输送带设计书.doc

华南农业大学机械设计课程设计 （带式输送机传动装置）班 级：11农业机械化及其自动化1班设 计 者：古陆倚指导老师：夏红梅日 期：2013年12月30目 录设计任务书2第一部分 传动装置总体设计3第二部分 V带设计7第三部分 各齿轮的设计计算9第四部分 轴的设计及轴上轴承和键的校核13 第五部分 润滑及密封28 第六部分 箱体和齿轮的具体尺寸 29设 计 任 务 书设计题目：带式输送机传动装置设计数据：设计方案编号输送带的牵引力F，（KN)运输带速度V(ms)滚筒直径D（mm）180.45300设计要求：1）输送机运转方向不变，工作轻载且载荷稳定；2）输送带鼓轮的传动效率取为0.97；3）工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16个小时。设计内容：1） 装配图一张；2） 零件图三张；3） 设计说明书一份。指导老师：日期：第一部分 传动装置总体设计一方案传动分析传动方案（方案一）简图如下图所示：电动机带传动两级圆柱齿轮减速器联轴器运输机该方案的优缺点：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。原动机部分为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.电动机选择1）根据工作要求及工作条件选用Y系列三相交流异步电动机，封闭式结构。2）工作机所需功率： 电动机所需工作效率：传动装置的总效率：按表2-3（课设）确定：V带传动效率=0.96，滚动轴承传动效率（一对）=0.99，闭式齿轮传动效率=0.97，联轴器传动比=0.99，传动滚筒效率=0。97 代入数据得=3）确定电动机转速：滚筒轴工作机转速 在上2）步中 因载荷平衡，电动机额定功率略大于即可，由表16-1（见课设）可知取。 通常，V带传动的传动比常用范围为 ；二级圆柱齿轮减速器为，则总传动比的范围为 ，故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、1500、3000 。如果没有特殊要求一般不选用750、3000这两种转速的电动机，现以同步转速1000、1500两种方案进行比较，由表16-1（见课设）查得的电动机数据及计算出的总传动比列于表1.表1方案电动机型号额定功率/kw电动机转速n/电动机质量m/kg总传动比ia价格/元同步满载1Y132S-45.5150014406818.849052Y132M2-65.510009608512.561300比较两方案可见，方案1虽然总传动比大，但是电动机质量价格较低，鉴于此输送机提升的物料种类，决定选用方案1。电动机Y132S-4型 技术数据：额定功率（） 5.5 满载转速（） 1440 额定转矩（） 2.0 最大转矩（） 2.2 Y132电动机的外型尺寸（mm）： A：216 B：178 C：89 D： E：80 F：10 G：33 H：132 K：12 AB：280 AC：270 AD：210 HD：315 BB：200 L：4752.计算传动装置的总传动比及初步分配各级传动比总传动比：分配传动装置各级传动比，取V带传动比，则减速器的传动比i为： 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 则低速级的传动比 3.计算传动装置的运动和动力参数的选择计算0轴（电机轴）：输入功率：转速：输入转矩：输出功率：输出转矩：1轴（高速轴）：输入功率：转速：输入转矩：输出功率：输出转矩：2轴（中间轴）输入功率：转速：输入转矩：输出功率：输出转矩：3轴（低速轴）：输入功率：转速：输入转矩：输出功率：输出转矩：4轴（滚筒轴）：输入功率：转速：输入转矩：输出功率：输出转矩： 计算结果汇总下表2所示：表2轴名功率P/kw转矩T/(Nm)转速n/()输入输出输入输出电机轴4.3628.914401轴4.194.1583824802轴4.023.98387383 99.23轴3.863.8212841271 28.7滚筒轴3.783.741257124428.7第二部分 带设计外传动带选为 普通V带传动1、确定计算功率：由表13-8（见课设）查得工作情况系数 所以 2、选择V带型号 根据Pc=6.6kw与由图13-15得此坐标点位于A型区，所以选用A型V带。3.确定大小带轮基准直径 （1）、由表13-9（见机设）应不小于75，现取=125mm，由式13-9（机设）得=367.5mm查表13-9（机设） 取4、验算带速 由式5-7（机设） 5、传动比 i （5）、从动轮转速6.确定中心距和带长（1）、按式（5-23机设）初选中心距mm符合 （2）、按式(13-2机设)求带的计算基础准长度查表132(机设)取带的基准长度Ld=2500mm(3)、按式(13-16机设)计算实际中心距:a 7.验算小带轮包角 由式(13-1机设) 符合 8.确定V带根数Z（1）查表13-3得 (2)已知传动比，由表（13-5机设）查得=0.17Kw (3)由表查得（13-7机设）查得包角系数 (4)由表(13-2机设)查得长度系数 (5)计算V带根数Z，由式（13-15机设） 取Z=4根 9计算单根V带初拉力，由式（13-17）机设。 q由表13-1机设查得 10计算对轴的压力，由式（13-17机设）得 11确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图 小带轮基准直径采用实心式结构。大带轮基准直径，采用轮辐式结构。 第三部分 齿轮的设计计算一、高速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）因传递功率不大，转速不高，材料按表11-1选取，小齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC，。大齿轮采用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC，由表11-5，取，。，按齿面接触强度设计设齿轮按7级精度制造。取载荷系数K=1.1，齿宽系数，小齿轮上的转矩初选螺旋角 齿数取，则，取，实际的传动比为齿形系数 查图11-8得，由图11-9得因 故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数 由表4-1取中心距 取确定螺旋角 齿轮分度圆直径 齿宽 取 验算齿面接触强度将各参数代入式（11-8）得所以安全齿轮的圆周速度对照表11-2，选7级精度是合宜的。2、 低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）低速级减速齿轮设计（同高速轴设计）因传递功率不大，转速不高，材料按表11-1选取，小齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC，。大齿轮采用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为56-62HRC，由表11-5，取，。，按齿面接触强度设计设齿轮按7级精度制造。取载荷系数K=1.1，齿宽系数，小齿轮上的转矩初选螺旋角 齿数取，则，取，实际的传动比为齿形系数 查图11-8得，由图11-9得因 故应对小齿轮进行弯曲强度计算、法向模数 由表4-1取中心距 取确定螺旋角 齿轮分度圆直径 齿宽 取 验算齿面接触强度将各参数代入式（11-8）得所以安全齿轮的圆周速度对照表11-2，选7级精度是合宜的。第四部分 轴的设计一.高速轴的设计1.选择轴的材料及热处理因为做成齿轮轴，所以材料与小齿轮一样，为20CrMnTi渗碳淬火2.初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表10-2,得c=107至118,取输入功率，所以该轴上最小直径为23mm.考虑到有键槽，取3.轴承：角接触球轴承7307C：，4.轴各段的长度及直径初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,该高速轴为齿轮轴，从右端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承和挡油环，挡油环厚度，故该段直径为，。2段为轴肩，计算得轴肩的高度为h=（0.070.1）=2.1mm，取3mm,故，3段齿轮，。4段5段均不装任何零件，6段安装另一个轴承和挡油环，直径和1段一样为。7段装大带轮，765 43215.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/r6。与轴承内圈配合轴径选用k6，大带轮采用A型普通平键联接，选键 GB1096。6.轴上倒角与圆角为保证7306C轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为7.轴的各项受力输入转矩轴上小齿轮直径为螺旋角压力角取圆周力 径向力 轴向力 作用在轴上的外力带轮到左轴承的的中心距为，左轴承到齿轮的中心距为，齿轮到右轴承的中心距7.1在垂直面的支承反力7.2在水平面上的支承反力7.3力在支点产生的反力8.各项弯矩8.1绘制垂直面的弯矩图8.2绘制平面的弯矩图8.3 F力产生的弯矩a-a截面F力产生的弯矩为：8.4求合成弯矩图考虑到最不利的情况，把和直接相加同理求轴传递的转矩8.5求危险截面的当量弯矩从图中可看出a-a剖面左侧合成弯矩最大、扭矩为T，该截面左侧可能是危险截面。此轴转矩不变，所以取，故其当量弯矩为 垂直弯矩图 水平弯矩图 合成弯矩图 扭矩图 当量弯矩图9.计算危险截面处轴的直径轴的材料是选用45钢，调质处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则，所以安全10.该轴上轴承和键的校核10.1连接带轮和轴的键：查表10-10，得 ，键校核安全，查表14-3得，故安全10.2校核左轴承和计算寿命径向载荷轴向载荷：,，所以查表得，X=0.44，Y=1.50由表16-9取，则高速轴的当量动载荷为 所以寿命为：，符合工作寿命要求10.3校核右轴承和计算寿命，所以寿命为：，符合工作寿命要求二中间轴的设计1.中间轴的设计步骤与高速轴的设计步骤一样 31542现将此轴的重要参数和尺寸列于如下所示：1）材料：45钢，调质2）初算轴径：,取d=44 mm3）根据轴径选轴承可初选滚动角接触轴承7309C，其尺寸：d45D100B25，4)轴各段直径分别为：,、5）轴各段的长度：6）输入转矩高速级的齿轮直径为，低速轴的小齿轮的直径为螺旋角压力角取作用在高速轴的大齿轮的力圆周力 径向力 轴向力 作用在低速轴的小齿轮的力圆周力 径向力 轴向力 中间轴受力分析图如下：从左到右轴承与齿轮，齿轮与齿轮，齿轮与轴承的中心距分别高速级中间轴轴承圆周力 低速级中间轴轴承圆周力 高速级中间轴轴承径向力 低速级中间轴轴承径向力 高速级中间轴水平弯矩 低速级中间轴水平弯矩 高速级中间轴垂直弯矩 低速级中间轴垂直弯矩 高速级中间轴弯矩低速级中间轴弯矩高速级中间轴当量弯矩低速级中间轴当量弯矩弯矩图：水平面弯矩图垂直面弯矩图 合成弯矩图扭矩图 当量弯矩图从图中可以看出，高速轴的大齿轮的所在截面的当量弯矩最大计算危险截面处轴的直径轴的材料是选用45钢，调质处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则，考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故上述自选尺寸符合要求，所以安全2.轴上零件的周向固定为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合H7/r6。与轴承内圈配合轴径选用k6，齿轮与中间轴均采用A型普通平键联接，高速轴对应的大齿轮配合的键为b=14mm,h=9mm，L=36mm GB1096-79低速轴对应的小齿轮配合的键b=14mm,h=9mm,L=36mm GB1096-793.轴上倒角与圆角为保证7009C轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为4.轴承和键的校核连接高速级大齿轮和轴的键：查表10-10，得 ，键校核安全，查表14-3得，故安全连接低速级小齿轮和轴的键校核同上，也安全校核右端轴承和计算寿命：径向载荷轴向载荷：,，所以查表得，X=1，Y=0由表16-9取，则高速轴的当量动载荷为所以寿命为：，符合工作寿命要求校核左端轴承和计算寿命：，符合工作寿命要求三.低速轴的设计1.选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.2.初估轴径按扭矩初估轴的直径,查表10-2,得c=107至118,取输入功率 ，所以该轴上最小直径为56mm.考虑到有键槽，取3. 轴各段的长度及直径 6 12 4 53初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序，从左端开始确定直径.该轴轴段1安装轴承和挡油环，挡油环厚度，故该段直径为，。2段为低速级小齿轮，计算得轴肩的高度为h=（0.070.1）=4.5mm，故，3段轴肩定位，。4段不装任何零件，5段安装另一个轴承和挡油环，6段连接联轴器与输送带相连，4.轴承：角接触球轴承7013C，5.轴上倒角与圆角为保证7013C轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1mm。其他轴肩圆角半径均为2mm。根据标准GB6403.4-1986，轴的左右端倒角均为输入转矩6.轴的各项受力轴上大齿轮直径为螺旋角压力角取圆周力 径向力 轴向力 输送带施加的力为从左到右，左轴承到大齿轮的中心距为,大齿轮到右齿轮的中心距为,右轴承到联轴器连接键的中心距为。6.1求垂直面的支承反力6.2在水平面上的支承反力6.3 F在支点上产生的反力：外力F作用方向与带传动的布置有关，在具体不止尚未确定前，按照最不利的情况考虑。7.轴的各项弯矩7.1垂直面的弯矩7.2平面的弯矩7.3F力产生的弯矩为齿轮所在平面由F力产生的弯矩为：7.4求合成弯矩考虑到最不利的情况，把和直接相加同理7.5求危险截面的当量弯矩轴传递的转矩从图中可看出a-a剖面左侧合成弯矩最大、扭矩为，该截面左侧可能是危险截面。此轴转矩不变，所以取，故其当量弯矩为弯矩图：垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图扭矩图当量弯矩图8.计算危险截面处轴的直径轴的材料是选用45钢，调质处理，由表14-1查得，由表14-3查得，则，所以安全9.键的校核9.1连接低速级大齿轮和轴的键：b20*h12*L80查表10-10，得 ，键校核安全，查表14-3得，故安全9.2连接低速级小齿轮和轴的键:b18*h11*L60,校核同上，也安全10.校核轴承和计算寿命10.1校核左端轴承和计算寿命：径向载荷轴向载荷：,，所以查表得，X=1，Y=0由表16-9取，则高速轴的当量动载荷为所以寿命为：，符合工作时间要求10.2校核右端轴承和计算寿命：，符合工作时间要求该轴传递转矩大，所以要求联轴器刚性好，所以选择凸缘联轴器，因为T=1257Nm，要TcTn 所以Tn取为1600Nm， 根据以上数据及条件查表得 选用GYH7型 标准GB/T5843-2003.第五部分 润滑及密封减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度小，所以才用浸油润滑的润滑方式，因为是低速重载，所以选用L-AN68。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V1.52m/s所以采用脂润滑，选用ZL-2。减速器的密封1.轴伸出端处的密封因为V5m/s 所以选用毡圈密封的方式，毡圈标记JB/ZQ4604-86.2.轴承室内侧处的密封为了防止油脂等的入侵，应在近箱体内壁的轴承旁边设置档油环。第六部分 箱体和齿轮的具体尺寸二.箱体尺寸：箱体壁厚（其中a是低速齿轮的中心距）箱盖壁厚箱座凸缘厚度b=1.5 =15mm箱盖凸缘厚度=1.5 =14mm箱座底凸缘厚度=25mm地脚螺栓直径=24mm地脚螺栓数目n=6轴