[工学]带式运输机的传动装置.doc

带式运输机的传动装置学 院： 高等职业技术学院专 业/班 级：化工设备维修技术专业0803班学 号：320080910学 生 姓 名： 田 旭指 导 教 师： 谢宝玲2009 年 6 月1、题目：带式运输机的传动装置2、原始数据:数据编号 ( A4 )数据编号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10运输带工作拉力2000200022002300260028003000250030002200运输带工作速度1.01.11.11.11.11.40.81.11.51.6卷筒直径2502202403202003502504004004503、机器的工作条件:三班制,连续单向运转,载荷平稳,室内工作,有粉尘(带式运输机的效率已经在F中考虑)4、使用年限:十年,大修期三年5、生产批量:10万台6、生产条件:中等规模机械厂,可加工89级精度齿轮及蜗轮7、动力来源:电力,三相交流(220/380)8、设计工作量:(1)减速器装配图一张(A0)(2)零件图两张，一轴和二齿轮(A3)(3)设计说明书一份10、传动方案: 一、 电动机的选择1、 电动机类型的选择： Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机传动装置效率：总 = 带 2滚珠轴承 闭式齿轮 联轴器卷筒普通V带 = 0.96 功率选择：0.94 0.97滚珠轴承 = 0.99 功率选择：0.98 0.995闭式齿轮 = 0.97 功率选择：0.96 0.98联轴器 = 0.99 功率选择：0.99 0.995卷筒 = 0.96 功率选择：0.95 0.98带入解得总为：总=0.960.9920.970.990.96=0.867电动机功率：PW = FWVW / 1000 = 2300 1.1 / 1000 = 2.53（kw） 电动机额定功率： P PW /= FWVW /（1000）= 2300 1.1 /（10000.867）= 2.918（kw） 2、确定电动机的转速：（1）滚筒轴的工作转速为： Nw = 601000 Vw /（ D）= 6010001.1 /（3.14320）= 65.68（r/min）（2）电动机的转速： 根据传动比合理范围，取圆柱齿轮一级减速器传动比范围 i齿轮 = 3 5 ；取V带传动比 i带 = 2 4，则总传动比范围为 I总 = 6 20。 故电动机的转速范围： Nw = I总 Nw = （6 20） 56.68 = 394.08 1313.6 符合要求的的同步转速有750（r/min）、1000（r/min）两种电动机。 查机械零件手册电动机技术数据表。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，则选则 n = 1000 r/min 。 （3）确定电动机型号：根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为J02-41-6型。 3、查表列出电动机的主要参数：电动机额定功率： P = 3.0 kw电动机满载转速： Nm = 960（r/min）电动机轴伸出端直径： D = 32 mm电动机轴触端安装高度： H = 132 mm电动机伸出端长度： S = 80 mm二、 总传动比计算急传动比分配1、 传动装置总传动比i总 = Nm / Nw = 960 / 65.68 = 14.622、 分配传动装置各级传动比 根据i带 i减速器（1）取i减速器 = 4（单级减速器 I = 3 5 合理）（2）I总= i带 i减速器i带 = I总 / i减速器 = 14.62 / 4 = 3.655三、 传动装置的运动参数及动力计算1、 计算各轴功率V带高速轴 ：PI = P工作 = 3KW减速器高速轴 ： PII = PI带滚珠轴承= 30.960.99= 2.85 KW减速器低速轴 ： PIII = PII滚珠轴承 闭式齿轮 = 2.85 0.99 0.97= 2.74 KW卷筒轴 ： PIV = PIII滚珠轴承 联轴器 = 2.74 0.99 0.99= 2.69 KW2、 计算各轴转速： V带高速轴 ： nI = n电机 = 960r/min减速器高速轴 ：nII = nI / iV带 = 960 / 3.655= 262.65 (r/min)减速器低速轴 ：nIII = nII / i减速器 = 262.65 / 4= 65.66 (r/min)卷筒轴 ：nIV = nIII = 65.66 (r/min)3、 计算各轴扭矩 电动机输出轴 ： TI = 9.55106 PI / nI = 9.551063 / 960 = 2.98104 Nmm减速器高速轴 ： TII = 9.55106 PII / nII= 9.551062.85/262.65 = 1.04105 Nmm减速器低速轴 ：TIII = 9.55106 PIII / nIII= 9.551062.74 / 65.66 = 3.99105 Nmm卷筒轴 ： TIV = 9.55106PIII/nIII= 9.551062.66/65.66 = 3.87105 Nmm4、 列出运动参数、动力系数表格：轴号功 率P(km)扭矩T(Nmm)转速n（r/min）传动比i效 率 电动机32.98104960减速器高速轴2.851.04105262.65减速器低速轴2.743.9910565.66卷筒轴2.693.8710565.66四、 三角带传动设计计算五、 齿轮传动设计计算（1） 选择齿轮材料及确定许用应力大齿轮都采用20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度60HRC。由图查出试验齿轮的疲劳极限，确定许用应力H1 = Hlim1 = 1500 MpaH2 = Hlim2 = 460 MpaH = 0.9Hlim1 = 0.91500 = 1350 MpaF = 1.4Flim2 = 1.4460 =644 Mpa（2） 选择齿轮传动的精度等级和设计参数由于是机床中用的非分度系统此轮传动，参考书上表10-12选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra 3.26.3m，磨齿。取小齿轮齿数 Z1 = 17，则 Z2 = iZ1 = 417 = 68，取大齿轮 Z2 = 68齿轮比（即实际传动比）为： u = Z1 / Z2 = 4 由于传动比相对误差|（u - i）/ i | 100% = 0% 3% 5%，所以齿数选择合理。参考书上表10-11选齿宽系数d = 0.5（齿轮相对轴承为非对称布置）初选螺旋角= 10，根据书上表10-8选取计算系数Am = 12.4和Ad = 756（3） 按齿轮弯曲度计算模数计算小齿轮传递的转矩 ： T1 = 9550 2.85 / 262.65= 103.6 NM计算胆量齿轮 ： ZV1 = Z1 / cos3= 17 / cos310= 17.8 ZV2 = Z2 / cos3= 68 / cos310= 71.2从书上表10-10查出复合齿形系数 ：YFS1 = 4.49，YFS2 = 3.99。根据较小冲击载荷，轴承非对称布置并靠近轴承，轴的刚度较大，去载荷系数 ：K = 1.4。计算模数 ：Mn 2.38 mm查表取标准值Mn = 3 mm。（4） 协调设计参数计算中心距： a = Mn（Z1 + Z2）/ 2 cos=129.5 mm取a = 131 mm ，则螺旋角为： = 13.274 在 8 25的范围内，所选的计算系数Am和Ad合理。（5） 计算主要几何尺寸齿轮分度圆直径为： d1 = mn Z1 / cos= 52.400 mm d2 = mnZ2 / cos= 209.600 mm齿宽为： b1 = d d1 = 0.5 52.4 = 26.20 mm b2 = d d2 = 0.5 209.6= 104.8 mm圆整后取 ：B1 = 27 mm，b2 = 105 mm。（6） 校核齿面接触强度满足吃面接触强度所需的小齿轮分度圆直径为 ：d1 44.134 mm它小于设计结果 d1 = 52.40 mm，故齿面接触强度足够。（7） 齿轮圆周速度v = 0.72 m/s 查表选择齿轮为 8 精度齿轮合适。六、 轴的设计低速轴的设计（1） 选择轴的材料，确定轴的外伸段直径 轴的材料用45钢，正火处理，查书上表 14-2 取 C = 112。计算轴的外伸段直径：d = 38.85 mm 考虑到轴的外伸段上开有键槽，将设计算轴径较大3%5%后，查书上表14-2取标准直径 d = 45 mm。（2） 低速轴的结构设计按照工作要求，输出轴系的主要零部件包括一对圆锥滚子轴承、斜齿圆柱齿轮（对称布置在两支承中间）和联轴器（安装在外伸段）等，为了便于轴上零件的装折，采用阶梯轴结果。输出轴的外伸段选用弹性柱销联轴器HL4 JA4565 / JA4562 GB50141985，查书上表15-3。因此外伸段长度为 62 mm ，外伸段与联轴器之间用稍有过盈的过渡配合H7 / k6作径向定位，用A型平键联接做周向固定。联轴器的左侧采用轴肩作轴向定位。密封段直径为 52 mm 符合密封件采用毡圈52FZ / T 920101991 要求的轴径规范，而且满足多右侧联轴器的轴向定位轴肩高度 h =（0.070.10） d = （0.070.10） 45 = 3.15 4.5 mm 要求。考虑轴承透盖的轴向尺寸和透盖右端面与联轴器左端面有一定的间隔，取该段长度为 58 mm。安装斜齿轮的轴头段直径为 58 mm，采用过盈配合H7 / r6与轴头作径向定位，用B型平键联接作周向固定。左侧使用轴环做轴向定位和固定，右侧采用套筒实现与右侧轴承的轴向定位和固定。为保证斜齿轮的轴向定位可靠，取轴头段长度为57。左右两段轴颈上安装圆锥滚子轴承 30211（d = 55 mm、T 22.75 mm、da min = 64 mm、a 21 mm），根据轴承孔径取轴颈直径55mm，根据轴承宽度取左轴颈长度 21 mm，右轴颈长度为36mm。根据 30211 轴承安装尺寸要求取轴环直径65mm，同时满足斜齿轮左侧的轴向定位轴肩高度要求。轴承内圈与轴颈采用稍有过盈配合k6，实现周向定位与固定，同时满足它们之间的对中要求。根据斜齿宽度105mm轴承与箱体内壁之间间隔5mm，斜齿轮端面与箱体内壁之间间隔15mm，以及圆锥滚子轴的支柱的作用点a21 mm，低速轴的总长度为 ： L = 62 + 67 + 36 + 57 + 12 + 21 = 255（3）低速轴上斜齿轮的受力分析 计算从动斜齿轮传递的转矩 ： T = 3.99105 Nmm 计算从动斜齿轮的圆周力、径向力和轴向力 F = 2T / d2 = 3807.25 N F = Ftan20/ cos13.274 = 1423.76 N F = Ftan13.274 = 335.88 N（4）计算低速轴的支座反力和弯矩 如图 a 为轴的空间受力简图，输出轴支撑跨度L = 145，左右两个支座分别为A与B，斜齿轮对称布置在输出轴支承跨度的中点C。 斜齿轮圆周力F作用在水平面上（使轴在H面上产生弯曲变形），因此水平面上的支座反力为 RAH = RBH = F / 2 = 1903.6 N 水平弯矩图c中C处弯矩（在集中力作用处，弯矩图发生转折）为 MCH = RAHl / 2 = 1903.6145/2 = 138011 Nmm 斜齿轮径向力F和轴向力F作用在垂直面上（使轴在V面上产生弯曲变形），根据轴系力矩的平衡条件（顺时针的力矩为负，逆时针的力矩为正），有 MB = -RAV l Fd/2 + Fl/2 =0得到垂直面支座反力 ： RAV = 469.1 N由轴系力的平衡条件Y = RAV + RBV F = 0，得到：RBV = F RAV = 1423.76 496.1 = 927.66 N 垂直弯矩图e中C处左侧弯矩为 ： MCV = RAV l/2 = 34009.75 Nmm 垂直弯矩图e中C处右侧弯矩为 ： MCV = RBV l/2 = 67255.35 Nmm 注：在集中力偶作用C处，弯矩图发生突变，弯矩图突变值为 ： MCV - MCV = 33245.6 Nmm 集中力偶为 ： Fd / 2 = 335.88209.6/2 =35200.224 Nmm 可见弯矩突变值等于集中力偶的大小，说明垂直面的计算结果是正确的。 计算C处左右两侧的合成弯矩 ： MCV = 142139.7 Nmm MCV = 153526.3 Nmm 可见C处右侧的合成弯矩MCV 较大，合成弯矩图f。（5）输出轴在CD段承受的扭矩等于他传递的转矩T = 3.99105 Nmm，扭矩图g。（6）计算危险截面的当量弯矩 由当量弯矩图h可见C处是危险截面，计算该处的当量弯矩（对一般转轴可视其扭矩为脉动循环性质，取扭矩校正系数= 0.6）Me = 284398.8 Nmm（7）计算C处的需要轴径dc45钢正火的轴在对称循环状态下的许用弯曲应力-1w=54MPa，有：dc =37.48由于C处开有一个键槽，故将直径增大5%后得到dc = 39.4 mm，它小于该处实际直径58mm，故轴的弯扭组合强度足够。 虽然从上面的强度核算结果来看，低速轴的强度余度较大，但是从轴的结构设计和满足外伸段强度考虑，并不能因此而减少轴径；另外，轴径稍大可以提高轴的刚度，有利于保证轴系的正常工作。高速轴的设计 （1）选择轴的材料，确定轴的外伸段直径 轴的材料用45钢，正火处理，查书上表 14-2 取 C = 112。计算轴的外伸段直径：d = 24.8 mm 考虑到轴的外伸段上开有键槽，将设计算轴径较大3%5%后，查书上表14-2取标准直径 d = 30 mm。（2）低速轴的结构设计按照工作要求，输出轴系的主要零部件包括一对圆锥滚子轴承、斜齿圆柱齿轮（对称布置在两支承中间）和联轴器（安装在外伸段）等，为了便于轴上零件的装折，采用阶梯轴结果。输出轴的外伸段选用弹性柱销联轴器HL4 JA3050 / JA3050 GB50141985，查书上表15-3。因此外伸段长度为 50 mm ，外伸段与联轴器之间用稍有过盈的过渡配合H7 / k6作径向定位，用A型平键联接做周向固定。联轴器的左侧采用轴肩作轴向定位。密封段直径为 38 mm 符合密封件采用毡圈52FZ / T 920101991 要求的轴径规范，而且满足多右侧联轴器的轴向定位轴肩高度 h =（0.070.10） d = （0.070.10） 30 = 2.1 3 mm 要求。考虑轴承透盖的轴向尺寸和透盖右端面与联轴器左端面有一定的间隔，取该段长度为 42 mm。安装斜齿轮的轴头段直径为 66 mm，采用过盈配合H7 / r6与轴头作径向定位，用B型平键联接作周向固定。左侧使用轴环做轴向定位和固定，右侧采用套筒实现与右侧轴承的轴向定位和固定。为保证斜齿轮的轴向定位可靠，取轴头段长度为65。左右两段轴颈上安装圆锥滚子轴承 30208（d = 40 mm、T 19.75 mm、da min = 47 mm、a 16.9 mm），根据轴承孔径取轴颈直径40mm，根据轴承宽度取左轴颈长度 18 mm，右轴颈长度为20 mm。根据 30208 轴承安装尺寸要求取轴环直径48mm，同时满足斜齿轮左侧的轴向定位轴肩高度要求。轴承内圈与轴颈采用稍有过盈配合k6，实现周向定位与固定，同时满足它们之间的对中要求。根据斜齿宽度 65 mm 轴承与箱体内壁之间间隔5mm，斜齿轮端面与箱体内壁之间间隔15mm，以及圆锥滚子轴的支柱的作用点a16.9 mm，高速轴的总长度为 ： L = 60 + 70 + 20 + 85 + 18 = 253 mm七、键的联接设计 .带轮与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：,T = 1.04105 Nmm 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输入轴与齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与联轴器间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。.输出轴与大齿轮间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，(GB/T 1095-2003)现校核其强度：, 查手册得，因为，故键符合强度要求。八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.九. 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