帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置單級(jí)圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī) 械 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：完成日期：中國石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院目 錄一、前言3(一) 設(shè)計(jì)任務(wù)3(二) 設(shè)計(jì)目的4(三) 傳動(dòng)方案的分析4二、傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)4(一) 電動(dòng)機(jī)選擇4(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5(三) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算5三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算5（一）帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5（二）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6（三）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算91、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算9四、滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算13(一) 計(jì)算軸承13(二) 計(jì)算軸承13五、鍵聯(lián)接的選擇及校核14六、聯(lián)軸器的選擇15七、箱體、箱蓋主要尺寸計(jì)算15參考文獻(xiàn)17一、

2、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=2.6KN，帶速V=1.45m/s，傳動(dòng)滾筒直徑D=420mm（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）開式傳動(dòng)0.940.96圓錐齒輪傳動(dòng)閉

3、式傳動(dòng)0.940.97（7-8級(jí)精度）開式傳動(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)目的通過本課程設(shè)計(jì)將學(xué)過的基礎(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)裝置是用來傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換

4、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。本設(shè)計(jì)

5、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=2.6 KN=2600N，Vw=1.45m/s，w=0.96，代入上式得Pw=(2600×1.45)/(1000

6、15;0.96)=3.93 KW電動(dòng)機(jī)的輸出功率： PO= Pw /=3.93/0.8945=4.39KW 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）=60×1000×1.45/（×420）=65.97r/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）×65.97=395.811583.

7、28r/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，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1140r/min 。 主要參數(shù)：額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1140r/min，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量68kg,中心高H=132mm，外伸軸端D×E=38mm×80mm。(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 =1140/65.97=17 2、

8、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=17/5=3.4。(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=1140/3.4=335.29 r/min軸 n2= n1/ i1= nw =65.97 r/min 2、計(jì)算各軸的功率（KW） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率PO=4.39KW 軸 PI=4.39×0.96=4.57KW 軸 P= P12=4.57×0.99×0.97=4.39KW （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= P13=4.

9、39×0.99×0.99=4.3KW 3、計(jì)算各軸扭矩（N·mm） 軸 TI=9550×PI/nI=9550×4.57/335.29=130.17N·m 軸 T=9550×P/n=9550×4.39/65.97=635.51N·m 卷筒軸Tj=9550×Pj/nj=9550×4.3/65.97=622.48N·m 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-11140335.2965.9765.97功率P/kw4.

10、394.574.394.3轉(zhuǎn)矩T/Nm36.78130.17635.51622.48傳動(dòng)比i3.451三、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。=1.1×4.39=4.829kw2、選擇帶型號(hào)根據(jù)Pc =4.829kw，nm1140r/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=80mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑=3.4×（1-0.01）×80=269.28mm。式中，為帶的滑動(dòng)率，通常取（1%2%），查表后取=280mm。大帶輪轉(zhuǎn)速=332.46

11、r/min4、V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距求(80280) 2=180100根據(jù)文獻(xiàn)1中式11.20，初定=540mm取=550。由文獻(xiàn)1中式11.2帶長(zhǎng)1665.67 mm由文獻(xiàn)1中圖11.4定相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm，再由式（11.3）計(jì)算實(shí)際中心距=609.05mm5、驗(yàn)算包角，由式（11.4）得=158.19°>，合適6、確定v帶根數(shù)z帶速4.78 m/s實(shí)際傳動(dòng)比3.43查表11.8單根v帶功率=0.36KW；查表11.7包角系數(shù)=0.953；查表11.12帶長(zhǎng)度系數(shù)=1.16，查表11.10，則由公式得=11.21故選12根帶。7、確定帶的張緊力F0（單根帶）查表1

12、1.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得單根V帶的張緊力=226.63 N軸上載荷=5340.81 N（二）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線圓柱直齒輪。小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS ，大齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 220HBS，由表11-5，取 =564=545 =384 =3682、 齒輪精度按GB/T100951998，選擇8級(jí)3、初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸軸的傳動(dòng)比i=3.4，轉(zhuǎn)速=335.29r/min,傳動(dòng)功率4.57kw齒輪按8精度制造。取載荷系數(shù)（表11-3）齒寬系數(shù)（表11-

13、6）小齒輪上轉(zhuǎn)矩130166.42N·mm取(表11-4)，73.3mm齒數(shù)，則，則實(shí)際傳動(dòng)比模數(shù)齒寬取按表4-1取，中心距4、驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)，安全5、小齒輪的圓周速度對(duì)照表11-2 可知選用9級(jí)精度是合適的6、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位（mm）小齒輪大齒輪齒數(shù)z2585分度圓直徑75255模數(shù)33齒頂高33齒根高3.753.75齒頂圓直徑81261齒根圓直徑67.5247.5齒寬6560（三）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查表12.1得，右表12.3差得（2）初算軸的最小直徑選C=110,則軸的最小直徑為

14、軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增加5，變?yōu)?7.59mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)直徑30mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，得出不同軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了便于裝拆軸上零件，將軸做成兩端直徑小而中間直徑大的階梯軸。單級(jí)減速器中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、右面均由軸肩軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。齒輪從輸入端裝入，齒輪、套筒、右端軸承和端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的右端裝入，僅左端軸承從左端裝入。（4）求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度

15、圓直徑：d1=75mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =130.17×103 N·mm 求圓周力：FtFt=2T1/d1=2×130.17×103/75=3471.2N 求徑向力FrFr=Ft·tan=3471.2×tan200=1263.41N（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RB1= Ftc/(b+c)=855.6N RC1= Ftb/(b+c)=855.6 N 垂直面的支反力：RB1= Frc/(b+c)=311.42N RC1= Frb/(b+c)=311.42

16、N由于選用深溝球軸承則Fa=0（6）彎矩圖 剖面-處的彎矩：水平面的彎矩：MC1= RB1×b=41924.4Nmm 垂直面的彎矩：MC1'= RB1'b =15259.58Nmm 合成彎矩：M1=44615.13Nmm軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩： T1= 130.17×103Nmm（7）帶作用在軸上的力：預(yù)緊力：=500(2.5/-1)/ZV+qv2=741.75N 帶對(duì)軸作用力: =2ZSin1/2=4383.96N該力產(chǎn)生的彎矩圖，如圖（e）在軸承B處彎矩=a×=364332.84 Nmm總合成彎矩（f）,考慮到帶傳動(dòng)最不利布置情況，與前面的彎矩直接相加

17、，可得總合成彎矩：=+×c/（b+c）=390947.97Nmm2、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查表12.1得，右表12.3差得（2）初算軸的最小直徑選C=110,則軸的最小直徑為 軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增加5，變?yōu)?6.81mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取標(biāo)準(zhǔn)直徑50mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，該設(shè)計(jì)潤(rùn)滑方式是油潤(rùn)滑，箱體四周開有輸油溝，齒輪一面用軸肩定位，另一面用軸套定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩定位，周向定位則用

18、過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。(4)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d2=255mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2 =635.51×103 N·mm 求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×635.51×103/255=4984.39N 求徑向力：FrFr=Ft·tan=4984.39×tan200=1814.17N（5）軸長(zhǎng)支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RB2= Ftc/(b+c)=839.8N RC2=

19、Ftb/(b+c)=839.8 N 垂直面的支反力：RB2= Frc/(b+c)=305.66N RC2= Frb/(b+c)=305.66N 由于選用深溝球軸承則Fa=0（6）畫彎矩圖 剖面-處的彎矩：水平面的彎矩：MC2= RB2×b=41150.2Nmm 垂直面的彎矩：MC2'= RB2'b =14977.34Nmm 合成彎矩： M2=43791.09Nmm（7）軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩： T2=635.51×103Nmm3、軸強(qiáng)度的校核 按扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度，由軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及彎矩圖知處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面，故只需校核此處即可。強(qiáng)度校核公式：e=/W-

20、1軸：(1) 軸是直徑為30的是實(shí)心圓軸，W=0.1d3=2700Nmm(2) 軸材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力為-1=65MPa則e=/W=31.28-1= 65MPa故軸的強(qiáng)度滿足要求軸：(1) 軸是直徑為50的是實(shí)心圓軸，W=0.1d3=12500Nmm(2) 軸材料為45號(hào)鋼，正火，許用彎曲應(yīng)力為-1=65MPa則e= M2/W=6.35-1= 65MPa故軸的強(qiáng)度滿足要求四、滾動(dòng)軸承的選擇及驗(yàn)算(一) 計(jì)算軸承1、選型因軸只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑，選取型號(hào)為6208，其尺寸為d×D×b=40×80×18

21、（mm）。2、驗(yàn)算（1）根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 8×365×16=46720h1263.41N Ft=3471.2N (二) 計(jì)算軸承1、選型因軸只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑，選取型號(hào)為6212，其尺寸為d×D×b=60×110×22（mm）。2、驗(yàn)算（1）根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 8×365×16=46720h1814.17N Ft=4984.39N 五、鍵聯(lián)接的選擇及校核1、軸上的鍵（1）選型 由于齒輪不是安裝在軸端，故選用在鍵槽中軸向固定較好的圓頭普通平鍵。 根據(jù)該軸段直徑為4

22、2mm，查表5.1得鍵的截面尺寸：b×h=12×8（mm）。由輪轂長(zhǎng)度（63mm）并參照鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=56mm。（2）校核由表5.2中查得鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力。鍵的接觸長(zhǎng)度，輪轂與鍵的接觸高度 故鍵強(qiáng)度符合要求2、軸上的鍵（1）選型 由于齒輪不是安裝在軸端，故選用在鍵槽中軸向固定較好的圓頭普通平鍵。 根據(jù)該軸段直徑為62mm，查表5.1得鍵的截面尺寸：b×h=18×11（mm）。由輪轂長(zhǎng)度（57mm）并參照鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=50mm。（2）校核由表5.2中查得鋼輪轂鍵槽的許用擠壓應(yīng)力。鍵的接觸長(zhǎng)度，輪轂與鍵的接觸高度 故鍵強(qiáng)度符合要求

23、六、聯(lián)軸器的選擇1、選擇聯(lián)軸器在減速器輸出軸與工作機(jī)之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器因軸的轉(zhuǎn)速較低、傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機(jī)常不在同一機(jī)座上，要求由較大的軸線偏移補(bǔ)償，應(yīng)選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器。查表得選用TL9型號(hào)的軸孔直徑為50的彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 =1000 N·m ，取載荷系數(shù)K=1.3，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 =1000 N·m，。采用J型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=50mm，軸孔長(zhǎng)度L=84mm。TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/（r·）軸孔直徑d/mm軸孔長(zhǎng)度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型T