机械设计-课程设计--带式运输机传动.doc

机械设计课程设计计算说明书 学院 专业 班设 计 者： 指导老师： 完成日期： 年 月 日 目录一、传动方案拟定. .4二、原始数据.4三、确定电动机的型号. .4四、确定传动装置得总传动比及分配. .4五、传动零件设计计算. .41、V带. .42、齿轮.63、轴及滚动轴承设计计算. .12六、轴承选择和校核. .16七、联轴器的设计计算. .17八、键联接得选择和强度校核. . .17九、减速器箱体的主要结构尺寸17十、润滑方式的选择.18十一、技术要求.18计算过程及计算说明带式运输机传动图如下：机械设计课程设计专用、一、传动方案拟定二、原始数据：滚筒圆周力F=5500N；带速V=1.35m/s；滚筒直径D=250mm。三、确定电机型号按已知的工作要求条件,选择Y型全封闭笼型三相异步电动机1. 电动机功率的选择1) 工作机所需的电动机输出功率为:(1)P / (2)P Fv/1000w P Fv / 1000 .w . 0.960.990.970.970.980.960.83p Fv /10000.8355001.35/ 10000.839.58Kw2) 确定电动机的转速 卷筒轴的工作转速为n 60 1000v / D 60 1000 1.6 / 300 103.2 r/min 按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比i 2 4,单级齿轮的传动比i35, 则合理总传动比的范围为i620，故电动机转速的可选范围为： n in (620)103.2 r/min 619 2063r/min符合这一范围的同步转速有1000 r/min 、1500 r/min,再根据计算出的容量,由附表8-1查出有三种适用的电动机型号,其技术参数及传动比的比较情况见下表。方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min） 传动装置的传动比P/kW同步转速满载转速总传动比带齿轮1132M-837507105.7022.852Y132M2-65.510009607.702.53.083Y100L2-431500142011.4033.8综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较两个方案可知：选择方案2比较合适。因此选定电动机型号为Y132M2-6，所选电动机的额定功率P5.5KW,满载转速n960 r/min，总传动比适中，传动装置结构较紧凑。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表所示四、计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速n和工作机主动轴的转速n可得传动装置的总传动比i n/ n,对于各级传动为i为ii.i.ii 4.计算传动装置的运动和动力参数1)各轴转速I 轴 n n/i960 / 2.5384 r/min 轴 n n/i384/ 3.6103.2 r/min卷筒轴n n103.2r/min2)各轴的输入功率I 轴 PP. 9.580.968.56 kW 轴 P P.8.560.990.978.22kW卷筒轴P P.8.830.990.977.89Kw3) 各轴的输入转矩电机轴T=9550 P/n=88.7 I 轴 TT. i. 88.72.50.96255.41N. m 轴T T. i. 255.43.7680.990.97912.8N.m卷筒轴 T T. . 912.80.990.97876.5N.m运动和动力参数的计算结果列于下表： 轴名参数电动机轴I 轴 轴卷筒轴转速n/(r/min)输入功率P/Kw输入转矩T/ N. m9605.588.713843.84274.3103.23.69912.8103.23.54876.5传动比I效率2.50.963.60.9610.96五.传动零件的设计与计算（一.）V带设计:已知P额5.5kW 转速n960 r/min 计算功率：PKP1.25.56.6 kW 选取K1.2 P6.6 kW1. 选择带型：根据P6.6 kW和n384 r/min由表10-12选取A型2. 确定带轮基准直径：由表10-9确定d，did（1-）960/384100（1-0.02）=245mm，查表10-9取标准值 选取d100mm ， d245mm验算带速： V.d. n/601000 1-11 100384/601000 5.022m/s因为5m/s v 120,故符合要求。8.单根V带传递的额定功率：根据d和n，查图10-9得P1.4 kW9.i1时单根V带传递的额定功率增量：据带型及i查表10-5得P0.17 kW10.确定带的根数：查表10-6：K0.95 查表10-7:K0.99 ZP/( PP) K K 6.6/(1.40.17)0.950.994.47 故取Z511.单根V带的初拉力：查表10-1: q0.01kg/mF500(2.5/0.95)-1( P/Z)qv 500（2.5/0.95）-1（6.6/55.01）0.105.01N215N 12.作用在轴上的力：F2Z Fsin（/2） 25215sin(172/2)N=2147.6N 13.带轮的结构和尺寸： 以小带轮为例确定其结构和尺寸，由图10-7选定小带轮为实心轮，轮槽尺寸及轮宽按表10-3计算，并参查简明机械零件设计实用手册，从而画出小带轮工作图，见图。 (二)齿轮的设计1. 选材料与热处理方式。所设计的齿轮传动属于闭式传动，通常采用软齿面的钢制齿轮，查阅表6-7，选用价格便宜便于制造的材料；小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为260HBW，大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBW，硬度差为45HBW较合适。2. 选择精度等级。运输机是一般机械，速度不高，故选择8级精度。3按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据式 d 1) 载荷因数K。圆周速度不大，精度不高，齿轮关于轴承对称布置，按表6-9取K1.22) . 转矩T T9.5510P/n9.55109.58/384221710Nmm3)接触疲劳许用应力,据式Z/S 由图6-36查得：610Mpa，500Mpa；接触疲劳寿命系数Z:单向转动，轻微振动，连续工作，两班制，使用期限5年，用公式N60njt得N6038410300161.110N N/6.910/3.62.910 查图6-37中曲线1,得 Z 1 (N N, N=10)Z1.12按一般可靠性要求,取S1,则有 Z/ S6101/1Mpa610Mpa Z/ S5001.12Mpa560Mpa 4）计算小齿轮分度圆直径d。由表6-11，取1.1，则有d=66.2mm 取d70mm5）计算圆周速度V Vnd/6010003.1438467/601000m/s 1.49m/s因V5m/s,故取8级精度合适。4.确定主要参数，计算主要几何尺寸。1） 齿数。取z24，则zzi244.5108 2） 模数m md/ z70/242.989mm 取m=3正好是标准模数第一系列上的数值，可取。3）分度圆直径dzm /cos(b)74.6mm dzm cos(b)335mm 4)中心距a a （d d）/2 （74.6335）/2 204.9mm 取205mm.5)齿宽bb d1.17482mm 取b82mm，bb+10mm92mm 5.校核弯曲疲劳强度 根据式6-44 (2KTbm d)Y 1） 复合齿形因数Y。由图6-39得：Y4.35 Y3.922） 弯曲疲劳许用应力SY 1-35由图6-40得弯曲疲劳极限应力：490Mpa ，410Mpa。 由图6-41得弯曲疲劳寿命系数Y:Y1(NN, N310),Y1(NN,N310) 弯曲疲劳的最小安全系数S：按一般可靠性要求，取S1.计算得弯曲疲劳许用应力为 (/ S) Y 490Mpa/11490Mpa 1-36(/ S) Y410 Mpa/11410Mpa3) 校核计算 (2KT/bmd)Y 1-37(21.2114642)/(642.565)4.35Mpa111.67Mpa (2KT/ bmd)Y 1-38 (21.2114642)/ (722.5273)3.92Mpa 89.45 故弯曲疲劳强度足够。6.结构设计与工作图（略）（三）轴的计算1. 输入轴的设计。选用轴的材料为45号钢，调质处理，根据小齿轮的尺寸确定小齿轮采用齿轮轴的结构尺寸如下图： 2. 输出轴的设计1） 择轴的材料，确定许用应力 选用轴的材料为45号钢，调质处理，查表12-1可知650Mpa，360Mpa,查表12-6可知215Mpa, 102Mpa, 60Mpa2)按钮转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小。最小轴径为dc 查表12-5可得，45号钢取c118，则d11853.2 考虑键槽的影响以及连轴器的孔径系列标准，取d553） 轮上的作用力计算齿轮所受转矩为T9.55106 8.83/103.21N 475142N 齿轮作用力:圆周力 Ft2T/d2475142 /2453879N径向力FrFttann3879tan2001412N4) 轴的结构设计轴结构设计时,需同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴系结构草图(1) 联轴器的选取.可采用弹性套柱销联轴器,查设计手册可得规格为:HL3联轴器 3882 GB/T5014-2003(2) 确定轴上零件的位置及固定方式。单级齿轮减速器，将齿轮布置在箱体内壁的中央，轴承对称布置在齿轮两边，轴外伸端安装联轴器。齿轮靠轴环和轴套实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定；两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定；轴通过两端轴承盖实现轴向定位；联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。（3） 确定各段轴的直径。将估算轴径d55作为外伸端直径d，与联轴器相配，如图12-13所示，考虑联轴器靠轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d60下偏差。齿轮和左端轴承从左端装入，考虑装拆方面及零件固定的要求，装轴承处轴径d应大于d，考虑滚动轴承直径系列，取d60.1上偏差。为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径d应大于d，取d62.齿轮左端用套筒固定，右端用轴环定位，轴环直径d满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号确定。右端轴承型号与左端轴承相同，d=67mm，d与d相同取d60。(4)选取轴承型号。初选轴承型号为深沟球轴承，代号6310.查手册可得：轴承宽度B27，安装尺寸D150,故轴环直径d557（5）确定各段轴的长度。综合考虑轴上零件的尺寸及与减速器箱体尺寸的关系，确定各段轴的长度。（6）画出轴的结构草图。 如下图。5) 校核轴的强度（1）出轴的计算简图、计算支反力和弯矩。由轴的结构简图，可确定轴承支点跨距，由此可画出轴的受力简图，如图12-13所示 水平支反力FRBFRD（1/2）Ft（1/2）3880N1940N 水平弯矩MCHFRB73.5194073.5N 142589N 垂直面支反力由静力学平衡方程可求得FRAZFRDZ=706N垂直面弯矩 MFRBZ73.570673.5N 1-4251898 N 合成弯矩 M 1-43 151740N 画出各平面弯矩图和扭矩图。见图12-13（2）计算当量弯矩M。转矩按脉动循环考虑，应力折合系数/60/1020.59 则取0.59C剖面最大当量弯矩为 M 1-44 318766N画出当量弯矩图，见图12-13（3）校核轴径。由当量弯矩图可知，C剖面上当量弯矩最大，为危险截面，校核该截面直径d M 29.35 1-45考虑该截面键槽的影响,直径增加3 d1.0229.3530.23结构设计确定的直径为52,强度足够。六 轴承的选择及校核（1）小轴承查表得C6008轴承的额定动载荷C17.0KN 额定静载荷C011.8KN 极限转速n8500r/min 外径D72mm 宽度B19(查轴承样本) 大轴承查表得C6310轴承的额定动载荷C61.8KN 额定静载荷C038.0KN 极限转速n6000r/min 外径D110mm 宽度B27(查轴承样本)（2）查表计算得：Fr773N Fr/CFx/C0.043内插得e0.26 径向载荷因数X1X20.6(3) 当量动载荷P PP1X1Fr+y1fr0.44查表得fp1.2 fT1 (4)根据公式CC2 =6164NC=61800N 适用七 联轴器的选择及校核采用弹性套柱销联轴器（1） 选择联轴器类型，为了缓和振动和冲击，选择弹性联轴器（2） 选择联轴器型号，计算转矩，由表15-1查取 K1.4TcKTK9550P/n=638.79 Nmm 按计算转矩，转速和轴径，由GB/T5014-2003中选用HL3型弹性柱销联轴器。3882 GB/T5014-2003查得有关数据：额定转矩630Nm许用转速n5000r/min,轴径3042mm 满足TcTn nn 故适用。八 键联接的选择及校核（1）、大齿轮与轴的配合52mm(查表11-6)取A键（普通平键）联接键1612 b18mm h12mm L73mm GB1096联轴器与轴的配合45mm(查表11-6)取A键（普通平键）联接键1410 b16mm h10mm L94mm GB1096(2)、键的校核 静联接大径上的键4T/dhl4638.8103/52125673.12Mpa=7080 Mpa 小径上的键4T/dhl4638.8103/45107674.71Mpa1.21.289.6m取10 mm，齿轮端面与内箱壁间的距离 210mm箱盖、箱座肋厚m1 m2 m10.8510.8586.8mm 取7mm m20.850.8586.8mm 取7mm十润滑方式的选择润滑油的选用方式飞溅润滑 传动件的传动带起润滑油直接溅入轴承内，或先溅到箱壁上，顺着内壁流入箱体的油沟中，再沿油沟流入轴承内，此时端盖部分必须开槽，并将端盖端部的直径取小些，以免油路堵塞。十一 技术要求1、 装配前，全部零件用煤油清洗，箱体内不许有杂物存在，在内壁涂两次不被机油侵蚀的涂料。2、 用铅丝检验装配间隙，其间隙不小于0.16mm，铅丝不得大于最小间隙的4倍。用涂色法检验斑点。齿高接触斑点不小于百分四十；齿长接触斑点不小于百分五十。必要时可采用研磨或刮后研磨，以便改善接触情况。3、 调整轴承时所留轴向间隙如下；40为0.05mm0.1mm;55为0.08mm0.15mm。4、 装配时，剖分面不允许使用任何填料；可涂以密封油漆或水玻璃。试转时应检验剖分面、各个接触面及密封处，均不准漏油。5、 箱座内装SH0357-92中的50号工业齿轮油至规定高度。6、 表面涂灰色油漆。十二 参考资料1、 陈立德机械设计基础第2版北京；高度教育出版社，20042、 机械设计师手册编写组机械设计师手册北京机械工业出版社，19993、 吴宗泽罗圣国机械设计课程设计手册第2版北京，高等教育出版社，19994、 龚义机械设计课程设计指导书第2版北京，高等教育出版社，19905、 卢颂峰机械零件课程设计手册北京，中原广播电