燕山大学机械设计二级展开式输送机传动装置.doc

燕山大学机械设计课程设计说明书题目：带式输送机传动装置学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录一、设计任务书.2二、传动方案分析.3三、电动机的选择和参数计算.4四、齿轮的设计计算.7五、轴的设计.17六、键的选择校核.23七、轴承的校核.24八、联轴器的选择及校核.25九、密封与润滑的选择.26十、减速器附件及说明.27十一、设计小结.28 设计及计算过程结果一、设计任务书1.1传动装置简图如图图1 方案简图1.2原始数据 F=1567N D=0.29m V=0.77m/s 使用地点：室外 生产批量：小批 载荷性质：微振 使用年限：四年二班 共27页 第 2 页 设计及计算过程结果二、传动方案分析2.1.传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2.2传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。2.3电机和工作机的安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮的一端；工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。2.4画传动系统简图： 共27页 第 3 页29 / 29 设计及计算过程结果三、电动机的选择和参数计算 电动机是标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构容量和转速。1、 选择电动机类型和结构形式 由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时应选三相交流电动机，又有三相异步电动机应用最广泛，所以根据用途选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自冷式结构。2、 选择电动机的容量（功率） 由于减速器工作载荷较稳定，长期连续运行，所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的工作功率Pd即PedPd，电动机就能安全工作。(1) 传动带的输出功率(2) 电动机输出功率Pd传动装置的总效率式中为联轴器效率（两个弹性联轴器）、为齿轮啮合副效率（IT8）、为滚动轴承效率、为同步带效率。弹性柱销联轴器=0.99；圆柱齿轮传动=0.97； 滚动轴承=0.98；同步带=0.96则故 电动机计算公式和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第9页第11页、第119页主要参数：Pw=1.21Kw共27页 第 4 页 设计及计算过程结果3、 选择电动机转速：卷筒工作转速为:电机转速=n=(840) 50.7=405.62028r/min选择同步转速为1000 r/min的电动机，如下表： 表1 电动机主要性能参数电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min)满载转速（r/min)起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y100L-61.510009402.02.24、 传动比的分配（1） 各轴转速： 轴 轴 轴 卷筒轴 （2） 各轴的输入功率轴 轴 轴 传动装置总传动比的确定及其分配公式和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第12页第15页 共27页 第 5 页 设计及计算过程结果卷筒轴 （3）各轴的输入转矩电动机的输出转矩Td为：轴 轴 轴 卷筒轴 轴号功率P/kw转矩T/（Nm）转速n/(rmin)传动比i效率电机轴1.4815.049401.000.99轴1.4714.89940 5.01 0.95轴1.40 70.771883.710.95轴1.33249.5950.671.000.97卷筒轴1.29242.1550.67表2 运动和动力学参数 共27页 第 6 页 设计及计算过程结果四、齿轮的设计计算1、高速级齿轮的设计1.1选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS 大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS2）精度等级选用8-8-8级精度；3）选小齿轮齿数21大齿轮齿数 取106；误差 4）初选=10 d=0.81.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 （1） 载荷系数 动载系数Kv=1.07齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第76页第98页斜齿圆柱齿轮主要参数：45号钢调质HB1=240HBSHB2=200HBS21106=10d=0.8Kv=1.07 共27页 第7页 设计及计算过程结果齿间载荷分配系统，齿向载荷分配系数则 （2） 查得区域系数 （3） 重合度系数 （4） 螺旋角系数 （5） 弹性影响系数（7）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限应力Hlim1550MPa；大齿轮疲劳强度极限应力Hlim2450MPa； （8）应力循环次数取疲劳寿命系数;（允许有点蚀） (9)接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 Hlim1550MPaHlim2450MPa 共27页 第 8 页设计及计算过程结果取（10）试算小轮分度圆直径d1t（11）实际圆周速度（12）修正载荷系数：按 查得动载系数（13）校正分度圆直径（14）计算法向模数,取（15）中心距 因结构要求，取修正螺旋角 =130则=d=31.54mma=130mm 共27页 第 9 页 设计及计算过程结果（16）计算分度圆直径（17）齿宽 圆整取mm，mm1.3齿根弯曲强度校核 (1)重合度系数 (2)螺旋角系数 (3)当量齿数 (4)齿形系数 (5)应力修正系数 (6)弯曲疲劳极限应力及寿命系数 =40mm=35mm1 共27页 第10页 设计及计算过程结果(7)弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 (8)弯曲应力 结论：强度足够1.4.结构设计大齿轮为自由锻结构，小齿轮为齿轮轴 S=1 共27页 第11页 设计及计算过程结果2.低速级齿轮的设计及其计算2.1选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS 大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS2）精度等级选用8-7-7级精度；3）选小齿轮齿数21大齿轮齿数 ，圆整取78；误差 4）初选=10 d=0.82.2按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 （6） 载荷系数 动载系数Kv=1.07齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第76页第98页斜齿圆柱齿轮主要参数：45号钢调质HB1=240HBSHB2=190HBS2178=10d=0.8Kv=1.07 共27页 第12页 设计及计算过程结果齿间载荷分配系统，齿向载荷分配系数则 （7） 查得区域系数 （8） 重合度系数 （9） 螺旋角系数 （10） 弹性影响系数（13）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限应力Hlim1550MPa；大齿轮疲劳强度极限应力Hlim2450MPa； （14）应力循环次数取疲劳寿命系数;（允许有点蚀） （15）接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 Hlim1550MPaHlim2450MPa 共27页 第 13页 设计及计算过程结果（16）计算分度圆直径（17）齿宽 圆整取=51mm，mm2.3齿根弯曲强度校核 (1)重合度系数 (2)螺旋角系数 (3)当量齿数 (4)齿形系数 (5)应力修正系数 =55mm=51mm 共27页 第14页 设计及计算过程结果(6)弯曲疲劳极限应力及寿命系数 (7)弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1 (8)弯曲应力 结论：强度足够2.4结构设计大齿轮为自由锻结构，小齿轮为自由锻。 S=1共27页 第15页设计及计算过程结果五、轴的设计1、 初步计算轴径 先按式102初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调制处理。输出轴与齿轮连接段，根据表102，取，于是得 轴与齿轮连接，有一个键槽，轴径应增加3%5%，于是得输出轴与联轴器连接段，根据表10-2，取C=107，于是得轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增加3%5%，于是得以轴与齿轮连接段的最小轴径作为设计基准，尽量满足联轴器段的最小轴径要求。所以取 轴的计算和有关公式皆引自机械设计第137151页 共27页 第16页 设计及计算过程结果2、 轴的结构设计 1、输出轴的初步设计如下图（1）装配方案是：左端:大齿轮、挡油板、左端轴承、调整垫片、端盖依次从大齿轮向左安装；右端:挡油板、右端轴承、调整垫片、端盖、密封圈、联轴器依次从挡油板向右安装。（2）轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（ 38）mm，否则可取（13）mm。 （3）轴的轴向尺寸： 轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离13mm，靠近轴肩处的距离应大于等于5mm。 2、中间轴的初步设计如下图 共27页 第17页 设计及计算过程结果（1）装配方案是：左端：小齿轮、挡油板、左端轴承、调整垫片、端盖依次从小齿轮向左安装；右端：大齿轮、挡油板、右端轴承、调整垫片、端盖依次从大齿轮向右安装。（2）尺寸设计准则同输出轴。3、 输入轴的初步设计如下图（1）装配方案是：左端：挡油板、左端轴承、调整垫片、端盖依次从挡油板向左安装。右端：挡油板、右端轴承、调整垫片、透盖、密封圈、联轴器依次从挡油板向右安装；（2）尺寸设计准则同输出轴。3、 输出轴的弯扭合成强度计算由输出轴轴承处轴的直径d=45mm,查机械设计指导手册得到应使用轴承型号为30209E，D=85mm，B=19mm。 共27页 第18页 设计及计算过程结果1、计算齿轮受力：螺旋角： 分度圆直径： 大齿轮受力：转矩：T2=70770Nmm 圆周力： 径向力：轴向力：2、计算轴承反力水平面： 垂直面： 3、画出水平面弯矩图Mxy，垂直面变矩Mxz图，和合成弯矩图4、画出轴的转矩T图，T=70770Nmm 共27页 第19页 设计及计算过程结果 共27页 第20页 设计及计算过程结果5、轴材料为45刚，调制处理，查得，用插值法查得 5、 画当量弯矩M图 ,由图可知，在小齿轮剖面处为最危险截面，其最大当量弯矩为：d=28.75mm47mm,强度满足结论：轴合格。轴的强度计算公式和有关数据皆引自机械设计第142157页45号钢调质 共27页 第21页 设计及计算过程 结果六、键的选择校核1.键的选择，根据轴径和轴的长度选择键，这里都选择普通平键输入轴：联轴器段轴径20，选键 6632中间轴：大齿轮配合段轴径33，选键 10840小齿轮配合段轴径35，选键 10850输出轴：大齿轮配合段轴径48，选键 14956联轴器段轴径35，选键10840 2.键的校核由于静连接，取，输入轴，键的接触长度 所传递的转矩为 中间轴，键的接触长度 能传递的转矩为输出轴，联轴器段键的接触长度 能传递的转矩为输出轴，大齿轮配合段键的接触长度 能传递的转矩为： 校核通过结论：键安全键的选择引自机械设计课程设计指导手册第189页 共27页 第22页 设计及计算过程结果七、轴承的校核1、基本寿命 四年二班 2、输出轴寿命校核轴承型号为圆锥滚子轴承30209E,其尺寸为dDB=458519。计算轴承的轴向载荷的基本额定动载荷Cr=38.5KN,基本额定静载荷Cor=28.5KN， (1)求支反力力转矩：T2=70770Nmm 圆周力： 径向力：轴向力：(2)轴向载荷：(3)径向载荷(3)当量载荷 X=0.44 Y=1.354)计算寿命结论：轴承合格滚动的计算公式和数据皆引自机械设计第159173页 共27页 第23页 设计及计算过程结果八、联轴器的选择及校核1、电动机与输入轴之间： 为了减小启动转矩，减小转动惯量和良好的减震性能，采用弹性柱销联轴器。 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。查得电机轴外伸直径D=20mm，选HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为315Nm，半联轴器的孔径d=20mm，半联轴器长度L=38mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为36mm。2、 输出轴与卷筒轴之间：选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630Nm，半联轴器的孔径d1=35mm，半联轴器长度L=60mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为58mm。3.、联轴器校核结论，联轴器安全。联轴器的选择和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第126130页 共27页 第24页 设计及计算过程结果九、密封与润滑 一、 齿轮采用浸油润滑，由机械设计课程设计指导手册表18-2查得选用普通工业齿轮油，第一级大圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高。由于第二级大圆柱齿轮圆周速度，可以利用脂润滑轴承，。二、润滑油的选择齿轮选用普通工业齿轮油（SH 0537-1992）轴承选用滚珠轴承脂（SY 1514-1982）。四、密封方法的选取轴端透盖根据润滑方式和轴径选择橡胶密封，检查减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油，剖分面涂以水玻璃。减速器的润滑和密封引自机械设计课程设计指导手册第3839页以及机械设计课程设计图册第 82页 共27页 第25页 设计及计算过程结果十、减速器附件及说明1窥视孔盖窥视孔盖的规格为160150mm。在减速器箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件的啮合情况、润滑状况、接触斑点级齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够大小，以便手能深入操作。平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。2放油螺塞螺塞规格为，放油孔的位置应在油池的最低处，并安装在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。螺塞材料采用Q235。3油标油标选用M16杆式油标，油标尺常放置在便于观测减速器油面级油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件附近。长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面常装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4通气器减速器在运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器密封极为不利。为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。5起盖螺钉箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装与其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为45。6定位销为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端安置一个圆锥定位销，设置在不对称位置。定位销圆公称直径可取，为箱座，箱盖凸缘联接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利于安装。7起吊装置选用M10的吊环螺钉，装在箱盖上，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊运轻型减速器。