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重庆工商大学2009届毕业“论文”设计题 目: b650带式输送机驱动装置 子 题 目: 轴系设计计算 专 业: 机械设计及自动化 姓 名: 班 级: 指导教师: 王 永 安 起止日期: 2012年1月18日至2012年5月18日 i目 录1 设计题目12 工况条件13 减速器类型14动力参数15 轴系的设计计算25.1 高速轴的设计计算25.2中间轴的设计计算45.3低速轴的设计计算55.4轴承的设计75.5键的设计计算106 轴工作图127 参考文献12i1. 设计题目1.1 主标题:b650带式输送机驱动装置设计。1.2副标题:轴系设计计算2. 工况条件:b650带式输送机由电动机驱动,传动滚筒驱动合力f=6500n,输送机带速=2.5m/s,输送机传动滚筒直径d=500mm(包胶),输送机工作寿命10年(每天工作8小时,每年工作300天),单向运转,有粉尘,室内工作。3. 减速器类型采用锥-斜齿轮直角轴两级齿轮减速器。4. 动力参数4.1驱动装置所需的动力参数列于下表:轴编号电动机减速器传动滚筒o轴轴轴轴轴转速r/minn0=970n1=970n2=381.89n3=95.49n4=95.49功率kwp0=20.2p1=20.06p2=18.86p3=17.38p4=17.09转矩nmt0=60.23t1=59.78t2=338.82t3=1378.2t4=1709.2两轴连接联轴器齿轮齿轮联轴器传动比ii01=1i12=2.54i23=4i34=1传动效率0=0.991=0.942=0.963=0.984.2齿轮受力情况列于下表:齿轮位置轴轴轴z1=19z2=66z3=21z4=84圆周力ft / nft1=1592.5ft2=1592.5ft3=7879.5ft4=7879.5径向力fr / nfr1 =539.3fr2 =539.3fr3 =2936.2fr4 =2936.2轴向力fa / nfa1=212.4fa2=212.4fa3=1729.5fa4=1729.5法向力fn / nfn1=1694.7fn2=1694.7fn3=8584.8fn4=8584.85. 轴系的设计计算5.1高速轴的设计计算1)已知条件高速轴(轴i)传递功率p1=20.06kw,n1=970r/min,小齿轮大端分度圆直径d1=91mm,齿宽中点处分度圆直径dm1=(1-0.5r)d1=75.075mm,齿轮宽度b=60mm。2)轴的材料选择选用45号钢,调制处理,热处理硬度hb217255。3)轴的强度计算轴的强度计算均按照实心轴进行计算(1)按扭转强度计算 d1 = a = 115=31.56mm式中:t1高速轴传递的扭矩,t1=59.78n.m; 许用切应力,查表5-1-7得=35mpa,a=115按照表5-1-8,该轴增大后的直径31.56+31.565%=33.14mm(2)按弯矩合成强度计算校核 = -1d = 式中:轴截面的工作应力,mpam轴截面的合成弯矩,n.mm脉动循环系数,=0.6t轴截面的转矩,n.mm-1许用弯曲应力,mpa,查表5-1-1得,-1=215mpam= =63115nmm= =19.95mpa -1符合设计要求4)支承点的载荷计算根据轴的支点布置,可取轴承1和轴承2的跨度l1=80mm,轴承2与齿轮宽度中点距离l2=120mm。则fr1=ft =1592.54=637nfr2=ft =1592.54=956n5.2 中间轴的设计计算1)已知条件中间轴(轴ii)传递功率p2=18.86kw,n2=381.89r/min,传递转矩t2=338.82n.m,小齿轮分度圆直径d3=86mm,齿轮宽度60mm。2)轴的材料选择选用45号钢,调制处理,热处理硬度hb217255。3)轴的强度计算轴的强度计算均按照实心轴进行计算(1)按扭转强度计算 d2 = a = 115=42.19mm式中:t2中间轴传递的扭矩,t2=338.82n.m; 许用切应力,查表5-1-7得=35mpa,a=115按照表5-1-8,该轴增大后的直径42.19+42.195%=44.3mm(2)按弯矩合成强度计算校核 = -1d = 式中:轴截面的工作应力,mpam轴截面的合成弯矩,n.mm脉动循环系数,=0.6t轴截面的转矩,n.mm-1许用弯曲应力,mpa,查表5-1-1得,-1=215mpam= =361578nmm= =47.7mpa -1符合设计要求4)支承点的载荷计算根据轴的支点布置,可取轴承1和锥齿轮的距离l1=100mm,锥齿轮和小斜齿轮的跨距l2=150mm,小斜齿轮与轴承2的跨度l3=100mm。则fr3=ft =7879.5=2251nfr4=ft =7879.5=5628n5.3 低速轴的设计计算1)已知条件低速轴(轴)传递功率p3=17.38kw,n3=95.49r/min,传递转矩t3=1378.2n.m,齿轮分度圆直径d4=344mm,齿轮宽度95mm。2)轴的材料选择选用45号钢,调制处理,热处理硬度hb217255。3)轴的强度计算轴的强度计算均按照实心轴进行计算(1)按扭转强度计算 d3 = a = 115=65.17mm式中:t3低速轴传递的扭矩,t3=1378.2n.m; 许用切应力,查表5-1-7得=35mpa,a=115按照表5-1-8,该轴增大后的直径65.17+65.175%=68.43mm(2)按弯矩合成强度计算校核 = -1d = 式中:轴截面的工作应力,mpam轴截面的合成弯矩,n.mm脉动循环系数,=0.6t轴截面的转矩,n.mm-1许用弯曲应力,mpa,查表5-1-1得,-1=215mpam= =1446312nmm= =52mpa s2所以: fa1=s1=199n fa2= s1+ fa1=413.4n3)当量载荷轴承=0.31e=0.37,因此,由表6-1-20查得x2=0.4,y2=1.5p2= fp(x2fr2+y2fa2)=1.5(0.4956+1.5413.4)=1504n4)轴承寿命由于p120000h满足要求。5.4.2 轴轴承的设计校核1)初选轴承型号:按照轴的轴径和工作条件,初选轴承型号为30209,由表6-1-54查得,cr=64.2kn,c0r=47.8kn,e=0.4,y=1.5。2)计算两轴承所受的轴向力s3、s4和轴向载荷fa3和fa4由表6-1-21: s3=662n s4=1876n因为: s3+fa3=662+1729.5=2391.5s4所以: fa3=s3=662n fa4= s3+ fa4=2391.5n3)当量载荷轴承=0.29e=0.4,因此,由表6-1-20查得x4=0.4,y4=1.5p4= fp(x4fr4+y4fa4)=1.5(0.45628+1.52391.5)=8758n4)轴承寿命由于p320000h满足要求。5.4.3 轴轴承的设计校核1)初选轴承型号:按照轴的轴径和工作条件,初选轴承型号为30314,由表6-1-54查得,cr=208kn,c0r=162kn,e=0.35,y=1.7。2)计算两轴承所受的轴向力s5、s6和轴向载荷fa5和fa6由表6-1-21: s5=719n s6=1805n因为: s5+fa5=719+1729.5=2448.5s4所以: fa5=s5=719n fa6= s5+ fa5=2448.5n3)当量载荷轴承=0.29e=0.4,因此,由表6-1-20查得x6=0.4,y6=1.5p6= f6(x6fr6+y6fa6)=1.5(0.46136+1.52448.5)=8758n4)轴承寿命由于p320000h满足要求。5.5 键的设计计算5.5.1 轴上键的初选 键的材料的抗拉强度应不小于600mpa轴键的尺寸:128,工作长度l=50轴键的尺寸:锥齿轮149,工作长度l=50,小斜齿轮149,工作长度l=80轴键的尺寸:2012,工作长度l=805.5.2 校核计算公式 p = p = 式中:t转矩,n.mm d 轴的直径,mml 键的工作长度,mmh 键的高度,mmk 键与轮毂的接触高度,mm,平键kh/2b 键的宽度,mmp键连接的许用挤压应力,mpa 键连接的许用剪切应力,mpa 查表3-3-3,p=110mpa,= 90mpa5.5.3 计算结果 1)轴键p1 = =14.95mpa 110mpa 1 =5mpa 90mpa2)轴键锥齿轮:p2 = =60.23mpa 110mpa 2 =19.36mpa 90mpa小斜齿轮:p3 = =30.8mpa 110mpa 3 =9.63mpa 90mpa3)轴键p4 = =76.57mpa 110mpa 4 =22.97mpa 9

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