悬挂式输送机传动装置设计

1、机械设计课程设计目 录1. 设计目的及要求22. 传动设计方案33. 电机选择44. 传动比分配计算 55.链传动设计 66. 齿轮设计77. 联轴器选择 128.轴的设计计算 139. 键连接的校核 2810. 减速器附件设计 2911. 减速器润滑及密封 3012.其他技术说明 31一、课题：悬挂式输送机传动装置设计(一) 课程设计的目的1) 通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去2) 分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。3) 学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。4) 进行机

2、械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。(二) 已知条件1) 机器功用 通过生产线中传送半成品、成品用，被运送物品悬挂在输送链上2) 工作情况 单向连续传动，轻度震动；3) 运动要求 输送链速度误差不超过5%；4) 使用寿命 8年，每年350天，每天工作16小时；5) 检修周期 一年小修，三年大修；6) 生产批量 中批生产7) 生产厂型 中、大型通用机械厂8) 主动星轮圆周力：7KN9) 主动星轮速度：0.9m/s10) 主动星轮齿数：711) 主动星轮节距：86mm(三) 设计内容1）电动机选型2）链传动设计3）联轴器选型设计4）减速器设计5) 其他E1:二级

3、展开式圆柱齿轮传动计算及说明一、 传动方案设计传动系统方案的拟定。悬挂式输送机传动系统设计方案如图所示1- 输送链； 2-主动星轮； 3-链传动4-减速器； 5-电动机1. 根据主动星轮的速度和主动星轮节距可得星轮转速n= = 0.9×60×1000/7/86=89.7r/minP=Fv=70.9=6.3kw准备选用1500r/min的Y型系列电动机2. 为加工方便采用水平剖分式3. 由于传递功率不大，故轴承采用球轴承4. 考虑到高速级转速较高，采用圆柱斜齿轮，使传动平稳；电动机和输入轴之间采用H型弹性块联轴器（TB/T5511-1991）一、 电动机的选择(一) 电动机输

4、出功率计算已知工作机的阻力F和速度v，则工作机输入功率：式中F7kN7000N，v0.9m/s，。链传动效率0.96，角接触球轴承效率0.99，闭式圆柱齿轮啮合效率0.97（按8级精度），联轴器=0.99。把上述值代入后得：=7.33kW =0.86(二) 确定电动机型号 1 考虑到生产线上有时会出现过载现象，为了使输出链正常运转而不影响生产效率，取K（功率储备系数）=1.3所以，=k =9.52kW2 查表16-2，得，选Y系列1500r/min的电动机，具体牌号为：Y160M-41) 额定功率p=11kw2) 满载转矩nm=1460r/min3) 输出轴直径D=42mm4) 中心高H=16

5、0mm5) 轴延伸尺寸D*E=42*110=4620mm2 二、 传动比分配1）、计算总传动比在上面已经确定了电机满载转速为=1440r/min。 传动装置的总传动比 为1460/89.7=16.282）、传动比的分配 ×2.5而设高速级传动比是低速级的1.3倍，即： ，得 5、计算传动1）、各个参数说明： 、 、I、II、III 轴的转速（） 、 、I、II、III轴的输入功率（） 、 、I、II、III轴的输入转矩() 电动机实际输出功率（） 电动机满载转（）2）、各个轴转速的计算： 3）、各个轴功率的计算： 4)、各个轴扭矩的计算 将以上数据列表如下：轴号转速n功率P输出转矩T

6、传动比i电机轴14609.5261031轴114609.3361.032.91轴2501.728.96170.55224轴3223.988.26366.682.5主动星轮轴89.598.26880.49装置的运动和动力参数三、 传动件设计计算(一) 链传动设计P3=8.26 KW n3=223.98r/min已知条件： T3= 366.68Nm1 选择链轮齿数小链轮齿数 估计链速为0.68m/s，由表5.3取 19大链轮齿数 z2=iz1=2.5×19=47.5 取奇数为472 确定链节数初取中心距，则链节数为 = 取Lp=114节3 确定链节距p载荷系数=1小链轮齿数系数=1多排链

7、系数 =1链长度系数 =1.1由式 KW根据小链轮转速和，查图5-12，确定链条型号选 16A单排链 P=25.4mm4 确定中心距a 5 验算链速6 计算压轴力Q链条工作拉力 压轴力系数 由式5-13 压轴力(二) 圆柱齿轮传动设计计算1.高速级圆柱齿斜轮设计及计算1） 选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮40Cr调质： 大齿轮45正火： 其计算公式为： 接触疲劳极限 ：接触强度寿命系数 应用循环次数N： 接触强度最小安全系数：，则 许用弯曲应力 ：弯曲疲劳强度极限 ，双向传动乘0.7， 弯曲强度寿命系数 查（机械设计课本）图68弯曲强度尺寸系数 查（机械设计课本）图69 弯曲强度最小安全系数：

8、则： 2）、齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按，估取圆周速度， 小轮分度圆直径 齿宽系数按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 ， 在推荐值2040中选 大轮齿数： 圆整取85齿数比 传动比误差： 小轮转矩 ： 初选12°载荷系数K： 使用系数 动载系数 由推荐值1.051.4取齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2取齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2取载荷系数K 材料弹性系数 节点区域系数 螺旋角系数重合度系数 ，由推荐值0.850.92，取0.87，故=52.75齿轮模数m 按表6.6圆整m2mm标准中心距a 圆整后取：分度圆螺旋角：=13度小轮分度圆直径 ： 齿

9、宽b ，取整后：b=42大轮齿宽： 小轮齿宽 ： mm 3）、 齿根弯曲疲劳强度校核计算由（机械设计课本）式610 当量齿数 齿形系数 小轮 大轮应力修正系数 小轮 大轮重合度 ： 解得： 重合度系数解得：故 4）、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径： 根圆直径 ： 顶圆直径 5）、 低速级圆柱齿轮几何参数低速级：选择圆柱直齿轮1 选材齿轮材料，确定许用应力(1) 一般机器,速度不高,选用8级精度(GB10095-88)小齿轮材料：40Cr(调质处理) HBS 260大齿轮材料：45 (正火处理) HBS 210许用接触应力，由式6-6， 小齿轮的接触疲劳强度极限=700MPa.大齿轮接触疲劳

10、强度极限=550MPa.接触疲劳寿命系数 应力循环次数N 由式6-7 查图6-5得接触强度最小安全系数则许用弯曲应力计算 由式弯曲疲劳极限=378弯曲疲劳寿命系数 =1弯曲强度尺寸系数=1弯曲强度最小安全系数 =1.42 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度小轮分度圆直径齿宽系数查表6.9,按齿轮相对轴承位非对称布置取0.8小轮齿数 在推荐值20-40中选取27大轮齿数 =i=60.48 圆整为61齿数比u 传动比误差 小轮转矩T1T1=170549N.mm载荷系数K= 使用系数 =1.3动载系数=1.2齿间载荷分配系数 =1.1齿向载荷分布系数 =1.1载荷系数K=1

11、.6 材料弹性系数=189.8节点区域系数 =2.5重合度系数由推荐值0.87 =81.83模数m=d1=2.89 圆整为3分度圆直径圆周速度 与估取接近齿宽b mm 圆整为65mm大齿轮齿宽b2 b2=b小齿轮齿宽b1 b1=b2+(5-10)=703.齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-16 大小齿轮齿形系数 查表6.5 小轮YFa1 =2.57大轮YFa2 =2.27齿轮应力修正系数 查表6.5 小轮YSa1 =1.60大轮YSa2=1.73重合度重合度系数=0.25+0.75/=0.72 满足要求5. 齿轮其他主要尺寸计算大齿轮分度圆直径=267根圆直径顶圆直径四、 （插）联轴器的选择工作

12、情况系数 查表11.2则=T=1.561.03=82.39Nm 选TL型弹性块联轴器型号：许用转矩： 许用转速：n=5000r/min联轴器参数：D=160mmL=72mm五、 轴的设计计算(一) 齿轮上作用力计算高速级：1) 小齿轮圆周力径向力轴向力大齿轮圆周力径向力轴向力低速级：1) 小齿轮圆周力径向力2) 大齿轮圆周力径向力(二) 初步估计轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理由式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响，查表8-6 取A=115d=A=21.34mmd=A=30.06mmd=Amm(三) 轴的结构设计高速轴：1确定轴的结构方案由于是高速级，采用斜齿轮使传动

13、平稳，同时受力不大，考虑使用角接触球轴承。2确定各轴段直径和长度1段：由联轴器尺寸参数确定，d1=30mm,长度比b1=60mm 2段：为使半联轴器定位，轴肩高度h=c+(2-3)mm,孔倒角c取2mm,d2=40mm，b2=69mm3段：为便于装拆轴承内圈，d3>d2且符合标准轴承内径。查GB/T292-1994,轴承暂选型号为7209C， =45mm， b3=36轴承润滑方式选择:<1×105mm.r/min,选择脂润滑. 4段：d4=d3+(1-3)mm=47mm,b4=84mm5段：齿轮轴d5=59.5mm长度b5=50mm6段:d6=47mm b6=8mm7段：

14、该轴段直径d6=d3=45mm,长度等于滚动轴承宽度,即b6= 34mm3确定轴承及齿轮作用点位置如图所示,先确定轴承支撑点位置,查7009C轴承,其支点尺寸a=16mm,因此轴的支撑点到齿轮载荷作用点的距离L1=110mm,L2=38mm.高速轴受力简图1) 绘制轴的弯矩和扭矩图(1)求轴承反力H面V面 弯扭矩图 (2)求齿宽中点处弯矩V面 H面合成弯矩M扭矩TT=61.032) 按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩,取折合系数,则齿宽中点处当量弯矩轴的材料45号钢调质处理.由表8.2查得,由表8.7查得材料许用应力由式8-4得轴的计算应力为该轴满足强度要求(插)校核轴承则: 角接触球轴承边对

15、面安装则轴有左移的趋势，左边轴承被压紧则i. 计算当量动载荷,查表10.5并插值计算e=0.38而查表并插值x=0.44；y=1.47所以,查表10.5并插值计算e=0.40而查表并插值x=0.44；y=1.40fp=1.3所以,计算轴承寿命由式10-7 轴承寿命温度系数=1而三年大修时间轴承合适中间轴轴2的设计 1）、选取45号钢材作为轴的材料，调制处 2）、轴的结构设计 （1）确定各轴段长度和直径段 根据圆整（按照GB5014-85）,且符合标准轴承内径。查 GB/T292-1994,，暂选滚动轴承型号为7208C，其宽度B1=42。轴承润滑方式选择：，故选择脂润滑。 段 齿轮内轴段，为便

16、于拆装齿轮，取，略大于前面轴径；长度段d3=54mm b3=8mm段 安装齿轮，；长度。段 该段轴承与第一段基本相同，d5=40mm b5=52mm3）、确定轴承及齿轮作用力的位置； 4）、绘制轴的弯矩图和扭矩图 （1）、求轴承反力 H面： ； V面： ； (2)、求齿宽中点处弯矩 H面： V面： 扭矩T 5）、按弯扭合成强度校核轴的强度 当量弯矩： 轴的材料为45号钢，调质处理。由表查得，由表8.9查得许用应力 由式8-4算得轴的计算应力为： 轴承的校验 代号7208C；C=36.8KN； Cor=25.8KN； 角接触球轴承边对面安装则轴有右移的趋势，右边轴承被压紧则ii. 计算当量动载荷

17、,查表10.5并插值计算e=0.44而查表并插值x=0.44；y=1.28所以,查表10.5并插值计算e=0.46而查表并插值x=0.44；y=1.23fp=1.3所以,计算轴承寿命由式10-7 轴承寿命温度系数=1而1年大修时间轴承合适低速轴：1)确定轴的结构方案由于是低速级时受力大，考虑使用深沟球轴承，轴承采用脂润滑方式，这就使用挡油环。2)确定各轴段直径和长度1段：安装6401轴承d1=50mm b1=52mm2段：安装齿轮 d2=55mm, b2=62mm3段：d3=65mm, b3=8mm 4段：d4=55 mm, b4=30mm;5段：为便于装拆轴承内圈，d3>d2且符合标准

18、轴承内径。轴承暂选型号为2410，d5=50mm,其宽度 b5=60轴承润滑方式选择:<1×105mm.r/min,选择脂润滑.6段：为使链轮定位，同时考虑毡圈的直径,轴肩高度h=5mm d6=50 b6=60mm7段：为小链轮安装位置d7=40mm b7=58mm3）确定轴承及齿轮作用点位置L1=56 mm,L2=110mm.L3=115mm低速轴受力简图 (1)求轴承反力H面V面 (2) 求齿宽中点处弯矩低速轴弯扭矩简图V面 H面扭矩TT=366680 3) 按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩,取折合系数,则齿宽中点处当量弯矩轴的材料45号钢调质处理.由表8.2查得,由表8

19、.7查得材料许用应力由式8-4得轴的计算应力为该轴满足强度要求(插)校核轴承则: 无轴向力 A=0iii. 计算当量动载荷,计算轴承寿命由式10-7 轴承寿命温度系数而一年修小时间该轴满足强度要求。(四) 精确校核轴段疲劳强度考虑到低速轴上所受力比较大，所以校核轴的疲劳强度1) 选择危险截面通过观察计算，截面右边轴承左边缘是危险截面2) 计算危险截面工作应力截面4：截面弯矩 M=581.38N.m 截面扭矩 T1=198430 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面上弯曲应力 截面上扭剪应力 弯曲应力幅 弯曲平均应力 扭切应力幅和平均应力 3) 确定轴材料机械性能查表8.2，弯曲疲劳极限=0.054

20、) 确定综合影响因素轴肩圆角处消应力集中系数,根据r/d=1/50=0.02,D/d=55/50=1.1 由表8.9插值计算得配合处综合影响系数,根据d, ,配合H7/r6由表8.11插值计算得键槽处有效应力集中系数,根据表8.10插值计算得 尺寸系数根据d由图8-12查得轴肩处综合影响因素为：则取较大的：5) 计算安全系数由式8.13取安全系数由式8-6该截面安全。六、 键的选择与强度验算1) 高速轴键许用挤压应力查表3.2得=110 a) 联轴器上：由直径d=32mm选确定键长：满足2) 中速轴b) 斜（小）齿轮：由直径d=44mm选确定键长：合格c) 斜（大）齿轮：由直径d=44mm选确

21、定键长：满足3) 低速轴d) 斜（大）齿轮：由直径d=55mm选确定键长： 满足链轮：由直径d=40mm选确定键长：满足七、 减速器的结构和附件设计1) 减速器的箱体采用铸造（HT150）制成；2) 保证机体有足够的刚度,在轴承座中加肋，铸出凸台，便于轴承座旁的螺栓连接并增加刚度；3) 因其传动件速度小于12m/s，采用浸油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H取为40mm；4) 机体结构有良好的工艺性；铸件壁厚为8，内箱圆角半径为R=6；机体外型简单，拔模方便。5) 箱体底座加工成槽型，减少加工量，并安放稳定。附件设计：Ø 观察孔及观察孔盖在机盖顶部开有观察孔，检

22、查传动零件啮合、润滑及齿轮损坏情况，安放观察孔的地方突出2-4mm，以减少加工面；Ø 放油螺塞：放油孔位于油池最底处，箱底切除部分便于钻孔时防止刀具受力不均，加工不好，安放处突出2-4mm减少加工面，并用油圈加以密封。Ø 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处；油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出；也不能太高，防止与齿轮发生碰撞，并考虑铣刀铣的空间；Ø 通气器：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.Ø 启盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉

23、杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.Ø 定位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.Ø 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运。减速器机体结构尺寸如下：符号计算公式取值箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M18地脚螺钉数目a250 n=44轴承旁联接螺栓直径M14机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M8 视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）M8，至外机壁距离282216，至凸缘边缘距离262014外机壁至轴承座端面距离=+（510）52大齿轮顶圆与内机壁距离>1.210齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚77轴承端盖外径+（55.5）D为轴承外径102102125轴承旁联结螺栓距离尽量靠近，不可干涉102102125八、 减速器的润滑与密封1、齿轮润滑齿轮速度小于12m/s，采用浸油润油。高速级大齿轮浸油一个齿高的高度，低速级大齿轮浸油深度为20mm左右，符合要求2、滚动轴承的润滑1) 查机械设计表10.10，轴承的润滑方式由值确定。高速级 并定期加脂，补充脂的运动消耗。2) 采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱