研究设计带式输送机传动装置机械研究设计说明书

1、机械设计基础课程设计计算说明书设计题目 带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器系机电工程系 专业 _班级设计者指导教师20112011年 0707月 1212日目录一、设计任务书 .0.二、带式运输送机传动装置设计 .1.三、普通 V 带传动的设计 5四、直齿圆柱齿轮传动设计 6五、低速轴系的结构设计和校核 .9.六、高速轴结构设计 16七、低速轴轴承的选择计算 18八、低速轴键的设计 19九、联轴器的设计 20十、润滑和密封 20十一、设计小结21参考资料 .2.2.亠设计任务书设计题目设计带式输送机传动装置二工作条件及设计要求1. 设计用于带式运输机的传动装置。2该机室内工作，连续单向运转，载荷

2、较平稳，空载启动。运输带速 允许误差为-5%o3.在中小型机械厂小批量生产，两班制工作。要求试用期为十年，大 修期为3年。三原始数据第三组选用原始数据：运输带工作拉力F=1250N运输带工作速度V=1.5m/s卷筒直径 D=240mm四设计任务1完成传动装置的结构设计。2. 完成减速器装备草图一张（A1 ）。3. 完成设计说明书一份。二.带式运输送机传动装置设计电动机的选择1电动机类型的选择：按已知的工作要求和条件，选用丫型全封闭笼 型三相异步电动机2. 电动机功率的选择：PE 二Fv/1000=1250*1.5/1000=1.875kw3.确定电动机的转速：卷筒工作的转速n W =60*10

3、00/( nD)=60*1000*1.5/(3.14*240)=119.43r/min4初步估算传动比：i总二n电动机/ n卷筒=nd / nw = 10%19.43或1500119.43=8-3712-55因为根据带式运输机的工作要求可知，电动机选1000r/min或1500r/min的比较合适。5.分析传动比，并确定传动方案(1)机器一般是由原动机，传动装置和工作装置组成。传动装置是 用来传递原动机的运动和动力，变换其运动形式以满足工作装置的需 要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工 作的性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外， IX方案简图ill还要

4、结构简单，制造方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机、工作机为皮带输送机。传动方案采用 两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减 速器（由机械设计基础课程设计指导书表 2.2V带传动比在24 比较合适，圆柱齿轮传动比在35比较合适，=620在8.3712.55范 围内）选用V带传动是V带传动承载能力较低，在传递相同转矩时， 结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可以缓和和冲击振 动。齿轮传动的传动效率高，使用的功率和速度范围广、使用寿命较 长。由于本运输送机是在室内，考虑工作的背景和安全问题，固在齿 轮区采用封闭式，可达到更好的效果。故其方案

5、示意图如下图所示:6传动装置的总功率n . n-H4-带Pdn 满960nw 119.438.049602.01477.6r / m i n= 门满 二轴n，=门齿9602.01*4二 119.4r/min由表9-3可知。初选弹性联轴器、球轴承、8级齿轮精度查表可知总=096*099*0.97*0.99*099*0.99*096 ： 0.867电动机所需的工作功率PE总PE 1.875 厂FdE2.2KW总 0.86查机械设计基础课程设计指导书 附录8可知。符合同步转速1000r/min Y132S-6 和 1500r/min Y100L2-4 适合，考虑电动机和传 动装置尺寸、重量、价格比较

6、，则选 n=1000r/min。即确定Y132S-6， 其额定功率Ped = 3KW，满载转速为960r/min。8分配传动比 又 I总二I带 T齿取I齿二4则i带二2.019.计算各轴的转速10. 计算各轴的功率P = P额带二 2.2* 0.96 二 2.11kwP 二 P 承 齿二 2.11* 0.99* 0.97 二 2.03kwP = p承 联二 2.03*099*099 1.99kw11.计算各轴的转9550-9550960-21 .89T 轴二 955095502.1142 .19 N m477 .69550P二 95502.03X -二 162 .37 N m955095501

7、19 .41 .99119 .43二 159 .13 N m由名参数电动机轴I轴11轴卷筒轴转速 n (r/min )960477.6119.4119.43输入功率P (kw)2.22.112.031.99输入转矩T(N -ni)21.8942.19162.37159.13传动比i2.0141效率口0.960.940.94n w12.运动和动力参数计算结果列出表三.普通V带传动的设计设计说明书步骤计算及说明结果（1）计算功率查表10-4可知取K A =1.2KA =1.2则 PC = KA 巴=1.2* 22 = 2.64kwPC = 2.64Kw（2）选择带型据 PC =2.64Kw和 n

8、= 960r/min 由图 10-3 可知A型选A型带（3）确定带轮由表10-1可知，确定dd1 = 100d d1 = 100基准直径则 dd2idd1(1 e) 960 * 100*(1 0.02) 196.98dd2 = 200mm477.6查表取标准值dd2 = 200 mm（4）验算带速V刖1八 WO * 9605 024 m/sV=5.024 因为V 5.024 m/s60 * 1000 60 * 10005m/s v v v 25m/s 符合要 求（5）计算带长初定中心距0.7汉（100+ 200）兰a0兰2汉（100+ 200）a0 = 400mm取 a0 = 400mm带的基

9、准长度 Ld0 =2a+ ( dd1+dd2)+( dd2 _dd1)24a。Ld0 = 1277mmL d 二 1250mm由表10-3选取相近的Ld = 1250mm（6）确定中心丄 Ld 一Ld。丄 1250T277a = a0 + -= 400 + -= 386.5mm0 2 2距amin = a-0.015_d =3865-0.015X250= 367.75mma=386.5 mmamax = a + 0.03Ld = 386.5+ 0.03汉 1250= 424mm(7)验算包角5 = 180 0 57 .30( dd2 d di) /0 200 100 / 彳 cc 0一 180

10、 0 57 30 汇-165 0 v 120 0165 0符合一386.5一a=1要求(8)确定带的据 dd1 和 n1，查表 10-5 可知 P0 =0.95kw o i=2.01和F0 = 0.95kw根数Zn1查表10-6可知也F0 = 0.11.由小轮包角查表10-7也P。二二 0.11K=0.96。查表 10-3 可知 KL =0.93. 则有取Z=3PCZ -C- 2 790.95 0.11)0.96 093 “(9)单根V带500P c / 2.5 八2F。= -( -1) + qvZVKa的的初拉力500汇2.64/ 2.5 八丄八“/厂心八2.(-1) + 0.10 (5.0

11、24)144.N 3 x 5.024-0.96Fa =144N(10)作用在1165FQ=2ZF0S in (4= 2 x3x 144.x sin ()8562 2.6NFQ-856N轴的力四.直齿圆柱齿轮传动设计设计说明书步骤计算及说明结果(1)选择齿轮材料和精度小齿轮选用45钢调质处理，硬度为217255HBS; 大齿轮选用45钢正火，硬度为169217HBS。因为 是普通减速器，有表11-2选用8及精度。小齿轮选用45钢调质处 理，硬度为217255HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为 169217HBS两齿轮均为刚质齿轮，由式（11.6 ）可求出di值，先确定有关参数与系数；查表11-

12、3取K=1.1K=1.16 2 11 5 = 9.55 X 10 6 汇 N m = 4.219 x 105 N mm477.6小齿轮齿数取乙=20.则大齿轮齿数为Z2 =79,单级齿轮传动对称布置，由表11-5取齿宽系数 =1接触疲 劳强度设计载荷系K 小齿轮转 矩Ti 齿数乙和 齿宽系数许用接触应力0 H】由图 11-8 查得 0 Hlim1 = 560Mpa0 Hlim2 = 530Mpa 查表 11-7 查得安全系 SH =1.0。按预期寿命10年，单向运转，两班制工作，计算应久=4.219x 105N mmZ1 = 20 Z2 =79% =10 H lim1 = 560Mpa0 H

13、Hm2 = 530MpaSH = 1.0许用接触应力0 H】力循环次数N1、N2.则M =60njg =60汽4776沢1咒10525咒16=1.19109N11.1旷1098“2= =- -=2.9810 由图 11-11i4得 ZN1 =1ZN2 =1.07,由式（11.9 ）有0 H 1 = 0 H 衍1 送 N1 = 560 X 1 Mpa = 560MpaSH10 H 2 -lim2 N2 Mpa - 567.1MpaSH10 H V 560Mpa0H, 567.1Mpa分度圆直径=76.43 31.14.21910* 5 * *5214(560)mm二 47 .12 mm(3)几何

14、尺寸计算d1Z147 .1220二2.36查表4-3.取标准模数m=2.5mmd mz 2.5 20 二 50mmd2 二 mz2 二 2.5 79 二 197.5mmb = dd厂 1 50 二 50mm(3)几何尺寸计算则 b2 二 50mm b厂 b2 10 = 50 10 二 60mma = m ( Z1 Z2)2 = 2.5 (2079) ? mm = 123.75mmm = 2.5mmd 50 mmd 197.5mm b厂 60 mm b 2 = 50 mma = 123 .75 mm由式(11.6 )得d ii (u 1) u “ Hl2弯曲疲劳强度校核许用弯曲应力齿形系数0 F

15、 “ 338MpaGF315Mpa及应力修正系数由表 11-6 查得 YF1 =2.81 Y F22.25强度校核齿轮圆周速度丫“ =1.56 Ys2 =1.77由式 11.7 得l2K 、/ 、/2 x 1.1 x 4.219 x105 o(T F1 - Y F1YS1 _-2-x 2.81 X 1.56bm2Z150X2.52X2063 . 7 Mpa T F 1 = 338MpaYF2YS22 25177r iT F2 = T R F2 S2 =63.7 乂=57.87Mpa T FYF1YS12.81X1.56315Mpa可见弯曲疲劳强度足够 。江 dj13.14 x 50 父 477

16、 .6,v =-= -m/s = 1.25m/s60 x 100060 如000可知选8级精度合适T F = 63.7Mpa* T FT F2 = 57 .87 Mpa C=110疋2.03= 28 .28 mmY n2V119 .4考虑轴外伸端和联轴器用一个键连接，故将轴径放大5%查机 械设计基础课程设计指导书附表 9.3可知联轴器选HL2轴径放大 5%即取=30mm合适。2、轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分 别以套筒定位，则采用过渡配合固定(2)确定轴各段直径

17、和长度I段：联轴器取D=30,L=82则di =30mm 长度取 L 78h=2c c=2mmII 段:d2 = 2h = 302 2 = 38mm /. d2 二 38mm初选用6008型深沟球轴承，其内径为40mm,宽度为15mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。 取套 筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度， 并考虑联轴 器和箱体外壁应有一定矩离而定， 为此，取该段长为42mm，安装齿 轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2 二 42mmIII 段直径 d3 二 40mm L3 二 37mm w段直径 d4 二 46mm长度取 L4 = 50-

18、2 二 48mm但此段左面的套筒的定位轴肩考虑， 应便于轴承的拆卸，因此将v段直径为55mm由手册得：c=2.25 h=2c=2 X2.25=4.5mmd5 二 d4 2h = 46 2 4.5 二 55mm v 段直径 d5 二 55mm .长度L5 = 8 m mw段直径 d6 二 40mm .长度 L 37 - 29mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=107mm二.低速轴的校核 按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d 197.5mm求转矩：已知T2=162370N/mm求圆周力：F t根据课本式得2T22162370Ft =1644.25 N 求径向力 Fr根据课本式得Fr = F

19、t ta= 1644.25 tan20 = 598.46N 因为该轴两轴承对称，所以：LA = LB二53.5mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)MC 仁 16N/mEbBM C1 二 FAy轴承支反力:FrFtFAy 二 FBy 二专二 299 .21 N FAZ 二 FBZ 二才二 822 .13 N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为L 二 299.2153.5 二 16N/m2(3) 绘制水平面弯矩图(如图c)截面C在水平面上弯矩为:M C2 =43.984N/mM C2 二 FAZ L 二 822.1353.5 二 43.984N/mM

20、C 二 V(M C1)2 (MC2)2 二 10 3 (2.11/477.6) mm=18.04mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=18.04 x(1+5%)mm=18.94 选 d=20mm2、轴的结构设计(1) 轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分 别以套筒定位，则采用过渡配合固定(2) 确定轴各段直径和长度I段：直接连V带轮d 20mm 长度取 L 30mm h=2c c=2.5mmII 段:d2 = 2h = 20 2 2.5 二 30mm 二 d2 二 30mm初选用600

21、7型深沟球轴承，其内径为35mm,宽度为14mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有 一定距离。取套筒长为18mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽 度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为 42mm，故II段长：L 2 = 42mmIII段直径d 3 = 35 mm L3=32 m w段直径d4 二 42mm长度取L 60mm此段为齿轮轴部分，且齿轮轴在中间左面的套筒的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，因此将w段直径为42mm由手册得：c=1.75h=2c=2X 1.75=3.5mmd5 二 d4 2h = 35 2 3.5 二 42mm v段直径 d5 二 5

22、0mm.长度L 5 二 5 5mmW段直径 d6 二 35mm.长度 L 6 = 30mm七低速轴轴承的选择计算(1) 已知n-一 119.4r/min 2、计算输出轴承(2) 计算轴向载荷FAy、FAZ两轴承径向反力：FrFtFAy = FBy =才二 299 .21 N FAZ 二 FBZ 二才二 822 .13 N 计算当量动载荷PP = FAy2FAZ2 二 5251641600106/ 、ftC_16667ftC_16667 60n倚丿nJpPj119.4 -Lhl根据工作要求，查课本表19-9得:ft=1.0,表12-10得fp=1.0.八.低速轴键的设计由前面可知，低速轴齿轮的直

23、径为42mm，轮宽度50mm（1）平键类型和尺寸选择：选A型平键，根据轴径直径d=40mn和轮 宽度50mm从表12-6查得键的截面尺寸b=12 h=8 L=40mm此键的标记为12 40GB/T10951990。（2）校核挤压强度二 P=dhT p工作长度 l = L- b = 40-12二 28mm由 T, =1.6237 105N mm， 查表 12-6 得 * p =(100200 Mpa，则故此轴承预期寿命足够1.0 170001.0 江 874.885丿Lh 二4 1.6237 10542 8 28Mpa 二 69Mpa 岂2TdblMpa(3)校核剪切强度查表 12-6 得 1

24、= 90 Mpa52 1.6237 1042 12 28故挤压和剪切强度足够。九联轴器的设计(1)类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高, 故选用弹性柱销联。(2) 载荷计算 由二可知其中KA为工作情况系数，由课本表5-2得KA = 1.3计算转矩 Tc = KA T =1.3 162.37 = 211.081N m(3)型号选择根据Tc，轴径d,轴的转速n, 查标准GB/T 5014-2003，选用HL2型弹性柱销联，其额定转矩 j =315N m许用转速n=5600r/min 。因为 T 211.081N m Tn故符合要求十.润滑和密圭寸1. 密封由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密 封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。 轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2.