链板式输送机传动装置机械设计课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：链板式输送机传动装置专业 班设 计 者：指导老师：2013 年 9 月 8 日星期日西北工业大学目录课程设计题目第一部分传动方案拟定第二部分电动机的选择第三部分传动比的分配第四部分传动参数计算第五部分传动零件的设计计算第六部分轴的设计计算第七部分圆锥滚子轴承的选择及校核计算第八部分键联接的选择及校核计算第九部分联轴器的选择第十部分润滑及密封第十一部分箱体及附件的结构设计和选择参考资料课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）原始数据：输送链的牵引力 F/kN1.5运输机链速 V/（m/s）0.7传送链链轮的节圆直径 d/mm100工作条件：连续单向转动

2、，工作时有轻微振动，使用期 10 年（每年300 个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许 误差为 ±5%。链板式输送机的传动效率为 0.95。主要结果计算与说明第一部分 传动方案拟定传动方案（已给定） ：外传动为 V 带传动；减速器为一级展开式圆锥齿轮减速器。方案简图如下：传动类别锥齿轮传动 3精度结构及润滑8 级精度开式传动效率0.940.97（取中间值 0.955）滚动轴承 246脂润滑）滚子轴承（油润滑）0.98V 带传动 1 滚子链传动 7 联轴器 50.960.96弹性、齿式 0.99第二部分 电动机的选择1、电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机 2

3、、电动机功率选择 ：a、工作机所需功率： p FV 1500 0.7 1.1052kW1000 1 1000 0.95 b、传动总效率：1 7 0.96 0.955 0.983 0.99 0.96 0.8367 所需电动机的功率Pd=1.1 Pw/=1.1 ×1.1052/0.8368=1.4824kw c、确定电动机转速：计算鼓轮工作转速：n V 60 1000 0.7 60 1000 133.7579r / mind 3.14 100 按推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级 减速器传动比范围 i1 =2 3。取 V 带传动比 i2 =24， 则总传动比理想范围为 i=4 12

4、( inm ig ib )。综n合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、 减速器的传动比，选 n=1500r/min 。d、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，由理论需求电机功 率 Pd=1.3839kw 及同步转速，选定电动机型号 Y90L-4。 其主要性能： 额定功率： 1.5KW，满载转速 1400r/min。pw =1.1052kw=0.8367Pd=1.4824kw电动机型号为Y90L-4第三部分 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i =1400/133.7579=10.46672、分配各构件传动比： i ig ib3、初定减速器内的传动 i2 =3，则带传动

5、的传比就为i 10.4667i13.48891 i23第四部分 运动参数及动力参数计算1、各轴转速：电动机转速n0 =1400r/min小锥齿轮轴转速 n1 n0 =1400/3.4889=401.2726r/mini1大锥齿轮转速n2 n1 133.7575r/mini2链轮轴转速n3 n2 133.7575r/min2、各轴功率：P0 Pm 1.5kwP1 PM 1 1.5 0.96 1.44kWP2 P1 2 3 1.44 0.955 0.98 1.3477kWP3 P2 4 5 1.3477 0.98 0.99 1.3075kW3、各轴转矩：P 1.5Td 9550 d 9550 10

6、.2321N m 电动机轴：nd1400轴 1： T1 9550 P1 /n1 34.2712N m 轴 2： T2 9550 P2 /n2 96.2373N m 轴 3： T3 9550 P3 /n3 93.3527N mi=10.4667i1 =3.4889 i2=3n1 401.2726r /min n2 133.7575r / minP1 1.44kwP2 1.3477kwP3 1.3075kwT1 34.2712N mT2 96.2373N mT3 93.3527 N m4、参数汇总Z型V带dd1 90mmdd2 315mmv =6.5973m/s参数转速（r/min ）功率（ kW

7、）转矩（ N m ）轴401.27261.4434.2712轴133.75751.347796.2373轴133.75751.307593.3527第五部分 传动零件的设计计算1. 皮带轮传动的设计计算（1）选择普通 V 带截型，由机械设计教程表 6-6 得：KA 1.3（工时 16,轻载启动）pca KA p 1.3 1.5 1.95kwn0 1400r /min所以选择 Z 型 V 带（ 2）确定带轮基准直径 dd ，并验算带速为提高 V 带的寿命， 应选取较大的直径， 故选取：dd1 90mmdd2 i1dd1（1 ） 3.48889 90 1 0.01 310.8601mm查表应选取

8、dd2 315mm轴的实际转速：（1 ）n1dd1 （1 0.01） 1400 90n2396r /mindd2315验证带的速度：dd1n190 1400v d1 16.5973m / s60 1000 60 1000一般 v 取 m/s25m/s,速度合适。(3)确定带长和中心矩按设计要求 0.7(dd1 dd2) a0 2(dd1 dd2 )取 a0 400mm ：2L'd 2 a0dd1 dd2 (dd2 dd1) 1467.8126mm24a0查表， Ld 1400mm实际轴间距：Ld Ld01540 1467.8126a a0400 436.0937mm0 2 2安装时所需

9、最小轴间距离：amin a 0.015Ld 436.0937 0.015 1540 412.9137mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距离：amax a 0.03Ld 436.0937 0.03 1540 482.2937mm(4) 验算小带轮包角：1 180 dd2 dd1 57.3 150.4364 120a包角合适。(5)确定带的根数由 n 1540r /min ， dd1 90mm得 p1 0.36kw, p1 0.03 , K 0.92 ,kL 1.54Ld 1400mma=436.0937mmzpd1.95 3.5291p1 p1 K KL 0.36 0.03 0.92 1.54可以选

10、取 z 4 (6)计算轴压力单根 v 带的初拉力：查表得 m=0.06kg/m500(2.5 K)Pca2F0mv 66.112 N0 ZVK压轴力：Fp 2zF0 sin490.9840 Np 0 2查表取 ha=2.0mm,f=7mm,e=12mm,则 小轮基准直径： dd1=90mm 小轮外径： da2 dd1 2ha 94mm 带轮宽： B=(z-1)e+2f=50mm 大轮基准直径 ： dd2 315mm 大轮外径： da2 dd2 2ha 319mm 2齿轮传动的设计计算 1、选定精度等级，材料热处理方式，齿数初定： 1)本运输机工作速度、功率都不高，选用 7 级精度； 2) 选

11、择 小 齿 轮 材 料 为 40Cr， 调 质 处 理 ， 硬 度 HBS1=2412863) 大 齿 轮 材 料 为 45 钢 ， 调 质 处 理 ， 硬 度 为 HBS2=2172554)选取小齿轮齿数 Z1=25，初步确定传动比为 i2=3 则大 齿轮齿数 Z2= i2 Z1=3×25=75z=4F0 66.112NFp 490.9840NZ1=25Z2=755）此时传动比 u1 z2 3z12、按齿面接触疲劳强度计算： 锥齿轮以大端面参数为标准值，取齿宽中点处的当量 齿轮作为强度计算依据进行计算。（1）初拟载荷系数 K=1.2，取齿宽系数 L =0.32）计算节锥角1 arc

12、 cot u arc cot3 18.43492 90 1 90 18.4349 71.56513）按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限应以大齿轮材料所决定的许用接触应力为准 ,对 45 号钢 ,取HBS2230 ,大齿轮： H lim2539MPa（4）接触疲劳强度寿命系数。取安全系数 sH 1.0计算接触疲劳的寿命系数 KHN 6 NN0N 60ntn 3.852 108,N0 30(HBS)2.4 30 (230)2.4 1.397 107因 N N0,故 KHN 1 (5)计算接触疲劳许用应力许用接触应力： H KHN lim / SH 539MPa（6）按齿面接触强度设计传动区域系数

13、 zH 2.5，弹性影响系数 zE 189.8 MPa4KT1(zH zE)1L (1 0.5 L )22 58.093 mm 2u2Hu1=3齿轮模数 m d1 58.093 2.3237 mmZ1 203、按齿根弯曲疲劳强度计算：对小齿轮取 HBS1 260,对大齿轮仍用接触强度时的数据,取 HBS2 230,查表齿轮材料的疲劳极限公式得：Flim1 0.44 HBS 186 300.4MPaF lim2 0.23 HBS 166 230.9MPa查表 得 YFa1 4.15 , YFa2 3.96许用应力：F1 KFN F lim1 231.077 MPaF1SFaKF2 KFN F l

14、im2 183.769MPaSFYFa1 0.018 ； YFa2 0.0215 F1 F2两者相比较可知 YFa2 大，故选其进行校验： F 2m 34kT1Y2Fa11.605L(1 0.5 R)2Z1 u2 1 F 24、确定模数：综上所述 ,应取模数较大值 m 35、齿轮参数计算：两齿轮的当量齿数ZV1Z12526.3523cos 1 cos18.4349Z260ZV22 237.1714cos 2 cos71.5651m=3由齿数求分度圆直径 d1 Z1m 62.5mm d2 Z2m 187.5mm 锥距 R，由R 1 d12 d22 98.8212mm齿宽 b RR 0.3 98.

15、8212 26.6464mm 圆整取 b1 30mm b2 30mm6、齿轮参数汇总：名称代号小锥齿轮大锥齿轮齿数Z2575模数m2.5mm节锥角18.434971.5651分度圆直径d(mm)62.5187.5齿顶高h a(mm)2.5齿根高hf(mm)3齿顶圆直径da(mm)67.4984188.6617齿根圆直径df(mm)56.8079185.6026锥距R(mm)98.8212顶隙c(mm)0.5分度圆齿厚S(mm)3.9269当量齿数ZV26.3523237.1714齿宽B(mm)30齿宽系数R0.3第六部分 轴的设计计算 输入轴的设计计算 1、按照扭转强度初定直径选用 45 号钢

16、 作为轴的材 料， 调质处 理，取 35MPa9550000Pdmin 3 16.98mm min0.2n T考虑有键槽，将直径增大 5%，则 d 16.71 1.05 17.83mm 因键槽对轴强度的削弱以及带轮对小轴有较大的拉 力，我们选择小轴最小径 d 20mm 。2、输入轴的结构设计( 1 ) 轴上零件的定位，固定和装配( 2 )确定轴各段直径和长度段： d1=20mm 长度取 L 1=55mmA 型平键：键长 45mm b=h=6mm段： d2=25mm 长度取 L 2=39mm段： d3=35mm 长度取 L3=20mm 用来和轴承进行 过度配合，初选用 30206 型圆锥滚子轴承

17、。段： d4=28mm 长度为 L4=43mm段： d5=35mm 长度为 L 5=25mm 用来和轴承进行 过度配合，初选用 30207 型圆锥滚子轴承。段：齿轮部分3、输出轴的设计计算(1)按照扭转强度初定直径选用 45 号钢最为轴的材料dmin 3 9505.20n000P2 25.2179mmmin0.2n2 d 28mm考虑有键槽，将直径增大 5%，则 d 25.2179 1.05 26.4788 mm 考虑到联轴器的尺寸，选大轴最小径4、输出轴的结构设计( 1 ) 轴上零件的定位，固定和装配1 2 3 4 5 6( 2 )确定轴各段直径和长度段 : d1=28mm、长度取 L1=6

18、0mm，与联轴器相连。A 型平键：键长 50mm b*h=8*7段 : d2=32mm 长度取 L 2=33mm。段 : d3=35mm 长度取 L3=38mm 用来和轴承进行 过度配合，初选用 30207 型圆锥滚子轴承。段： d4=40mm 长度为 L4=82mm，定位。 段：d5=37mm 长度为 L5=42mm，与大齿轮配合。A 型平键：键长 36 b*h=10*8VI 段： d6=35mm 长度为 L6=31mm，和轴承进行过 度配合 ,初选用 30207型圆锥滚子轴承。( 3 )轴强度校核齿轮之间的力：Fa2=0.3786KN(上)；Fr2=0.1262KN(右)；Ft2=Ft1=

19、1.0966KN(里)危险面 2 处的弯矩：MH Ft r2 102.806N mMV Fr 2 r2 11.8312N mMMV2 M H2 103.4845N m； T2 96.2373N mWd03373 4972.65mm332 32由于轴单向转动，扭矩可以认为按脉动循环变化，故取折合系数 0.59caM 2 ( T2)2 23.6064MPa前 已选 定轴 的材料 为 45 号钢 ，正 火处 理， 查 得 60MPa ，因此 ca，故满足要求。第七部分 圆锥滚子轴承的选择及校核计算 由于轴承会受到较大的轴向力， 故选择圆锥滚子轴承。 对于从动轴，选择 30207 轴承，由上部分受力分

20、析知： Fr 1 RV21 RH21 0.2834kN ，Fr 2 RV22 RH22 0.8811kNFa1 0.6539kN ； Fa2 0.2753kN ； e 0.37A1 / R1 2.307 e A2 / R2 0.3124 e查表知 基本额定动载荷 C 54.2kN故查表得 X1 0.4 ，Y1 1.6，X2 0,Y2 1.6则当量动载荷 , 载荷系数 fp 1.2P1 fp(X1R1 Y1A1) 1.3915kN ，P2 fp(X2R2 Y2 A2) 1.053kN，因 P1 P2 ,所以按轴承 1 的受力大小验算Lh 10 (C) 7.36 106hh 60n1 P1因轴承预

21、计寿命 L=10×365×16=58400h，故 Lh L ，满 足要求。第八部分 键联接的选择及校核计算(1)带轮与输入轴所用键的校核轴径 d 28mm ，轴长 l 55mm选用 A 型平键，通过查表得到L 45mm b 6mm h 6mmA 型键6×6×50轮毂的材料是铸铁， 键和轴的材料是 45 号钢，选 用较小的材料做为计算，即bs 50 60Mpabs 4T1 18.545MPa bs ，满足要求。dhl(2)输出轴和齿轮连接采用的键的校核轴径 d 37mm，轴长 l 42mm采用 A 型平键连接。通过查表得到L 36mm b 10mm h 8

22、mm轴和齿轮的材料都是 45 号钢，所以抗压需用应力是： bs 100 120 Mpabs 57.8MPa bs ，满足要求。dhl（3）输出轴和联轴器连接采用的键的校核轴径 d 28mm ，轴长 l 60mm采用 A 型平键连接。通过查表得到L 50mm b 8mm h 7mm轮毂的材料是铸铁， 键和轴的材料是 45 号钢，选用较小的材料做为计算，即 bs 50 60Mpabs 4T3 46.7625MPa bs ，满足强度要求bs dhl bs第九部分 联轴器的选择减速器的输出轴与工作机之间用联轴器连接，由 于轴的转速较低，传递转矩较大，综合考虑选用弹性 套柱销联轴器，联轴器上的扭矩为 9

23、6.2373Nm，选用 型号为 LT5。第十部分 润滑及密封齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为 1.54m/s， 为锥齿轮传动，浸油高度应没过大锥齿轮齿宽，至少 应没过 1/2 齿宽，齿顶距箱底至少 30mm,这里为设计为 45mm。选用 CKC150 润滑油。A 型键10×8×36A 型键8×7×50弹性套柱销联轴器CKC150 润滑油轴承的润滑由于浸油齿轮的圆周速度2m/ s ，齿轮不能有效锂基润滑脂的把油飞溅到箱壁上，因此选用脂润滑方式。脂润滑 具有形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一 次加脂可以维持相当长一段时间，也有利于传动装置

24、 的 维 护 。 选 用 ZL-2 号 通 用 锂 基 润 滑 脂 （ GB 7324-1994） 。 端盖与轴间的密封毡圈油封轴承用轴承盖紧固，已知轴承用脂润滑，且轴的 最高圆周速度不超过 2m/s，属于低速范畴，因此这里 可以使用毡圈油封。毡圈油封结构简单，摩擦较大， 易损耗，应注意及时更换。第十一部分 箱体及附件的结构设计和选择 减速器附件的选择起吊装置：采用箱盖吊环螺钉、箱座吊耳 通气器：由于在室内使用， 选通气器（一次过滤）， 采用 M12×1.25油面指示器：选用油尺 M12 放油螺塞：选用外六角油塞及垫片 M16×1.5名称尺寸（ mm）箱座壁厚10箱盖壁厚1

25、0箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径12地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径M10盖与座连接螺栓直径M8轴承端盖螺钉直径M8视孔盖螺钉直径M6定位销直径8螺钉至外箱壁距离16螺钉至凸缘边沿距离14轴承旁凸台半径14凸台高度39外箱壁至轴承座端面距离35大齿轮顶圆与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚8.5主动端轴承盖外径114被动端轴承盖外径104箱体及其附件参数箱体的附件包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、 起吊装置等等。箱体 加工工艺路线：铸造毛坯 时效 油漆划 线粗精加工基准面 粗、精加工各平面 粗、半精 加工各主要加工孔 精加

26、工主要孔 粗、精加工各次 要孔加工各紧固孔、油孔等 去毛刺 清洗检验。 减速器的装拆顺序及注意事项 ：箱体和箱盖通过 螺栓连接，拆下螺栓即可将箱盖取下，对于两轴系零 件，整个取下该轴，即可一一拆下各零件。其它各部 分拆卸比较简单。 拆卸零件不要用硬东西乱敲，以防 敲毛敲坏零件，影响装配复原。对于不可拆的零件， 如过渡配合或过盈配合的零件则不要轻易拆下。对拆 下的零件应妥善保管，以免丢失。 技术要求： 1.装配前滚动轴承用汽油清洗，其它零件用煤油清洗， 箱体内不允许有任何杂物存在，箱体内壁涂耐磨油油 漆； 2.齿轮副的侧隙用铅丝检验， 侧隙值应不小于 0.14mm； 3.滚动轴承的轴向调整间隙均为 0.05-0.1mm； 4.齿轮装配后， 用涂色法检验齿面接触斑点， 沿齿高不 小于 65%，沿齿长不小于 60%； 5.减速器剖面分面涂密封胶或水玻璃