机械设计课程设计-带式运输机传动装置(2).doc

机 械 设 计 课 程 设 计 计 算 说 明 书设计题目： 带式运输机传动装置 系 名： 机械工程系 专 业： 班 级: 设 计 者： 学 号： 指导教师： 日 期: 校 名: 一、传动方案的拟定二、选择电动机1、类型：y系列的三相异步电动机 2、功率的计算和额定功率的选择电动机所需工作功率:pd=pw/a kw 由电动机至运输带的传动总效率为：a=1*2*3*42*5 式中:1,2,3,4，5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的传动效率取1=0.96,2=0.98,3=0.97,4=0.99, 50.96则a =0.96*0.98*0.97*0.992*0.96=0.82 由pw=fv/1000w kw 取w=100% 所以：pw=fv/1000=3200*1.25/1000=4 根据 pd=pw 取 pw=4 kwpd=pw/a=4/0.82=4.88 kw3、选择电动机的转速 卷筒工作： nw=60*1000v/(d) r/min v=1.25 m./s 已知 .d=300 mm nw=60*1000*1.25/(3.14*300) =79.62 r/min则 推算 nd= nw *(2-4)*(3-6)= 79.62 * (6-24) =4771910 r/min 符合条件的是 nd=750,1000,1500 r/min方案型号额定功率（kw）电动机转速（n）r/min同步满载1y132s45.5150014402y132m265.510009603y132m285.5750720综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选用电动机型号为y132m26。y132m26额定功率（kw）启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩5.52.02.04、计算传动装置总传动比及其分配,各级传动比总传动比:i总=nm/n=960/79.62=12.06 分配传动装置传动比：i总=i0*i1=12.06v带传动比io=24,取io=3,又取i1=4.02三、传动系统参数的计算1,2,3,4，5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的传动效率取1=0.96,2=0.98,3=0.97,4=0.99, 50.961、各轴的输入功率及输出功率: （1）输入功率电动机轴输出功率：pd=4.88kw轴（小齿轮轴）：p1= pd*1*4=4.88*0.96*0.99=4.64 kw 轴（大齿轮轴）：p2= p1*2*3=4.64*0.98*0.97=4.41 kw滚筒轴：p3= p2*2*4=4.41*0.98*0.99=4.28kw （2）输出功率各轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98.轴（小齿轮轴）：p1输出= p1*2=4.64*0.98=4.55 kw 轴（大齿轮轴）：p2输出= p2*2=4.41*0.98=4.32 kw滚筒轴：p3输出= p2输出*2=4.32*0.98=4.23kw2、各轴转速电动机轴:nm=960 r/min轴：n1=nm/i0=960/3=320 r/min轴：n2=n1/i1=320/4.02=79.60r/min3、各轴的输入转矩和输出转矩（1） 输入转矩电动机轴输出转矩：td=9550pd/nm=9550*4.88/960=48.55 n.m轴:t1=td*i0*1*4=48.55 *3*0.96*0.99=138.43 n.m轴:t2=t1*i1*2*3=138.43*4.02*0.98*0.97=529.00n.m滚筒轴输入转矩:t3=t2*2*4=529*0.98*0.97=502.88n.m （1） 输出转矩各轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率0.98轴（小齿轮轴）：t 1输出= t 1*2=138.43*0.98=135.66 kw 轴（大齿轮轴）：t 2输出= t 2*2=529.00*0.98=518.42kw滚筒轴输出转矩:t3输出=t2输出*2*4=518.42*0.98*0.97=492.81n.m轴名功率p(kw)转矩t(n.m)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴4.8848.55960轴4.644.55138.43135.6632030.96轴4.414.32529518.4279.604.020.95滚筒轴4.284.23502.88492.8179.6010.97四、传动零件的设计计算计 算 及 说 明结 果1、带传动设计 设计要求：电动机输出功率p4.88kw，主动带轮转速n1=960r/min，从动带轮转速n2=320 r/min，两班制工作，小批量生产，单向连续运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，寿命6年，每年工作300天，大修期两年。中等规模机械制造厂，运输带速度允许误差3，带传动中心距a500mm。设计步骤：(1)计算功率pc由表5-9查得ka=1.2故pc=kap=1.24.88=5.86 kw (2)选取普通v带型号根据pc=3.6kw, n1=960 r/min,由图5-10，确定选用a型。(3)小带轮基准直径d1及大带轮基准直径d2由图5-10， d1=112140mm由表5-4，取d1=125mm由式5-9得d2= d1 * n1 *(1-)/ n2=125* 960* (1-0.02)/320=367.5mm由表54取d2=375mm实际从动轮转速：n2= n1*(d1/d2)=960*(125/375)=320转速误差：(n2n2 )/ n2(320-320)/32000.05，允许(4)验算带速=*d1* n1 /(60*1000)=3.14*125*960 /(60*1000)=6.28 m/s, 在525m/s范围内，带速合适。(5)确定带长和中心距0.7(d1+d2) a0 2(d1+d2)0.7(125+375)mm a0 2(125+375)mm350mm a0 120，合适 (7)v带根数z 由表55查得p11.38kw由表56查得p10.11kw由表57查得ka=0.92由表58查得kl1.01由式512得 z =pc / ( p1+p1)*ka *kl ) 5.86/(1.38+0.11)*0.92*1.01 = 4.23故取 z = 5(8)作用在带轮轴上的压力fq 查表5-1得q=0.10kg /m 由式5-18得单根v带的初拉力为 f0=500*pc*(2.5/k-1)/(z*v)+qv=500*5.86*(2.5/0.92-1)/(5*6.28)+0.1*6.28 =164.2n 作用在轴上的压力fq=2z*f0*sin(1/2)=2*5*164.2*sin(150.88/2)=1589.27n(9)带轮结构设计 采用碳素钢45#，轮副式式带轮2齿轮传动设计计算设计要求：传递功率p4.55kw（i轴输出功率），小齿轮转速n1=320r/min，传动比i = 4.02，小齿轮相对轴承对称布置，两班制工作，小批量生产，单向连续运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，寿命6年，每年工作300天。设计步骤：1）选择齿轮材料及精度等级采用闭式软齿面齿轮传动，选择小齿轮的材料为40cr，调质处理，齿面硬度为hbs=240260，大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度为220hbs（表66）。由表612选7级精度，要求齿面粗糙度ra1.60 3.2 m 。因两齿轮均为钢制齿轮，所以由机械设计基础p 645公式得d76.432）按齿面接触疲劳强度设计 （1）齿数z和齿宽系数yd 取小齿轮齿数z1=30，则大齿轮齿数z2=i*z1=4.02*30=120.6，圆整z2=120 实际传动比i0= z2/ z1=120/30= 4 传动比误差：(ii0)/i=(4.02-4)/4.02=0.5% 2.5% 可用。 齿数比：u = i0=4 由表610 取yd1.1(对称布置)（2）转矩t1 t1135.66n.m=1.36*105mm（i轴输出转矩）（3）载荷系数k由表6-7 取k=1.1（4）许用接触应力shshshlim*znt/sn 由图6-33c查得shlim1=775mpa，shlim2=520mpa由652公式得计算应力循环次数nn=60n r th=60*320*1*(16*300*6)=5.53*108n= n/i =1.38*108由图6-34查得接触疲劳寿命系数znt=0.9，znt=0.92通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠程度要求选用安全系数sh=1.0 所以计算两齿轮的许用接触应力：=shlim1* znt/sh=697.5mpa=shlim2* znt/sh =478.4 mpa故得d76.43=76.43 =69.13mm计算模数m= 2.30mm 由表61取标准模数为m=2.5mm3）校核齿根弯曲疲劳强度 由式 648得=y*y确定有关参数和系数：（1） 分度圆直径d=mz=2.5*30=75mm d=mz=2.5*120=300mmb =yd * d=1.1*75=82.5mm（2） 齿宽 取 b =85mm ， b=90mm，b=85mm（3）齿形系数y和应力修正系数y根据齿数 z=30，z=120 由表69查得y=2.52， y=1.625， y=2.16， y=1.81（4）许用弯曲应力由式653=由机械设计基础p图635c查得=290 m，=210 m由机械设计基础p图636查得k=0.88 ， y=0.9试验齿轮的应力修正系数y=2按一般可靠度选取安全系数s=1.25计算两轮允许用弯曲应力1=408.32 m2=302.4 m将求得的各参数代入式（6-49）f1=(2*k*t1)/（b*m2 *z1）*yfa1* ysa1=(2*1.1*1.36*105)/（85*2.52 *30）*2.52* 1.625=76.88f11f2=(2*k*t1)/（b*m2 *z2）*yfa2* ysa2=(f1 * yfa2* ysa2) / (yfa1* ysa1)=76.88*2.16*1.81/(2.52* 1.625)=73.40 f12故齿轮齿根弯曲疲劳强度足够4）计算齿轮转动的中心距a a=( z+ z)=*(30+120)mm=187.5 mm5）计算齿轮的圆周速度vv= / （60*1000） = = 1.26 m/s由机械设计基础p139表6-12知可选用7级、8级、9级精度的齿轮，所以该齿轮减速器中的齿轮，选7级。1、小带轮基准直径d1=125mm2、大带轮基准直径 d2=375mm3、带速：=6.28m/s4、带的基准长度ld=1800mm5、实际中心距a=492 mm6、小带轮包角150.88o7、v带根数z57、作用在带轮轴上的压力fq1589.27n1、小齿轮齿数z1=302、大齿轮齿数z2=1203、模数m=2.5mm4、压力角=20五、高速轴的设计计算 计 算 及 说 明结 果设计要求：用于带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器，减速器由电动机驱动，已知高速轴传递的功率p=4.64kw（i轴输入功率），转速n=320r/min，作用在齿轮上的转矩t=138.43n.m（i轴输入转矩），小齿轮分度圆直径d11=75mm，压力角=20，轮毂宽度b=90mm。设计步骤：1）轴的受力分析（参考课本p127式634、635、636）圆周力f=3076 n径向力f =f*tag=3076*tag20o=1119.6 n法向力f=f= f=f / cos=3076/cos20o =3273.4 n2）选择轴的材料并确定许用应力选择45#碳素钢、正火处理，由机械设计基础-p230表10-1查得强度极限 b=600mpa由表10-3查得许用弯曲应力 -1 b=55mpa3）确定轴输出端直径按扭转强度估算轴输出端直径查表10-2取c=110 d= c*=110*mm=26.82 mm考虑有键槽，将直径增大5%则d=26.82*(1+5%) = 28.16 mm此段轴的直径和长度应和联轴器相符，选取hl3型（机械设计手册p488-37型）弹性套栓销联轴器，其轴孔直径为30mm，和轴配合部分长度为70mm 故轴输出端直径d=30mm。4）轴的结构设计（1）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，因小齿轮和轴径相差较小，故与轴做成一体。两轴承以套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，左面用轴端挡圈轴向固定，平键联接作周向固定，轴做成阶梯形，联轴器、左套筒、左轴承从左面装入，右套筒、右轴承依次从右面装到轴上。（2）确定轴各段直径和长度l i段轴外伸端直径d = 30 mm，其长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些，取l=62mml ii段直径d=40mm(由械设计手册查得轮毂孔倒角c=2.5mm，取轴肩高度h=2 c=2*2.5mm=5mm，d= d+2h=30mm+2*5=40 mm，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距离而定，为此取ii段长为55mml 初选6309型深沟球轴承，其内径为45mm，外径为100mm宽度为25 mm，故iii段直径d3=45mm，考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁有一定的距离,取套筒长为20mm，故长度l=2520=45 mm 。l 段为小齿轮，直径为齿顶圆直径d4=m(z1+2)=2.5*(30+2)=80mm长度为小齿轮宽度l=b1=90mm。 l v段直径d5=d3=45mm，长度l5=l=45 mm。绘制轴的结构设计草图，由上述轴各段长度可算得轴承跨距l=155mm4）、按弯扭合成强度校核轴的强度（1）绘制轴受力简图a（2）绘制垂直面弯矩图b轴承支反力：frav = frbv = fr / 2=1119.6/2n=559.8n计算弯矩：截面c处的弯矩mcv= frav *=559.8*0.155/2=43.38 n.m（3）绘制水平面弯矩图c轴承支反力： frah = frbh = ft / 2=3076/2n=1538n截面c处的弯矩：mch=frah*l/2=1538*0.155/2n.m =119.2n.m（4）绘制合成弯矩图dmc=126.85 n.m（5）绘制合成弯矩图e转矩t= 138.43n.m（6）绘制当量弯矩图f 转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取=0.6 ，截面c处的当量弯矩为：m=151.62 n.m（7）校核危险截面c的强度b =151.62*103/(0.1*803)=2.96mpa55 mpa强度足够1、轴输出端直径：30mm。2、选6309型深沟球轴承。六、低速轴的设计计算 计 算 及 说 明结 果设计要求：用于带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器，减速器由电动机驱动，已知低速轴传递的功率p=4.32kw（轴输出功率），转速n=79.60r/min，作用在齿轮上的转矩t=518.42n.m，大齿轮分度圆直径d11=300mm，压力角=20，轮毂宽度b=85mm。设计步骤：1）轴的受力分析（参考课本p127式634、635、636）圆周力f=3456.13 n径向力f =f*tag=3456.13 *tag20o=1257.93 n法向力f=f= f=f / cos=3456.13/cos20o =3677.94 n2）选择轴的材料并确定许用应力选择45#碳素钢、正火处理，由机械设计基础-p230表10-1查得强度极限 b=600mpa由表10-3查得许用弯曲应力 -1 b=55mpa3）确定轴输出端直径按扭转强度估算轴输出端直径查表10-2取c=110 d= c*=110*mm= 41.65 mm考虑有键槽，将直径增大5%则d=41.65*(1+5%) = 43.73mm此段轴的直径和长度应和联轴器相符，选取tl7型（机械设计手册p488-37型）弹性套栓销联轴器，其轴孔直径为45mm，和轴配合部分长度为84mm 故轴输出端直径d=45mm。4）轴的结构设计（1）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，齿轮左面由轴肩和套筒，周向固定靠平键和过度配合，两轴承分别以轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，左面用轴端挡圈轴向固定，平键联接作周向固定，轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。（2）确定轴各段直径和长度l i段轴外伸端直径d = 45 mm，其长度应比联轴器轴孔的长度稍短一些，取l=80mml ii段直径d=55mm(由械设计手册查得轮毂孔倒角c=2.5mm，取轴肩高度h=2 c=2*2.5mm=5mm，d= d+2h=45mm+2*5=55 mm初选6311型深沟球轴承，其内径为55mm，宽度为29 mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁有一定的距离,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距离而定，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l=（2+20+29+55）mm=106mm。l iii段直径(齿轮孔)d3=60mm，长度l=（85-2）=83 mm l 段直径d4 =65 mm(由手册c=3,取h=2 c=2*3=6mm，d= d+2h=72 mm)，长度和右面套筒长度相同，即l=20mm，但此轴段左面为滚动轴承的定位轴肩，考虑便于轴承的拆卸，应按轴承标准查取。由机械设计手册查得其安装尺寸为h=5mm，该段直径为（55+2*5）mm=65 mm，它和d不符，故把段设计成阶梯形，左段直径为65 mm，如图所示。l v段直径d=55mm，长度l=29 mm。绘制轴的结构设计草图如上，由上述轴各段长度可算得轴承跨距l=154mm4）、按弯扭合成强度校核轴的强度（1）绘制轴受力简图a（2）绘制垂直面弯矩图b轴承支反力：frav = frbv = fr / 2=1257.93/2 n=628.97n计算弯矩：截面c处的弯矩mcv= frav *=628.97*0.154/2=48.43 n.m（3）绘制水平面弯矩图c轴承支反力： frah = frbh = ft / 2=3456.13 /2n=1728.07n截面c处的弯矩：mch=frah*l/2=1728.07*0.154/2n.m =133.06n.m（4）绘制合成弯矩图dmc=141.60 n.m（5）绘制合成弯矩图e转矩t= 518.42n.m（6）绘制当量弯矩图f 转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取=0.6 ，截面c处的当量弯矩为：m=341.77 n.m（7）校核危险截面c的强度b =341.77*103/(0.1*603)=15.82mpa28800h故该对滚动轴承满足预定寿命要求4、静强度校核 p0r1p0r21636.71n 由表1114中取s02，由附表2查得6309轴承c0r31800n取p0r1636.71n，带入式1114得s0p2*1636.71n=3273.42n28800h故该对滚动轴承满足预定寿命要求4、静强度校核 p0r1p0r22758.46n 由表1114中取s02，由附表2查得6311轴承c0r44800n取p0r2758.46n，带入式1114得s0p2*2758.46n=5516.92nc0r44800n故该对滚动轴承满足静强度要求1、 轴承寿命：lh= 911013h 2、选6311型深沟球轴承。九、键的选择及强度校核计 算 及 说 明结 果1、低速轴齿轮与轴联接的键设计要求：作用在齿轮上的转矩t=518.42n.m，齿轮材料为锻钢，载荷平稳，室内工作，有粉尘，寿命6年，每年工作300天，大修期两年。设计步骤：(1)类型及尺寸选择选择a型平键联接，根据轴的直径d=60mm和轮毂宽度83mm，由表104查得键的截面尺寸b=18mm,h=11mm,键长l=70mm。此键的标记为：键1870gb1096-90(2) 校核挤压强度 校核键联接的挤压强度,条件是:由式105得p=4t/（dhl）pll b（7018）mm=52mm作用在齿轮上的转矩t=518.42n.m，由表105查得许用挤压应力p（100120）mpa，则p4*518.42*103/(60*11*52) mpa60.42 mpap故挤压强度的足够。2、低速轴轴端与联轴器联接的键设计要求：作用在齿轮上的转矩t=518.42n.m，齿轮材料为锻钢，载荷平稳，室内工作，有粉尘，寿命6年，每年工作300天，大修期两年。设计步骤：(1)类型及尺寸选择选择a型平键联接，根据轴的直径d=45mm和轮毂宽度80mm，由表104查得键的截面尺寸b=14mm,h=9mm,键长l=70mm。此键的标记为：键1470gb1096-90(2) 校核挤压强度 校核键联接的挤压强度,条件是:由式105得p=4t/（dhl）pll b（7014）mm=56mm作用在齿轮上的转矩t=518.42n.m，由表105查得许用挤压应力p（100120）mpa，则p4*518.42*103/(60*9*56) mpa68.57 mpa1.2*4=4.8齿轮端面与内机壁距离：4机盖 机座助厚 :m=3.4 ，m=3.4轴承端盖半径d=47+5.5 d=72.3轴承端盖凸缘厚：t=1.2=5.52轴承旁联接螺栓距离：s=d=72.3技术手册p表112 和113凸台 k=c+c=15mm 选m12h=0.8k=12mmh=0.5k=7.5mmr=0.25k=3.8mm2、 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑和齿侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机内 。 窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。3、 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注有前用螺塞堵住。4、 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的一定国家标油标准件。5、 通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大导致润滑油从缝隙向外渗漏，所以多在机盖顶部或窥视盖上安装通气器，使机体内热涨气体自由兔出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。6、气盖螺钉机盖与座接合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后联合较紧，不易分开。为更于下机盖，在机盖凸缘上常装有一至二个人气盖螺钉，在气盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承瑞盖上也可以安装气盖螺钉，更于拆卸瑞盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉。更于调整，如图18所示。7、定位销为了保证轴承坐孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联接后，镗孔之前装上两个定位销孔位置尽量运些。如机体结构是对称的（如蜗杆转动机体）。销孔位置不应对称布置。十一、润滑和密封的选择1、轴承的润滑与密封根据轴颈的速度，轴承可以用润滑油润滑，当侵油齿轮圆周速度小于2m/s 时，宜用润滑脂润滑；当侵油齿轮圆周速度大于2m/s 时。可以靠机体内油的飞溅直接润滑轴承，或引导溅在机体内壁上的油经机体部分面上的油沟流到轴承进行润滑，这时必须在端盖上开槽。为防止装配时端盖上的槽没有对准油沟而将油路堵塞，可将端盖的端部直径取小些，使