带式运输机传动装置设计,,减速器.doc

学院机械设计基础课程设计 题 目 带式运输机传动装置设计 学生姓名 学 号 10 学 院 机电工程学院专 业机械设计基础指导教师 二一二 年 十二 月 十八 日目 录一、机械课程设计任务书.2二、机械课程设计说明书. 21 传动方案拟定.22 电动机的选择.23 计算总传动比及分配各级的传动比.44 运动参数及动力参数计算.55 传动零件的设计计算.66 轴的设计计算.127 滚动轴承的选择及校核计算.188 键联接的选择及计算.229 设计小结.2310 参考资料目录.23三、设计图纸26荆州职业技术学院课程设计所在学院机电工程学院专业机电一体化学生姓名学号10班级JJ1101开始时间提交时间指导教师题目带式运输机传动装置设计题目性质及来源 性质理论研究 应用研究 技术开发 其他主要内容设计用于带式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器传动简图如下：原始数据：数据编号12345运输带工作拉力F/N12001500180020002200运输带工作速度V/(m/s)1.21.21.21.51.5卷筒直径D/mm200220240250280数据编号678910运输带工作拉力F/N25003000350040004500运输带工作速度V/(m/s)1.51.11.11.11.1卷筒直径D/mm300220240300350工作条件：两班制工作，小批量生产，连续单向运转。载荷有轻微振动。使用期限：10年动力来源：三相交流电（220V/380V）运输带速度允许误差：5%。备注设计计算说明书一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限10年，工作为两班工作制，载荷有轻微振动，环境清洁。（2） 原始数据：输送带拉力F=1200N；带速V=1.2m/s；滚筒直径D=200mm。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2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96=0.885 (2)电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000总）=12001.2/（10000.885）=1.63KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=601000V/（D）=6010001.2/（200）=115r/min 按机械设计手册传动比合理范围，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=（620）115=6902300r/min符合这一范围的同步转速有710、940、和1430r/min。查机械设计手册，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，可选n=940r/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Y112M-6。其主要性能：额定功率：2.2KW，满载转速960r/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=940/115=8.182、分配各级传动比（1） 取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=36合理）（2） i总=i齿轮I带i带=i总/i齿轮=8.18/3=2.73四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）n小带轮轴=n电机轴=940r/minn大带轮轴=n小带轮轴/i带=940/2.73=345(r/min)n小齿轮轴=n大带轮轴=345(r/min)n大齿轮轴 =n小齿轮轴 /i齿轮 =345/3=115(r/min)计算各轴的功率（KW）P小带轮轴= P工作=1.63KWP大带轮轴=P小带轮轴带=1.630.96=1.57KWP小齿轮轴=P大带轮轴承=1.54KWP大齿轮轴=P小齿轮轴齿承=1.46KWP卷筒=P大齿轮轴承联=2.037KW3计算各轴扭矩（Nmm） T 小带轮轴= 9550P小带轮轴/n小带轮轴= 95501.631000/940 =16.56NmT大带轮轴=9550P大带轮轴/n大带轮轴=95501.571000/345=43.46NmT小齿轮轴=9550P小齿轮轴/n小齿轮轴=95501.541000/345 =42.63NmT大齿轮轴=9550P大齿轮轴/n大齿轮轴=95501.461000/115 =121.24Nm 五、传动零件的设计计算1、 皮带轮传动的设计计算（1） 选择普通V选带截型查表得：KA=1.2PC=KAP=1.21.63=1.956KW查图：选用A型V带（2） 确定带轮基准直径，并验算带速取dd1=90mm dd2=n1/n2dd1=940/34590=245.2mm 查表，取dd2=250mm 带速V：V=dd1n1/601000=90940/601000 =4.43m/s（3） 确定带长和中心矩0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(100+270)a02(100+270) 所以有：234.64mma0670.4mm 得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0 =2500+1.57(90+245.2)+(245.2-90)2/4500 =1538.31mm 取Ld=1600mm 得：aa0+Ld-L0/2=500+（1600-1538.31）/2 =530.85mm(4)验算小带轮包角1=1800-（dd2-dd1）/a57.30 =1800-（245.2-90）/50057.30 =163.2401200（适用）（5）确定带的根数根据课本Po=0.766KW Po=0.11KWK=0.96 KL=0.99得Z=PC/P=PC/(Po+Po)KKL =1.956/【(0.766+0.11 )0.960.99】 =2.35取Z=3根(6)计算轴上压力由课本表 查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=500PC/（ZV）（2.5/K-1）+qV2=5001.956/（34.4274）(2.5/0.9-1)+0.14.432N =132.2N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin（1/2）=23132.2sin（163.240/2）=499.63N=500N2、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大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45刚调质，齿面硬度为220HBS。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度190HBS (2)按齿面接触疲劳强度设计 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3 取小齿轮齿数Z1=25。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=325=75 实际传动比I0=75/25=3齿数比：u=i0=3由表 取d=0.4 (3)载荷系数k 取k=1.5 (4)许用接触应力HHlimZ1=555Mpa HlimZ2=530MpaH1=0.9555=499.5MpaH2=0.9530=477Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=75.068mm模数：m=d1/Z1=75.068/25=3.00272根据课本表 取标准模数：m=3(6)校核齿根弯曲疲劳强度 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=325mm=75mmd2=mZ2=375mm=225mm齿宽：b=da=0.4150mm=60mm取b2=60mm b1=65mm(7)根据齿数Z1=25,Z2=75由表得YFs1=2.80 YFs2=2.28 (8)许用弯曲应力F由设计手册查得：Flim1=266Mpa Flim2 =252Mpa将求得的各参数代入式F1=39.98Mpa F1F2=36.76Mpa F2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 (9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=3/2(25+75)=150mm六、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据设计手册，取A=115d115 (1.54/345)1/3mm=18.97mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=18.97(1+5%)mm=21.8选d=22mm2、轴的结构设计 （1）轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 （2）确定轴各段直径和长度工段：d1=22mm 长度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+221.5=28mmd2=28mm初选用6206型深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm. 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（40-5-16+20+30）=69mmIII段直径d3=30mmL3=2+15+5+16=38mm段直径d4=35mm L4=65-2=63mm由手册得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd5=d4+2h=35+23=41mm L5=10mmd6=35mm L6=5+5=10mm (3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=75mm求转矩：已知T1=42.63Nmm求圆周力：FtFt=2T1/d1=242.63/75=1136.8N求径向力FrFr=Fttan=1136.8tan200=409.25N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=60.5mm (1)绘制轴受力简图（如图a） （2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=204.63NFAZ=FBZ=Ft/2=568.4N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=204.6360.510-3=12.38Nm图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=568.460.510-3=34.39Nm (4)绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(34.392+12.382)1/2=36.55Nm (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=42.63Nm (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪按脉动循环变化，取=0.602，截面C处的当量弯矩：Mec=MC2+(T)21/2=36.552+(0.60242.63)21/2=44.66Nm (7)校核危险截面C的强度e=Me/（0.1d33）=44.66/（0.1353）=10.41MPa -1b=59MPa该轴强度足够。 输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质钢，硬度（217255HBS）根据设计手册表 取A=115dA(P3/n3)1/3=115(1.46/115)1/3=26.45mm在联轴器处有一个键槽，轴径应增加5%取d=30mm2、轴的结构设计 （1）轴的零件定位，固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 （2）确定轴的各段直径和长度 初选6208型深沟球轴承，其内径为40mm，宽度为16mm。 (3)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=225mm求转矩：已知T3=121.24Nm求圆周力Ft：Ft=2T3/d2=2121.24103/225=1077.69N求径向力FrFr=Fttan=392.25N两轴承对称LA=LB=60.5mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=392.25/2=196.13NFAZ=FBZ=Ft/2=1077.69/2=538.85N (2)由两边对称，截面C的弯矩也对称截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=196.1360.5=11.87Nm (3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=538.8560.5=32.6Nm (4)计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（32.62+11.82）1/2 =34.7Nm (5)计算当量弯矩：根据课本P235得=0.602Me=MC2+(T)21/2=34.72+(0.602121.24)21/2 =80.9Nm (6)校核危险截面C的强度e=Me/（0.1d）=80.9/(0.1453)=8.9Mpa48000h预期寿命足够2、计算输出轴承 (1)已知n=115r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N试选6208型深沟球轴承 (2)计算当量动载荷P1、P2根据表 取fP=1.2P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.2(1573)=687NP2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.2(1573)=687N (5)计算轴承寿命LHP1=P2 故P=687 =10/3根据手册 6208型轴承Cr=9350N根据课本 表 得：ft=1Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/115(19350/687)10/3 =748828h48000h此轴承合格八、键联接的选择及校核计算轴径d1=22mm,L1=50mm查手册得，选用C型平键，得：键A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=42.63Nm h=7mm得p=4T2/dhl=442630/22742 =26.36MpaR(110Mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d4=35mm L4=63mm T=42.63Nm查手册 选A型平键键87 GB1096-79l=L4-b=63-8=55mm h=7mmp=4T/dhl=442630/35755 =12.65Mpap(110Mpa)3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d4=45mm L4=58mm T=121.24Nm查手册 选用A型平键键149 GB1096-79l=L4-b=58-14=44mm h=9mmp=4T/dhl=4121240/45958=20.64Mpap1确定传动方案:减速器的类型为单级直齿圆柱齿轮减速器总=0.885 P工作=1.63KWn筒=115r/min电动机型号：Y112M-6额定功率：2.2KW满载转速960r/min总传动比：i总=8.18齿轮i齿轮=3i带=2.73n小齿轮轴=345(r/min)n大齿轮轴 =115(r/min)P小齿轮轴=1.54KWP大齿轮轴=1.46KWT小齿轮轴=42.63NmT大齿轮轴=121.24Nm选用A型V带dd1=90mmdd2=250mm带速V：V =4.43m/s取Ld=1600mma