机械毕业设计33河南理工大学矿用链板输送机传动装置设计

机械设计基础课程设计 设计说明书 机械与动力工程学院热能与动力工程专业 04-3 班 24 号 设计者：孙磊（ 0403040325） 指导教师：杨现卿 2007 年 1 月 河南理工大学 2 目 录 一 设计任务书 3 二 传动方案的拟定 4 三 电机的选择 4 四 运动和动力参数的计算 5 五 传动件的设计计算 6 六 轴的设计 12 七 滚动轴承的选择与寿命计算 20 八 联轴器的选择 24 九 键联接的选择和验算 25 十 箱体的设计 26 十一 减速器附件的设计 26 十二 润滑和密封 27 参考文献 28 3 一、设计任务书 矿用链板输送机传动装置设计 1、设计条件： （ 1）机器用途：煤矿井下运煤； （ 2）工作情况：单向运输，中等冲击； （ 3）运动要求：输送机运动误差不超过 7%； （ 4）工作能力：储备余量 15%； （ 5）使用寿命：十年，每年 300 天，每天 8 小时； （ 6）检修周期：半年小修，一年大修； （ 7）生产批量：小批量生产； （ 8）制造厂型：中小型机械厂； 2、输送机简图：如图 1 3、原始数据： 运输机链条速度： 0.5m/s； 运输机链条拉力： 16KN； 主动星轮齿数： 9； 主动星轮节距： 50mm； 4、设计任务： 4 （ 1）设计内容：电动机选型传动件设计减速器设计联轴器选型设计； （ 2）设计工作量：装配图 1 张零件图 2 张； 二、传动方案的拟定 根据 传动装置各部分的相对位置（如图 1）， 综合考虑工作机的性能要求、工作条件和可靠性，以使结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低、传动效率满足要求等，选择二级圆锥 -圆柱齿轮减速器，机构运动简图如图 2： 三 、电机的选择 1、 计算运输机主轴的转速和功率 （ 1）转速wn 由 原始数据可得主动星轮的直径 d=pz=14.3 950=143.3 , 则wn=dv60=1433.014.3 5.060=66.672r/min （ 2）功率wP 5 pw=Fv=12 0.5=6kw 2、电动机的功率 （ 1）传动装置的总效率 由参考文献 1表 1-2查得： 滚筒效率 1=0.96； 弹性联轴器效率 2=0.99； 滚动轴承效率 3=0.98； 圆柱齿轮传动效率 4=0.97； 圆锥齿轮传动效率 5=0.95； 总效率 = 12 22 33 4 5=0.962 0.992 0.983 0.97 0.95=0.7834 （ 2）所需电动机的功率 Pr=Pw/ =6/0.7834=7 659kw 3、选择电动机的型号 根据工作条件：煤矿下运输，应选择防爆电机。查参考文献 2表 7-2-2 选择电动机的型号为 Y160L-6，额定功率 11kw，满载转速 970r/min,电动机轴伸直径 48mm。 四、运动和动力参数的计算 1、分配传动比 （ 1）总传动比： i=970/66.672=14.549 （ 2）各级传动比： 直齿圆锥齿轮（高速级）传动比 i12=0.25i=3.637 斜齿圆柱齿轮（低速级）传动比 i23=4 【】 （ 3）实际总传动比 i 实 =i12 i23=3.637 4=14.548 因为 i=i 实 i=0.001e=0.37 查 4表 14-12， Pf =1.5 )(11 A RP YFXFfP =1.5 (0.4 1474.555+1.6 1233.19)=3844.389N 轴承 :2/ RA FF=1055.095/3376.293=0.313L=24000h 故所选轴承满足要求。 3、减速器低速轴滚动轴承的选择与寿命计算 （ 1）轴承的选择 根据受力要求，轴承将承受较大的径向力和轴向力，选取圆锥滚子轴承，由参考文献 3表 20.6-19 选用型号为 32010，其主要参数为： d=50 ,D=80 ,Cr=61KN,e=0.42,Y=1.4。 查参考文献 4表 14-11：当 eFF RA / 时， X=1， Y=0；当 eFF RA / 时，X=0.4,Y=1.4 （ 2）计算轴承受力（如图 11） 求轴向载荷 根据“轴的设计”中已算出的低速轴 3 的轴的支反力： 22221 36.1252298.1262RARAR FFF1778.146N 22222 9.777043.4 1 3 0RBRBR FFF4202.664N 求轴向载荷 轴承内部轴向力 Fs,按参考文献 4表 14-13： YFFRS 2/111778.416/2 1.4=635.052N YFFRS 2/22 =4202.664/2 1.4=1500.951N 24 轴承的轴向载荷： 其中 3aA FF =1424.718N,因12 SAS FFF 使得轴承被“压紧”，故： ASA FFF 21=1500.951+1424.718=2925.669N 22 SA FF =1500.951N （ 3）求轴承的当量动载荷 轴承 : 11 / RA FF =2925.669/1778.146e=0.42 查参考文献 4表 14-12， Pf =1.5 )( 111 ARP YFXFfP 1.5 (0.4 1778.146+1.4 2925.669)=7210.792N 轴承 : 22 / RA FF =1500.951/4202.664=0.36L=24000h 即所选轴承满足使用要求。 八、联轴器的选择 1、输入端联轴器的选择 根据工作情况要求，决定高速轴 1与电动机轴之间选用弹性柱销联轴器。 按参考文献 415-1，计算转矩为 TKTAC ，由转矩变化较小，查参考文献 4表 15-1 有AK =1.5，又因 0TT =103.729N m,所以 CT =1.5 103.729=155.59N m 根据CT=155.59N m小于公称转矩， n=940r/min小于许用转速及电动机轴伸直径0d=48 ,高速轴轴伸直径 d=30 ,查参考文献 3表 22.5-37，选用3LH型其公称转矩 630N m,许用转速 5000r/min,轴孔直径范围 d=30 48 ,孔长 1L =82 ， 2L =82，满足联接要求。 标记为 :HL3 联轴器 19855014/8248 8230 TGBYAYA 25 2、输出端联轴器的选择 根据工作情况要求，决定低速轴 3 与运输机主轴之间也选用弹性柱销联轴器。按参考文献 415-1，计算转矩为 TKTAC ，依然查参考文献 4表 15-1有 AK =1.5，此时 T=1230.169N m,所以CT=1.5 1230.169=1845.25N m 根据CT=1845.25N m小于公称转矩， 4nn =66.67r/min小于许用最高转速及输出轴轴伸直径 d=50 ,查参考文献 3表 22.5-37，选用 LH5型其公称转矩 2000N m,许用转速 3500r/min,轴孔直径范围 d=50 70 ,孔长 1L =142， 2L =142，满足联接要求。 标记为 :HL5 联轴器 19855014/14250 14250 TGBYAYA九、键联接的选择和验算 1、联轴器与高速轴轴伸的键联接 采用圆头普通平键（ GB1095-79），由 d=30 ，查参考文献 5表 3.2-18得 b h=8 7,因半联轴器长 82 ，故取键长 L=70 ，即 d=30 ,h=7 ,l=L-b=62 ,T=98.589N m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10-1得 P =100MPa, 所以 dhlTP /4 4 1000 98.589/30 7 62=30.288MPa P =100MPa 故此键联接强度足够。 2、 小圆锥齿轮 与高速轴 1 的键联接 采用圆头普通平键（ GB1095-79），由 d=30 ，查参考文献 5表 3.2-18 得 bh=10 8,取键长 L=100，即 d=30 ,h=8 ,l=L-b=90 ,T=98.589N m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10-1得 P =100MPa, 所以 dhlTP /4 4 1000 98.589/30 8 90=18MPa P =100MPa 故此键联接强度足够。 3、 大圆锥齿轮 与 中间 轴 2 的键联接 采用圆头普通平键（ GB1095-79），由 d=50，查参考文献 5表 3.2-18得 b h=14 9,因 大圆锥齿轮齿宽 71 ，故取键长 L=64 ，即 d=50 ,h=9 ,l=L-b=50 ,T=323.5297N m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10-1得 P =100MPa, 所以 dhlTP /4 4 1000 323.5297/50 9 50=57.5MPa P =100MPa 26 故此键联接强度足够。 4、小斜齿圆柱齿轮与中间轴 2 的键联接 由于轴直径和传递转矩相同，可采用与大圆锥齿轮和中间轴之间的键联接相同的键亦可满足强度要求 。 5、大圆锥齿轮与低速轴 3 的键联接 采用圆头普通平键（ GB1095-79），由 d=70，查参考文献 5表 3.2-18得 b h=20 12,因大圆锥齿轮齿宽为 90 ，故取键长 L=80 ，即 d=70 ,h=12 ,l=L-b=60 ,T=1230.169N m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10-1得 P =100MPa, 所以 dhlTP /4 4 1000 1230.169/70 12 60=97.6MPa P =100MPa 故此键联接强度足够。 6、输出端与联轴器的键联接 采用圆头普通平键（ GB1095-79），由 d=50 ，查参考文献 5表 3.2-18 得 bh=14 9,因半联轴器长 142 ，故取键长 L=130 ，即 d=50 ,h=9 ,l=L-b=116 ,T=1230.169N m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10-1得 P =100MPa, 所以 dhlTP /4 4 1000 1230.169/50 9 116=94.3MPa P =100MPa 故此键联接强度足够。 十、箱体的设计 箱体是减速器中所有零件基基座，必须保证足够的强度和刚度，及良好的加工性能，便于装拆和维修，箱体由箱座和箱盖两部分组成，均采用 HT200 铸造而成，具体形状及尺寸见装配图。 十一、减速器附件的设计 （ 1）检查孔： 为检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注入润滑油，在箱体顶部能直接观察 到齿轮啮合的部位处设置检查孔，平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 （ 2） 通气器： 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，在箱体顶部装设通气器。 （ 3）轴承盖： 为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。采用凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中有密封装置。 （ 4）定位销： 为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造和 加工时的精度，在箱盖与箱座的纵 27 向联接凸缘上配装定位销，彩用两个圆锥销。 （ 5）油尺： 为方便检查减速器内油池油面的高度，以经常保待油池内有适量的油，在箱盖上装设油尺组合件。 （ 6）放油螺塞； 为方便换油时排放污油和清洗剂，在箱座底部、油池的最低位置开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。 （ 7）启箱螺钉： 为方便拆卸时开盖，在箱盖联接凸缘上加工 2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端的启箱螺钉。 十二、润滑和密封