WD-5A胶带输送机的传动装置.doc

20 1 12 机械设计课程设计机械设计课程设计 计算说明书计算说明书 东北大学机械东北大学机械 0303 班班 周永胜周永胜 学号 学号 20031799 指导教师指导教师 陈良玉 陈良玉 2006 年年 3 月月 23 日日 20 1 12 目录目录 一 设计任务书一 设计任务书 1 二 电动机的选择计算二 电动机的选择计算 1 三 传动装置的运动和动力参数的选择和计算三 传动装置的运动和动力参数的选择和计算 2 四 传动零件的设计计算四 传动零件的设计计算 2 五 轴的设计计算五 轴的设计计算 6 六 滚动轴承的选择和寿命计算六 滚动轴承的选择和寿命计算 6 七 键联接的选择和验算七 键联接的选择和验算 7 八 选择联轴器八 选择联轴器 8 九 九 减速器的润滑及密封形式选择减速器的润滑及密封形式选择 8 十 参考材料十 参考材料 9 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 一 设计一 设计任务书任务书 1 题目 题目 WD 5 A 胶带输送机的传动装置胶带输送机的传动装置 2 设计数据 设计数据 滚筒圆周力带速滚筒直径滚筒长度 F 2100NV 0 6m sD 320mmL 450mm 3 工作条件 工作条件 工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量 8 年2 班 清洁 平稳小批 二 电动机的选择计算二 电动机的选择计算 1 选择电动机系列 选择电动机系列 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机 封闭式结构 电 压 380V Y 系列 2 选择电动机功率 选择电动机功率 卷筒所需有效功率 PW F V 1000 2100 0 6 1000 1 26kw PW 1 26kw 传动装置总效率 筒 蜗 链 承 3 联 0 66 0 66 其中 按表 4 2 9 取 滚筒效率 筒 0 96 蜗杆传动效率 蜗 0 8 链条传动效率 链 0 92 圆锥滚子轴承效率 承 0 98 联轴器效率 联 0 993 所需电动机功率 PR PW 1 26 0 66 1 91kw PR 1 91kw 查表 4 12 1 选 Y100L1 4 型 额定功率 2 2kw 同步转速 1420r min 满载转速 n0 1420r min 查表 4 12 2 知电动机中心高 H 90mm 外伸轴段 D E 24mm 50mm D E 24mm 50mm 3 分配传动比 分配传动比 滚筒轴转速 nW 60v D 60 0 6 0 32 35 83r min nW 35 83r min 传动装置总传动比 i n0 nW 1420 35 83 39 63 i 39 63 据表 4 2 9 取 i链 2 则 i蜗 i i链 38 2 2 19 815 i蜗 19 815 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 三 传动装置的运动和动力参数的选择和计算三 传动装置的运动和动力参数的选择和计算 0 轴 电动机轴 P0 Pr 1 91kw n0 1420 r min T0 9 55 P0 n0 12 85N m 1 轴 减速器高速轴 P1 P0 联 1 89663kw n1 n0 1420r min T1 9 55 P1 n1 12 76N m 2 轴 减速器低速轴 P2 P1 蜗 承 1 487kw n2 n1 i蜗 71 66r min T2 9 55 P2 n2 198 17N m 3 轴 传动滚筒轴 P3 P2 链 承 1 34kw n3 n2 i链 35 83r min T3 9 55 P3 n3 357 16N m 各轴运动及动力参数各轴运动及动力参数 轴序号轴序号功率功率 P kw 转速转速 n r min 转矩转矩 N m 传动形式传动形式传动比传动比效率效率 01 91142012 85 联轴器1 00 993 1 89663142012 76 蜗杆传动19 8150 784 1 48771 66198 17 1 3435 83357 16 链传动2 00 9016 四 传动零件的设计计算四 传动零件的设计计算 1 蜗轮蜗杆的设计计算蜗轮蜗杆的设计计算 1 选择材料 选择材料 蜗杆用 45 钢 考虑到效率高些 耐磨性好些 蜗杆螺旋面进行表面淬火 硬度为 45 55HRC 蜗轮用铸锡青铜 ZCuSn10Pb1 金属模铸造 为节约贵金属 仅齿圈用贵金属制成 轮芯用铸铁 HT200 制造 2 确定蜗轮齿数 确定蜗轮齿数 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 按 i 19 815 蜗杆头数 Z1 2 Z2 i Z1 39 63 取 Z2 40 3 按蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计计算 按蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计计算 a 确定作用在蜗轮上的转矩 T2 按 z1 2 蜗 0 8 20 1 12 b 则 T2 9 55 p2 n2 198 17N m Z1 2 z2 40 c 确定载荷系数 K T2 198 17N m 由表 6 6 中选取使用系数 KA 1 取载荷分布系 K 1 K 1 KA 1 由于蜗轮转速为 52 83r min 蜗轮的圆周速度可能较小 Kv 1 05 v2 3m s 故选动载荷系数 Kv 1 05 于是 K 1 05 K KA K Kv 1 05 c 确定许用接触应力 H 由表 6 7 中查得 H 268N mm2 应力循环次数 N 60 j n2 Lh 60 1 71 66 16 300 8 1 65 108 N 1 65 108 H H 107 N 1 8 268 107 1 65 108 1 8 H 188 76N mm2 188 76N mm2 H 268N mm2 d 确定模数 m 及蜗杆分度圆直径 d1 青铜蜗轮与钢蜗杆配对时 ZE 160 N mm2 1 2 有 m2d1 K T2 496 Z2 H 2 897 95mm3 由表 6 2 取 m 5 d1 50mm m2d1 1250mm3 m 5 d1 50mm e 验算蜗轮的圆周速度 V2 V2 m Z2 n2 60 1000 0 75m s 3m s V2 0 75m s 故取 Kv 1 05 是合适的 4 分度圆直径 分度圆直径 d1 d2 及中心矩及中心矩 a 蜗杆分度圆直径 d1 50mm d1 50mm 蜗轮分度圆直径 d2 m Z2 200mm d2 200mm 中心矩 a d1 d2 2 125mm a 125mm 取实际中心矩 a 125mm 则蜗轮不需变位 5 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 由表 6 8 按 Z2 40 查得 YFa 2 26 由表 6 9 查得 F 56N mm2 则许用弯曲应力为 F F 106 N 1 9 31 75N mm2 F 31 75N mm2 蜗杆分度圆柱导程角 tan Z1 m d1 0 2 故 11 31 得 F 1 53 K T2 cos YFa d1 d2 m F 7 05N mm2 7 05 mm2 F 31 75N mm2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度足够 6 蜗杆 蜗杆 蜗轮各部分尺寸计算蜗轮各部分尺寸计算 a 蜗杆 齿顶高 ha1 ha m 5mm 齿根高 hf1 ha c m 6mm 齿高 h1 ha1 hf1 11mm 分度圆直径 d1 50mm 齿顶圆直径 da1 d1 2ha1 60mm 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 齿根圆直径 df1 d1 2hf1 38mm 蜗杆轴向齿矩 Px m 15 7 mm 蜗杆齿宽 b1 8 0 06 Z2 m 25 100mm b 蜗轮 齿顶高 ha2 ha x2 m 5mm 齿根高 hf2 ha c x2 m 6mm 齿高 h2 ha2 hf2 11mm 分度圆直径 d2 m Z2 200mm 喉圆直径 da2 d2 2ha2 210mm 齿根圆直径 df2 df 2hf2 188mm 齿宽 b2 0 7da1 42mm 取 b2 42mm 齿宽角 2arcsin b2 d1 114 28o 顶圆直径 de2 da2 1 5m 217 5mm 取 de2 218mm 7 热平衡计算 热平衡计算 a 滑动速度 Vs Vs V2 sin 3 215 m s b 当量摩擦角 v 按 Vs 3 215m s 由表 6 10 得 v 2o06 c 传动效率 0 955tan tan v 0 8 d 箱体所需散热面积 按自然通风计算取 kd 17w m2 oC 油的工作温度 t 80oC 周围空气温度 t0 20oC 则 A 1000 P1 1 kd t t0 0 218m 2 A 0 218m 2 8 精度及齿面粗糙度的选择 精度及齿面粗糙度的选择 由表 6 1 按 V2 0 60m s 为一般动力传动 取精度等级 为 8 级 标准为 8c GB10089 88 蜗杆齿面粗糙度 Ra1 3 2 m 蜗轮齿面粗糙度 Ra2 3 2 m 9 润滑油的选择 润滑油的选择及装油量的计算及装油量的计算 A 润滑油牌号的选择 力 速度因子 T2 a3n1 114 3N min m 114 3N min m 由图 6 16 查得 40oC 运动粘度为 290mm2 s 再由表 6 12 选 G N320w 蜗轮蜗杆油 B 装油量的计算 蜗杆浸油深度为 0 75 1 0 h h 为蜗杆的螺牙高或全齿 高 同时油面不能超过蜗杆轴承最低位置滚动体的中心 2 滚子链传动滚子链传动 1 确定链轮齿数 确定链轮齿数 由 i 2 348 设链速 V 0 6 3m s 选 Z1 17 Z2 40 2 选定链型号 确定链节矩 选定链型号 确定链节矩 p Po KA KZ p Kp 0 89kw 其中由表 4 6 得 KA 1 由图 4 12 得 KZ 0 88 由表 4 7 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 按单排链考虑 Kp 1 由 P0 0 89kw 及 n1 96 8r min 由图 4 10 选定链型号为 No 10A p 15 875mm p 15 875mm 3 验算链速 验算链速 V Z1 n1 p 60 1000 0 435m s V 0 435 m s V 0 435 e 查表 9 10 得 X1 0 4 Y1 1 6 由 A2 RC e 查表 9 10 得 X2 0 4 Y2 1 6 查表 9 11 按传动装置查取 fd 1 2 根据合成弯矩图 取 fm1 fm2 1 按 P 取值 则 1 P1 fd fm1 X1 R1 Y1 A1 2636N P1 2636N 5 计算轴承寿命 计算轴承寿命 因为 P1 P2 故按 P1计算 查表 9 8 ft 1 由于是滚子轴承 故寿命系数取值为 10 3 L10h ft C P 10 3 106 60 n 49974h L10h 49974h 由表 9 9 查得 L 10h 25000H 由 L10h L 10h可知 轴承满足使用要求 2 蜗轮轴承寿命计算蜗轮轴承寿命计算 蜗轮轴承 选用圆锥滚子轴承 代号 30307 周永胜 课程设计说明书 20 1 12 d 35mm D 80mm 作用于蜗轮的圆周力 径向力 轴向力为 圆周力 Ft 1416N 轴向力 Fa 300N 径向力 Fr 671015N 转速 n 96 8r min 1 计算轴承的径向支反力 计算轴承的径向支反力 水平支反力 RBH Ft 2 990 85N RDH Ft 2 990 85N 垂直支反力 RBV 566N RDV 266N 合成支反力 R1 RB 906N R2 RD 756N 2 计算派生轴向力 计算派生轴向力 S 由表 9 12 S R 2 Y 查表 9 7 30210 轴承的 Y 1 9 C 62200N e 0 31 S1 246N S1 R1 2 Y 246N S2 R2 2 Y 202N S2 202N 3 求轴承的轴向载荷 求轴承的轴向载荷 A 由结构知 FA Fa 671 15N A1 max S2 FA S1 870N A2 max S1 FA S2 433N 4 计算轴承的当量动载荷 计算轴承的当量动载荷 P 由 A1 R1 0 96 0 31 查表 9 10 X1 1 Y1 0 由 A2 R2 0 57 e 0 31 查表 9 10 X2 1 Y2 0 查表 9 11 按传动装置查取 fd 1 根据合成弯矩图 取 fm 1 5 P1 fd fm X1 R1 Y1 A1 1646 6N P2 fd fm X2 R2 Y2 A2 1360 8N 按静强度计算 P 0 5R YA 由 P R 得取 P R 1646 6 5 计算轴承的寿命 计算轴承的寿命 因为 P2TC 许用转速 n 5700r mm n0 轴孔直径 dMIN 22mm dMAX 24mm 取减速器高速轴外伸段轴径 d2 22mm d1 24mm d2 22mm d1 24mm 周永胜 课程设计说明书 20 1