设计带式输送机传动装置

目 录 一 设计任务书 二 总体方案设计 1 传动方案分析 2 电动机的选择 3 传动比分配 4 传动系统的运动和动力参数 三 传动零件的设计计算 1 带传动的设计 2 齿轮传动的设计 3 轴的结构设计及计算 4 校核 一 一 设计任务书设计任务书 1 设计题目 带式输送机传动装置 简图如下 原始数据 题号参数 12345 输送带工作 拉力 F N 23002100190022002000 输送带工作 速度 v m s 1 51 61 61 81 8 滚筒直径 D mm 400400400450450 每日工作时 数 T h 2424242424 传动工作年 限 a 55555 注 传动不逆转 载荷平稳 起动载荷为名义载荷的注 传动不逆转 载荷平稳 起动载荷为名义载荷的 1 25 倍 输送带速度允许误差为倍 输送带速度允许误差为 5 2 设计工作量 设计说明书 1 份 减速器装配图 1 张 A0 或 A1 零件工作图 1 3 张 本组设计选第 5 组数据 二 总体方案设计二 总体方案设计 1 传动方案分析 传动方案分析 在分析传动方案时应试注意常用机械传动方式的特点及在布局上的要求 1 带传动平稳性好 能缓冲吸振 但承载能力小 宜布置在高速级 2 链传动平稳性差 且有冲击 振动 宜布置在低速级 3 蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡表铜 否则可选用铝铁青铜 4 开式齿轮传动的润滑条件差 磨损严重 应布置在低速级 5 锥齿轮 斜齿轮宜放在调整级 传动方案简图 该方案的优点 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 大幅度降低了成本 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 2 电动机的选择电动机的选择 1 选择电动机 按已知的工作要求和条件 选用 Y132M2 6 电动机 2 选择电动机功率 工作机所需的电动机输出功率为 Pd Pw Pw FV 1000 w 所以 Pd FV 1000 w 由电动机至工作机之间的总效率 包括工作机效率 为 w 1 2 3 4 5 6 式中 1 2 3 4 5 6分别为带传动 齿轮传动的轴承 齿轮 传动 联轴器 卷筒轴的轴承及卷筒的效率 根据 机械设计指导书 P6 表 2 3 得 各项所取值如下表 种 类取 值 带传动V 带传动0 96 齿轮传动的轴承球轴承0 99 齿轮传动8 级精度的一般齿轮传动0 97 联轴器十字滑块联轴器0 98 卷筒轴的轴承球轴承0 99 卷筒的效率0 96 w 0 96 0 992 0 97 0 98 0 99 0 96 0 85 所以 Pd FV 1000 w 2000 1 8 1000 0 85kW 4 23kW 3 确定电动机转速 卷筒轴的工作转速 nw 60 1000 D 60 1000 1 8 450r min 76 4 r min 按推荐的合理传动比范围 取 V 带传动的传动比 i1 2 4 单级齿轮传动比 i2 3 5 则合理总传动比的范围为 i 6 20 故电动机转速可选范围为 nd i nw 6 20 76 4 r min nd 458 1528 r min 符合这一范围的同步转速有 750 r min 1000 r min 1500 r min 由 机械设计 指导书 附录 8 附表 8 1 查出有三种适用的电动机型号 其技术参数及传动比 的比较情况见下表 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 Ped kW 同步转速满载转速总传动比带齿轮 1Y160M2 8 5 57507209 4233 14 2Y132M2 6 5 5100096012 5734 19 3Y132S 4 5 51500144018 853 55 385 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 重量以及带传动和减速器的传动比 比较三个方案可知 方案 1 的电动机转速低 久廓尺寸及重量较大 价格较高 虽然总传动比不大 但因电动机转速低 导致传动装置尺寸较大 方案 3 电动 机转速较高 但总传动比大 传动装置尺寸较大 方案 2 适中 比较适合 因 此 选定电动机型号为 Y132M2 6 所选电动机的额定功率Ped 4kW 满载转速 nm 960 r min 总传动比适中 传动装置结构紧凑 3 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 1 各轴转速 轴 n nm i0 960 3 r min 320 r min 轴 n n i1 320 4 19 r min 76 4 r min 卷筒轴 nw n 76 4 r min 2 各轴的输入功率 轴 P Pd 01 4 23 0 96 kW 4 06 kW 轴 P P 12 P 2 3 4 06 0 99 0 97 kW 3 9 kW 卷筒轴 Pw P 34 P 5 6 3 9 0 99 0 96 kW 3 7 kW 3 各轴输入转矩 电动机输出转矩 Td 9550 Pd nm 9550 4 23 960N m 42 1 N m 轴 T Td i0 01 42 1 3 0 96 N m 121 2 N m 轴 T T i1 12 T i1 2 3 121 2 4 19 0 99 0 97 N m 487 7 N m 卷筒轴 Tw T i2 34 T i2 5 6 487 7 1 0 99 0 96 N m 463 4 N m 运动和动力参数的计算结果列于下表 电动机轴 轴 轴卷筒轴 转速 n r min 输入功率 p kW 输入转矩 T N m 960 4 23 42 1 320 4 06 121 2 76 4 3 9 487 7 76 4 3 71 463 4 传动比 i 效率 3 0 96 4 19 0 96 1 0 95 轴 名 参 数 三 传动零件的设计计算三 传动零件的设计计算 1 选择联轴器的类型和型号选择联轴器的类型和型号 一般在传动装置中有两个联轴器 一个是连接电动机轴与减速器高速轴的 联轴器 另一个是连接减速器低速轴与工作机轴的联轴器 前者由于所连接轴 的转速较高 为了减小起动载荷 缓和冲击 应选用具有较小转动惯量的弹性 联轴器 如弹性柱销联轴器等 后者由于所连接轴的转速较低 传递的转矩较 大 减速器与工作机常不在同一底座上而要求有较大的轴线偏移补偿 因此常 选用无弹性元件的挠性联轴器 例如十字滑块联轴器等 根据设计的尺寸所选的联轴器有关数据如下表 d许用转矩 N m 许用转速 r min D0DLS 36 40500250601101600 5 0 50 2 设计减速器外传动零件设计减速器外传动零件 带传动的设计带传动的设计 注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自 机械设计基础机械设计基础 第三第三 版第八章 版第八章 1 确定计算功率 Pc 由表 8 21 查得 KA 1 4 由式 8 12 得 Pc KA P 1 4 5 5 7 7 kW 2 选取普通 V 带型号 根据 Pc 7 7 kW n1 960 r min 由图 8 12 选用 B 型普通 V 带 3 确定带轮基准直径 dd1 dd2 根据表 8 6 和图 8 12 选取 dd1 140mm 且 dd1 140mm dmin 125mm 大带轮直径为 dd2 n1 dd1 n2 960 140 320mm 420mm 按表 8 3 选取标准值 dd2 400mm 则实际传动比 i 从动轮的实际转速分别为 i dd2 dd1 400 140mm 2 86 n2 n1 i 960 2 86 r min 336 r min 从动轮的转速误差率为 336 320 320 100 5 在 5 以内为允许值 4 验算带速 V V dd1 n1 60 1000 140 960 60 1000m s 7 03m s 带速在 5 25 m s 范围内 5 确定带的基准长度 Ld和实际中心距 a 利用下式初步确定中心距 a0 0 7 dd1 dd2 a0 2 dd1 dd2 即 0 7 140 400 mm a0 2 140 400 mm 378 mm a0 1080mm 取 a0 500mm L0 2a0 2 dd1 dd2 dd2 dd1 2 4a0 2 500 2 140 400 400 140 2 4 500 1881 6mm 由表 8 4 选取基准长度 Ld 1800mm 由式 8 16 得实际中心距为 a a0 Ld L0 2 500 1800 1881 6 2 459mm 中心距 a 的变化范围为 amin a 0 015 Ld 459 0 015 1800 mm 432mm amax a 0 03 Ld 459 0 03 1800 mm 513mm 6 校验小带轮包角 1 由式 8 17 得 1 1800 dd2 dd1 57 30 a 1800 400 140 57 30 459 147 540 1200 7 确定 V 带根数 由式 8 18 得 Z Pc P0 Pc P0 P0 K KL 根据 dd1 140mm n1 960 r min 查表 8 10 根据内插法可得 P0 1 82 2 13 1 82 960 800 980 800 kW 2 096kW 取 P0 2 1kW 由式 8 11 得功率增量 P0 P0 Kbn1 1 1 Ki 由表 8 18 查得 Kb 2 6494 10 3 根据传动比 i 2 86 查表 8 19 得 Ki 1 1373 则 P0 2 6494 10 3 960 1 1 1 1373 kW 0 31 kW 由表 8 4 查得带长度修正系数 KL 0 95 由图 8 11 查得包角系数 Ka 0 92 得普通 V 带根数 z 7 7 2 1 0 31 0 92 0 95 3 66 圆整取 z 4 8 求初拉力 F0及带轮轴上的压力 FQ 由表 8 6 查得 B 型普通 V 带的每米长质量 q 0 17kg m 根据式 8 19 得单根 V 带的初拉力为 F0 500 Pc 2 5 Ka 1 zv qv2 500 7 7 2 5 0 92 1 4 7 03 0 17 7 03 2 N 243 53N 由式 8 20 可得作用在轴上的压力 FQ为 FQ 2 F0zsina1 2 2 243 53 4sin147 540 2N 1870 6N 9 设计结果 选用 4 根 B 4000GB T 1154 1997 的 V 带 中心距 a 459mm 带轮直径 dd1 140mm dd2 400mm 轴上压力 FQ 1870 6N 2 齿轮传动的设计齿轮传动的设计 注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自 机械设计基础机械设计基础 第三第三 版第十章 版第十章 1 选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用 45 钢调质 硬度为 220 250HBS 大齿轮选用 45 钢正火 硬度为 170 210HBS 因为是普通减速器 由表 10 21 选 8 级精度 要求齿面粗糙度 Ra 3 2 6 3um 2 按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮 可应用式 10 22 求出 d1值 确定有关参数与系数 转矩 T1 T1 9 55 106 P n1 9 55 106 4 06 320 1 21 105N m 载荷系数 K 查表 10 11 取 K 1 4 齿数 z 螺旋角 和齿宽系数 d 小齿轮的齿数取为 z1 25 则大齿轮齿数 z2 105 因单级齿轮传动为对称布置 而齿轮齿面又为软齿面 由表 10 20 选取 d 1 许用接触应力 H 由图 10 24 查得 Hlim1 560MPa Hlim2 530MPa 由表 10 10 查得 SH 1 N1 60njLh 60 320 1 5 365 24 8 41 108 N2 N1 i 8 41 108 4 19 2 01 108 查图 10 27 得 ZNT1 1 ZNT2 1 06 由式 10 13 可得 F 1 S Y F FNT 1lim1 MPa 3 1 210 560MPa ZNT2 Hlim2 F 2 1 06 560 MPa 1 562MPa m d1 z1 47 02 25 1 88 由表 10 3 取标准模数 m 2mm 3 计算主要尺寸 d1 m z1 2 25mm 50mm d2 m z2 2 105mm 210mm b d d1 1 50 50mm 经圆整后取 b2 50mm b1 b2 5mm 55mm a 1 2m z1 z2 1 2 2 25 105 mm 130mm 4 按齿根弯曲疲劳强度校核 由式 10 24 得出 F 如果 F F 则校核合格 确定有关系数与参数 齿形系数 YF 查表 10 13 得 YF1 2 65 YF2 2 18 应力修正系数 YS 查表 10 14 得 YS1 1 59 YS2 1 80 许用弯曲应力 F 由图 10 25 查得 F lim1 210MPa Flim2 190MPa 由表 10 10 查得 SF 1 3 由图 10 26 查得 YNT1 YNT2 1 YNT1 F lim1 H 1 SF 210 MPa 1 3 162MPa YNT2 H lim2 F 2 SF 190 MPa 1 3 146MPa 2K T1 故 H YH YS1 bm2z1 2 1 4 4 21 104 2 65 1 59 MPa 50 4 25 99MPa F 1 162MPa YF2YS2 F2 F1 YH YS1 99 2 18 1 8 MPa 2 65 1 59 92 F 2 146MPa 齿根弯曲强度校核合格 5 验算齿轮的圆周速度 V d1n1 V m s 60 1000 50 960 m s 60 1000 2 51m s 由表 10 22 可知 选 8 级精度是合格的 6 计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图 略 3 轴的设计轴的设计 注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自注 以下所涉及到的公式 表 图都是来自 机械设计基础机械设计基础 第三第三 版第十四章 版第十四章 轴的设计轴的设计 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 由表 14 7 查得强度极限 B 650MPa 再由表 14 2 得许用弯 曲应力 1b 60MPa 2 按扭转强度估算轴径 根据表 14 1 得 C 107 118 又由式 14 2 得 d 107 118 mm 24 96 27 52 mm 3 320 06 4 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 24 96 27 45mm 由设计手册取标准直径 d1 25mm 3 设计轴的结构并绘制结构草图 由于设计的是单级减速器 可将齿轮布置在箱体内部中央 将轴承对称安装在 齿轮两侧 轴的外伸端安装半联轴器 1 确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构开关 必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式 参考 图 14 8 确定齿轮从轴的右端装入 齿轮的左端用轴肩 或轴环 定位 右端用 套筒固定 这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定 齿轮的周向固定采用平键 连接 轴承对称安装于齿轮的两侧 其轴向用轴肩固定 周向采