课程设计：铸钢车间型砂传送带传动装置设计.doc

设计任务要求：1. 题目：铸钢车间型砂传送带传动装置设计。2. 任务：1） 减速箱装配图（0号）1张2） 低速轴工作图（3号）1张3） 大齿轮工作图（3号）1张4） 设计计算说明书 .1份3. 时间：2008年1月7日至2008年1月24日4. 传动方案：5. 设计参数：1）传送速度V=0.81m/s 2）鼓轮直径D=350mm3）鼓轮轴所需扭矩T660N.m6. 其他条件：工作环境通风不良、单向运转、双班制工作、使用期限为8年、小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。一、 传动装置总体设计方案：1.1传动方案介绍传动装置平面布置简图 本装置使用V带传动和两级齿轮传动减速，V带传动设置在高速级，齿轮传动设置在低速级。将V带传动设置在高速级是因为：a) 主要由于V带传动能力小，把它布置在高速级，速度快，转矩小，有利于结构紧凑；b) V带在高速级有利于发挥其传动平稳，吸震缓冲，减少噪声的作用；c) V带在高速级更能起到过载保护的作用；d) V带结构工艺简单，精度容易保证。选用两级齿轮传动减速是因为根据工作要求，采用双级闭式软齿面斜齿圆柱齿轮转动。双级传动工艺简单，效率高，精度容易保证。固工作环境有粉尘，使用闭式传动。斜齿轮承载能力，传动平衡，软齿面能简化齿轮的加工工艺。综上所述，本方案从设计任务书所给定的条件来看具有合理性，可行性。1.2电动机选择：1.2.1电动机类型选择： 按电动机类型和结构形式选用一般用途的Y（IP44）小型三相异步电动机工业上一般运用三相交流电源，无特殊要求应选三相交流异步电动机。最常用的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。其中Y（IP44）小型三相异步电动机为一般用途笼型封闭自扇冷式电动机，具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点，B级绝缘，可采用全压式或降压起动。该电动机的工作条件为：环境温度-15+40摄式度，相对湿度不超过90%，海拔高度不超过1000m，电源额定电压380V，频率50HZ，常用于对起动性能、调速性能及转差率均无特殊要求的机器或设备，如金属切削机床、水泵、鼓风机、运输机械和农业机械等。1.2.2 所需功率以及额定功率为了估计传动装置的总传动比范围,以便选择合适的传动机构和拟定传动方案,可先由已知条件计算鼓轮的转速nw 即 nw=601000v（D）=6010000.81（350）=44.1996 r/min一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机。因此传动装置总传动比约为23或35。根据传动比数值，可拟定出以双级传动为主的多种传动方案。如图一所示 我们选用这一传动方案,其结构较为简单，制造成本也较低电动机容量确定：初选1000r/min或1500r/min的电动机为原动机，传动装置总传动比约2335。a) 工作机所需功率: b) 电动机输出功率为传动装置总效率为 式中：分别为V带传动、滚动轴承、圆柱齿轮传动、弹性联轴器传动的传动效率。（参考1p7表2-4）取c)电动机额定功率Ped（参考1p196表20-1选取电机额定功率）1.2.3电动机转速确定： 一般常选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。对计算齿轮传动比方便。 一般传动装置的传动比允许差可按4%考虑。 参考1p4表2-1选取传动比 V带传动比 单级圆柱斜齿轮传动比范围 因为i总36 所以电动机转速n3644.1996=1591.2r/min可见同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min的电动机均符合。1) 电动机型号确定初选：电机型号额定功率（Kw）转速(r/min)总传动比Y160M1-8472016.06Y132M1-6496021.72Y112M-44144032.58可见第三种方案传动比较适合，传动装置的尺寸适中，因此选用：转速为同步转速为1500 r/min 的Y112M-4型电动机电动机尺寸：电动机的外型及安装尺寸 查书2/P197 表20-2 电动机型号尺寸HABCDEFGDGKABADACHDAABBHALY112m1121901407028608724122451901152655018015400电动机外形示意图 1.3 传动比分配1.3.1总传动比：电动机满载转速传送带鼓轮轮速传动装置的总传动比为：1.3.2各级传动比分配及其说明 各级传动比如何取值，是设计中的一个重要问题。分配传动比时通常应考虑以下几个方面：(1) 各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内，不应超过最大值，以利发挥其性能，并使结构紧凑。(2) 应使各级传动的结构尺寸协调、匀称。例如，由V带传动和齿轮传动组成的传动装置，V带传动的传动比不应过大，否则会使大带轮半径超过减速器的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难。(3) 应使传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻。(4) 在减速器设计中常使各级大齿轮直径相近，以使大带轮有相接近的浸油深度。(5) 应避免传动零件之间发生干涉碰撞。一般传动装置的传动比允许差可按4%考虑。取V带传动比，使大带轮不致过大。齿轮传动比分别为且按照设计经验：故得：1.4各轴转速转矩及输出功率：1) 各轴转速：电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，中间轴为II轴，低速轴为III轴，鼓轮轴为轴。 2) 各轴输入功率以及输出功率： 3) 各轴转矩：1.5联轴器选择：减速器常通过联轴器与电动机轴、工作机轴相联接。联轴器的选择包括联轴器的类型和尺寸（或型号）等的合理选择。联轴器的类型应根据工作要求决定。联接电动机轴与减速器高速轴的联轴器，由于轴的转速较高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴与工作机轴联用的联轴器，由于轴的转速较低，传递的转矩较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移，因此常选用刚性可移式联轴器，例如滚子链联轴器、齿式联轴器。对于中。小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不很大时，也可选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。因为鼓轮轴与III轴在最终安装时很有可能出现相对位移，所以选用能补偿两轴位移的联轴器，根据工作情况，定为弹性柱销联轴器。 根据工作情况 由1表得 17-4 选用HL4型弹性柱销联轴器联轴器外形示意图 联轴器的外形及安装尺寸型号公称扭矩许用转速轴孔直径轴孔长度DHL4（Nm）（r/min）（mm）（mm）（mm）125040004584195转动惯量许用补偿量(kgm2)轴向径向角向3.41.50.15030二、 各级传动设计：2.1 V带传动带轮传动设计计算（1）确定计算功率：参考2p156表8-7按带式输送机，每天工作16小时，重载启动得KA=1.3Pca=KAP=1.33.577=4.6501kw（2）选择V带的带型根据转速n0=144.r/min Pca=4.6501kw 参考2P157图8-11 选择A型带（3）确定带轮的基准直径并验算带速Va)选小带轮的基准直径由参考2P155表8-6和P157表8-8 得 =106mmb)验算带速v c)计算大带轮的基准直径 查参考2P157表8-8取系列值=224mm（4）v带基准长度Ld和中心距 初选中心距：参考2p146表8-2取A型带Ld=2240mmc)计算实际中心距a（5）计算小带轮上的包角 （6）计算带的根数z a)计算单根V带额定功率Pr 根据n0=1440r/min d d 1=106mm A带 参考2p152表8-4a 取P0=1.45kw 根据n0=1440r/min i=2.2 A型带参考2p153表8-4b 取kw参考2p155表8-5 由= 取参考2p146表8-2 由 Ld=2240mm 取 b)计算V带根数 故取4根带（7）计算单根V带的初压力最小值F0 min参考2p149表8-3 得 取q=0.1kg/m 初拉力： 应使带的实际初拉力F0 F0min （8）计算压轴力Fp 压轴力的最小值V带设计汇总：V带传动主要传动参数带型选择：选择A型带基准直径：d1=106mm d2=224mm带速：V7.99m/s基准长度：Ld=2240mm包角=172v带根数：z4压轴力的最小值：2.1.2 带轮结构 小带轮与大带轮的结构示意图2.2齿轮传动设计2.2.1传动设计计算高速级设计1材料选择 齿面类型根据条件，传递功率不大，尺寸特殊要求，故为降低成本，拟按软齿面传动设计。 材料 两对齿轮统一采用45钢制造，调质处理，齿面硬度为 HBS1=260，HBS2=2202齿轮许用应力 齿轮的接触疲劳强度极限 查参考2p209图1021（d）,按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得， 齿轮的弯曲疲劳强度极限查参考2p208图1020 （c），按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，=450MPa=430MPa 安全系数S 设可靠度99% 取接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数=1.26. 接触强度寿命系数按齿面及作用次数 j=1预期寿命 h小齿轮转速 大齿轮转速 小齿轮应力变化次数 大齿轮应力变化次数 查参考2207图10-19,按 = 得 弯曲强度寿命系数.查参考2p206图10-18，按 = 齿轮的许用接触应力 齿轮的许用弯曲应力 三、精度等级及设计参数的选定 精度等级估计齿轮圆周速度v及单位计算载荷Pca均不大，故初选8级精度。 齿数Z根据工作环境通风不良，取软齿面传动，试取： 螺旋角 初取 齿宽系数 d查参考2p205表 10-7 按软齿面，两支承相对小齿轮为不对称布置，取=1.1三、 按齿面接触强度要求试设计 传递转矩 T1 载荷系数试取 齿数比 u 端面重合度 查参考2p215图 10-26， 按，, 得故， 弹性影响系数 查参考2p215图 10-26 ，按钢制齿轮，得， 区域系数 查参考2p217图 10-30 ，按，得（7）计算将以上相关数据以及 得：五 修正设计（1）有关数据齿轮圆周速度法向模数 全齿高 设计齿宽 圆周分力 （2）使用系数查参考2p193表10-2 按工作平稳，电动机驱动，得 （3）动载系数查参考2p194图10-8 按8级精度 得 （4）齿间载荷分配系数查参考2p195表10-3 按软齿面斜齿轮8级精度 得 （5）齿间载荷分布系数查参考2p196表10-4按软齿面8级精度非对称布置 得 查参考p198图10-13按 得（6）载荷系数K（7）修正 六 按齿根弯曲强度要求设计 （1）齿形系数查参考2p200表10-5 按 得（2）应力校正系数查参考2p200表10-5按 得（3）螺旋角影响系数查参考2p216图10-28按 得（4）计算将以上相关数据以及得七 几何尺寸计算为满足两种强度要求 取（1）齿数Z（2）中心距mm取整 （3）螺旋角与初选值接近 故无须重算（4）分度圆直径d（5）齿宽B按设计齿宽 取八 验算 故单位计算载荷齿轮圆周速度查参考2p210图10-22a 按 应取精度等级8-7-7与初选精度相符。低速级设计1材料选择 齿面类型根据条件，传递功率不大、且尺寸无特殊要求，故为了降低成本，拟按软齿面传动设计。 材料 两对齿轮统一采用45钢制造，调质处理，齿面硬度为 HBS1=260，HBS2=2202齿轮许用应力 齿轮的接触疲劳强度极限 查参考2p209图1021（d）,按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得， 齿轮的弯曲疲劳强度极限查参考2p208图1020 （c），按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，=450MPa=430MPa 安全系数S 设可靠度99% 取接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数=1.26. 接触强度寿命系数按齿面及作用次数 j=1预期寿命 hr小齿轮转速 大齿轮转速 小齿轮应力变化次数 大齿轮应力变化次数 查参考2207图10-19,按 = 得 弯曲强度寿命系数.查参考2p206图10-18，按 = 齿轮的许用接触应力 齿轮的许用弯曲应力 三、精度等级及设计参数的选定 精度等级估计齿轮圆周速度v及单位计算载荷Pca均不大，故选8级精度。 齿数Z根据工作环境通风不良，取软齿面传动，初取： 螺旋角 初取 齿宽系数 d查参考2p205表 10-7 按软齿面，两支承相对小齿轮为不对称布置，取=1.1四、 按齿面接触强度要求试设计 传递转矩 T1 载荷系数试取 齿数比 u 端面重合度 查参考2p215图 10-26， 按，, 得故， 弹性影响系数 查参考2p215图 10-26 ，按钢制齿轮，得， 区域系数 查参考2p217图 10-30 ，按，得（7）计算将以上相关数据以及 得：五 修正设计（1）有关数据齿轮圆周速度法向模数 全齿高 设计齿宽 圆周分力 （2）使用系数查参考2p193表10-2 按工作平稳，电动机驱动，得（3）动载系数查参考2p194图10-8 按8级精度 得 （4）齿间载荷分配系数查参考2p195 表10-3按软齿面斜齿轮 8级精度 得 （5）齿间载荷分布系数查参考2p196表10-4按软齿面8级精度非对称布置 得 查参考2p198图10-13按 得（6）载荷系数K （7）修正 六 按齿根弯曲强度要求设计 （1）齿形系数查参考2p200表10-5 按 得（2）应力校正系数查参考2p200表10-5按 得（3）螺旋角影响系数查参考2p216图10-28按 得（4）计算将以上相关数据以及得七 几何尺寸计算为满足两种强度要求 取（1）齿数Z（2）中心距mm取整 （3）螺旋角与初选值接近 故无须重算（4）分度圆直径d（5）齿宽B按设计齿宽 取八 验算 故单位计算载荷齿轮等。圆周速度查参考2p210图10-22a 按 应取精度等级8-7-7与初选精度相符。齿轮材料以及设计主要参数列表：1234材料45钢调质45钢调质45钢调质45钢调质表面硬度260HBS220HBS260HBS220HBS齿数241102582螺旋角13.8313.8314.7914.79模数2233齿宽60559085中心距138166齿轮圆周速度1.70.59修正传动比4.5833.282.2.2齿轮结构设计：根据表92 齿轮1齿轮3做成齿轮轴。2、4 两个大齿轮使用腹板式结构（如图a）。齿轮几何尺寸（详见低速级从动齿轮零件工作图）2.3各轴得传动功率，转矩，转速项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III鼓轮轴IV转速r/min1440682.46148.9145.4045.40功 输入(kw) 率 输出(kw)X3.4163.283.153.0563.5773.3823.2483.119X转输入(Nm)矩输出(Nm)X47.8210.36662.61642.8423.72247.326208.303656.09X传动比2.114.5833.281效率0.945450.96030.96030.98三 .轴及轴毂连接：3.1 减速器各轴结构设计3.1.1低速轴1) 选材：由于此轴与4号齿轮相连接，因此材料与4号齿轮材料相同，采用45钢 调质220HBS2) 确定轴伸直径d：已知低速轴上的功率，转速，由参考2p370表15-3，45钢的值：103126低速轴基本上只受扭矩作用取=103 轴伸上有一个键槽在原本的计算直径上要增加5%轴要与联轴器匹配查参考1p160表17-1，要符合标准轴伸直径系列取3) 确定各轴段直径：轴上装联轴器，与联轴器的内孔直径一致。轴上装密封元件和轴承盖，与唇形密封圈内径一致。装滚动轴承，因此与初选深沟球轴承6212内径一致。定位轴肩，由轴承的安装尺寸决定。用以对齿轮的轴向固定。安装齿轮，取系列值。 装滚动轴承，因此与初选深沟球轴承6212内径一致。4) 确定各轴段长度： 由联轴器孔长度有关 考虑起螺柱的空间由轴承宽确定由齿轮到箱体内壁的距离确定 定位轴肩，只要有一定适当长度即可由齿轮宽度确定由轴承宽确定5) 低速轴尺寸图：（详见轴的零件工作图）3.1.2中间轴（略）3.1.3高速轴（略）3.2减速器各轴强度验算3.2.1减速器低速轴强度验算A 受力分析1）低速轴受力简图2）低速轴从动齿轮上的啮合分力（以右旋齿轮为例）已知：， 3）支反力计算两滚动轴承中心线之间的距离和轴承中心与齿轮中心之间的距离为（1）垂直面支承反力得 （2）求水平面上的支反力得 4）弯矩计算 （1）垂直面上的弯矩 （2）水平面上的弯矩 （3）合成总弯矩5）轴的传递扭矩B 危险截面的确定齿轮宽度中点处的截面C承受最大弯矩可视为该轴的危险截面：该截面直径该截面承受弯矩该截面的承受转矩C 按弯扭合成强度条件校核认为轴的弯曲应力是对称循环变应力，转矩产生的扭切应力为脉动循环。取折合系数=0.6 轴的材料选用45钢调质处理 查参考2p362由表15-1得 查参考(2)p15-4 符合弯扭强度要求。3.2.2中间轴（略）3.2.3高速轴（略）3.3键的设计及低速轴齿轮联接键联接工作能力验算：1） 键的设计a) 高速轴与带轮联接键已知：（轮缘宽度），, 键的类型：A型键确定键的尺寸：由参考1P140 表 14-1 得：b=8mm，h=7mm根据L系列，取 LB L取为32 mm工作长度 l=Lb=32-8=24mmb) 中间轴与齿轮联接键已知 键的类型：A型键确定键的尺寸：由参考1P140 表 14-1 得：b=14mm，h=9mm根据L系列，取 LB L取为45mm工作长度 l=Lb=45-14=31mmc) 低速轴与齿轮联接键已知 键的类型：A型键确定键的尺寸：由参考1P140 表 14-1 得：b=20mm，h=12mm根据L系列，取 LB L取为70mm工作长度 l=Lb=70-20=50mmd) 低速级与联轴器联接键已知：（联轴器宽度），, 键的类型：A型键确定键的尺寸：由参考1P140 表 14-1 得：b=14mm，h=9mm根据L系列，取 LB L取为70 mm工作长度 l=Lb=70-14=56 mm2） 低速级与联轴器键联接工作能力验算：挤压强度验算由（2）表6-2 毂轮材料用钢 得，符合挤压强度要求四.轴承选取：4.1减速器各承选取高速轴选用 6306中间轴选用 6209低速轴选用 6212减速器各轴所用轴承代号及尺寸型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）内径d外径D宽度BD1minD2maxramax高速轴630630721937651中间轴620945851952781低速轴62126011022691011.54.2低速级轴承寿命验算：4.2.1预期寿命要求使用寿命L=8年250天16小时=32000小时4.2.2寿命计算低速轴使用6212型深沟球轴承1） 确定轴承的径向载荷 轴承处的总支反力： 轴承的径向载荷： 2） 确定轴承的轴向载荷1 确定轴上的外加轴向力 =1370N （方向指向轴承1）2 作轴向受力简图3.轴承的轴向载荷 3） 确定轴承的当量动载荷 1 确定载荷系数 查参考(2)p321表13-6，按轻微冲击载荷，取2 确定系数X，Y 查参考（1）p145表15-3得6212轴承 查参考（2）p321表13-5按取e=0.27 按得查参考（2）p321表13-5按取e=0 按得3.计算 4） 寿命计算1. 相关参数取查参考（1）p145表15-3得6212轴承按常温工作，取按球轴承，取疲劳指数2. 计算 5） 结论 按，故该轴承选择合适。五、减速器的密封及润滑：1）润滑方式轴承采用脂润滑由参考1P20表3-4得：脂润滑适用于V1.52m/s齿轮减速器。由于齿轮减速器且圆周速度V=1.35m/s2.55.0cm同时在确定最高最低油面时还需考虑两个大齿是否都浸到合适的油量。综合考虑以上两点，油面高度应该在距离箱体内壁底面6.8-9.9cm(能使两个大齿轮充分润滑)3）减速器各处密封方式内密封：由于轴承用油润滑，为了防止齿轮捏合时挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油盘。外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外伸段与端盖间隙进入箱体，所以选用唇型密封圈。六、箱体部件及其附件：1） 箱体采用HT200铸造箱体，水平剖分式箱体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。箱体主要结构尺寸名称符号尺寸关系箱座壁厚=8mm箱盖壁厚11=9.6mm箱体凸缘厚度b，b1，b2箱座b=1.5=12mm箱盖b1=1.5=12mm箱底座b2=2.5=20mm加强肋厚m，m1箱座m=0.85=7mm箱盖m=0.85=7mm地脚螺钉直径df0.036a+12=18.39 （M20）地脚螺钉数目nn=4轴承旁联接螺栓直径d1d1=0.75df=13.79 取（M16）箱盖、箱座联接螺栓直径d2(0.50.6) df取（M12）轴承盖螺钉直径和数目d3，nd3=8 n=4 d3=12 n=6观察孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4)df 取（M8）df、d1、d2至箱壁外距离C1df: C1=26mmd1: C1=22mmd2: C1=16mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2df: C2=24mmd1：C2=20mmd2: C2=14mm轴承旁凸台高度半径R1R1= C2=20mm箱体外壁至轴承座端面的距离l1l1=C1+C2+(68)=52mm2） 主要附件a) 窥视孔和视孔盖窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜 窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。 由参考1p80表 9-18 AA1A0BB1B0d4h120150135230260245M66b) 通气器见参考p76表9-8通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。 通气器选M271.5c) 油面指示器用压配式圆形油标，其结构简单。圆形油标上有表示最高及最低油面的刻线。压配式圆形油标选用M161.5 具体数据如下 参考1p78 表9-12 mmdDd1D3HO型密封圈405845551848.73.55d) 放油孔和油塞放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。选M161.5 mmdD0eLlaSd1HM162619.62312317172e) 起吊装置减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。结构简单，加工方便。示意图： 参考p80表 9-20 f) 定位销常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布