机械设计课程设计-带式输送机传动装置设计.doc

*大学机械设计设计题目：带式输送机传动装置班级：*学号：*设计者：*指导老师：*2010年5月目录一 设计任务书3二 传动方案分析4三 电动机的选择计算以及联轴器的选择5四 确定总传动比和分配各级传动比6五 传动装置的运动和动力参数7六 传动零件的设计计算8七 轴、键、轴承、的设计计算20八 减速机机体的设计36九 润滑与密封38十 减速器附件的设计 38十一 设计总结40十二 参考文献 40*大学工程学院机械设计课程设计任务书专业：* 班级：* 姓名：*设计题目：带式输送机传动装置设计参数：传动方案输送带的牵引力F，（KN）输送带的速度v,(m/s)提升机鼓轮的直径D，（mm）（3）齿轮传动120.4360设计要求：1） 输送机运转方向不变，工作载荷稳定2） 输送带鼓轮的传动效率取为0.973） 工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时设计内容：1） 装配图1张2） 零件图3张3） 设计说明书一份指导老师：*日期：2010-51、传动方案分析传动方案：电机带传动两级圆柱齿轮（斜齿或直齿）减速器工作机给定条件：由电动机驱动，运输带工作拉力为12KN，运输带速度为0.4m/s，提升机鼓轮直径为360mm要求：工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时减速器类型选择：选用展开式两级圆柱齿轮减速器方案分析：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。总体传动简图：辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等。2、电动机的选择计算2.1电动机的选择计算按工作条件和要求选用一般用途的Y系列三相异步电动机，卧式封闭。2.2电动机容量计算电动机所需的工作效率为： 电动机功率;-工作机所需功率;工作机所需要功率为： 传动装置的总效率为： 按表2-3确定各部分效率：V带传动效率，滚动轴承传动效率，闭式齿轮传动效率,联轴器效率，传动滚筒效率，则减速器传动的总效率：所需电动机功率为： =选择的电动机的额定功率要略大于P，由Y系列三相异步电动机技术数据,选择电动机额定为7.5KW。2.3确定电动机转速工作机转速：其中：V-输送带的速度（m/s）D-提升机鼓轮的直径（mm）电动机转速的可调范围：，其中：，取V带传动比：，二级圆柱齿轮减速器传动比：，总传动比的合理范围：，故电动机转速的可调范围：。根据、，查阅相关手册得到符合这一范围的同步转速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min和3000r/min，由于750 r/min型电动机的尺寸过大，重量较重，且价格高，故不可取，而3000r/min价格高，转速高,也不可取。所以在1000 r/min与1500 r/min两种同步转速中选取，见下表：方案电动机型号额定功率（KW）同步转速n（r/min）满载转速n（r/min）1Y132M-47.515001440综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择Y132-4型封闭式三相异步电动机。其相关尺寸如下表：中心高H外形尺寸底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直 径 K轴 伸尺 寸DE键公称尺 寸Fh132515345315216178123880101323确定传动装置的总传动比和分配各级传动比总传动比为：取带传动比为，则圆柱直齿轮高级速传动比和低级速传动比的乘积为。因为，取，经计算得4.计算传动装置的运动及动力参数 计算各轴转速：轴：轴：轴：轴：计算各轴的输入功率：轴：轴：轴：轴：计算各轴的输出转矩：电动机所需的实际转矩即为电动机的输出转矩：轴：轴:轴：轴：5.将运动和运动参数计算结果进行整理并列成表：轴名功率 P/KW转矩 T/Nm转速nr/min传动比i输入输出输入输出电机轴7.549.749602.8轴 7.2133.70514.29轴6.8491.514.50轴6.5021.233.46轴6.3721.231三、传动零件的计算1.带传动的设计计算1.1确定计算功率由表8-7（P156,机械设计第八版 高等教育出版社）查得工作情况系数=1.3，故=7.5KW1.3=9.75kW1.2选择V带的带型 根据=9.75kW和小带轮转速查表可知，选用A型V带。1.3确定带轮基准直径并验算带速v:（1）初选小带轮直径，小带轮直径=75mm,根据基准直径系列初选，初选 （2）验算带速v: 因为5m/sv0.070.1d，则轴环处的直径。由前面主动轴的计算可知轴环宽度，即两齿轮间隙。由前面主动轴的计算，可以得到。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位、轴上的圆角和倒角尺寸齿轮与轴的周向定位均采用平键联接，查表6-1，得小齿轮：键尺寸参数b*h=20mm*12mm，L=80mm；大齿轮：键尺寸参数b*h=20mm*12mm，L=63mm。参考教材表15-2，轴段倒角取，各轴肩处的圆角半径为R=2.0mm（4）轴的受力分析，取齿轮齿宽中间点为力的作用点1）根据轴所受的支反力，作出弯矩图；利用轴所传递的扭矩，作出扭矩图：（注：轴的受力图、弯矩图和扭矩图是为了直观说明问题的关键所在，故只示意表示。）2）计算支反力 水平支反力： ,垂直面支反力： ,计算弯矩水平面弯矩：垂直面弯矩：合成弯矩：转矩： （5）校核轴的强度 由合成弯矩图和转矩图知，O剖面处弯矩最大，还有键槽引起的应力集中，故O剖面处为危险截面，该处轴的抗弯截面系数为： 按弯矩合成应力校核轴的强度，对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则 前面已选定轴的材料为45刚，调制处理，由表15-1查得，因，故安全。（6）校核键的连接强度 1）V带轮的键： 查表6-2得，。故强度足够，键校核安全。 2）齿轮的键：查表6-2得，。故强度足够，键校核安全。（7）校核轴承的寿命 1）校核轴承A和计算寿命 径向载荷,查表13-6，按载荷系数得，取，当量动载荷,校核安全。 该轴承寿命为： 2）校核轴承B和计算寿命 径向载荷,查表13-6，按载荷系数得，取，当量动载荷,校核安全。 该轴承寿命为：。3从动轴的设计计算1.求输出轴上的功率、转速和转矩 由前面算得，功率 ，转速，转矩。2.求作用在齿轮上的力 已知低速级大齿轮的分度圆直径 作用在齿轮上的圆周力： 作用在齿轮上的径向力：3.初步确定从动轴的最小直径，同时选择联轴器。由于减速器的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故选取轴的材料为45刚，调制处理。根据表15-3，查得,取，于是得： 由于轴上必须开由两各键槽，所以最小直径按13%增大： 直径安装联轴器，为使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，于是：。 按照计算转矩应小于连轴器公称转矩的条件，查手册，选用HL5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为HL7,其公称转矩为6300.半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，7-8轴段左端需制出一轴肩，故6-7段的直径，右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=110mm。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故7-8段的长度应比半联轴器与轴配合的毂孔长度略短一些，现取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据，由机械设计手册选型号为：61822，得其尺寸为。故，而5-6轴段长度可取为，左端应用轴肩定位，取。 3）1-2轴段右端用轴肩定位，为了便于2-3轴段齿轮的安装，该段直径应略大于1-2轴段的直径，可取。齿轮左端用套筒固定，为使套筒端面靠紧在齿轮左端面上，2-3轴段的长度应比齿轮毂长度略短，已知齿宽，故取2-3轴段的长度为。4)齿轮右端用轴肩定位，由此可确定3-4轴段的直径，取，而，取。在轴的左端，由前面的计算可得。同样可由前面的计算得出。 5）轴承端盖的总宽度为20mm（有减速器机轴承端盖的结构设计的、而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离，故取。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的轴向定位，轴上的圆角和倒角尺寸 齿轮、V带轮与轴的周向定位均采取平键联接，查表6-1，得 齿轮：键尺寸参数b*h=32mm*18mm,L=80mm； 联轴器：键尺寸参数b*h=25mm*14mm,L=80mm。（平头平键） 参考教材表15-2，轴段倒角取，各轴肩处的圆角半径为R=2.0mm。（4）轴的受力分析，取齿轮宽中间点为力的作用点 1）根据轴所受的支反力，作出弯矩图；利用轴所传递的扭矩，作出扭矩图：（注：轴的受力图、弯矩图和扭矩图是为了直观说明问题的关键所在，故只示意表示。） 2）计算支反力 水平支反力： 垂直面支反力： 计算轴O处弯矩： 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 计算转矩：（5）校核轴的强度 由合成弯矩图和转矩图知，O剖面处弯矩最大，还有键槽引起的应力集中，故O处剖面左侧为危险截面，该处轴的抗弯截面系数为 按弯矩合成应力校核轴的强度，对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则 前面已选定轴的材料为45刚，调制处理，由表15-1查得，因，故安全。（6）校核键的连接强度 1）联轴器的键： 查表6-2得，。故强度足够，键校核安全 2）齿轮的键：查表6-2得，。故强度足够，键校核安全（7）校核轴承的寿命 1）校核轴承A和计算寿命 径向载荷,查表13-6，按载荷系数得，取，当量动载荷,校核安全。 该轴承寿命为： 2）校核轴承B和计算寿命 径向载荷,查表13-6，按载荷系数得，取，当量动载荷,校核安全。 该轴承寿命为：。五、减速机机体的设计计算通常用HT200 灰铸铁铸造而成，低速级圆柱齿轮传动的中心距a295.75 mm。1箱座壁厚，2箱盖壁厚3箱座凸缘厚度4箱盖凸缘厚度5箱座底凸缘厚度6地底螺钉直径，取M247地底螺钉数目8轴承旁联接螺栓直径 ，取M189箱盖与箱座联接螺栓直径 取M1210联接螺栓的间距12窥视孔盖螺钉直径,取M813定位销直径14，至外箱壁距离15轴承旁凸台半径16凸台高度17箱体外壁至轴承座端面距离19大齿轮齿顶圆与内箱壁距离20齿轮端面与内箱壁距离21箱盖，箱座筋厚 ，22轴承端盖外径23轴承旁联接螺栓距离24箱底至箱底内壁的距离25减速器中心高26箱体内壁至轴承座孔端面的距离27轴承端盖凸缘厚度28轴承端面至箱体内壁的距离29旋转零件间的轴向距离30齿轮顶圆至轴表面的距离六、润滑与密封 1润滑方式的选择在减速器中，有效的润滑可以减少相对运动表面间的摩擦、磨损和发热，还可起到冷却、散热、防锈、冲洗金属磨粒和降低噪声等作用，保证了减速器的正常工作及其寿命。2润滑剂的选择计算齿轮圆周速度：由于齿轮的圆周速度均小于12m/s，可以将箱体内最大的齿轮轮齿侵入油池中进行侵油润滑。各个齿轮速度均小于2m/s，考虑到润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失，所以轴承采用脂润滑。由于该减速器是一班齿轮减速器，故选用N200工业齿轮油，轴承选用ZGN-2润滑油。3.密封方式的选择输入轴和输出轴得外伸处，为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置。因轴的表面圆周速度小于35m/s，所以采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡密封效果，它的结构简单，价格低廉。七减速器附件的设计1.窥视孔盖和窥视孔由于减速器属于中小型，查表可确定其尺寸如下检查孔尺寸（mm）检查孔盖尺寸（mm）bLb1L1b2L2R孔径d4孔数n6812010015084135563542.放油螺塞=dD0LhbDSed1HM18*152527153282124.215.823.游标为了确定油度位置，采用隔离套。查表确定尺寸如下：dd1d2d3habcDD1M12412628106420164.通气孔由查表确定尺寸如下：dDD1SLIad1M2*153025.4222815465.启盖螺钉为了便于开启箱盖，在箱盖侧边凸缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹要高出凸缘厚度，螺钉端部成圆柱形。6定位销为保证箱体轴承座的镗制和装配精度，需在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。定位销直径d=（0.70.8）d2，d2为凸缘上螺栓直径，长度于分箱面凸缘总厚度。7.环首螺钉、吊环和吊钩：dd1Dd2h1Ihr1ra1d3abD2h2d1M1614343412283161613416224.562八设计总结1.系统了所学的专业知识。贯穿了工程力学、材料力学、机械原理以及机械设计等的知识，使所学知识得以融会贯通。并温故而知新，对知识有了一个更深层次的理解。2.培养了自己的基本素质，学会查阅手册，借鉴经验。学会了基本的设计思路，积累了经验。3.养成了严谨认真的设计作风。在设计中，一定要认真对待每一个环节，一个数据的错误、一会的烦躁不安都足以使设计失败。4.提升自我分析和处理解决的问题的能力，是的，由刚接到题目时的不知所措，到自己摸索，跟同学交流，由不明白到最终完成整个设计方