带式输送机传动装置课程设计

课程设计任务书一、设计题目带式输送机传动装置二、主要内容运输带工作拉力F=_2800_N运输带工作速度V=_1.5_m/卷筒直径D=_450_mm工作条件：（1）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为+5%；（2）使用折旧期：五年；（3）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；（4）滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。表1-2原始数据题号参数12345运输带工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6运输带工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直径D/(mm)400400400450450题号参数678运输带工作拉力F/（N）2.42.22.1运输带工作速度V/（m/s）1.51.41.5卷筒直径D/(mm)400400500三、具体要求本课程设计要求在2周时间内完成以下的任务：（1）绘制减速器装配图1张（A2图纸，手工绘图）；（2）零件工作图2张（齿轮、轴、箱体等任选2个，A3图纸，手工绘图）；（3）设计计算说明书1份，约3000字左右。四、进度安排次序设计内容时间分配（天）1指导老师介绍课程设计注意事项12拟定设计方案13传动件和轴的设计计算24画装配图35画零件图16编写设计说明书2五、成绩评定日期年月日目录一设计任务的分析.11.1本课程设计的目的.11.2本课程设计的内容、任务及要求.11.2.1课程设计的内容.11.2.2课程设计的任务.11.2.3课程设计的要求.11.3课程设计的步骤.21.3.1设计准备工作.21.3.2总体设计.21.3.3传动件的设计计算.21.3.4装配图草图的绘制.21.3.5装配图的绘制.21.3.6零件工作图的绘制.21.3.7编写设计说明书.3二传动装置的总体设计.42.1选择电动机.42.1.1选择电动机类型.42.1.2选择电动机的容量.42.1.3确定电动机转速.42.2计算总传动比和分配传动比.42.2.1总传动比.52.2.2运动和动力参数计算.52.3传动零件的设计计算.52.3.1V带的设计.52.3.2齿轮的设计.62.3.3轴的设计.82.3.4输出轴的强度校核.102.3.5轴承的校核.112.3.6键的选择.12三箱体的选择和确定.13参考文献.141一设计任务的分析1.1本课程设计的目的(1)通过课程设计使学生运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固、深化、融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的作用，树立正确的设计思想。（2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，是学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。（3）提高学生机械设计的基本能力，如计算能力、绘图能力以及计算机辅助设计(CAD)能力等，使学生具有查阅设计资料（标准手册、图册等）的能力，掌握经验估算等机械设计的基本技能，学会编写一般的设计计算说明书。1.2本课程设计的内容、任务及要求1.2.1课程设计的内容（1）拟定和分析传动装置的设计方案；（2）选择电动机，计算传动装置的运动的动力参数；（3）进行传动件的设计计算及结构设计，校核轴、轴承、联轴器、键等零部件的强度，选择润滑和密封方式；（4）绘制减速器装配图；（5）编写设计计算说明书，准备答辩。1.2.2课程设计的任务（1）绘制减速器装配图1张用A1或A0图纸绘制）；（2）绘制零件工作图12张A4或A3（齿轮、轴、箱体等）；（3）编写设计计算说明书一份。2.3课程设计的要求在课程设计前，应认真阅读任务书，了解设计题目及设计内容，搞清楚所要设计的传动装置包含哪些机构及传动路线。如果任务书中没有给出传动简图，则应首先了解设计的已知数据及工作类型，并对所学的有关传动机构的运动特点、总体传动性能及某些传动数据的常用范围进行复习，然后根据工作的要求将有关机构进行不同的组合，画出不同的传动简图，依据先修知识，选出12种较合理的传动方案，同时进行设计（在进行装配图设计之前，对两种传动的数据进行比较，选择最合理的一组进行后续设计）。上述工作完成之后，应认真阅读课程设计指导书有关总体及传动设计计算的章节，开始设计计算。21.3课程设计的步骤1.3.1设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。1.3.2总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；、（4）计算各轴的转速。功率和转矩。1.3.3传动件的设计计算（1）计算齿轮传动、带传动、的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。1.3.4装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图，进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、键连接的强度；（4）绘制减速器箱体结构；（5）绘制减速器附件。1.3.5装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。1.3.6零件工作图的绘制（1）绘制齿轮类零件的工作图；（2）绘制轴类零件的工作图；（3）绘制其它零件的工作图。31.3.7编写设计说明书(1)编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；(2)写出设计总结，一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所作设计的收获、体会及不足之处。4二传动装置的总体设计2.1选择电动机2.1.1.选择电动机类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇式冷式笼型三相异步电动机，电压380V。2.1.2选择电动机的容量电动机所需工作功率为Pd=Pw/nw=601000V/D=(6010001.5)/(450)=63.69r/min其中联轴器效率=0.99，滚动轴承效率（2对）0.98，闭式齿轮传动效率联轴器轴承=0.97，V带效率=0.96，滚筒效率=0.96代入得：齿轮带滚筒传动装置总效率：=0.85总带齿轮联轴器滚筒2轴承工作机所需效率为：Pw=FV/1000=28001.5/1000=4.2Kw则所需电动机所需功率：Pd=Pw/=4.2/0.85=4.94Kw因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可由机械设计基础实训指导附录5查得Y系列的点击数据，选电动机的额定功率为5.5Kw.2.1.3确定电动机转速卷筒轴工作转速：由nw=63.69r/min，V带传动的传动比为i1=2-4;闭式齿轮单级传动比常用范围为i2=3-8,则一级圆柱齿轮减速器传动比选择范围为：I总=i1i2=6-32。故电动机的转速范围为nd=nwI总=63.69(6-40)=382.14r/min-2038.08r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。可供选择的电动机如下表所示:方案电动机型号额定功率Kw同步转速/满载转速nm(r/min)1Y132S2-45.51500/14402Y132M2-65.51000/9603Y160M2-85.5750/720则可选用Y132M2-6电动机,同步转速为1000r/min,额定功率为5.5Kw.2.2计算总传动比和分配传动比2.2.1总传动比5Iz=1000/63.69=15.70V带的传动比为I1=3.14减速器的传动比为i2=Iz/i1=16.15/3.14=52.2.2运动和动力参数计算0轴（电动机轴）5.5KwdP1000r/minn0=95505.5/1000=52.525（N.m）0/95T1轴（高速轴既输入轴）)(28.5.960kwP带=/i1=1000/3.14=318.47r/min1n=95505.28/318.47=158.33（N.m）/95T2轴（低速轴既输出轴）)(02.5.98072.1kwP轴承齿轮=/i2=318.47/5=63.694r/min2n=95505.02/63.694=752.68（N.m）/950T根据以上数据列成表格为：轴名功率P/Kw转矩T(N.m)转速n(r/min)传动比电动机轴（0轴）5.552.52510001轴5.28158.33318.473.142轴5.02752.6863.69452.3传动零件的设计计算2.3.1V带的设计（1）、确定计算功率Pc=Ka5.5=6.05Kw（2）、选取普通v带型号根据Pc=6.05Kw,n1=1000r/min,由图6-7选用A型普通V带。（3）、确定两带轮的基准直径6根据表6-2选取dd1=100mm大带轮基准直径为dd2=idd1=3.14x100=314mm由表6-2选取标准值为dd2=315mm则i实际=dd2/dd1=3.15n2=n1/i=1000/3.15=317.46r/min从动轮的误差率为:(1000/3.14-317.46)/(1000/3.14)x100=3.17误差率在5内，为允许值。（4)、验算带速v=3.14dd1n1/601000=3.14x100x1000/60x1000=5.23m/s带速在525m/s内，为允许值。（5）、确定中心距a和带的基本长度Ld0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)290.5a0830取a0=500mm则L0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+（dd2dd1）2/4a0=2X500+(3.14/2)(100+315)+(315-100)2/(4X500)=1674.66mm由表6-3，选取Ld=1600mm则a实=a0+(Ld-L0)/2=462.67mm取a=460mm（6）、校验小带轮的包角a1=180-(dd2-dd1)/ax57.3=153.22a1120,满足条件（7）、计算V带根数Z根据dd1=100mm,n1=100r/min,由表6-5，用线性插值法得P0=1.028kw由表6-6得，P0=0.118kw,由表6-3的，Kl=0.99,由表6-7得，ka=0.933所以，Z5.5/(1.028+0.118)0.99X0.933=5.2所以，Z=6（8）、计算V带的初始拉力F0和带轮轴上的压力FaF0=500Pc/ZV(2.5/ka-1)+qv2=164.64NFa=2ZF0sin(a1/2)=1921.97N2.3.2齿轮的设计已知电动机额定功率P=5.5Kw,转0速1000r/min,各轴的转速如：转动轴电机轴（0轴）输入轴（1轴）输出轴（2轴）转速n1000318.4763.694齿数比3.145电动机驱动，工作寿命年限为5年，两班制工作，连续单向运转，载荷较平稳。（1）、选择齿轮的精度等级、材料输送机为一般工作机器，转动速度不高，为普通减速器，故选用8级精度（GB10095-88），要求齿面粗糙度Ra3.2-6.3m。选择小齿轮材料为45钢（表面淬火）其硬度选为40-50HRC，大齿轮为45钢（调质），其硬度为217-255HBS。7（2)、按齿根弯曲疲劳强度设计Mn1.17312cosFdSZYKT、转矩1=9.55106P1/n1=9.551065.38/320=1.58105（N.mm）T、载荷系数k及材料的弹性系数ZE查表7-10取K=1.1,查表7-11取ZE=189.8MPa1/21/2、齿数Z1和齿宽系数d和螺旋角取小齿轮的齿数Z1，则大齿轮的齿数Z2=Z1i=205=100。对称布置、赢齿面，查表7-14取d=0.8。初选螺旋角为15。、许用接触应力由图7-26查得￥Flim1=740MPa,Flim2=550MPaN1=60jLh=603201（552516）=3.99108N2=N1/i=3.99108/5.38=7.42107由图7-23查得YN1=1,YN2=1由表7-9查得SF=1.4根据【￥F】1=（YN1￥Flim1）/SF=528.57MPa【￥F】2=（YN2￥Flim2）/SF=392.86MPa则m1.17=2.343F12dZcosSKT由表7-2取标准模数m=3、确定中心距a及螺旋角a=186.34mm取a=180mmcos2)(1Mn=arccosMn(Z1+Z2)/2a=141648与设计值相差不大，故不必重新计算(3)、主要尺寸计算d1=mz1/cos=62.12mmd2=mz2/cos=310.58mmb=d1=0.862.12=49.70mm经圆整理后b2=50mm,b1=b2+10=60mmDa1=d1+2ha=66mmDa2=d2+2ha=306mmDf1=d1-2hf=52.5mmDf2=d2-2hf=292.5mma=0.53（20+100）=180mm（4）、按齿面接触疲劳强度校核齿数比U=i=58许用接触应力【F】由图7-25查得￥Hlim1=1170MPa，￥Hlim2=680MPa由表7-9查得SH=1.2【F】1=ZN1Hlim1/SH=1223.18MPa【F】2=ZN2Hlim2/SH=741.81MPa由表7-11查得弹性系数ZE=189.8,故H=544.83MPaubdKTZE21)(7.3齿根弯曲疲劳强度角和合格。(5)、验算齿轮的圆周速度VV=3.14xd1n1/60x1000=3.14x62.12x318.47/60x1000=1.04m/s由表7-7可知，选8级精度是最合适的。根据以上数据可以制成表格：齿轮参数法面模数m=3齿数z1=20z2=100齿顶圆直径Da1=66Da2=306螺旋角=15齿根圆直径Df1=52.5Df2=292.5中心距a=180分度圆直径d1=60d2=300齿轮宽度b1=60b2=50(6)、选择润滑方式闭式齿轮传动，齿轮的圆周速度v12m/s，常将大齿轮的齿轮侵入油池中进行侵油润滑(推荐使用中负荷工业齿轮油，润滑油运动粘度v50c=120mm/s,v100c=23mm/s)2.3.3轴的设计高速轴（1轴）的设计确定轴的最小直径由已知条件可知此减速器的功率属中小功率，故选45钢并经调质处理，由表11-1查得A=110，于是得dmin=28.05mm3/nPA此处有键槽用于配套V带轮，所以可将其轴径加大5%，即d=28.05105%=29.45mm，取d1=30mm(1)轴的结构设计d2=34mmd3=35mmd4=50mmd5=d3=35mm由于小齿轮参数很小，所以小齿轮与高速轴采用一体加工的方式，选取的轴承为：97007AC。DBd=62mm14mm35mm,则：L2=50mmsL1=15mmL=e+l+L1=31mmL3=B轴承+3+2=29mmL4=b齿1=65mm低速轴（2轴）的设计选用45钢经调制处理，由表11-1得，A=110，1=55Mpa,则：dmin=A=47.3mm3/nP此处有键槽用于配套联轴器，将其轴径扩大5，即d=49.67mm,取d1=50mm(1)轴的结构设计直径计算d1=50mmd2=58mmd3=60mmd4=62mmd5=70mmd6=d3=60mm由上得，装配轴承的轴径为60mm,则选用轴承型号为：7012AC（DBd=951860)长度计算L1=15mmL2=100mmL=40mmL3=38mmL4=45mmL5=8mmL6=28mm10轴的长度校核A1=1/2B轴承+3+2+1/2b小齿=54mmB1=1/2B轴承+3+2+1/2小齿=52mmC2=1/2B大轴承=3+5+L5+1/2b大齿=52mmB2=1/2B大轴承+3+2+1/2b大齿=54mm由A1=B2，B1=C2，轴的长度校核合格。2.3.4输出轴的强度校核P=5.02Kwn=63.694r/minT=7.53x105N.mm画出输出轴受力简图(a)Ft=2T/d=5020NFr=Fttanan/cos=1891NFa=Fttan=1345N画水平的弯矩图(b)FAH+FBH=FtFBH106=52FtFAH=2568.37NFBH=2451.63NMCH=FAH52=107871.54Nmm画竖直平面的弯矩图(c)FAV+FBV=Fr-Fr52-Fad4+FBV106=0FAV=310.63NFBV=1580.37NMCV1=13046.464NmmMCV2=69536.284Nmm画合成弯矩图（d)MC2=128341.514Nmm22CVHMC1=108657.604Nmm221画转矩图(e)T=9.55x106P/n=752676.864Nmm画出当量弯矩图（f)aT=0.6x752676.86=451606.124NmmMec1=451624.964Nmm21)(2aTCMec2=456928.20Nmm2M由上得：当量弯矩最大值为Mec=456928.20Nmm验算轴的直径d=43.63mm31.0ecabcdefFTFBHFAHMCHFAVFBVFrFaT11因为截面有键槽：d=43.63x105=45.82mm输出轴的设计值为50mm