机械设计课程设计--带式输送机传动装置设计.doc

机械设计课程设计设计说明书学 校： 九 江 学 院院 系： 机械与材料工程学院 设计题目： 带式输送机传动装置设计 班 级： B0932学 号： 20913120226设 计 者： 曾 利 辉指导老师： 徐 玉 红 2011 年 5 月 20 日 目 录一 、 总体方案设计. . 3二 、设计要求 . 3三 、 设计步骤 .31. 传动装置总体设计方案 . .32. 电动机的选择. .43.确定传动装置的总传动比和分配传动比. . .64、设计V带和带轮 . .75. 齿轮的设计 . .106. 滚动轴承和传动轴的设计. .127.键联接设计. .248. 箱体结构的设计. .259.润滑密封设计 . .27四 、 设计小结 . .28五 、 参考资料 . .28一 、总体方案设计课程设计题目：带式运输机传动装置设计（简图如下）1输送带2滚筒3联轴器4减速器5V带传动6电动机1.设计条件：1） 机器功用 由输送带运送物料，如：沙石，砖，煤炭，谷物等；2） 工作情况 单项运输，载荷轻度振动，环境温度不超过40；3） 运动要求 输送带运动速度误差不超过7%；4） 使用寿命 10年，每年365天，每天8小时；2.原始数据：运送带工作拉力F/N运输带工作速度v/(m/s)卷筒直径D/mm10000.5+(学号)26-20x0.1=1.1400二、设计要求1减速器装配图1张(三视图，A1图纸)；2.零件图两张（A3图纸，高速轴、低速级大齿轮）；(自选项)3.设计计算说明书1份（30页左右） 。三、设计步骤1. 传动装置总体设计方案1）外传动机构为V带传动。2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。3) 方案简图如下图： 1输送带；2滚筒；3联轴器； 4减速器；5V带传动；6电动机4） 该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分一级圆柱齿轮减速，这是一级减速器中应用最广泛的一种。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2） 选择电动机的容量从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计课程上机与设计表9-1可知： ：滚动轴承效率 0.99（球轴承） ：齿轮传动效率 0.97 （8级精度一般齿轮传动） ：联轴器传动效率 0.99（弹性联轴器） ：卷筒传动效率 0.96=0.89所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速一级圆柱齿轮减速器传动比范围为按推荐的合理传动比范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i=35。V带传动的传动比24，则总传动比理时范围为i=620。 ，而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号：因此综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选第2方案比较适合，则选n=1000r/min 。 根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计指导书附表8.1选定电动机型号为Y100L-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y100L-6 1.5 940 2.0 2.2电动机示意图3.确定传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比为 ( 为电动机满载转速，单位：r/min ) 分配传动装置传动比 式中分别为带传动和减速器的传动比.初步取5则带传动比为1).各轴的转速 I轴 II轴 卷筒轴 2).各轴的输入功率 I轴 II轴 卷筒轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为： I轴 II轴 卷筒轴 4、设计V带和带轮 （1） 选择普通V带截型由课本P130表8.21得：=1.1由课本P131图8.12得：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径由课本表8.6、图8.12得，推荐的小带轮基准直径为5071mm，选取大带轮基准直径为由课本表8.3，取则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为 从动轮的转速误差率为（263.31-250.6）/263.31x100%=4.8%在允许值内。（3）验算带速在525m/s范围内，带速合适。（4） 初定中心矩和基准带长按结构要求初定中心距根据课本P132式（8.14）由课本P132式（8.15）得：根据课本P117表8.4取根据课本P132式（8.16）得：中心距a的变化范围为(5) 验算小带轮包角(6)确定V带的根数z根据课本P132式（8.18）得根据查表8.8，根据内插法得根据课本P129式（8.11）得功率增量为由8.18查得根据传动比，查表8.19得，则由表8.4查得带长度修正系数由图8.11查得包角系数得普通V带的根数 取整得(7)求初拉力及带轮轴上压力由课本P121表8.6查得Z型普通V带的每米长质量，由课本P132式(8.19)得单根V带的初拉力为：由式(8) V带轮的结构示意图5.齿轮的设计（1）选择齿轮材料及精度等级按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为220250HBS。大齿轮选用45钢正火，齿面硬度170210HBS；根据课本p204表10.21选8级精度。齿面粗糙度Ra1.63.2m(2)按齿面接触疲劳强度设计1） 转矩2） 载荷系数k 由表10.11取k=1.13） 齿数和齿宽系数小齿轮的齿数取25，则大齿轮齿数=100.因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表10.20选取=14）许用接触应力由图10.24查得：由表10.10查得N=60nj =60x940x1x(10x52x40)=1.17x 查图10.27得故 由表10.3取标准模数m=2.5mm(3) 计算主要尺寸经圆整后取 大齿轮齿顶圆直径大齿轮齿根圆直径(4)按齿根弯曲疲劳强度校核由式(10.24)书P187得出确定有关系数与参数：1) 齿形系数查表10.14得2) 应力修正系数查表10.14得3) 许用弯曲应力由图10.25查得由表10.10查得由图10.26查得由式(10.14)可得故 齿根弯曲校验合格。5)验算齿轮的圆周速度v 由表10.22可知，选8级精度是合适的。6) 绘制齿轮零件工作图6.滚动轴承和传动轴的设计(一).高速轴的设计1.输入轴上的功率、转速及转矩 由上可知：，2.求作用在齿轮上的力 高速小齿轮的分度圆直径 圆周力： 径向力： 轴向力: 3.初步确定轴的最小直径 材料为45号钢，调质处理。根据机械设计基础表14.1，取，于是，由于键槽的影响，故 输出轴的最小直径是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，可取。4.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足带轮的轴向定位要求，1段左端需要制出一轴肩，故可取2段的直径； 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据2段直径，查手册选取单列角接触球轴承7009AC，其尺寸为，故。 3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端4的直径，。轴肩高度，故取，则轴肩处的直径。 4).根据减速器和轴承端盖的结构设计，轴承端盖的总宽度可取。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。5) .根据安装时齿轮中心要在一条线上，可得 至此，已初步确定了轴的各段和长度。1段d1=35mmL1=50mm2段:d2=d1+7=42mmL2=41mm3段d3= d2+3=45mmL3=33mm4段d4= d3+5=50mmL4=77mm5段d5= d4+5=58mm.L5=7.5mm6段d6=51 mmL6 =7mm7段d7=d3=45mmL7 =14mm(2).轴上零件的周向定位 根据机械设计基础表11-1查得带轮与轴的周向定位采用平键连接。带轮与轴的连接，选用平键截面。齿轮与轴的连接，选用平键截面。滚动轴承与轴的周向定位是通过过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计手册，可取轴端圆角。5.求轴上的载荷可根据轴的结构图做出轴的计算简图，再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。图形如下所示：这里，L=124.5mm1)求垂直面的支撑反力2) 求水平面的支撑反力3） 绘制垂直面的弯矩图4) 绘制水平面的弯矩图5） 求合成弯矩图6) 求轴传递的转矩7) 求危险截面的当量弯矩从图可以看出面a-a面最危险，其当量弯矩为：取折合系数，代入上式得8） 计算危险截面处的轴的最小直径 轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计基础表14-1查得由表14-3查得则：考虑到键槽对轴的削弱影响，将最小直径加大5%而实际设计的危险截面处的因此该轴符合要求。(二).低速轴的设计1.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，2.求作用在齿轮上的力 低速大齿轮的分度圆直径 圆周力： 径向力： 轴向力：3.轴最小直径的初步确定轴的材选用45钢，调质处理。根据机械设计基础表14-2，取，于是，由于键槽的影响，故可取 输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩为查机械设计基础(第三版)P329表16.1取， 因为计算转矩应小于联轴器公称转矩，通过查手册，可选用HL5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 。半联轴器的孔径 ，故取，半联轴器长度为，半联轴器与轴配合的毂孔长度为。4.轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足半联轴器的轴向定位要求，1段右端需制出一轴肩，高度为，故取2段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故第1段的长度应比略短一些，现取 2).初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取单列角接触球轴承，型号为7313AC，其尺寸为，故。 3).取安装齿轮处的轴端第4段的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为75mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，齿轮的轴向定位轴肩，取。轴环宽度，取。 4). 根据减速器及轴承端盖的结构设计，由轴承外径D=90mm可得，而，,总宽度为，故轴承端盖的总宽度可选为。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。 5).根据安装时齿轮中心要在一条线上，由设计轴的草图可得 。 综上所述，轴的各段长度和直径数据统计如下表所示：1段d1=55mmL1=110mm2段:d2=d1+7=62mmL2=41mm3段d3= d2+3=65mmL3=36mm4段d4= d3+5=70mmL4=72mm5段d5= d4+5=75mm.L5=7.5mm6段d6=d4 = 70 mmL6 =7 mm7段d7=d3=65mmL7 =16 mm(2).轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计课程上机与设计表11-1查得齿轮与轴的连接，选用平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端圆角。5.求轴上的载荷这里，取L=122.5mm,K=106mm1)求垂直面的支撑反力3) 求水平面的支撑反力F点在支点产生的反力4）绘制垂直面的弯矩图5）绘制水平面的弯矩图6)F力产生的弯矩图 危险截面F力产生的弯矩为： 7） 求合成弯矩图8）8) 求轴传递的转矩9) 求危险截面的当量弯矩从图可以看出面a-a面最危险，其当量弯矩为：取折合系数，代入上式得9） 计算危险截面处的轴的最小直径 轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计基础表14.2查得,考虑到键槽对轴的削弱，将最小直径加大5%而实际设计的危险截面处的因此该轴符合要求。轴的结构图、计算简图及轴的弯矩图、扭矩图两轴的装配草图如下所示：(三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 1.输入轴承的计算 (1).已知，两轴承的径向反力为： 选定的角接触球轴承型号为7009AC，轴承内部的轴向力 (2).因为，所以 故， (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计基础表16-9，取，则 (5).轴承寿命计算 由于，取，角接触球轴承，取， 查手册得7009AC型角接触球轴承的，则 故满足预期寿命。 2. 输出轴承的计算 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7011AC，轴承内部的轴向力 (2).因为，所以 故， (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计基础表15.12，取，则 18.99 (5).轴承寿命计算 由于，取，角接触球轴承，取， 查手册得7006AC型角接触球轴承的，则 故满足预期寿命。(6) .绘制轴承简图如下：7.键联接设计 1.带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，可选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)进行强度校核：, 通过查阅手册得，因为，故键符合强度要求。2.输入轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，可选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)进行强度校核：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。3.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，可选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)进行强度校核：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。4.输出轴与大齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，可选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)进行强度校核： 查手册得，因为，故键符合强度要求。8.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合。1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。3.机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便。4.对附件设计 A 视孔盖和窥视孔：在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。 B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。 D通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。 E位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。 F吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚9 8.5轴承端盖外径+（55.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）9. 润滑密封设计对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30