机械设计基础课程设计说明书---带式输送机传动装置设计.docx

机械设计基础课程设计 说明书 课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学 院：机电工程系专业班级：机电一体化10-3学 号：20100212077学 生： 指导老师： 2011年 12 月 25 日机械设计基础课程设计评阅书题目带式输送机传动装置设计学生姓名 学号20100212077指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 系主任签名： 年 月 日摘 要 运输机器用减速器主要使用于运输机械，也可用于冶金、矿山、石油、化工等通用机械。其工作条件为：1、 输入轴最高转速不大于1500r/min；2、 齿轮圆周速度不大于20m/s；3、 工作环境温度为-4050度，当环境低于0度时，启动前润滑油应预热。从以上的资料我们可以看出齿轮减速器结构紧凑、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等等。因此，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多单位自行设计和制造这种减速器，并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工收、和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后讲会得到更加广泛的应用。本文介绍了带式运输传动装置的研究背影，通过对参考文献进行详细的分析，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次课程设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍；为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关资料，给自己的设计带来了方便。关键词：电动机、齿轮、轴、圆柱齿轮传动减速器16 目 录摘 要iii前言51设计任务62 传动系统方案的拟定72.1方案简图和简要说明72.2电动机选择72.3传动比分配82.4传动系统的运动和动力参数的计算83传动零件的设计计算103.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算103.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）113.3滚动轴承选择和寿命计算143.4键连接选择和校核153.5联轴器的选择和计算153.6润滑和密封形式的选择154 箱体及附件的结构设计和选择16总 结18参考文献19前言 带式输运机是连续运输机的一种，连续输运机是固定式或运移式起重运输机中的主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输运。在工业、农业、交通等各企业中，连续输运机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输必不可少的组成部分。其中带输送机是连续运输机中使用最广泛的，带式输运机运行可靠，输送量大，输送距离长，维护简单，适应于冶金煤炭、机械电力、轻工、建材、粮食等各个部门。 带式输送机又称胶带运输机，其主要部件是输送带，亦称为胶带，输送带兼作牵引机构和承接机构。它主要包括以下几个部分：输送带、托辊及中间架、滚筒拉紧装置、制动装置、清扫装置和卸料装置等。 带式输运机分类方法有很多，按运输物料的输送带结构可分成两类，一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输运带运输物料过程中，上带呈槽型，下呈平型，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另一类是特种结构的带式运输机，各有各的特点。 目前带式输运机已广泛应用于国民经济各个部门，近年来在露天矿和地下矿的联合运输系统中带式输运机又成为重要的组成部分。 带式输运机的发展趋势是：大运气能力、大宽带、大倾角、增加单机长度和水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料运输能耗，清理胶带的最佳方案等。我国已于1978年完成了对钢绳芯带式输运机的定型设计。使用范围：1、 适用于环境温度一般为-4050度；2、 可做水平运输，倾斜向上和向下运输，也可以转弯运输；输送距离长，单机运输可达15m/s。3、 可露天铺设，运输线可设防护罩或设通廊。4、 输送带伸长率为普通带的1/5；其使用寿命比普通胶带长；成槽型好；运输距离大。1设计任务已知带使用期限10年，中小型机械厂小批量生产。已知带式输运机驱动卷轴的圆周力f=2400n，带速v=1.7m/s，卷筒直径d=260mm。输送机的常温下连续单向工作，载荷较平稳，环境有轻度粉尘，结构尺寸无特殊限制。要求对该带式输运机传动装置进行总体设计。（一）本课程需要完成以下工作1.单级减速器装配图一张，两张零件图；2.设计计算说明书1份。（二）对设计图纸的要求1. 图幅和相关标注等要符合机械制图国家标准；2.技术条件符合和标题栏填写完整；3.图面布局合理，整洁，美观；4.折叠规范。（三）对设计说明书的要求1.封面和内容都要符合课程设计指导书上的要求；2.设计，计算，校核内容要正确，完整，简明；3.插图规范，字迹工整。（四）设计目标和任务1.培养自己理论联系实际的设计思想，训练自己综合运用机械设计课程和其他先修课程的基础知识并综合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力、巩固、深化、和扩展自己有关机械设计方面的知识；2.通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使自己掌握一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力；3.在课程设计的实践中对自己进行设计基本技能的训练，培养自己查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。2 传动系统方案的拟定2.1方案简图和简要说明 电动机连在v带上，v带连在高速轴上，通过齿轮啮合与低速轴进行配合，达到减速的目的，低速轴在与联轴器相连。2.2电动机选择选择电动机类型和结构形式。按工作条件和要求，选用y系列笼型三相异步交流电动机。因为其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。由于启动性能较好，也适用于没写要求较高起动转矩的机械。选择电动机的容量：nw=601000vd=6010001.7300=108r/min在此处键入公式。一般选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比为11或16。1) 卷筒轴的输出功率pw pw=fv1000=24001.71000=4.08kw (1-1)2) 电动机输出功率pw pd=pw (1-2)传动装置的总效率=122345 (1-3)v带传动1=0.96,滚动轴承2=0.99,圆柱齿轮传动3=0.97,弹性联器 4=0.99,卷筒轴滑动轴承5=0.96.=0.86,pd=pw=4.080.86=4.74kw (1-4)3) 电动机额定功率ped 由表20-1选取ped=5.5kw4) 电动机的转速 为了方便选择电动机转速推算电动机转速可选范围。由表查得传动带用传动的范围：v带 i1=24， 单级圆柱齿轮 i2=36。 则电动机转速可选范围为 nd=nwi1i2=6482592r/min。 (1-5) 可见同步转速为750r/min、1000r/min和1500r/min的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较。如下表： 方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速电动机质量传动装置的传动比同步满载总传动比v带传动单级减速器1y132m2-65.51000960848.892.24.042y132s-45.5150014406813.3334.44由表中数据可知两个方案均可行,但方案1传动比较小,传动装置结构尺寸较小,因此,可采用方案1。选定电动机的型号为y132m2-6。2.3传动比分配计算传动装置的总传动比和分配各级传动比。1) 传动装置的总传动比 i=nmnw=960108=8.89 (1-6)2) 分配各级传动比取v带传动的传动比i1=2.2，则单级圆柱齿轮减速器的传动比的常用范围。2.4传动系统的运动和动力参数的计算1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速为轴，低速轴为轴，各轴转速为 n0=nm=960r/min n=n0i=9602.2=436r/min (1-7) n=ni2=4364.04=108r/min (1-8)2)各轴输入功率按电动机额定功率ped,计算各轴输入功率,即p0=ped=5.5kwp=p01=5.50.96=5.28kw (1-9)p=p23=5.280.990.97=5.07kw (1-10)3)各轴转矩t0=9550p0n0=95505.5960=54.71nm (1-11)t=9550pn=95505.28436=115.65nm (1-12)t=9550pn=95505.07108=448.32nm (1-13)3传动零件的设计计算3.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算1、(1)选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45号钢调制,硬度为220250hbw。大齿轮选用45号钢正火,硬度为170210hbw。因为是普通减速器，由表查得选用9级精度。2、按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式a(u+1)33352kth2umm。求出a值。 (2-1)确定有关参数和系数如下：转矩t1 t1=11.5651104nmm载荷系数k 查表得k=1.1齿数z1和齿宽系数a,小齿数的齿数z1取为25,则大齿轮齿数z2取为101，选取a=0.4，需用接触应力h。由表得hlim1=560mpa,hlim2=530mpa。由表得sh=1。故h=hlim1shj=560mpa (2-2) h=hlim2sh=530mpa (2-3)故a5333521.111.56510453020.44=158.35mm (2-4)m=2az1+z2=2158.35126=2.51mm (2-5)由表得m=2.5mm确定中心距a=m2z1+z2=32(25+101)=1.5126=189mm (2-6)b=a=0.4189=75.6mm (2-7)经圆整后b2取75,b2取80mm。3、盐酸齿轮抗弯强度1）齿形系数yf1=2.72，yf2=2.2。2）许用弯曲应力f由图查得flim1=190mpa，flim1=170mpa。由表查得sf=1.3。故f1=flim1sf=1901.3mpa146mpa (2-8) f2=flim2sf=1701.3mpa131mpa (2-9)故f1=2kt1yf1bm2z1=21.111.5651042.72752.5225=59.1mpa146mpa (2-10) f2=f1yf2yf1=59.12.22.72=47.8131mpa (2-11)因此安全。4、齿轮圆周速度v=d1n1601000=252.5960601000=3.14m/s (2-12)由表可知选8级精度是合适的。齿轮几何参数的计算:低速轴 d=55 d1=1.6d=88 l=1.21.5d=6682.5 b=80正常齿 ha*=1 c*=0.25齿顶圆直径 da=d+2ha*=mz+2ha*=101+212.5=257.5mm分度圆直径da=mz=2.5101=252.5齿根圆直径df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(101-2-0.5)2.5=246.25齿顶高 ha=ha*=2.5齿根高 hf=ha*+c*m=3.125全齿高 h=ha+hf=5.625顶隙c=hf-ha=0.625中心距 a=189mmd1=da-10mn=257.5-102.5=232.5d0=0.25d1-d1=0.25232.5-88=36.125c=0.3b=0.380=24n=0.5mn=1.25d0=0.5d1+d1=0.5232.5+88=160.253.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）输入轴的设计计算。1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中心功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢，调制处理。由表查得b=650mpa，由表的许用弯曲应力-1b=60mpa2、按抗扭强度估计轴的直径由表得c=118103，则输入轴的最小直径为ddc3pn=（107118）35.28436=24.627.1mm考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大3%5%，取为25.8328.184。由设计手册取dd=25，（需考虑联轴器的孔径），根据轴系结构确定轴c处的直径dc=35。3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为t=9.55106pn=9.551065.28436nmm=115651nmm圆周力ft=2td=21156512.525=3700n径向力fr=fttanancos0=1347n4、计算水平面支反力fah=fbh=ft2=37002=1850nmch=18501282=118400nmm5、计算垂直面支反力fav128-fr1282+fad2=0 则fav=673.5nfbv=673.5nmcv左=673.51282=43104nmmmcv右=43104nmm6、 mc左=mch2+mcv左2=1184002+431042=126002nmmmc右=126002nmm7、 t=115651nmm8、 计算当量弯矩因减速器单向运转，故可以认为转矩脉动循环变化，可取系数=0.6mc=mc右2+（t）2=1260022+（0.6115651）2143845nmm9、 校核强度、e= mcwz=1438450.1dc3=35.5560mpa故轴的强度足够。输出轴的设计计算。1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中心功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢，调制处理。由表查得b=650mpa，由表的许用弯曲应力-1b=60mpa2、按抗扭强度估计轴的直径由表得c=118103，则输入轴的最小直径为ddc3pn=（107118）35.07108=38.642.6mm考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大3%5%，取为25.8328.184。由设计手册取dd=45，（需考虑联轴器的孔径），根据轴系结构确定轴c处的直径dc=55。3、齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为t=9.55106pn=9.551065.07108nmm=448319nmm圆周力ft=2td=24483192.5101=3551n径向力fr=fttanancos0=1293n4、计算水平面支反力fah=fbh=ft2=35512=1776nmch=18501322=117216nmm5、计算垂直面支反力fav132-fr1322+fad2=0 则fav=673.5nfbv=646.5nmcv左=646.51322=42669nmmmcv右=42669nmm6、mc左=mch2+mcv左2=1172162+426692=124740nmmmc右=124740nmm7、t=448319nmm8、计算当量弯矩因减速器单向运转，故可以认为转矩脉动循环变化，可取系数=0.6mc=mc右2+（t）2=1247402+（0.6448319）2296507nmm9、校核强度、e= mcwz=2965070.1dc3=17.82fa。转速较高，所以选用6206深沟球轴承。cr=15.0kn，cor=10kn根据facor=5010000=0.005。查表得e=0.19. fafr1=0.074e.查表得x=1,y=0。p=fpxfr1+yfap1=1.21673.5=808n 775.83) 计算所需额定动载荷cc=pft60nln106=10652fa。转速较高，所以选用6210深沟球轴承。cr=27.0kn，cor=19.8kn根据facor=5010000=0.005。查表得e=0.19. fafr1=0.074e.查表得x=1,y=0。p=fpxfr1+yfap1=1.21673.5=775.8n 3) 计算所需额定动载荷cc=pft60nln106=1022820505nmm3.5联轴器的选择和计算因为与联轴器接触的轴的直径为45mm,查表得联轴器为长圆柱形轴孔a型的联轴器. l长为112。3.6润滑和密封形式的选择1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低俗级轴向速度为1.8m/s，所以浸油高度约为六分之一齿轮半径。2、轴承的润滑由于齿轮周向速度，所以用脂润滑，应开设封油盘。3、润滑油的选择考虑到该装置用于中、小型设备，选用l-an15润滑油。4、密封方法的选取选取凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转式密封圈实现密封。轴承端盖根据定位轴承的外径决定。4 箱体及附件的结构设计和选择箱体的设计： 名称 符号 尺寸关系 箱座壁厚 10 箱盖壁厚 1 10 箱体凸缘厚度 b1b2b3 箱座 b1=1.5=15 箱盖 b2=1.51=15 箱底座b3=2.5=25 加强肋厚 m1 m2 箱座 m=0.85=8.5 箱盖 m1=0.851=8.5 地脚螺钉直径 df 20 地脚螺钉数目 n 4 轴承旁联接螺栓直径 d1 0.75df=16箱盖、箱座联接螺栓直径 d2 （0.50.6）df=10 轴承盖螺钉直径和数目 d3 n 8 4 观察孔盖螺钉直径 d4 (0.30.4) df=6 dfd1d2至箱外壁距离, c1=26 c2=24 (df) c1=22 c2=20 (d1) d1d2至凸缘边缘的距离 c1=16 c2=14 (d2) 轴承旁凸台高度和半径 h r1 32 24箱体外壁至轴承座端面距离 l1=50 c1+c2+(510)附件的设计:1、