103.4016* 大学机械设计基础课程说明书查图 5-19 得 YN1YN 21.0取 Y x=1.0取Ys t2.0,SF min1.4F1F lim 1YST YN 1YX= 22021 1 =314 MpaSF min1.4F2F lim 2YST YN1YX= 21021 1 =300MpaSF min1.4F1 = 2KT1YFa 1 Ysa1 YYbd1 mn= 2 1.483 247592 2.5 1.67 0.7 0.850 51.240 3=150MPa< F 1 =314Mpa安全Y =0.8Y =0.7F lim 1220MpaF2= F1YFa 2Ysa2=71.4792.221.82F 2 =300MPaF lim 2210MYFa1Ysa12.5=69.62MPa<1.67pa安全5.5 齿轮主要几何参数314Mpz1 =27, z2=97, mn=3mm, =11.78 oF1ad1=82.746mm,=297.272mmd 2300M2ha* mnF2da1 =d1=88.746mmpada 2 =d22ha* mn =303.272mmd f 1 =d1 -2.5 mn =75.246mmF 1 =150Mpad f 2 = d2 -