带式输送机传动装置设计

1、华北工学院分院 机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：带式输送机传动装置设计 机械工程系班级：000104班 设计者：张伟 学号：00010404 设计者：韩嘉凯学号：00010405 设计者：丁志伟 学号：00010423 扌旨导老师:吴原生 设计日期：2001年4月 一、总体方案设计2 二 、设计要求2 三 、设计步骤 1. 传动装置总体设计方案2 2. 电动机的选择3 3. 计算传动装置的传动比及各轴参数的确定 4 4. 齿轮的设计6 5. 滚动轴承和传动轴的设计8 附：两根轴的装配草图16 6. 键联接设计18 7. 箱体结构的设计19 8. 润滑密封设计20 四、 设计小结20 五

2、、 参考资料21 一、总体方案设计 课程设计题目： 带式运输机传动装置设计（简图如下 _1 I 丨 I丨 HN 4- I ：囂 1V带传动 2电动机 3 -圆柱齿轮减速器 4联轴器 5输送带 6滚筒 1. 设计课题: 设计一用于带式运输上的单级圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，使 用寿命5年，每年365天，每天24小时，传动不逆转，载荷平稳， 起动载荷为名义载荷的倍，输送带速度允许误差为+_5% 2. 原始数据：题号3第一组 运送带工作拉力F/KN 运输带工作速度 v/（m 滚筒直径D/mm 400 二、设计要求 1. 减速器装配图1张（三视图，A1图纸）； 2. 零件图两张（A3图纸，齿轮，轴

3、，箱体）； 3. 设计计算说明书1份（8000字左右）。 三、设计步骤 1.传动装置总体设计方案 1）外传动机构为V带传动。 2）减速器为一级展开式圆柱齿轮减速器。 3）方 案 简 图 如 下 图 1 V带传动；2电动机；3圆柱齿轮减速器； 4联轴器；5输送带；6滚筒 一传动方案拟定： 采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比需求，同时由于 带传动具有良好的缓冲，吸振性能。适应大起动转矩工况要求，结构 简单，成本低，使用维护方便。 2、电动机的选择 1）选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用 丫系列三相笼型异步电动机，全封闭 自扇冷式结构，电压 380V。 2）选择电动机的容量 工作机

4、的有效功率为 Pw F v 1900 1.63.04kW 从电动机到工作机传送带间的总效率为 2 1234560.82 由机械设计基础课程设计指导书表 2-3可知: n i ：带传动(球轴承) n 2 :齿轮传动的轴承(8级精度一般齿轮传动) n 3 :齿轮传动(弹性联轴器) n 4:联轴器 n 5:卷筒轴的轴承 n 6 :卷筒的效率 所以电动机所需工作功率为 Fv 1000 1900 1.6 1000 0.82 3.7Kw 3) 确定电动机转速 V带传动的传动比i 1=(2-4)，单级齿轮传动比i 2 =(3-5), 一级圆柱齿轮减速器传动比范围为 (6-20 ),而工作机卷筒轴 的转速为

5、60 1000v nwD - 所以电动机转速的可选范围为： 76.4r / min nd i nw(6 20) 76.4(458 1528)r/min 根据电动机类型、容量和转速, 由机械设计基础课程设计指导 书附录8,附表8-1选定电动机型号为Y132M1-6其主要性能如下 表： 电动机型号 额定功率/kw 满载转速/(r/mi n) 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 Y1600M1-8 4 720 Y132M1-6 4 960 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 质量及价格等因素，为使传动装 置结构紧凑，决定选用同步转速为lOOOLmin的电动机，所以电动机 的类型为Y132M1-6

6、3. 计算传动装置的传动比i及各轴参数的确定 （1）传动比i为 （nm为电动机满载转速，单位：r/min ） 分配各级传动比时由机械设计基础课程设计指导书表2 2 圆柱直齿轮传动比范围i 1=（ 3 5） V带传动范围（24）取值i 0=3 所以i=13 960 3 320r /min 1）.各轴的转速 nm 1 = i0 II轴 n2 n1320 i14.188 76.4r /min 卷筒轴nw n2 76.4r/min nm为电动机的满载转速r/min ; mm为I轴、II轴（I轴 高速轴、II轴为低速轴）的转速，i0电动机至I轴的传 动比，X为I轴至II轴的传动比 2）.各轴的输入功率

7、电动机轴 01 3.7 0.963.552 w 12 3.552 0.9920.9623.2Kw 滚筒轴 Pw P2 3.2 0.98 0.963.01Kw 3).各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩Td为： p3 7 Td 9550 955036.8N m nm960 I 车由T1 9550 P1 / n1 9550 3.552/320 106.01N m II 轴T2 9550 P2/n2 9550 3.2/76.4 400N m 滚筒轴T卷 9550 Pw/nw 9550 3.01/76.4 376.25N m 将上述计算结果汇总如下表所示: 轴名 功 率 P/kw 转矩T/(N m) 转

8、 n/(r/mi n) 速 传动比 i 效率 I轴 320 II轴 400 3 卷筒 轴 4. 118 电动 机 960 4. 齿轮的设计 1）选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用45钢调质，硬度为220-250HBS大齿轮选用45钢正火, 硬度为170-210HBS因为是普通减速器，由表选 9级精度，要求齿 面粗糙度Ra Wm. （2）按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用式（）求出di值。确定有关参数 与系数： 1）、转矩Ti Ti 9.55 106 35521.06 105N mm 320 2 ）、载荷系数K 查表取K= 3 ）、齿数zi齿宽系数d 小齿轮的齿数 乙取为25,

9、则大齿轮齿数Z2=100.因单级齿轮传动 为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表选取d 1。 4）、许用接触应力H 由图查得 H lim 1560MPa, Hiim2 530MPa 由表查得SH=1。 N160 njLh 60 320 1 （365* 5* 24）8.4 108 8 8 N2 N1 /i 8.4 10 /4.1882 10 查图得 Znt1 1.02,Z NT 21 .1 由式（）可得 Z NT1 H liml Sh Z NT2 H lim 2 Sh di 76.433 dU KT1 u 1 d1 Z1 1.02 560 MPa 57lMPa 1 U 530 MPa 583MP

10、a 1 76.43* 5 1.1 10 2 4 571 1.1mm 62.67mm 2.5mm 25 由表取标准模数m=rn (3) 计算主要尺寸 d1 mz12.5 25mm 62.5mm d2 mz22.5 100mm250mm b d d11 62.5mm62.5mm 经圆整后取b2=65 mm。 q b2 5mm 70mm 11 am z1 z22.5 25 100 mm 156.25mm 22 (4) 按齿根弯曲疲劳强度校核 由式()得出f，如F F则校核合格。 确定有关系数与参数： 1）齿形系数Yf 查表得Y F1 =，Yf2= 应力修正系数Ys F1 查表得Ysi=, Ys2=。

11、 3)许用弯曲应力 由图查得 由表查得 由图查得 由式 ()可得 2KT1 bmYS Flim1 210MPa, Flim2 190MPa。 SF1.3。 YNT1YNT2 YNT1F lim 2 Sf YnT1Flim1 SF 190MPa 1.3 2 1.1 105 1.34 65 2.52 25 210 MPa 162MPa 1.3 146MPa 2.65 1.59MPa 91MPa F 1217.08MPa Yf2YS2 YF1YS2 2 18 1 8 F2 91MPa F 2 146MPa 2.65 1.592 齿轮弯曲强度校核合格。 (5) 验算齿轮的圆周速度v d1n1 v 60

12、 1000 空整卫m/s 60 1000 0.938m/s 由表可知，选9级精度是合适的。 (6) 计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图 略。 将上述计算结果整理如下表所示： 名称 小齿轮(mm) 大齿轮(mm) 分度圆直径d 62. , 5 250 齿顶咼ha 齿根咼df 齿全高h 齿顶圆直径da 252 齿根圆直径df 55 基圆直径db 中心距a 传动比i 4 5 V带的设计 (1)确定计算功率PC 由表查得Ka二，由式()得 FC KAP 1.3 5.5kW7.15kW (2) 选取普通V带型号 根据Pc二、ni=960r/min ,由图选用B型普通V带。 (3) 确定带轮基准直径ddl、

13、dd2 根据表和图选取 ddi=140mm 且 dd2=140mr ddmin=125mim 大带轮基准直径为 dd2 臥1 n2 960 286.57 140 468.99469.0mm 按表选取标准值dd2=500mm则实际传动比i、从动轮的实际转速 分别为 dd2 dd1 469.0 140 3.35 n1 /i 960 335 286.57r/min 从动轮的转速误差率为 285.57 286.57 286.57 在 5%以内为允许值。 100% 0% (4)验算带速v dd1 n1 v 60 1000 140960 7.03m/s 60 1000 带速在525m/s范围内。 (5)确

14、定带的基准长度Ld和实际中心距a 按结构设计要求初定中心距 ao=15OOmm 由式()得 由表选取基准长度 Ld=4000mm 3150 341435967.825mm 由式()的实际中心距a为 a a05 “1100 2 中心距a的变化范围为 amin a 0.015ld 967.825 0.015 3150920.575mm amax a 0.03Ld 967.825 0.03 31501062.325mm （6）校验小带轮包角! 由式（）得 11800 dd2 ddi 57.31800 500 140 57.3 160.521200 a967.825 （7）确定V带根数z 由式（）得

15、根据dd1=140mn, n1=960r/min，查表，根据内插法可得 取 P。二。 由式（）得功率增量为 由表查得Kb= 根据传动比i二，查表得K=960r/min则 由表查得带长度修正系数 K二，由图查得包角系数Ka二，得普通V带根 数 圆整得z=4。 （8）求初拉力F。级带轮轴上的压力Fq 由表查得B型普通V带的每米长质量q=m根据式（）得单根V带的 初拉力为 由式（）可得作用在轴上的压力Fq为 （9）带轮的结构设计 按本章进行设计（设计过程及带轮零件图略）。 （10）设计结果 选用3根B-3150GB/T 115441997的V带，中心距a=968mm带轮 直径dd1=140mm dd

16、2=，轴上压力Fq=。 6.传动轴的设计 齿轮轴的设计 （1）确定输入轴上各部位的尺寸（如图） （2）按扭转强度估算轴的直径 选用45并经调质处理，硬度217255HBS 轴的输入功率为R= KW 转速为ni二r/min 根据机械设计基础P265表得C=107118.又由式（）得: (107118) 34.03 286.57 (25.850 28.556)mm （3）确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴 应该增加3%- 5% 取D1=0 30mm又带轮的宽度 B= (Z-1) e+2 f =(3-1 ) x 18+2X 8=52 mm 则第一段长度 L1=

17、60mm 右起第二段直径取D2=O 38mm 根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚 度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm则取第二段 的长度 L2=70mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承 有径向力，而轴向力为零，选用 6208型轴承，其尺寸为 dx Dx B=40 x 80 x 18,那么该段的直径为 D3=O40mm长度为L3=20m(因为轴 承是标准件，所以采用基孔制，轴与轴承间为过盈配合 P7/h6 ) 右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小 于滚动轴承的内圈外径，取 D4=O48mn,长度取L4= 10mm 右起第五段，该段为

18、齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为 d5=,分度圆直径为，齿轮的宽度为 70mn,贝打此段的直径为D5= ，长度为L5=70mm 右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动 轴承的内圈外径，取 D6=O48mn长度取L6= 10mm(因为轴承是标 准件,所以采用基孔制,轴与轴承间为过盈配合P7/h6) 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=O 40mn,长度 L7=18mm (4) 求齿轮上作用力的大小、方向： 小齿轮分度圆直径：d1 = 作用在齿轮上的转矩为： T= x 106 P/n=134300N mm 求圆周力：Ft Ft=2T2/d2=2X 134300/250二

19、求径向力Fr Fr=Ft tan a =xtan200= Ft, Fr的方向如下图所示 (5) 轴上支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建 立力学 模型。 水平面的支反力：FA=FB=Ft/2 = 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 那么 FA =FB =Fr/2= N (6) 画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平面的弯矩：MC二PA 24= N m 垂直面的弯矩：MC1 = MC2 =RA x 24= N m 合成弯矩： MC1 MC2Mc2 MC12. 533522 192002 56.7N m (7) 画转矩图：T1 = m (8) 画当量弯矩图

20、 因为是单向回转，转矩为脉动循环，a = 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： Mec2 ,Mc22(a T)2100.825N m (9)判断危险截面并验算强度 右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差 不大，所以剖面C为危险截面。 已知MeC2二N- m ,由课本表13-1有： -1 =60Mpa 则: (T e= MeC2/W= MeC2/ D4?) 3 =100825/ x 48)= Mpa -1 右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险 截面： MD (a T)20.6 138952 83.371N m 3 (T e= MD/W= MD/- D1) 3 =x 4

21、0)=13 Nm Cs 厂 (107118) 3(40.7544.93)mm 、血 76.19 (3) 确定轴各段直径和长度 CD从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应 该增加5%取()，根据计算转矩T= x 106 - P/n= N - m Tc=RAK T=x 527324= - m查标准 GB/T 50142003，选用 HL4型弹性 柱销联轴器，半联轴器长度为I1=112mm轴段长L仁84mm 右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取52mm, 根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外 端面与半联轴器左端面的距离为 30mm故取该段长为L2

22、=74mm C右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径 向力，而轴向力为零，选用 6011型轴承，其尺寸为dx Dx B=55x 90 x 18,那么该段的直径为55mm长度为L3=32 C右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要 增加5%则第四段的直径取60mm齿轮宽为b=65mm为了保证定 位的可靠性，取轴段长度为 L4=62mm C右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，定位轴肩，取轴肩的直径为 D5=O 66mm 长度取 L5= 右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=O 55mm长 度 L6=18mm (4) 按弯扭合成强度校核轴径 按设计结果画出轴的

23、结构草图(图 a) 1) 画出轴的受力图(图 b) 2) 作水平面内的弯矩图(图 c 支点反力为) I I 截面处的弯矩为 MHi=x 97/2=97160N mm II n截面处的弯矩为 Mni = x 23=46076N- mm 3) 作垂直面内的弯矩图(图d)支点反力为 FVB=FVA=Fr2/2 = 2 = II截面处的弯矩为 M 左二Fa L/2= x 97/2= mm II截面处的弯矩为 Mi =Fvb - 23=x 23= mm 4) 合成弯矩图(图 e) Ml二(+971602) 1/2=103396 N mm MI = (+460762) 1/2=49033 N mm 66

24、5) 求转矩图(图 f) T= x 10 x P/n二 x 10 x =527324 N - mm 求当量弯矩 6) 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数 I I 截面：M ei=( 60925 2+x 5273242) 1/2 =322200 N mm 2 2 1/2 n n 截面：Mii=( 49033 +x 527324 )=320181 N mm 8) 确定危险截面及校核强度 由图可以看出，截面I I可能是危险截面。但轴径 d3 d2,故也 应对截面n n进行校核。 I I 截面：。el二Me/W=322200/x 603)= 3 n n 截面：。eII=Meii/W

25、=320181/x 55 )= 查表得-1b =60Mpa满足。e 43800 二预期寿命足够 二此轴承合格 其草图如下： 2.输出轴的轴承设计计算 (1)初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以 P=Fr= (2)求轴承应有的径向基本额定载荷值 C 60 n 1 Lh) (3) 选择轴承型号 查课本P154页，选择6011轴承Cr= 由课本式11-3有 Lh 106(ftC) 60n( fdP) 106( 1 30200 )3 60 71.6 ( 1.1 391.05) 805525 43800 预期寿命足够 二此轴承合格 8、键的设计 1) 联轴器的健 a、选

26、择键的型号：C型键 由轴径di=45mm在表查得键宽 b=14mi，键高h=9mmL=36 160mm L=54mm() d=72 81mm l 1=54-7=47mm 由式得 (T jyi=4T/(dhl i) =4 xx 1000/ (45X 9X 47)二v【 jy =120MPa轻微冲击，由表 查得) b、写出键的型号：选键为 C14X 70GB/T1096-1979 2) 齿轮键的选择 a、选择键的型号：A型键 轴径d4=60mm为了使加工方便应尽量选取相同的键高和键宽。但强 度不够。查表得键宽 b=18mm h=11mm L=50200mm取 L=56mm l 2=L-18=56-

27、18=38mm (T jy2 =4T/(dhl 2) =4xx 1000/(45x11x 38) =v【 jy =120MPa轻微冲击，由表查得) b、写出键的型号： 取键 A18X 80GB/T1096-1979 3) 输入端与带轮键 选轴径d4=30mm查表取键10X&即 b=10， h=8， L=50 l 2=L-10=60-10=50mm Gy2=4T/(dhl 2) =4xx 1000/ (30 x8X 50) =V【C jy 9、联轴器的选择 1 )、计算联轴器的转矩 由表查得工作情况系数 K= 由式得 主动端 T C1=KT2 = x 400=520N m 从动端 TC2=KTW

28、 =x 376Nm = m C = 又因为 d=C(1+) n2=76. 4 r/min vn=4000r/min 由附表可确定联轴器的型号为弹性柱销联轴器 2）确定联轴器的型号 HL4 GB5014-2 0 0 3。 由其结构取L= d=55D=64 10. 箱体结构的设计 减速器的箱体采用铸造（HT200制成，采用剖分式结构为了保证齿 轮佳合质量， 大端盖分机体采用也配合。 is6 1）.机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。 2）.考虑到机体内零件的润滑，密封散热 因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得 沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离

29、 H大于40mm 为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面 6.3 应精创，其表面粗糙度为。 3）.机体结构有良好的工艺性 铸件壁厚为8mm圆角半径为R=5b机体外型简单，拔模方便。 4. ）对附件设计 A视孔盖和窥视孔： 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够 的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与 凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖 板用铸铁制成，用M8紧固。 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧， 以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块， 由机

30、械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。 D 通气孔： 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机 盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。 E 位销： 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度， 在机体联结凸缘的 长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。 F 吊钩： 在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。 11. 润滑密封设计 对于单级圆柱齿轮减速器， 因为传动装置属于轻型的， 且传速较 低，所以其速度远远小于 (1.5 2) 105mmgr /min ，所以采用脂润滑，箱 体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+hi, H=30 h1 =34。所以 H+h1=30+34=64。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封， 凸缘应有足够的 宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸