机械设计课程设计-链板式输送机传动装置(锥齿轮单级减速器的设计说明书)

1、电子科技大学中山学院机械设计课程设计报告系 另机电工程学院 班 级：机械11a （本） 学 号：姓 名：指导老师:完成时间:电子科技大学中山学院目 录课程设计题冃第一部分传动方案拟定第二部分电动机的选择第三部分传动比的分配第四部分传动参数计算第五部分传动零件的设计计算第六部分轴的设计计算第七部分圆锥滚了轴承的选择及校核计算第八部分键联接的选择及校核计算第九部分联轴器的选择第十部分润滑及密封第十一部分箱体及附件的结构设计和选择参考资料课程设计题目:设计带式运输机传动装置（简图如下）qr二e:_x:原始数据:输送链的牵引力f/kn1.0运输机链速v/（m/s）0.9传送链链轮的节圆直径d/mm10

2、5工作条件：连续单向转动，工作时有轻微振动，使用期10年（每年 300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许 误差为土5%。链板式输送机的传动效率为0.95。第二部分电动机的选择1、 电动机类型的选择：y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：piv=1.1052kwr|=0.7986pd=1.1863kwa、工作机所需功率： 仃丄1°°°皿9 =0.9474阳"100()i 1000x0.95b、传动总效率：=7 = 0.96 x 0.98 x 0.93 x 0.98 x 0.99 x 0.98 x 0.96 = 0.7986 所需电动

3、机的功率pd= pw/r|=0.9474/07986=l .1863kwc、确定电动机转速：计算鼓轮工作转速:= 163.7厂/minx60xl000 = 0,9x60x1000(07id3.14x105按推荐的传动比合理范围，取圆锥齿轮传动一级减速器传动比范围h=23。取v带传动比4, 则总传动比理想范围为i=412。符合这一范围的同步 转速有1000和1500r/mino综合考虑电动机和传动装 置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可 见转速1500i7min比较适合，则选n=1500r/min。d、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，由理论需求电机功电动机型号为 y90l-4率

4、pd=l. 1863kw及同步转速,选定电动机型号y90l-4。其主要性能：额定功率：1.5kw,满载转速1400r/mino第三部分 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比:i=1400/163.7=8.5522、分配各构件传动比:i = ii23、初定减速器内的传动力=3,则带传动的传比就为i=8.552心2.85力=3n =491.228/7 minn. = 163.7427广/min 厶a = 1 a4kwp2 =1.3124kw鬥=1.2733kw7 = 27.9957v m7 = 76.54347v mt、= 74.26297v m第四部分运动参数及动力参数计算1、各轴转速：电

5、动机转速ho=1 400r/min小锥齿轮轴转速,21 = =1400/2.85=491.228r/min11大锥齿轮转速 h2 = -=l 63.7427r/min12链轮轴转速m = m=l 63.7427r/min2、各轴功率：p=pxj .z/i = 1.5x0.96 = 1.44w£ =片.2“3 =144x0.93x0.98 = 1.3124rwa =骂 5 t3124 x 0.98 x 0.99 = 1.2733rw3、各轴转矩：t =9550x = 9550x- = 10.23217v/?电动机轴：51400轴 1: t、=9550片/q =27.995n"

6、轴 2： t2 = 9550 p2/n2 = 76.54347v-m轴 3:以=9550出/® =74.2629n"4参数汇总参数转速(r/min)功率(kw)转矩(nz型v带dd = 80mmdd2 250mmv=5.8643m/s轴ii491.2281.4427.995轴iii163.74271.312476.5434轴iv163.74271.273374.2629第五部分 传动零件的设计计算1.皮带轮传动的设计计算(1) 选择普通v带截型，由机械设计教程表88得：ka = 1.3pca = kap = 1.3x1.5 = 1.95kw他=1400r / min所以选择

7、z型v带(2) 确定带轮基准直径，并验算带速为提高v带的寿命，应选取较大的直径，故选取： dn =80mnd(j2 =収刃(1 一 可=2.85 x 80x (1 _ 0.01) = 225.72mm 查表 8-9 应选取 d“2 = 250/nm轴i的实际转速：(1-9/7/.,(1-0.01)x1400x80 彳/ =v1/= 443.52" mm250验证带的速度：加"x 80x1400</v = 5.8643/? / s60x100060x1000一般v不得低于5m/s,故带的速度合适。(3) 确定带长和中心矩按设计要求 0.7(d +”2)“0 < 2

8、(/i +4j 取 a() = 400mm .2ld = 1400mmld =2xd° +彳x(d + d“2) +""j = 1336.42加加查表 6-2 取 l( = 1330mm实际轴间距：a=396.79mml. - l/() “八 1330-1336.42”ci u = 400 h= 396.79”劝0 2 2安装时所需最小轴间距离：amin =a-0.015ld =396.79-0.015x1330 = 376.84加加张紧或补偿伸长所需最大轴间距离：°max = a + 0.03 厶 =395.1 + 0.03 x 1400 = 431

9、amm(4) 验算小带轮包角：少=180°-z2f/(/1 x57.3° =155.45° >120°a包角合适。(5) 确定带的根数由 n = 1400r / min 9 d = 80/n/n得 px =0.35kw apj = 0.03 ka = 0.943 kl =1.117 =巳= 4 9025z=57 (门 + j ka kl (0.35 + 0.03) x 0.943 x 11可以选取占（6）计算轴压力单根v带的初拉力：|t|表63得m=0.06kg/m耳)=56.9663n500x1.95(_一" + 0 06x5.8643

10、2 =56.9663®5x5.8643(0.943 丿压轴力:2x5x56.9663 sin150.99。2-=551.57vf=551.5n根据查 610 取 ha=2.0mm8rnrn,e=l 2mm,则小轮基准直径：ddi=80mm小轮外径：= </i + 2ha = 84呦带轮宽 b =(zl)w + 2.f = (5-1)x124-2x8 = 64mm人轮基准直径:ddl = 280mm大轮夕卜径:da2 = d(l2 + 2ha =280 + 2x2 = 2mm2.齿轮传动的设计计算1、选定精度等级，材料热处理方式，齿数初定：1）木运输机工作速度、功率都不高，选用7

11、级精度；2）选择小齿轮材料为40cr,调质处理，硬度hbs1=241 2863）大齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为hbs2=217 2554）选取小齿轮齿数zl20,初步确定传动比为i2=3则大齿轮齿数 z2= i2 zi=3x20=60ux5）此时传动比5 _ 60ir2o2、按齿面接触疲劳强度计算:锥齿轮以人端面参数为标准值，取齿宽中点处的当量z=20z2=60坷=3齿轮作为强度计算依据进行计算。(1) 初拟载荷系数k=1.2,取齿宽系数(pl=0.3(2) 计算节锥角82 = 90° - 仓=90° -18.4349° =71.5651°(3)按

12、齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限应以大 齿轮材料所决定的许用接触应力为准，对45号钢，取 hbs2-230,大齿轮：7/lim2 =539mp(4)接触疲劳强度寿命系数。取安全系数韦n = 60斤-=60x491.1074 十 3x16x300x10 = 4.715x10*n。= 30(wb5)24 =30x (230)24 = 1.397 xl 07因"沁巅5 =1(5) 计算接触疲劳许用应力许用接触应力:=khnahm/sh=539mpa(6) 按齿面接触强度设计传动区域系数5 =25,弹性影响系数°=1898阿;齿轮模数心苏響®歸3、按齿根弯曲疲劳强度计算

13、:对小齿轮取hbs广260,对大齿轮仍用接触强度时的数据，取呱=230，按线性插值得弯曲疲劳极限分别为27r _ 21 r =218 +(260-200) = 241.5mpf,ml353-200=155+ "i'' (230-120) = 192mp,讪 2210-120“许用应力:匕=«卅6订讪=86m£ 匕匚=k"q/m2 =48mp, l f1£cl l f2ca°f°f丄乩= zzz = 0.01489上u = 312 = 0.015qbi 186. af2148两者相比较可知qb大，故选其进行校验

14、：m >严(1-0.5九曲i - 0.5血q 0么：】於+1皿2_1(4 x1.2 x 34.27 x 10彳(1 - 0.5 x 0.3) x 2.80l-0.5x0.30.3x202 xv32+1x186=2.08mm4、确定模数：综上所述，应取模数较大值w = 35、齿轮参数计算:两齿轮的当量齿数zv1= 21.08cos q cos 18.4349zy, = -2= 189.74 cos？ cos 71.5651查表8-8表得嗚=2.77 , % =2.13 市齿数求分度圆直径d = zm = 20x3 = 60mmd2 = z2m = 60 x 3 = 1 somm锥距r,由

15、= 601 = 94.8683.齿宽b =(prr = 0.3 x 94.8683 = 28.4605mm圆整取勺="2 = 28mm6、齿轮参数汇总:名称代号小锥齿轮人锥齿轮齿数z2060模数m3 mm节锥角518.434971.5651分度圆直径d(mm)60180齿顶高h a(mm)3齿根高htmm)3.6齿顶圆直径da(mm)65.6921181.8974齿根圆直径dmm)53.1695177.7232锥距r(mm)94.8683顶隙c(mm)0.6分度圆齿厚s(mm)4.7124当量齿数zv21.08189.74齿宽b(mm)28齿宽系数<pr0.3第六部分轴的设计计

16、算输入轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢作为轴的材料，调质处理，取r = 35mpa» 磨亚=j 9550000x1.44 =)6 ?1_ 0.2nrrv0.2x491.1074x30考虑有键槽，将直径增大5%,则 = 16.71x1.05 = 17.55mm 因键槽对轴强度的削弱以及带轮对小轴有较大的拉 力,我们选择小轴最小径d = 20nvn。2、输入轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配（2）确定轴各段直径和长度i 段：di=20mm 长度取 li=60mma型平键：键长50mm b=h=6mmii 段：d2=25mm 长度取 l2=30mmiii段：ch=

17、30mm长度取l3=15mm用来和轴承进彳亍 过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。iv段：d4=28mm 长度为 l4=42mmv段：d5=30mm长度为l5=26mm用来和轴承进行 过度配合，初选用30206型圆锥滚子轴承。vi段：齿轮部分（3 ）轴强度校核齿轮之间的力：对小锥齿轮受力分析：fti=2ti/dmi=2*34.27/51=1.34392kn （外）fai=fti*tan20*sinl8.4349=0.15468kn （左）fr）=fti*tan20*cos 18.4349=0.4640456kn （下）带轮处:zyi 50 99°f=2zf. sin = 2x5

18、x 56.9663 sin - = 0.555kn （下）2 2对输入轴进行受力分析得轴 1段：fr）=1.144kn （上）fti=1.029kn （夕卜）轴 2 段：fr=0.206kn （下）ft2=2.127kn （里）轴3段位置为危险截面这里只校核危险截面3的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取折合系数a = 0.59首先计算截面3的抗弯截面系数wmh =13.286n mv = 49.417v mm =51.165n加i 營二丁"650.7加轴的计算应力込“2650.719x109该轴材料为45号钢，调质处理，查得其许用应力a = 60mpa 因此,<y

19、ca < ct,故满足要求o_ jm2+tj2 _ j51.165?+（0.59x34.27）2 _755砒输出轴的设计计算1、按照扭转强度初定直径选用45号钢最为轴的材料/9550000p2/9550000xl.3124门“d. = 3= 3= 24.9956附加m，n v 0.2/12t v 0.2x133.76x30考虑有键槽，将直径增人5%,则d = 24.9956 xl.05 = 26.2454mm考虑到联轴器的尺寸，选大轴最小径心28如2、输岀轴的结构设计(1)轴上零件的定位，固定和装配ccz)vj123456(2)确定轴各段直径和长度i段:di=28mm长度取li=60mm

20、,与联轴器相连。a型平键：键长50mm b*h=8*7ii 段：d2=32mm 长度取 l2=33mm。iii段：d尸35mm长度取l3=38mm用来和轴承进行 过度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。iv段：d4=40mm 长度为 l4=82mm,定位。v段：d5=37mm长度为l5=42mm,与大齿轮配合。a型平键：键长36 b*h=10*8vi段：d6=35mm长度为l6=31 mm,和轴承进行过 度配合，初选用30207型圆锥滚子轴承。(3 )轴强度校核齿 轮之间 的力：fa2=0379kn ； fr2=0.126kn ；ft2=fti=1.098kn大齿轮上的动力参数：p2=1.3

21、82832kw转速 n2=l63.7025r/min ； t2=80.6710nm危险面2处的弯矩:mh = 17.u2n m；= 43.9587v mm =47.171n加；?2 = 93.901a m7id, x373一 3w =4972.65m/?33232由于轴单向转动，扭矩可以认为按脉动循环变化,故取折合系数"059= 14.63262m<4972.65 xlo-92 + (ez?2)2 _ 47.1712 + (0.59x93.901)2前已选定轴的材料为45号钢，正火处理，查得a = 60mpa 9因此aca < a 9故满足要求。第七部分市丁轴承会受到较大

22、的轴向力，故选择圆锥滚子轴承。1、对于从动轴，选择30207轴承，由受力分析知:r = jr： + r紅=v0.7092+0.2762 = 0.7617?2 =附2+只爲=a/0.3892 +0.1502 = 0.4175, =0.68*0.761 = 0.517 . s2 = 0.68*0.417 = 0.284a =0.663 . a2 = 0.284 . e = 0.37a/r = 0.87 > £a2/r2 = 0.68 > e而查表15-1知 基本额定动载荷c = 542kn故查表得x严0.4, "1.6, x2 =0.4匕=1.6则当量动载 荷，载荷

23、系数了产x£ =乙(x& + z 4 ) = 1.2 x (0.4 x0.7614-l.6x 0.663) = 1.638pnp2 = /?(x27?2+y；a2) = 1.2x(04x0.417+ 1.6x0.284) = 0.745,因p'>p所以按轴承1的受力大小验算l,=止(分=1°6(血)3.688x106"60® 片 60x163.7025 1638因轴承预计寿命l=10x300xl6=48000h,故lh>l,满 足要求。2、对于主动轴，选择30206 轴承，由受力分析知：r,=1.539rn , r? =2.1

24、37rn ,s,=0.68*1.539 = 1.047 . s2 =0.68*2.137 = 1.453a, =1.579 . a2 =1.453, 一a, / /? = 1.026 > e . a2 / r2 = 0.680 > e而查表15-1知基本额定动载荷c = 43.2kn, 0.37故查表得= 04 ,x2=0.4，e=l6则当量动载荷，载荷系数=1-2p =+za)= 1.2x(0.4xl.539 + 1.6xl.579) = 3.77kn=/?(x2/?2 + >； ?12) = 1.2x(0.4x2.137 + 1.6x1.453) = 3.816k/v且几

25、2 =491.1074r / minlh =io6 c10643.260x491 3.816)3=4.92x105而使用期限l = 10x300xl6 = 48000/z,故lh>l9满足要求。第八部分键联接的选择及校核计算（1）带轮与输入轴所用键的校核轴径d = 2smm ,轴长心60mm选用a型平键，通过查表得到l = 50mm b = 6mm h = 6mm轮毂的材料是铸铁，键和轴的材料是45号钢，选 用较小的材料做为计算，即<yhs =50-gompa4t.4x 34271.2->x >r , >4+： lj -p-父 a zcn 2、=17.36mpgv

26、 仏，侧足要求。ahi 28x6x(50-3)(2) 输出轴和齿轮连接采用的键的校核轴径d = 37nun ,轴长心42mm采用a型平键连接。通过查表得到l = 36m/n b = o/7?7n h = smm轴和齿轮的材料都是45号钢，所以抗压需用应 力是：0l$too 120m/m 仏=丝=4x34271.2 =i&712mpav%,满足要求。加 dhl 37x6x(36-3)，w(3) 输出轴和联轴器连接采用的键的校核轴径d = 28mzn ,轴长心60mm采用a型平键连接。通过查表得到l = 50/n/n b = 8/n/n h = 7mm轮毂的材料是铸铁，键和轴的材料是45号

27、钢，选 用较小的材料做为计算，即吐=5060呦“ % =蔦=腭0：芽=40.33mpa < %,满足强度要求 dhl 28x7x(50-4)a型键6x6x50a型键10x8x36a型键8x7x50第九部分联轴器的选择减速器的输出轴与工作机之间用联轴器连接，由 于轴的转速较低，传递转矩较大，综合考虑选用弹性 套柱销联轴器，联轴器上的扭矩为93.901nm,选用型 号为lt5o第十部分润滑及密封弹性套柱销联轴器齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.54m/s, 为锥齿轮传动，浸油高度应没过大锥齿轮齿宽，至少 应没过1/2齿宽，齿顶距箱底至少30mm,这里为设计为 45mm。选用ckc150润滑油。ckc150润滑油由于浸油齿轮的圆周速度u<2mls ,齿轮不能有效 的把油飞溅到箱壁上，因此选用脂润滑方式。脂润滑 具有形成润滑膜强度高，不容易流失，容易密封，一 次加脂可以维持相当长一段时间，也有利于传动装置 的维护。选用zl-2号通用锂基润滑脂(gb 7324-1994)。端盖与轴间的密封锂基润滑脂毡圈油封轴承用轴承盖紧固，已知轴承用脂润滑，冃轴的 最高圆周速度不超过2m/s,属于低速范畴，因此这里 可以使用毡圈油封。毡