课程设计设计一带式输送机传动装置000001

1、机械设计计算课程设计 一、题目：设计一带式输送机传动装置1、工作条件：连续单向运转，工作时有轻微的振动，使用期10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴运转速度允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。二、原始数据：题号输送机的牵引力F/KN输送带的速度v/(m/s)输送带的滚筒直径D/mm6A5.40.8420三、传动简图：4、 设计要求及工作量： 根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的计算及选择；减速器箱体结构及附件的设计；绘制装配图和零件工作图。 5、 设计的方法

2、和步骤：1、 方案的拟定： V带传动承载能力低，传动相同的转矩时比其他的机构的尺寸大，因此把电动机放在高速级，执行机构放在低速级，以便获得较为紧凑的结构尺寸，又能发挥其传动平稳、噪声小、既有缓冲吸振的作用。2 电动机的选择：2.1类型和结构型式的选择：2.1.1工作机所需功率：PW=5.4×0.8=4.32KW2.1.2 V带的传动效率：n1 =0.96 ，滚动轴承的传动效率（一对） n2 =0.99，闭式齿轮的传动效率n3=0.97，联轴器的效率n4=0.99，传动滚筒效率n5=0.96。总的传动效率 n=0.96×0.994 ×0.972 ×0.99

3、 ×0.96=0.8252.1.3电动机所需功率Pd=4.32/0.825=5.23KW2.1.4确定工作机的转速 nw =60×1000×0.8/420/3.14=36.38r/min2.1.5通常V带传动的传动比范围为i1=24；二级圆柱齿轮减速器为i2=840，则总传动比的范围为i=16160，因此电动机转速可选范围为n=（16160）×36.38=5825820。根据上面计算所选的电动机为电动机型号额定功率满载转速启动转矩最大转矩Y132S45.5kw1440r2.2kN2.3KN3、 确定各传动装置的传动比3.1总传动比 ia=nm/nw=14

4、40/36.38=39.58 对于同轴式圆柱齿轮减速器的传动比可按下列公式 i1=i2=可以取V带传动的传动比 i0=3，则加速器的传动比 i=ia/i0=39.58/3=13.19,i1=i2=3.63。4、 计算传动系统的运动和动力参数0轴（电机轴）P0=Pd=5.23KW N0=Nm=1440r/min T0=9550×P0/n0=9550×5.23/1440=34.69N·M1轴（高速轴）P1=P0xn1=5.23x0.96=5.02kw N1=N0/i01=1440/3=480r/min T1=9550×P1/N1=9550×5.02

5、/480=100N·M2轴（中间轴）P2=P1xn12=P1xn2xn3=5.02x0.99x0.97=4.82kw N2=N1/i12=480/3.63=132.2r/min T2=9550×P2/N2=9550×4.82/132.2=348.2N·M3轴（低速轴）P3=P2xn23=P2xn2xn3=4.82x0.99x0.97=4.63kw N3=N2/i23=132.2/3.63=36.42r/min T3=9550×P3/N3=9550×4.63/36.42=1214N·M4轴（滚筒轴）P4=P3xn43=P2xn

6、4xn3=4.63x0.99x0.99=4.54kw N4=N3/i34=36.42/1=36.42r/min T4=9550×P4/N4=9550×4.54/36.42=1190.5N·M根据以上数据可以列表如下：轴名功率p/kw转矩（N·M）转速（r/min）传动比效率输入输出输入输出电机轴5.2334.6911403 0.96高速轴5.024.97100994803.630.96中间轴4.824.773483451323.630.96低速轴4.634.581214120236.4210.98滚筒轴4.542.9711901143364.25、 传动

7、零件的设计 5.1 V带的设计 1 确定计算功率Pca(由表8-7查的KA=1.2) Pca=KA·p=1.2x5.5=6.6kw2 确定V带的截型，由图8-10选用A型3 确定带轮基准直径（查表8-11和8-8） 取得 dd1=90mm 验算带速V为 V=3.14xdd1xN0/60/1000=6.78m/s 因为5m/s<V=6.78m/s<25m/s 故合格4 计算大带轮的直径dd2=idd1=3x90=270mm 查表取得dd2=280mm5 实际传动比 i=280/90=3.116 传动比误差比Ai=（3.11-3）/3x100%=3.7%<5% 满足要求

8、5.2 确定V带的基准长度Ld和中心距a1由估算公式得 0.7（dd2+dd1）a02（dd2+dd1）得 259a0740 取得 a0=500mm2 确定带长由此可取Ld0=1600mm3计算实际中心距 5.3 1 验算包角a1=180°-（Ld-Ld0）*57.3°/a=158.2 （其中a1>90°）确定V带的根数Z=Pca/Pr=Pca/(P0+0)/KL/Ka由表8-4a和表8-4b得P0=1.0641kw 0=0.17kw由表8-5得：ka=0.95 由表8-2得：KL=0.99 因此Z=5.68 在这里取Z=6（即V带轮去六根）5.4确定初拉力

9、（F0）minF0=Pcax500x（2.5/ka -1）/VZ+qv2由表8-3得：q=0.1kg/m因此（F0）min=137N5.5计算压轴力Fp 压轴力的最小值为（Fp）min=2*Z*（F0）min*sin（a/2）=1614N 5.6 普通v带轮的结构应满足的要求： （1）质量小，结构工艺性好、无过大的铸造内应力。 （2）质量分布均匀，转速高时要经过动平衡。 （3）轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为3.2），以减少带的磨损。 （4）各轮槽的尺寸和角度应该保持在一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 5.6.1带轮的材料（1） 主要采用材料的牌号为HT150和HT200。（2） 转

10、速较高时采用铸钢。（3） 小功率时可以铸铝或塑料。根据以上的计算及V带轮的材料特点本设计采用铸钢。关于V带轮的选择，本设计选择B型带轮，其带轮的相关参数如下表：槽型轮槽数轮缘宽度B孔径dB612032（参考文献 GB 104121989）6 、直齿圆柱齿轮的设计6.1各齿轮齿数的确定1由表可知输入功率P1=5.02kw，小齿轮的转速为480r/min，由传动比可知，它们的齿数比为1：3.632输送带为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。3材料选择，选择小齿轮为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料的硬度差相差40HBS。4可以初步选择小

11、齿轮的齿数z1=24，大齿轮的齿数z2=24*3.63=87.12（圆整取z2=88）由此可以计算出齿数比i=z2/z1=88/24=3.67根据上式可以计算出传动比误差 =（3.67-3.63）/3.63 *100%=1.1%<5% 因此合格6.2按齿面强度设计1 试选载荷系数 Kt=1.32计算小齿轮的传递转矩 T1=9550*105*5.02/480=100*103N·mm3由表10-7选择齿宽系数=14由表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.8MP1/25由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触强度极限=550MP6计算应力循环次数 B1=60*N1*j*Lh

12、=60*480*1*2*8*300*10=1.382*109B2=B1/3.63=3.8*1087 由图10-19取得接触疲劳寿命系数 KHN1=0.9，KHN2=0.948 计算接触疲劳许用应力（取失效概率为1%安全系数S=1）1= KHN1*/S=0.9*600=540MP2=KHN2*/S=0.95*550=522.5MP6.3计算1 计算小齿轮分度圆直径d1t，代入中较小的值d1t2.32=2.32=64.88mm2 计算圆周速度V V=d1tN1*480/60/1000=1.63m/s3 计算齿宽b b=.d1t=64.88mm4 计算齿宽与齿高之比b/h模数 mt=d1t/z1=6

13、4.88/24=2.7mm齿高 h= 2.25mt=2.25*2.7=6.0825mm b/h=64.88/6.0825=10.675 计算载荷系数根据V=6.78m/s，7级精度，由图10-8查的动载荷系数kv=1.28直齿轮KHa=KFa=1由表10-2查得使用系数KA=1由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时。KH=1.426 由b/h=10.67，KH=1.426 查图10-13得KF=1.35; 故载荷系数 K=KA*KV*KHa*KH=1*1.1*1.426=1.56866 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径 d1=d1t=64.88=69.07mm7计算模数

14、m m=d/z1=69.07/24=2.886.4 按齿根弯曲强度设计1 由图10-20C 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MP,大齿轮的弯曲强度极限 =380MP2 由图10-18取得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85, KFN2=0.88;3 计算弯曲疲劳强度许用应力（取弯曲疲劳安全系数S=1.4）1=KFN1*/S=0.85*500/1.4=303.57MP2=KFN2*KFN2/S=0.88*380/1.4=238.86MP4 计算载荷系数 K=KA*KV* KFa*KF=1*1.28*1*1.35=1.7285 查取齿形系数 由10-5查得YFa1=2.65 YFa2=2.166

15、 查取应力校正系数 由表10-5 查得 YSa1=1.58， YSa2=1.817 计算大、小齿轮的YFa* YSa/并加以比较YFa1* YSa1/1=2.65*1.58/303.57=0.013179YFa2* YSa2/2=2.16*1.81/238.86=0.016378设计计算m=2.14可取由弯曲强度得的模数2.14就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度得的分度圆直径d1=69.07mm，小齿轮齿数z1=69.07/2=28大齿轮齿数Z2=3.63*28=101.64 取整数z2=1026.5几何尺寸计算1 计算分度圆 d1=z1*m=28*2.5=70mmd2=z2*m=10

16、2*2.5=255mm2 计算中心距 a=（d1+d2）/2=（70+255）/2=162.5mm3 计算齿轮的宽度 b=d1=1*70=70mm其中取得B2=70mm，B1=75mm。在齿轮的设计中不仅要考虑到机构的设计，还要综合考虑经济性、可加工性能的要求。7 轴的有关设计1 选择轴的材料为45钢调制处理2 按扭矩强度条件计算 轴的直径公式为d得到 d此时A0 应取最大值，且对于直径大于100mm的轴，有一个键槽时直径上增大7%，对于直径d100mm的轴，有一个键槽时直径增大5%7%，有两个键时直径增大增大10%15%,然后圆整，在这里A0应该取112。0主轴（电机轴）的轴径 查表所得d=

17、28mm1 轴（高速轴）的轴径 d1=112=112=24.5mm对于一轴来说有两个键槽，因此得 d1=24.5×（1+10%）27mm2 轴（中间轴）的轴径 d2=112=11237由于有两个键槽所以经过修正得d2=37×（1+10%）40mm3 轴（低速轴）的轴径d3=112 56.3mm由于有两个键槽所以经过修正得到d3=56.3×（1+10%）=62mm4 轴（滚筒轴） d4=56mm由于有两个键槽所以经过修正得到 d4=56×（1+10%）=62mm在轴的设计中要求所设计轴的直径不能低于轴计算的最小直径。8 联轴器的选择 1对中、小型减速器来说

18、，输入轴、输出轴均可采用弹性柱销联轴器，这种联轴器制造容易，装拆方便，而且成本低，能缓冲减振，联轴器的型号按计算转矩并兼顾所连接两轴的尺寸选定，要求选定的联轴器允许的最大转矩不小于计算转矩，联轴器孔径应该与被连接两轴的直径匹配（即所选的联轴器必须与3轴（低速轴）、4轴（滚筒轴）相配）。 1、计算联轴器的计算转矩Tca=KATs （T为公称转矩N·M，KA为工作情况系数）根据表14-1.取KA =1.5Tca=1.5×1214=1821N·M 2、 型号选择从GB4323-84中查得LT10型弹性套柱销联轴器的许用转矩为2000N·M,许用转速为2300r

19、/min，轴径为6395mm之间 故合用。9、 箱体的相关尺寸设计 铸铁减速器箱体结构尺寸设计名称符号减速器类型及尺寸关系箱座壁厚 10mm箱盖壁厚 8mm地脚螺栓直径 df M18地脚螺栓数目n4箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度b112箱座底凸缘厚b225轴承旁连接螺直径d112箱盖与箱座连接螺栓直径d2M10轴承盖螺钉直径d38mm定位销直径d8mm箱盖肋厚m17mm箱座肋厚m8mm10 减速器的润滑方式的选择 减速器的润滑包括齿面副及轴承的润滑。良好的润滑方式可以降低传动件及轴承的摩擦功能、减少磨损、提高传动效率、降低噪声、改善散热、防止生锈。1 齿轮的润滑方式 齿轮传动的润滑大多采用是润

20、滑油润滑，润滑油在啮合面上会形成油膜，减少摩擦与磨损同时可以起到冷却的作用。因为传递的载荷很大所以，应该选择粘度较小的润滑油。为了保证轮齿啮合面的充分润滑应该选择浸油润滑，其中浸油深度不能小于10mm，最好的浸油深度为齿轮分度圆半径的1/61/3处。2 轴承的润滑方式轴承的润滑方式可以选择油飞溅润滑或脂润滑。根据本设计圆周速度的特点采用脂润滑方式。脂润滑的填充量为轴承空间的1/21/3,其中应该6个月更换一次。为了防止润滑油与润滑脂混杂，应该在轴承靠近箱体内壁一侧加上挡油板。六 校核1、 键的强度校核根据键的强度校核公式为=2×103T/kld ，（其中T为传递转矩，k为键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h。l为键的工作长度，mm，对于圆头平键来说l=L-b，d为轴的直径。为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MP。）1轴两键的校核 其中两键的规格分别为10×8×36，轴的直径为30mm 、12×8×50，轴的直径为40mm。1=2×100×103/0.5/8/（3610）/30=64MP<120MP=2×100×103/0.5/8/（5010）/30=33MP<120MP 故符合强度条件2轴两键的校核 其中两键的规格分别为14×9×50，轴的直径为4