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机械设计课程设计课题：设计带式输送机传动装置传动结构：电动机V带传动单级圆柱齿轮减速器输送机原始数据：输送带工作拉力F：2200N输送带工作速度v：1.8m/s滚筒直径D：450mm每日工作时数T：24h传动工作年限：5年注：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度允许误差为5。设计说明书一、传动装置的总体设计（一）电动机选择1.选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机。2.选择电动机功率查出各个传动件的效率：带传动10.96，齿轮传动的轴承20.99，齿轮传动30.98，联轴器40.97，卷筒轴的轴承50.98，卷筒60.96。由电动机至工作机之间的总效率为：w=1223456=0.960.9920.980.970.980.96=0.84电动机输出功率为Pw=Fv/(1000w)=22001.8/(10000.84)=4.71 kW3.确定电动机转速卷筒轴的工作转速为：nw=601000v/(D)= 6010001.8/(450)=76.39 r/min按推荐的合理传动比范围，取V带传动的传动比i1=24，单级齿轮传动比i2=35，则合理总传动比i=620，故电动机转速的可选范围为nd= inw=(620)76.39=4601530 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min，再根据计算出的功率，由附表8.1查出有三种适用的电动机型号，其技术参数及传动比的比较情况如下：电动机型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比 带 齿轮Y160M2-8 5.5kW 750r/min 720r/min 10.05 3 3.35Y132M2-6 5.5kW 1000r/min 960r/min 13.41 3.35 4Y132S-4 5.5kW 1500r/min 1440r/min 20.11 3.5 5.75综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，比较三个方案可知：方案1虽然总传动比不大，但电动机转速低，外廓尺寸及重量较大，价格较高；方案3总传动比超出要求范围；方案2总传动比满足要求，外廓尺寸适中。因此选定电动机型号为Y132M2-6，电动机额定功率Ped=5.5kW，满载转速nm=960r/min，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸见图册。带传动的传动比i1=3.35，齿轮传动的传动比i2=4。（二）传动装置各轴的运动参数和动力参数计算1.各轴的转速轴：n=nm/ i1=960/3.35=286.57 r/min轴：n=n/ i2=286.57/4=71.64 r/min卷筒轴：nw=n=71.64 r/min2.各轴的输入功率轴：P=Pd01=4.710.96=4.52 kW 轴：P=P12=4.520.990.98=4.39 kW卷筒轴：P=P23=4.390.990.97=4.22 Kw3.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：Td=9550Pd/nm=95504.71/960=46.85 Nm轴：T=Td i101=46.853.350.96=150.67 Nm轴：T=T i212=150.6740.990.98=584.72 Nm卷筒轴：T=T23=584.720.990.97=561.51 Nm运动和动力参数的计算结果列表： 转速 输入功率 输入转矩 传动比 效率电动机轴 960 r/min 4.71 kW 46.85 Nm轴 286.57 r/min 4.52 kW 150.67 Nm 3.35 0.96轴 71.64 r/min 4.39 kW 584.72 Nm 4 0.96卷筒轴 71.64 r/min 4.22 Kw 561.51 Nm 1 0.97二、传动零件的设计计算（一）V带传动设计已知P=4.71 kW，n1=960 r/min，n2=286.57 r/min，i=3.35，每天工作24h。1.确定计算功率Pc由教材表10-8查得KA=1.3，故Pc=KAP=1.34.71=6.123 kW2.选取普通V带型号根据Pc=6.123 kW，n1=960 r/min，由图10-12选用A型普通V带。3、确定带轮基准直径dd1、dd2根据表10-9和图10-12选取dd1125mm，且dd1125mmddmin75mm。大带轮基准直径为dd2dd1 i1253.35400mm按表10-9选取标准值dd2400mm，则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为idd2/ dd1400/1253.2n2n1/i960/3.2300 r/min从动轮的转速误差率为（300286.57）/286.570.04694.69在5以内，为允许值。4、验算带速vvdd1n1/(601000)125960/(601000)6.28m/s带速在525 m/s范围内。5、确定带的基准长度Ld和实际中心距a由初选中心距公式 0.7(dd1dd2)a02(dd1dd2)初定中心距a0 =500mm。由公式得L0=2 a0+(dd1dd2) / 2+(dd2dd1)2 / 4 a02500+(125400) / 2+(400125)2 /(4500)1862.48mm由表10-6选取基准长度Ld2000mm。由公式得实际中心距a为aa0+( LdL0) / 2500+( 20001862.48) / 2569mm中心距的变动范围为amina0.015 Ld5690.0152000539mmamaxa0.03 Ld5690.032000629mm6、校验小带轮包角11180(dd2dd1)/a57.3 180(400125)/56957.3152.311207、确定V带根数z根据dd1125mm、n1960r/min，查图10-9得单根V带传递的额定功率P11.3 kW根据带型及i查表10-2得P00.11 kW由表10-4查得KL1.03，由表10-3查得K0.93，得普通V带根数zzPc / P0Pc /(P0P0)KKL 6.123/(1.30.11)0.931.034.53根圆整得 z5根。8、求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ由表10-5查得A型普通V带的每米长质量q0.10kg/m，根据公式得单根V带的初拉力为F0500Pc(2.5/K1)/zvqv25006.123(2.5/0.931)/56.280.106.282133.13N由公式得作用在轴上的压力FQ为FQ2F0zsin(1/2) 2133.135sin(152.31/2) 1292.62N9、带轮的结构设计按本章10.6节进行设计（设计过程及带轮工作图略）。10、设计结果选用5根A2000 GB117189V带，中心距a569mm，带轮直径dd1125mm，dd2400mm，轴上压力FQ1292.62N。（二）齿轮传动设计已知：单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，功率P=4.52kW，电动机驱动，小齿轮转速n1=286r/min，传动比i=4，单向运转，载荷平稳，使用寿命5年，24小时工作。1.选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220250HBS；大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS。因为是普通减速器，由表6-9选8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.26.3m。2.按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用公式求出d1值。确定有关参数与系数：1)转矩T1T19550P/n195504.52/286150.93 Nm1.509105 Nmm2)载荷系数K查表6-10，取K1.13)齿数z和齿宽系数d小齿轮的齿数z1取为25，则大齿轮齿数z2100。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表6-12选取d1。4)许用接触应力H由图6-37查得Hlim1560MPa，Hlim2530MPa按一般可靠性要求，取SH1。N160njLh602861(552120)5.35108N2N1/i5.35108/41.34108查图6-38得ZNT11.06，ZNT21.15。由公式得 H1ZNT1Hlim1/ SH1.06560/1594MPa H2ZNT2Hlim2/ SH1.15530/1610MPa故d176.43KT1(u1) /du H121/376.43(1.11.3191055)/(145942) 1/361.2 mmmd1/z161.2/252.45 mm由表6-2取标准模数m2.5 mm。3.主要尺寸计算d1mz12.52562.5 mmd2mz22.5100250 mmbd d1162.562.5 mm经圆整后取b265 mm。b1b2570 mmam(z1z2)/22.5(25100)/2156.25 mm4.按齿根弯曲疲劳强度校核确定有关参数和系数：1)齿形系数YFS 查图6-40得YFS14.214，YFS23.925。2) 许用弯曲应力F由图6-41查得 Flim1210MPa，Flim2190MPa。按一般可靠性要求，取 SF1.3。由图6-42查得 YNT1YNT21。由公式得 F1YNT1Flim1/SF210/1.3162MPa F2YNT2Flim2/SF190/1.3146MPa故 F1=2KT1YFS1/(bm2z1)=21.11.5091054.214/(652.5225)=137.74 MPaF1F2=F1YFS2 / YFS1=137.743.925 / 4.214=128.29 MPaF2齿根弯曲强度校核合格。5.验算齿轮的圆周速度vvd1n1/6000062.5286/600000.94 m/s因v6 m/s，故取 8级精度是合适的。6.几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图。（略）7设计结果齿轮模数m=2.5mm，齿数z1=25，z2=100，分度圆直径d1=62.5mm，d2=250mm，中心距a=156.25mm，齿宽b1=70mm，b2=65mm。（三）轴的设计轴设计：已知传递功率P=4.52kW，主动齿轮的转速n=286r/min，分度圆直径d=62.5mm，转矩T=1.509105 Nmm，带轮对轴的作用力FQ=1292.62N，齿轮轮毂宽度b=70mm，工作时单向运转，轴承采用深沟球轴承。带轮宽B=(z-1)e+2f=4152978mm。1.选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表13-1查得强度极限b=650MPa，再由表13-6得许用弯曲应力-1b=60MPa。2.按扭转强度估算轴颈根据表13-5得C=106118，由式得dC（P/n）1/3=（106118）（4.52/286）1/3=26.629.61mm考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故将估算直径加大35，取为27.431.09mm。由设计手册取标准直径d1=30mm。3.设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装带轮。1）确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形式，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。画出轴的结构草图，确定齿轮从轴的左端装入，齿轮的右端用轴环定位，左端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用较紧的过渡配合固定。 2）确定各轴段的直径 如图所示，轴段（外伸端）直径最小，d1=30mm；考虑到要对安装在轴段上的带轮进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d2为35mm；用相同的方法确定轴段、的直径d3=40mm、d4=50mm；为了便于拆缷右轴承，可查出6207型滚动轴承的安装尺寸d5=42mm。3）确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为70mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为68mm；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为17mm），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段的长度取为20mm，轴承支点距离l=127mm；根据箱体结构及带轮距轴承盖要有一定距离的要求，取l=75mm；带轮宽度l=70mm；在轴段、上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到，详见表12-6。4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图。4.按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图2）作水平面内的弯矩图Ft=2T/d=21.509105/62.54828.8 N支点的反力为：FHA= FHB= Ft/2=4828.8/2=2414.4 N-截面处的弯矩为：MH=2414.463.5=153314 N mm-截面处的弯矩为：MH=2414.430.5=73639 N mm3）作垂直面内的弯矩图Fr= Ft tan=4828.8 tan20=1757.5 NFQ=1292.62N支点的反力为：FVA=(Fr63.5-FQ212.5)/127FVA=1284.1 NFVB=FVA+ Fr-F Q=1284.1+1757.5-1292.62=1749N-截面弯矩为：MV=FVB63.5=174963.5=111061.5 N mmA截面处的弯矩为：MVA=FQ85.5=1292.6285.5=110519N mm-截面弯矩为：MV=FVB96.5-Fr33=174996.5-1757.533=110781 N mm-截面、-截面、A截面可能是危险截面，需校核。4）求三处的合成弯矩-截面：M=MH2+MV2 =1533142+111061.52=189314 N mm-截面：M=MH2+ MV2=736392+1107812=133023 N mmA截面:MA=110519N mm5）求当量弯矩T =1.509105 N mm=150900 N mm因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。-截面：M e=M2+(T)2 =1893142+(0.6150900)2 =209850.6 N mm-截面：M e=M2+(T)2 =1330232+(0.6150900)2 =160911.8 N mmA截面:M eA=MA2+(T)2=1105192+(0.6150900)2=142870.4 N mm6）确定危险截面及校核强度-截面：e= M e/W=209850.6/(0.1d33)=209850.6/(0.1403)=32.8 MPa-截面：e= M e/W=160911.8/(0.1d23)=160911.8/(0.1353)=37.5 MPa由于A截面尺寸与-截面尺寸相同，而M eM eA，故不必校核。因为-1b=60MPa，满足e-1b的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。（5）绘制轴的零件图。（略）设计结果：d1=30mm，d2= d6=35mm，d3=40mm，d4=50mm，d5=42mm；l1=78mm，l2=77mm，l3=68mm，l45=20mm，l6=17mm，L=260mm。由于此轴上齿轮尺寸小，分度圆直径d=62.5mm，齿根圆直径df=56.25mm，而d3=40mm，考虑还有键槽，轮毂孔已接近齿根，强度不足，故将此轴做成齿轮轴。轴设计：已知传递功率P=4.39kW，从动齿轮的转速n=71.64r/min，分度圆直径d=250mm，Ft=4828.8 N，Fr=1757.5N，转矩T=5.8472105 Nmm，齿轮轮毂宽度b=65mm，工作时单向运转，轴承采用深沟球轴承。1.选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由表13-1查得强度极限b=650MPa，再由表13-6得许用弯曲应力-1b=60MPa。2.按扭转强度估算轴颈根据表13-5得C=106118，由式得dC（P/n）1/3=（106118）（4.39/71.64）1/3=41.7946.52mm考虑到轴的最小直径处要安装带轮，会有键槽存在，故将估算直径加大35，取为43.0448.85mm。由设计手册取标准直径d1=50mm。3.设计轴的结构并绘制结构草图根据轴的设计，将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端联轴器。1）确定轴上零件的位置和固定方式 画出轴的结构草图，确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴环定位，右端用套筒固定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用较紧的过渡配合固定。2）确定各轴段的直径 如图所示，轴段（外伸端）直径最小，d1=50mm；考虑到要对安装在轴段上的联轴器进行定位，轴段上应有轴肩，同时为能很顺利地在轴段上安装轴承，轴段必须满足轴承内径的标准，故取轴段的直径d2=55mm；用相同的方法确定轴段、的直径d3=60mm、d4=70mm；轴颈d6=55mm，为了便于拆缷左轴承，可查出6211型滚动轴承的安装尺寸d5=64mm。3）确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为65mm，为保证齿轮固定可靠，轴段的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取l3=63mm；为保证箱体内壁距离仍与轴设计时相同70+215=100mm，且轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，得l45=22mm，轴承宽度为21mm，故l6=21mm；轴承支点距离l=131mm；根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取l=75mm，故l2=77mm；若选用弹性套柱销联轴器TL8 J1型，其宽度l=84mm，因此取l1=80mm；在轴段、上分别加工出键槽，使两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm，键槽的宽度按轴段直径查手册得到，详见表12-6。4）选定轴的结构细节，如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。按设计结果画出轴的结构草图。4.按弯扭合成强度校核轴径1）画出轴的受力图2）作水平面内的弯矩图Ft=4828.8 N支点的反力为：FHA= FHB= Ft/2=4828.8/2=2414.4 N-截面处的弯矩为：MH=2414.465=156936 N mm-截面处的弯矩为：MH=2414.435.5=85711.2 N mm3）作垂直面内的弯矩图Fr=1757.5 N支点的反力为：FVA=FVB=Fr/2=1757.5/2=878.75N-截面弯矩为：MV= FVA65=878.7565=57119 N mm-截面弯矩为：MV=FVB35.5=878.7535.5=31196 N mm-截面、-截面可能是危险截面，需校核。4）求两处的合成弯矩-截面：M=MH2+MV2 =1569362+571192=167007 N mm-截面：M=MH2+ MV2=85711.22+311962=91212 N mm5）求当量弯矩T =5.8472105 Nmm 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。-截面：M e=M2+(T)2 =1670072+(0.6584720)2 =388554 N mm-截面：M e=M2+(T)2 =912122+(0.6584720)2 =362495 N mm6）确定危险截面及校核强度-截面：e= M e/W=388554/(0.1d33)= 388554/(0.1603)=17.99 MPa-截面：e= M e/W=362495/(0.1d23)= 362495/(0.1553)=21.79 MPa因为-1b=60MPa，满足e-1b的条件，故设计的轴有足够强度，并有一定裕量。（5）绘制轴的零件图。（略）设计结