成果机械设计

1、设计说明书带式输送机传送装置中的一级圆柱直齿轮链器院系：仪器科学与：、学号：22011318、22011319日期：2014.8.26目录一、设计任务书 3二、传动方案的拟定 3三、电的选择 3四、传动装置的运动和动力参数的计算 4五、传动零件的设计计算 4六、轴的设计 7七、键连接的选择计算 10八、滚动轴承的计算 11九、联轴器的计算 11十、箱体的设计 12十一、润滑及密封的选择 12十二、总结 13十三、参考资料 13一、设计任务书设计一个带式输送机传动装置，完成由输送带运送机器零、的工作。其中原始数据为：输送带工作拉力 F 为 3kN，输送带速度 v 为 1.5m/s，卷筒直径 D

2、为 400mm。工作条件：带式输送机连续单向运荷变化不大，空载启动；输送带速度允许误差为5%，室内工作，有粉尘；两班制工作（每班按 8h 计算），使用期限 10 年，大修期 3 年；在中小型机械厂批量生产。二、传动方案的拟定根据课程要求，选择设计一直齿轮链式传动方式进行传动装置设计，传动方案示意图如下：该传动装置采用一级齿轮，链传动方式进行传动，由两对轴承、两个齿轮（大、小齿轮）、一个链传动装置、一个联轴器、一个滚动卷筒组成。三、电电由于选择所需的功率选择 = 输送机输出功率/输送机效率电所需功率P = F vP =0总总= 1 2 2 45总31为链式传动效率（闭式）；2为圆柱直齿轮传动效率

3、（7 级精度）；3为一对滚子轴承效率； 4为弹性联轴器效率；5为滚筒传送效率； 总 = 0.96 0.98 0.982 0.993 0.96 = 0.86 = 31.5 = 6.8(Kw)00.86 = 1.3 0 = 8.84（Kw）电转速选择筒6010001.5滚筒转速：n 筒 = 43（r/min）D400圆柱直齿轮常用传动比：3 轮 5；链（闭式）传动常用传动比：2 链 4；故，系统总传动比总 = 620 电转速范围为： = (620) 64 = 3841280 ( r/min)查阅资料得：电应选择 Y 型三相异步电机，型号为 Y225M-6该型号电的额定功率和转速如下表：四、传动装置

4、的运动和动力参数的计算传动装置的总传动比和各级传动比的分配总传动比1000= 16.744总筒64其中，取链传动的传动比为：1 = 4 圆柱直齿轮的传动比为： = 15。625 = 4.18624运动参数和动力参数各轴转速主动轴：1 = = 720 r/min从动轴：2 = 2 = 172 r/min滚动轴：3 = 21 = 43 r/min各轴输入功率和输出功率主动轴：1 in = 0 4 = 5.23 0.993 = 6.75 Kw1 out = 1 in 3 = 5.19 0.98 = 6.615 Kw从动轴：2 in = 1 out 2 = 5.09 0.98 = 6.48 Kw2 o

5、ut = 2 in 3 = 4.99 0.98 = 6.35 Kw滚动轴：3 in = 2 out 1 = 4.89 0.96 = 6.1 Kw3 out = 3 in 5 = 4.69 0.96 = 5.86 Kw各轴输入转矩= 9550 0=95505.23 0.993 = 89.56 103主动轴：N mm141000从动轴：2 = 1 3 2 2 = 49.60 103 0.98 0.98 2.79 = 360.05 103 N mm滚动轴：额定功率（Kw）转速（r/min）7.5720T3 = T2 3 1 i1 = 186.26 103 0.98 0.96 4 = 1354.94

6、103 N mm五、传动零件的设计计算链传动设计确定链轮齿数 i1 = 4 选取小链轮齿数为z1 = 23，由z2 = i1 z2，得z2 = 23 4 = 92 5.16Kw，故采用 16A 链条，节距 p=25.40mm确定实际中心距将中心距设计成可调节的， 不必计算中心距， 可取a 0 = 40p = 40 25.4 = 1016mm确定链数v = z12 = 2325.4172 = 1.67m/s6010006010006) 确定作用在轴上的压力F = 1000 = 1000 6.35 = 3802.4 N1.67 = 1.3F = 4943.11 N选择润滑方式为油浴润滑圆柱直齿轮的

7、设计1）选择材料热处理齿轮精度等级和许用应力齿轮类型：直齿圆柱齿轮材料： 小齿轮采用 40MnB， 调质，硬度241286HBS ，Hlim1 = 730 MPa，FE1 = 600 MPa大齿轮采用 45 号钢，正火，硬度156217HBS, Hlim2 = 380 MPa，FE2 = 320 MPa对于一般工业用齿轮传动，采用一般可靠度 最小安全系数 = 1.0， = 1.25 =Hlim1 = 730 = 730 MPaH11.0 = FE1 = 600 = 480 MPaF11.25 =Hlim2 = 380 = 380 MPaH21.0 = FE2 = 320 = 256 MPaF2

8、1.252）按齿面接触强度计算分度圆直径和中心距设齿轮按 7 级精度制造，取中等冲击下的载荷系数 K=1.5，齿宽系数 = 1.0（软齿面对称布置）小齿轮的转矩为1 = 89.56 103 N mm。 取弹性系数zE =188（铸钢），齿数比u = z2 = = 4.186，对于标准齿轮z = 2.5，则小圆分度圆直2Hz1径为：221+1zEzH31 （ ）H2) = 79.85 mm21.589.561034.186+131882.5= (1.04.186380小齿轮齿数取z1 = 24，则z2 = z12 = 24 4.186 = 100.464 101故，实际传动比为： = z2 =

9、101 = 4.2，误差为 0.33%，在允许范围内。cz124齿宽：b = 1 = 1.0 79.85 = 79.85 mm取2 = 80 mm，1 = 80 + (510) = 88 mm模数：m = 1 = 79.85 = 3.327 mmz124因此模数取第二系列的m = 3.5则实际的小齿轮和大齿轮的分度圆直径分别为：1 = z1 = 24 3.5 = 84 mm2 = z2 = 101 3.5 = 353.5 mm中心距为：a = 1+2 = 84+353.5 = 218.75 mm223）验算齿轮弯曲强度分别根据小齿轮和大齿轮的齿数查出各自的齿形系数和齿根修正系数：Fa1 = 2

10、.75， Sa1 = 1.58Fa2 = 2.25， Sa2 = 1.82则小齿轮和大齿轮的齿轮弯曲强度为：3= 2 Fa1Sa11 = 21.52.751.5889.5610 = 49.63 MPa 480MPaF122z1803.5224= Fa2Sa2 = 49.63 2.251.82 = 46.77MPa 256 MPaF2F1Fa1Sa12.751.58 两齿轮的弯曲强度均小于许用应力，故安全。4）轮的圆周速度计算和验算精度小齿轮转速为1 = 720 r/min 113.14 84 720v = 3.16m/s 10m/s60 100060 1000因此选用 7 级精度是合适的。5）

11、齿轮的结构设计a）大齿轮的结构设计由于大齿轮的分度圆直径在 200mm 到 500mm 之间，所以大齿轮采用腹板式结构，选择正常齿制，具体几何尺寸计算如下：齿轮模数：m = 3.5齿数：分度圆直径： 2 = 353.5 mmz2 = 101齿顶圆直径： 2 = 2 + 2 = 353.5 + 2 1.0 3 = 359.5 mm齿根圆直径：2 = 2 2( + )m = 353.5 2 (1.0 + 0.25) 3 = 346 mm齿宽：2 = 80 mmb）小齿轮的结构设计由于小齿轮的分度圆直径小于 200mm，所以小齿轮采用实心式结构，选择正常齿制，具体几何尺寸计算如下：齿轮模数：齿数：分

12、度圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径：m = 3.5z1 = 241 = 84 mm1 = 1 + 2 = 84 + 2 1.0 3 = 90 mm1 = 1 2( + )m = 84 2 (1.0 + 0.25) 3 = 76.5 mm齿宽：1 = 88 mm六、轴的设计主动轴的设计1.轴的材料主动轴的材料采用 45 号钢，调质，硬度217255HBS轴的最小直径的计算由于主动轴的输入功率为1 in = 0 4 = 6.8 0.993 = 6.75 Kw，输入转矩为1 =89.56 N m，转速为1 = 720 r/min。根据 45 号钢的资料，查得 C=110，则2.1 in6.7533d

13、C= 110 = 23.19 1720又 在第一部分已选择电机型号为Y160L-8，直径D=42 mm，故轴的最小直径为 = 30 确定轴的轴向尺寸和各段轴径1）确定主动轴上零件的装配方案，经分析比较，轴的简图如下：3.2）主动轴的尺寸如下：a）第一段用于连接联轴器，故d1 = 28 mm，根据转矩 T1=89.56N.m 查表可知，选择弹性套柱销联轴器 TL5GB4323.05.00，轴孔长度1 = 62 mm，为了保证轴肩对半联轴器的可靠定位，故选择1 = 60 mmb） 第二段用于伸出箱体外，不承受轴向力也不固定轴上零件，则相邻直径变化较小，通过水平面弯矩图计算L134M= F1H 2

14、= 1.06619 = 71.43 N maH2求弯矩Ma = MaV2 + MaH2 = 262 + 71.432 = 76.01 N m求轴传递的转矩T = F D1 = 2.13238 84 = 89.56 N mt122求截面的当量弯矩齿轮中心截面最，其当量弯矩为Me = Ma2 + (T)2 ，如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 = 0.6，代入上式：e = 76.012 + (0.6 89.56)2 = 93.08 N m计算截面处轴的直径由于轴的材料为45 号钢，调质处理，因此查表可知： = 640 MPa，1b = 60 MPa，3 Me93.08 1033则：d

15、= = 24.94 mm，由于轴端有一个键槽，所以轴的直径0.11b0.160扩大3%5%，故d 26.18mm显然d 5 = 84 mm，故，所选轴符合要求，安全。从动轴的设计1.轴的材料主动轴的材料采用 45 号钢，调质，硬度217255HBS确定轴的轴向尺寸和各段轴径1）确定从动轴上零件的装配方案，经分析比较，轴的简图如下：2.从动轴的尺寸如下：） 第一段用于连接链轮，故d1 = 40 mm，轴孔长度L1 = 50 mm） 第二段用于伸出箱体外，d2 = d1 + (34)c，查表可知 c=2.0，因此d2 40 + 4 2.0 = 48 mm由于轴承与箱体壁应有一定距离，故2 = 50

16、 mmc） 第三段用于固定轴承，d3 = 48 + (34) 2.0 = 54 56 mm，查表知，可选用深沟球轴承 6011，d D B = 55 mm 90 mm 18 mm,故，d3 = 55 mm，考虑到与套筒的配合，L3 = 18 mmd） d4 = 55 + 3 2.5 = 62.5 mm，L4 = 45？ mm第五段用于连接大齿轮，5 = 70 ？ mm，5 = 80 mm第六段用于定位大齿轮，6 = 76 mm，6 = 18mmg） 7 = 4 = 62.5 mm，7 = 45？ mmh） 第八段用于固定轴承，8 = 3 = 55 mm，考虑到倒角，8 = 18 + 1.2 =

17、 19.2mm3. 从动轴强度校核计算1）已知大齿轮分度圆直径2 = 282 mm，主动轴扭矩2 = 186.26 N m，压力角 =20，则轴上所受的圆周力和径向力分别为：3= 2T2 = 2 360.0510 =F2037.06Nt2D2353.5Fr2 = Ft2tan = 2037.06 tan20 = 741.43 N通过绘制轴的弯矩图和扭矩图，从轴的结构图（L=206mm，F= FQ = 2.55 kN）以及弯矩图可计算：求垂直面的支承反力：LF r2 =2 =0.74143KN = 0.3707 kN，FF= F F= 00.3707kN1V2Vr11VL2求水平面的支承反力=

18、F= Ft2 = 2.03706 = 0.1019kNF1H2H22F 力在支点产生的反力= FK = 4.89178 = 9.26 kNF?1FL94F2F = F + F1F = 4.89 + 9.26 = 14.15 kN通过垂直面弯矩图计算94M= M= F2V = 0.37 = 17.39 N m2LaVaV2通过水平面弯矩图计算941H 2 = 1.018 = 47.85 N mLM= FaH2F 力产生的弯矩图M2F = F K = 4.89 178 = 870.42 N m941F 2 = 9.26 = 435.22 N mLM= FaF2求弯矩Ma = MaV2 + MaH2

19、 + MaF = 17.392 + 47.852 + 435.22 = 486.13 N m求轴传递的转矩T = F d2 = 2.035 350 = 356.125 N mt222求截面的当量弯矩齿轮中心截面最，其当量弯矩为Me = Ma2 + (T)2 ，如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 = 0.6，代入上式：e = 486.132 + (0.6 356.125)2 = 531.02 N m计算截面处轴的直径由于轴的材料为45 号钢，调质处理，因此查表可知： = 640 MPa，1b = 60 MPa，3 Me531.021033则：d = = 44.56 mm，由于轴端有一

20、个键槽，所以轴的直径0.11b0.160扩大3%5%，故d 46.8 mm显然d 5 = 80mm，故，所选轴符合要求，安全。?七、键连接的选择计算主动轴上键的设计主动轴上仅在与联轴器的连接处需要加入键连接，可采用 A 型平键。根据轴直径d1 =28 mm，查表得平键的公称尺寸为：b h = 10 8，对于该键进行校核：由L1 =60 mm，l = L1 b = 60 10 = 50 mm= 4T1 = 489.56= 25.59 MPa = 110 MPappd1bl28 1050因此该键符合要求，其长度比联轴器短510 mm即可，综上，该键的尺寸为b h l = 10 8 55 mm从动轴

21、上键的设计从动轴上有两个键，一个用于配合链轮，一个用于配合齿轮。先计算配合链轮的键：根据d1 = 40 mm，L1 = 50 mm，查表知可选用 A 型平键，公称尺寸为：b h = 12 8，对于该键进行校核：由L1 = 50 mm，l = L1 b = 50 12 = 48 mm= 4T2 = 4356.1= 61.82MPa = 110 MPappd1bl401248因此该键符合要求，其长度比链轮尺寸短510 mm即可，综上，该键的尺寸为b h l = 12 8 40 mm再计算配合齿轮的键，根据d5 = 80 mm， L5 = 90 mm，查表知可选用 A 型平键，公称尺寸为：b h =

22、 22 14，对于该键进行校核：由L5 = 90 mm22 = 68mml = L5 b = 90 = 4T2 = 4356.1= 11.9 MPa 11.54 kN，故，符合要求。从动轴上轴承的设计由之前的计算可知轴径3 = 7 = 54 mm，转速 n=256 r/min，轴承受径向载荷 Fr2 =Ft1tan = 2034.86 tan20 = 740.63 N，使用于没有轴向载荷，因此当量载荷为：P = Fr1 = 740.63 NLp = 10 365 16 = 58400 h。由1fpP60n计算所需的径向基本额定动载荷值为：Cr =（ 106 Lh）N，其中fp = 1.1，ft

23、 = 1。ft所以1.1 0.7406360 1721Cr = ( 58400) 3 = 6.88 kN1061查表可知，可选深沟球轴承 6011，该轴承Cr = 30.2 kN 6.88 kN，故，符合要求。九、联轴器的计算选择凸缘联轴器，因其结构简单，成本低，装拆和的对中性，传递转矩较大，适用于载荷较平稳的场合。均较简洁，能保证两轴有较高根据主动轴的转矩1 = 89.13 N m ，轴径d1 = 30 mm，查表可选用 YL6YLD6 型联轴器该型号联轴器的主要参数如下表：十、箱体的设计箱体采用部分式结构，详细数据如下：名称尺寸（mm）箱座壁厚5箱盖壁厚5箱座凸缘厚12箱盖凸缘厚12平凹缘底座厚20斜凸缘底座厚、地脚