带式输送机传动系统设计

第 1 页 共 25 页课程设计任务书设计题目：带式输送机传动系统设计（一级直齿圆柱齿轮减速器及带传动）传动简图：1.电动机 2.V 带 3. 减速箱 4.联轴器 5 滚筒 6.输送带原始数据：（已知条件）说明：1.单向运转，有轻微振动；2.每年按 300 个工作日计算，每日工作二班。完成日期:_2011_年_5_月_10_日设计指导教师：_王湘_任课教师:_王湘_（二） 设计内容1、电动机的选择及运动参数的计算2、V 带的传动设计；3、齿轮传动的设计；4、轴的设计；第 2 页 共 25 页5、联轴器的选择；6、润滑油及润滑方式的选择；7、绘制零件的工作图和装配图(1)、减速器的装配图(2)、绘制零件的工作图注：装配图包括：尺寸标注、技术要求及特性、零件编号、零件明细表、标题栏。零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。10、编写设计说明书(1)、目录；(2)、设计任务书；(3)、设计计算：详细的设计步骤及演算过程；(4)、对设计后的评价；(5)、参考文献资料。（三） 设计工作量1.减速器总装图一张2.零件图二张3.设计说明一份。第 3 页 共 25 页目 录设计任务书传动方案说明电动机的选择传动装置的运动和动力参数传动件的设计计算轴的设计计算联轴器、滚动轴承、键联接的选择减速器附件的选择润滑与密封设计小结参考资料第 4 页 共 25 页一 传动方案说明第一组：用于胶带输送机转筒的传动装置1、工作条件：室内、尘土较大、环境最高温度 35；2、原始数据： （1）输送拉力 F=6000N；（2）输送带工作速度 V=1.3m/s（允许输送带的工作速度误差为4%） ；（3）输送机滚筒直径 D=400mm；（4）卷筒效率 =0.96（包括卷筒及轴承的效率） ；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳（6）使用折旧期：8 年（7）工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 38(8)动力来源：电力，三相交流电源，电压为 380/220 伏；(9)检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修(10)制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产第 5 页 共 25 页二 电动机的选择1、选择电动机类型1）电动机类型和结构型式按工作要求和工条件，选用一般用途的 Y(IP44)系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2）电动机容量（1）卷筒轴的输出功率 Pw8.71036Fv（2）电动机输出功率 Pd wdP传动装置的总效率 54321式中， 为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表21,2-4查得：V 带传动 滚动轴承 2=0.99; 圆柱齿轮传动;96.01 3=0.97; 弹性联轴器 4=0.99; 卷筒轴滑动轴承 5=0.96, 则=0.960.99 20.970.990.960.86 故kWPwd07.986.(3)电动机额定功率 Ped 由有关表格选取电动机额定功率 Ped =11kW。1） 电动机的转速滚筒轴的转速是 =60 1000v/3.14d=62.1r/minmn为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由表 2-1查得 V带传动常用传动比范围=24，单级圆柱齿轮传动比范围=36，则电动机转速可选范围为 in/56.142.35621 rinwd可见同步转速为 750r/min、1000r/min 的电动机均符合。这里初选同步转速分别为 750r/min和 1000r/min的两种电动机进行比较，如下表：kwP8.7min/4.59rnw第 6 页 共 25 页电动机转速(r/min)传动装置的传动比方案电动机型 号额定功率(KW) 同步满载电动机质量(kg)总传动比V带传动单级减速器1 Y180L-811 750 730 38 12.3 3 42 Y160L-611 1000 970 63 16.32 3 5.44由表中数据可知两个方案均可行，但方案 1的传动比较小，传动传动装置结构尺寸较小。因此可采用方案 1，选定电动机的型号为 Y180L-8。4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表查出 Y180L-8型电动机的主要技术数据和外形，安装尺寸，并列表记录备用（略） 。3计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比76.1.230wmni2）分配各级传动比取 V带传动的传动比 ，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为31i43.122i所得 i2值符合一般齿轮传动和圆柱单级齿轮减速器传动比的常用范围。4计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为 0轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为min/8.604/3.27in/10rinrm2）各轴输入功率按电动机额定功率 计算各轴输入功率， 即edPkWkkWed 14.097.05.163210 3）各轴转矩i=12.3KP10第 7 页 共 25 页mNnPT14730950M 5.2461mNnPT7.1928.0950将计算结果汇总列表备用（略） 。三 皮带轮传动的设计计算1、确定计算功率 CP为工作情况系数，查课本表 8.21 可得， =1.2AKAK即 = =1.211=13.2kwCAed2、选择 V 带的型号根据计算功率 =13.2kw，主动轮转速 =730r/min,由课本图 8.12 选择CP1nB 型普通 V 带。3、确定带轮基准直径 21d、由课本表 8.6 和图 8.12 得 =125mmmin取 =150mm 1din大带轮的基准直径，因为 =3 所以 =243.33r/min21i带 2n150=450mm 312ddn由课本表 8.3 选取标准值 450mm，则实际传动比 i，从动轮的2d实际转速分别为mNT140mNTrnkwPII45.1in/3.26NTrnkwPII7.1592in/860.=13.2kwCP=125mmmindmd4502第 8 页 共 25 页r/min315042di 3.247012in4、验算带速 Vsmnd/73.5106106带速在 525 的范围内。5、确定带的基准长度 和实际中心距 adL根据课本（8.14）式得 0.7( + ) 2( + )1d201d2得：420mm 1200mma按照结构设计要求初定中心距 =1000mm.由课本式(8.15)得：0+20La021214)()add（=21000+ (150+450)+ )5(2=2964.5mm查课本表 8.4 可得： =3150mmdL由课本(8.16)式得实际中心距 a 为 a + =1092.75mm020Ld中心距 a 的变动范围为=a-0.015 =a+0.03minadLmaxd=(1092.75-0.0153150)mm=1045.5 min/3.24rniV=7.11m/s第 9 页 共 25 页=(1092.75+0.033150)mm=1187.25mm6、校验小带轮包角 1a由课本式(8.17)得： =1 3.578012ad= .904= 123.67、确定 V 带根数 Z由课本(8.18 式) 得 laCKP)(0根据 =150mm、 =730r/min,查表 8.10，用内插法得1d1n1.82+0 ）（ 8073982.1=2.16kw取 =2.16kw0P由课本式（8.11）得功率增量为 为0P=0)1(ibKn由课本表 8.18 查得 30649.2b根据传动比 =3.21 本表 8.19 得 =1.1373，则i i=0Pkw）（ 137.01649.23=0.23kw由课本表 8.4 查得带长度修正系数 =1.03,本图 8.11 查得包角系数LK=0.86，得普 V aK=2964.5mm0L=3150mmdL=1045.5mmmina、=1187.25maxm 1203.641a2.16kw0P第 10 页 共 25 页根86.091)23.06.(z=5.89 根圆整得 z =6 根8、求初拉力 及带轮轴上的压力0FQF由课本表 8.6 查得 B 型普通 V 带的每米长质量 q=0.17 kg/m,根据课本式（8.19）得单根 V 带的初拉力为20)15.(qvKzvPFac= N2)73.5(.0)86.(73.56=371.6N由课本式（8.20）可得作用在轴上的压力 为QF=2Q2sin10az=2371.66 N3.64i=44179、 设计结果选用 6 根 B 型 V 带，中心距 a=1092.75mm,带轮直径=150mm, =450mm，轴上压力 =4417N。1d2d QF2.16kw0PZ=6 根=0.23kw0PNF6.280=4417NQF第 11 页 共 25 页四 齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级根据课本表 10.9 可得，齿轮选用 20CrMnMo 钢，渗碳淬火，齿面硬度为 5862HRC，心部硬度32HRC。因为是普通减速器、由课本表10.21 选 8 级精度，要求齿面粗糙度 3.26.3 。aRm2、按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢质齿轮，可应用课本式（10.22）求出 值。确定有1d关参数与系数：1）转矩 1T=9.55 Nmm=4.14 Nmm3.245610.9016nP5102）载荷系数 K查课本表 10.11 取 K=1.13）齿数 和齿宽系数1zd小齿轮的齿数 取为 25，则大齿轮齿数 =100。因单级齿轮传动1z2z为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由课本表 10.20 选取 =1。d4）许用的接触应力 H由课本图 10.24 查得 = =1500 Mpa1lim2liH由课本表 10.10 查得 =1S= =60243.331（730016）=4.91NhnjL60 810= /i=4.9 /4=1.225281810查课本图 10.27 得 =0.95， =1.06。1NTZ2NT =4.14 1T50NmmK=1.1=1d= 1limH560MPa=530Mp2lia第 12 页 共 25 页由课本式（10.13）可得= =1H2 MPaSZHNT 14251509.1limZE-材料弹性系数( )，按表查取 ZE=189.8ZH-节点区域系数，考虑节点处轮廓曲率对接触应力的影响，由图查取。对于标准直齿轮，a=25，Z H=2.5 Ze-重合度系数，考虑重合度对单位齿宽载荷的影响，其值可由图查取，Ze=0.76，故 8.29142576.08.90.41)(3 25321 muZeKTdHdE）（m= mz.1由课本表 10.3 取标准模数 m=2.5mm3、主要尺寸计算mmzd5.625.2102bd.1经圆整后取 =62.5mm= +7.5mm=70mm2=156.25mmmzma1025.1124、按齿根弯曲疲劳强度校核由课本式（10.24）得出 ，如 则校核合格。FF确定有关系数与参数：=4.91N80=1.232=532MPa1H=562MPa2m=2.3mm=62.51d=250mm2b=62.5mm=65mm1ba=156.25mm第 13 页 共 25 页1） 、齿形系数 FY查课本表 10.13 得 =2.65， =2.1812FY2） 、应力修正系数 S查课本表 10.14 得 1.802159.SY，3）许用弯曲应力 F由课本图 10.25 查得。MPaF4502lim1li由课本表 10.10 查得 =1.13。FS由课本图 10.26 查得 121NTY由课本式（10.24）可得 =400MPa13.450lim121FNTFSY故 MPaPaYzbKFSFF 409.350.1625.27014121 齿根弯曲强度校核合格。5、齿轮的圆周速度 vsmsndv /8.0/1063.245.106由课本表 10.22 可知，选 8 级精度是合适的。6、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图。 （见零件图 1）=2.651FY=2.182第 14 页 共 25 页五 轴的设计计算1、选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器传递的功率属小功率，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。由课本表 14.7 查得强度极限 =650MPa ,B再由课本表 14.2 得许用弯曲应力 =60MPa 。b12、按扭转强度估算轴径根据课本表 14.1 得 C=107118。又由课本式（14.2）得轴： mnPCd 5.416.37.24510)87(33 轴： 107118）(3 9.8.63考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大 3%5%，取为 38.743.6mm。由设计手册取标准直径=40mm。 轴取为 60.768.3mm，由设计手册取标准直径1d=65mm轴：=30mm1d轴：=48mm1第 15 页 共 25 页八 联轴器的选择联轴器通常用来连接两轴并在其间传递运动和转矩，联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、受载变形和温度变化等影响，往往存在着某种程度的相对位移。因此，设计联轴器时要从结构上采取各种不同的措施，使联轴器具有补偿上述偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承中引起附加载荷，导致工作情况恶化。综上所述，故选择挠性联轴器，这种联轴器具有一定的补偿两轴偏移的能力，再根据联轴器补偿位移方法，选弹性柱销联轴器，它仅用弹性柱销（通常用尼龙制成）将两半联轴器连接起来，它传递转矩的能力大、结构更简单、耐用性好，故选择弹性柱销联轴器。为了隔离震动、缓和冲击和安装方便，拟轴选用选弹性柱销联轴器，轴选用无弹性元件扰性联轴器2）计算转矩由设计手册查的 K=1.3Tc1=K9550 =1.39550 =538.8Nm1nP3.245610Tc2=K9550 =1.39550 =2070.5Nm28.603) 选择型号及尺寸由 Tc1=538.8Nm =40mm , Tc2=2070.5Nm =65mm ， 1d1d差 GB432384，轴选用选弹性柱销联轴器,型号为 TL8，其中 Tn=710 Nm, n= 3000r/min; 轴选用无弹性元件扰性联轴器，型号为 HL5，其中Tn=2000 Nm，n= 3550r/minTc1=316.8Nm =35mm1dTc2=1039Nm =48mm1d第 16 页 共 25 页九 润滑、密封装置的选择根据课本 1118 页，再根据齿轮的圆周速度,轴承可以用脂润滑和油润滑润滑,由于齿轮的转速是小于 2m/s, 故轴承润滑采用脂润滑，为防止箱体内的轴承与润滑脂的配合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑脂的装填量不应超过轴承空隙体积的，在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度而定，由于 V12m/s，所以采用油池润滑，齿轮浸入油池 1-2 个齿高深度，大齿轮的齿顶到油底面的距离为 40mm，箱体内采用SH0357-92 中的 50 号润滑，装至规定高度。轴承盖中采用毡圈油封密封。十 减速器的设计减速器型式、尺寸关系/mm名称 符号齿轮减速器结果箱座壁厚 0.025a+18 8箱盖壁厚 10.025a+18 8箱盖凸缘厚度 b 1.5 112箱座凸缘厚度 b 1.5 12箱座底凸缘厚度2 2.5 20地脚螺钉直径 fd 0.036a+12 22地脚螺钉数目 n A250 时，n=6 6轴承旁连接螺栓直径1 0.75 fd 16第 17 页 共 25 页盖与座连接螺栓直径2d （0.50.6） fd 12连接螺栓的间隔2dl150200 150轴承端盖螺钉直径3d （0.40.5） fd 10检查孔盖螺钉直径4 （0.30.4） f 8定位销直径 d (0.70.8) 2d 9、 、fd1至外箱壁2距离1C 见课本表 4.2 ： =30f1C： =22： =182d1、 至凸fd2缘边缘距离2C 见课本表 4.2 ： =26fC： =162轴承旁凸台半径1R 2C16凸台高度 h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准20外箱壁至轴承座端面的距离1l + +（5+10）1C2 36齿轮顶圆与内箱壁间的距离1 . 10齿轮端面与内箱间的距离2 9箱盖、箱座肋厚m、1 85.0;.11m8.6;1m第 18 页 共 25 页轴承端盖外径 2DD+（55.5） ，D-轴承3d外径I 轴：120II 轴：140轴承旁连接螺栓距离S 尽量靠近，以 M 和 M1互不干涉为准，一般取3dS= 2DI 轴：120II 轴：140设计小结这次关于带式运输机上的一级圆柱直齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质起到了很大的帮助；使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械设计基础 、 工程力学 、 互换性与测量技术 、 Auto CAD 、 机械设计手册等于一体。2、这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等