螺旋輸送機的傳動裝置設(shè)計

1、下圖為螺旋輸送機的六種傳動方案，設(shè)計該螺旋輸送機傳動系統(tǒng)螺旋輸送機的傳動方案.設(shè)計數(shù)據(jù)與要求螺旋輸送機的設(shè)計數(shù)據(jù)如下表所示。該輸送機連續(xù)單向運轉(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個工作日，兩班制工作。一般機械廠小批量制造。學號-方案編號17-a)輸送螺旋轉(zhuǎn)速n（r/min）170輸送螺旋所受阻力矩T（Nm）100.設(shè)計任務(wù)1）分析各種傳動方案的優(yōu)缺點，選擇（或由教師指定）一種方案，進行傳動系統(tǒng)設(shè)計。2）確定電動機的功率與轉(zhuǎn)速，分配各級傳動的傳動比，并進行運動及動力參數(shù)計算。3）進行傳動零部件的強度計算，確定其主要參數(shù)。4）對齒輪減速器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、，并繪制減速器裝配圖。5）對低速軸上的軸承以及軸等進行壽命計算和強度校核計算。6）對主要零件如軸、齒輪、箱體等進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制零件工作圖。7）編寫設(shè)計計算說明書。一、電動機的選擇1、電動機類型的選擇選才Y系列三相異步電動機。2、電動機功率選擇（1）傳動裝置的總效率：EV帶傳動效率5=0-96T|2滾動軸承效率T12=0.99一級圓柱齒輪減速器傳動效率:0.97T14聯(lián)軸器效率|口4二0.99_3二12343=0.960.990.970.99=0.895(2)電機所需的功率:T9550-PWnPw1009550nFW1.78kwPd1.780.8951.99kw因為載荷平穩(wěn)，略大于Pd即可，

3、根據(jù)Y系列電機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電機的額定功率為。(3)確定電機轉(zhuǎn)速以，輸送螺旋輸送機軸轉(zhuǎn)速口.nw17CT/minV帶傳動比范圍是24,以及圓柱齒輪減速器5,則總傳動比范圍1020,ia10:20ndianw1700：3400r/min方案電機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i1Y90L-23000/28402Y100L1-41500/14203Y112M-61000/940i綜合價格和傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊考慮選擇方案2,即電機型號Y100L1-4二、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比nm1420nw1708.3532、分配各級傳動比取V帶傳動傳動比 臨2,則減速器

4、的傳動比為ia8.3534.176i01注：以上分配只是初步分配，實際傳動比必須在傳動零件參數(shù)確定后算出。一般，實際值與設(shè)計求值允許有 3%- 5%1差。三、動力學參數(shù)計算0Ptt P電機跳kW、帶輪軸）n0 Pm 1420w/minn nm 1|420 r / min 199T0 9550 r0 9550.13.383N MT0 9550 n0 9550 1420 13.383N M n014201軸（大帶輪、高速軸）制P：叫輪1.99更那96 1.91kwPn1n1P01142(99 1420T1i01p295501 95509550 吊 9550 n10.96 1.91kw710r /

5、min710r / min1.9171071025.6N M25.6N M2軸 P軸 P2n2 n2（低速軸）呼叫.91FRnlnl!95953 711091471064r9550n295500.99 0.97 1.835kw0.99 0.97 1.835kw170.02r/min170.02r/min1.8351170352103.07N M103.07 N M1.8350.990.991：798kw9550盛100歌M170：02n2n147106170.02r/minP1.835955029550103.07NMn2170.023軸(螺旋輸送機軸)n2n32170.02r/min1F3F

6、2421.8350.990.991.798kw巳1.798T2955029550100.99NMr3170.02將結(jié)果列成表格軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/NM轉(zhuǎn)速n/(r/mir)傳動比i效率40軸14201軸171022軸1703軸1011701四、傳動零件的設(shè)計計算V帶傳動的設(shè)計計算1、確定計算功率Px由教材P156表8-7取kA=FCaKaP1.21.992.38kw2、選擇v帶的帶型根據(jù)/由教材上圖8-11選用A型(D初選小帶輪基準直徑dd1由教材上表8-7和8-9 ,取小帶輪3、確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速V(2)驗算帶速V按書上式子dd1rl3.14v 8-13驗算帶速100 14

7、20 7.4313 m / s基準直徑dd190mm601000601000因為5m/sv30m/s,故帶速合適。(3)計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)書上式子8-15a,計算大帶輪基準直徑dd2idd12100=200mm根據(jù)表8-9查的為標準值。4、確定V帶中心距a和基準長度Ld(1)根據(jù)教材式子8-20,0.7ddidd2)210a02(ddidd2)600初確定中心距a050cmm(2)由式子8-22計算帶所需的基準長度2Ld2a0 (ddidd2) TOC o 1-5 h z (dd2ddi)4a0,(200100)22500+100+200)+-mm245001476mm由教材上表8-2

8、選帶的基準長度Ld=l430nn(3)按式子8-23計算實際中心距aLdLm14301476、aa0(500)477mm022按式子8-24,計算中心距變化范圍amina0.015Ld4770.0151430455.55mmamaxa0.03Ld4770.031430519.9mm為5、驗算小帶輪上包角1c5730c57了cc1180o(dd2dd1)-180o(200100)168o120o1d2d1a4776、計算帶的根數(shù)Z(1)計算單根V帶的額定功率Pr由cd1=100mmn1420/min,查表8-4得P01.32w根據(jù)r1420/min,i2和A型帶，查表8-5得P00.17w查表8

9、-6得K0.98查表8-2得Kl0.9。所以P=(P+POKKl(1.320.17)0.980.961.402w(2)計算V帶根數(shù)Z取2根7、計算單根V帶的初拉力Fo由表8-3得V帶的單位長度質(zhì)量q=m所以Fo500(2.5K)Pca+qv2Kzv500(250.98)88+0.105(7.4313)20.9827.4313=130.398N8、計算壓軸力Fpp1168oFd2zF0sin22130.398sin518.74Np0228、結(jié)論選用A型V帶2根，基準長度1430mm帶輪基準直徑dd1100mmdd2200mm中心距控制在a=-,單根初拉力司130.398齒輪傳動的設(shè)計計算1、選齒

10、輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)(1)按圖10-26所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角為20o。(2)參考表10-6,選7級精度(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)419大齒輪齒數(shù)Z2U44.1761979.35,取Z280,2、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計(1)由式子10-11試算小齒輪分度圓直徑，即d1t 32%工 u 1 (ZhZeZh)2a)確定公式中的各參數(shù)值試選KHt1.3計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T125.6Nm2.56104Nmm由表10-7選取齒寬系數(shù)d由圖10-2

11、0查得區(qū)域系數(shù)ZH2.51/2由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)Ze173.9MPa由式10-9計算接觸疲勞強度用重合度系數(shù)Za1arccosz1cos/(z12ha)arccos19cos20o/(192)31.767oa2arccosz2cos/(z22ha)arccos80cos20o/(802)23.54oz(tana1tan)Z2(tana2tan)/2_oooo_19(tan31.767tan20)z(tan23.54tan20)/21.685z0.8784計算接觸疲勞許用應(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川而1 610MPa 川而2 550MPa由式10-

12、15計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 60nljLh 60 710 1 (2 8 300 8) 1.636 109 _ 9_N2 N1/u 1.636 10 /4.21 3.885 108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hiH 2KHN1 H lim1SKhN 2 H lim 2S0.9 6101549MPa0.95 5501522.5MPa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 h2 522.5MPab）計算小分度圓直徑,2小工 u 1 ,ZhZeZ、2d1tL 丁 (VHT)力2 1.3 2.56 104

13、 4.21 1 2.5 173.9 0.8784 03；()；14.21522.535.3mm（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑1）計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備圓周速度Vd1n 3.14 35.3 710 v 60 100060000齒寬b1.31m /sbdd1t 1 35.3 35.3nm2）計算實際載荷系數(shù)Kh由表10-2查的使用系數(shù)Ka 1根據(jù)v 1.31m/s、七級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù) Kv 1.05齒輪的圓周力Ft1 2Tl/d1t 2 2.56 104 /35.3 1.45 103 NKAFt1/b 1 1.45 103 /35.3 41.07N / mm 100N / mm

14、查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)Kh 1.2查表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對軸承對稱布置，得齒向載荷分布系數(shù)Kh1.3078,由此，得到實際載荷系數(shù)、Kh KaKvKh Kh 1 1.05 1.2 1.3078 1.6483）由式10-12可得分度圓直徑d1 dt JKH- 35.3 J1.648 38.21mm心- 1.3由式子10-13可按實際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù)d1Zi38.21192.013、按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計(1)由式子10-5計算模數(shù)mt32KFtTY(YFaYSaf2 dZ1a)確定公式中各參數(shù)值試選Kr 1.3由式子10-5計算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù)0.750.

15、75Y 0.25 0.25 0.6951.6853計算處f4由圖10-17查得齒形系數(shù)YFa1 2.85YFa2 2.2254 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) % 1.54Y2 1.775碼 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)Kfni 0.85Kfn20.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=,由式子10-14得fiF 2K FN 1SK FN 2SF lim1F lim20.85 425 258.036 MPa1.40.88 410277.538 MPa1.4YaYsafi2.85 1.54258.03

16、60.017YaYsaF 22.225 1.775 0.01423277.538因為小齒輪的大，取 YFa迄 YFaYa 0.017 f fib)計算模數(shù)mt320TiY (YFaYaf2 dZ1_42 1.3 2.56 100.017 0.695 1.296mm(2)調(diào)整齒輪模數(shù)圓周速度amt41.2961924.6nmd1nl60 10003.14 24.6 710600000.915m /s齒寬bbdd1124.624.6nm寬高比b/h*h(2hac)n(210.25)1.2962.916nmb/h8.442)計算實際載荷系數(shù)Kf根據(jù)v=s,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)Kv1.0

17、2由Ft12T1/d122.56104/24.6242.079103NKa%b1 2.079 10324.62484.43 100N TOC o 1-5 h z 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,Kf1.27則載荷系數(shù)為KfKaKvKfKf11.021.21.271.55由式子10-13得按實際載荷系數(shù)算得齒輪模數(shù) HYPERLINK l bookmark44 o Current Document K-1.55mmt31.29631.376mm.、KFt1.3按就近原則取模數(shù)m=Z則d138.21mm,乙d138.2119.105m2取z120

18、,止匕時m1.96mm商足，&4.17652083.53取 Z2 83,834 154.17654.1520.4.17656%所以改小齒輪齒數(shù)為21,則4214.176587.7,選大齒輪齒數(shù)88._ 4.1765 88/214.17653.34% 6%合理4、幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑dzm21242mmd2z2m882176nm(2)計算中心距a(ad2)/m(17642)/2109Tlm(3)計算齒輪寬度bdd114242mmb1b(5:10)(47:52)mm取b150mm,t2b42mm5、圓整中心距后的強度校核a110齒輪變位后副幾何尺寸發(fā)生變化，應(yīng)重新校核齒輪強度(1)計算

19、變位系數(shù)和計算嚙合角、齒數(shù)和、變位系數(shù)和、中心距變動系數(shù)和齒頂高降低系數(shù)arccos(acos)/aarccos(109cos20o)/11021.385z4+z22188109xx1x2(invinv)z/(2tan)(inv21.38Sinv200)109/2tan200.5173y(aa)/m(110109)/20.5yxy0.51730.50.0173從圖10-21a可知當前的變位系數(shù)，提高了齒輪強度但是重合度有所下降。分配變位系數(shù)K,X2由圖10-21b可知，坐標點(z/2,X/2)=(,)位于L14與L15兩線之間,按這兩條線做射線，再從橫坐標的z，z2處做垂線，與射線交點的縱坐標

20、分別是X10.336X20.225(2)齒面接觸疲勞強度校核按前述類似做法，先計算式10-10中各參數(shù)，KhKaKvKhKh 11.05 1.2 1.3082 1.648Ti-42.56 10 N4.1905,Zhmm, 2.5,Z1,d1 42mm,173.9, Z0.08784代入式子10-10得2KHT1 u 1dd3 uZhZeZ2 1.648 2.56 104 5.191 423 4.19052.5173.9 0.8784453.569 n 522.5(3)齒根彎曲疲勞強度校核KfKaKvKfKf 1 1.061.3091.27 1.762d1nl3.14 42 71060 1000

21、600001.56m / s21/& 2 2.56 104/42 1219.0隊KaFm 1 1219.05 , -29 100N42查表 10-3/10-4 得 Kf1.2,Kh 1.309, Kf 1.27h (2hac )m 4.5,b/h 9.332.564 .10 N mm查圖10-17得Yfb12.825,YFa2 2.225查圖10-18得YSa11.55,YSa2 1.7850.250.75 0.695把Z121代入式子10-6得到2限31丫&1丫F132dm乙21.7622.8251.550.6952.65104-2182180.56f12KFTYFa2Ysa2YF23一2一

22、dmzi21.7622.251.7850.6952.6510421821273.89f2齒根彎曲疲勞強度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于大齒輪6、主要結(jié)論齒數(shù)乙21,z288,模數(shù)m=2mmB力角20,變位系數(shù)%0.336x20.22訃心距a=110mm齒寬“50mm,b242mm。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級精度設(shè)計。五、軸的設(shè)計計算輸入軸的設(shè)計計算1、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBs根據(jù)教材15-2式，并查表15-3,取A0=103126,取A0115,軸最小直徑：dA）將1153琮115.995考慮有鍵槽，將直徑增大5%則：

23、d=x（1+5%）=選d=18mm4L1裝大帶輪處B（z1）e2f（21）1521035mm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）181.26:1.8mmd22ad120.52:21.6mmt1.2d螺栓=1.26=7.2mm所以蓋寬取11mm端蓋外斷面與帶輪間距取10mm所以L2=21mm。上左側(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d3d2(1：3)22:24mm,但為了滿足軸承型號要求，取3d725mm,選用深溝球軸承6305,(d=62mm,B=17nmmdn257101.77510416104,采用脂潤滑，

24、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L3L7171532mm*考慮齒輪分度圓直徑較小，把軸做成齒輪軸，所以d542mmL5=50mm$L4,L6段都為擋油環(huán)定位軸肩d4d6(0.07：0.1)d7d726.75：27.5mmMd4d6=27mmL4L65mm綜上軸總長L180mm。2、計算軸上載荷由上述各段軸長度可得軸承支撐跨距l(xiāng)107mm小齒輪分度圓直徑d142mm,轉(zhuǎn)矩T12.56104Nmm根據(jù)教材公式10-3計算得2122.56104圓周力Ft111219Nd42徑向力Fr1Ft1tan1219tan20o443.68N根據(jù)兩軸對稱布置可得AC=CB=221.84NFti

25、FazFbz609.5N2MC1FAyAC11868.44NmmMC2FAzAC32608.25NmmMCM2clMC234700.98NmmCCIC2TT12.56104Nmm3、計算軸上載荷轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取0.6,彎矩最大截面處的當量彎矩Mec：MC2(T)237948.5NmmcaMec ec0.1d337948.50.1 4235.122Mpa材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查得160Mpa,caJ故安全。因為是齒輪軸，雖然有鍵槽和軸肩但是最小直徑是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕的尺寸確定的所以無需進行危險界面的校核。輸出軸的設(shè)計計算.軸結(jié)構(gòu)計算選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBs根據(jù)教

26、材公式15-2,表15-3得Ao=103126,取Ao115,AP2”.8340dA)3,115325.4mm；n2.170考慮有鍵槽，將直徑增大5%則d=(1+5%)=選d=28mm齒輪在箱體中央，相對于兩軸承對稱布置，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。$右數(shù)第一段裝配聯(lián)軸器，查手冊(GB/T5843-1986)彈性柱銷聯(lián)軸器，選HL2中J型，軸孑L直徑28mmM孑L長度L=44mmD=120mm綜上L144mm,d128mm聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩TcaKaT2,查表14-1,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取KA1.3,TcaKAT21.3103.589134.67Nmm315Nmm(查表GB/T5014-1985)選用深溝球軸承6306,(d=72mm,B=19n)imd3d630mm,選用擋油環(huán)寬度13mmL6191332mm$為滿足聯(lián)軸器定位需求，12處應(yīng)起一軸肩，又因為d330mmd229mm,L219mm$第四段安裝大齒輪，L4應(yīng)比軸轂略短些，選L440mm,d431mm為與主動軸滿足軸承位置相同，且大齒輪對稱布置，參照