機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書帶式輸送機(jī)傳送裝置

西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目： 帶式輸送機(jī) 傳送裝置 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專 業(yè) 05020702 班 設(shè)計(jì)者： 學(xué)號(hào)： 2007301142 指導(dǎo)老師： 劉光磊 2010 年 月 日 西北工業(yè)大學(xué) 2 目錄 一 .題目及總體分析 . 3 二 .各主要部件選擇 . 4 三 .電動(dòng)機(jī)的選擇 . 4 四 .分配傳動(dòng)比 . 5 五 .傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 . 6 六 .設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪 . 8 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型 . 8 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 8 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 10 4.幾何尺寸計(jì)算 . 12 5.驗(yàn)算 . 12 七 .設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪 . 13 1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，齒型 . 13 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 13 3.按齒根彎曲 強(qiáng)度設(shè)計(jì) . 15 4.幾何尺寸計(jì)算 . 16 5.驗(yàn)算 . 16 八 .鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) . 17 九 .減速器軸及軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) . 19 1.軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) . 19 2.軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) . 23 3.軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵的設(shè)計(jì) . 28 十 .潤滑與密封 . 32 十一 .箱體的設(shè)計(jì) . 33 十二 .設(shè)計(jì)小結(jié) . 35 十三 .參考文獻(xiàn) . 35 3 一 .題目及總體分析 題目：設(shè)計(jì)一個(gè)帶式輸送機(jī)的 傳動(dòng)裝置 給定條件： 傳動(dòng)簡圖如圖 1-1 所示，設(shè)計(jì)參數(shù)列于表 1-1。工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期為 10 年（每年 300 個(gè)工作日）， 小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差為 5% 。帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)效率為 0.96。 減速器類型選擇：選用 展開式 兩級(jí)圓柱齒輪減速器 。 特點(diǎn)及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎 矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。 高速級(jí)一般做成斜齒，低速級(jí)可做成直齒 。 整體布置如下： 圖 1-1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)簡圖 圖示： 1 為電動(dòng)機(jī)， 2 為聯(lián)軸器，為減速器， 4 為高速級(jí)齒輪傳動(dòng)， 5 為低速級(jí)齒輪傳動(dòng) ， 6 為鏈傳動(dòng)， 7 為輸送機(jī)滾筒。 輔助件有 :觀察孔蓋 ， 油標(biāo)和油尺 ， 放油 孔和 螺塞 ，通氣器， 吊耳和吊鉤 ，定位銷 ， 啟蓋螺釘 ， 軸承套 ， 密封圈等。 輸送帶的牽引力 F/KN 2.5 輸送帶的速度 v/(m/s) 1.3 輸送帶滾筒的直徑 D/mm 370 表 1-1 帶式輸送機(jī)的設(shè) 計(jì)參數(shù) 4 二 .各主要部件選擇 部件 因素 選擇 動(dòng)力源 電動(dòng)機(jī) 齒輪 斜齒 傳動(dòng)平穩(wěn) ， 承載能力大，傳動(dòng) 效率高 直齒輪不產(chǎn)生軸向力，但傳動(dòng)平穩(wěn)性差一些 高速級(jí)做成斜齒，低速級(jí)做成直齒 軸承 此減速器軸承所受軸向力不大 滾動(dòng) 球軸承 聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡單，耐久性好 彈性聯(lián)軸器 鏈傳動(dòng) 工作可靠，傳動(dòng)效率高 單排滾子鏈 三 .電動(dòng)機(jī)的選擇 目的 過程分析 結(jié)論 類型 根據(jù)一般帶式輸送機(jī)選用的電動(dòng)機(jī)選擇 選用 Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī) 功率 工作機(jī)所需有效功率為 Pw F V 2500N 1.3m/s 圓 柱齒輪傳動(dòng) (7 級(jí)精度 )效率 (兩對(duì) )為 1 0.98 2 滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 (四對(duì) )為 2 0.99 4 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 3 0.99 帶式 輸送機(jī) 的傳動(dòng) 效率為 4 0.96 鏈傳動(dòng)的效率 5 0.96 電動(dòng)機(jī)輸出有效功率為241 2 3 4 5(1 . 1 1 . 3 ) (1 . 1 1 . 3 ) 2 5 0 0 1 . 3 ( 4 . 2 4 6 5 . 0 1 8 )0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 6wdPP K W 電動(dòng)機(jī)輸出功率為(4.246 5.018)dPKW 型號(hào) 按mdPP選電動(dòng)機(jī)型號(hào) 查得型號(hào) Y132S-4 封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下 額定功率 p=5.5 kW 滿載 轉(zhuǎn)速 1440 r/min 同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min 選用型號(hào)Y132S-4封閉式三相異步電動(dòng)機(jī) 5 四 .分配傳動(dòng)比 目的 過程分析 結(jié)論 分配傳動(dòng)比 傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比wmnni 其中 i 是傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，多級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積； nm 是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速（ r/min） ； nw 為 工作機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速 （ r/min） 。 計(jì)算如下 1 4 4 0 / m i nmnr, 6 0 6 0 1 . 3 6 7 . 1 / m i n3 . 1 4 0 . 3 7w vnrd 1440 2 1 . 4 66 7 . 1mwni n 取1 2i 2 12 1 . 4 6 1 0 . 7 32ii i 2 lhi i i 2( 1 . 3 1 . 4 ) ( 1 . 3 1 . 4 ) 1 0 . 7 3 3 . 7 3 3 . 8 8hii 3 . 8 , 2 . 8 2hlii取 則 i :總傳動(dòng)比 ， 1i ：鏈傳動(dòng)比 ， li ：低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 ， hi ：高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 1 2i 2 10.73i 3.8hi 2.82li 6 五 .傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 目的 過程分析 結(jié)論 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 設(shè)：從電動(dòng)機(jī)到輸送機(jī)滾筒軸分別為 軸、 軸、軸、軸；對(duì)應(yīng)于各軸的轉(zhuǎn)速分別為1 2 3 4, , ,n n n n；對(duì)應(yīng)各軸的輸入功率分別為1 2 3 4, , ,P P P P；對(duì)應(yīng)各 軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為1 2 3 4, , ,T T T T；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比分別為12 23 34,i i i；相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率分別為12 23 34,n n n。 各軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)，輸入功率 P(KW)，輸入轉(zhuǎn)矩 T(N m) 7 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 高速軸 的轉(zhuǎn)速，輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩 1 1 3 1 1 1, , 9 5 5 0 /mmn n P P T P n 中間軸 的轉(zhuǎn)速，輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩 2 1 2 1 1 2 2 2 2/ , , 9 5 5 0 /hn n i P P T P n 低速軸 的轉(zhuǎn)速，輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩 3 2 3 2 1 2 3 3 3/ , , 9 5 5 0 /ln n i P P T P n 滾筒軸 的轉(zhuǎn)速，輸入功率，輸入轉(zhuǎn)矩 4 3 1 4 3 2 5 4 4 4/ , , 9 5 5 0 /n n i P P T P n 圓柱齒輪傳動(dòng) (7 級(jí)精度 )效率為 1 0.98 滾動(dòng)軸 承傳動(dòng)效率為 2 0.99 彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 3 0.99 帶式 輸送機(jī) 的傳動(dòng) 效率為 4 0.96 鏈傳動(dòng)的效率 5 0.96 1 2i ：鏈傳動(dòng)比 ， 2.82li ：低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 ， 3.8hi ：高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比 軸號(hào) 電動(dòng)機(jī) 兩級(jí)圓柱減速器 工作機(jī) 軸 軸 軸 軸 轉(zhuǎn)速n(r/min) mn=1440 n1=1440 n2=378.95 n3=134.38 n4=67.19 功率P(kw) P=5.5 P1=5.445 P2=5.28 P3=5.13 P4=4.87 轉(zhuǎn)矩T(N m) T1=36.11 T2=133.06 T3=364.57 T4=692.19 兩軸聯(lián)接 聯(lián)軸器 齒輪 齒輪 鏈輪 傳動(dòng)比 i i01=1 i12=3.8 i23=2.82 i34=2 傳動(dòng)效率 01=0.99 12=0.97 23=0.97 34=0.95 8 六 .設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪 1.選精度等級(jí)、材料及齒 數(shù) ，齒型 1)確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)圓柱斜齒輪 。 2)材料選擇。由表 10 1 選擇 小齒輪材料 為 40 r（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45鋼 (調(diào)質(zhì) )，硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 3)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度 (GB 10095 88) 4)選小齒輪齒數(shù) 1 24，大齒輪齒數(shù) 2 1 1 3.8 24=91.2,取 Z2=91。 5)選取螺旋角。初選螺旋角 14 ， 左 旋。 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按式（ 10 21） 試算，即3 21 )(12HEHdttt ZZuuTkd 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1)試選 6.1tK (2)由圖 10 30，選取區(qū)域系數(shù) 433.2HZ (3)由圖 10 26 查得1 0.79 2 0.85 12 1 . 6 4 (4)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 5 5 41 1 19 5 . 5 1 0 / 9 5 . 5 1 0 5 . 4 4 5 / 1 4 4 0 3 . 6 1 1 0T P n Nmm (5)由表 10 7 選取齒寬系數(shù) 1d (6)由表 10 6 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.189 MPaZ E (7)由圖 10 21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限MPaH 6001lim ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 li m 2 550H M P a (8)由式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 6 0 6 0 1 4 4 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 0 ) 4 . 1 4 7 2 1 0hN n j L 9 992 4 . 1 4 7 2 1 0 / 3 . 8 1 . 0 9 1 4 1 0N (9)由圖 10 19 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 90.01 HNK 95.02 HNK (10)計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù)為 S=1，由式 10 12 得 M P aM P aSK HHNH 5406009.0 1lim11 M P aM P aSK HHNH 5.52255095.0 2lim22 M P aM P aHHH 25.5 3 12/)5.5 2 25 4 0(2/)( 21 2)計(jì)算 (1)試算小齒輪分度圓直徑 td1 ，由計(jì)算公式得 2431 2 1 . 6 3 . 6 1 1 0 4 . 8 2 . 4 3 3 1 8 9 . 84 0 . 6 61 1 . 6 4 3 . 8 5 3 1 . 2 5td m m (2)計(jì)算圓周速度 11 4 0 . 6 6 1 4 4 0 3 . 0 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s (3)計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntm 1 1 4 0 . 6 6 4 0 . 6 6dtb d m m 11c o s 4 0 . 6 6 c o s 1 41 . 6 424tntdm m mZ 2 . 2 5 2 . 2 5 1 . 6 4 3 . 6 9/ 4 0 . 6 6 / 3 . 6 9 1 1 . 0 2nth m m mbh (4)計(jì)算縱向重合度 903.114t a n241318.0t a n318.0 1 Zd (5)計(jì)算載荷系數(shù) K 已知使用系數(shù) 1.25AK 根據(jù) 3.06 /v m s ， 7 級(jí)精度，由圖 10 8 查得動(dòng)載荷系數(shù) 1.11VK 由表 10 4 查得 10 2 2 32 2 31 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 ) 0 . 2 3 1 01 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 1 ) 1 0 . 2 3 1 0 3 7 . 1 0 1 . 4 1 7H d dKb 由圖 10 13 查得 1.36FK 假定 1 0 0 /AtKF N m mb ，由表 10 3 查得 4.1 FH KK 故載荷系數(shù) 1 . 2 5 1 . 1 1 1 . 4 1 . 4 1 7 2 . 7 5 3A V H HK K K K K (6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式 10 10a 得 3311 / 4 0 . 6 6 2 . 7 5 3 / 1 . 6 4 8 . 7 0ttd d K K m m (7)計(jì)算模數(shù) nm 11c o s 4 8 . 7 0 c o s 1 41 . 9 724ndm m mZ 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 10 17 3 2121co s2FSFdnYYZYKTm 1)確定計(jì)算參數(shù) (1)計(jì)算載荷系數(shù) 1 . 2 5 1 . 1 1 1 . 4 1 . 3 6 2 . 6 4A V F FK K K K K (2)根據(jù)縱向重合度 903.1 ，從圖 10 28 查得螺旋角影響系數(shù) 88.0Y (3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 11 3322 3324 2 6 . 2 7c o s c o s 1 491 9 9 . 6 2c o s c o s 1 4VVZZZZ (4)查取齒形系數(shù) 由表 10 5 查得 592.21 FaY ,2 2.180FaY (5)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 查得 596.11 SaY ,2 1.790SaY 11 (6)由圖 10 20c 查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5001 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 3802 (7)由圖 10 18 查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 85.01 FNK 88.02 FNK (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1.4，由式 10 12 得 M P aSK FEFNF 57.3034.1 50085.0 111 M P aSK FEFNF 86.2384.1 38088.0 222 (9)計(jì)算大小齒輪的 FSaFaYY 1112222 . 5 9 2 1 . 5 9 6 0 . 0 1 3 6 3 3 0 3 . 5 72 . 1 8 0 1 . 7 9 0 0 . 0 1 6 3 4 2 3 8 . 8 6F a S aFF a S aFYYYY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 2)設(shè)計(jì)計(jì)算 423 22 2 . 6 4 3 . 6 1 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 3 4 1 . 4 01 2 4 1 . 6 4nm m m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) nm 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 nm 1.5mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑1 4 8 .7 0d mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是 有11 c o s 4 8 . 7 0 c o s 1 4 3 1 . 5 01 . 5ndZm 取1 32Z ，則2 1 1 3 . 8 3 2 1 2 1 . 6 1 2 2Z i Z 12 4.幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算中心距12() ( 3 2 1 2 2 ) 1 . 5 1 1 9 . 0 42 c o s 2 c o s 1 4nZ Z ma m m 將中心距圓整為 119a mm 。 2)按圓整后的中心距修正螺旋角 12() ( 3 2 1 2 2 ) 1 . 5a r c c o s a r c c o s 1 3 5 5 5 0 2 2 1 1 9nZ Z ma 因 值改變不多，故參數(shù) 、 K 、 HZ 等不必修正 3)計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 112223 2 1 . 5 4 9 . 4 5c o s c o s 1 3 . 9 31 2 2 1 . 5 1 8 8 . 5 5c o s c o s 1 3 . 9 3nZmd m mZmd m m 4)計(jì)算大、小齒輪的齒根圓直徑 11222 . 5 4 9 . 4 5 2 . 5 1 . 5 4 5 . 72 . 5 1 8 8 . 5 5 2 . 5 1 . 5 1 8 4 . 8fnd d m m md d m m m 5)計(jì)算齒輪寬度 1 1 4 9 . 4 5 4 9 . 4 5db d m m 圓整后取2 50B mm；1 55B mm 5.驗(yàn)算 112 2 3 6 1 0 0 1 4 6 0 . 14 9 . 4 5tTFNd 1 . 2 5 1 4 6 0 . 1 3 6 . 9 1 / 1 0 0 /4 9 . 4