設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置解析

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)四班設(shè)計(jì)者孫華躍學(xué)號 2011072422指導(dǎo)老師王首軍2014年6月12日濟(jì)寧學(xué)院目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 3二、傳動(dòng)方案擬定 3三、電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 3四、傳動(dòng)零件的計(jì)算 6五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12六、鍵連接的設(shè)計(jì) 16七、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 17八、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 18九、箱體的設(shè)計(jì) 18十、潤滑和密封的設(shè)計(jì) 19十一、設(shè)計(jì)小結(jié) 20十二、參考資料 2031主要結(jié)果計(jì)算項(xiàng)目及內(nèi)容、設(shè)計(jì)任務(wù)書第1題：設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期 10年（每年300

2、 個(gè)日），小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速允許誤差為土5%題號1-A1-B1-C1-D1-E輸送帶的 牽引力F/kN21.251.51.61.8輸送帶的 速度v/（m/s）1.31.81.71.61.5輸送帶滾 筒的直徑D/mm180250260240220選擇數(shù)據(jù)：輸送帶的牽引力F=2kN輸送帶的速度v=1.3m/s輸送帶滾筒的直徑D=180、傳動(dòng)方案擬定 方案擬定：采用V帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合， 即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng) 具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使 用維護(hù)方便。三、電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（一）電動(dòng)機(jī)的選擇1

3、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬 于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù) 方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。2、電動(dòng)機(jī)功率的確定：工作機(jī)所需工作功率為：pv = Fw X vw /(OOO w )Fw :工作機(jī)阻力Pv=2.708kWVw :工作機(jī)線速度Pv= (2000X 1.3 ) / (1000X 0.96 ) =2.708kW由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)的傳動(dòng)總效率為：2總=:X X X 4式中分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和軸承的傳動(dòng)效率。取 =0.96、=0.98、汙0.99、：=0.99則:總=0.96

4、 X 0.98 X 0.99 X 0.992 =0.913所以電機(jī)所需的工作功率：Pd =2.966(kw)Pm =3kWFd = FV/1000 總=(2000 X 1.3)/(1000 X 0.913)=2.966(kw)電機(jī)的額定功率Pm由PmFd選取Pm=3kW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n4 = 138 r/min帀=60 X 1000 V/ ( n D)=(60X 1000X 1.3)/ (180 n )=138 r/mi n根據(jù)課程設(shè)計(jì)P.14表3-2推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級減速 器傳動(dòng)比范圍i1 =35。取V帶傳動(dòng)比i2=24。則總傳動(dòng)比理論范圍為：i =

5、 620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 6n420n4即828 n 2760則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000和1500r/mi n根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號：(如下表)方 案電動(dòng)機(jī) 型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn) 速/(r/min)堵載轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg1Y100L2-4314302.22.3382Y132S-639602.02.063綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可 第1方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號為Y100L2-4電動(dòng)機(jī)型號:Y100L2-4i =10.36帶輪：h=2.8齒輪：i2=3.7轉(zhuǎn)速：r/min n1

6、=1430 n2 =510 n3 =138 n4=138功率：kW R=3 F2=2.88 B=2.79 F4 =2.73輸出轉(zhuǎn)矩：N -T1 =20.035T2 =53.929Ta=193.076T4 =188.924(二) 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級傳動(dòng)比： 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：i =nm/ n4=1430/138=10.36總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比i =h X i2(式中i1 i2分別為帶傳動(dòng)和 減 速 器 的 傳 動(dòng) 比2、分配各級傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：根據(jù)課程設(shè)計(jì)P.14表3-2，取i1 =2.8則i2=3.7

7、(三) 確定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)(1) 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：電機(jī)軸：R| =nm =1430 (r/mi n )中間軸：n2= n 1/ i1 =1430/2.8=510(r/min )低速軸：n3 = n2/ i2 =510/3.7=138 (r/min )滾筒：n4 = n3=138 (r/min )(2) 計(jì)算各軸的功率：kW電機(jī)軸：只=僉中間軸：F2=RH=2.88低速軸：及=巳、=2.79滾筒：R=F3； : =2.73式中：二分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和軸承的傳動(dòng)效率 計(jì)算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：Nm由t = 9550Pi可得：n電機(jī)軸：T1 =20.035中間軸：T2 =53.929

8、低速軸：T3=193.076電機(jī)軸中間軸低速軸滾筒功率/kW3P 2.882.792.73轉(zhuǎn)矩/N m20.03553.929193.076188.924轉(zhuǎn)速 /(r/mi n)1430510138138傳動(dòng)比i2.83.71效率n0.960.97020.9801四、傳動(dòng)零件的計(jì)算(一) V型帶零件設(shè)計(jì)1. 計(jì)算功率：FCa = KA X P=1.2X 3=3.6KwKa 工作情況系數(shù)，查表8-8取值1.2P 電動(dòng)機(jī)的額定功率2. 選擇帶型根據(jù)Pca=3.6kW, n=1430,可知選擇A型；機(jī)械設(shè)計(jì)第八版157頁 由表8-6和表8- 8取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=100則從動(dòng)輪的直徑為 dd2

9、= dd1 X h =2.8 X 100=280mm從表 8-8 取 dd2 =280mm3. 驗(yàn)算帶的速度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式(8-13 )計(jì)算帶速兀dd nV = =3.14 X 100X 1430/(60 X 1000)=7.49m/s601000帶速不且過咼或過低，一般應(yīng)使 v=530 m/s5 7.49 30故帶速合適4. 確定普通V帶的基準(zhǔn)長度Ld和傳動(dòng)中心矩a根據(jù) 0.7( dd1+dd2)ao 3 i2KHtT1 吐！. ZHfZEZ J試算小齒輪分度圓直徑 *dU I毎丿1) 選用載荷系數(shù)KHt =1.3542) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=95.5 X 10 X P/n=5.39

10、3 X 10 N mm3) 機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-7選定齒輪的齒寬系數(shù)=1/d14) 機(jī)械設(shè)計(jì)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8 MPa25) 由圖10-20查區(qū)域系數(shù) ZH=2.5Z =0.872-h lim1=600Mpa-Hiim2=550MPaN1=1.46 X 109N2=3.97 X 108i4 z一6) 由式Z= 計(jì)算重合系數(shù)Z=0.8727) 由圖10-25d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限匚Hlim1=600Mpa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限二Hlim2=550MPa 由機(jī)械 設(shè)計(jì)公式10-15得N1=60nLh=60X 510X 1X( 16X 300X

11、10) =1.4688 X 10982=60n2jLh=60 X 138X 1X (16 X 300X 10)=3.97 X 108) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%安全系數(shù)S=1由圖10-23查接觸疲勞壽命系數(shù) 心=0.9, K hn2=0.95由式10-14得K 二=540Mpa!- H 1 二 540MpaK 匚HN 2 lim 2=522.5Mpa試算小齒輪分度圓的直徑d1t，帶入?yún)[中較小的值H1- H 二 522.5M- H 2pa2KhJu +1ZhZeZqf %uI1=70.438mmd1t=32 .調(diào)整小齒輪分度圓直徑(1)計(jì)算圓周的速度Vnd1t/ cc ,V1=1.

12、88m/s60 1000(2)計(jì)算齒寬bb 二 dd 1t=170.438mm=7.438mm(3)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)。根據(jù)V=1.88m/s;7級精度，由圖10-8可查得動(dòng)載系數(shù)k =1.08d1t =70.438mm查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)K =1.2由表10-4用插值法得Kh 1=1.316由表10-2可得使用系數(shù)k =1A故載荷系數(shù) K =K K K K -=1X 1.08 X 1.2 X 1.316=1.70AVHGHP3.按實(shí)際的載荷的系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。I K,1 7d1 =d1t 3, H =70.438 X 3 mm=77.027mmKt1.34. 計(jì)算模數(shù)md1

13、m 二=3.2mm;z 15. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1 =77.027mm彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）查圖10-24C可得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限Fimi=500Mpa;大 齒輪的彎曲強(qiáng)度極限：Flim2=380 Mpa2）查表可得彎曲疲勞壽命系數(shù) Kfni=0.85, Kfn2=0.88 ；3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式可得1 = KFN1：Flim1 =303.57 MPa:u 丄 303.57-F 1MPa!丄=238.86MPaF1S2 =Kfn2： fe2 =238.86 MPaF2 S4）由圖10-17查取齒形系數(shù)。查得 丫 Fa1

14、= 2.65丫 Fa2=2.25 ）由圖10-18查取應(yīng)力校正系數(shù)。查表可得 丫Sa1= 1.58丫 sa2=1.79YFaYsa6）計(jì)算大，小齒輪的 F 并加以比較。丫 丫一Fa1 Sa1 =0.0138F 1Y YFa2 Sa2 = 0.0165F 2大齒輪的數(shù)值大。（2）試算模數(shù)1）由公式mt -3 2心占丫； . 丫：會=1.402mt =1.402 *dzf丿2）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Kf齒輪模數(shù):m=1.498Z1 =52z2=193d1 =78mmd2=289.5mma =183.75 由圖10-8查得KV=1.04 查表10-3得K.=1.2 插圖 10-13 得 Kf -=1.27

15、則動(dòng)載系數(shù)載荷為 Kf = Ka Kv Kf_. Kd3即可。寬度可以看情況而定。故 d4=35mm L4=6.5mm(5) 第五段軸 通過齒輪的計(jì)算已經(jīng)得出。故 d5=44mm L5 =57mm(6) 第六段軸與第四段軸對稱。故d6=38mm L6=6.5mm.(7) 第七段軸與第三段軸對稱，故d7=30mm, L7=30mm5傳動(dòng)零件的周向固定及其他尺寸帶輪處采用A型普通平鍵，鍵(GB1095-1990,GB1096-1990鍵長選擇比帶 輪寬度稍短，選40mm為加工方便，參照7206C型軸承安裝尺寸，軸上過渡圓 角半徑全部取r=1mm軸端倒角為2 456.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度求支反

16、力Fri 503Fbh 二 Fah 二251.5N2 2Ft1 1382Fbv 二 Fav 二 t1691N2 2L1 =50mmd2=25mmL2=43mmd3=30mmL3=30mmd4=35mmL4=6.5mmd5=44mmL5=57mmd6=38mmL6=6.5mmd7=30mmL7=30mm求彎矩Mch 二 Fah （L3 L4 L5 Q L7-2 142）二 Fah 101.6 = 25553N mmM cv 二 Fav 101.6 二 70206N mm求合成彎矩M = ；M2chmCv =74711N mm按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度齒輪右端面與軸之間的截面彎矩較大是一個(gè)危險(xiǎn)截面，對

17、其校核，該處d = 44mm軸的最大彎矩為 M1 =74711N mm，視：=0.59，T=50000NmmMca1 = M21( aT2) =80324 N mm 對于 45 鋼，=650MPa， 則錯(cuò)誤！未找到引用源。為（0.09錯(cuò)誤！未找到引用源。0.1 ）錯(cuò)誤！未找到引用源。， 即58.5錯(cuò)誤！未找到引用源。65MPa取錯(cuò)誤！未找到引用源。=60MPa軸的計(jì) 算應(yīng)力為：Mca1 8032401 d301 443= 9.429MPa錯(cuò)誤！未找到引用源=60MPa滿足強(qiáng)度要oba = 9.429 MPa求。（二）低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.已知高速軸的轉(zhuǎn)速n3=138r/min,轉(zhuǎn)矩T3=1930

18、76N mm輸入功率P3=2.79kW2. 作用在齒輪上的力已知大齒輪的分度圓直徑 d2 = z2 m=19348000h選用軸承合格（二）低速軸處 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P軸承在工作過程中只受合力P二 f p( XRYA)二 1214 . 94 N57.21MPa100MPa7206C型軸承計(jì)算額定動(dòng)載荷Tp60n106L10h)1214.9460 138106148000 )3=8921.82N選用7209C型軸承Cr = 38500 N6106,C“ =10/ 38500 )3hL1h60n( P)h 6038( 1214.94)=3857498h48000h 選用軸承合格九.聯(lián)軸器的選擇兩軸間

19、相對位移較小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，對緩沖要求不高故選用彈性柱銷 聯(lián)軸器。7209C型軸承載荷計(jì)算：計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc =KaT3 =13x193.076 = 251N m根據(jù)Tc，軸徑d,轉(zhuǎn)速n查標(biāo)準(zhǔn)GB5014-1985選用LX3彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩Tn=1250Nm許用轉(zhuǎn)速4700r/min,符合要求10.箱體設(shè)計(jì)為保證減速器正常工作，應(yīng)考慮油池注油，排油面咼度，加工及裝拆檢修，箱座的 定位，吊裝等附件的設(shè)計(jì)檢查孔：為檢查傳動(dòng)件的嚙合情況并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置 設(shè)置檢查孔，平時(shí)檢查孔蓋板用螺釘固定在箱蓋上。通氣器：保持箱內(nèi)外壓力平衡，避免使?jié)櫥蜐B漏因而設(shè)置通氣器。軸承

20、蓋：固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷軸承座孔兩端用軸承蓋封 油，米用凸緣式軸承蓋。定位銷：保證拆裝箱蓋時(shí)，能夠正確定位，保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度應(yīng) 在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的連接凸緣上配裝定位銷，采用非對稱布置。油面指示器：采用油標(biāo)尺檢查箱內(nèi)油池面的高度經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油。 放油螺塞：在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時(shí)用螺賽堵住。 啟箱螺釘：為方便開啟平時(shí)用水玻璃或密封膠連接的箱體剖面，增設(shè)啟箱螺釘 在啟蓋時(shí)旋動(dòng)螺釘將箱蓋頂起。起吊裝置：為便于搬運(yùn)在箱體設(shè)置起吊裝置吊環(huán)或吊鉤等。密封裝置：在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物 進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。中心

21、距a = 110mm箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚S 18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度P20地腳螺釘直徑dfM161)2)3)4)5)6)7)8)9)10)地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d112機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d28軸承端蓋螺釘直徑d36/8窺視孔蓋螺釘直徑d46定位銷直徑d6df, d1, d2至外機(jī)壁距離C122，20，15d1，d2至凸緣邊緣距離C218，13軸承旁凸臺半徑R120凸臺高度h根據(jù)低速級軸 承座外徑確定， 以便于扳手操 作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離錯(cuò)誤！未找到引用源。丨145大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 110齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 210機(jī)座肋厚m16. 8軸承端蓋外徑D292， 125軸承旁聯(lián)接螺栓距離s盡量靠近，以Md1和Md2互不干涉為準(zhǔn)，一般s=D2十一潤滑方式、潤滑油牌號及密封裝置的選擇1.齒輪：傳動(dòng)件圓周速度小于 12m/s,采用油池潤滑，大齒輪浸入油池一定深度，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)把潤滑油帶到嚙合區(qū)，甩到箱壁上，借以散熱，對于單機(jī)減速器浸油深度為一個(gè)齒全高，油量0.350.75L/kw，根據(jù)運(yùn)動(dòng)粘度查表16-1(P