课程设计--带式输送机传动装置.doc

机 械 课 程 设 计 说 明 书课程设计题目：带式输送机传动装置 一、前言1(一) 设计任务1(二) 设计目的2(三) 传动方案的分析2二、传动系统的参数设计3(一) 电动机选择3(二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比4(三) 运动参数及动力参数计算4三、传动零件的设计计算5（一）带传动的设计5（二）齿轮传动的设计计算7（三）轴的设计计算10（四）轴承的设计计算21验算轴承3021021验算轴承3020723（五）键的设计计算25四、箱体结构设计27五、设计心得29六、参考资料30机械课程设计说明书一、前言 (一) 设计任务设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。选题A5，已知运输带输送拉力F=2KN，带速V=2.0m/s，传动滚筒直径D=300mm（滚筒效率为0.96）。电动机驱动，预定使用寿命8年（每年工作300天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35。动力来源：电力，三相交流380/220伏。图1 带式输送机的传动装置简图1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机表1 常用机械传动效率机械传动类型传动效率圆柱齿轮传动闭式传动0.960.98（7-9级精度）开式传动0.940.96圆锥齿轮传动闭式传动0.940.97（7-8级精度）开式传动0.920.95带传动平型带传动0.950.98V型带传动0.940.97滚动轴承（一对）0.980.995联轴器0.99-0.995表2 常用机械传动比范围传动类型选用指标平型带三角带齿轮传动功率（KW）小（20）中（100）大（最大可达50000）单级传动比（常用值）2-42-4圆柱圆锥3-62-3最大值615106-10(二) 设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。(三) 传动方案的分析 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。 减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT250灰铸铁铸造而成。 二、传动系统的参数设计 (一) 电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： 传动装置的总效率：查表1取皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945工作机所需的输入功率Pw： Pw=(FwVw)/(1000w)式中，Fw=2 KN=2000N，Vw=2.0m/s，w=0.96，代入上式得Pw=(2000*2)/(1000*0.96)=4.17 KW电动机的输出功率： PO= Pw /=4.17/0.8945=4.66KW 选取电动机额定功率Pm，使电动机的额定功率Pm（11.3）PO ，由查表得电动机的额定功率P5.5KW。 3、 确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： nw=60*1000V/（D）=6010002/（300）=127r/min 由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=36。取V带传动比i2=24，则总传动比理时范围为i=624。故电动机转速的可选范围为n=（624）127=7623048r/min。4、确定电动机型号 根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min 、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速1440r/min。主要参数：额定功率5.5KW，满载转速1440r/min，电动机质量68kg。(二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1、总传动比：i =1440/127=11.3 2、分配各级传动比： 因i= i1* i2，根据有关资料，单级减速器i=36合理，这里取i1 =4，i2=11.3/4=2.8。(三) 运动参数及动力参数计算 1、各轴转速（r/min） 轴 n1=nm/i 2=1440/2.8=514 r/min轴 n2= n1/ i1= nw =127r/min 2、计算各轴的功率（KW） 电动机的输出功率PO=4.66KW 轴 PI=4.660.96=4.4736KW 轴 P= P12=4.47360.99*0.97=4.4736KW0.990.97=4.296KW （1为轴承传动效率，2为齿轮传动效率，3联轴器传动效率）卷筒轴 Pj= P*1*3=4.2960.990.99=4.211KW 3、计算各轴扭矩（Nmm） 轴 TI=9550PI/nI=95504.4736/514=83.12Nm 轴 T=9550P/n=95504.296/127=323.05Nm 卷筒轴Tj=9550Pj/nw=95504.211/127=316.65Nm 将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表3 运动和动力参数表参数轴名电动机轴轴轴卷筒轴转速n/rmin-11440514127127功率P/kw4.664.47364.2964.211转矩T/Nm30.9083.12323.05316.65传动比i2.841三、传动零件的设计计算 （一）带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数查文献1表11.5知： =1.1。=1.14.66=5.126kw2、选择带型号根据Pc =5.126kw，nm1440r/min，查文献1图11.15，初步选用普通Z型带。3、选取带轮基准直径D1、D2查文献1表11.6选取小带轮基准直径=80mm，则大带轮基准直径=3*（1-0.01）*80=237.6mm。式中，为带的滑动率，通常取（1%2%），查表后取=250mm。大带轮转速=456.192 r/min4、验算带速vV=D1nw/60*1000=*80*1440/60*1000=6.03 m/s在525m/s范围内，带充分发挥。5、V带基准长度和中心距求根据文献1中式11.20，初定=495mm取。由文献1中式11.2带长由文献1中图11.4定相近的基准长度Ld=1600mm，再由式（11.3）计算实际中心距=534.054mm6、验算包角，由式（11.4）得=160.9O，合适7、确定v带根数z带速实际传动比=3.157查表11.8单根v带功率=0.36KW；查表11.7包角系数=0.953；查表11.12带长度系数=1.16，查表11.10，则由公式得=9.65故选10根带。8、确定带的张紧力F0（单根带）查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得单根V带的张紧力=71.03 N轴上载荷=2*10*71.03*sin80.45o=1400.7116 N（二）齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮材料及精度等级 根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，速度不高，选用7级精度（GB 10095-88）。齿轮采用软齿面，齿面硬度22.1mm故所设计轴的直径强度足够T1=83118 N.mmFt=2681.23 NFr=988.9 NFa=439.26 NFaV=494.45 NFBV=494.45 NMBV=-40620.6 N.mmMCV1=-149049.4 N.mmMCV2=-215008.6 N.mmFq=1400.7116 N 从动轴的设计项目设计与说明主要结果选料钢 调质 217255HBS选钢估算最小处的轴径=35.58mm,同样增大轴径5%7%，d2=38.07，取d2=40 mm确定各轴段的直径将轴分为7段，如图轴段取4.5mm轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查机械设计手册(新编软件版2008)取0.5mm轴段取0.5mm有一个键槽，所以增大4取整轴段取4mm轴段取3mmd1=40 mm 轴的结构如下图：项目设计与说明主要结果各轴段长度计算轴段取弹性柱销联轴器，轴孔直径d=40mm，轴孔长度L=112mm（机械设计手册）轴段L4=B2（25）=622=60mm轴段轴段S取7mm,a取13mm轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查机械设计手册）轴段C取15mm，查机械设计手册表12-11，取25mm轴段（与其相配轴承为圆锥滚子轴承30210，d=50mm,D=90mm,T=21.75,B=20，查机械设计手册）暂取L1=100mmL2=40mmL3=43mmL4=60mmL5=8mmL6=12mmL7=21mm轴承B=20mm跨距L=L3+L4+L5+L6=43+60+8+12=123L=123mm总长L总=L1+.L7=284L总=284mm校核轴的弯曲组合强度（1）、绘制空间受力计算简图计算作用在轴上的力，齿轮受力分析：圆周力：径向力：轴向力：为轴承A水平反力，H面为轴承A垂直反力，V面为轴承B水平反力，H面为轴承B垂直反力，V面（2）、绘制水平反力计算简图，计算水平反力及弯矩，绘制弯矩图水平支反力：垂直支反力：水平面弯矩：1042.08 N.mm（3）、绘制垂直受力计算简图，计算垂直支反力及弯矩，绘制弯矩图垂直弯矩：（4）、计算合成弯矩，绘制合成弯矩图M（5）、计算扭矩，绘制扭矩图T=9550Pj/nw=95504.211/127=316.65Nm（6）、计算当量弯矩，绘制当量弯矩图（取1）（7）、校核危险截面C的强度（d=54mm?）该轴强度足够2605.2 N960 N426.36 N1302.6N480N1042.8N.m（四）轴承的设计计算 验算轴承30210项目计算与说明计算结果根据条件计算轴承的预计寿命168300=38400h轴承预计寿命为29200h选择轴承类型一对圆锥滚子轴承30210轴各参数如下：转速n=127r/min输入功率P=4.296kw输入转矩T=323.05查机械设计基础课程设计11-3Y=1.4e=0.42预选圆锥滚子轴承30210分别为跟n=127r/minP=4.296kwT=323.05Y=1.4e=0.42计算两轴承的径向反力轴向力计算轴承的轴向力轴承的内部轴向力按查机械设计基础表11-3-5，假设内部轴向力与轴向力的方向一致，所以应该将轴承的内部轴向力与轴向力之和与轴承的内部轴向力比较所以轴承被“压紧”，轴承被“放松”，根据机械工程设计基础表11-3-4有：查判断系数e查机械设计课程设计p113表12-3，e=0.42e=0.42判断与e的关系，求系数x,y轴承的系数：x=1,y=0轴承的系数：x=0.4,y=1.4x=1,y=0x=0.4,y=1.4计算当量载荷选取当量动载荷的轴承，计算轴承预期寿命轴承的寿命，滚子轴承，预期寿命为Lh38400h，取，则所以预期寿命足够Lh38400h预期寿命满足要求验算轴承30207项目计算与说明计算结果根据条件计算轴承的预计寿命168300=38400h轴承预计寿命为38400h选择轴承类型一对圆锥滚子轴承30207轴各参数如下：转速n=514r/min输入功率P=4.4732kw输入转矩T=83.12查机械设计课程设计12-3Y=1.6e=0.37预选圆锥滚子轴承30207分别为跟n=514r/minP=4.4732kwT=83.12Y=1.6e=0.37计算两轴承的径向反力轴向力计算轴承的轴向力轴承的内部轴向力按查机械设计基础表11-3-5，假设内部轴向力与轴向力的方向一致，所以应该将轴承的内部轴向力与轴向力之和与轴承的内部轴向力比较所以轴承被“压紧”，轴承被“放松”，根据机械工程设计基础表11-3-4有：查判断系数e查机械工程设计基础表11-3，e=0.37e=0.37判断与e的关系，求系数x,y轴承的系数：x=1,y=0轴承的系数：x=0.4,y=1.6x=1,y=0x=0.4,y=1.6计算当量载荷选取当量动载荷的轴承，计算轴承预期寿命轴承的寿命，滚子轴承，预期寿命为Lh38400h，取，则所以预期寿命足够Lh38400h预期寿命满足要求（五）键的设计计算 1） 联轴器与轴的键连接项目计算与说明主要结果键的类型联轴器与轴要求对中性好，故选择A型平键连接选择A型平键连接确定键槽尺寸由d=40mm,由机械设计手册表15-6，选宽度b=12mm,键高h=8mm,键长L=70mm,GBIT1096键b=12mmh=8mmL=70mmGBIT1096键验算弯矩压强该键的弯矩压强：查课本，表6-2，且有轻微冲击所以该键的磨损压强在范围内，该键强度足够。安全确定键槽尺寸及相应公差由文献1查的，轴槽深5mm，毂深，宽为b=mm，键槽长L70mm。5mmb=mmL70mm2） 轴与大齿轮的键连接项目计算与说明主要结果键的类型联轴器与轴要求对中性好，故选择A型平键连接选择A型平键连接确定键槽尺寸由d=54mm,由机械设计手册表15-6，选宽度b=16mm,键高h=10mm,键长L=52mm,GBIT1096键b=16mmh=10mmL=52mmGBIT1096键验算弯矩压强该键的弯矩压强：查课本，表6-2，且有轻微冲击所以该键的磨损压强在范围内，该键强度足够。安全确定键槽尺寸及相应公差由课程设计表15-6，轴槽深mm，毂深，宽为b=mm，键槽长L52mm。mmb=mmL52mm3） 齿轮轴与带轮的键连接项目计算与说明主要结果键的类型联轴器与轴要求对中性好，故选择A型平键连接选择A型平键连接确定键槽尺寸由d=25mm,由机械设计手册表15-6，选宽度b=8mm,键高h=7mm,键长L=32mm,GBIT1096键8732b=8mmh=7mmL=32mmGBIT1096键8732验算弯矩压强该键的弯矩压强：查课本，表8-2-2，且有轻微冲击所以该键的磨损压强在范围内，该键强度足够。安全确定键槽尺寸及相应公差由课程设计表15-6，轴槽深mm，毂深，宽为b=mm，键槽长L32mm。mmb=mmL32mm项目设计与说明主要结果类型选择为了缓和震动和冲击，选择弹性柱销联轴器选择弹性柱销联轴器载荷计算查机械设计课程设计，选取工作情况系数k=1.5Tc=276.39 N.mn=127r/min选联轴器暂选弹性柱销联轴器，许用转矩，许用转速，轴颈40mm，满足适用选弹性柱销联轴器四、箱体结构设计采用HT250铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=155mm 箱座壁厚：直接取8 mm箱盖壁厚：直接取8mm 箱座凸缘厚度b： =mm箱盖凸缘厚度b1： =mm箱座底凸缘厚度b2：=mm箱座肋厚m：=mm箱盖肋厚m1：=mm扳手空间： C118mm，C216mm轴承座端盖外径D2：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁螺栓间距s：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁凸台半径R1： 箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 0.036155