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文档简介
设计说明书统一模板机械设计课程设计说明书设计题目 带式运输机传动系统设计学 院 包装与材料工程学院专 业 印刷工程姓 名 孙明芝班 级 印刷1102 班学 号指导老师最终评定成绩
江湘颜课程设计任务书2012~2013学年第2 学期包装与材料工程 学院 印刷工程 专业 印刷1102 班课程名称: 机械设计基础设计题目: 带式运输机传动系统的设计完成期限:自 2013年 6 月 9 日至 2013 年 6 月 16日共1 周设计任务:设计带式输送机的传动系统。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。1、原始数据带的圆周力F/N 带速v(m/s) 滚筒直径D/mm内 2800 1.7 450容及2、工作条件任 常温下连续工作、单向运转;空载起动,工作载荷平衡;两班制(每班工务 作8h),要求减速器设计寿命为 8年,中批量生产;输送带速度允许误差为±5%,三相交流电源的电压为 380/220V。3、工作量要求1)完成设计计算说明书一份;2)完成A0或A1装配图1张;3)课程设计结束后组织答辩起止日期工作内容进度2013.6.9~12编写设计计算说明书安排2013.6.13~16绘制装配图3主要 [1] 刘扬等.机械设计基础.北京:北京交通大学出版社, 200810参考[2]王洪等.机械设计课程设计.北京:北京交通大学出版社,2010资料成大先.机械设计手册.北京:化学工业出版社,2010指导教师(签字): 江湘颜 2013年6月2 日系 主 任 ( 签 字 ) : 银 金 光2013年6月3日目 录一、拟定传动方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4二、选择电动机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5三、计算传动装置总传动比及分配各级传动比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7四、确定传动装置的运动和动力参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.8.五、传动零件的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.10六、轴的设计与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.15七、轴承的选择与计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.20八、键连接的选择和校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22九、联轴器的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24十、箱体的结构设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25十一、减速器附件的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27十二、润滑和密封⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30十三、课程设计小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314十四、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 32一、传动方案图1—1带式输送机传动系统简图1—电动机;2—联轴器;3—单级柱齿轮减速器;4—链传动;5—滚筒;6—运输带(一)技术数据5运输带工作拉力运输带工作速度转筒直F/Nv/m.s-1径D/mm28001.7450(二)工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转;起动载荷为名义载荷的 1.25倍,工作时有中等冲击;三班制(每班工作 8h),要求减速器计算寿命为八年,大修期为2~3年,大批量生产;输送带工作ν的允许误差为±5%,三相电源的电压为380/220V。二、电动机的选择计算内容和说明61.电动机的类型按工作要求和工作条件,选用一般用途的 Y系列三相交流异步电动机,它为卧式封闭结构2.电动机容量的选择根据已知条件,工作机所需要的有效功率为 :Pw=Fv=28001.74.76(kw)10001000传动装置的总效率(包括工作机效率) η:参考资料【2】的表3—3得:η链——滚子链效率η链=0.92η滚筒——运输机滚筒η滚筒=0.96η齿——齿轮效率η齿=0.98η联——联轴器效率η联=0.99η轴——滚动轴承效率η轴=0.99传动装置的总效率η:01=η联=0.9912=η轴×η齿=0.99×0.98=0.970223=η轴×η链=0.99×0.92=0.91083w=η轴×η滚筒=0.99×0.96=0.9504η=η01×η12×η23×η3w=0.99×0.9702×0.9108×0.9504=0.8314工作时,电动机所需功率为:Pd=pw=4.76=5.73(kw)η 0.8314由参考资料【2】表12-1可知,满足Pe≥Pd条件的Y系列三相交流异步电7动机额定功率 Pe应取为7.5kw。3.电动机转速及型号的确定根据已知条件,可得输送机滚筒的工作转速 nw为n w=60 1000v=6010001.7r/min≈72.2r/minD3.14450为了便于选择电动机的转速, 先推算电动机转速的可选范围。 由参考资料【2】表3-4查得链传动常用比为范围i1'2~4,闭式圆柱齿轮传动i2'3~5,则总传动比的合理范围为i'=6~20,故电动机转速的可选范围为:nd=i'1×nw=[(6~20)×72.2]r/min=433.2~1444r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min,由参考资料[1]表12-1和12-2查出有二种适合的电动机型号,其技术参数及传动比的比较见下表 2-1:方案电动机额同步满总外轴型号定转速载传伸外功转动轴伸率速比i径D长P/k/度Eewmm/mm1Y167.75719.90L-42505011082Y167.5100097013.4211080M-4363Y137.51500144019.38802M-944表2-1由表得方案 2选用的的电动机转速高、质量轻、价格低,所以选择Y160M-6电动机。由参考资料【2】查表12-2查得尺寸如表2-2:ABCDEFGHKAAAHBLBCDDB22111332326514137132587001640225055500800三、计算传动装置总传动比和分配各级传动比计算内容和说明91.传动装置总传动比由选定的电动机的满载转速和输送机滚筒的工作转速,可得带式输送机传动系统的总传动比为:nm970ia13.43nw72.22.分配各级传动比由传动系统方案知 i01=1,取链传动的传动比 i链=3,则圆柱齿轮的传动ia13.434.48。比i齿轮3i链即i01=1;i12=4.48:i23=3四、 计算传动装置的运动和动力参数10计算内容和说明传动系统的运动和动力参数计算一般按由电动机至工作机之间的传递的路线推算出各轴的运动和动力参数,并将各轴从高速级向低速级依次编号为电动机轴、 Ⅰ轴、Ⅱ轴 、卷筒轴 。则传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。电动机轴为0轴n0=nm=970r/min P0=Pd=5.73kwT0=9550×p0=9550×5.73n0 970减速器高速轴为 1轴n1=n0=970=970r/mini10 1p1=p0η01=5.73×0.99=5.37kwT1=9550×p1=9550×5.37n1 970减速器低速轴为 2轴n2=n1=970=216.5r/mini12 4.48P2=P1η12=5.37×0.9702=5.21kwT2=9550×p2=9550×5.21=n2 216.5滚筒为3轴n3=n2=216.5=72.17r/mini23 3P3=P2η23=5.21×0.9108=4.75kwT3=9550×p3=9550×4.75n3 72.17将上述计算结果列于表 4—1中11表4-1 动力参数计算结果轴号电动机单级圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴3轴功率p/kw5.735.375.214.75转矩T/(n.m)56.4152.87229.82628.55传动比i14.483转速n/(r/min)970216.572.17五、传动零件的设计(一)滚子链传动的设计121、链轮齿数Z1、Z2的确定考虑链在小链轮包角的大小和啮合齿数的多少选取 i=3假设链速度为3~8根据参考资料【1】表11-4可选取:小链轮Z1=21大链轮齿数Z2=3×21=632、确定计算功率 Pc计算功率Pc是根据传递的功率 P并考虑到原动机种类和载荷二确定, 即:Pc=KAP式中:K——工作情况系数,见参考资料【1】表11-5A3、链节距p和排数p0
kApkZkLkP式中:P—传递功率(kw) p=5.73kwKA—工作情况系数(参考资料【1】见表11-5)KA=1.3K—小链轮齿数系数(参考资料【1】见表11-6)Z1.081.08z21z1919KL—链长系数(参考资料【 1】见表11-6),其中在后面算得 Lp=1220.260.26LP122kL1.05100100KP—多排链时的排数系数(参考资料【1】见表11-7)kp=1将以上值代入公式:p0≥kAp=1.3×5.73=6.37KWkZkIkP1.114×1.05×1查参考资料【1】表11-1得应选10A链号25.415.875节距:p链号16134、中心距a和链条长度Lp初选中心距a0=40p链节数LPLp=L2z1z22a0z2z1p123.1p2p2a0为了避免使用过度链节Lp将取为122pLpz1z2Lpz1z22z2z12中心距a862642225、验算链速v,确定润滑方式v=n1z1p=970×21×15.875=5.39m/s<15m/s60×100060×1000所以齿数满足要求按链速v和链接距p,由参考资料【1】图12-21可选择油浴润滑6、链条对轴的压力 FQFQ=(1.2~1.3)F式中:F为链条是有效工作拉力 ,其大小为F=1000Pcu则FQ=(1.2~1.3)×2800=3360~3640(二)齿轮传动设计1、选择圆柱直齿轮进行设计带式输送机的工作载荷比较平稳,对减速器的外廓尺寸没有限制,为了便于14加工,采用软齿面齿轮传动。选用小齿轮:45钢,调质处理,HBS1=250大齿轮:45钢,正火处理,HBS2=1902、参数选择(1)由于采用软尺面闭式传动故齿数取 Z1=21,Z2=i12×Z1=21×5=105(2)根据参考资料【1】工况表12—3,取载荷系数K=1.4(3)由于是单机齿轮传动,且两支承相对齿轮为对称布置,两轮均为软齿面查表11—5,取齿宽系数d1.0(4)采用单级减速传动,参考资料【2】表3-4:齿数比u=i01=53、确定许用应力小齿轮的齿面平均硬度为 250。许用应力可根据参考资料【 1】表12—6通过线性插值来计算,即Hlim1=480+0.93(HBS-135)=480+0.93×(250-135)=586.95MPaFlim1=190+0.2(HBS-135)=190+0.2×(250-135)=213MPa大齿轮的齿面平均硬度为190。许用应力可根据参考资料【1】表12-6通过线性插值来计算,即Hlim2=420+0.93(HBS-135)=480+0.93×(190-135)=531.15MPaFlim2=160+0.2(HBS-135)=190+0.2×(190-135)=201MPa根据参考资料【1】工况表12—7查得,接触疲劳强度的最小安全系数 SHlim=1.0,则两齿轮材料的许用接触应力分别为:[бH1]= бHlim1/SHlim=586.95/1.0=586.95]=бHlim2/=[бH2SHlim531.15/1.0=531.154、计算小齿轮的转矩由上式知小齿轮的转矩 T1=9.55×106P/n=9.55×106×5.73/970=56.41N.m5、按齿面接触疲劳强度计算15取较小的许用接触应力代入式( 11—7)中,得小齿轮的分度圆直径为d12.323KTu1Z21EduH22.3231.447.951035.021189.82mm53.2mm1.05.02491齿轮模数为md153.22.53mm,取标准模数m=2.5mmz1216、计算齿轮的主要几何尺寸d1 mz1 2.5 21 52.5mmd2 mz2 2.5105 262.5mmda1 z1 2ham 21 21 2.5 57.5mmda2z22ham105212.5267.5mmad1d252.5262.52157.5mm2bdd11.052.552.5mm故 取 b2=52.5mm,b1=b2+(5 ~10)=52.5+6=58.5mm7、按齿根弯曲疲劳强度校核,确定有关系数如下(1)齿形系数YFaY=2.76Y=2.176查考资料【1】表12-5得:Fa1Fa2应力修正系数YSa查考资料【1】表12-5得:YSa1=1.56YSa2=1.794代入下式F12KTY1Fa1YSa121.447.951032.761.56bm2z169322144.3MPa[F1]313.2MPadmr/min8、齿轮结构设计由于小齿轮x(dfd)/2h'(46.4550)/23.53.75mm,x2.5m,则小齿轮采用齿轮轴,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直径:d 55mm轮毂直径:d1 1.6d 88mm16轮毂长度:l(1.2~1.5)b266mm轮缘内径:D1df2025628240mm轮缘厚度:0=(2.5~4)m(6.25~10)mm,取0=8mm腹板厚度:C0.3b10.34614(mm)目 录(字体为黑体,三号,)171 设 计 任 务 ( 字 体 为 黑 体 , 三号)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 传动方案分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 23 原动件的选择与传动比的分配⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 23.1原动件的选择(字体为仿宋,小四号,)⋯⋯18设计任务(字体为黑体,三号,)(正文用宋体,小四,段落间距为 20磅)设计任务如图1.1所示,为用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。运输机两班制连续工作,工作时有轻度震动。每年按 300天计算,轴承受命为齿轮寿命的三分之一以上。已知数据:传送带滚动转速/(r/min):110减速器输入功率/KW:3.6使用期限/年:61电机 2.V带传动 3齿轮传动4联轴器 5.运输带(字体宋体,5号)图1.1带式传动系统示意图19传动方案分析合理的传动方案,首先应满足工作机的性能要求,其次应满足工作可靠,转动效率高,结构简单,结构紧凑,成本低廉,工艺性好,使用和维护方便等要求。任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要多方面来拟定和评比各种传动方案,统筹兼顾,满足最主要和最基本的要求,然后加以确认。本传动装置传动比不大,采用二级传动,带传动平稳、吸振且能起过载保护作用,故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台单级直齿圆柱齿轮减速器,轴端连接选择弹性柱销联轴器。原动件的选择与传动比的分配3.1原动件的选择(字体为黑体,小三号,)设计任务要求减速器的输入功率为 3.6kw。而传动装置的效率:=η1·η2·η3·η4·η5=0.95×0.95×0.99×0.99×0.96=0.85式中:η1-----V型带传动效率η2-----齿轮传动效率η3-----滚动轴承的效率η4-----联轴器的效率η5-----运输机平型带传动效率常见机械效率见参考资料 [2]附
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