設(shè)計膠帶輸送機的傳動裝置機械設(shè)計課程設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計說明書 目錄1 設(shè)計任務(wù)書31.1 題目名稱 設(shè)計膠帶輸送機的傳動裝置31.2 工作條件41.3 技術(shù)數(shù)據(jù)42 電動機的選擇計算42.1 選擇電動機系列42.2 滾筒轉(zhuǎn)動所需要的有效功率42.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速53 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算53.1 分配傳動比53.1.1 總傳動比53.1.2 各級傳動比的分配53.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算63.2.1 軸（高速軸）63.2.2 軸（中間軸）63.2.3 軸（低速軸）63.2.4 軸（傳動軸）63.2.5 軸（卷筒軸）63.3 開式齒輪的設(shè)計63.3.1 材料選擇73.3.2 按齒根彎曲疲勞強度確定模數(shù)73.3.3

2、齒輪強度校核83.3.4 齒輪主要幾何參數(shù)94 閉式齒輪設(shè)計94.1 減速器高速級齒輪的設(shè)計計算94.1.1 材料選擇94.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距104.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度114.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度- 13 -4.1.5 齒輪主要幾何參數(shù)- 2 -4.2 減速器低速級齒輪的設(shè)計計算- 2 -4.2.1 材料選擇- 2 -4.2.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距- 3 -4.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度- 4 -4.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度- 5 -4.2.5 齒輪主要幾何參數(shù)- 6 -5 軸的設(shè)計計算- 7 -5.1 高速軸的設(shè)計計算- 7 -5.2 中間

3、軸的設(shè)計計算- 8 -5.3 低速軸的設(shè)計計算- 8 -6 低速軸的強度校核- 9 -6.1 繪制低速軸的力學(xué)模型- 9 -6.2 求支反力- 9 -6.3 作彎矩、轉(zhuǎn)矩圖- 10 -6.1.4 作計算彎矩mca圖- 11 -6.1.5 校核該軸的強度- 11 -6.6 精確校核軸的疲勞強度- 11 -7 低速軸軸承的選擇及其壽命驗算- 13 -7.1 確定軸承的承載能力- 13 -7.2 計算軸承的徑向支反力- 14 -7.3 作彎矩圖- 14 -7.4 計算派生軸向力s- 14 -7.5求軸承軸向載荷- 14 -7.6 計算軸承的當(dāng)量動載荷p- 14 -8 鍵聯(lián)接的選擇和驗算- 15 -8

4、.1 低速軸上鍵的選擇與驗算- 15 -8.1.1 齒輪處- 15 -8.1.2 聯(lián)軸器處- 15 -8.2 中間軸上鍵的選擇與驗算- 15 -8.3 高速軸上鍵的選擇與驗算- 15 -9 聯(lián)軸器的選擇- 16 -9.1 低速軸軸端處- 16 -9.2 高速軸軸端處- 16 -10 減速器的潤滑及密封形式選擇- 16 -11 參考文獻(xiàn)- 17 -1 設(shè)計任務(wù)書1.1 題目名稱 設(shè)計膠帶輸送機的傳動裝置fvd1.2 工作條件工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量82多灰塵平穩(wěn)小批1.3 技術(shù)數(shù)據(jù)題號滾筒圓周力f(n)帶速v(m/s)滾筒直徑 d(mm)滾筒長度 l(mm)zl-15180000

5、.2540010002 電動機的選擇計算2.1 選擇電動機系列 根據(jù)工作要求及工作條件應(yīng)選用三相異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，y系列。2.2 滾筒轉(zhuǎn)動所需要的有效功率傳動裝置總效率 查表17-9得彈性聯(lián)軸器的效率 剛性聯(lián)軸器的效率 閉式齒輪的嚙合效率 開式齒輪的嚙合效率 滾動軸承的效率 滾筒的效率 傳動裝置的總效率 2.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 滾筒軸轉(zhuǎn)速 所需電動機的功率 查表27-1，可選y系列三相異步電動機電動機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比y132m-47.515001440111.87y132m-67.5100097094.21為使傳動

6、裝置結(jié)構(gòu)緊湊，選用y132m4型 ，額定功率7.5kw,同步轉(zhuǎn)速1500r/min,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。查表27-2，電動機中心高 h=132mm，外伸段 de=38mm80mm3 傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算3.1 分配傳動比3.1.1 總傳動比 3.1.2 各級傳動比的分配查表17-9 取減速器的傳動比 高速級齒輪傳動比低速級齒輪傳動比 3.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計算 3.2.0 0軸 p=5.9kw,n=1440r/min,t=9.55*5.9/1440=40.246n*m 3.2.1 軸（高速軸）3.2.2 軸（中間軸） 3.2.3 軸（低速軸）3.2.4 軸（傳動軸）3.

7、2.5 軸（卷筒軸） 3.3 開式齒輪的設(shè)計3.3.1 材料選擇小齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217-255hbs大齒輪:45#鍛鋼，正火處理，齒面硬度162-217hbs 3.3.2 按齒根彎曲疲勞強度確定模數(shù)按齒面硬度217hbs和162hbs計算初取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查圖5-19 查圖5-18(b) ，由式5-32 取 ,計算許用彎曲應(yīng)力由式5-31 查圖5-14 查圖5-15 則 取初選綜合系數(shù)，查表5-8 由式5-26考慮開式齒輪工作特點m加大10%-15%，取m=53.3.3 齒輪強度校核取則小齒輪轉(zhuǎn)速為查圖5-4（d） 查表5-3 由圖5-7(a

8、) 查表5-4 計算載荷系數(shù) 與相近 ，無需修正計算齒根彎曲應(yīng)力3.3.4 齒輪主要幾何參數(shù) 4 閉式齒輪設(shè)計4.1 減速器高速級齒輪的設(shè)計計算4.1.1 材料選擇小齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217-255hbs大齒輪:45#鍛鋼，正火處理，齒面硬度162-217hbs 按齒面硬度217hbs和162hbs計算查圖5-17 （允許一定點蝕）由式5-29 ?。ň庸ぃ┎閳D5-16（b） ,由式5-284.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初定螺旋角初取，查表5-5 減速傳動 取端面壓力角基圓螺旋角由式5-42 由式5-41 由式5-39 取中心距 估算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪

9、齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 實際傳動比 傳動比誤差 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角 與初選相近, ,可不修正輪分度圓直徑 圓周速度 查表5-6 取齒輪精度為8級4.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度電機驅(qū)動,稍有波動,查表5-3 查圖5-4（d） 齒寬查圖5-7（a） 查表5-4 載荷系數(shù) 齒頂圓直徑 端面壓力角齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-43 由式5-42 由式5-41由式5-414.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度查圖5-18（b） ，查圖5-19 由式5-32 取 由式5-31 查圖5-14 查圖5-15 由式5-47計算，因，取由式5-48 由式5-444.1.5 齒輪主要幾何參數(shù) 4.2 減速器低

10、速級齒輪的設(shè)計計算4.2.1 材料選擇小齒輪: 40cr ，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度241-286hbs大齒輪:45#鍛鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度217-235hbs按齒面硬度241hbs和217hbs計算查圖5-17 （允許一定點蝕）由式5-29 ?。ň庸ぃ┎閳D5-16（b） ,由式5-284.2.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩初定螺旋角初取，查表5-5 減速傳動 取端面壓力角基圓螺旋角由式5-42 由式5-41 由式5-39 取中心距 估算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取 實際傳動比 傳動比誤差 在允許范圍內(nèi)修正螺旋角 與初選相近, ,可不修正輪分度圓直徑 圓周速度 查表5-

11、6 取齒輪精度為8級4.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度電機驅(qū)動,稍有波動,查表5-3 查圖5-4（d） 齒寬查圖5-7（a） 查表5-4 載荷系數(shù) 齒頂圓直徑 端面壓力角齒輪基圓直徑 端面齒頂壓力角 由式5-43 由式5-42 由式5-41由式5-41 4.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度查圖5-18（b） ，查圖5-19 由式5-32 取 由式5-31查圖5-14 查圖5-15 由式5-47計算，因，取由式5-484.2.5 齒輪主要幾何參數(shù) 5 軸的設(shè)計計算5.1 高速軸的設(shè)計計算軸的材料為選擇45#, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個鍵槽，則 估定減速器高速軸外伸段軸徑查表1

12、7-2 電機軸徑軸伸長則取 根據(jù)傳動裝置的工作條件選用hl型彈性柱銷聯(lián)軸名義轉(zhuǎn)矩查表11-1 工作情況系數(shù)計算轉(zhuǎn)矩查表22-1 選tl6公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速軸孔直徑取減速器高速軸外伸段軸徑d=32mm,可選聯(lián)軸器軸孔聯(lián)接電機的軸伸長聯(lián)接減速器高速軸外伸段的軸伸長5.2 中間軸的設(shè)計計算軸的材料為選擇45#, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率，轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個鍵槽，則 取5.3 低速軸的設(shè)計計算軸的材料為選擇40cr, 調(diào)質(zhì)處理，傳遞功率，轉(zhuǎn)速 查表8-2 由于軸上有一個鍵槽，則 取因為是小批生產(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形根據(jù)傳動裝置的工作條件選用hl型彈性柱銷聯(lián)軸名義轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩 查表22-1 選t

13、l8查表11-1 工作情況系數(shù).t取1.25公稱直徑許用轉(zhuǎn)速減速器低速軸外伸段 從動端6 低速軸的強度校核6.1 繪制低速軸的力學(xué)模型 作用在齒輪的圓周力 徑向力軸向力 6.2 求支反力水平支反力 ,垂直支反力 6.3 作彎矩、轉(zhuǎn)矩圖（上圖）水平彎矩c點 垂直彎矩c點左 c點右 合成彎矩c點左 c點右 轉(zhuǎn)矩 6.1.4 作計算彎矩mca圖（上圖）該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮取c點左c點右d點6.1.5 校核該軸的強度根據(jù)以上分析，c點彎矩值最大，而d點軸徑最小，所以該軸危險斷面是c點和d點所在剖面。軸的材料為40cr查表8-1 查表8-3 c點軸徑 因為有一個鍵槽d點軸徑

14、因為有一個鍵槽6.6 精確校核軸的疲勞強度-均為有應(yīng)力集中的剖面，均有可能是危險剖面。其中-剖面計算彎矩相同，、剖面相比較，只是應(yīng)力集中影響不同。可取應(yīng)力集中系數(shù)值較大的值進(jìn)行驗算即可。同理、剖面承載情況也接近，可取應(yīng)力集中系數(shù)較大者進(jìn)行驗算。校核、剖面的疲勞強度剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1（插值），剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-2 因、剖面主要受轉(zhuǎn)矩作用，起主要作用，按鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)計算查表8-1 查附表1-4 查附表1-5 查表1-5 ，取，校核、的疲勞強度剖面因配合(h7/r6)引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1， 剖面因過渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-2

15、 ， 剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1，按配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)校核剖面剖面承受的彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為：剖面產(chǎn)生正應(yīng)力 ，剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為查附表1-4 查附表1-5 ,查表1-5 ,取，其它剖面與上述剖面相比，危險性小，不予校核7 低速軸軸承的選擇及其壽命驗算低速軸軸承選擇一對30211圓錐滾子軸承條件：d=55mm,轉(zhuǎn)速n=61.147r/min，工作環(huán)境多灰塵，載荷稍有波動，工作溫度低于，預(yù)計壽命7.1 確定軸承的承載能力查表21-3 軸承30212的=74500n7.2 計算軸承的徑向支反力7.3 作彎矩圖（如前）7.4 計算派生軸向力s查表9-8 30212

16、軸承y=1.5，c=97800 ，e=0.4的方向如圖7.5求軸承軸向載荷故1松2緊7.6 計算軸承的當(dāng)量動載荷p由查表9-6 由查表9-6 查表9-7 根據(jù)合成彎矩圖取，故按計算查表9-4 故圓錐滾子軸承30212適用8 鍵聯(lián)接的選擇和驗算8.1 低速軸上鍵的選擇與驗算8.1.1 齒輪處 選擇鍵1811 gb1096-2003a型，其參數(shù)為l=56mm，t=5.5mm，r=b/2=9mm，k=h-t=11-5.5=5.5mm，l=l-2r=56-29=38mm，d=60mm。齒輪材料為40cr，載荷平穩(wěn)，靜聯(lián)接查表2-1 8.1.2 聯(lián)軸器處 選擇鍵1610 gb1096-2003a型，其參

17、數(shù)為l=100mm，t=5.5mm，r=b/2=7mm，k=h-t=9-5.5=3.5mm，l=l-2r=100-27=86mm，d=50mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接查表2-1 8.2 中間軸上鍵的選擇與驗算選擇鍵149 gb1096-2003a型，其參數(shù)為l=100mm，t=5.5mm，r=b/2=7mm，k=h-t=8-4=4mm，l=l-2r=100-26=86mm，d=50mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接查表2-1 8.3 高速軸上鍵的選擇與驗算選擇鍵108 gb1096-2003a型，其參數(shù)為l=70mm，t=5mm，r=b/2=5mm，k=h-t=8-5=3mm，l=l-2r=70-25=60mm，d=32mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接由表2-1，查得9 聯(lián)軸器的選擇9.1 低速軸軸端處選擇tl6聯(lián)軸器, gb/t4323-2002名義轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速減速器低速軸外伸段從動端9.2 高速軸軸端