课程设计：铸钢车间型砂传送带传动装置设计

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传动方案其中1电动机2V带传动3展开式两圆级柱齿轮减速器4联轴器5底座6传送带鼓轮7传送带5设计参数1）传送速度V081M/S2）鼓轮直径D350MM3）鼓轮轴所需扭矩T660NM6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11传动方案介绍其中1电动机2V带传动3展开式两圆级柱齿轮减速器4联轴器5底座6传送带鼓轮7传送带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；BV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；CV带在高速级更能起到过载保护的作用；DV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。12电动机选择121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。传送速度V081M/S鼓轮直径D350MM鼓轮轴所需扭矩T660NM传动方案展开式而二级圆柱斜齿轮传动电动机类型Y（IP44）小型三相异步电动机其中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1540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。122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NW601000V（D）601000081（350）441996R/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60184196R/MIN35WN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6041930595NWWTKWPB电动机输出功率为总WD传动装置总效率为32总带齿轴承联式中分别为V带传动、滚动轴承、圆柱齿轮传动、弹性,带齿轴承联联轴器传动的传动效率。（参考1P7表24）取095,7,09,8带齿轴承联32054总带齿轴承联57084WDKWPP总C电动机额定功率PEDED（参考1P196表201选取电机额定功率）123电动机转速确定总效率0854总EDKWP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21选取传动比V带传动比24I1单级圆柱斜齿轮传动比范围860I2因为I总36所以电动机转速N3644199615912R/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Y160M1847201606Y132M1649602172Y112M4414403258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1500R/MIN的Y112M4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202尺寸电动机型号HABCDEFGDGKABADACHDAABBHALY112M1121901407028608724122451901152655018015400电动机外形示意图13传动比分配131总传动比电动机型号Y112M4型电动机电动机满载转速140/MINR传送带鼓轮轮速96W传动装置的总传动比为140325796MWI总132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。2I带齿轮传动比分别为且按照设计经验1124I故得1253I带14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。O14/MINRN02654/INWR带1651372379/MIII49INVR总传动比32579I总各级传动比分配12453I带各轴转速I654/MINRI1379/IIR各轴输入功率3416IKWP2各轴输入功率以及输出功率357ODKWP出0416IK带入出82I轴承出入3I齿入出4IKW轴承出入15IP齿入出39I轴承出入06IVIK联入出3各轴转矩950237OONMPTN出出4981II入入95035IIN出出21796IIMPTN入入95058II出出64IIN入入950739IIMPTN出出64IVIVN入15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328IKWP15I06IVK各轴输出功率0357WP82IK4I319IKW各轴转矩27ONMT出4981I入35I出276INM入18IT出04I入6739INM出IV入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174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D（NM）（R/MIN）（MM）（MM）（MM）125040004584195转动惯量许用补偿量KGM2轴向径向角向HL43415015030二、各级传动设计21V带传动带轮传动设计计算（1）确定计算功率PCA参考2P156表87按带式输送机，每天工作16小时，重载启动得KA13PCAKAW（2）选择V带的带型根据转速N0144R/MINPCA46501KW参考2P157图811选择A型带（3）确定带轮的基准直径并验算带速VDA选小带轮的基准直径1由参考2P155表86和P157表88联轴器选取HL4型弹性柱销联轴器带型选择选择A型带基准直径106MM1D224MM2得106MM1DB验算带速V0164079/653/NVMSMS在之间，故带速合适C计算大带轮的基准直径21DIN120632DI查参考2P157表88取系列值224MMD（4）V带基准长度LD和中心距初选中心距02101208524DDDAMBLMAA初选中心距取计算带所需的基准长度参考2P146表82取A型带LD2240MMC计算实际中心距A00285860A（5）计算小带轮上的包角21241735731290DA所以中心距合适（6）计算带的根数ZA计算单根V带额定功率PR根据N01440R/MINDD1106MMA带参考2P152表84A取P0145KW根据N01440R/MINI22A型带参考2P153表84B取KW017P参考2P155表85由172取958K参考2P146表82由LD2240MM取06LRP1450795806149KKW带速V799M/S基准长度LDLD2240MM中心距A860MM包角172V带根数Z4B计算V带根数46501329CARZP故取4根带（7）计算单根V带的初压力最小值F0MIN参考2P149表83得取Q01KG/M初拉力20MIN51348CAPFQVNZVK应使带的实际初拉力F0F0MIN（8）计算压轴力FP压轴力的最小值1MIN0IN1722S2438SIN985PFZV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D1106MMD2224MM带速V799M/S基准长度LD2240MM包角172V带根数Z4压轴力的最小值MIN985PFN212带轮结构小带轮与大带轮的结构示意图压轴力的最小值MIN985PFN22齿轮传动设计221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HBS1260，HBS22202齿轮许用应力HF齿轮的接触疲劳强度极限LIMH查参考2P209图1021（D）,按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，LIM1LI26057HMPA齿轮的弯曲疲劳强度极限FE查参考2P208图1020（C），按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，450MPA1FE430MPA2安全系数S设可靠度99取接触疲劳安全系数，1H弯曲疲劳安全系数126F接触强度寿命系数HNK按齿面及作用次数J1预期寿命HH82503L小齿轮转速164/MINR大齿轮转速21986/IN5R小齿轮应力变化次数9H1002461301LJN次大齿轮应力变化次数82269820次查参考2207图1019,按得193次28次1HNK2弯曲强度寿命系数F查参考2P206图1018，按1930次2N810次12FN齿轮的许用接触应力H11LIM/601/NMPAHSK22LI57H齿轮的许用弯曲应力F11/401/2630FNPAFE224MS三、精度等级及设计参数的选定精度等级160HMPA257140FA23MP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12184581972I取螺旋角初取0齿宽系数D查参考2P205表107按软齿面，两支承相对小齿轮为不对称布置，取11D三、按齿面接触强度要求试设计21312DHEHTUKTZ传递转矩T1417260NM出载荷系数H试取K齿数比U2145ZI端面重合度查参考2P215图1026，按，,得014128,Z12074,8故，1262弹性影响系数EZ查参考2P215图1026，按钢制齿轮，得，189EMPA区域系数H查参考2P217图1030，按，得014243HZ（7）计算将以上相关数据以及得122/1358HMINH代入设计式243126705419401TMD五修正设计（1）有关数据齿轮圆周速度116824014/60TSNDV法向模数110/26NTTCOSCOMMZ全齿高2563TNTH设计齿宽1D4MB圆周分力4T/7210/259FTNT（2）使用系数AK查参考2P193表102按工作平稳，电动机驱动，得125A（3）动载系数V查参考2P194图108按8级精度得14/TMSVV（4）齿间载荷分配系数查参考2P195表103按软齿面斜齿轮8级精度得/12539/467021ATBKFHF（5）齿间载荷分布系数查参考2P196表104按软齿面8级精度非对称布置4,D1TMB得146H查参考P198图1013按得145H41236TH38FBK（6）载荷系数K28AVHH1402TMD125413826AVFFK（7）修正33184006HTTMD六按齿根弯曲强度要求设计2132DZFASFNTCOSYM（1）齿形系数A查参考2P200表105按331/18/4197VCOSCSZ得332/82/49VCOSCS180,FAFAY（2）应力校正系数SA查参考2P200表105按得197VZ28V51,SASAY（3）螺旋角影响系数查参考2P216图1028按01410038D3181457ZTANTAN得7Y（4）计算将以上相关数据以及1222815078106364FASFASFASMXMXY代入设计式得423226730816NCOSMM七几何尺寸计算为满足两种强度要求取14802ND（1）齿数Z110/481/23482NCOSCOSZ取模数取MN2221452109310IZZ取221/456（2）中心距MM0120/210/24138NCOSCOSAM取整38（3）螺旋角1112240138NCOSCOSAZ与初选值接近故无须重算04（4）分度圆直径D11249318NMCOSCOSM2202657Z（5）齿宽B按设计齿宽取1D483B2160M八验算4122736102364808NNCOSCOSTFD法向啮合力故53BLM接触线总长单位计算载荷21675/8NCAKLP齿轮圆周速度1401/60VS查参考2P210图1022A按应取精度等级875/CANV77与初选精度相符。低速级设计1材料选择中心距A138MM实际螺旋角138分度圆直径12493657DM齿宽B160MMB255MM齿轮圆周速度17/VMS选8级精度齿面类型根据条件，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HBS1260，HBS22202齿轮许用应力HF齿轮的接触疲劳强度极限LIMH查参考2P209图1021（D）,按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，LIM1LI26057HMPA齿轮的弯曲疲劳强度极限FE查参考2P208图1020（C），按45钢调质，HBS1260，HBS2220，得，450MPA1FE430MPA2安全系数S设可靠度99取接触疲劳安全系数，1H弯曲疲劳安全系数126F接触强度寿命系数HNK按齿面及作用次数J1预期寿命HRH82503L小齿轮转速149/MINR大齿轮转速214579/IN32R小齿轮应力变化次数8H116060148932061LJN次大齿轮应力变化次数7225790次查参考2207图1019,按得18次27次1HNK2弯曲强度寿命系数F查参考2P206图1018，按18260次2N78910次12FN齿轮的许用接触应力H11LIM/601/NMPAHSK22LI57H齿轮的许用弯曲应力F11/401/2630FNPAFE224MS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1212932596178,6IZ取螺旋角初取04齿宽系数D查参考2P205表107按软齿面，两支承相对小齿轮为不对称布置，取11D四、按齿面接触强度要求试设计21312DHEHTUKTZ传递转矩T151208NM出载荷系数H360HMPA45730FEA4MP试取16HK齿数比U2315ZI端面重合度查参考2P215图1026，按，,得014129,6Z1207,86故，1258弹性影响系数EZ查参考2P215图1026，按钢制齿轮，得，189EMPA区域系数H查参考2P217图1030，按，得014243HZ（7）计算将以上相关数据以及得122/1358HMINH代入设计式5312608496733TMD五修正设计（1）有关数据齿轮圆周速度11489167305/600TSNDV法向模数110/4/196NTTCOSCOSMMZ全齿高253678TNTH设计齿宽1D678MTTB圆周分力53T/10FTNT（2）使用系数AK查参考2P193表102按工作平稳，电动机驱动，得125AK（3）动载系数V查参考2P194图108按8级精度得1043/TMSVV（4）齿间载荷分配系数查参考2P195表103按软齿面斜齿轮8级精度得3/12560/74120ATBFHFK（5）齿间载荷分布系数查参考2P196表104按软齿面8级精度非对称布置746,D1TMB得1458H查参考2P198图1013按得145H958TH3FB（6）载荷系数K2142AVHH15380FF（7）修正33196787HTTMD六按齿根弯曲强度要求设计2132DZFASFNTCOSYKM（1）齿形系数A查参考2P200表105按331/19/4208VCOSCSZ得332/62/467VCOSCS175,FAFAY（2）应力校正系数SA查参考2P200表105按得1208VZ2679V125675,SASA（3）螺旋角影响系数Y查参考2P216图1028按01410038D3819TAN417ZTG得7Y（4）计算将以上相关数据以及1222731508674103FASFASFASMXMXY代入设计式得5232081498NCOSMM七几何尺寸计算为满足两种强度要求取1753ND（1）齿数Z110/75314/25NCOSCOSZ取228,8I取221/35/206（2）中心距MM0120/358/21465NCOSCOSAMZ取整6（3）螺旋角1112325814796NCOSCOSA与初选值接近故无须重算04（4）分度圆直径D1132575149NMCOSCOSMZ22823（5）齿宽B按设计齿宽取1D7584B模数取MN3中心距A166MM实际螺旋角1479分度圆直径34752DM218590MB八验算531220816081753479NNCOSCOSTFD法向啮合力故843BLM接触线总长单位计算载荷32196086/157NCAKLP齿轮等。圆周速度9059/1VS查参考2P210图1022A按应取精度等级883/CAN/VS77与初选精度相符。齿轮材料以及设计主要参数列表222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）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1383138314791479模数2233齿宽60559085中心距138166齿轮圆周速度17059修正传动比4583328齿宽B390MMB485MM齿轮圆周速度059/VMS选8级精度23各轴得传动功率，转矩，转速三轴及轴毂连接31减速器各轴结构设计311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，315IPKW入150/MINNR621ITNM入由参考2P370表153，45钢的值1031260A低速轴基本上只受扭矩作用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/MIN1440682461489145404540X34163283153056功输入KW率输出KW3577338232483119XX478210366626164284转输入NM矩输出NM237224732620830365609X传动比21145833281效率0945450960309603098低速轴选材45钢调质220HBS取1030A轴伸上有一个键槽在原本的计算直径上要增加5133MIN01550044PDM轴要与联轴器匹配查参考1P160表171，要符合标准轴伸直径系列1D1取145D3确定各轴段直径轴上装联轴器，与联轴器的内孔直径一致。1M轴上装密封元件和轴承盖，与唇形密封圈内径一致。25D装滚动轴承，因此与初选深沟球轴承6212内径一致。360定位轴肩，由轴承的安装尺寸决定。49M用以对齿轮的轴向固定。578D安装齿轮，取系列值。61装滚动轴承，因此与初选深沟球轴承6212内径一致。70M4确定各轴段长度由联轴器孔长度有关184L考虑起螺柱的空间253由轴承宽确定6LM由齿轮到箱体内壁的距离确定470定位轴肩，只要有一定适当长度即可5L由齿轮宽度确定68M由轴承宽确定74L5低速轴尺寸图（详见轴的零件工作图）312中间轴（略）最小外伸轴直径145DM313高速轴（略）32减速器各轴强度验算321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，201479162TNM12543DM12153TTTFKD121TANTAN2019647RKCOSOS121T5T3AFN3）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2143785LMML（1）垂直面支承反力52RVABTKN125TTFKN1R961237AFKN121435785RVARVBRVARVBFLF得836RVBKN（2）求水平面上的支反力21105057813052434RHBARHBAFLDF96RABRKN得3705HRB4）弯矩计算（1）垂直面上的弯矩18435264VCRANMMFL（2）水平面上的弯矩1719HCRA2058463BNM（3）合成总弯矩222619CVCH4368CCM5）轴的传递扭矩621ITNM入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17D该截面承受弯矩268CNM该截面的承受转矩1TC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06轴的材料选用45钢调质处理查参考2P362由表151得160BMPA查参考2P15433582DWM222160610365CCABMTPA符合弯扭强度要求。322中间轴（略）323高速轴（略）33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），,38BM24DM478TNM1入键的类型A型键确定键的尺寸由参考1P140表141得B8MM，H7MM根据L系列，取L2550CM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6899CM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1196MM箱体凸缘厚度B，B1，B2箱座B1512MM箱盖B11512MM箱底座B22520MM加强肋厚M，M1箱座M0857MM箱盖M0857MM地脚螺钉直径DF0036A121839（M20）轴承寿命计算工作8年内不会发生失效润滑方式轴承脂润滑齿轮浸油润滑密封方式挡油盘唇型密封圈地脚螺钉数目NN4轴承旁联接螺栓直径D1D1075DF1379取（M16）箱盖、箱座联接螺栓直径D20506DF取（M12）轴承盖螺钉直径和数目D3，ND38N4D312N6观察孔盖螺钉直径D4D40304DF取（M8）