链板式输送机传动装置_机械设计课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目:链板式输送机传动装置材料成型及控制工程专业专业04021201班设计者:王飞指导老师:袁茹2015年1月20日星期日西北工业大学目录课程设计题目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子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 原始数据:输送链的牵引力F/kN 1.5运输机链速V/(m/s 0.7传送链链轮的节圆直径d/mm

2、 100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±5%。链板式输送机的传动效率为0.95。计算与说明主要结果第一部分传动方案拟定传动方案(已给定:外传动为V带传动;减速器为一级展开式圆锥齿轮减速器。方案简图如下:传动类别精度结构及润滑效率锥齿轮传动38级精度开式传动(脂润滑0.940.97(取中间值0.955滚动轴承246滚子轴承(油润滑0.98V带传动10.96 滚子链传动70.96 联轴器5弹性、齿式0.99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:

3、a 、工作机所需功率:115000.7 1.1052100010000.95FV p kW =b 、传动总效率:3170.960.9550.980.990.960.8367=所需电动机的功率Pd=1.1 Pw/=1.1×1.1052/0.8368=1.4824kw c 、确定电动机转速:计算鼓轮工作转速:6010000.7601000133.7579/min 3.14100V n r d =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1i =23。取V 带传动比2i =24,则总传动比理想范围为i=412(mg b n i i i n =。综合考虑电动机和传动装置尺寸、

4、重量、价格和带传动、减速器的传动比,选n=1500r/min 。 d 、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型,由理论需求电机功率Pd=1.3839kw 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/min 。p w =1.1052kw=0.8367Pd=1.4824kw电动机型号为Y90L-4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 =1400/133.7579=10.4667 2、分配各构件传动比:g b i i i = 3、初定减速器内的传动比2i =3,则带传动的传比就为1210.4667 3.48893i i i =

5、 第四部分 运动参数及动力参数计算1、各轴转速:电动机转速 0n =1400r/min小锥齿轮轴转速 101i n n =1400/3.4889=401.2726r/min大锥齿轮转速 =212i n n 133.7575r/min链轮轴转速 =23n n 133.7575r/min 2、各轴功率:0 1.5m P P kw =11 1.50.96 1.44M P P kW =2123 1.440.9550.981.3477P P kW = 32451.34770.980.99 1.3075P P kW = 3、各轴转矩:电动机轴: 1.59550955010.23211400d d d P

6、T N mn =轴1:1119550/34.2712T P n N m = 轴2:2229550/96.2373T P n N m = 轴3:3339550/93.3527T P n N m =i=10.46671i =3.48892i =31401.2726/minn r =2133.7575/min n r =1 1.44P kw =2 1.3477kw P =3 1.3075kw P =12334.271296.237393.3527T N m T N m T N m=4、参数汇总参数转速(r/min 功率(kW 转矩(m N 轴 401.2726 1.44 34.2712 轴 133.

7、7575 1.3477 96.2373 轴133.75751.307593.3527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6-6得:3.1=A K (工时>16,轻载启动1.3 1.5 1.95ca A p K p kw =01400/min n r =由机械设计教程图6.10得选择Z 型V 带 (2确定带轮基准直径d d ,并验算带速为提高V 带的寿命,应选取较大的直径,故选取:190mm d d =(211i (1 3.488899010.01310.8601d d d d mm=-=-=查表应选取2315d d mm = 轴的

8、实际转速:1122(1(10.01140090396/min 315d d n d n r d -=Z 型V 带190mm d d =2315d d mm =v =6.5973m/s验证带的速度:119014006.5973/601000601000d d n v m s =一般v 取5m/s25m/s,速度合适。 (3确定带长和中心矩按设计要求120120.7(2(d d d d d d a d d +<+ 取0400a mm =:(2'210120(21467.812624d d dd d d d L a d d mm a -=+=查表,1540d L mm = 实际轴间距:

9、0015401467.8126400436.093722d d L L a a mm -+=+=安装时所需最小轴间距离: min 0.015436.09370.0151540412.9137d a a L mm =-=-= 张紧或补偿伸长所需最大轴间距离: max 0.03436.09370.031540482.2937d a a L mm =+=+=(4 验算小带轮包角:21118057.3150.4364120d d d d a-=-=> 包角合适。(5确定带的根数由 1540/min n r =,190d d mm =查表得 10.36p kw =,10.03p =,0.92K =

10、, 1.54L k =1540d L mm =a=436.0937m m(11 1.953.52910.360.030.92 1.54d L p z p p K K =+可以选取 4z = (6计算轴压力单根v 带的初拉力:查表得m=0.06kg/m20500(2.566.112caK P F mv N ZVK -=+=压轴力:02sin490.98402p F zF N =查表取 ha=2.0mm,f=7mm,e=12mm,则 小轮基准直径:d d1=90mm 小轮外径:21294a d a d d h mm =+= 带轮宽:B=(z-1e+2f=50mm 大轮基准直径 :2315d d m

11、m = 大轮外径:222319a d a d d h mm =+= 2.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本运输机工作速度、功率都不高,选用7级精度; 2选择小齿轮材料为40Cr ,调质处理,硬度HBS1=241286 3大齿轮材料为45钢,调质处理,硬度为HBS2=2172554选取小齿轮齿数Z 1=25,初步确定传动比为i 2=3则大齿轮齿数Z 2= i 2 Z 1=3×25=75z=4066.112N F =490.9840p F N =Z 1=25 Z 2=755此时传动比2113z u z = 2、按齿面接触疲劳强度计算:锥齿轮以大端面参数为

12、标准值,取齿宽中点处的当量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L =0.3 (2 计算节锥角1cot cot318.4349arc u arc =21909018.434971.5651=-=-=(3按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2230HBS =,大齿轮:lim2539H a MP =(4接触疲劳强度寿命系数。取安全系数 1.0H s = 计算接触疲劳的寿命系数06HN N K N= 860 3.85210n N nt =,2.4 2.47030(30(230 1.39710N HBS =,因0N N

13、 >,故1HN K = (5计算接触疲劳许用应力许用接触应力:lim /539H HN H a K S MP = (6按齿面接触强度设计传动区域系数 2.5H z =,弹性影响系数189.8E a z MP =2131224(d 58.093(10.5H E L L HKT z z u =-mm1u =3齿轮模数 1158.093 2.323720d m mm Z = 3、按齿根弯曲疲劳强度计算:对小齿轮取1260HBS =,对大齿轮仍用接触强度时的数据,取2230HBS =,查表齿轮材料的疲劳极限公式得:lim10.44186300.4F a HBS MP =+=lim20.23166

14、230.9F a HBS MP =+=查表 得 1 4.15Fa Y = , 2 3.96Fa Y = 许用应力:lim11231.077FN F aF F K MP S = lim22183.769FN F a F FK MP S = 110.018Fa F Y =;220.0215Fa F Y= 两者相比较可知22Fa F Y 大,故选其进行校验: 211322124 1.605(10.51Fa L R F kTY m Z u =-+4、确定模数:综上所述 ,应取模数较大值 2.5m =5、齿轮参数计算: 两齿轮的当量齿数1112526.3523cos cos18.4349V Z Z =

15、22275237.1714cos cos71.5651V Z Z =m=2.5由齿数求分度圆直径1162.5d Z m mm = 22187.5d Z m mm =锥距R ,由2212198.82122R d d mm =+= 齿宽120.398.821226.6464R b b R mm = 圆整取130b mm = 230b mm = 6、齿轮参数汇总:名 称 代 号 小锥齿轮大锥齿轮齿数 Z 2575模数 m 2.5mm节锥角 18.5649 71.4351 分度圆直径 d(mm 62.5187.52 齿顶高 h a(mm 2.5 齿根高 h f (mm 3齿顶圆直径 d a (mm 6

16、7.4984 188.9617 齿根圆直径d f (mm56.8079185.6026锥距R(mm 98.8212顶隙c(mm 0.5分度圆齿厚S(mm 3.9269当量齿数Z V26.3523 237.1714 齿宽B(mm 30齿宽系数R0.3第六部分轴的设计计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35MPa=3 min 955000016.98 0.2TPd mmn=考虑有键槽,将直径增大6%,则16.98 1.0617.99d mm=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20d mm=。2、输入轴的结构设计( 1 轴

17、上零件的定位,固定和装配 ( 2 确定轴各段直径和长度段:d 1=20mm 长度取L 1=55mmA 型平键:键长 45mm b=h=6mm段:d 2=25mm 长度取L 2=39mm段:d 3=35mm 长度取L 3=20mm 用来和轴承进行过度配合,初选用30206型圆锥滚子轴承。段:d 4=28mm 长度为L 4=43mm段: d 5=35mm 长度为L 5=25mm 用来和轴承进行过度配合,初选用30207型圆锥滚子轴承。段:齿轮部分3、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23min 2955000025.21790.2P d mm n =考虑有键槽,将直径

18、增大5%,则25.2179 1.0526.4788d mm =考虑到联轴器的尺寸,选大轴最小径28d mm =4、输出轴的结构设计( 1 轴上零件的定位,固定和装配( 2 确定轴各段直径和长度段: d1=28mm、长度取L1=60mm,与联轴器相连。A型平键:键长50mm b*h=8*7段: d2=32mm 长度取L2=33mm。段: d3=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。段:d4=40mm长度为L4=82mm,定位。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=3

19、1mm,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=0.3786KN(上;Fr2=0.1262KN(右;Ft2=Ft1=1.0966KN(里危险面2处的弯矩:2102.806H t M F r N m =2211.8312V r M F r N m =22103.4845VHM M MN m =+=;296.2373T N m =3330374972.653232d W mm =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0.59=222(23.6064ca a M T MP W+=前已选定轴的材料为45号钢,正火处理,查得60a M

20、P =,因此ca <,故满足要求。第七部分 圆锥滚子轴承的选择及校核计算 由于轴承会受到较大的轴向力,故选择圆锥滚子轴承。对于从动轴,选择30207轴承,由上部分受力分析知:221110.2834r V H F R R kN =+=,222220.8811r V H F R R kN =+=10.6539a F kN =;20.2753a F kN =;0.37e = 11/ 2.307A R e => 22/0.3124A R =e查表知 基本额定动载荷54.2C kN =故查表得10.4X =,1 1.6Y =,20X =,2 1.6Y =则当量动载荷, 载荷系数 1.2p f

21、 =11111( 1.3915p P f X R Y A kN =+=, 22222( 1.053p P f X R Y A kN =+=,因12P P >,所以按轴承1的受力大小验算661110(7.361060h C L h n P =因轴承预计寿命L=10×300×16=48000h ,故h L L >,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28d mm =,轴长55l mm =选用A 型平键,通过查表得到4566L mm b mm h mm =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5060

22、bs Mpa =-1418.545bs bs TMPa dhl=<,满足要求。(2输出轴和齿轮连接采用的键的校核A 型键 6×6×50轴径37d mm =,轴长42l mm = 采用A 型平键连接。通过查表得到36108L mm b mm h mm =轴和齿轮的材料都是45号钢,所以抗压需用应力是:100120bs Mpa =1457.8bs bs T MPa dhl=<,满足要求。 (3输出轴和联轴器连接采用的键的校核轴径28d mm =,轴长60l mm = 采用A 型平键连接。通过查表得到5087L mm b mm h mm =轮毂的材料是铸铁,键和轴的材

23、料是45号钢,选用较小的材料做为计算,即5060bs Mpa =3446.7625bs bs T MPa dhl=<,满足强度要求 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96.2373Nm ,选用型号为LT5。第十部分 润滑及密封 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。轴承的润滑A 型键 10×8×36A 型键

24、 8×7×50弹性套柱销联轴器CKC150润滑油由于浸油齿轮的圆周速度2/m s<,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。端盖与轴间的密封轴承用轴承盖紧固,已知轴承用脂润滑,且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。毡圈油封结构简单,摩擦较大,易损耗,应注意及时更换。第十一部分箱体及附件的结构设计和选择减速器附件的选择起吊装置:采用箱盖吊环螺钉、箱座吊耳通气器:由

25、于在室内使用,选通气器(一次过滤,采用M12×1.25油面指示器:选用油尺M12放油螺塞:选用外六角油塞及垫片M16×1.5名称尺寸(mm箱座壁厚10箱盖壁厚10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径12地脚螺钉数目 4 锂基润滑脂毡圈油封轴承旁连接M10螺栓直径盖与座连接螺栓直径M8轴承端盖螺钉直径M8视孔盖螺钉直径M6定位销直径8螺钉至外箱壁距离16螺钉至凸缘边沿距离14轴承旁凸台半径14凸台高度39外箱壁至轴承座35端面距离大齿轮顶圆10与内箱壁距离箱盖,箱座肋厚8.5主动端轴承盖外径114被动端轴承盖外径104箱体及其附件参数箱体的附件包括窥

26、视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置等等。箱体加工工艺路线:铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精 加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次 要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验。 减速器的装拆顺序及注意事项 ：箱体和箱盖通过 螺栓连接，拆下螺栓即可将箱盖取下，对于两轴系零 件，整个取下该轴，即可一一拆下各零件。其它各部 分拆卸比较简单。 拆卸零件不要用硬东西乱敲，以防 敲毛敲坏零件，影响装配复原。对于不可拆的零件， 如过渡配合或过盈配合的零件则不要轻易拆下。对拆 下的零件应妥善保管，以免丢失。 技术要求： 1.装配前滚动轴承用汽油清洗，其它零件用煤油清洗， 箱体内不允许有任何杂物存在，箱体内壁涂耐磨油油 漆； 2.齿轮副的侧隙用铅丝检验，侧隙值应不小于0.14mm； 3.滚动轴承的轴向调整间隙均为0.05-0.1mm； 4.齿轮装配后，用涂色法检验齿面接触斑点，沿齿高不 小于65%，沿齿长不小于60%； 5.减速器剖面分面涂密封胶或水玻璃，