机械设计课程设计-带式输送机传动装置

机械设计课程设计说明书题目： 带式输送机传动装置学院（系）：机械工程学院 年级专业：轧钢 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 目录一、传动方案分析11蜗杆传动12斜齿轮传动1二电动机选择计算11原始数据12电动机型号选择1三总传动比确定及各级传动比分配3四传动装置的运动和动力参数3五传动零件的设计计算41蜗杆蜗轮的选择计算42齿轮传动选择计算9六轴的设计和计算171初步计算轴径172轴的结构设计173输出轴的弯扭合成强度计算19七. 角接触轴承的选择校核22八键的选择25九传动装置的附件及说明26十联轴器的选择27十一润滑和密封说明271润滑说明272密封说明28十二拆装和调整的说明28十三设计小结28十四参考资料29燕山大学 机械设计课程设计一、传动方案分析1蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。考虑到上述原因，将蜗杆传动布置在第一级。2斜齿轮传动斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，常用在高速级和要求传动平稳的场合。因此将斜齿轮传动布置在第二级。因此，蜗杆传动斜齿圆柱齿轮传动，这样的传动方案是比较合理的。二电动机选择计算1原始数据传输带牵引力F=1941N传输带工作速度V=0.37m/s滚筒直径D=0.41m2电动机型号选择1. 选择电动机类型按工作要求和工作条件，选用Y系列三相异步电动机2. 确定电机容量电动机的输出功率Pd=Pw / a其中，传输带所需功率Pw =式中为卷筒效率（不包括轴承），取=0.96传动装置的总效率a=（1）22 3 (4)4式中1为联轴器的效率1=0.99，2为齿轮传动效率（8级精度齿轮传动）2=0.97 , 3为蜗轮蜗杆传动效率（双头蜗杆）3=0. 8，4为轴承效率（滚动轴承）4=0.98；a=0.970. 8=0.70电动机功率 Pd=Pw / a=0.75/0.70=1.07kw3. 选择电动机转速卷筒轴的工作转速为按推荐的传动比合理范围，i=6090，故电动机可选转速范围为符合这一范围的同步转速有1500r/min。因此选用同步转速为1500r/min的电动机。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素，决定选用型号为Y90S-4三相异步电动机。其主要性能如表：电动机型号额定功率/kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y90S-41.1150014002.22.3电动机功率Pd =0.98kw三总传动比确定及各级传动比分配总传动比为（满载转速nm=1400r/min）Ia=nm/n=1400/17.2=81.4取齿轮传动比i2=(0.040.07) Ia 取i1=20，i2=i/ i1=81.4/20=4.07四传动装置的运动和动力参数设蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，圆柱齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴，1.各轴转速：n1=nm =1400 r / minn2=n1 / i1=1400 / 20= 70r / minn3=n2 / i2=70 /4.07=17.2r / minn4=n3=17.2r/min2.各轴输入功率：P1=Pd01= Pd1 =1.070.99=1.059kwP2=P112= P134=1.0590.80.98=0.830kwP3=P223= P224=0.8300.970.98=0.789kwP4=P334= P314=0.7890.990.98=0.765kw3.各轴输入转距：电动机轴输出转矩为：Td=9550Pd/nm=95501.07/1400=7.3NmT1=Td/0.99=7.2NmT2=T1i112= T1i134=7.3200.80.98=113.2NmT3=T2i223= T2i224=113.24.070.970.98=438.1Nm轴号功率P/kw转矩T/（Nm）转速n/(rmin)传动比i效率电机轴1.077.314001.000.991轴1.0597.21400200.7842轴0.830113.27040.70.95063轴0.789438.117.21.000.9702卷筒轴0.765424.817.2T4=95500.765/17.2=424.8Nm运动和动力参数表：五传动零件的设计计算1蜗杆蜗轮的选择计算(1).选择蜗杆的传动类型根据GB/T 100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。(2).初选材料、精度等级和蜗杆头数蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，调质处理，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，砂型铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。精度等级：初选8级蜗杆头数Z1=2 Z2=iZ1=202=40(3).按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。l =9.26 由Z1=2得。l 确定载荷K因工作载荷微振，故取载荷分布不均匀系数K=1.0，由于所选用为电动机，由机械设计查表6-4取KA=1.1，取KV=1.0，预估v23m/s；则l K=KAK KV =1.11.01.0=1.1l Z1=2，1取0.8l 确定作用在蜗轮上的转距 T2l 确定弹性影响系数因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=155l 确定许用接触应力H=根据蜗轮材料为铸锡青铜ZCuSn10P1，砂型铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可查得=250MPal 应力循环次数 则 l =9.261.1113.2=765.4mm3l 取=800mm3 m=4mm d1=50mm q=12.5 (4). 传动基本尺寸确定1.蜗轮分度圆直径：d2=mZ2=440=160mm2.传动中心距：a=1/2（d1+d2）=1/2（50+60）=1053.蜗杆导程角：4.确定精度等级蜗轮圆周速度：2=1取=1l 螺旋角系数=189.82.420.780.992=352.9 计算接触疲劳许用应力接触疲劳强度极限由机械设计图6-27 c)，b)分别查得接触疲劳极限应力=590MPa =4750MPa寿命系数 =1.00， =1.08N1=60n2j=60701(283654)=9.8107N2=60n3j=9.84107/4.09=2.4107 取安全系数S=1，取失效概率为1% 试算小齿轮分度圆直径，代入 校正试算的分度圆直径校正齿轮圆周速度修正载荷系数按，由机械设计图6-11 b)查得动载系数=1.00校正分度圆直径（2）确定主要参数尺寸1.计算法向模数mm圆整成标准值，取mn=3.0mm2.计算中心距圆整取a=170mm3.按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故等值不必修正。4.计算大、小齿轮的分度圆直径5.计算齿轮宽度mm b1=b2+(510)mm所以取（3）校核齿根弯曲疲劳强度 1. 重合度系数=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.64=0.712. 螺旋角系数=1-=1-1.3319.25o/120o=0.783. 当量齿数4.查取齿形系数由机械设计图6-21查得4. 查取应力修正系数由机械设计图6-22查得5. 计算弯曲疲劳许用应力l 弯曲疲劳极限应力由机械设计图6-28 c），b）查得 l 寿命系数由机械设计图6-26按，分别查得=1l 安全系数S=1 取失效概率为1%l 计算弯曲应力 齿轮的主要参数和几何尺寸弯曲疲劳强度满足要求。（4）齿轮的主要参数和几何尺寸l 齿顶圆l 齿根圆l 分度圆 l 齿根高l 齿顶高l 齿宽中心距a=1700.0315mm 螺旋角=19.25o 六轴的设计和计算1初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为：1，3轴为外伸轴，初算轴径作为最小直径。考虑到1轴要与电动机联接，初算直径d1必须与电动机轴和联轴器孔相匹配，所以初定d1=20mm 、 d2 =30mm 、 d3 =40mm。2轴的结构设计蜗杆的初步设计如下图：轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（68）mm，否则可取（46）mm或者更小。轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面（13）mm处。中间轴的初步设计如下图：装配方案：左端：从左到右依次安装角接触轴承、挡油板和小齿轮；右端：从右到左依次安装角接触轴承、挡油板、蜗轮。输出轴的初步设计如下图：装配方案：左端：从左到右依次安装角接触轴承、挡油板、大齿轮；右端：从右到左依次安装联轴器、密封圈、角接触轴承、挡油板。3输出轴的弯扭合成强度计算由轴两端直径d=40mm，查机械零件手册得到应该使用的轴承型号为7309C，D=100mm，B=15mm。l 求作用在齿轮上的力，轴上的弯距、扭距，并作图齿轮上的作用力： 转矩T=438100Nmm圆周力径向力轴向力由此可画出大齿轮轴的受力图l 计算轴承支反力水平面垂直面 计算水平弯矩图图，垂直面弯矩图，和合成弯矩图图220944l 判断轴的危险截面，初步分析危险截面位于有最大弯矩附近且有应力集中处。对此截面进行安全系数校核。轴的材料选用45钢正火：由表10-5所列公式可求的疲劳极限由式得，截面的应力 弯矩M1=220944Nmm，l 求截面的有效应力集中系数，因在此截面处有轴直径的变化，过渡圆角半径r=1mm，其应力集中可由机械设计表10-9查得D/d=50/46=1.091.1r/d=2/46=0.043由插值法查得，l 求表面状态系数及尺寸系数由机械设计表10-13查得0.9275表10-14查得l 求安全系数 由机械设计式10-5（设为无限寿命，kN=1）得由机械设计式10-6得，综合安全系数：因此轴的强度满足要求。七. 角接触轴承的选择校核校核角接触轴承7309C，由机械设计手册查得1. 寿命计算，计算内部轴向力 由机械设计表11-4知，7309C轴承S0.4Fr，则 轴承I被压紧，轴承II被放松计算当量动载荷由机械设计表11-7查得， 由机械设计课程设计指导手册计算：插值法，求得e1=0.56 e2=0.38，计算寿命2.静载荷验算由机械设计表11-10查得满足要求。3.极限转速校核由机械设计图11-4查得由机械设计图11-5查得 结论：轴承的各项指标均合格，选用7209C型轴承符合要求。八键的选择普通平键具有靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单、装拆方便的特点。因此该减速器的键联接选用普通平键。1. 输入轴与联轴器联接采用平键联接选择A型平键联接根据轴径d =20mm ，L =38mm，查机械设计课程设计指导手册，选用GB 1096-79系列的键A632，键高h=6。2. 中间轴与蜗轮、齿轮联接采用平键联接选择A型平键联接，根据轴径d =32mm ，与蜗轮配合的轴长度L =50mm，查机械设计课程设计指导手册选用GB 1096-79系列的键A1040，键高h=8。 与小齿轮配合的轴的长度L=53mm，查机械设计课程设计指导手册选用GB 1096-79系列的键A107045，键高h=8。3. 输出轴与大齿轮、联轴器联接采用平键联接与大齿轮的连接：选择A型平键联接根据轴径d =46mm ，L =48mm，查机械设计课程设计指导手册得，选用A型平键，选用GB 1096-79系列的键A1440，则键高h=9。与联轴器的联接：选择A型平键联接根据轴径d =40mm ，L =110mm，选用GB 1096-79系列的键A12100，则键高h=8。九传动装置的附件及说明1窥视孔盖为了检查传动件啮合情况，润滑状态以及向箱内注油，在减速器箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够大小，以便手能伸入操作。减速器内的润滑油也由窥视孔注入，为了减少油的杂质，可在窥视孔装一过滤网。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。2放油螺塞放油孔的位置设置在油池的最低处，并安装在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。螺塞材料采用Q235。3油标油标尺常放置在便于检测减速器油面及油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4通气器减速器在运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器密封极为不利。为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。通气器设有金属滤网，可减少停车后灰尘随空气吸入机体。5起盖螺钉箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装于其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为Q235A。螺杆顶部做成半圆形，以免顶坏螺纹。6定位销为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，并尽量设置在不对称位置。定位销为圆公称直径（小端直径）可取，为箱座与箱盖凸缘联接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利于装卸。7起吊装置在箱盖上铸有吊环，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊运轻型减速器。8轴承盖轴承盖结构采用螺钉联接式，材料为铸铁（HT150）。9轴承套杯轴承套杯可用作固定轴承的轴向位置，同一轴线上两端轴承外径不相等时使座孔可一次镗出。10调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置。垫片组材料为08F。十联轴器的选择 减速器载荷平稳，因此选择刚性固定式联轴器凸缘联轴器，这种联轴对中性器机构简单、成本低，但对两轴的要求高。 输入轴的联轴器选择根据电机轴的直径选择GYS2轴孔直径20mm轴孔长度38mm； 输出轴的联轴器选择GY5轴孔直径40mm，轴孔长度110mm。十一润滑和密封说明1润滑说明蜗杆采用浸油润滑，大斜齿圆柱齿轮采用浸油润滑，小斜齿轮通过大斜齿轮甩油润滑。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/22/3。2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。橡胶油封应注意按图纸所示位置安装。十二拆装和调整的说明在安装齿轮或蜗杆蜗轮时，为了使运动副能正常运转，必须保证需要的侧隙及足够的齿面接触斑点。蜗杆副沿齿高接触斑点不小于55%，沿齿长接触斑点不小于50%，齿轮副按齿高接触斑点不小于40%，按齿长接触斑点不小于35%。必要时可用研磨或刮后研磨以改善接触情况。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴承的垫片，使蜗杆轴中心线通过蜗轮中间平面。十三设计小结 二十五天的课程设计也圆满落下帷幕。经过此次机械设计的训练，使我对机械设计产生了浓厚的兴趣，也对机械设计的流程有了初步的了解，这一课程设计强化训练为我之后的实践做好了指引。在这二十五天的时间里，我不仅实现了理论与实践相结合，同时也体会到了真正应用所学知识的乐趣。并且，也为我们今后的相关设计奠定了扎实的基础。在今后的学习过程中，我将会进一步打牢知识基础，以使自己步入社会时有更多的自信！这次课程设计我深刻地体会到了实践和理论学习的不同，实践中我们会遇到理论学习中的很多容易忽略的东西，然而这些东西却关系着整个机器运转的好与坏，也关系着机器工作的安全性与可靠性，因此每一步的设计都必须考虑的很全面，哪怕是一个螺栓，抑或是一个螺母，甚至于一个垫片的选择与设计都必须可靠与安全。此次课程设计收获很多，作为机械学院的的一名学生，我也感到了学校对我们的厚望。设计中我也遇到了很多困难，在老师的帮助下，逐一克服。我想，在以后的人生道路中