燕山大学机械设计二级展开式输送机传动装置

1、燕山大学课程设计说明书 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 燕山大学课程设计说明书 设计及计算过程结果 -、设计任务书 1.1传动装置简图如图 1.2原始数据 F=1567ND=0.29m V=0.77m/s 使用地点：室外 生产批量：小批 载荷性质

2、：微振 使用年限：四年二班 共27页 第5页 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

3、轴齿轮的一端。 2.4画传动系统简图： V F S Z4 Z1II .、乜 t工, F i. “Z/7 Zt I I I n 1:齿轮1 （高速軸）宀齿轮2 （中谨轴从动轮） 3 T：联釉器4 i工作机5 :齿轮（低速袖） 6 :齿轮3 f中速紬主动轮）8 :电动机 燕山大学课程设计说明书 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。 电动机计算公 1、选择电动机类型和结构形式 式和有关数据 由于生产单位一般多米用三相交流电源，因此无特殊要求时应选三 皆引自机械 相交流电动机，又

4、有三相异步电动机应用最广泛，所以根据用途选用 Y 设计课程设计 系列三相笼型异步电动机，全封闭自冷式结构。 指导手册第 2、选择电动机的容量（功率） 9页第11页、 由于减速器工作载何较稳疋，长期连续运行，所选电动机的额疋功 弟119贝 率等于或稍大于所需的工作功率Pd即PedP,电动机就能安全工作。 主要参数： （1）传动带的输出功率P Fv p心T567 7.77 N000 T.21kw w 1000 Pw=1.21Kw （2）电动机输出功率Pd rP Pd = n 传动装置的总效率 Pd =1.48kw n _口细细4口 1234 式中叫为联轴器效率（两个弹性联轴器）、112为齿轮啮合副

5、效率（IT8 ）、 H =0.82 n3为滚动轴承效率、n4为冋步带效率。 弹性柱销联轴器 3=0.99 ;圆柱齿轮传动n2=0.97;滚动轴承耳3=0.98; 同步带 n4 =0.96 则 n =0.99 汽 0.97 汽0.98 300 = 1.08汉109 550MPa d Hlim2 = “ N11.08I09 c “8 N2 =丄二= 2.17汉10 450MPa 卩5 N 7.08X109 取疲劳寿命系数 KHN1 =1.00； KHN2 =1.13 (允许有点蚀) N2 =2.17x：108 (9)接触疲劳许用应力 KHN1 h.00 取失效概率为1%,安全系数S1，由式(10

6、12)得 Khn 2 =1.13 r、KHN 严iim11.00汉550 LLcns H1 一一一 550 IVIPa S1 K HN 2 lim 21.08 450 厂cc 厂 口H2 -508.5MPa S1 0m50MPa CH2 =508.5MPa 共27页 第25页 设计及计算过程 结果 取；h = 508.5MPa (10)试算小轮分度圆直径d1t d1t -3 2 KT ,_d _1 (ZEZH Z Z 冷 ) 0三085MPa J 4 2 2.02 1.489 105.1 1189.8 2.45 0.77 0.992 2 () 5.1 1.0 508.5 d=31.54mm =

7、 31.54mm (11) 实际圆周速度 r：d1 n1 60 1000 二 354 940 “55m/s v = 1.55m / s (12) 修正载荷系数: vz1 按100 (13) (14) (15) 查得动载系数 校正分度圆直径 计算法向模数 中心距 a 因结构要求, 修正螺旋角 则=14.3 60 1000 1.5521 =0.3255 100 Kv 二 1.04 vz 1 .0.3255 100 d 二 d13 3 Kv =31.54 3 1.96 = 31.22mm f Kv2.02 31.22 cos10 21 =1.46mm,取 g =2mm (4 z2)mn _(2110

8、6) jmm 2cos10 Z1Z2 = d =31.22 mn =2mm a=130mm a = 130 mm 2aco=130 mn =14.3 设计及计算过程 结果 (16)计算分度圆直径 dzmn2仆 2 43 34mm a =43.34mm 7 10, cosP cos14.3 d2 216.71mm ,z2mn1062 d2 _ 2 n - = 216.71mm cosB cos14.3 （17）齿宽 b 二护山! =0.8x43.34 = 34.7mm b =40mm 圆整取b2 =35mm， b1 =40mm 1.3齿根弯曲强度校核 b? =35mm 2KT1 一 一 F1YF

9、a 2 YSa2 F1 =YFa1Ysa1Y;XB EF1F2 = 亠口 F2 bd1mn YFa1Ysa1 (1)重合度系数 Y = 0.25 + 0.75 “.25 + 0.75 = 0.699 电1.67 LX 丫萨0.699 B14.3 Y0 = 0.859 螺旋角系数 Yp=1-E B=1 一1.18江 =0.859 l h12 120 0 21 (3)当量齿数Zv1 =打 -3厂 23.08 cos3p cos 14.3 Z/1 =23.08 z2 106 乙2 3 口 -3.-115.4 Z,2 =115.4 cos3P cos 14.3 浪1 =265 齿形系数YFa1 -2.

10、65 YFa2 =2.20 Yf3 2 =2.20 Y；a1=1.58 应力修正系数YSa1=1 58 YSa2 = 1.76 Ysa2=1.76 (6)弯曲疲劳极限应力及寿命系数 GFiim1 =450 MPa 竹吋=450MPa f im 2 = 390MPa dlim 2 90MPa K FN1 = K FN2 = 1 KFN1 二1 K FN2 = 1 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 S-1 K f lim 1 F lim 1 1 汉 450cn %= =450MPa 6 =450MF，a S 1 K F lim 2 F lim 2 1x

11、390 %=二 =390MPa Qp三90MPa S 1 (8)弯曲应力 2 乂2.02如.489 勺04 O F1 x 2.67 x 1.58 x0.699x0.859 34.7x43.34x2 OF 1 401 = 50.28MPa S 2.2x1.76 仃卜2 46.5 = 46.50MPa 町2】 2.651.58 仃2 4仃2 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 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 齿轮计算公 1）材料及热处理； 式和有关数 选择小齿轮材料为 45钢，调质，硬度为 240HBS 据皆引自 大

12、齿轮材料为 45钢，正火，硬度为 190HBS 机械设计 2）精度等级选用 8-7-7级精度； 第76页第 98页 3）选小齿轮齿数 Z, = 21 斜齿圆柱齿 轮主要参数： 大齿轮齿数Z2 =乙沢3.71 =77.91 ，圆整取Z2 = 78； 45号钢调质 HB1=240HB z278 i = =3.72 S z121 HB2=190HB 误差3.723.71 wo。 一0.27%:;4%在允许误差范围内 S 3.71 4）初选 P=10 $ d=0.8 z1 = 21 2.2按齿面接触强度设计 z2 = 78 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 i =3.52 计

13、算 1 2 P=10 3 2KT 卩 1/ZeZhZ 名 Z|p $ d=0.8 W 卩（r n ） dFh （6）载荷系数 VZ1 Ka1.25估计圆周速度 v 4m/s,1 0.84m/s 100 动载系数Kv=1.07 j = 1.88 3.2（1 + 丄）cos B = 1.88 3.2（丄 + 丄）cos10 ” = 1.66 uz,z221 74 %z1 xR1.0汶21 丄 Kv=1.07 -tan P -tan 10 -1.18 厂兀n 设计及计算过程 结果 =1.66 +1.18 = 2.84 齿间载荷分配系统 Ka = 1.42，齿向载荷分配系数 K = 1.08 K =1

14、.42 ot Kp=1.08 K =2.05 贝9 K =Ka汉 Kp = 1.251.07 汉 1.42 汉 1.08 = 2.05 (7)查得区域系数 ZH = 2.45 (8)重合度系数 厂 1 1 Z = 和一0.78 ZH =2.45 V1.66 (9)螺旋角系数Z0 = JcosP =0.992 (10)弹性影响系数ZE = 189.8jMPa Z 严 0.78 (13 )按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限应力d Hlim1 = 550MPa;大齿轮疲劳强度极限应力d Hiim2 = 450MPa; Z0=0.992 (14)应力循环次数 Q ZET89.8lMFa Nj -G

15、OnJLh =60 x188x1x4x2x8x300=2.17x10 d Hlim1 = 2.17F08 N2 一 -=5.83汉107 550MPa 2卩 3.71 d Hlim2 = 450MPa 取疲劳寿命糸数 KHN1 =1.08； KHN2 =1.18 (允许有点蚀) 叫=2.17汉108 (15)接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S1，由式(10 12)得 N2 =5.83翅07 r rr 1 _ KHN 1lim1 _ 昇一S一 .08550 =594 MPa 1 KHN1 日.08 g1 - KHN2lim2 _ L H2 一c一 S 1.18汉450 “仆仆 = 5

16、31 MPa 1 KHN 2 =1.18 =954MPa 02 931MPa 设计及计算过程 结果 (16) 计算分度圆直径 乙mn2仆3 di = = 63.64 mm cos P cos8.11 z2mn78 汉 3 d2 = 2 ： =236.36mm cosP cos8.11。 (17) 齿宽b 二半山! =0.863.64 =50.9mm 圆整取 b2=51mm， d=55mm 2.3齿根弯曲强度校核 2 KT 1Ci 尸1丫尸玄 2丫Sa2 F -LYFa1Ysa1Y佃2 =390MPa K fni = K fn2 = 1 (7)弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S-1 K

17、ur“1x420 一 KF|im1=F|im1 _420-42OMPa S1 K f |im 2。F lim 21 390 tF2：| =F|im2 =390MPa S1 (8)弯曲应力 2 7.05 汉 7.149 汉 104 cLC C” C CC iF1 =x 2.65X1.58 =0.70 汉 0.89 50.9X63.64X3 = 78.68MPa F1 2.20 汉1.76 f2 =78.68汉=72.76MPa Qf2】 2.65X1.58 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。 fjlim 1 =42MPa (Jiim2 =390MPa S-1 口

18、1】=420MPa 囲_390 MPa OF 1 JOf1 GF2 C3 1 3 _107x3 -31 79mm dmi n C*l I07_ 31.79mm ”n3v 50.67 轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增加3%5%， 于是得 d6 =(1+3%)dmin =32.75mm 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 d =35mm 1 1 d2=48mm d6=35mm 设计及计算过程 结果 、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、

19、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 J 2 燕山大学课程设计说明书 设计及

20、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。 三、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

21、 燕山大学课程设计说明书 设计及计算过程 结果 1、 计算齿轮受力： 螺旋角：P = 8.11。 分度圆直径： P =8.11 ,z3mn 21 汇3“ c d3 = =63.64mm COS P cos8.11 d3 =63.64mm d4 925.89 mm ,z4mn 78 汉 3“c “ -j4 n d 4门 =236.36mm cos B cos8.11 大齿轮受力: 转矩：T2=70770Nmm Ft =2224.07 N l 2T2 270770 圆周力： Ft -2 -2224.07N d363.64 lFt tana 2224.07 San20 径向力： Fr -n - =

22、817.67N Fr =817.67 N cosBcos8.11 轴向力： Fa =Ftta nB =2224075 n8.11 = 316.93N 2、 计算轴承反力 Fa 36.93N 156797 +316.93X 63.64 817.67000 水平面：R1 2 162 = 495.8N R1 H598N 1567 x 259 + 316.93乂 翌聖 + 817.67 x 100 D 2 R2 162 R2 =15053N = 1505.3N 2224 07 R” H112035N 垂直面：R. =R2 =S.U/ =1112.035 N 2 R2 =1112035N 3、 画出水平

23、面弯矩图 Mxy，垂直面变矩Mxz 图，和合成弯矩 M =Jm： +M xz图 4、 画出轴的转矩 T 图，T=70770Nmm 共27页 第21页 5. 结果 k k II Ik （转矩图 1142511 35758 设计及计算过程 结果 5、轴材料为45冈h调制处理，查得 =650Mpa , 6s=360Mpa , 用插值法查得 gb =60MPa gb =102MPa 严S60059 ct = 0.59 齢b102 5、画当里弯矩 M图aT =0.59汉60600 = 35758N mm，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： M =；M2 +（o（T）2 =1425

24、11N mm d=3 |M=28.75mme X=0.44Y=1.35 Fr1408.8 R = fp(XFr1 +YFa1)=0.44 汽 316.93 + 1.35 汉 408.8=691.3N 4)计算寿命 R =691.3N Lh10 106 60n 1038500 3 ( ) 60 50.67691.3 7 -5.6 10 h lh 结论：轴承合格 燕山大学课程设计说明书 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

25、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315N m,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630N m,半联轴器的孔径 d仁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 T输入=12.60N mT T输出=202.88N，mcT 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 设计及计算过程 结果 九、密

26、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v=1.55m/sc2m/s，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： 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 分 共27页 第27页 燕山大学课

27、程设计说明书 结果 设计及计算过程 十、减速器附件及说明 1窥视孔盖 窥视孔盖的规格为160 x 150m m。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M20 1.5，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