螺旋输送机的传动装置设计

1、题目三：螺旋输送机的传动装置设计下图为螺旋输送机的/弋种传动方案，设计该螺旋输送机传动系统。螺旋输送机的传动方案学号-方案编号17-a)输送螺旋转速0（|i/inin|）170输送螺旋所受阻力矩由（Nm|）1002.设计任务1)2)3)4)5)1. 设计数据与要求螺旋输送机的设计数据如下表所示。该输送机连续单向运转，用于输 送散粒物料，如谷物、型沙、煤等，工作载荷较平稳，使用寿命为8年, 每年300个工作日，两班制工作。一般机械厂小批量制造。分析各种传动方案的优缺点，选择（或由教师指定）一种方案，进 行传动系统设计。确定电动机的功率与转速，分配各级传动的传动比，并进行运动 及动力参数计算。进行

2、传动零部件的强度计算，确定其主要参数。对齿轮减速器进行结构设计，并绘制减速器装配图。 对低速轴上的轴承以及轴等进行寿命计算和强度校核计算。6）对主要零件如轴、齿轮、箱体等进行结构设计，并绘制零件工作图。7）编写设计计算说明书。一、电动机的选择电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择(1)传动装置的总效率:卅带传动效率=096m滚动轴承效率2 = 099s-级圆柱齿轮减速器传动效率s=Q97“联轴器效率7= 0.99=0.96 X 0.99'X 0.97x0.99=0.895(2)电机所需的功率:r = 9550 如71100 = 9550 坨n仇=I .ISkw因为

3、载荷平稳,略大于 即可，根据Y系列电机技术数据，选电机的额定功率为。(3)确定电机转速，输送螺旋输送机轴转速n =170r/minV带传动比范围是24,以及圆柱齿轮减速器5,则总传动*<1020nJ = i；% < 1700 - 3400r / min方案电机型号额定功率/kw同步转速/满载转速n/ (r/rain)传动比11Y90L-23000/28402Y100L1-41500/14203Y112M-61000/9401比范W 1020,综合价格和传动装置结构紧凑考虑选择方案2,即电机型号Y100L1-4二、计算总传动比及分配各级的传动比几.1702、分配各级传动比取V带传动传

4、动比ioi=2,则减速器的传动比为i = = 4.1762注：以上分配只是初步分配，实际传动比必须在传动零件参数确定后算出。一般，实际值与设计求值允许有3%5%误差。三、动力学参数计算0轴（电机轴.小带轮轴）A）=出=1.99bv 心=心=1420r / minP1 QQT =955O = 955Ox-=l3.3S3NM° q14201轴（大带轮、高速轴）片=R / =1,99x0.96 = 1 91kw«01420ft = = 710 厂 / min心2P1 91T =9550 = 9550x = 25.67V-M*H,7102轴（低速轴）P, = £刃3 =

5、1.91x 0.99 X 0.97 = 1.835 也，= ! =丄Pj7002/mini 4.176P1 QQC7； =9550 = 9550x = 103.07/VM- n,170.023轴（螺旋输送机轴）川3 =生=170.02厂 / minPy = P肿 2 =1.835x0.99x0.99 = 1.798bvpI 7Q27；=9550 = 9550x = 100.99A-M-®170.02将结果列成表格轴名P/KWT/N-Mn/(r/min传动比i1420710170101170四、传动零件的设计计算V带传动的设计计算1、确定计算功率由教材P156表8-7取2=K P =

6、l2xl99 = 2388hr2、选择V带的带型根据丄由教材上图8-11选用A型3、确定带轮的基准直径心并验算带速V(1)初选小带轮基准直径如。由教材上表8-7和8-9，取小带轮基准直径(2)验算带速V。按书上式子8-13验算带速心 皿叫=314x100x1420=743心60x100060x1000因为5m/s<v<30m/s,故带速合适。(3)计算大带轮的基准直径。根据书上式子8-15a,计算大带轮基准直径 厶=% =2x100=200"""根据表8-9查的为标准值。4、确定V带中心距a和基准长度厶d(1)根据教材式子8-20,0.7心+厶）=21

7、05胛 2（厶 + 為） = 600初确定中心距“0 = 500加加<2)由式子8-22计算带所需的基准长度乙毘 2绳 + 彳（"di + “42）+ "d； "dJ24d（>= 12x 500+ y X （100+200） +丁 °|加用a 416m in4x500由教材上表8-2选带的基准长度=1430(3)按式子8-23计算实际中心距ag绳+竺如=<500 +竺竺)=477讪按式子8-24,计算中心距变化范W仏 F一0015厶=477-0015x1430 = 45555m?G" = d + 0.034/ = 477 +

8、0.03 xl430 = 519,9nifnmax为5、验算小带轮上包角457.3°a严 180 -（厶一岛）竺= 180 一（200- 100）二168°>120" a4776、计算带的根数Z(1)计算单根V带的额定功率几由表8-3得V带的单位长度质量尸皿所以由 <1=100mm, «, =1420r/min ,查表 8-4 得以二132扣 根据 /,= 1420/-/min,冋和 a 型带，查表 8-5 得 A/i = 0J7bv查表8-6得心二098 查表8-2得心=096,所以P=(人+AiyK/Ki=(l32 + 017)x098x

9、096 = L402M（2）计算V带根数Z7、计算单根V带的初拉力坨=500 竺二血生+輕2 Kg=500X(2.5-0.98)x2.388十。05x(7. 4313尸 0.98x2x7.4313=1303988.计算压轴力打Fp=2爲 sin 守= 2x2xl30.398xsin 罟= 518.74N 8、结论选用A型V带2根，基准长度1430mnb带轮基准直径必1 = 100加耳厶=200"叽中心距控制在a=,单根初拉力 /； = 130398N齿轮传动的设计计算1、选齿轮类型，精度等级，材料及齿数(1)按图10-26所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动,压力角为20 O(2)参

10、考表10-6,选7级精度材料选择，由表10-1和其工作环境为多灰尘环境，选择球墨铸铁，小齿轮QT500-5, 240HBS,大齿轮QT600-2,200HBSo选小齿轮齿数勺二12大齿轮齿数Z2 = R = 4 176X19 = 79.35,取 0= 80,2、按齿面接触疲劳强度设计（1）由式子10-11试算小齿轮分度圆直径，即'V 物"1a）确定公式中的各参数值试选K川=13计算小齿轮传递的转矩= 256N “! = 2.56 x 10" N inm由表10-7选取齿宽系数0d=l由图10-20查得区域系数Zm=25由表10-5查得材料的弹性影响系数Z严1739M

11、Pd'2由式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数乙a血=arccos(z, cos a/(召+2/?：)=arccosi 19 x cos 20 /(19 + 2)j=31.767a屮 =arccos&cosa/(s+ 2/?,)=arccos(80xcos20 /(80 + 2)= 235*J =zi(tanai 一+ tana)/2= I19x(ian31.767°-tan20 ) + z*x(tan23.54 -tan20 )/2rt =1,685Id _ £亍= 0*784计算接触疲劳许用应力sj由图10-25a查得小齿轮和大齿轮接触疲劳极限分别为叽

12、 I =610MPd由式10-15计算应力循环次数N = 60/1, jLf =60x710x1x(2x8x300x8) =1.636x109N2=M/m = 1.636x10"'/4.2I= 3.885x10"由图10-23查取接触疲劳寿命系数K昭=09,K陋=0.95取失效概率为1%,安全系数S=；b由式10-14得g h =心W伽 I =竺型2 = 549M%取二者中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即內=內2=5225必九b）计算小分度圆直径d > pKffyT ” +1 (ZZZ 亍"一 V 0 M 61/2xL3x2-56xlO 4-

13、21 + 1 2.5x 173.9x0.8784 .=3/()-VI4,21522,5= 353inin<2）调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度V心 皿叫=3.14x35.3x710 = 35心 60x1000600002)3)齿宽bb =1x353 = 35.3""计算实际载荷系数K”由表10-2查的使用系数心=1根据v = 131/n/5.七级精度，由图10-8查得动载荷系数心=105齿轮的圆周力行=27；/d“=2x256xl04/353 = l45xl0；NKaF讥 / Z? = 1X L45 X10 / 35.3 = 41,07 /

14、 nun < IOOA / nun査表10-3得齿间载荷分配系数K/U查表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对轴承对称布置，得齿向载荷分布系数K" = 1.3078,由此，得到实际载心=心卩心0«励=lxl05xl2xl3078 = l648由式10-12可得分度圆直径d = 3准=353x竺色=3&21呦 "叫0V 13Hl由式子10-13可按实际载荷系数算得齿轮模数Z| 193、按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由式子10-5计算模数a）确定公式中各参数值试选Kr =13由式子10-5计算弯曲疲劳强度用重合度系数y. =0,25.2 = 0.25.

15、 = 0,695计算由图10-17查得齿形系数丫巾产2.85,%= 2.225由图10-18查得应力修正系数5=1.54,打严1775由图10-24a查得小齿轮和大齿轮的迟恩弯曲疲劳极限分别为产4259伽2=410由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN = 0-85, Kfn2 - °88取弯曲疲劳安全系数S=,由式子10-14得bF h = “S 嗣=° 85x425 = 25&O36M/>a1494 =心2 叽 2 =伽 X410 = 277.538MH71.4込2亦1化0 07QJ 258.036因为小齿轮的大，取b）计算模数=#2xl.3x2.5f

16、竺 xoo7xo = 1,296ww1x19-（2）调整齿轮模数圆周速度dj =叫 Z| = 1-296 xl9 = 246""“兀 dg3 14x24.6x710 八 c * ,''一=0915加/$V =60x100060000齿宽bb = 0屛| = 1X 24-6 = 24.6m/n宽高比b/h/: = (2/|«*+ f*)w, = (2x1 + 0.25)x1.296 = 2.916/IWbih = &442）计算实际载荷系数Kf根据v=s, 7级精度，由图10-8查得动载系数反=1-02由耳=27；/£=2x256x

17、l(r/24624 = 2079xl03N查表10-3得齿间载荷分配系数K1.2由表10-4得用插值法查得K必=13066 ,W27则载荷系敎为Kf=KaK,K肱K“=lxl02xl2xl27 = l55AWW"由式子10-13得按实际载荷系数算得齿轮模数心鴉“296X厝按就近原则取模数ni=2,则d = 38.2 Zt = = "21 =19.105 m 2取 N = 20 ,此时 M = 1.966"满足,Z2= 4.1765x20 = 83.53取日，罔十,4765亠5>6%4.1765所以改小齿轮齿数为21,则Z2 =21x4.1765 = 87.7

18、,选大齿4、儿何尺寸计算(2)(3)品21=3.3收<6%4.1765计算分度圆直径计算中心距合理d = Z 严= 21x2 = 42"?"?=石"? = 88x2 = 176«"»a = ( + ) / 加=(176+42) / 2 = 109""计算齿轮宽度取 b = SQmnih = 04 =1x42 = 42/»/» 勺=b + (5 10) = (47 52)"""，b=b = 42nim5、圆整中心距后的强度校核K = 110齿轮变位后副儿何尺寸发

19、生变化，应重新校核齿轮强度(1)计算变位系数和计算啮合角.齿数和.变位系数和.中心距变动系数和齿顶高降低系数& = arccos(flcos£Z)/a' = arccos(l09xcos20 )/110 = 21.385°勺=z,+Z2 =21 + 88 = 109= X, + Xj = (inva' - inva)z / (2 tan a)=(/«v21385 - biv20 ) x 109 / 2 tan 20= 0.5173，=3 ")/川=(110-109)/2 = 0.5y =七-y = 05173-05 = 00173

20、从图10-21a可知当前的变位系数，提高了齿轮强度但是重合度有所下降。分配变位系数齐,兀2由图10-21b可知，坐标点亿/2七/2)=(,)位于L14与L15两线之间，按这两条线做射线，再从横坐标的石忆2处做垂线，与射线交点的纵坐标分别是召=0.336,x? =0.225(2)齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，先计算式10-10中各参数,Kh =心心心占0 = 1x1,05x1.2x1,3082 = 1.6487； =256xlO°Nwg0 =1，4 =42"”，H = 4.1905, Z“ =2.5, Ze =173.9,乙=0.08784 代入式子1010得 - Z”

21、 Ze 乙V M 1(/2xL648x256xl0'x5J9 =JX 25x173.9x0.8784V lx42'x4J905=453.569 vb= 522.5（3）齿根弯曲疲劳强度校核Kf =心心/:阳 = lxL06xl 309x1.27 = L762(Ln,3.14x42x710V = = 1.56/JI / S60x100060000&=27；/dj=2x256xl(r/42 = 121905N竽=竿严=29<00"查表10-3/10-4得K阳=12心0 =1309点 =127h = (2/?/ + c* )/M = 4.5, h/ h= 9.

22、337J = 2.56x1 O'* -mtn查图 10-17 得=2825#加=2.225查图10-18得 嘉=1559&=17850 750.25+ = 0.695把Z|=21代入式子10-6得到选用45调质，硬度217"255HBSIJ 3 22x1,762x2.825x1.55x0.695x2,65x10'1x8x21'= 80.56 <<7“L _2K/V显/£0,"石2x1562x2,25x1.785x0.695x2.65x10"1x8x21'=73.89 cQfK齿根弯曲疲劳强度满足要求，并

23、且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏能 力大于大齿轮6、主要结论a = 20 ,变位系数齿数Z =21,2 =88 ,模数m=2nim»压力角X = 0.336,= 0.225 中心距 a=110nim» 齿宽q =50"毎=42fii/ti c小齿轮选用球墨铸铁（调质），大齿轮选用球墨铸铁（调质）。齿轮按7级精度设计。五、轴的设计计算输入轴的设计计算轴结构设计根据教材15-2式，并查表15-3,取4=103-126,取4 = 115,轴最小直径:心倍g爲十995考虑有键槽，将直径增大5孰贝Ih d=X(l+5%) =选 d=18mmm厶装大带轮处3 = (z-l)a + 2

24、/=(2-1)x15 + 2x10 = 35"”取厶=35mm ffl厶处为大带轮的定位轴肩和装入轴承端盖，所以轴肩高度a = (0,07 -0,1)x18 = 1 26 1.8""”厶=2a + 4 = 20.52 21.6/n/n取, = 2 Unni 0f = J 2djj栓=1.2x 6=7,2/iini所以盖宽取llram,端盖外断面与带轮间距取lOmm.所以L, =21 inin cffl左侧轴承从左侧装入，考虑轴承拆装方便，装轴承处心应大于2,所以3=心+（13） = 2224讪，但为了满足轴承型号要求，取心=心25讪1 ,选用深沟球轴承6305 .

25、(d=62mm, B=17mm)Jxn = 25x710= 1.775x10'* <16x1(/ ,采用脂润滑，应该在轴承内侧加挡油环，选挡油环宽度为ISmm,所以厶=厶=17 + 15 = 32mmm考虑齿轮分度圆直径较小，把轴做成齿轮轴，所以厶=50mmffl厶厶段都为挡油环定位轴肩= “6 = (007 0.1)7 + “7 = 26.75 27.5/MZ? 取4 =6=27""«厶=4 = 5itmi综上轴总长L = 180w/no2x计算轴上载荷由上述各段轴长度可得轴承支撑跨距l =小齿轮分度圆直径4 =42川"?，转矩7； =2

26、.56x107V nun根据教材公式10-3计算得圆周力你=E.= 2x2.56>d(/=29N径向力 5 =片 lana = 12I9xtan20 =44368N根据两轴对称布置可得AC=CB=423、计算轴上载荷转动产生的扭转切应力按脉动循环变化，取a = 0.6170截面处 的当量弯矩 = jMr+UTf = 37948.5N mm<7"= 3794&t =5 22Mw"Old； 0.1x42'材料为45钢调质，查得EJ = 60Mw，因为是齿轮轴，虽然有键槽和轴肩但是最小直径是根据扭转强 度较为宽裕的尺寸确定的所以无需进行危险界面的校核。

27、输出轴的设计计算1-轴结构计算选用45调质，硬度217、255HBSOS一 s+-z27根据教材公式15-2,表15-3得人=103126,取4 = H5d>1.834“，=25.4mm考虑有键槽，将直径增大5%,则d=(l+5%) =左边装入，右轴承和联轴器从右面装入。为满足联轴器定位需求，厶处应起一轴肩，乂因为选d=28mm,齿轮在箱体中央，相对于两轴承对称布置，齿轮左 而由轴肩定位，右面由轴套定位，周向用键过度配合，两轴承 分别以挡油环定位，周向用过度配合，轴呈阶梯状，左轴承从右数第一段装配联轴器，查手册(GB/T5843-19S6)弹性柱销联轴器，选HL2中J型，轴孔直径28rnm,轴孔长度L=44mnbD=120mmo 综上厶=44mm.(1 = 2S/nm联轴器计算转矩Tg = KW查表14-b考虑转矩变化很小,故取 心= 1.3, ：=岛石=13乂103589 = 13467/7仙加V315N也加(查表 GB/T5014-1985)选用深沟球轴承 6306, (d=72nini, B=19mra),=