机械设计带式输送机传动装置.doc

学 号201240110311 课 程 设 计题 目带式输送机传动装置教 学 院机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级12级本机制（3）班姓 名王聪指导教师蔺邵江 赵晓芬2014 年 3月 25日27 目录机械设计课程设计任务书.1前言.5选择电动机.6计算传动装置的运动和动力参数.7V带传动的设计.9齿轮的设计.12滚动轴承和传动轴的设计.19箱体结构的设计.28齿轮、轴承的润滑方法及材料.29设计小结.30参考文献.301 前言 1.确定传动方案根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。二.选择电动机1、工作机所需要的功率为：其中：Fw=3200N，Vw=0.80m/s，得：取：，则总效率=.096*0.95*0.99=0.9则电动机的功率则电动机的额定转速选4kw滚筒轴工作转速：展开式减速器的传动比为：V带的传动比为：得总推荐传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机。型号为Y112M-4，满载转，功率4。 2、分配传动比总传动比为为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V带传动比：；则减速器的传动比为：；考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.4，取则：；三计算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速：轴 ；轴 ；轴 ； 各轴的输入功率：轴 ；轴 ；轴 ； 各轴的输入转矩： 1轴 ； 2轴 ； 3轴 ；4 V带传动的设计1、确定计算功率：已知：；查机械设计表5-9得工况系数：；则：2、选取V带型号：根据、查机械设计图5-9选用A型普通V带3、确定大、小带轮的基准直径（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：；（3）验算带速：带的速度合适。4、确定V带的基准长度和传动中心距：中心距：初选中心距。 （2）初算带长Lc和确定带长：对于A型带选用（3）实际中心距：5、验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。6、计算V带的根数：，查机械设计表5-3 得： ；（2），查表得：；（3）由查表得，包角修正系数（4）由，与V带型号A型查表得：综上数据，得取合适。7、确定初拉力：根据带型A型查机械设计表5-2得：8、计算作用在轴上的压轴力：9. 设计结果 选用4根A-1600 GB/T 1171-89 V带中心距,带轮直径 ,，轴上压力 10.带轮结构的设计 1、带轮的材料： 采用铸铁带轮（常用材料HT200） 2、带轮的结构形式：V带轮的结构形式与V带的基准直径有关。小带轮接电动机，较小，所以采用实心式结构带轮。大带轮直径，采用腹板式结构。五、齿轮的设计 A.高速级齿轮传动设计(1).选择齿轮材料 考虑到带式输送机为一般机械，故小齿轮选用45钢调质，平均硬度为250HBS,大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为200HBS。选用8级精度。 (2 ) 按齿面接触疲劳强度初步计算齿轮参数。 因为是闭式软齿面齿轮传动，故先按齿面接触疲劳强度进行设计，即：初选载荷系数Kt=1.4;小齿轮的转矩查机械设计表6-7知 齿数比取Z1=25，则Z2=uZ1=3.99*25=100，取Z2=100 初选螺旋角则：有查机械设计图6-20的区域系数查表6-3得弹性影响系数许用接触应力 查图6-14（d）(c)得接触疲劳极限 应力循环数 查图6-16（曲线1）得 解除疲劳寿命系数取安全系数，得取初算小齿轮分度圆直径,得=54.42mm（3）确定传动尺寸 计算圆周速度 故8级精度合用 计算载荷系数K查表6-1得使用系数=1.0根据8级精度，v=1.68m/s查机械设计图6-6得动载荷系数1.10查表6-2得齿间载荷系数查图6-10得 故载荷系数 对进行修正确定模数mm 取模数计算中心距a 圆整为精算螺旋角 因为值与初选值相差不大，故不再修正。精算分度圆直径（ 故合适）计算齿宽取b1=65mm则（4） 校核齿根弯曲强度式中各参数如下 值同前.计算当量齿数 查表6-4得 斜齿轮的纵向重合度 由图6-21查螺旋角影响系数许用弯曲应力 查图6-15（d）（c）得弯曲疲劳极限 查图6-17得弯曲疲劳寿命系数满足齿根弯曲疲劳强度（5）结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用实心式齿轮。B.低速级齿轮传动设计(1).选择齿轮材料 考虑到带式输送机为一般机械，故小齿轮选用45钢调质，平均硬度为250HBS,大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为200HBS。选用8级精度。 (2 ) 按齿面接触疲劳强度初步计算齿轮参数。 因为是闭式软齿面齿轮传动，故先按齿面接触疲劳强度进行设计，即：初选载荷系数Kt=1.4;小齿轮的转矩查机械设计表6-7知 齿数比取Z1=30，则Z2=uZ1=2.85*90=85.5，取Z2=86 初选螺旋角则：有查机械设计图6-20的区域系数查表6-3得弹性影响系数许用接触应力 查图6-14（d）(c)得接触疲劳极限 应力循环数 查图6-16（曲线1）得 解除疲劳寿命系数取安全系数，得取初算小齿轮分度圆直径,得=92.57mm（3）确定传动尺寸 计算圆周速度 故8级精度合用 计算载荷系数K查表6-1得使用系数=1.0根据8级精度，v=1.68m/s查机械设计图6-6得动载荷系数1.10查表6-2得齿间载荷系数查图6-10得 故载荷系数 对进行修正确定模数mm 取模数计算中心距a 圆整为精算螺旋角 因为值与初始值选择相差很大，故与相关的数据需修正。修正后结果是：，m修正为3，精算分度圆直径（ 故合适）计算齿宽取b1=95mm则（5） 校核齿根弯曲强度式中各参数如下 值同前.计算当量齿数 查表6-4得 斜齿轮的纵向重合度 由图6-21查螺旋角影响系数许用弯曲应力 查图6-15（d）（c）得弯曲疲劳极限 查图6-17得弯曲疲劳寿命系数取满足齿根弯曲疲劳强度（5）结构设计及绘制齿轮零件图 首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按机械设计荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用实心式齿轮。6、 滚动轴承和传动轴的设计 （1）选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。查机械设计表8-2知，（2）输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，（3）初步确定轴的最小直径 材料为45钢，调质处理。根据机械设计表15-3，取，于是 ，输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，考虑到轴上开键槽对轴的强度的削弱，轴径需增大5%，即=49.77。 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。查手册，选用WH7型滑块联轴器，其公称转矩为 。作用转速3200r/min，轴孔直径50mm，故取半联轴器的孔径 ，主动端Y型轴孔配合长度112mm；从动端J型配合长度84mm；紧定螺钉安装距离联轴器身L=25mm。（4） 轴的结构设计.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足办联轴器的轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-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-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，故选用深沟球球轴承。按照工作要求并根据，选取单列角深沟球球轴承6011，其尺寸为，故。 3).考虑到挡油环的轴肩定位 自由段mm 4).取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的右端与左轴承之间采用轴环定位。已知齿轮轮毂的跨度为80mm，轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 至此，已初步确定了轴的各段和长度。.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。按由机械设计手册表4-2查得平键剖面（GB/T1096-2003），键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选。.校核轴的强度首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于6011型角接触球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 ，扭矩 .按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表15-1查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面A，,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面显然更不必校核。由机械设计第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计表15-1得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表3-2查取。因，经差值后可查得 ， 又由机械设计附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由机械设计附图3-2 的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得 ，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。滚动轴承的校核 轴承的预计寿命 计算输入轴承 (1).已知，两轴承的径向反力 由选定的角接触球轴承7012AC，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、 由机械设计表13-6，取，则 (5).轴承寿命计算 由于，取，角接触球轴承，取， 查手册得6011型角接触球轴承的，则 故满足预期寿命。 7、 箱体结构的设计名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度22.5地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M14机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M12视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M10定位销直径=（0.70.8）7.76，至外机壁距离查机械设计课程设计指导书表11.2262018，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表11-22416外机壁至轴承座端面距离=+（812）58大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离15机座肋厚 轴承端盖外径+（55.5） 130 8、 齿轮、轴承的润滑方法及材料对于双级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速中，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 =34。所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。 9、 设计小结本设计是根据设计任务的要求，设计一个展开式二级圆柱减速器。首先确定了工作方案，并对带传动、齿轮传动轴箱体等主要零件进行了设计。零件的每一个尺寸都是按照设计的要求严格设计的，并采用了合理的布局，使结构更加紧凑。通过减速器的设计，使我对机