带式运输机传动装置的设计说明书.doc

带式运输机传动装置的设计目 录一、设计任务书.2二、机械课程设计说明书 31 传动方案拟定（题目分析）.32 电动机的选择.43 计算总传动比及分配各级的传动比.54 运动参数及动力参数计算.65 传动零件的设计计算.76 轴的设计计算.127 滚动轴承的选择和寿命计算.178 键联接的选择及校核计算.199 联轴器的选择计算.21 10润滑方式、密封方式简要说明2111 参考文献.23三、设计图纸一、设计任务书主要内容设计题目：带式运输机传动装置的设计1.带式运输机传动装置的传动简图如下：1电动机；2V带传动；31级圆柱齿轮减速器；4联轴器：5卷筒；6传送带2.带式运输机数据见表格：数据编号12345运输带工作拉力F/N11001150120012501300运输带工作速度V/(m/s)1.61.61.71.51.55卷筒直径D/mm250260270240250数据编号678910运输带工作拉力F/N13501450150015501600运输带工作速度V/(m/s)1.61.551.651.61.7卷筒直径D/mm2602502602402503.工作条件：工作中有轻微震动，单项运转，运动带速度允许误差为5；工作期限为10年，每天工作300天，三班制工作，一般用途；检修期间隔为三年。4.生产批量：小批量生产5.设计任务1）设计计算说明书一份，主要内容包括：（1）目录；（2）设计任务；（3）传动方案拟定（题目分析）；（4）电动机的选择；（5）计算总传动比及分配各级的传动比；（6） 运动参数及动力参数计算；（7）齿轮传动的设计计算；（8）轴的设计计算；（9）滚动轴承的选择和寿命计算；（10）键联接的选择及校核计算；（11）联轴器的选择计算；（12）参考文献；2）绘制设计草图1张，A13）绘制圆柱齿轮减速器装配图1张，A14) 绘制大齿轮零件图和输出轴零件图各1张，A3备注二、设计计算说明书计算内容计算结果一、传动方案拟定（题目分析）设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：工作中有轻微震动，单项运转， 运动带速度允许误差为5；工作期限为10年，每天工作300天，三班制工作，一般用途；检修期间隔为三年。（2） 原始数据：输送带拉力F=1250N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=240mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.990.970.990.96=0.86 (2)电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000总）=12501.5/（10000.86）=2.183KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（D）=6010001.5/（240）=119.43r/min 按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=35。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=620。故电动机转速的可选范围为nd=Ian筒=716.582388.60r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y 100L2-4。其主要性能：额定功率：p=3KW，满载转速n电动=1430r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1430/119.43=11.9742、分配各级传动比 据指导书，取带I带=3（36合理） i总=i齿轮I带i齿轮=i总/I带=11.974/3=3.991四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）n0=n电机=1430r/minnI=n0/i带=1430/3=476.667(r/min)nII=nI/i齿轮=119.435(r/min)nIII= nII=119.435(r/min)2、计算各轴的功率（KW）P0= P工作=2.183KWPI=P0带承=2.3050.960.99=2.075KWPII=PI齿承=1.992KWPIII=PII承联= 1.953KW3、计算各轴扭矩（Nmm） To = 9550P0/n0= 95502.1831000/1430=14.579NmTI=To带承i带=14.5790.960.993 =41.567Nm TII=TI齿承i齿轮 =159.308Nm TIII=TII承联i带齿 =159.3080.990.991=156.138Nm轴号功率（KW)转速（r/min）转矩（NM)02.183143014.5792.075476.66741.5671.992119.435159.3091.953119.435156.1384、各轴功率、转速、转矩列于下表:5、 传动零件的设计计算 1、齿轮传动的设计计算 （1）选择齿轮材料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度为179286HBS。大齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度179286HBS；根据表选7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m （2） 按齿面接触疲劳强度设计轴直径 由d1(2kT1(u+1)/(ud)(ZZ/H)2)1/3 计算： 查机械设计基础170171页取d=1 Z=189.8 Z=2.5 u=nI/nII=3.991 载荷系数取k=1.1 根据前面数据转矩T1=41.567Nm 许用接触应力H H= Hlim/SH由课本查得： HlimZ1=580Mpa HlimZ2=550Mpa 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要 求选取安全系数SH=1.0 H1=Hlim1/SH=580/1.0Mpa =580Mpa H2=Hlim2/SH=550/1.0Mpa =550Mpa 故得： d1(2kT1(u+1)/(ud)(ZZ/H)2)1/3 =21.141567(3.991+1)/（13）（189.8 2.5/550）21/3mm =43.493mm (3) 选取齿轮模数： a=（1+u）d1/2=（1+3.991）43.493 =108.532mm m=(0.0070.02)a=(0.0070.02)108.532 =0.75972.1706 根据课本表 取标准模数：m=2mm (4) 计算齿轮齿数： Z=d1/m=43.491/2=21.7455 Z=Zu=95.786 取标准值Z=24 Z=96(5) 校核齿轮模数: u=Z/Z=4 u=100 =0.22.5 所以此数据合格(6) 计算齿轮数据： 分度圆直径： d1=Zm=224=48mm d=Zm=296=192mm 中心距：a=1/2（d1+d）=1/2（48+192） =120mm 齿宽：B=dd1=148mm=48mm B1=B+(58)=5358mm 取53mm 齿顶高 齿根高: 查机械设计基础表4-2 齿顶高系数h=1.0 顶隙系数c=0.25 齿顶高 h=hm=12=2mm 齿根高 h=(h+c)m=2.5mm 齿顶圆直径: d=d1+2h=48+22=52mm d= d+2h=192+22=196mm 齿根高直径:d=d1-2h=43mm d=d-2h=187mm (6)校核齿根弯曲疲劳强度 F=(2kT1/Bm2Z1)YFaYSaF 确定有关参数和系数: 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=24,Z2=96由机械设计基础表11-9相得 YFa1=2.63 YSa1=1.58 YFa2=2.19 YSa2=1.78 许用弯曲应力F F= Flim YSTYNT/SF 由机械设计基础查得： Flim1=480Mpa Flim2 =420Mpa 按一般可靠度选取安全系数SF=1.25 计算两轮的许用弯曲应力 F1=Flim1 /SF=480/1.25Mpa=384Mpa F2=Flim2 /SF =420/1.25Mpa=336Mpa 将求得的各参数代入式 F1=2kT1/（Bm2Z1)YFa1YSa1 =21.141.5671000/（532224) 2.631.58 =74.686Mpa F1 F2=2kT1/（Bm2Z2)YFa2YSa2 =21.141.5671000/（482296) 2.191.78 =19.340Mpa F2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (7) 计算齿轮的圆周速度V V=d1n1/（601000）=3.1448476.667/（601000） =1.197m/s 适合7级精度 (8) 齿轮结构设计: 小齿轮采用齿轮轴结构 大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构计算如下: 轴孔直径d=52mm 轮毂直径D=1.6d=1.652=83.2 mm； 取 D=82 mm 轮毂长度L=B=48 mm 轮缘厚度=（34）m=68 mm； 取=8 mm 轮缘内径D=d+2h+2=344+29+28 =230 mm 取D=242 mm 腹板厚度c=0.3B=0.348=14.4 mm； 取c=14 mm 腹板中心孔直径D=0.5（D+D）=162mm 腹板孔直径d=0.25（D-D） =0.25（242-82）=40 mm； 取d=40mm 齿轮倒角n=0.5 m=1mm六、轴的设计计算 1、输入轴的设计计算 (1) 输入轴的结构设计图如下 （2）确定轴各段直径和长度 按扭矩计算最小算轴径及其长度 选用45号钢调质，硬度217255HBS 根据机械设计基础教材表142，取c=115 dc d115 (2.075/476.667)1/3mm=18.78mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=18.78(1+5%)mm=19.719mm 但考虑到轴的强度 选d=26mm 此处与V带大轮配合，初步估算L=60mm； 计算d处 d=d+2a=26+2(0.070.1)26 =29.6431.2mm 因 d必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取 d=30mm； 此段长度包括两部分，分为外伸和内藏段而且便于轴承的拆装和对轴承加油润滑此处取L=60mm； 计算 d处 d=d+（15）=4145mm，且 d必须与轴承的内径一致，圆整 d=35mm，初选轴承型号为6207,查附表可知，B=17mm，D=72mm，； 此段综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造误 差装配时留有余地，齿轮对称布置等取L=32mm； 计算d处 d=d+(15)mm=3640mm，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取d=40mm； 此段轴间配合安装挡油环取L=10mm； 计算d处 d和小齿轮齿顶直径大小相同 d=d=52mm； 此段取L=B=53mm； 计算d处 此段与d段对称取d=d=40mm L=L=10mm； 计算d处 由于配合轴承6207 d=35mm； 此段综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造 误差装配时留有余地，齿轮对称布置等取 L=34mm； 2、输出轴的设计计算 (1) 输出轴的结构设计图如下 （2）确定轴各段直径和长度 按扭矩计算最小算轴径及其长度 选用45号钢调质，硬度217255HBS 根据机械设计基础教材表142，取c=115 dc d115 (1.992/119.435)1/3mm=29.38mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=18.78(1+5%)mm=30.849mm 但考虑到轴的强度 选d=32mm 此处与联轴器配合，初步估算L=85mm； 计算d处 d=d+2a=32+2(0.070.1)32 =32.44840.4mm 因 d必须符合轴承密封元件的要求，经查 表，取 d=40mm； 此段长度包括两部分，分为外伸和内藏段而 且便于轴承的拆装和对轴承加油润滑此处取L=60mm； 计算 d处 d=d+（15）=4145mm，且 d必须与轴 承的内径一致，圆整 d=35mm，初选轴承型号为6209,查附表可知，B=19mm，D=85mm； 此段综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造误 差装配时留有余地，齿轮对称布置等取 L=43mm； 计算d处 d=d+2a=45+2(0.070.1)45mm =51.354mm 因为圆整为标准直径，一般取0，2，5，8 尾数，取d=52mm； 此段考虑齿轮从一端装入，故而齿轮孔径应 大于轴承处轴径，并应为标准值L=46mm； 计算d处 d=d+2a=52+2(0.070.1)52mm =59.2862.4mm 取标准值d=60mm 轴环宽度可取L=10mm； 计算d处 由于配合轴承6209 d=45mm； 此段综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造 误差装配时留有余地，齿轮对称布置等取 L=31mm；七、滚动轴承的选择及校核计算 1、从动轴承：因为闭式齿轮选择直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主动轴承和从动轴承均选用深沟球轴承。从动轴承：根据轴径值查机械制图教材326附录C101深沟球轴承各部分尺寸，选择6209（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6209458519（1）寿命计划：要求轴承寿命：（十年三班制工作，按每年工作300天，每班工作8个小时） L=1030024=72000h（2）计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册P810表311-15 基本额定动负荷 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数 轴承寿命合格 2、主动轴承主动轴承：根据轴径值查机械制图教材326附录C101深沟球轴承各部分尺寸，选择6207（GB/T276-1994）型深沟球轴承 2个。各部分尺寸如下表：轴承代号尺寸/mmdDB6207357217寿命计划：要求轴承寿命：（十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）L=1030024=72000h计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册P810表311-12 基本额定动负荷 动载荷系数 当量动载荷 温度系数 载荷系数 对球轴承寿命系数 轴承寿命合格 （主动轴承简图）八、键联接的选择及校核计算材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表32-3 其许用挤压应力p=110Mpa（1） 主动轴外伸端，d=26mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且L=mm，故选择860 GB1096-1990型键。 l=60mm 静连接工作面的挤压应力： p=4T/（dhl）=441567/（26860） =13.32Mpap则：强度足够， 合适（2） 从动轴外伸端，d=32mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联轴器轴长度为82mm故选择： l=75mm 静连接工作面的挤压应力： p=4T/（dhl）=4159309/（32875） =33.19Mpap则：强度足够， 合适（3） 从动轴与齿轮联接处，d=52mm，考虑到键在轴中部安装，且l=46 mm选择平键就可以了，故选择。 b=16mm l=40mm h=10mm 静连接工作面的挤压应力： p=4T/（dhl）=4156138/（521040） =30.03Mpap 则：强度足够， 合9、 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数k=1.3T=9550kp/n=95501.31.953/119.425 =203.01Nm选用TL6 ZA2562/YA2562型（GB4323-84）弹性套柱销联轴器,根据主动轴连接联轴器处d=32mm，将各种参数列表如下：型号公称转矩T/Nm许用转数N/r/min轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型TL625036002582160HT200Y型10、 润滑方式、密封方式简要说明 1. 润滑方式及牌号 （1） 齿轮,v=1.97m/s（510）m/s查机械零件设计手册P981表314-26，选用浸油润滑方式，并根据表314-27，选用150号机械油；轴承采用润油脂润滑，并根据表314-23选用ZL-3型润油脂 2. 密封方式 （1） 轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部 （2）轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封