帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、前言 (一) 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)用單級(jí)圓柱齒輪減速器。已知運(yùn)輸帶輸送拉力F=2KN，帶速V=2.0m/s，傳動(dòng)滾筒直徑D=400mm（滾筒效率為0.96）。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，預(yù)定使用壽命8年（每年工作300天），工作為二班工作制，載荷輕，帶式輸送機(jī)工作平穩(wěn)。工作環(huán)境：室內(nèi)灰塵較大，環(huán)境最高溫度35。動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流380/220伏。圖1 帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1、電動(dòng)機(jī)；2、三角帶傳動(dòng)；3、減速器；4、聯(lián)軸器；5、傳動(dòng)滾筒；6、皮帶運(yùn)輸機(jī)表1 常用機(jī)械傳動(dòng)效率機(jī)械傳動(dòng)類型傳動(dòng)效率圓柱齒輪傳動(dòng)閉式傳動(dòng)0.960.98（7-9級(jí)精度）開(kāi)式傳動(dòng)0.940.96圓錐齒輪

2、傳動(dòng)閉式傳動(dòng)0.940.97（7-8級(jí)精度）開(kāi)式傳動(dòng)0.920.95帶傳動(dòng)平型帶傳動(dòng)0.950.98V型帶傳動(dòng)0.940.97滾動(dòng)軸承（一對(duì)）0.980.995聯(lián)軸器0.99-0.995表2 常用機(jī)械傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)類型選用指標(biāo)平型帶三角帶齒輪傳動(dòng)功率（KW）小（20）中（100）大（最大可達(dá)50000）單級(jí)傳動(dòng)比（常用值）2-42-4圓柱圓錐3-62-3最大值615106-10(二) 設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)將學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算能力，熟悉一般的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)過(guò)程。(三) 傳動(dòng)方案的分析 機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力

3、、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，第二級(jí)傳動(dòng)為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。帶傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過(guò)載保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，還可緩和沖擊和振動(dòng)，故布置在傳動(dòng)的高速級(jí)，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸。 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之一。

4、本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。 減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì) (一) 電動(dòng)機(jī)選擇 1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 2、電動(dòng)機(jī)功率選擇： 傳動(dòng)裝置的總效率：查表1取皮帶傳動(dòng)效率0.96，軸承傳動(dòng)效率0.99，齒輪傳動(dòng)效率0.97，聯(lián)軸器效率0.99。=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945工作機(jī)所需的輸入功率Pw： Pw=(FwVw)/(1000w)式中，F(xiàn)w=2 KN=2000N，Vw=2.0m/s，w=0.96，代入上式得Pw=(2000*2)/(1000*0.96)=4.17 KW電動(dòng)機(jī)的輸出功率： PO

5、= Pw /=4.17/0.8945=4.66KW 選取電動(dòng)機(jī)額定功率Pm，使電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm（11.3）PO ，由查表得電動(dòng)機(jī)的額定功率P5.5KW。 3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw=60*1000V/（D）=6010002/（400）=96r/min 由推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍i1=36。取V帶傳動(dòng)比i2=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為i=624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n=（624）96=5762304r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算，符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有750r/min 、1000r/min和1500r/min

6、，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動(dòng)及減速機(jī)的傳動(dòng)比，最終確定同步轉(zhuǎn)速為1500r/min ，根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-4 ，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min 。 主要參數(shù)：額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量68kg。(二) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比：i =1440/96=15 2、分配各級(jí)傳動(dòng)比： 因i= i1* i2，根據(jù)有關(guān)資料，單級(jí)減速器i=36合理，這里取i1 =5，i2=15/5=3。(三) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、各軸轉(zhuǎn)速（r/min） 軸 n1=nm/i 2=1440/3=480 r/m

7、in軸 n2= n1/ i1= nw =96 r/min 2、計(jì)算各軸的功率（KW） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率PO=4.66KW 軸 PI=4.660.96=4.4736KW 軸 P= P12=4.47360.99*0.97=4.4736KW0.990.97=4.296KW （1為軸承傳動(dòng)效率，2為齒輪傳動(dòng)效率，3聯(lián)軸器傳動(dòng)效率）卷筒軸 Pj= P*1*3=4.2960.990.99=4.211KW 3、計(jì)算各軸扭矩（Nmm） 軸 TI=9550PI/nI=95504.4736/480=89.006Nm 軸 T=9550P/n=95504.296/96=427.36Nm 卷筒軸Tj=9550Pj/nj

8、=95504.211/96=418.91Nm 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理后列于下表：表3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表參數(shù)軸名電動(dòng)機(jī)軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n/rmin-114404809696功率P/kw4.664.47364.2964.211轉(zhuǎn)矩T/Nm30.9089.006427.36418.91傳動(dòng)比i351三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、確定計(jì)算功率工作情況系數(shù)查文獻(xiàn)1表11.5知： =1.1。=1.14.66=5.126kw2、選擇帶型號(hào)根據(jù)Pc =5.126kw，nm1440r/min，查文獻(xiàn)1圖11.15，初步選用普通Z型帶。3、選取帶輪基準(zhǔn)直徑查文獻(xiàn)1表11.6選取小帶輪基準(zhǔn)直徑

9、=80mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑=3*（1-0.01）*80=237.6mm。式中，為帶的滑動(dòng)率，通常?。?%2%），查表后取=250mm。大帶輪轉(zhuǎn)速=456.192 r/min4、驗(yàn)算帶速v6.03 m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶充分發(fā)揮。5、V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距求根據(jù)文獻(xiàn)1中式11.20，初定=495mm取。由文獻(xiàn)1中式11.2帶長(zhǎng)由文獻(xiàn)1中圖11.4定相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm，再由式（11.3）計(jì)算實(shí)際中心距=534.054mm6、驗(yàn)算包角，由式（11.4）得=160.9O，合適7、確定v帶根數(shù)z帶速實(shí)際傳動(dòng)比=3.157查表11.8單根v帶功率=0.36KW；查表11.7包角系數(shù)=

10、0.953；查表11.12帶長(zhǎng)度系數(shù)=1.16，查表11.10，則由公式得=9.65故選10根帶。8、確定帶的張緊力F0（單根帶）查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得單根V帶的張緊力=71.03 N軸上載荷=2*10*71.03*sin80.45o=1400.7116 N（二）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選擇齒輪材料及精度等級(jí) 根據(jù)工作要求，考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面，齒面硬度=350HBS。小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HB1=220；大齒輪：45鋼，正火，HB2=190。查文獻(xiàn)1表12.14，得=1.1，=1.4。查文獻(xiàn)1圖12.17和12.23知=555MPa

11、，=530Mpa；=190Mpa，=180Mpa。故：1=/=504.5Mpa，2=/=481.8Mpa；1=/=135.7 Mpa，2=/=128.5 Mpa。由于硬度小于350HBS，屬軟齒面，所以按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度。2、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算（略）設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造。查文獻(xiàn)1表12.10，12.13，取載荷系數(shù)K=1.2，=0.4。3、確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)（略）以上內(nèi)容可參照文獻(xiàn)1中，P234內(nèi)容。（三）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、按扭矩初算軸徑 選用45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS，文獻(xiàn)1表16.2取c=110，初步確定軸的直徑 110*（4.4736/480）1

12、/3 =23.1。由于軸端開(kāi)鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故需增大軸徑5%7%，取=24.717選d1=25mm 初步確定軸的最小直徑=39.05mm,同樣增大軸徑5%7%，取=42、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的定位，固定和裝配 由于本設(shè)計(jì)中為單級(jí)減速器，因此可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定；兩軸承分別以軸肩和套筒定位，采用過(guò)渡配合固定。軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承依次從右面裝入。 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度（略）軸：軸：四、滾動(dòng)軸承的選擇 (一) 計(jì)算輸入軸承選用30207型角接觸球軸承，其內(nèi)徑d為35mm,外徑D為7

13、2mm，寬度T為18.25mm。 (二) 計(jì)算輸出軸承選30211型角接球軸承，其內(nèi)徑d為55mm，外徑D=100mm，寬度T為22.755mm。 五、鍵聯(lián)接的選擇 本設(shè)計(jì)均采用：普通圓頭平鍵。普通平鍵用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng)。構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩型式：大齒輪處選擇圓頭A型（常用）；為防轉(zhuǎn)、鍵（指端銑刀加工）與槽同形、鍵頂上面與轂不接觸有間隙，聯(lián)軸器與帶輪處均選擇C型鍵。1、輸出軸與帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 鍵的類型及其尺寸選擇： 帶輪傳動(dòng)要求帶輪與軸的對(duì)中性好，故選擇C型平鍵聯(lián)接。 裝配圖中該鍵零件選用GB1096-79系列的鍵1256，查得：鍵寬b=12，鍵高h(yuǎn)=8，并根據(jù)軸長(zhǎng)確定鍵長(zhǎng)。 六、箱體、箱蓋主要尺寸計(jì)算 箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，采用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體主要尺寸（略） 七、軸承端蓋 略八、減速器的附件的設(shè)計(jì)