帶式運輸機傳動裝置的設計

1、 機械設計課程設計說明書設計題目：帶式輸送機傳動系統(tǒng)設計系（院）別：紡織服裝學院專業(yè)班級：紡織工程083班學生姓名：方第超指導老師：孫桐生老師 完成日期：2010年12月機械課程設計目 錄一 課程設計書 2二 設計要求 2三 設計步驟 21. 傳動裝置總體設計方案 32. 電動機的選擇 43. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 54. 計算傳動裝置的運動和動力參數 55. 設計V帶和帶輪 66. 齒輪的設計 87. 滾動軸承和傳動軸的設計 198. 鍵聯(lián)接設計 269. 箱體結構的設計 2710.潤滑密封設計 3011.聯(lián)軸器設計 30四 設計小結 31五 參考資料 32第一章 設計任務書1

2、、設計的目的械設計課程設計是為機械類專業(yè)和近機械類專業(yè)的學生在學完機械設計及同類課程以后所設置的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是第一次對學生進行全面的，規(guī)范的機械設計訓練。其主要目的是：（1）培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他選修課程的基礎理論并結合實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關機械設計方面的知識。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械設計，使學生掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正面的工程大合集思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力。（3）課程設計的實踐中對學生進行設計基礎技能的訓練，培養(yǎng)學生查閱和使用標準規(guī)范、手冊、圖冊及相關

3、技術資料的能力以及計算、繪圖、數據處理、計算機輔助設計等方面的能力。2、設計任務設計一用于帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。 在課程設計中，一般要求每個學生完成以下內容： 1）減速器裝配圖一張（A1號圖紙） 2）零件工作圖23張（如齒輪、軸或箱體等 3）設計計算說明書一份（8000字左右）3、設計內容 一般來說，課程設計包括以下內容： 1）傳動方案的分析和擬定 2）電動機的選擇 3）傳動系統(tǒng)的遠動和動力參數的計算 4）傳動零件的設計計算 5）軸的設計計算 6）軸承、聯(lián)接件、潤滑密封及聯(lián)軸器的選擇和計算 7）箱體結構及附件的計算 8）裝配圖及零件圖的設

4、計與繪制 9）設計計算說明書的整理和編寫 10）總結和答辯第二章 帶式傳動機傳動系統(tǒng)設計1、設計題目：單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動2、傳動系統(tǒng)參考方案（如圖）：3、原始數據： F=2.3kNF：輸送帶工作拉力； V=1.1m/s V：輸送帶工作速度； D=300mm D：滾筒直徑。4、工作條件 連續(xù)單向運轉，空載啟動，工作時有輕微震動，工作年限8年，兩班制工作。第三章 電動機的選擇1、電動機類型和結構型式的選擇：按已知的工作要求和條件，選用 Y系列三相交流異步電動機（JB/T10391-2002）。2、工作機所需要的有效功率根據已知條件，工作機所需要的有效功率 Pw=F·V/1000

5、=2300×1.1/1000=2.74kw設：2w輸送機滾筒軸至輸送帶間的傳動效率c 聯(lián)軸器效率0.99g閉式圓柱齒輪效率0.97b一對滾動軸承效率0.98cy輸送機滾筒效率0.96估算傳動系數總效率: 01=c=0.9512=b·g=0.99×0.97=0.960334=b·c=0.99×0.99=0.9801 3w=b·cy=0.99×0.96=0.9504則傳動系統(tǒng)的總效率為：=01·12·34·3w=0.95×0.9603×0.9801×0.9504=0.8

6、43、工作時電動機所需功率為：Pd= Pw/=2.74/0.84=4.46 kw由表12-1可知 ，滿足PePd條件的Y系列三相交流異步電動機額定功率取為3.0 kw。4、電動機轉速的選擇：nw=60000v/d=60000×1.1/3.14×300=70.06r/min初選同步轉速為1500r/min和1000r/min的電動機，由表12-1可知對應額定功率Pe為3.0kw的電動機型號分別為Y132sM2-6和Y132s-4,現將兩個型號的電動機有關技術數據及相應的算得的總傳動比例表1-2中。表1-2 方案的比較方案號電動機型號額電功率（kw）同步轉速（r/min）滿載轉

7、速（r/min）Y132M2-63.01000960Y132s-43.015001440總傳動比D（mm）E(mm)13.38388020.093880通過上述兩種方案比較用以看出：方案選用的電動機轉速高，質量輕，價格低，總傳動比為13.38，故選方案較為合理，由表12-2查得電動機中心高H=132mm；軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度分別為：D=38mm和E=80 mm。第四章 各級傳動比的分配1、總傳動比: i總=nm/nw=960/63.70=15.07 由傳動方案圖可知：i1=3； i2=5； i3=1 傳動系統(tǒng)各軸的轉速，功率和轉矩計算如下：1軸（電動機軸）n1=nm=960r

8、/min P0=pd=4.46kwTd=9550·pd/nm=29.58N·m 2軸（減速器高速軸） n2=n1/i1=320r/min P2=p0·n01=4.46×0.95=4.23kwT2=9550·p2/n2=126.24N·m 3軸（減速器低速軸） n3=n2/i2=64r/minP3=P2×0.98×0.98×0.97=3.94kwT3=9550·p3/n3=587.92N·m 4軸（工作軸）n4=n3=64r/min P4=P3×0.98×0.96=3

9、.71kw T4=9550·p4/n4=553.60N·m2、將上述計算結果列于表1-3中以供應。表1-3 傳動系統(tǒng)的遠動和動力參數電動機2軸3軸工作機 轉（r/min）9603206464 功率（kw）4.464.233.943.71 轉矩（N·m）29.58126.24587.92553.60 傳動比i1351第五章 齒輪的設計1、選擇材料和熱處理方法，并確定材料的許用接觸應力根據工作條件，一般用途的減速器可采用閉式軟齒面?zhèn)鲃印２楸?-6得小齒輪 45鋼 調制處理 齒面硬度HBS1=230大齒輪 45鋼 正火處理 齒面硬度 HBS2=190 兩齒輪齒面硬度差為

10、40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃拥脑O計要求2、確定材料許用接觸應力查表5-11得，兩實驗齒輪材料接觸疲勞強度極限應力為：hlim1=480+0.93(HBS1-135)=480+0.93(230-135)=568.4Mpa hlim2=480+0.93(HBS2-135)=480+0.93(190-135)=531.2 Mpa由表5-12按一般重要性考慮，取接觸疲勞強度的最小安全系數：sh lim1=1.0 兩齒輪材料的許用接觸應力分別為H1= h lim1/ sh lim1=568.4 MpaH2= h lim2/ sh lim1=531.2 Mpa3、根據設計準則，按齒面接觸疲勞強度進行設計 查

11、表5-8，取載荷系數K=1.2；查表5-9，查取彈性系數ZE=189.8；取齒寬系數d=1(閉式軟齒面)；H取其中較小值為531.2Mpa代入。故 d1 =76.34mm4、幾何尺寸計算 齒數 由于采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，小齒輪齒數的推薦值是2040，取Z1=27，則Z2= 81 模數 m=d1/Z1=2.83mm 由表5-2，將m轉換為標準模數，取m=3mm 中心距 a=m(Z1+Z2)/2=162mm 齒寬 b2=dd1=1×76.34=76.34mm，取整b2=76mm b 1= 76+（510）mm，取b 1=80mm5、校核齒根彎曲疲勞強度 由校核公式（5-35） F=YFYs

12、 查表5-10，兩齒輪的齒形系數，應力校正系數分別是（YF2 ,Ys2 由線性插值法求出） Z1 =27時 YF1 =2.57 Ys1=1.60Z2 =81時 YF2 =2.218 Ys2 =1.77查表5-11，兩實驗齒輪材料的彎曲疲勞極限應力分別為 f lim1 =190+0.2(HBS1-135)=209 Mpa f lim2 =190+0.2(HBS2-135)=201 Mpa查表5-12，彎曲疲勞強度的最小安全系數為sF lim1 =1.0兩齒輪材料的許用彎曲疲勞應力分別為F1= h lim1/ sh lim1 =209 MpaF2= h lim2/ sh lim2 =201 Mpa

13、將上述參數分別代入校核公式（5-35），可得兩齒輪的齒根彎曲疲勞應力分別為 F1=YF1YsF1=209 Mpa F2=YF2Ys2F2=201 Mpa所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度均足夠。6、齒輪其他尺寸計算 分度圓直徑 d1=mZ1 =3×27=81 mm d2=mZ2 =3×81=243 mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha=81+2×3=87mm da2=d2+2ha=243+2×3=249mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf=81-2×1.25=77.25mm df2=d2-2hf=243-2×1.25=239.25mm中心距

14、 a=m(Z1+Z2)/2=162mm齒寬 b1=80mm b2=76mm7、選擇齒輪精度等級 齒輪圓周速度 v1=1.36m/s 查表5-7，選齒輪精度等級：第公差組為9級，由“齒輪傳動公差”查得 小齒輪 9-9-8 GJ GB10095-88 大齒輪 9-9-8 HK GB10095-88 第六章 軸的設計從動軸的設計1、選取材料和熱處理方法，并確定軸材料的許用應力：由于為普通用途，中小功率，選用45鋼正火處理。查表15-1得b=600Mpa，查表15-5得b-1=55 Mpa2、估算軸的最小直徑：由表15-2查得A=110，根據公式（15-1）得:d1A=42.295mm 考慮軸端有一鍵

15、槽，將上述軸徑增大5%，即42.295×1.05=44.40mm。該軸的外端安裝聯(lián)軸器，為了補償軸的偏差，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查手冊表選用柱銷聯(lián)軸器，其型號為為HL3，最小直徑d1=45mm3、軸的設計計算并繪制結構草圖：（1）確定軸上零件的布置方案和固定方法： 參考一般減速器結構，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套作軸向固定，用平鍵和過盈配合（H7/r6）作軸向固定。右端參考一般減速器結構，將齒輪布置在軸的中部，對稱于兩端的軸承齒輪用軸環(huán)和軸套作軸向固定，用平鍵和過盈配合（H7r6）作周向固定，右端軸承用軸肩和過度配合（H7K6）固定內套圈；左端軸承用軸套和過

16、渡配合（H7K6）固定內套圈。軸的定位則由兩端的軸承端蓋軸向固定軸承的外套圈來實現。輸出端的聯(lián)軸器用軸肩和擋板軸向固定，用平鍵作周向定位。（2）直齒輪在工作中不會產生軸向力，故兩端采用深溝球軸承。軸承采用潤滑，齒輪采用油浴潤滑。（3）確定軸的各段直徑： 外伸端直徑d1=45mm按工藝和強度要求把軸制成階梯形，取通過軸承蓋軸段的直徑為d2=d12h=d12×0.07d1=51.3mm由于該段處安裝墊圈，故取標準直徑d2=56mm考慮軸承的內孔標準，取d3=d7=60,初選軸承型號6212。 直徑為d4的軸段為軸頭，取d4=66mm 軸環(huán)直徑d5=d42h=64×（12

17、5;0.07）=70mm 根據軸承安裝直徑，查手冊得d6=68mm （4）確定軸的各段長度： L4=74mm（輪轂寬度為B2=76mm。L4比B2長13mm）L1=58mm（HL3彈性注銷聯(lián)軸器J型軸孔長度為B1=60mmL1 比B1短13mm）L7=23mm( 軸承寬度為B3=22mm , 擋油環(huán)厚1mm)L5=8mm（軸環(huán)寬度為b1.4h）根據減速器結構設計的要求，初步確定2=1015mm l2=510mmL6=212L3=11mmL3=B3l22(13)=42mmL2=55mm(根據減速器箱體結構等尺寸初步確定為（5565mm）兩軸承之間的跨距：L=B32I222B2=232(510mm

18、)2×（1015mm）82=135mm4、從動齒輪的受力計算 分度圓直徑d1=mz=3×81=243mm轉矩 T=9.55×106×Pn=587921N·mm圓周力Ft=2Td1=4839N徑向力 Fr=Ft×tan20o =1761N5、按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算 1）繪制軸的受力簡圖見圖8-2（a）2）將齒輪所受力分解成水平H和鉛垂平面V內的力3）求水平面H和鉛垂平面V的支座反力1 水平面H內的支座反力:FH1=FH2= Fr/2=880N 2 鉛垂平面V內的支座反力：RV1=RV2= Ft/2=2420N4）繪制彎

19、矩圖:1 水平面H的彎矩圖見圖8-2(b) MH=65FH1=65×880=57200N2 鉛垂面V的彎矩圖見圖8-2(c) MV=65×RV1=65×2420=157300N3 合成彎矩圖見8-2(d)M合=(MH2+MV2)1/2=(572002+1573002)1/2=167377N·mm4 繪制扭矩圖見圖8-2(e) T=587921N·mm5 繪制當量彎矩圖見圖8-2(f) 單向轉動，故切應力脈動循環(huán)，取=0.6 ，b截面當量彎矩為： Mea=T=0.6×587921=352752N·mm6、校核軸的強度根據總合成

20、彎矩圖、扭矩圖和軸的結構草圖的判斷a、b截面為危險截面，下面分別進行校核：1）校核a截面 da=40mm 考慮鍵槽后，由于da=40×1.05=42mm<d1=45mm，故a截面安全。2）校核b截面 Meb= M合=167377N·mm db =31mm考慮鍵槽后，由于db=31×1.05=32.55mm<d4=63mm，故b截面安全。因為危險截面a、b均安全，所以原結構設計方案符合要求。主動軸的設計1、選取材料和熱處理的方法，并確定軸材料的許用應力根據設計要求，普通用途，中小功率，單向運轉，選用45鋼正火處理。查表15-1得b =600 Mpa,查表

21、15-50=55Mpa.2、估算軸的最小直徑由表15-2查取A=110，根據公式（15-1）得 d1=26.2mm 考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%，即26.2×1.05=27.51mm。該軸的外端安裝V帶輪，為了補償軸的偏差，選用腹板式帶輪，最后取軸的最小直徑為d1=30mm。3、軸的結構設計并繪制草圖。1）確定軸上零件的布置方案和固定方式2）參考一般減速器機構3）確定軸的各端直徑 外端直徑d1=30mm 按工藝和強度要求把軸制成階梯形，取穿過軸承蓋周段的軸徑為d2=d1+2h=d1+2×0.07d1=34.2mm ，由于該處安裝墊圈，故取標準直徑d2=36mm考慮到

22、軸承的內孔標準。取d3=d7=45mm（兩軸承類型相同）。初選深溝球軸承型號為6209。 直徑為d4的軸段為軸頭，取d4=54mm軸環(huán)直徑d5=50mm，根據軸承安裝直徑，查手冊得d6=47mm。4、確定各軸的長度：L4=84mm（輪轂寬度為B2=82mm。L4比B2長13mm）L1=58mm（HL3彈性注銷聯(lián)軸器J型軸孔長度為B1=60mmL1 比B1短13mm）L7=20mm（軸承的寬度B3為19mm，加1mm 的擋油環(huán)）L5=8mm（軸環(huán)寬度為b1.4h）根據減速器結構設計的要求，初步確定2=1015mm l2=510mmL6=2+L2-L5=11mm L3=B3+L2+2=42mm L

23、2=55mm兩軸承的跨距L=B3+2L2+22+B2=22+2×（510）+2×（1015）+56=135mm5、主動軸的受力計算 分度圓直徑d1=mz=3×27=81mm轉矩 T=9.55×106×Pn=126239N·mm圓周力Ft=2Td1=3117N徑向力 Fr=Ft×tan20o =1134N6、按扭矩和彎曲組合變形強度條件進行校核計算 (1)繪制軸的受力簡圖(2)將齒輪所受力分解成水平H和鉛垂平面V內的力(3)求水平面H和鉛垂平面V的支座反力1 水平面H內的支座反力:FH1=FH2= Fr/2=567N 2 鉛垂

24、平面V內的支座反力：RV1=RV2= Ft/2=1558N (4)繪制彎矩圖:1 水平面H的彎矩圖 MH=65FH1=65×567=36855N2 鉛垂面V的彎矩圖 MV=RV1=65×1558=101270N3 合成彎矩圖見8-2(f)M合=(MH2+MV2)1/2=(368552+1012702)1/2=107767N·mm4 繪制扭矩圖 T=126239N·mm5 繪制當量彎矩圖 單向轉動，故切應力脈動循環(huán)，取=0.6 ，b截面當量彎矩為： Mea=T=0.6×126239=75743N·mm7、校核軸的強度根據總合成彎矩圖、扭

25、矩圖和軸的結構草圖的判斷a、b截面為危險截面，下面分別進行校核：1） 校核a截面 da=23.96mm 考慮鍵槽后，由于da=23.96×1.05=25.158mm<d1=32mm，故a截面安全。 2）校核b截面 Meb= M合=107767N·mm db =26.96mm 考慮鍵槽后，由于db=26.96×1.05=28.3mm<d4=47.5mm，故b截面安全。 因為危險截面a、b均安全，所以原結構設計方案符合要求。8、繪制軸的零件圖（略） 第七章 V帶傳動的設計 1、選擇V帶型號： 由表11-7查得KA=1.1，PC=KA· pd=1.

26、1×4.46=4.906kw根據PC=4.906kw，nm=960r/min，由圖11-8可選取普通B型的。2、確定帶輪基準直徑，并驗算帶速V：由圖11-8可知，小帶輪基準直徑的推進值為112140由表11-8，則取dd1=125mm由dd2=dd1·nm/n1=125×960/240=500mm由表11-8取dd2=500mm,實際傳動比i為： i=dd2/dd1=500/125=4由(11-14)式得：v=dd1n0/60·1000=6.28m/s v值在525m/s范圍內，帶速合格。3、確定帶長Ld和中心距a： 由(11-15)式得：0.7（dd1

27、+dd2）a02（dd1+dd2） 437.5mma01250mm 初選中心距：a0= 550mm由(11-16)式得：L0=2a0+（dd1+dd2）/2+（dd2dd1）2/4a0=2145.17mm由表11-2取Ld=2240mm由式（11-17）得實際中心距為：aa0+（LdL0）/2=597.415mm4、驗算小帶輪的包角a1，由式（11-18）得：a1 =180057.30 ×（dd2dd1）/a=144.0401200（滿足要求）5、確定V帶的根數z： 查表11-4，由線性插值法可得：p=1.64+（1.931.64）/(1200950) ·（960950）=1.65kw查表11-5，由線性插值法可得：p=0.25+（0.30.25）/(980800) ·（960800）=0.294kw查表11-6，由線性插值法可得：ka=0.89+（0.920.89）/(150140) ·（144.04140）=0.902查表11-2，可得kL=1.00由式（11-19）得V帶根數z為： z= p C/（p p ）kakL =4.906/（1.650.294 ）0.902