胶带运输机的传动装置设计

1、机械设计基础课程设计（姓名）（学校）学院系专业日期:1.机械设计基础课程设计任务书课程设计题目：胶带运输机的传动装置设计课程设计内容：单级圆柱直齿轮减速器设计题号：学号：已知条件（见分配给每个学号的数据表）：1 . 输送带工作拉力 F = kN ;2. 输送带工作速度：= m/s ；（允许输送带速度误差为 ±5%）；3. 滚筒直径D = 320 mm;4. 工作条件：见下表；工作条件工作期限10年（每年300天）检修期间隔3年工作条件两班工作载荷性质空载启动、单向连续运转、载荷平稳生产批量小批量生产动力来源三相交流电、电压220/380V设计工作量：设计工作量: 减速器装配图一张（手

2、绘 A0 号图幅 1 张，绘三视图；注意图面布置，使其饱满均匀。技 术特性、技术条件、标题拦书写必须规范）； 零件工作图一张（ A3 图幅高速轴或齿轮，图中必需有齿轮参数表）； 设计说明一份（正文 5000 字，约 15 页）。2. 电动机的选择计算项目计算结果滚筒的转速为：nwr/min传动总效率为：计算过程选择电动机的转速计算滚筒的转速带式输送机的传动方案示意图见设计任务书。滚筒的直径和工作带的带速已知滚筒转速计算如下：60 1000 vnw r/minD选择电动机的类型及同步转速因考虑带式输送机需要较大的转矩，而对转速要求不高，故选择电动机的步骤如下： 选择电动机的类型因考虑工作条件为空

3、载启动、单向连续运转、载荷平稳，所以选择三相异步电动机，圭寸闭自扇冷式结构，380 V ,Y系列，同步转速确定为n01000 r/min 。 计算传动装置的总效率（参考教材第58页）传动装置的结构简图如设计任务书图。总效率的计算如下：_ 2 _=V b g c W =其中： V V带的传动的效率；=b对滚动轴承的效率；=g闭式齿轮传动效率；=c 联轴器的效率；=W 滚筒的效率。=项目计算过程计算结果 确定所需电机的功率1.确定电机的型号滚筒功率 Pw=FV/ n w= KW电机功率 Pe=P w / nB= KW因为滚筒的转速nw= r/min。拟选择同步转速n01000 r/mi n系列的电

4、动机，由表选择丫系列三相电动机丫 132 M 2 6型，其额定功率为Pe = kW，满载转速 nm 960 r/min3. 传动装置的运动和动力参数计算电机型号为：丫 132 M 2 6 型;额定功率为：Fe =kW;满载转速：nm960 r/min总传动比i :i =各级传动比分配:iv =3I =总传动比i的计算i = n m/n w=各级传动比的分配根据表和各级传动间的尺寸协调、结构均匀，满足iV < ig，所以V带和减速器分配如下：vyiv =3； ig =传动装置的运动和动力参数的计算 各轴的转速计算根据总的传动比及各级传动比的分配，计算各轴的转速如下:电机：nm 960 r/

5、min ；减速器高速轴：nmng1320 r/min ；iv减速器低速轴：ng2r/min ；滚筒的转速：nWr/min 。 各轴的输入功率和转矩表3-1各轴的输入功率和转矩9550*P/N功率（KW ）转矩(N M)电机高速轴低速轴滚筒4. 传动零件设计计算减速器以外传动零件的设计计算 电机传动形式的选择从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动V带，所以V带轮的小带轮转速nV1nm 960 r/min。 确定V带的截型计算功率巳玄=KAP根据工况确定工况系数工作班制为2班制工作时间16小时载荷平稳根据表83（机械设计基础）/.Ka =所以 PCa KaP KW又小带轮的转速为960 r/

6、mi n查图 8-10 可知V带的带型为 B 型 确定带轮的基准直径与带速验算根据所选电机的型号可知，电机中心高H为132 mm,又传动比确定为iV =3 ，所以小带轮的直径 dd1取为 140mm选择由电动 机传动V带 确定V带 的截型：V带的带 型为B型 确定小带轮 直径：dd1 140mm大带轮直径：dd2 414mm140 mm。P127 （机械设计基础）ni大带轮的直径dd2 1 ddi(1) 1mm。 dd2 413.7 mm。按照表13-4 1把大齿轮的直径 dd2圆整为 414 验算带速：dd1 n1根据公式：v1 =160 X1000140 960V1 7.03 m/s60

7、1000符合设计要求：5m/ s 7.03m/s25m/s 确定中心距及选择合适的 V带数目根据公式：07(dd1 + dd2)W2(dd1 + dd2)2 a° 取为 500。根据相应的公式，计算。L01907.318 mmP138 (机械设计基础)根据 V 带的相应标准，确定 V 带的长度Ld=2000mma 心 546.35 mm中心距的变动范围为：amin?amax a °.03Ld = 560 mm计算小带轮的包角：> 120 °能满足要求单根 V带传递的功率，可查表8-2a (机械设计基础) 查表可知:P0 =根据表 8-2b （机械设计基础）可

8、知:V带传功率的增量厶P0= KWV带根数可按下式计算：Ka= Kl=PZ >Ca（P°+巳）心心z =确定V带的根数为 3 根。计算过程计算结果确定带的初拉力m=0.17根据公式:2 5PF0500(1) caKazv2mV （式中m-V带每米的重量，可查表）,kg/m)8-8 （机械设计基础）Fo2 5500 (1)0.976.053 7.030.177.032Fe=2Z*F 0*sin( a/2)=带轮的结构和尺寸设计小带轮的尺寸，基准直径为140 mm参照表 12-3 以及表 12-5电机的外型及安装尺寸可知:Y132M2-6型电机的基本尺寸为：0.018轴伸直径：3

9、8 0.002 mm;kg/m小带轮的基本尺寸：见 表4-1、图4-1。大带轮的基本尺寸:轴伸长度：80 mm4-2 、图4-2。中心高： 132 mm;所以小带轮的轴孔直径38，毂长应小于 80。根据以上参数及表图8-12，确定小带轮的结构为辐板轮，轮槽尺寸及轮宽按表8-7计算，其中小带轮的各尺寸如表4-1。表4-1 :小带轮的基本尺寸Bd=14mm； h a min = 取 ha=7;H=15; f=e=19;Smin =; 算得S =29; B=(z-1)e+2f=96D e=d d+2h a=154;=34 °大带轮的尺寸计算方法同小带轮：大带轮的基准直径276mm大带轮的各

10、尺寸如表4-2。表4-2 :大带轮的基本尺寸Bd=14mmh a min =取_ h a=7H=15; f=计算结果和1988机械工业工艺标准e=19;Smin =; 算得S =29; B=(z-1)e+2f=96De=d d+2h a=428;=38 °计算过程减速器内的零件设计'齿轮材料及其热处理方法的选择根据减速器的使用条件及其性能，参照机械设计手册确定齿轮的材料为 45钢，调质处理。齿宽系数及应力计算P189 (机械设计基础)由于减速器是闭式传动，选软齿面，直齿圆柱齿轮，取齿宽系数$d =根据工况，由所选材料和热处理确定许用接触应力，查表求岀齿轮的许用应力 根据工况，

11、采用齿面硬度三 350HBS小齿轮采用45钢、调质、硬度为 260HBS大齿轮采用45钢、调质、硬度为 220HBS由表9-5公式【2】，可确定许用接触应力为和小齿轮dHi=380+=(380+*260)=562MPa大齿轮砧2=380+=(380+*220)=534MPa小齿轮所受转矩 T iTi=955*10 4P/n i=*10 4N mm选择齿系数，取$ a=，载荷系数取K=中心距a= 48 iH 22 mm=177.76 mm选择齿数，并确定模数取 Z1 =24贝U Z2=iz 1=*21= 取 Z2=94M=2a/(z1+z 2)=2*(24+94)=由表9-1，取模数 m=3 m

12、m齿轮几何计算：小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径d 1=mz 1=3*24=72 mmdai=d i+2m=72+2*3=78 mm大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径d2=mz 2=3*94=282 mmda2=d 2 +2m=282+2*3=288 mm验算中心距 a=(d1+d2)/2=(72+282)/2=177 mm大齿轮宽度 b 2= )a a=*180=72 mm小齿轮宽度由于小齿轮面硬度较高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮上造成压痕,般bi应比b2宽些取 b i =b 2+5=72+5=77 mm确定齿轮精度等级，齿轮圆周速度 v= ndi ni/60000= n *72*320/60

13、000=1.21 m/s根据工况和圆周速度，由表9-3，选用8级精度。轮齿弯曲强度由表9-7可得0F1=140+ =140+*260=192 MPaof2=140+=140+*220=184 MPa查齿形系数Yf小齿轮Z1=24 由表9-6可得，Yf1 =大齿轮Z2=94 由表9-6可得，Yf2 =9-19 式中 oF1=2K 订1 YF1/bz 1m 2= MPa(5F2= (TF1 Yf2/Yf1= MPa0F1 < 萨1(TF2 < 萨2满足设计要求4-3轴的设计计算(1)减速器高速轴的设计 选取轴的材料因为该轴无特殊要求且精度要求较，所以选取45#钢，调质处理。 估算最小轴

14、径按扭转强度式估算最小轴径C=118107d C3d 2730 mm n由于V带轮配合段直径处有一键槽，应增大3%按轴的标准调整到2831 mm高速轴的受力分析及强度校验P64根据V 带轮的大小，初选轴承为6008型，则高速轴基本尺寸如图4-3所示:按照以上的轴的结构，画岀轴的计算简化式：圆周力 Ft=2T/d=2*157575/72= N径向力 Fr=F t*tan a=*tan20°支承反力Fe=2Z*F 0*sin( a/2)= NFzf(a+b+c)-Frbh *(b+c)- F t*b=0Frbh = NFe+F rch -F rbh -F t=0Frch = N由齿轮径向

15、力 Fr和V带压轴力F引起的垂直面弯矩图MvMv=Fr*b=*56= N mmMh 由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图M hi =Fe *a= N mmM h2 =f rbh *a+(F e-F rbh)*b= N/mm 轴的扭矩图TT= *104 N mm合成弯矩图M MV2 Mh2M 1= M H1 = N mmM2=2 2V M h2 N mm当量弯矩图 Me - M 2( T)2Me=寸M 2( T)2 = N mm确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。根据当量弯矩，计算轴最大处直径d'由于轴的材料为45钢，调质处理，查表12-1 可得，b b= 700

16、MPa。根据表 12-3 可得, 0b =110 MPa -1b =65 MPaa =-1b /0b=mm Me3 ： = 31.7865 mm ，满足要求。0.1-1b根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为项目低速轴的受力分析及强度校验计算过程计算结果经过有关计算，高估算最小轴径按扭转强度式估算最小轴径低速轴的受力分析及强度校验根据低速轴的转速和功率，初选轴承为6012型，则低速轴基本尺寸如图4-3所示:按照以上的轴的结构，画岀轴的计算简化式：圆周力 Ft=2T/d=24127 N径向力Fr2= F r= N 由齿轮径向力 Fr和V带压轴力F引起的垂直面弯矩图 MvM v=F

17、 r*b=95586 N mm 由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图M HM h =F t*b=1447620 N mm 轴的扭矩图TT=579048 N mm合成弯矩图M = ,M2 2V +Mh速轴满足要求。低速齿轮 键的选 择：A型圆头 普通平 键，联轴器的选择：HL3型弹 性柱销联 轴器，当量弯矩图Me = M2+( T)2轴取45钢，调质，故a取Me1=T= 579048 N mmMe 2= . M 2V M H = N mm( T)2 = N - mm确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。根据当量弯矩，计算轴最大处直径d'查表得-1b =65< diI Me2 盯；0.1 -ib3.0.1 -ib274.5 mm，满足要求。根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为4-4滚动轴承的选择由于载荷平稳，无轴向力选用深沟球轴承4-5键的选择与校核/轴无特殊