带式运输机的传动装置 设计书

1 带式运输机的传动装置设计书 一任务设计书 题目 A：设计用于带式运输机的传动装置 原始数据： 2 工作条件：一半制，连续单向运转。载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带于卷筒及支撑间 中考虑）。 使用年限：十年，大修期三年。 生产批量：十台。 生产条件：中等规模机械厂，可加工 7 8级齿轮及蜗轮。 动力来源：电力，三相交流（ 380/220）。 运输带速度允许误差： 5%。 设计工作量： 1 3） 个人设计数据： 运输带的工作拉力 T(N/m)_4800_ 运输机带速 V（ m/s） 筒直径 D（ _500_ 已给方案 3 三选择电动机 1 传动装置的总效率： = 1 2 2 3 4 5 式中： 1为 1= 2 2为两对滚动轴承的效率，取 2= 3为一对圆柱齿轮的效率，取 3= 为弹性柱销联轴器的效率，取 4= 5为运输滚筒的效率，取 5= 所以，传动装置的总效率 =动机所需要的功率 P= =4800* 1000） = 卷筒的转速计算 4 0*1000V/ D=60*1000*00= 带传动的传动比范围为 4,21 i ;机械设计第八版 142页 一级圆柱齿 轮减速器的传动比为 8， 10 ；机械设计第八版413 页 总传动比的范围为 16， 40； 则电动机的转速范围为 763,1908; 3 选择电动机的型号： 根据工作条件，选择一般用途的 Y 系列三相异步电动机，根据电动机所需的功率，并考虑电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸也相应的增大，所以选用 定功率 载转速 971（ r/,额定转矩 N/m） ,最大转矩 N/m） 4、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 总传动比 ib=n/71/中： n 为电动机满载转速； 取 V 带的传动比为 ，则减速器的传动比 i2=5计算传动装置的运动和动力参数 轴： n1=n/71/3=323.6 r/轴： n2=r/筒轴： n3=7.7 r/5 轴： 1=W); 轴 1 2 3=W); 卷筒轴的输入功率： 2 2=W) 8计算各轴的转矩 电动机轴的输出转转矩： 550 P/n=9660 71= m 轴的转矩： 1* 1* 2=* m 轴 的 转 矩 ： 2 2 3=m 第二部分 传动零件的计算 四 表取值 械设计第八版 156 页 p 根据 n=971,可知选择 B 型；机械设计第八版 157 页 由表 8 6 和表 8 8 取主动轮基准直径 401 则从动轮的直径为 4202 8，取 4502 6 100060 1nv d d =100060 =s 机械设计第八版 157 页 s 25m/s V 带的速度合适 4、确定普通 V 带的基准长度和传动中心矩 根据 0.7(S=因计算精度较低，材料不够均匀，故选取 s 故该轴在截面 V 左侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 八低速轴的计算 选取 45 钢，调制处理，参数如下 : 硬度为 220 抗拉强度极限 B 650服强度极限 s 360曲疲劳极限 1 270切疲劳极限 1 155用弯应力 1=60 轴上的转速 功率 以上机械装置的运动和动力参数计算部分可知 =47.7 r ； 取 115 322m in 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩2，查表 14虑到转矩变化小，故取 21 K 2 =1906800 按照计算转矩机械设计手册（软件版） 弹性套柱销连轴器，半联轴器孔的直径 0 ，长度 L 142联轴器与轴配合的毂孔长度 071 。故取 604. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 （ 1） 选取 dI=6007。因 右端需要制出一个 定位轴肩，故取 0（ 2） 初选滚动轴承。 因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承，参照工作 要求， 由轴知其工作要求并根据 d 70取单列圆锥滚子轴承 33015 型 ,由机械设计手册 (软件版 )得轴承参数： 轴承直径： d 75 轴承宽度： B 31D=115 所以， 5 （ 3）右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。取 33215 型轴承 的定位轴肩高度 h=2此，取 9 22 （ 4）取做成齿轮处的轴段 -的直径 d 85 齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位，齿轮的宽度为 64 2（ 5）轴承端盖的总宽度为 20据轴承端盖的装拆及便于 对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与带轮右端 面间的距离 l 30 故取 5 （ 6） 因为低速轴要和高速轴相配合，其两个齿轮应该相重合，所以取 l -=42l - =32 (7）轴上零件的周向定位。 齿轮、带轮与轴的周向定位均采用平键联接（详细选择 过程见后面的键 选择）。 （ 8）确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考课本表 15 2，取轴端倒角为 145，各轴肩处的圆角半径为R 考课本表 15 2，取轴端倒角为 145，各轴肩处的圆角半径为R 23 结构图作出轴的计算简图。确定轴承的支点位置大致在轴承宽度中间。 故 571 52 53 因此作为简支梁的支点跨距 0555632 计算支反力 作用在低速轴上的22=420 =6220N =平面方向 0, 0651204 F 故 3694 F =0, 8 5 13 3 6 96 2 2 043 24 垂直面方向 0， ,0651204 F 故 V 12264 F 0, 0 3 7 . 81 2 2 62 2 6 3 . 843 2)计算弯距 水平面弯距 34 = 553369 =185295 垂直面弯矩 3 7233 7457 551 2 2 6344 7430 合成弯矩 1322 M =197190 2422 M =197190 根据轴的计算简图做出轴的弯距图和扭距图。可看出 c 截面为最危险截面，现将计算出的截面 C 处的M 、及 M 的值列于下表 3： 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 369285143 F 2261037. 843 弯距M 1852956 743 0 45 743 25 度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯距和扭距的截面（即危险截面 C）的强度。根据课本式 15 5 及上表中的值，并扭转切应力为脉动循环变应力，取 的计算应力 ( 97 由前面查得许用弯应力 1=60 因计算精度较低，材料不够均匀，故选取 s 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 九 按照以上轴的结构设计，初步选用型号 32007 型的单列圆锥滚子轴承。 1）轴承的径向载荷 轴承 D 2222 承 B 2222 28 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于 32007 型轴承，按表 13 承派生轴向力rd ，其中 值由0/现在轴承轴向力，因此可估算未知，故先初取 a 5 1 5 2 则3 32211 查机械设计手册（软件版） 32007 型轴承的基本额定动载荷 C 。按照表 13 1），取 ,f 则相对轴向载荷为 8 9 5 0 0/ 00 a ，在表中介于 间，对应的e 值为 Y 值为 用线性插值法求 Y 值 Y （ （ X= Y ）求当量动载荷 P 2 5 ）（）（ 4）验算轴承寿命，根据式（ 13 780028460/10/60/10 3/1066 ）（）（）（ h h 已知轴承工作寿命为 80001630010 因为 L ，故所选轴承满足工作寿命要求。 29 选用深沟球轴承 61812，查机械设计手册（软件版） 基本额定动载荷 轴承的径向力计算： 轴承 1 13232 F 承 2 2 4242 F 为 1选轴承合适。 十键的选择和校核 一般 8 级以上精度的齿轮有定心精度要求。应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（ A 型） 根据 d 45表 6查得键的截面尺寸为：宽度 b 14高 h=9轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长 L 70键、轴、轮毂的材料都是钢，由表 6得许用挤压应力p=100其平均值。 p 110键的工作长度 l 06与轮毂键槽的接触高度 k 9=30 由式（ 6， M P 3 故合适。键的类型为键 14 70 096带轮处键位于轴端，选择 键 63 1096 79，查表得公称尺寸 b h=8 7 长度 L=63 键材料用 45 钢，查课本得 许用挤压应力 p 100 120 10键的工作长度 l 6355mm k 7 M P 3 故合适。 选择 键 70 20 1096 79，查表得公称尺寸 b h=20 12 长度 L=70 键材料用 45 钢，查课本得 许用挤压应力 p 100 120 10键的工作长度 l 7050mm k 12 6 M P 03222102 33 故合适。 31 键位于轴端，选单圆头平键（ C 型 ） b=14mm,h=9=80工作长度 l 06k 9= M P 03222102 33 故合适。选择键 14 1096一减速箱的润滑方式和密封种类的选择 在减速器中，良好的润滑可以减少相对运动表面间的摩擦 磨损和发热，还可起到冷却散热防锈冲洗金属磨粒和降低噪声的作用，从而保证减速器的正常工作及寿命。 齿轮圆周速度： 高速齿轮 601000)=5284/(601000)=14 轮端面与箱体内壁距离 2 2 10 mm df,d1,外机壁距离 5 8) 011=2012=20mm df,d1,凸台边缘距离 2f=2421=2022=16壳上部（下部）凸缘宽度 K= f=541=402=3634 轴承孔边缘到螺钉 心线距离 e=(1 1.2)6承座凸起部分宽度 3 5) 58 环螺钉直径 6三减速器附件的选择 由于减速器属于中小型，查表确定尺寸如下 检查孔尺寸 (检查孔盖尺寸 (B L 1 2 R 孔径 数 n 68 120 100 150 84 135 5 设在观察孔盖上以使空气自由溢出，现选通气塞。查表确定尺寸如下： D D L l a 20 0 2 28 15 4 6 选游标尺，为稳定油痕位 置，采用隔离套。查表确定尺寸如下： d d1 d2 d3 h a b c D 35 12 6 28 10 6 4 20 16 d h b D S e 5 27 15 3 28 21 d d2 h1 l h r1 r a1 d3 a b D2 h2 16 14 34 34 12 28 31 6 1 6 13 4 16 22 2 为保证箱体轴承座的镗制和装配精度， 需在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。定位销直径 d=(0.8)度等于分箱面凸缘总厚度。 为便于开启箱盖，在箱盖侧边凸缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹段要高出凸缘厚度，螺钉端部做成圆柱形。 十四 作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？ 36 如何把我们所学到的专业基础 理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依 理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。 虽然过去从未独 立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大 二 学 觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 十六： 参考资料 1.机械原理 孙桓、陈作模、葛文杰主编 高等教育出版社 2006 37 年 2.机械设计 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社 2001 年 3.机械设计手册 吴宗泽 罗圣田主编 高等教育出版社 1993年 4.机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲主编 机械工业出版社 1992 年 5.机械设计课程设计 卢颂峰 王大康主编 北京工业大学出版社 1993 年 6.机械设计课程设计蔡广新 主编 机械工业出版社 2002 年 7. 中国机械设计大典 第六卷 中国机械工程学会、中国机械 设计大典编 机械设计课程设计说明书 前言 课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的 教学环节，在2006年 6月 12日 月 30日为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗 38 杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机 联轴器 减速器 联轴器 带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计， 蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和 纸一张、 计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。 该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。 设计者：殷其中 2006年 6月 30日 参数选择 ： 总传动比： I=35 5 卷筒直径： D=350输带有效拉力： F=6000N 运输带速度： V=s 工作环境：三相交流电源 有粉尘 常温连续工作 一、 传动装置总体设计 ： 根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机 连轴器 减速器 连轴器 带式运输机。 (如图 示 ) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度 V 4 5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图 采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥 39 滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 图 该减速器的结构包括 电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。 二、 电动机的选择 ： 由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用 相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为 380V 根据生产设计要求，该减速器卷筒直径 D=350输带的有效拉力 F=6000N，带速V=s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为 380V。 1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为 380V， 2、 传动滚筒所需功率 3、 传动装置效率：（ 根据参考文献机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第 1332中： 蜗杆传动效率 1= 搅油效率 2= 滚动轴承 效率（一对） 3= 轴器 效率 c= 传动滚筒效率 以 ： = 1 2 33 动机所需功率： = w 0 0 0 01 0 0 0 40 传动滚筒工作转速： 60 1000 v / 350 据容量和转速， 根据参考文献 机械零件设计课程设计 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 第 339表附表 15系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表 3 表 3案 电动机型号 额定功率 动机转速 r/定转矩 同步转速 满载转速 1 000 2900 500 1440 000 960 50 720 合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见 第 3 方案 比较适合。因此选定电动机机型号为 表 3、运动参数计算： 速与转矩 60r/0=0 / 103=m 入功率、转速与转矩 01 = n = 10= 35960 = 27.4 r/心高 H 外形尺寸 L（ 角安装尺寸 A B 地脚螺栓孔直径 K 轴身尺寸 D E 装键部位尺寸 F G D 132 515（ 270/2 210） 315 216 178 12 38 80 10 33 38 41 955011= 9550 = m 入功率、转速与转矩 c 121= = 27.4 r/2= 955022= 9550 = m 运动和动力参数计算结果整理于下表 4 表 4型 功率 P（ 转速 n（ r/ 转矩 T（ N m） 传动比 i 效率 蜗杆轴 60 1 轮轴 35 传动滚筒轴 五、 蜗轮蜗杆的传动设计 ： 蜗杆的材料采用 45钢，表面硬度 45轮材料采用 型铸造。 以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考 由 机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第 13章 蜗杆传动为主要依据。 具体如表 3 1： 表 5 1蜗轮蜗杆的传动设计表 项 目 计算内容 计算结果 中心距的计算 蜗杆副的相对滑动速度 s/ 1 19 6 14 参考文献 5第 37 页（ 23式） 4m/00因轴上有键槽所以 %，则 7算转矩 T=K 95509550 00因轴上有键槽所以 大 3%，则76=67 2 F 1 2 图 F F 49 1 2 图 平面弯矩 X / 21607 97 97 119 图 直面弯矩 X / 714000 图 成弯矩 N m 22 14000 图 量弯矩 T与 =1111840 轴的校核计算如表 材料为 45 钢， 50 ， 60， 0 1 50 表 算项目 计算内容 计算结果 转矩 1T 11118401 11118401 T 周力 80111184022 11 向力 7 0 7 t F =向力 =0 算支承反力 1 9 41 1 96 0 0 01 9 4 7 0 71 9 4 5 1 194 4 5194 3136 0 0 7 0 7 2 F =直面反力 2 9 2221 F =平面 图 垂直面 图 画轴的弯矩图 水平面 图 垂直面 图 合成弯矩 图 轴受转矩 T T=1T =1111840=1111840用应力值 表 得 0 1 0 应力校正系数 a a= 2/60/ 01 a=量弯矩图 当量弯矩 蜗轮 段轴 中间截面 22223 5 9 8 1 1 7 5)( 承段轴中间截面处 =51 222 5 9 8 57 1 4 0 0 0 M =量弯矩图 图 轴径校核 7 6 2 8 33 13 9 3 8 1 33 12 验算结果在设计范围之内，设计合格 轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集 中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。 当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短5 10参考文献 1表 30 圆整，可知该处选择键 110，高 h=14上键槽深度为 t，轮毂上键槽深度为 t ，轴上键槽宽度为 00 5 5 b 八、 减速器 箱体的结构设计 参照参考文献 机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年 第 19 页表 体的结构尺寸如表 表 减速器箱体采用 造，必须进行去应力处理。 设计内容 计 算 公 式 计算结果 箱座壁厚度 a=225+3=12mm 取 =12盖壁厚度 1 =12=10 1=10座凸缘厚度 b b=12=18mm b=18盖凸缘厚度 b1 =10=15mm 8盖凸缘厚度 P P=12=30=30脚螺钉直径 d 20mm 0脚螺钉直径 d d=20mm d=20脚沉头座直径 0=480=4852 地脚螺钉数目 n 取 n=4个 取 n=4 底脚凸缘尺寸（扳手空间） 21=322=302=30承旁连接螺栓直径 d1 16mm 6承旁连接螺栓通孔直径 d1 d1=17.5 d1=承旁连接螺栓沉头座直径 0=320=32分面凸缘尺寸（扳手空间） 41=242=202=20下箱连接螺栓直径 d2 12mm 2下箱连接螺栓通孔直径 d2 d2=d2=下箱连接螺栓沉头座直径 60=26缘尺寸（扳手空间） 01=202=162=16承盖螺钉直径和数目 n,d3 n=4, 0mm n=4 0查孔盖螺钉直径 d4 mm 锥定位销直径 d5 0.8 mm 速器中心高 H H=340=340承旁凸台半径 R R=61=16承旁凸台高度 h 由低速级轴 承座外径确定，以便于扳手操作为准。 取 50承端盖外径 2=轴承孔直径 +(5 80体外壁至轴承座端面距离 K K= 810)=44=54承旁连接螺栓的距离 S 以 =180 蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离） + =561=56轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15 1 =1553 蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 2 =12 2 =12盖、机座肋厚 m1,m =m=10mm m=10下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计 王昆等主编 高等教育出版社 1995年 表 6蜗杆顶圆与箱座内壁的距离 6=40承端面至箱体内壁的距离 3=4底的厚度 20承盖凸缘厚度 e=1.2 2盖高度 220盖长度 （不包括凸台） 440杆中心线与箱底的距离 115座的长度 （不包括凸台） 444蜗杆轴部分的长度 460体宽度 （不包括凸台） 180底座宽度 304杆轴承座孔外伸长度 8杆轴承座长度 81杆轴承座内端面与箱体内壁距离 61、减速器其 他零件的选择 经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件： 表 9 单位： 装位置 类型 b（ h（ 蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处 10 70 10 8 70 蜗轮与蜗轮轴联接处 25 110 25 14 110 蜗轮轴、联轴器及传 0 12 110 54 动滚筒联 接处 键 20 110 表 9 单位： 装位置 轴承型号 外 形 尺 寸 d D T B C 蜗 杆 312（ 30312） 60 130 1 26 蜗轮轴 2970216 80 140 6 22 表 9 单位： 装位置 类型 轴径 d 基本外径 D 基本宽度 蜗杆 80 8 55 80 8 蜗轮轴 100 10 75 100 10 表 9 安装位置 类型 内径 d 宽度（厚度） 材料为 65面氧化的标准弹簧垫圈 轴承旁连接螺栓 6 4 上下箱联接螺栓 2 3 表 9参考文献 机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年 第 132页表 装位置 外径 厚度 边缘厚度 材料 蜗杆 1292235 定位销为 8 38 材料为 45