机械设计课程设计带式输送机传动装置说明书单级圆柱齿轮减速器_输送带工作拉力为2800N_输送带工作速

1、机械设计课程设计带式输送机传动装置说明书单级圆柱齿轮减速器 输送带工作拉力为2400N 输送带工作速度为3m/s滚筒直径420mm一、传动方案拟定第一大组第五个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器（1） 工作条件：使用年限10年，每天工作16小时，载荷平稳，连续转动，单向运转。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=2.4KN；带速V=3m/s；滚筒直径D=420mm。 运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 运输条件，选用 Y系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：（1）传动装置的总效率（课程设计指导书P60 图2-4）：总=带2轴承齿轮联轴器滚筒

2、=0.96（0.99）30.970.990.96=0.859(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000总=24003/10000.859=8.38KW3、确定电动机转速：滚筒轴的工作转速：Nw=601000V/D=6010003/420=136.49r/min根据（课程设计指导书表2-3）中推荐的合理传动比范围，取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=35，则合理总传动比I的范围为Iz=620，故电动机转速的可选范围为nd=inw=（620）136.49=818.942729.8r/min由（课程设计指导书表3-1) 用的电动机型号综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传

3、动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案2适中。故选择电动机型号Y160M-4。4、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Y160M-4(课程设计指导书P67 图B)。其主要性能：额定功率：11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.0三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1460/136.49=10.072、分配各级传动比（1） 取i带=2.7（2） i齿=i总/i带=10.7/2.7=4.28四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=nm/

4、i带=1460/2.5=584(r/min)nII=nI/i齿=584/4.28=136.45(r/min)滚筒nw=nII=136.45(r/min)2、 计算各轴的功率（KW） PI=Pd带=8.380.96=8.04KW PII=PI轴承齿轮=8.040.990.97=7.72KW3、 计算各轴转矩Td=9550Pd/nm=95508.38/1460=17.22N/m TI=9550p1/n1 =9550x8.04/584=140.11N/m TII =9550p2/n2=9550x7.72/136.45=540.32N/m 五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普

5、通V带截型由课本表7-7得：kA=1.2 P=8.38KWPC=KAP=1.28.38=10.056KW据PC=10.056KW和n1=584r/min由课本P92 图7-10得：选用B型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速由课本表7-8，根据dd1ddmin取dd1=140mmdd2=i带n1dd(1-)1/n2=587.21mm由课本表7-8，取dd2=600mm带速V：V=dd1n1/601000=1401460/601000 =4.28m/s（3） 确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2373.1mm根据课本

6、表7-2选取相近的Ld=2300mm确定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(2300-2373.1)/2=463.45mm(4)验算小带轮包角1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a=1800-57.30(600-140)/463.45=123.1301200（适用）（5）确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本表7-3得 P1=283KWi1时单根V带的额定功率增量.据带型及i查表7-4得 P1=0.46KW查表7-5，得K=0.89；查1表10-4得 KL=1Z= PC/(P1+P1)KKL=10.056/(2.83+0.46) 0.861=3.55 (

7、取4根) (6) 计算轴上压力由课本表7-1查得q=0.17kg/m，F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x10.056/4x4.28x(2.5/0.89-1)+0.17x（4.28）2=534.69kN则作用在轴承的压力FFQ=2ZF0sin(1/2)=24534.69.3sin(140/2)=3293.69N2、齿轮传动的设计计算（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。查阅表8-3，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260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS；精度等级：运输机是一般机器

8、，速度不高，故选8级精度。(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿=4.28取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=4.28 20=85.6取z2=86 由课本表8-6取d=1(3)转矩T1T1=9.55106P1/n1=9.551068.38/1460=54814.38N/mm(4)载荷系数k : 取k=1.2(5)许用接触应力HH= Hlim ZN/SHmin 由课表8-23查得：Hlim1=610Mpa Hlim2=515Mpa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=60njtn

9、 计算N1=60473.331030018=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查1课本图8-23中曲线1，得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=Hlim2ZN2/SHmin=515x1/1=515Mpa故得：d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3=50.96mm 模数：m=d1/Z1=50/20=2.5mm取课本表8-1标准模数第一数列上的值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度 bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆

10、直径：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.586mm=215mm齿宽：b=dd1=1.50mm=50mm取b2=50mm b1=55mm（为补偿安装误差，通常使小齿轮齿宽略大一些）(7)复合齿形因数YFs 由课本图8-25得：YFS1=2.81,YFS2=2.22 (8)许用弯曲应力bb根据课本表8-9bb= bblim YN/SFmin由课本1图8-9得弯曲疲劳极限bblim应为： bblim1=190Mpa bblim2 =170Mpa由课本1图6-42得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =

11、1.3计算得弯曲疲劳许用应力为bb1=bblim1 YN1/SFmin=190/1.3=146Mpabb2= bblim2 YN2/SFmin =170/1.3=131Mpa校核计算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=53.77Mpa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=42.48Mpa bb2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+215)/2=132.5mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度V=n1d1/601000=3.14140584/601000=4.28m/s因为V6m/s，故取8级精度合适 六、轴的设计计算 从动

12、轴设计 1、选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为45号钢，调质处理。查2表13-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知：b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查2表13-5可得，45钢取C=118 则d118(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm 3、齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩：T=9.55106P/n=9.551062.5

13、3/121.67=198582 N 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=2198582/195N=2036N 径向力：Fr=Fttan200=2036tan200=741N 4、轴的结构设计 轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。 （1）、联轴器的选择 可采用弹性柱销联轴器，查2表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器：3582 GB5014-85 （2）、确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承

14、靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。 （3）、确定各段轴的直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45m

15、m. (4)选择轴承型号.由1P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm. (5）确定轴各段直径和长度段：d1=35mm 长度取L1=50mmII段:d2=40mm 初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm.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20mm，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，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-

16、L=50-2=48mm段直径d4=50mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm段直径d5=52mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm(6)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=195mm求转矩：已知T2=198.58N?m求圆周力：Ft根据课本P127（6-34）式得Ft=2T2/d2=2198.58/195=2.03N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Ft?tan=2.03tan200=0.741N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/

17、2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=0.37962=17.76N?m截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1.01962=48.48N?m(4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N?m(5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=198.58N?m(6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取=0.2，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=

18、51.632+(0.2198.58)21/2=65.13N?m(7)校核危险截面C的强度由式（6-3） e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1453=7.14MPa -1b=60MPa该轴强度足够。 主动轴的设计 1、选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为45号钢，调质处理。查2表13-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知：b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa 2、按扭转强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： dC 查2表13-5可得

19、，45钢取C=118 则d118(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm 考虑键槽的影响以系列标准，取d=22mm 3、齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩：T=9.55106P/n=9.551062.64/473.33=53265 N 齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=253265/50N=2130N 径向力：Fr=Fttan200=2130tan200=775N 确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 ，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定

20、 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位， 4 确定轴的各段直径和长度初选用6206深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长36mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(2)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=50mm求转矩：已知T=53.26N?m求圆周力Ft：根据课本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=253.26/50=2.13N求径向力Fr根据课本P127（6-35）式得Fr=Ft?tan=2.130.36379=0.76N两轴承对称LA=LB=50mm(1)求支反力FAX、FBY、FA

21、Z、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2) 截面C在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38100/2=19N?m(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1.065100/2=52.5N?m(4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83N?m(5)计算当量弯矩：根据课本P235得=0.4Mec=MC2+(T)21/2=55.832+(0.453.26)21/2=59.74N?m(6)校核危险截面C的强度由式（10-3）e=Mec/（0.1d3）=59.74x10

22、00/(0.1303)=22.12Mpa-1b=60Mpa此轴强度足够（7） 滚动轴承的选择及校核计算 一从动轴上的轴承根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h (1)由初选的轴承的型号为: 6209, 查1表14-19可知:d=55mm,外径D=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷C=31.5KN, 基本静载荷CO=20.5KN, 查2表10.1可知极限转速9000r/min （1）已知nII=121.67(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.6

23、3x1083=682N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N(3)求系数x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根据课本P265表（14-14）得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 预期寿命足够 二.主动轴上的轴承: (1)由初选的轴承的型号为:6206 查1表14-19可知:d=30mm,外径D=62mm,宽度B=16mm,基本额定动载荷C=19.5KN,基本静载荷CO=111.5KN, 查2表10.1可知极限转

24、速13000r/min 根据根据条件，轴承预计寿命Lh=1030016=48000h （1）已知nI=473.33(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1129N根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N(3)求系数x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根据课本P265表（14-14）得e=

25、0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 预期寿命足够 七、键联接的选择及校核计算1根据轴径的尺寸，由1中表12-6高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键836 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 1445 GB1096-79轴与联轴器的键为：键1040 GB1096-792键的强度校核 大齿轮与轴上的键 ：键1445 GB1096-79bh=149,L=45,则Ls=L-b=31mm圆周力：Fr=2TII/d=2198580/50=7943.2N挤压强度： =56.93125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度： =36.60120MPa= 因此剪切强度足够

26、键836 GB1096-79和键1040 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。八、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算1、减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M181.5油面指示器选用游标尺M12起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳.放油螺塞选用外六角油塞及垫片M181.5根据机械设计基础课程设计表5.3选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M1830,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M8X12,材料Q235低速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱体的主要尺寸

27、： (1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1= 4.0625 取z=8 (2)箱盖壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8 (3)箱盖凸缘厚度b1=1.5z1=1.58=12 (4)箱座凸缘厚度b=1.5z=1.58=12 (5)箱座底凸缘厚度b2=2.5z=2.58=20 (6)地脚螺钉直径df =0.036a+12= 0.036122.5+12=16.41(取18) (7)地脚螺钉数目n=4 (因为a250) (8)轴承旁连接螺栓直径d1= 0.75df =0.7518= 13.5 (取14) (9)盖与座连接螺栓直径 d2=(0.5-0.6)df =0.55 18=9.9 (取10) (10)连接螺栓d2的间距L=150-200 (11)轴承端盖螺钉直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)检查孔盖螺钉d4=