螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)方案

1、題目三：螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)螺旋輸送機(jī)的傳動(dòng)方案1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下表所示。 該輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，用于輸送散粒物料，如谷物、型沙、煤等，工作載荷較平穩(wěn)，使用壽命為8年，每年300個(gè)工作日，兩班制工作。一般機(jī)械廠小批量制造學(xué)號(hào)-方案編號(hào)17-a)輸送螺旋轉(zhuǎn)速n （ r/min ）170輸送螺旋所受阻力矩T（N m）1002.設(shè)計(jì)任務(wù)1）分析各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇（或由教師指定）一種方案，進(jìn)行傳動(dòng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2）確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速，分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力 參數(shù)計(jì)算。3）進(jìn)行傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算，確定其主要參數(shù)。4）對(duì)齒輪減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪

2、制減速器裝配圖。5）對(duì)低速軸上的軸承以及軸等進(jìn)行壽命計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算。6）對(duì)主要零件如軸、齒輪、箱體等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制零件工作圖。7）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。一、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇選擇丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇(1) 傳動(dòng)裝置的總效率：?V帶傳動(dòng)效率?= 0.96?滾動(dòng)軸承效率？ = 0.99?一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)效率？= 0.97?聯(lián)軸器效率?= 0.99_3=12 343=0.96 0.990.97 0.99=0.895(2) 電機(jī)所需的功率:n100 9550 nFW 1.78kwPdPw0.895 1.99kW因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，？?略大于？即可，根據(jù)丫系列電

3、機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電 機(jī)的額定功率為2.2kw。(3) 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速？?,輸送螺旋輸送機(jī)軸轉(zhuǎn)速？?？nw 17(r /minV帶傳動(dòng)比范圍是24,以及圓柱齒輪減速器5，則總傳動(dòng)比范圍10 20,ia 10: 20nd ia rw 1700: 3400/min電機(jī)型號(hào)額定功率/kwY90L-22.2Y100L1-42.2Y112M-62.2同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比 n/(r/mi n)i2.91i1.5ii3000/28401500/14201000/940綜合價(jià)格和傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊考慮選擇方案2,即電機(jī)型號(hào)Y100L1-4二、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比ianmnw14208.353

4、1702、分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比ioi2,則減速器的傳動(dòng)比為：1穿 4.176注：以上分配只是初步分配， 般，實(shí)際值與設(shè)計(jì)求值允許有實(shí)際傳動(dòng)比必須在傳動(dòng)零件參數(shù)確定后算出。3%5%誤差。三、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算0軸P電機(jī)軸小帶輪軸）nm 142（kw/minnm 1020r / min 9550r 9550 9550 P°9550%PoT0T。1 9913.383N M 142013.383N M1420大帶輪、高速軸）P軸（大帶輪、1.1高速軸96n 1142c?9E0-但R2肆niTiTi丨01955095501.91kw0.961.91kw710r / min710r / m

5、in1 91191 25.6N M1/9025.6N M710955095502軸 P軸 P：壓n：（低速軸）P低2速3軸）.91 P1 2 3/1091 n砸 i 4.1760.99 0.97 1.835kw0.99 0.971.835 kw170.02r/min170.02r / minp21.8359550供 9550 1 835103.07N M9550 n；9550 170.02103.07 N Mn2170.02n3P3I7002r/min42 1.835 0.99 0渤 1.798kw 頁2 3 9550, 9550 勰 100豳N Mn2n47176 170.02r/minT2

6、9550卩295501.835103.07N Mn2170.023軸(螺旋輸送機(jī)軸)n3 門2170.02r / mi n1R P> 4 21.835 0.99 0.99 1.798kwP21.798T29550一 9550 100.99N Mn3170.02將結(jié)果列成表格軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/N M轉(zhuǎn)速n/(r/mi n)傳動(dòng)比i效率n0軸1.9913.38 14201軸1.9125.671020.962軸1.84103.591704.1760.963軸1.8010117010.98四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、確定計(jì)算功率?由教材P156表8-7取kA=1.2Pa K

7、aP 1.2 1.99 2.388w2、選擇v帶的帶型根據(jù)?、?由教材上圖8-11選用A型3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速V(1) 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 缶由教材上表8-7和8-9，取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1 90mm(2) 驗(yàn)算帶速V。按書上式子dd1 門勺3.14v60 1000 60 1000因?yàn)?m/s<v<30m/s,故帶速合適。(3) 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)書上式子基準(zhǔn)直徑 dd2 idd1 2 100=200 mm8-13驗(yàn)算帶速100 14207.4313m/s8-15a,計(jì)算大帶輪根據(jù)表8-9查的為標(biāo)準(zhǔn)值。4、確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度Ld(1)根據(jù)教材式子8-

8、20，600O.70d1 dd2)210 Sb 2(dd1 dd2)初確定中心距ao 500mm(2) 由式子8-22計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度2 500+ 2(100+200)1476mmLd2a02 (dd1dd2)2(dd2 dd1)4a°(200 100)： +mm4 500由教材上表8-2選帶的基準(zhǔn)長度？? =(3)按式子8-23計(jì)算實(shí)際中心距aLdLd01430 1476、 d0 (500)477 mm2 2計(jì)算中心距變化范圍1430?a a。按式子8-24 ,aminamaxa 0.015L,477 0.015 1430 455.55mma 0.03Ld 477 0.03 1

9、430 519.9mm為 455.55 519.9mm5、驗(yàn)算小帶輪上包角157 2O57 3O1 180° (dd2 dd1) 188 (200 100) '1685 120a477&計(jì)算帶的根數(shù)Z(1)計(jì)算單根v帶的額定功率pr由cd1=100mm n 1420/min,查表 8-4 得 P0 1.32w根據(jù)n 1420/min, i 2和A型帶，查表8-5得P0 0.17w查表8-6得K 0.98查表8-2得Kl 0.96,所以P= (P0+ P0) K Kl (1.32 0.17) 0.98 0.96 1.402w(2)計(jì)算V帶根數(shù)Zz PCa Z P2.38

10、8 , 1.7 1.4027、計(jì)算單根V帶的初拉力F°由表8-3得V帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/m，所以（2.5 K ）巳 2 F0500+qvK zv500（25 °98）觀 +0.105 （7.4313 ）0.98 2 7.4313=130.398N8、計(jì)算壓軸力Fp41685Fp 2zF0sin 12 2 130.398 sin 518.74N2 28、結(jié)論選用A型V帶2根，基準(zhǔn)長度1430mm帶輪基準(zhǔn)直徑dd1 10Cmn,dd2 200mm 中心距控制在 a=455.44mm 519.9mm，單根初拉力F0 130.39N齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選齒輪類型，

11、精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1）按圖10-26所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力 角為20o。（2）參考表10-6，選7級(jí)精度（3） 材料選擇，由表10-1和其工作環(huán)境為多灰塵環(huán)境，選擇球墨 鑄鐵，小齒輪 QT500-5, 240HBS大齒輪 QT600-2, 200HBS（4） 選小齒輪齒數(shù)Z1 19大齒輪齒數(shù)Z2 uz 4.176 19 79.35,取 Z280,2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式子10-11試算小齒輪分度圓直徑，即d1t訂心“廠u_1一（ZhZeZ_ " d u （ h）a）確定公式中的各參數(shù)值?試選KHt3計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩25.6N m 2.56 10

12、4N mm? 由表10-7選取齒寬系數(shù)d 1? 由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)Zh 2.51/2?由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)Ze 173.MPa? 由式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Za1 arccosz1 cos / (乙 2ha ) arccos19 cos20°/(19 2) 31.7670a2 arccosz2cos /(z2 2 ) arccos80 cos20°/(80 2) 23.54°z1(tan a1 tan ) z2(tan a2 tan )/2 19 (tan31.767o tan20°) z2 (tan 23.54

13、76; tan20°)/2 1.685z f0.8784?計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力h由圖10-25a查得小齒輪和大齒輪接觸疲勞極限分別為H lim1610MPaH lim2550MPa由式10-15計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160nJLh 60 710 1 (2 8 300 8)91.636 10N2N1 /u 1.636 109/4.213.885 108由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1 0.9,Khn2 0.95取失效概率為1%,安全系數(shù)S-1,由式10-14得Khn1 Hlim1 0.9 610h1 1 549MPaS1h2 KhN2 Hlim2 0.95 550522.5MPa

14、S1取二者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即h h】2 522.5IPab）計(jì)算小分度圓直徑d1t3 2KhE U 1 (ZhZeZ)2 dU ( h)3 2 1.3 2.56 104.21 14.212.5 173.9 0.8784522.535.3mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ?圓周速度V1.31m/sd1tn,3.14 35.3 710v60 1000 60000? 齒寬bb ddit 1 35.3 35.3nm2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kh? 由表10-2查的使用系數(shù)Ka 1根據(jù)v 1.31m/s、七級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) Kv 1.05

15、齒輪的圓周力Ft1 2T1 / d1t 2 2.56 104/35.3 1.45 103NKAFt1 /b 1 1.45 103 /35.341.07N / mm 100N/mm查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kh1.2? 查表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布 置，得齒向載荷分布系數(shù) Kh1.3078,由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)、Kh KaKvKh Kh1 1.05 1.2 1.3078 1.6483）由式10-12可得分度圓直徑d1 d1t35.3 J1.64838.21mm由式子10-13可按實(shí)際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)d1m 38.21192.013、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）

16、由式子10-5計(jì)算模數(shù)2Kf"YYFaYsa、m 3 （TTT）a)確定公式中各參數(shù)值?試選 KFt 1.3由式子10-5計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Y 0.25 075 0.25互 0.6951.6853計(jì)算YFaYsaf-由圖10-17查得齒形系數(shù)YFai2.85YFa2 2.225- 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) YSai1.54X臣 1.775- 由圖10-24a查得小齒輪和大齒輪的遲恩彎曲疲勞極限分別為Flim1 425, Flim2 4104由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1 0.85Kfn2 0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式子10-14得 -K FN

17、 1 F lim1SK FN 2 F lim2Sf1F】20.85425 258.036 MPa 1.40.88 410277.538 MPa1.4YFaYf12.85 1.54258.0360.017YFaYSaF22225 1775 0.01423277.538因?yàn)樾↓X輪的大，取育；擰0.017b)計(jì)算模數(shù)mt32KFtTY;）d Z1 F 2 13 256 104 0.017 0.695 1.296mm1 192(2) 調(diào)整齒輪模數(shù)?圓周速度d1 mz 1.29619 24.6nm3.1424.6710600000.915 m / sdiniv60 1000齒寬bb dd1 1 24.6

18、 24.6nm寬高比b/hh (2ha* c*)m (2 1 0.25) 1.296 2.916mmb/h 8.442）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf ? 根據(jù)v=0.915m/s,7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) K 1.02? 由 F；1 21；/d1 2 2.56 104/24.624 2.079 103NKAFt1 1 2.079 103A t184.43 100Nb24.624? 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kf1.2?由表10-4得用插值法查得Kh1.3066, Kf 1.27則載荷系數(shù)為 KfKaKvKf Kf1 1.02 1.2 1.27 1.55?由式子10-13得按實(shí)際載荷系數(shù)算

19、得齒輪模數(shù)m mj1.296 J1551.376 mm壯氏1.3按就近原則取模數(shù)m=2則d1 38.21 mm, z1 2 '38弐19.105 m 2取 z 20,此時(shí) m 1.966nm滿足，Z? 4.176520 83.53z 83.834.17654.15取 Z?83, i 4.15， 6%204.1765所以改小齒輪齒數(shù)為21，則Z 21 4.1765 87.7，選大齒輪齒數(shù)88.合理4.176588/21=3.34%6%4.17654、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑a m 21 2 42mmd2 z2m 88 2 1761mm(2) 計(jì)算中心距a g d2)/m (176

20、 42)/2 109mm(3) 計(jì)算齒輪寬度b dd11 42 42mmb| b (5: 10)(47: 52)mm取 b 50mm, d b 42mm5、圓整中心距后的強(qiáng)度校核a 110齒輪變位后副幾何尺寸發(fā)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強(qiáng)度(1) 計(jì)算變位系數(shù)和? 計(jì)算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高 降低系數(shù)arccos(acos )/a arccos(109 cos20°)/11021.38寸zz1+z2 21 88 109xx1 x2 (inv inv )z /(2tan )(in V21.3853 in v20o) 109/2ta n20°0.5173

21、y (a a)/m (110109)/ 20.5y x y 0.51730.5 0.0173從圖10-21a可知當(dāng)前的變位系數(shù)，提高了齒輪強(qiáng)度但是重合度有所下 降。? 分配變位系數(shù)X1, X2由圖 10-21b 可知，坐標(biāo)點(diǎn)(z /2,X / 2)=( 54.5,0.2586)位于 L14 與L15兩線之間，按這兩條線做射線，再從橫坐標(biāo)的21,22處做垂線，與射線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是 X! 0.336x2 0.225(2) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按前述類似做法，先計(jì)算式 10-10中各參數(shù)，KhKaKvKhKh11.05 1.2 1.30821.648Ti42.56 10 Nmm, d1,d142

22、 mm,4.1905, Zh代入式子10-10得2.5,Ze173.9,Z0.087842KhT1 u 1 -ZH ZEZdd；u42 1.648 2.56 105.191 423 4.19052.5173.9 0.8784453.569 n522.5(3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核KfKaKvKfKf 1 1.061.3091.271.762dm3.14 42 71060 1000600001.56m / sFt12T；/d1 2 2.56 1Cf/42 1219.0N/ 1 1219.°5 29 100N42查表 10-3/10-4 得 Kf 1.2, Kh 1.309, Kf 1.2

23、7h(2hac )m 4.5,b/hT12.56410 N mm查圖10-17得YFa12.825,YFa2 2.225查圖10-18得YSa11.55,Ysa2 1.7850.75Y0.250.6959.33把z121代入式子10-6得到2KFTYFa1YSa1YF13 2 dm zi1.762 2.825 1.55 0.695 2.65 10421 8 2180.56 F12KFTYFa2Ysa2丫F2 32_dm zi2 1.762 2.25 1.785 0.695 2.65 1041 8 21273.89 f2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大 于大齒輪&

24、;主要結(jié)論齒數(shù)z1 21, z2 88，模數(shù)m=2mm,壓力角20°，變位系數(shù)X 0.336x2 0.225心距 a=110mm，齒寬 b 50mm, b2 42mm。小 齒輪選用球墨鑄鐵（調(diào)質(zhì)），大齒輪選用球墨鑄鐵（調(diào)質(zhì)）。齒輪按7級(jí)精度 設(shè)計(jì)。五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS35P13 己 5 505 3E根據(jù)教材15-2式，并查表15-3，取A0=103- 126，取A 115,軸最小直徑：d民肯115保比995考慮有鍵槽，將直徑增大 5%,貝U: d=15.995X （1+5%）=16.795選 d=18mm-L1裝大帶輪處B

25、 (z 1)e 2f (2 1) 15 2 10 35mm取 L| =35mm-L2處為大帶輪的定位軸肩和裝入軸承端蓋，所以軸肩高度a (0.07 : 0.1) 181.26 : 1.8mmd2 2a d120.52: 21.6mm取 d2 21mm。t 1.2d螺栓=1.2 6=7.2 mm所以蓋寬取11mm，端蓋外斷面與帶輪間距取10mm，所以L2 =21mm 。-左側(cè)軸承從左側(cè)裝入，考慮軸承拆裝方便，裝軸承處d3應(yīng)大于d2，所以d3 d2 (1: 3) 22 : 24mm，但為了滿足軸承型號(hào)要 求，取d3 d?25mm ， 選用深溝球軸承 6305，(d=25mm.D=62mm,B=17

26、)md n 25 7101.775 10416 104，采用脂潤滑，應(yīng)該在軸承內(nèi)側(cè)加擋油環(huán)，選擋油環(huán)寬度為 15mm所以L3 L717 15 32mm心 考慮齒輪分度圓直徑較小，把軸做成齒輪軸，所以d5 42mmL5=50mm-L4丄6段都為擋油環(huán)定位軸肩d4 d6 (0.07: 0.1)d7 d7 26.75： 27.5mm取 d4 d6=27mmL4 L6 5mm綜上軸總長L 180mm。2、計(jì)算軸上載荷由上述各段軸長度可得軸承支撐跨距I 107mm小齒輪分度圓直徑d1 42mm，轉(zhuǎn)矩T1 2.56 104 N mm根據(jù)教材公式10-3計(jì)算得2T12 2.56 104圓周力 Ft1 112

27、19Ndi42徑向力 Fr1 Ft1 tan1219 tan20o 443.68N根據(jù)兩軸對(duì)稱布置可得AC=CB=53.5mmMHaFAyFByr i2221.84NFazFbz卜t12609.5NM C1F AyAC11868.44N mmM C2FazAC32608.25N mmMc；M2C1MC2 34700.98N mmT T1 2.56 104N mm3、計(jì)算軸上載荷轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取0.6，彎矩最大截面處的當(dāng)量彎矩 Mec ,.MC2 ( T)237948.5N mmcaMec0.1d；37948.50.1 4235.122Mpa材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查得1 60M

28、pa，ca 1故安全。因?yàn)槭驱X輪軸，雖然有鍵槽和軸肩但是最小直徑是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕的 尺寸確定的所以無需進(jìn)行危險(xiǎn)界面的校核。輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸結(jié)構(gòu)計(jì)算選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)教材公式15-2，表15-3得人=103126，取A 115A P2 廠 11.834 d A0 3115 3 25.4mm%V 170考慮有鍵槽，將直徑增大 5%,貝U d=25.4x(1+5%)=26.67mm 選d=28mm,齒輪在箱體中央，相對(duì)于兩軸承對(duì)稱布置，齒輪左面 由軸肩定位，右面由軸套定位，周向用鍵過度配合，兩軸承分別以 擋油環(huán)定位，周向用過度配合，軸呈階梯狀，左軸承從左邊裝入， 右

29、軸承和聯(lián)軸器從右面裝入。-右數(shù)第一段裝配聯(lián)軸器，查手冊(cè)(GB/T5843-1986)彈性柱銷 聯(lián)軸器，選HL2中J型，軸孔直徑28mm軸孔長度L=44mmD=120mm綜上 L|44mm, d! 28mm聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca KaT2，查表14-1，考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 Ka 1.3，Tea KaT21.3 103.589134.67N mm315N mm (查表 GB/T5014-1985)* 選用深溝球軸承 6306,( d=30mm.D=72mm,B=19)md3 d6 30mm，選用擋油環(huán)寬度 13mm， L6 19 13 32mm為滿足聯(lián)軸器定位需求，L2處應(yīng)起一軸肩，又因?yàn)閐3 30mmd2 29mm， L2 19mm- 第四段安裝大齒輪，L4應(yīng)比軸轂略短些，