带式输送机课程方案一圆柱齿轮

1、个人资料整理 仅限学习使用机械设计基础课程设计计算说明书一、传动方案拟定2二、电动机的选择2三、计算总传动比及分配各级的传动比3四、运动参数及动力参数计算3五、传动零件的设计计算4六、轴的设计计算10七、滚动轴承的选择及校核计算 13八、键的选择和校核计算 14九、联轴器的选择15十、润滑密封 1617十一、设计结果17十二、参考文献设计计算一、传动方案拟定1、工作条件：使用年限8年，每年按300天计算，两班工作制，连续 单向运转，载荷平稳。环境温度 20摄氏度。2、原始数据：滚筒圆周力 F= 2.6KN;带速V= 1.45m/s；滚筒直径D-420mm 3、设计方案：单级圆柱齿轮减速器和一级

2、带传动方案简图：图1带式输送机的传动装置简图1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机 表1常用机械传动效率传动类型选用指标平型带三角带齿轮传动功率KW小 <20)中<= 100)大最大可达50000）单级传动比 常用值）2-42-4圆柱圆锥3-62-3取大值615106-10机械传动类型传动效率Y圆柱齿轮传动闭式传动0.96 0.987-9级精度）开式传动 0.940.96圆锥齿轮传动闭式传动0.94 0.977-8级精度）开式传动 0.920.95市传动平型带传动0.95 0.98V型带传动0.94 0.97滚动轴承 一对）0.98 -0.

3、995联轴器0.99-0.995表2常用机械传动比范围二、传动系统的参数设计一）电动机选择1、电动机类型的选择：Y型三相异步电动机2、电动机功率选择：传动装置的总功率：查表2-4取弹性连轴器、圆柱齿轮、滚动轴承、V带的效率分别为“带=0.954轴承=0.98刀齿轮=0.984联轴器=0.99“总二"带X”轴承2X“齿轮X刀联轴器X4联轴器=0.95X0.98 2X0.9 8X0.99 X0.9 9=0.876电机所需的工作功率：Pd=FV/“滚筒.”传总=2600X 1.45/1000 X 0. 96 X 0.876=4.48 kW确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n 筒=60X 1

4、000V/ tt D=60X 1000X 1.45/ 兀 X420=65.97r/min按课本推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I' a=36。取V带传动比I ' 1=24,则总传动比理时范围为I' a=624。 故电动机转速的可选范围为 n 筒=<624) X 65.97=763.9230556.68r/min符合这一范围的同步转速有 1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此 有三种传支比方案：综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，可见第2方案比较适合，则选n=1

5、500r/min按手册表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比I 1=36。取V带传动比I 2=24,则总传动比范围为I总=624。n 电动机=I 总 x n 筒=(6 24>x 65.97=395.81583.3r/min符合这一范围的同步转速有 750、1000、和1500r/min 。3、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电 动机型号为Y132M26。其主要性能：额定功率：5.5 kW,满载转速960r/min。（二 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比1、总传动比：i总中电动/n筒=960/65.97=14.552、分配各级传动

6、比1）根据指导书，取齿轮i带=3.3单级减速器i=24合理）2） vi总"i齿轮x i带i 带=i 总/i 齿轮=14.55/3.3=4.4三）运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速r/min）ni = n电动机 =960r/minn=n/i 带=960/3.3=290.9 r/minnm =m/i 齿轮=290.9/4.4=65.97r/min2、计算各轴的功率P= 4.39 kW。Pi =P X 4带=4.39 义 0.95=4.17 kWPii =Pi X ” 轴承 X ” 齿轮=4.17 X 0.99 X 0.96=3.96 kW3、计算各轴扭矩Ti= 9550 X Po/m

7、=9550X 4.39/960 =43.67 N- mTii=9550X Pi/nii=9550X 4.17/290.9=136.9 N - mTiii =9550X Piii /n iii =9550X 3.96/65.97=573.26 N - m三、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Pc由于每天工作时间T=16h,运输装置工作时有轻度冲击，由表8-7查得工作情况系数 Ka=1.2,故Pca=KA>P1=1.2 4.48kW =5.38kW2>.选择V带的带型根据Pca,ni由图8-10选择B型V带。3>.确定带轮的基准直径ddi并验算带速u由

8、表8-6和8-8,取小带轮的基准直径dd1=125mm。按式<8-13)验算带速：u=nI/(60 1000>二冗义 12960/60000=6.28m/s因为5m/s<u <30m/敞带速合适。4>.计算大带轮的基准直径dd2根据式(8-15a>则dd2=itMd1=3.3 ¥25=412.5 mrnfi表 8-3取dd2=400mm5>.确定V带的中心距a和基准长度Lo根据式 0.7(dd1+dd2><a<2(dd1+dd2>算得 367.5<a<1050mm则取ao=600mm由式<8-22)计

9、算基准长度Lo=2a+0.5 e<ddd2>+0.25(dd2-dd1>2/a2=2X600+0.5 兀 X (125+)>+0.25 900-125>2/600=2056mrrr 2000mm6>.验算小带轮的包角a由包角公式 a l8qdd2-ddi>57.50/a=1800-(400-125> X57.5/600=1540>12007>.计算带的根数z单根V带传递的额定功率.据dd1和n1,查课本1表15-7得 P0 = 1.16KWiwl时单根V带的额定功率增量.P0= Kbn1(1-1/Ki>=0.036KW查1表 1

10、5-10,得 Ka =0.957 ;查1表 15-12 得 KL = 1.06Z= PC/(P0+AP0>Ka KL= 5.24/(1.16+0.036 > X 0.957 X1.0 6= 4.31取Z= 5根8>计算轴上压力由课本1表15-1查得q = 0.11kg/m ,单根V带的初拉力：F0= 500PC/ZV<2.5/K a -1 ) +qV2 2 =500x5.24/5x5.63(2.5/0.957-1>+0.11x5.63= 153.55kN则作用在轴承的压力FQFQ= 2ZF0sin( a 1/2>= 2X5X153.55sin(1 59.23

11、 ° /2>= 1519.7N9>计算带轮的宽度BB= <Z-1) e+2f= <5-1 ) X15+2X 10二80 mm10>大带轮结构设计可知dd2>300mm则选择轮辐式V带轮。与大带轮相配的轴直径大带轮可以采用轮辐式结构，带速 >30m/s用铸铁HT150轮槽宽度14 >5=70.齿轮传动设计计算<1)选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度229-286HBW大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度 为 169-217HBW精度等级

12、：运输机是一般机器，速度不高，故选 8级精度<2)按齿面接触疲劳强度设计该传动为闭式软齿面，主要失效形式为疲劳点蚀，故按齿面接触疲 劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。设计公式为：d1> 76.43KTi(U+1>/(hu(tH2>1/3载荷系数K查课本1表13-8 K = 1.2转矩 TI TI = 138210N mm解除疲劳许用应力bH = (THlim ZNT/SH按齿面硬度中间值查1图13-32(THlim1=600Mpa(THlim2=550Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公 式N= 60njLh计算N1= 60X 29

13、0.9 X 8X 300X 168 = 6.7x10N2= N1/i 齿=6.7x10 9 /4.48 = 1.52 X10查1课本图 13-34 中曲线 1,得 Znti= 1.04Znt2= 1.12按一般可靠度要求选取安全系数SH= 1.0(tH1 =(T Hlim1 Znt/SH= 600x1.04/1= 624 Mpa(rH2 = H Hlim2Znt/SH= 550x1.12/1= 616Mpa故得：（rH= 605Mpa计算小齿轮分度圆直径di由1课本表13-9按齿轮相对轴承对称布置,取 （|）d=1.0 U = 4.4由1课本表 13-10 得 ZE= 189.8（N/mm2&

14、gt;12将上述参数代入下式d1> 76.43 KT1（U+1>/（|）dU（tH2> 1/3=62.44mm取 d1 = 65 mm计算圆周速度V= nl Ttd1/<60X 1000）= 290.9 X3.14 X65/<60X 1000）=0.99m/ sV< 6m/s故取8级精度合适<3）确定主要参数齿数 取Z1 = 25Z2= Z1X i 齿=25X4. 4= 110模数m = d1/Z1 = 65/25=2.6查模数标准表格，取m=3mm分度圆直径d1 = m Z2= 25X3= 75mmd2= m Z2= 110X 3= 330mm中心距

15、a=<d1+ d2） /2= <75+330） /2=202.5mm齿宽b=小 d*d1 =1.0 x 6 5= 65mm取 b2=65mmb1 =b2+5 mm=70 mm(4校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数YF查1课本表10.13% = 2.65Yf2= 2.176应力修正系数Ys查1课本表10.14%=1.59Ys2= 1.808许用弯曲应力crF(TF= (TFlim Ynt/Sf由课本1图10.25 按齿面硬度中间值得(7 Flim1 = 240Mpa(T Flim2 = 220Mpa由课本1图13-33 得弯曲疲劳寿命系数YntYnT1 YnT2 1按一般可靠性要求，取弯曲

16、疲劳安全系数 0=1 计算得弯曲疲劳许用应力为-F1= Fiim1 Ynt/Sf=240X 1/1 = 240Mpa(T F2 = (T Flim2 Ynt/Sf =220X 1/1 = 220Mpa校核计算(rF1 = 2kT1¥1YS1/ <bm2Z1)= 2X1.2 X1 38210X 2.65 X 1.59/<65 X 32X25) =95.56Mpa< (tfi2 一、(rF2= 2kT1Y2%2/ <bm Z1)=95.56 义 1.808 X 2.716/(1.59 义 2.65>= 113.37Mpa< (tf2故轮齿齿根弯曲疲劳强

17、度足够(5>齿轮的几何尺寸计算齿顶圆直径dada1 =d1+2ha= 75+6= 81mmda2= d2+2ha= 330+6= 336mm齿全高hh =(2 ha*+c*>m =(2+0.25> x 3 = 6.75 mm齿根高 hf = <ha*+c*)1.25 x 3= 3.75mm齿顶高 ha=ha*m = 1X3 = 3mm齿根圆直径dfdf1 =d1-2hf =75-7.5 = 67.5mmdf2 =d2-2hf =330-7.5 = 322.5mm(6>齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构。大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔

18、直径d = 60mm轮毂直径 D1=1.6d=60X 1.6 = 96mm轮毂长度 L= 1.2d = 1.2 X 60= 72mm轮缘厚度 6 0=(3-4>m = 9-12mm取 6 0= 10mm轮缘内径 D2= da2-2h-2 6 0= 336-2X6.75 20= 302.5 mm取 D2 = 300mm腹板厚度 C= (0.2-0.3>b =13-19.5mm取 C= 18mm腹板中心孔直径 D0= 0.5(D1+D2>= 0.5(96+300>二198mm腹板孔直径d0=15-25mm 取d0= 20mm齿轮倒角取C2三)轴的设计计算I、输入轴的设计计算

19、1、轴的结构设计轴上零件的定位，固定和装配选用45#M质钢，硬度<217255HBS)单级减速器中可将齿轮安 排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面 用套筒或者弹性挡圈轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定 确定轴各段直径和长度2、轴的结构设计轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定 位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定确定轴各段直径和长度乂、a e / .1/3=<103126)d1AAo(P/n1&

20、gt;)mm(9.42/1460>1/3=<19.123.4、ac 1/3=<103126)d2> Ao(P2/n2>mm1/3=<26.131.9(8.48/521.42>1/3d3>Ao(P5/n3>1/3=<103126)mm1/3=<41.250.4(8.14/127.14>1/3选取联轴器类型联轴器的孔径，由表14-1查得Ka=1.3,则联轴器的计算转矩Tca=KaTIII =1.3X611.28=794.6 NJ- mm.按计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩条件，查GB/T 5014-2003选用TL3型弹性柱

21、销联轴器，其公称转矩为1000 N- mm半联轴器孔径d=50mm故取d I - H =50mm联轴器长度L=112mm由于半联轴器与轴配合的毂孔长度L1应该小于L,所以取L I - H =110mm右段需要制一个轴肩，高约未4故取dn - m =50+4X 2mm=58mm根据课程设计，当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取15mmt可以采用相同公称直径而不同的公差数值。考虑滚动轴承的装拆，选用深沟球滚动轴承型

22、号为“ 6212”，由标 准查得装滚动轴承 D直径为110mm宽为22mm取齿轮距箱体内壁距离 a=15mm考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s,取s=8mm则因此输入轴由小端到大端可以设计出各段轴的直径，考虑齿轮端面 和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为15mm通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一 定矩离而定，所以输出轴由小端到大端可以设计出各段轴的直径分别为：50mm 58mm 62mm 66mm 76mm 62mm根据课程设计表3-1 ,表4-1以及图4-1 ,得6 取 10mm, 6 1 取 8mm,齿轮顶圆至

23、箱体内壁的距离： 1=10mm齿轮端面至箱体内壁的距离： 2=10mm因为齿轮的圆周速度V=5.96m/s>1.52.0 m/s故轴采用油滴润滑 3=3mm轴承宽：33mm选用弹性套柱联轴器查表得可算得 m=22mm e=12mm所以可以设计出各段轴的长度，分别为110mm 46mm 41mm 59mm 8mm 32mm轴上零件的周向固定齿轮、大带轮与轴的周向定位采用平键连接.齿轮处轴由表6-1查得 平键bx h=18x 11mm键槽用键槽铳刀加工，长为63mm为了保证齿轮与轴 配合有良好的对中性，故选择配合为H7/n6,同样，大带轮与轴的连接选用平键bx h=14X 9mm长32mm配

24、合为过渡配合 H7/k6确定轴上圆角与倒角尺寸查表15-2,轴左端倒角为2X45。,右端倒角为2X45o.轴肩处圆角半径见图纸标注.轴的校核计算(e)M3匚对于输入轴校核：Tiii =9550PIII/n 川=9550X 8.14/127.17=611.28N mFt=2Tiii /d1=611.28/321=3080.8NFr=Fttan a=1386N绘制轴受力简图<a)绘制垂直面弯矩图<b)FAY=FBY=Fr/2=0.693NMC1=FAYL/2=40.194Nm绘制水平面弯矩图<c)FAZ=FBZ=Ft/2=1504.4N MC2=FAZL/2=87.232Nm绘制

25、合弯矩图<d)MC=(MC12+MC22>1/2=96.046Nm绘制扭矩图<e)T=9.55<P1/n1) =61.16Nm绘制当量弯矩图<f)Mec=Mc2+<x T 2 1/2=102.362Nm校核危险截面C的强度(re=Mec/0.1d3=49.8MPa< (r-1b该轴强度足够。四、滚动轴承的选择计算(1>根据根据条件，轴承预计寿命Lh=8X300X 16= 38400h从动轴上的轴承由初选的轴承的型号为：6211,查2附表5-1基本额定动载荷Cr=43.2KN查1表 19-6 Kp = 1.2两轴承径向反力：FAR= FBR= &l

26、t;FHA2+ FVA2 1/2=(604.82+1661.52> 1 /2=1768.2NP=KpX FR仁 1.2 X 1768.2= 2121.8NCr = P(Lhn H / 16667>1/ 3= 2121.8 X (24000 乂 95.52 / 16667>1/ 3 = 10952.6 N<Cr故所选用轴承合适(2>主动轴上的轴承：由初选的轴承的型号为：6208 查2附表5-1基本额定动载荷Cr=31.5KN查1表 19-6 Kp = 1.2左端轴承径向反力：FBR= <FHB2+ FVB2 1/2= <2175.72+ 1661.52

27、) 1/2= 2737.6NP = KpX FBR= 1.2 X2737.6= 3285.12NCr=P(Lhn I / 16667>1/3=3285.12 X (24000X 384/ 16667>1/3= 26963.7N< Cr故所选用轴承合适五、键的选择校核计算<1)主动轴外伸端d=30mm考虑到键在轴中部安装，故选键 10x70 (GB/T1096-2003>b=10mm h=8mm L=70mm选才？45钢，其许用挤压应力(rp=100 MPao- p= 4TI/dhL=4x104.45x1000/34x8x(70-10>=25.6 MPa<

28、; (rp故所选键联接强度足够。<2)从动轴外伸端d=45mm考虑到键在轴中部安装，故选键 14x100 (GB/T1096-2003>b=14mm h=9mm L=100mm选才？45钢，其许用挤压应力(rp=100 MPa0- p= 4TI/dhL=4x402.92x1000/45x9x(100-14>=46.3 MPa< (rp故所选键联接强度足够。<3)与齿轮联接处d=60mm考虑到键在轴中部安装，故在同一方为母线上。选键 16x63 (GB/T1096-2003>b=16mm h=11mm L=63mm选才？45钢，其许用挤压应力(rp=100 MPao- p= 4TI/dhL=4x402.92x1000/60x11x(63-16>=52 MPa< (rp故所选键联接强度足够。六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用 HT200灰铸