带式输送机传动装置课程设计.doc

黄河科技学院毕业设计(论文) 单位代码 学号 100617010 分 类 号 密 级 毕业设计(论文)带送机传式输动装置设计 院（系）名称工学院 专业名称机械设计与制造 学生姓名孙 禹 指导教师李 慧 2013年 5月11日 带式运输机传动装置摘要机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和动力、变换其运形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。因链传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用链传动。关键词：传动装置 工作装置 原动机 链传动Belt conveyor transmission deviceAuthor:Sun YuTutor: Li HuiAbstracMachine usually consists of the original motivation, driving device and a working device of three parts. Drive device for movement and power transmission, transform original motive the forms to meet the needs of work device, is an important part of the machine. Transmission scheme of transmission device is reasonable or not will directly influence the working performance of the machine, the weight and the cost A reasonable transmission scheme so draw, in addition to the other requirements of the load, motion considering the device and machine, in order to select a suitable transmission mechanism. Because the chain drive bearing capacity is low, in transferring the same torque, structure size than other forms of high, but stable transmission,should be arranged in high speed transmission system, in order to reduce the transmission of torque, reducing the size of the structure of chain drive. So this paper in the selected transmission scheme, using the chain drive.Keywords: transmission device, motor chain drive, Prime mover, chain transmission 目 录1.带式运输机传动装置.11.1 传动装置的运动简图及方案分析.11.1.1 运动简图.11.1.2 方案分析.11.2电动机的选择. 21.2.1 电动机的类型和结构形式.21.2.2 确定电动机的转速.21.3计算总传动比和分配各级传动比. 31.3.1确定总传动比. 31.3.2分配各级传动比. 31.4计算传动装置的运动参数和动力参数. 31.4.1计算各轴的转速.31.4.2计算各轴的输入功率.41.4.3计算各轴的输入转矩.42.传动零部件的设计计算.42.1带传动. 52.1.2确定带轮的基准直径并验算带速. 52.1.3确定V带的中心距和基准长度. 6 2.1.4验算带轮包角. 6 2.1.5计算带的根数. 6 2.1.6确定带的初拉力和压轴力. 6 2.1.7带轮的结构设计. 62.2齿轮传动. 72.2.1选择精度等级，材料及齿数. 7 2.2.2齿轮强度设计. 72.2.3几何尺寸计算. 9 2.2.4齿轮结构设计. 102.2.5选择精度等级，材料及齿数.11 2.2.6齿轮强度设计. 122.3轴系部件设计. 16 2.3.1 初算第III轴的最小轴径. 162.3.2第III轴的结构设计17. 172.3.3初算第（II）轴的最小直径18. 182.3.4第（II）轴的结构设计19. 192.3.5第（II）轴的强度校核. 212.3.6 初算第（I）轴的最小直径. 242.3.7第（I）轴的结构设计. 242.3.8轴系零部件的选择. 253.减速器装配图的设计.253.1 箱体主要结构尺寸的确定.25 3.1.1铸造箱体的结构形式及主要尺寸. 25 3.1.2箱体内壁的确定. 263.2 减速器附件的确定.264.润滑 密封及其它.264.1润滑. 264.2密封. 275.总结.28参考文献.29第 30 页黄河科技学院毕业设计(论文) 1.传动装置的总体方案设计1.1 传动装置的运动简图及方案分析1.1.1 运动简图表1-1 原始数据输送带工作拉力 6.5输送带工作速度 () 0.85滚筒直径 3501.1.2 方案分析该工作机有轻微振动，由于V带有缓冲吸振能力，采用V带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用V带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1.2电动机的选择1.2.1 电动机的类型和结构形式 电动机选择Y系列三相交流异步电动机，电动机的结构形式为封闭式。1.2.2 确定电动机的转速 由于电动机同步转速愈高，价格愈贵，所以选取的电动机同步转速不会太低。在一般械中，用的最多的是同步转速为1500或1000的电动机。这里1500的电动机。1.2.3 确定电动机的功率和型号 1.计算工作机所需输入功率 由原始数据表中的数据得 2.计算电动机所需的功率 式中，为传动装置的总效率 式子中分别为传动装置中每对运动副或传动副的效率。 带传动效率 一对轴承效率 齿轮传动效率 联轴器传动效率 滚筒的效率 总效率 取选择Y132M4型电动机电动机技术数据如下：额定功率：满载转速: 额定转矩： 最大转矩：运输带转速1.3计算总传动比和分配各级传动比1.3.1确定总传动比电动机满载速率，工作机所需转速总传动比为各级传动比的连乘积，即1.3.2分配各级传动比总传动比初选带轮的传动比，减速器传动比取高速级齿轮传动比为低速级齿轮传动比的1.3倍，所以求的高速级传动比=4，低速级齿轮传动比=3.11.4计算传动装置的运动参数和动力参数1.4.1计算各轴的转速 传动装置从电动机到工作机有三个轴，依次为I,II,III轴。 1.4.2计算各轴的输入功率 1.4.3计算各轴的输入转矩 表1-2 传动装置的运动参数和动力参数轴号转速（r/min）输入功率(kW)输入转矩(Nm)I5766.25103.62II1446.06401.90III46.55.88127.612传动零部件的设计计算2.1带传动2.1.1确定计算功率并选择V带的带型 1.确定计算工率 工作情况系数，故 2.选择V带的带型 根据，选用A型。2.1.2确定带轮的基准直径并验算带速1.初选小带轮的基准直径。取小带轮的基 。2.验算带速。验算带的速度 因为，故带速合适。3.计算大带轮的基准直径。计算大带轮的基准直径 圆整为。2.1.3确定V带的中心距和基准长度 1.计算中心距 初定中心距为。 2.计算所需基准长度 由表选带轮基准长度。3.按公式计算实际中心距。 中心距的变化范围为。 2.1.4验算带轮包角 2.1.5计算带的根数 1.计算单根V带的额定功率 由和，得 根据，和A型带得 得，得，于是 2.计算V带的根数Z 取6根2.1.6确定带的初拉力和压轴力A型带单位长度质量，所以 应使带的实际初拉力2.1.7带轮的结构设计1.带轮材料的确定大小带轮材料都选用HT2002.带轮结构形式小带轮选用实心式，大带轮选用孔板式（6孔）具体尺寸参照确定。2.2齿轮传动2.2.1选择精度等级，材料及齿数 1.运输机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度。 2.材料选择。选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3.选小齿轮齿数，大齿轮齿数 2.2.2齿轮强度设计 1.选取螺旋角 初选螺旋角=14 2.按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）小齿轮的传递转矩由前面算得3）选取齿宽系数4）材料的弹性影响系数。5）按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。 6）计算应力循环次数 7）取接触疲劳强度寿命系数， 8）计算接触疲劳许用应力 9）选取区域系数10）解除疲劳应力的， 则11）许用接触应力 （2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，有计算公式得 2）计算圆周速度 3）计算齿宽b及模数4）计算纵向重合度 5）计算载荷系数 已知使用系数，根据，7级精度，动载系数；得。故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算的的分度圆直径，得 7）计算模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数2）计算纵向重合度，螺旋角影响系数3）计算当量齿数 4）查齿形系数 ； 5）查取应力校正系数 ； 6）小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限 7）取弯曲疲劳寿命系数， 8）计算弯曲许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4， 9）计算大小齿轮的 大齿轮数值大。（2）设计计算由接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。取以满足弯曲疲劳强度。为同时满足接触疲劳强度需按接触疲劳强度算得的分度圆直径计算齿数。取，则2.2.3几何尺寸计算1.计算中心距将中心距圆整为140mm。2.按圆整后的中心距修螺旋角 因值改变不大故参数不必修正。3.计算大小齿轮分度圆直径 4.计算齿轮宽度圆整后取2.2.4齿轮结构设计（中间轴大齿轮）因齿顶圆直径大于160mm,而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸荐用的结构尺寸设计。大齿轮结构简图2.1 图2.1 大齿轮结构简图2.2.5选择精度等级，材料及齿数 1.运输机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度。 2.材料选择。选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 3.选小齿轮齿数，大齿轮齿数2.2.6齿轮强度设计 1.选取螺旋角 初选螺旋角=12 2.按齿面接触强度设计 （1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）小齿轮的传递转矩由前面算得3）选取齿宽系数4）材料的弹性影响系数。5）按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）计算应力循环次数7）取接触疲劳强度寿命系数，8）计算接触疲劳许用应力 9） 选取区域系数10）由端面重合度近似公式算得11）许用接触应力 （2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，有计算公式得2）计算圆周速度 3）计算齿宽b及模数4）计算纵向重合度 5）计算载荷系数 已知使用系数，根据，7级精度，动载系数；。故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算的的分度圆直径 7）计算模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数2）计算纵向重合度，螺旋角影响系数3）计算当量齿数4）查齿形系数；5）查取应力校正系数 ；6）小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳极限 7）取弯曲疲劳寿命系数， 8）计算弯曲许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 9）计算大小齿轮的大齿轮数值大。（2）设计计算由接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。取以满足弯曲疲劳强度。为同时满足接触疲劳强度需按接触疲劳强度算得的分度圆直径计算齿数。取，则 取整2.2.7几何尺寸计算1.计算中心距将中心距圆整为173mm。 2.按圆整后的中心距修螺旋角因值改变不大故参数不必修正。 3.计算大小齿轮分度圆直径4.计算齿轮宽度 圆整后取 表2-1四个齿轮的参数列表齿轮模数齿数Z压力角螺旋角分度圆直径齿顶圆直径齿底圆直径高速级小齿轮2272015.3566051高速级大齿轮21082015.3224228219低速级小齿轮2.5332012.784.5889.5878.33低速级大齿轮2.51022012.7261.42266.42255.172.3轴系部件设计2.3.1初算第III轴的最小轴径1.输出轴上的功率，转速，转矩由前面算得：，2.求作用在齿轮上的力低速级大齿轮的分度圆直径3.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。取,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处直径，故需同时选取联轴器的型号。考虑到转矩变化小，故取。则联轴器的计算转矩。查GB/T50141985，选用HL5弹性柱销联轴器，其公称转矩为.半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。2.3.2第III轴的结构设计表2-2 各段轴直径的确定位置直径（mm）理由60由前面算得半联轴器的孔径70为满足半联轴器轴向定位要求，轴段需制出一个轴肩， ，故取。75根据选取0基本游隙组标准精度级的单列圆锥滚子轴承30315其尺寸为。故。 87左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位由2上差得30315型轴承的定位轴肩高度，因此取。89齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处直径，齿轮处直径见段理由。77取安装齿轮处的轴段直径。75见段理由。表2-3 各轴段长度的确定位置长度（mm）理由105为保证轴承挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段长度应比略短些，取。50轴承端盖总长度为20mm，取端盖外端面与半联轴器右端面间距离,故取。40为联轴器长度，故 9712轴环处轴肩高度，轴环宽度，取88已知齿轮轮毂宽度为92mm，为了使套筒可靠地压紧齿轮，次轴段略短于轮毂宽度，故取68取齿轮距箱体内壁距离为，第II轴上大齿轮距第III轴上大齿轮。考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承时应距箱体内壁一段距离,取。滚动轴承宽度。第II轴上大齿轮轮毂长。则3.第III轴的结构简图如图2.2图2.2第III轴的结构简图2.3.3初算第（II）轴的最小直径1.第（II）轴上输入功率，转速，转矩由前面算得，2.分别计算大小齿轮上的力已知第（II）轴上大齿轮分度圆直 小齿轮上分度圆直径为3.初步确定轴的最小直径根据最小直径查2GB/T2971994选取30309。轴承的规格为2.3.4第（II）轴的结构设计1. 确定轴的各段直径如表2-4表2-4 轴的各段直径位置直径（mm）理由45根据轴承的尺寸 50根据取小齿轮安装处直径。58小齿轮右端用轴肩定位，轴肩高度，取故，则轴环处直径。 50取大齿轮安装处直径。45理由同段。 2.确定轴的各段长度为了使套筒可靠地压紧齿轮，分别使段和段长度略短于齿轮轮毂宽4mm。轴环处轴肩高度，轴环宽度。轴环处长度取其它轴的尺寸，根据第III轴算出的尺寸进行确定。2.3.5第（II）轴的强度校核1.轴的载荷分析图图2.3 轴的载荷分析图2.大小齿轮截面处的力及力矩数据由上轴的结构图及弯矩和扭矩图可以看出大小齿轮中心线截面处是轴的危险截面，现将计算出的两个截面处的，的值列于下表25表25 两个截面处的，的值载荷水平面垂直面支反力 弯矩 总弯矩扭矩3.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即（小齿轮）中心线截面的强度。根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉冲循环变应力，取，轴的计算应力前已选轴的材料为45钢，调质处理，由上表得。因此，。故安全。4.精确校核轴的疲劳强度从轴的受载情况来看及来看，大小齿轮中心线截面处受力最大。虽然两截面处应力最大，但应力集中不大而且这里轴径也最大，故两中心截面不必校核。截面II，III，IV，V处应力集中的影响接近，但截面III，IV处轴径也很大比II，V处轴径大。所以校核II，V截面就行了。由于截面II处受力大些，所以只需校核II左右截面即可。1）截面II左侧截面左侧的弯矩为 截面上的扭矩为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理,截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及。因，经插值可查得 可得轴的材料敏感系数为 故有效应力集中系数为 尺寸系数，的扭转尺寸系数轴按磨削加工，得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，及，综合系数为 得碳的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，得故可知其安全。2）截面II右侧抗弯截面系数弯矩及弯曲应力为 扭矩及扭转应力为过盈配合处的，由用插值法求出，并取于是得 轴按磨削加工得表面质量系数为故得综合系数所以轴在截面右侧安全系数为故该轴在截面II右侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重应力循环不对称，故可略去静强度校核。2.3.6 初算第（I）轴的最小直径1.先按初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。取。根据最小直径选取30307轴承，尺寸为2.3.7第（I）轴的结构设计根据轴（I）端盖的总宽度及外端盖距带轮的距离，取轴承外壁距带轮表面距离为50mm。即IIIII段长度为50mm。再根据轴（III），（II）数据，及确定的箱体内壁距离和带轮轮毂的长即可将整个轴的结构尺寸确定。图2.4轴的结构简图2.3.8轴系零部件的选择根据前面轴的设计内容可以确定各个轴上的零部件。现将各轴系零件列表如表2-6表2-6各轴系零件轴承（GB/T2971994）键（GB/T10962003）联轴器（GB/T50141985）轴I30307（带轮）(小齿轮)轴II30309(小齿轮)(大齿轮）轴III30315(联轴器）(大齿轮)HL53.减速器装配图的设计3.1 箱体主要结构尺寸的确定3.1.1铸造箱体的结构形式及主要尺寸减速器为展开式二级圆柱齿轮减速器，主要尺寸如表3-1表3-1二级圆柱齿轮减速器名称符号齿轮减速器箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘壁厚12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地角螺栓直径18地角螺栓数目4轴承旁连接螺栓直径14连接螺栓的间距150轴承端盖螺钉直径83.1.2箱体内壁的确定箱体前后两内壁间的距离由轴的结构设计时就已经确定，左右两内壁距离通过低速级大齿轮距箱体内壁的距离也同样可以确定。箱体下底面距低速级大齿轮齿顶圆距离大于3050mm，由此可以确定下箱体的内壁距大齿轮中心的距离。3.2 减速器附件的确定视孔盖：由是双级减速器和中心距，可确定视孔盖得结构尺寸。透气孔：选用型号为的通气塞液位计：选用型号的杆式油标排油口：油塞的螺塞直径可按减速器箱座壁厚22.5倍选取。取螺塞直径为16mm.起盖螺钉：起盖螺钉数量为2，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，取螺钉直径为10mm定位销：定位销直径为8mm吊环：吊耳环在箱盖上铸出。根据表31中确定的尺寸可以确定吊耳环的尺寸。4润滑 密封及其它4.1润滑4