课程设计--带式运输机传送装置.docx

目录一、传动装置的总体设计3(一)设计题目31.设计数据及要求：32.传动装置简图：3（二）选择电动机31.选择电动机的类型32.选择电动机的容量33.确定电动机转速4（三）计算传动装置的总传动比51.总传动比52.分配传动比5（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数51.各轴的转速52.各轴的输入功率53.各轴的输出转矩5二、传动零件的设计计算6（一）高速齿轮传动61.选择材料、热处理方式及精度等级62.初步计算传动主要尺寸63.计算传动尺寸8（二）低速速齿轮传动（二级传动）101.选择材料、热处理方式及精度等级102.初步计算传动主要尺寸103.计算传动尺寸12（三）验证两个大齿轮润滑的合理性15（四）根据所选齿数修订减速器运动学和动力学参数。151.各轴的转速152.各轴的输入功率153.各轴的输出转矩16三.轴的设计计算16(一)高速轴(轴)的设计计算161.轴的基本参数-轴：162.选择轴的材料173.初算轴径174.轴承部件的结构设计175.轴上键校核设计196.轴的强度校核197.校核轴承寿命22(二)中间轴(轴)的设计计算231.轴的基本参数-轴：232.选择轴的材料233.初算轴径234.轴承部件的结构设计245.轴上键校核256.轴的受力分析257.校核轴承寿命29(三)输出轴(轴)的设计计算301.轴的基本参数-轴：302.选择轴的材料303.初算轴径304.轴承部件的结构设计316.轴的强度校核327.校核轴承寿命35(四)整体结构的的最初设计361.轴承的选择362.轴承润滑方式及密封方式373.确定轴承端盖的结构形式374.确定减速器机体的结构方案并确定有关尺寸37四.设计参考文献:38一、传动装置的总体设计(一)设计题目课程设计题目：带式运输机传送装置1.设计数据及要求：设计的原始数据要求：F=1900N；d=250mm；v=0.9m/s机器年产量：大批量；机器工作环境：有尘；机器载荷特性：平稳；机器最短工作年限：5年2班。2.传动装置简图： （二）选择电动机1.选择电动机的类型根据参考文献2，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，电压为380V。2.选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电动机到工作机传送带间的总效率为：式中：分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。联轴器选用弹性联轴器，轴承为角接触球轴承，齿轮为8级精度齿轮，由参考文献2表9.1取。则：所以电动机所需要的工作功率为：3.确定电动机转速按参考文献2表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，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、1000 r/min、1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，另需要其中电机工作所需额定功率：。根据电动机类型、容量和转速，由参考文献2表15.1以及有关手册选定电动机型号为Y112M-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)起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩Y112M-62.29402.02.0由参考文献2表15.2查得电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下：型号HABCDEFGDGKY112M-6112190140702860872412-bb1b2hAABBHAL1-2451901152655018015400电动机的外形尺寸图如下：（三）计算传动装置的总传动比1.总传动比为：2分配传动比：考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相接近，取，故：（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速轴轴轴卷筒轴2.各轴的输入功率轴轴轴卷筒轴3.各轴的输出转矩电动机轴的输出转矩为所以： 轴轴轴卷筒轴将上述计算结果汇总于下表得:轴名功率kW转矩 T/(Nmm)转速 n/(r/min)传动比i效率电机轴2.0194010.99轴1.999404.360.96轴1.91215.63.120.96轴1.8369卷筒轴1.796910.97二、传动零件的设计计算（一）高速齿轮传动1选择材料、热处理方式及精度等级考虑到此考虑到高速级齿轮传动传递功率约2.2kW，且该齿轮传动为闭式传动。故大、小齿轮均选用40Cr，热处理方式为调质-表面淬火，由参考文献1表6.2得到齿面硬度为，选用8级精度。2.初步计算传动主要尺寸因为大、小齿轮均选用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强所以初步决定按照齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动的主要参数及尺寸。由参考文献1式（6.25），即式中各参数为：1)小齿轮传递的扭矩2) 初选,（后面予以说明计算校验，最小根切齿数）则，考虑中心距及减速器的结构尺寸问题，选取，则。3)初选。4)初选螺旋角，由参考文献1式6.1得端面重合度:则查参考文献1图6.22查得重合度系数5)硬齿面非对称布置，按参考文献1表6.6取6)由参考文献1式(6.2)，轴面重合度：由参考文献1图6.28查得：螺旋角系数：7) 当量齿数：由参考文献1图6.20查得：由参考文献1图6.21查得：（均由线性插值法得到）8) 许用弯曲应力可由参考文献1式6.29，即算得。由参考文献1图6.29h查得接触疲劳极限应力由参考文献1表6.7查得安全系数小齿轮与大齿轮的应力循环系数分别为：由参考文献1图6.32查得寿命系数故需用弯曲应力所以则，初算模数：3.计算传动尺寸（1)计算载荷系数K由参考文献1表6.3查得使用系数（平稳）由参考文献1表6.7查得动载系数由参考文献1图6.12查得齿向载荷分布系数由参考文献1表6.4查得齿间载荷分布系数则（2)对进行修正，并圆整为标准模数由参考文献1表6.1圆整后取（3)计算传动尺寸中心距：由参考文献2表9.4圆整为则修整螺旋角所以按参考文献2表9.4圆整为b=22mm取 (4)校核最小不根切齿数：由，求得则 ，则可知不会发生根切现象(5)校核齿面接触疲劳强度由参考文献1式(6.20)，即式中各参数：1）K=1.648、2)齿数比3)查参考文献1表6.5得材料弹性系数4) 查参考文献1图6.15得节点区域系数5) 查参考文献1图6.16得重合度系数6) 查参考文献1图6.26得螺旋角系数7) 查参考文献1式（6.26），许用接触应力由算得基础疲劳接触疲劳极限应力，由参考文献1图6.29g查得由参考文献1图6.30查得寿命系数由参考文献1表6.7查得安全系数，故则即满足齿面接触疲劳强度。(6)计算齿轮传动其他尺寸高速级齿轮参数列表齿轮法向模数分度圆直径齿宽齿数中心距a小2.035.172301714.83590mm大149.8282270（二）低速速齿轮传动（二级传动）1选择材料、热处理方式及精度等级考虑低速级齿轮传动传递功率约1.9kW，且该齿轮传动为闭式传动。大、小齿轮仍是选用40Cr，表面淬火，由参考文献1表6.2得到齿面硬度为，选用8级精度。2.初步计算传动主要尺寸因为大、小齿轮均选用硬齿面，齿面抗点蚀能力较强所以初步决定按照齿根弯曲疲劳强度设计齿轮传动的主要参数及尺寸。由参考文献1式（6.25），即式中各参数为：1)小齿轮传递的扭矩2) 初选（后面予以说明计算校验，最小根切齿数），则,则可选取，则。则知：，满足传动比要求。3)初选。4)初选螺旋角，由式(6.1)得端面重合度:则由参考文献1图6.22查得重合度系数5)硬齿面非对称布置，按参考文献1表6.66)由参考文献1式(6.2)，轴面重合度：由参考文献1图6.28查得：螺旋角系数：7) 当量齿数：由参考文献1图6.20查得：由参考文献1图6.21查得：（均由线性插值法得到）8) 许用弯曲应力可由参考文献1式6.29，即算得。由参考文献1图8.29h查得接触疲劳极限应力由参考文献1表8.7查得安全系数小齿轮与大齿轮的应力循环系数分别为：由参考文献1图8.32查得寿命系数故需用弯曲应力所以则初算模数：3.计算传动尺寸（1)计算载荷系数K由参考文献1表6.3查得使用系数（平稳）由参考文献1图6.7查得动载系数由参考文献1图6.12查得齿向载荷分布系数由参考文献1表6.4查得齿间载荷分布系数则（2)对进行修正，并圆整为标准模数由参考文献1表6.1圆整后取（3)计算传动尺寸中心距：由参考文献2表9.4圆整为 则修整螺旋角所以按参考文献2表9.4圆整为取 (4)校核最小不根切齿数：由，求得则 ，则可知不会发生根切现象。(5)校核齿面接触疲劳强度由参考文献1式6.20，即式中各参数：1）K=1.62、2)齿数比3)查参考文献1表6.5得材料弹性系数4) 查参考文献1图6.15得节点区域系数5) 查参考文献1图6.16得重合度系数6) 查参考文献1图6.26得螺旋角系数7) 查参考文献1式（6.26），许用接触应力由算得基础疲劳接触疲劳极限应力由参考文献1图6.29g查得由参考文献1图6.30查得寿命系数由参考文献1表6.7查得安全系数，故则即满足齿面接触疲劳强度。(6)计算齿轮传动其他尺寸低速级齿轮参数列表齿轮法向模数分度圆直径齿宽齿数中心距a小3.053.571401717.824115大176.4703256（三）验证两个大齿轮润滑的合理性两个大齿轮直径分别为：，。浸油深度不能过深也不能过浅，通常一般的推荐值为满足浸油润滑的条件为油的深度大于10mm，最高油面比最低油面高出，同时保证传动件浸油深度最多不超过齿轮半径的。如下图所示，88.24-62.41=25.83mm，故轴承寿命充裕。(二)中间轴(轴)的设计计算1. 轴的基本参数-轴：计算得作用在齿轮2上的力：计算得作用在齿轮3上的力：2.选择轴的材料考虑结构尺寸以及可能出现的特殊要求（3号小齿轮，有可能需要使用齿轮轴，而齿轮所选材料为40Cr，故轴的材料可能用到40Cr），第二级轴是速度较高同时传递更大力矩，选用40Cr材料，热处理方式为表面淬火，以获得良好的综合机械性能。3.初算轴径按弯扭强度计算：考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。式中：C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献1表9.4中查得C值，合金钢40Cr的值为考虑扭矩大于弯矩，取小值C=97。P2轴传递的功率（单位kW）。n轴的转速。4.轴承部件的结构设计(1)轴承部件的结构形式轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图：中间轴的草图如下图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序，从最小直径的轴端1开始设计。(2)轴段1初选角接触球轴承7206C,查得d=30mm,D=62mm,B=16mm。故取轴段1的直径为。(3)轴段2与轴段4由参考文献1图9.8中的公式计算得，轴段1和轴段5的轴肩应为，取轴肩，则算得直径为。考虑可能出现的齿轮轴问题，进行校核计算，分度圆直径为53.571mm，其中键的尺寸为：bh=108mm，则e=53.571/2-17.5-3.3=5,99mm，故a-a剖面安全。7.校核轴承寿命由参考文献2表12.3查得7206C轴承的。（1） 计算轴承的轴向力轴承I、II内部轴向力分别为轴承如果面对面安装：，则轴承如果背对背安装：比较两种安装情况受力大小，选择背对背安装更合理。比较两轴承的受力，因，故只需校核轴承3。（2） 计算当量动载荷由，由参考文献1表10.13查得。因为，故轴承寿命充裕。 (三)输出轴(轴)的设计计算1. 轴的基本参数-轴：则经过计算可得作用在齿轮上的力：2.选择轴的材料考虑使用45号钢的时候轴可能会比较粗，结构复杂，而且第三根轴传递力矩较大，故选用40Cr，热处理方式为调质，能获得良好的综合机械性能。3.初算轴径按弯扭强度计算：考虑到轴上键槽适当增加轴直径，。式中：C由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献1表9.4中查得C值，合金钢40Cr的值为，考虑扭矩大于弯矩，取小值C=97。P3轴III 传递的功率（单位kW）。n轴III的转速。4.轴承部件的结构设计(1)轴承部件的结构形式轴承部件的固定方式采用两端固定。由此所设计的轴承部件的结构形式如图：输出轴的草图如下图所示，然后，可按轴上零件的安装顺序，从最小直径的轴端7开始设计。(2)轴段7及联轴器轴段7的直径，需要考虑到上述所求的及轴段1上安装联轴器，因此与联轴器的设计同时进行。为补偿联轴器所连接两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查参考文献1表12.1可取：K=1.5，则计算转矩：。其中型号为LT7的弹性套柱销联轴器公称转矩满足，但直径不满足，则定制直径为32mm的联轴器， 型号记作LT7 3265 GB/T 4323-2002。则。(3)轴段6考虑联轴器的轴向固定，轴肩考虑唇形密封圈的内径系列，取轴肩为3mm，轴段6直径。(4)轴段5和轴段1轴段5与轴段1要安装轴承，选轴承类型为角接触球轴承。轴段5需要考虑轴承内径及安装，查参考文献2表12.2角接触球轴承，取7208C,查得d=40mm,D=80mm,B=18mm。同一根轴上两个轴承应该为相同型号，故取轴段5和轴段1的直径为：。(5)轴段2和轴段4由参考文献1图9.8中的公式计算得，轴段5与轴段1的轴肩应为。取轴肩h=3.0mm,则初算可得直径为46mm，(6)轴段3轴段4的轴肩也为。轴肩取4mm,则直径为=54mm。(7)轴段长度确定轴段3与轴2一样，轴段2长度略短于齿轮4的轮毂宽度，齿轮4的轮毂宽度为56mm，则，轴段1长度等于轴承宽度、挡油板宽度以及齿轮4轮毂长度与轴段2长度差值之和，轴段5长度等于轴承宽度与挡油板宽度之和，轴段4长度根据前两根轴确定为，轴段6长度等于轴承端盖总长度与联轴器端面到箱体轴承端盖的距离，轴段7长度略短于联轴器长度，联轴器长度为65mm，则取。5.轴上键校核输出轴轴段7与轴段2上有键，计算时计算轴上所需键最短长度，其键长大于所需最短工作长度即可。连接为静连接，载荷平稳，且键材料均选用45号钢，查参考文献1表4.1可得：，取。由参考文献1式4.1需满足挤压强度条件：(1) 轴段2与大齿轮连接处的键其中轴段2的直径46mm，可取键的尺寸bh=149mm。则可解得: 查表得最短键长为36mm。此轴段键槽处为低速齿轮大齿轮：4号齿轮，其齿宽为32mm，轮毂宽度取56mm。，取键长为50mm。(2) 轴段7与联轴器连接处的键其中轴段7的直径32mm，可取键的尺寸bh=108mm。则可解得: 查表取键长为56mm。6.轴的强度校核(1)画轴的受力简图输出轴的受力:(2)计算支反力水平面上:垂直平面上:轴承5的总支承反力轴承6的总支承反力(3)计算弯矩在水平面上：a-a剖面左侧，a-a剖面右侧：在垂直面上：合成弯矩：a-a剖面左侧: a-a剖面右侧：(4)计算转矩(5)校核轴的强度画出弯矩转矩图，如下图所示，分析得：a-a剖面右侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故a-a剖面右侧为危险剖面。抗扭剖面模量弯曲应力：扭剪应力由参考文献1表9.3可以查得；材料的等效系数。由参考文献1表9.10查得。由参考文献1表9.12查得绝对尺寸系数。由参考文献1表9.9查得轴磨削加工时的表面质量系数。安全系数由参考文献1表9.13查得许用安全系数，故a-a剖面安全。7.校核轴承寿命由参考文献2表12.3，查得7208C轴承的。（4） 计算轴承的轴向力轴承I、II内部轴向力分别为轴承如果背对背安装：，则轴承如果面对面安装：比较两种安装情况受力大小，选择面对面安装更合理。比较两轴承的受力，因，故只需校核轴承5。（5） 计算当量动载荷由，由参考文献1表10.13查得。因为，所以查表插值可得：。当量动载荷为（6） 校核轴承寿命轴承在以下工作，由参考文献1表10.10查得。载荷平稳，由参考文献1表10.11查得。轴承I的寿命为已知减速器使用5年两班，则预期寿命为