课程设计--带式运输机传动装置的设计.docx

北 京 科 技 大 学机械设计课程设计题目：_带式运输机传动装置的设计_ 2017年 3月 16日目录一、设计任务书.1 1. 传动装置简图12已知条件13设计任务14技术参数1二、 传动方案分析2三电动机选择计算31、已知条件：32、功率的确定33、转速的确定34、类型的选择：4四、传动装置的总传动比计算及各级传动比分配4五、传动装置的运动与动力参数计算4（1）轴的转速4（2）轴的输入功率4（3） 各轴的转矩4六、传动零件的设计计算5（一）高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算5（二）低速级圆柱直齿轮的设计计算10七、联轴器选择141、靠近电机的联轴器142、靠近工作机的联轴器14八、轴的设计15轴15（1）轴直径设计15（2）轴各轴段长度设计16轴16（1） 轴直径设计16（2） 轴各轴段长度设计17轴17（1）轴直径设计17（2）轴各轴段长度设计18九、轴承校核181、轴角接触球轴承校核,表6-7，型号30210182、轴角接触球轴承校核,表6-7，型号30208203、轴角接触球轴承校核，表6-7，型号3021722十、轴校核231、轴校核232、轴校核243、轴校核26十一、键的校核271、轴键的选择和校核272、轴键的选择和校核273、轴键选择及校核27十二、减速箱体的附件说明28参考文献29 一、设计任务书-带式输送机传动装置课程设计任务书1. 传动装置简图带式输送机传动装置2已知条件1） 工作条件：两班工作制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；2） 使用折旧期：8年；3） 检修间隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修；4） 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；5） 运输带速度允许误差：5%；6） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产；7） 齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率；取滚筒-输送带。3设计任务1） 选择电动机型号。2） 选择联轴器类型和规格。3） 设计圆柱齿轮减速器。4） 设计滚筒轴滑动轴承。5） 绘制圆柱齿轮减速器装配工作图。6） 绘制带式输送机总装图。7） 绘制减速器中23个零件工作图（由教师指定）。8） 编写设计计算说明书。4技术参数题号参数10输送带拉力F/N4800输送带速度v/（m/s）1.25滚筒直径D/ mm500 二、 传动方案分析拟定传动方案时，往往由几种传动形式组成多级传动，要合理布置其传动顺序，常考虑以下几点：（1）带传动承载能力较低，传递相同转矩时，结构尺寸较大，但传动平稳，能缓冲吸震，因此，应布置在高速级。 （2）链传动运动不均匀，有冲击，宜布置在低速级。 （3）蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。其承载能力较齿轮传动低，与齿轮传动同时应用时，宜布置在高速级，以获得较小的结构尺寸，同时较高的齿面相对滑动速度也易于形成油膜，有利于提高承载能力及效率。 （4）圆锥齿轮的加工比较困难，特别是大模数圆锥齿轮，一般只在需要改变轴的布置方向时采用，并尽量布置在高速级和限制传动比，以减少大锥齿轮的直径和模数。 （5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮好，常用于高速级或要求传动平稳的场合。 （6）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，易磨损，寿命短，应布置在低速级。定轴齿轮传动具有尺寸小、效率高、传动比恒定、圆周速度及功率范围大，工作可靠，寿命长，满足设计要求。由于使用环境有粉尘，应采用闭式传动方式。圆锥齿轮加工比较困难，因此成本较高；斜齿圆柱齿轮传动，因其接触线倾斜，同时啮合的齿数多，重合度大，故传动平稳，噪声小，承载能力高，所以高速级选用闭式斜齿圆柱齿轮传动。而低速级考虑到轴向力的存在，选择闭式斜齿圆柱齿轮传动。计算及说明三电动机选择计算电动机是一般机械广为使用的原动机，已经标准化、系列化。在机械设计中，通常是根据工作载荷、工作要求和工作环境等条件，从产品目录中选择电动机的型号、结构形式、容量（功率）和转速，确定具体型号。1、已知条件：1. 工作条件：两班工作制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；2. 使用折旧期：8年；3. 检修间隔期：4年一次大修，2年一次中修，半年一次小修；4. 动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；5. 运输带速度允许误差：5%；6. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产；7. 齿轮减速器浸油润滑；取大齿轮的搅油效率；取滚筒-输送带8. 运输带工作拉力F=4800N；9. 输送带速度 v=1.25m/s;10.滚筒直径D=500mm。2、功率的确定 工作机所需功率 查设计手册99页确定为齿式联轴器，圆柱齿轮传动确定为很好跑合得7级精度和8级精度传动，由表1-7得 ， 可得： 3、转速的确定滚筒直径不计效率损失的滚筒转速:推算电动机的合理传动比范围：查表设计手册13-2，4、类型的选择： 通用的电动机为Y系列三相交流异步电动机，工业上应用最为广泛，应优先选用。选用同步转速是的电动机。由设计手册表12-1查，确定电动机型号为,同步转速1000，额定功率为，满载转矩为，中心高为160，质量为,查表12-3得。四、传动装置的总传动比计算及各级传动比分配 由得，五、传动装置的运动与动力参数计算（1） 轴的转速（2） 轴的输入功率 （3） 各轴的转矩 式中，Td、Pd、nd分别为电动机轴的转矩、功率和转速；Ti、Pi、ni分别为任意轴的转矩、功率和转速。运动和动力参数计算结果整理于下表：转速n（）功率P（）转矩T（）传动比效率电动机轴9707.49473.7810.99轴9707.4190673.045.3340.9653轴1827.1616375.793.810.9460轴47.776.77481354.3910.9508IV轴47.776.44151287.76六、传动零件的设计计算（一）高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算设计分析： 要求结构紧凑，且为二级圆柱齿轮减速器中的高速级齿轮，转速较高传动平稳性要求也高，故选用传动平稳性高、结构紧凑、承载能力高的斜齿圆柱齿轮。同时，由于是齿轮轴，材料与轴的材料要一致，因此是软齿面。由于是闭式软齿面齿轮，其主要失效形式是齿面疲劳，故先按齿面接触疲劳承载能力设计，然后验算它的轮齿弯曲疲劳承载能力。（1） 选择材料和热处理方法，确定许用应力： 初选材料：小齿轮：40Cr，调质，241286HBW；大齿轮：45钢 ，调质，217255HBW； 根据小齿轮齿面硬度260HBW和大齿轮齿面硬度230HBW，按轮齿接触疲劳极限应力图6-6MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为： ， 按齿根弯曲疲劳极限应力图6-7MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为： ，由已知条件：两班工作制，单向连续运转，工作寿命8年，可得:轮齿总工作时间：齿轮每转一圈，轮齿同侧面啮合次数齿轮循环次数：按寿命系数图68a 查的轮齿接触疲劳寿命系数： ,按寿命系数图68b 查的齿根弯曲疲劳寿命系数: ,按63最小安全系数表查得，接触强度计算最小安全系数:弯曲强度计算最小安全系数:求得：齿面许用接触疲劳应力：齿根许用弯曲疲劳应力：（2） 分析失效，确定计算准则由于要设计的齿轮传动是闭式齿轮传动，且为软齿面齿轮，最大可能的失效是齿面疲劳；但如果模数过小，也可能发生轮齿疲劳折断。因此，本齿轮传动可按齿面接触疲劳承载能力进行设计，确定主要参数，再验算轮齿弯曲疲劳承载能力。（3） 按齿面接触承载能力计算齿轮主要参数因属减速传动，u=i=5.334确定计算载荷小齿轮转矩 查表6-7，考虑本齿轮传动是斜齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数，则区域系数查图6-13，标准齿轮；弹性系数查表6-8得；软齿面取；。因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将代入，于是得a=(1+u)d/2=(1+5.334)*52.08/2=164.99 a=165mm按经验式m=（0.007-0.02）a，取m=0.015*165mm=2.475，取标准模数m=3 取取134，则 ， 查图6-16，得两齿轮复合齿形系数： ,取标准中心距，则(4) 选择齿轮精度等级齿轮圆周速度：查表6-9，并考虑该齿轮传动的用途，选择7级精度。（5） 精确计算计算载荷查表6-4，；查表6-9，；齿轮传动啮合宽度 查表6-6得，取 查表6-5，减速轴刚度较大， （6）验算轮齿接触疲劳承载能力 区域系数查图6-13，标准齿轮；弹性系数查表6-8得；因为小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，于是 所以齿面接触疲劳强度足够。（7）验算轮齿弯曲疲劳承载能力查图6-20，得 所以齿面接触疲劳强度足够。（8）高速级齿轮传动几何尺寸计算名称小齿轮大齿轮法向模数33法向压力角2020螺旋角13.2313.23分度圆直径齿顶高齿根高3.753.75全齿高6.756.75齿顶圆直径齿根圆直径顶隙0.75标准中心距节圆直径传动比i齿宽b/mm（二）低速级圆柱直齿轮的设计计算(1)初选材料：小齿轮40CrNiMo，调质，齿面硬度294326HRW；大齿轮37SiMn2MoV ，调质，齿面硬度263294HRW；根据小齿轮齿面硬度310HBW和大齿轮齿面硬度280HRW，按轮齿接触疲劳极限应力图6-6MQ线查得齿面接触疲劳极限应力为： ， 按齿根弯曲疲劳极限应力图6-7MQ线查得轮齿弯曲疲劳极限应力为： ， 由已知条件：两班工作制，单向连续运转，工作寿命8年，可得轮齿总工作时间：齿轮每转一圈，轮齿同侧面啮合次数齿轮循环次数：按寿命系数图68a 查的轮齿接触疲劳寿命系数： ,按寿命系数图68b 查的齿根弯曲疲劳寿命系数: ,按63最小安全系数表查得， 接触强度计算最小安全系数: 弯曲强度计算最小安全系数:求得：齿面许用接触疲劳应力：齿根许用弯曲疲劳应力：(2)分析失效、确定设计原则由于要设计的齿轮传动是闭式齿轮传动，且大齿轮是软齿面齿轮，最大可能的失效是齿面疲劳；但如模数过小，也有可能发生齿轮疲劳折断。因此，本齿轮传动可按齿面接触疲劳承载能力进行设计，确定主要参数，在检验齿轮的弯曲疲劳承载能力。（3）按轮齿接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数（3）按齿面接触疲劳承载能力计算齿轮主要参数因属减速传动，u=i=3.81确定计算载荷小齿轮转矩 查表6-7，考虑本齿轮传动是直齿圆柱齿轮传动，电动机驱动，轴承相对齿轮不对称布置，取载荷系数，则区域系数查图6-13，标准齿轮；弹性系数查表6-8得；软齿面取；。因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将代入，于是得a=(1+u)d/2=(1+3.81)*83.16/2=199.99 a=200mm按经验式m=（0.007-0.02）a，取m=0.015*200mm=3mm，取标准模数m=3mm 取，则 ， 查图6-16，得两齿轮复合齿形系数： ,取标准中心距，则(4) 选择齿轮精度等级选择齿轮精度等级齿轮圆周速度 查表选择8级精度。（5） 精确计算计算载荷精确计算计算载荷 查表6-4，；查表6-9，齿轮传动啮合宽度取108mm。查表得查表，减速器轴刚度较大，（6）验算轮齿接触疲劳承载能力区域系数查图，标准齿轮,弹性系数查表得，因小齿轮的许用齿面接触疲劳应力值较小，故将带入，于是齿面接触疲劳强度足够。（7）验算轮齿弯曲疲劳承载能力 轮齿弯曲疲劳承载能力足够。（8）高速级齿轮传动几何尺寸计算名称小齿轮大齿轮法向模数33法向压力角2020分度圆直径107.69412.3齿顶高33齿根高3.753.75全齿高6.756.75齿顶圆直径113.69418.3齿根圆直径100.19404.8顶隙0.750.75标准中心距260节圆直径107.69412.3齿宽b/mm115108七、联轴器选择1、靠近电机的联轴器电动机Y160L-6的参数表12-1和表12-3：机座号外形尺寸底脚安装尺寸轴伸尺寸HY160L-6650(335/2+265)385254x25442x110160根据电动机轴和轴的转矩和转速：转速（r/min）转矩（Nm）电动机轴97073.78轴97073.04查手册表8-3可选择GICL型鼓形齿式联轴器，型号为GICL2其参数如下：型号公称转矩许用转速轴孔直径Y型轴孔长度质量GICL214006300421129.72、靠近工作机的联轴器轴、轴的工作参数：参数轴转速（r/min）转矩（Nm）轴47.771354.39轴47.771287.76查手册表8-3可选择凸缘式联轴器，型号为GYS8，其参数如下：型号公称转矩许用转速轴孔直径Y型轴孔长度质量GTS8315048007014227.5八、轴的设计各轴的示意图轴轴轴轴（1）轴直径设计查表8-4，轴材料选择40Cr，对于的轴，当轴的同一截面有两个键槽时，轴径加大；则：由于该轴上齿轮设计成键配合，则其齿根圆与键槽底部的距离小于2.5m，所以将其设计齿轮轴 取GICL2轴器，轴孔直径查表选满足上述计算式直径。取为齿轮轴上齿轮部分， （2）轴各轴段长度设计1）根据轴径选择圆锥滚子轴承的型号：表6-7，型号30210轴承代号dDTBCaeY极限转速302105510022.752118210.41.590.811538002）密封圈选用挡油槽。边计算边画图，从cad中量得各轴长度分别是： 轴各轴段主要参数设计如下：1234567d4250556483.046455l14270.634.7512385734.75轴（1） 轴直径设计查表8-4，轴材料选择45钢 ， 对于的轴，当轴的同一截面有两个键槽时，轴径加大；则：取圆锥滚子轴承30208，轴孔直径查表选满足上述计算式直径。取（2） 轴各轴段长度设计根据轴径选择圆锥滚子轴承的型号：表6-7，型号30208轴承代号dDTBCaeY极限转速30208408019.75181616.90.371.663.0745300从cad图中量出轴各轴段主要参数设计如下：12345d4045554540l41.7511257545.25轴（1）轴直径设计查表8-4，轴材料选择45钢 ， 对于的轴，当轴的同一截面有两个键槽时，轴径加大；则：取GYS8联轴器，轴孔直径查表选满足上述计算式直径。取（2）轴各轴段长度设计1）根据轴径选择圆锥滚子轴承的型号：轴圆锥滚子轴承，表6-7，型号30217轴承代号dDTBCaeY极限转速302178515930.5282430.30.421.417823824002）密封圈选用挡油槽取凸缘式联轴器，型号为GYS3，Y型轴孔长度为62，轴各轴段主要参数设计如下：1234567d859010095858070L5610559242.575172九、轴承校核1、轴圆锥滚子轴承校核,表6-7，型号30210，脂润滑轴承代号dDTBCaeY极限转速302105510022.752118210.41.590.81153800齿轮一的受力分析：则：角接触球轴承受力分析：30210圆锥滚子轴承的基本额定动载荷 查表差值选择轴有向左移动的趋势，计算当量动载荷因由课本表9-7查得： 由得求轴承1的寿命 取 ，可在4年中修时更换轴承，满足要求。2、轴圆锥滚子轴承校核,表6-7，型号30208，脂润滑轴承代号dDTBCaeY极限转速30208408019.75181616.90.371.663.0745300齿轮二的受力分析：齿轮三的受力分析：轴承受力分析：30208圆锥滚子轴承的基本额定动载荷查表选择e=0.37轴有向左移动的趋势，计算当量动载荷因由课本表9-7查得： 由得求轴承3的寿命 取 ，可在4年中修时更换轴承，满足要求。3、轴圆锥滚子轴承校核，表6-7，型号30217，脂润滑。轴承代号dDTBCaeY极限转速302178515930.5282430.30.421.41782382400轴受力分析：角接触球轴承受力分析：30217圆锥滚子轴承的基本额定动载荷；轴有向右移动的趋势，计算当量动载荷因由课本表9-7查得： 由得求轴承6的寿命 取 ，可在4年中修时更换轴承，满足要求。十、轴校核1、轴校核轴受力分析：，此截面截面积最小，弯矩最大，为危险截面。2、轴校核轴受力分析：齿轮三的受力分析： 查表8-2和机械设计手册（新编软件版）2008，得3、轴校核受力分析：十一、键的校核1、轴键的选择和校核理论依据：课本242页和手册53页。根据联轴器选择圆头普通键，基本尺寸如下：公称直径dbhLlt42128100885满足要求。2、轴键的选择和校核 齿轮2所用：选择普通圆形平键，基本尺寸如下：公称直径dbhLLt45149705655满足要求。齿轮3所用：选择普通圆形平键，基本尺寸如下：公称直径dbhLLt45149100865.5满足要求。3、轴键选择及校核齿轮4所用：选择普通圆形平键，基本尺寸如下：公称直径dbhLLt902514100759满足要求。联轴器所用：选择普通圆形平键，基本尺寸如下：公称直径dbhLLt7020121251057.5满足要求。十二、减速箱体的附件说