二級(jí)減速器帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì).

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)機(jī)械工程院（系）機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)年級(jí)2012設(shè)計(jì)人指導(dǎo)教師完成日期2012 年1 月7 日太原工業(yè)學(xué)院目錄1 傳動(dòng)方案的分析論證51.1 傳動(dòng)裝置的組成51.2 傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)51.3 確定傳動(dòng)方案51.4 傳動(dòng)方案的分析52.電動(dòng)機(jī)的選擇52.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型52.2 選擇電動(dòng)機(jī)的功率52.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速63.傳動(dòng)比的計(jì)算及分配63.1 總傳動(dòng)比63.2 分配傳動(dòng)比64.傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算74.1 各軸的轉(zhuǎn)速74.2 各軸的功率74.3 各軸的轉(zhuǎn)矩75.減速器的外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)85.1 選擇 V 帶型號(hào)85.2 確定帶

2、輪基準(zhǔn)直徑85.3 驗(yàn)算帶的速度85.4 確定中心距和V 帶長度85.5 驗(yàn)算小帶輪包角95.6 確定 V 帶根數(shù)95.7 計(jì)算初拉力95.8 計(jì)算作用在軸上的壓力95.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)96.高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算106.1 選擇材料、熱處理方式和公差等級(jí)106.2 初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸106.3 確定傳動(dòng)尺寸116.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度136.5 計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他幾何尺寸147.低速級(jí)直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算157.1 選擇齒輪的材料157.2 確定齒輪許用應(yīng)力157.3 計(jì)算小齒輪分度圓直徑167.4 驗(yàn)算接觸應(yīng)力167.5 驗(yàn)算彎曲應(yīng)力177.6 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的其他尺寸177.

3、7 齒輪作用力的計(jì)算188 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算188.1 已知條件188.2選擇軸的材料 .198.3初算軸徑 .198.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .198.5鍵連接 .218.6軸的受力分析 .218.7校核軸的強(qiáng)度 .238.8校核鍵連接的強(qiáng)度 .238.9校核軸承壽命 .239.高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .249.1已知條件 .249.2選擇軸的材料 .249.3初算最小軸徑 .249.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .259.5鍵連接 .279.6軸的受力分析 .279.7校核軸的強(qiáng)度 .299.8校核鍵連接的強(qiáng)度 .309.9校核軸承壽命 .3010.低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .3110.1已知條件 .3110.2選擇軸的材料 .

4、3110.3初算軸徑 .3110.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .3110.5鍵連接 .3310.6軸的受力分析 .3310.7校核軸的強(qiáng)度 .3510.8校核鍵連接的強(qiáng)度 .3510.9校核軸承壽命 .3611 潤滑油與減速器附件的設(shè)計(jì)選擇.3611.1潤滑油的選擇 .3611.2油面指示裝置 .3611.3視孔蓋 .3711.4通氣器 .3711.5放油孔及螺塞 .3711.6起吊裝置 .3711.7起蓋螺釘 .3711.8定位銷 .3712 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .3813 設(shè)計(jì)小結(jié) .3914 參考文獻(xiàn) .39附：裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)任務(wù)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。已知條件：1運(yùn)輸帶工作拉力F = 2 kN ；2運(yùn)

5、輸帶工作速度v = 1.1 m/s ；3滾筒直徑D = 300 mm ；4滾筒效率 j=0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）5工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；6使用折舊期：8 年；7工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35；8動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380/220V ；9檢修間隔期：4 年一次大修，2 年一次中修，半年一次小修；10制造條件與生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。DFv動(dòng)力及傳動(dòng)裝置圖 1設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果1. 傳動(dòng)方案的分析論證機(jī)器通常是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成。其中傳動(dòng)裝置是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)的中間裝置。它通常具備減速（或增速）

6、 、改變運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)方向以及將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳遞與分配的作用。1.1 傳動(dòng)裝置的組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。1.2 傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承的位置不對(duì)稱，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。1.3 確定傳動(dòng)方案：合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，還要與工作條件相適應(yīng)。同時(shí)，還要求工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)方便、工藝性和經(jīng)濟(jì)性好。若要同時(shí)滿足上述各方面要求是比較困難的。因此，要分清主次，首先滿足重要要求，同時(shí)要分析比較多種傳動(dòng)方案，選擇其中既能保證重點(diǎn)，又能兼顧其他要求的合理傳動(dòng)方案作為最終確定的傳動(dòng)方案。初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案為二

7、級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，設(shè)計(jì)圖如下：I2 31II5PwPdIIIIV 4圖一：傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖1.4 傳動(dòng)方案的分析：結(jié)構(gòu)簡單，采用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)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，成本低，使用維護(hù)方便。2. 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)用途選用Y （ IP44）系列一般用途的全封閉式自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的功率F=2000N由已知條件可知， 傳送帶所需的拉力F=2KN ，傳輸帶工作速度v=1.1 m/s ，故輸送帶所需功率為Pw =Fv=2.2KW1000由【 2】表 1-7 查得滾筒效率滾 =0.9

8、6，軸承效率軸承 =0.99，聯(lián)軸器效率聯(lián) =0.99，帶傳動(dòng)的效率帶 =0.96，齒輪傳遞效率齒輪 =0.97 。電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率為4 2總軸承帶 齒輪聯(lián) 滾 =0.8246電動(dòng)機(jī)總的傳遞效率為p0Pw=2.66kw總查 2 表 12-1，選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為ped =3KW2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由已知，滾筒的直徑為D=300mm ，工作速度為v=1.1 m/s，所以1000*60*vr / min輸送帶帶輪的工作轉(zhuǎn)速為n w =70DV 帶傳動(dòng)比 i 帶 =24 ，二級(jí)減速器常用的傳動(dòng)比為i內(nèi) =840總傳動(dòng)比的范圍i總 = i帶 * i內(nèi) =16160電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范

9、圍為n0 = i 總 * nw =112011200r / min查 2 表 12-1 ，符合這一轉(zhuǎn)速的范圍的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有1500 r / min ，3000 r / min 三 種 ， 初 選1500r / min ， 滿 載 轉(zhuǎn) 速 nm =1420 r / min 型 號(hào)Y100L2-4 的電動(dòng)機(jī)。Pw =2200KW總 =0.96P =0.82460Ped =3000KWnw =70 r / minnm =1420 r / min3. 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配3.1 總的傳動(dòng)比nm1420 r / minr / mini 總 =20.28 r / mini 總 = nw=70=20.28

10、3.2 分配傳動(dòng)比根據(jù)帶傳動(dòng)比范圍，取V 帶傳動(dòng)比為i 帶 =2.46，則i 帶 =2.46i= i總 =8.23i=8.23減速器的傳動(dòng)比為i帶i 高 =3.3高速級(jí)傳動(dòng)比為i 高 =(1.3 1.4)*i=3.273.39。取 i高 =3.3低速級(jí)傳動(dòng)比為i 低 =i8.23=2.49i高3.34. 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4.1 各軸的轉(zhuǎn)速軸（高速軸）n1n01420i帶r / min 577.23r / min2.46軸（中間軸） n2n1577.23 r / min174.91r / mini高3.3軸（低速軸） nn2174.91r / min70.24r / min3i低2.4

11、9軸（滾筒軸） nwn370.24r / min4.2 各軸的功率軸（高速軸）p1 =帶 * p0 =0.96*2.66kw =2.55kw軸（中間軸）p =軸承*齒輪 * p =0.99*0.97*2.55kw=2.45kw21軸（低速軸）p =齒輪 *軸承 * p2 =0.45*0.99*0.97kw=2.35kw3軸（滾筒軸）pw = p4 =聯(lián) * 軸承 * p3 =0.99*0.99*2.35kw=2.31kw4.3 各軸的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸T0 =9550*P0=9550*2.66N m =17.89 N mn01420軸（高速軸）T1 =9550*p1=9550*2.55Nm =42.

12、19 Nmn1577023軸（中間軸） T2 =9550*p2 =9550*2.45Nm =133.77 Nmn2174.91i 低 =2.49n1577.23r / minn2174.91r / minn370.24r / minnw70.24r / minp1 =2.55kwp2 =2.45kwp3 =2.35kwpw =2.31kwT0 =17.89 N mT1 =42.19 N mT2 =133.77 N m軸（低速軸） T3=9550*p3=9550*2.35N m =319.51 N mn370.24mT3 =319.51 N軸（滾筒軸） T4=9550*pw =9550*2.31

13、N m =314.07 Nmmnw70.24T4 =314.07 N表一 傳動(dòng)裝置各軸主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果軸號(hào)輸入功率 P/kW轉(zhuǎn)速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩 T/N ?m傳動(dòng)比 i電動(dòng)機(jī)軸2.66142017.89軸（高速軸）2.55577.2342.19i帶 =2.46軸（中間軸）2.45174.91133.77i高 =3.3軸（低速軸）2.3570.24319.51i低 =2.49軸（滾筒軸）2.3170.24314.075. 減速器的外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)5.1 選擇 V 帶型號(hào)考慮到在和變動(dòng)較小，查【 1】表 7-5 得工作情況系數(shù)K A =1.1，則pd = K A * p0 =1.1*2.66

14、kw=2.93kw根據(jù) nm =1420r/min ， pd =2.93kw ，由 【1】圖 7-17 選擇 A 型普通 V 帶。5.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑由【1】圖 7-17 可知 ，A 型普通 V 帶推薦小帶輪直徑D1 =80100 ，選小帶輪 D1 =100mm ，則大帶輪直徑為D2 = i 帶 * D1 =2.46*100mm=246mm ，由【 1】表 7-7，取 D2 =250mm 。5.3 驗(yàn)算帶的速度v帶 =D1n0=100 142060=7.45m/s<25m/s60100010005.4 確定中心距和V 帶長度選擇A型普通 V帶D1 =100mmD2 =250mm帶速符

15、合要求根據(jù) 0.7（ D1 + D2 ） mm=245mm< a0 <2( D1 + D2 )mm=700mm為了使結(jié)構(gòu)緊湊，取偏低值a0 =350mma0 =350mmV 帶基準(zhǔn)長度為，L=2a+ （ D1+ D2(D2 D1)2） +24a=2× 350+（ 100+250 ） + (250100)2=1265.85mm24350由 1 表 7-3 選 V 帶基準(zhǔn)長度 Ld =1250mm, 則實(shí)際中心距為Ldl12501265.85） mm=342.08mmLd =1250mma= a0 +=（ 350+22a=342.08mm5.5 驗(yàn)算小帶輪包角1180 - D

16、2D1× 57.3=180-14657.3a342.081 = 155.5 > 120=155.5>1205.6 確定 V 帶根數(shù)合格查【 1】表 7-9K=0.95, 由表 7-3得， Kl=1.11，由表 7-10 得，p0 =0.17，由表 7-8，得 p0 =0.63z=pd=2.93=3.47( p0p0 )KKl(0.630.17) 0.951.11取整 z=4z=45.7 計(jì)算初拉力由【 1】表 7-11 查得 V 帶單位長度質(zhì)量m=0.1kg/m, 則單根 V 帶張緊力F0 = 500pd （2.5 K）+2zv帶Kmv=500×2.93（ 2.

17、50.95 ）+0.1× 7.452=103.97NF0 =103.97N47.450.955.8 計(jì)算作用在軸上的壓力Q=2z F0 sin=2× 4× 103.7× sin 77.9=813.3NQ=813.3N25.9 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小帶輪采用實(shí)心質(zhì)，由【1】表 7-4， e=150.3， fmin =9，取 f=10. 在【 2】表 12-5 查得 D0 =28mm輪轂寬：L帶輪 =（ 1.52.0）D0=4256mm，初選L帶輪 =50mm輪緣寬： B帶輪 =(z-1)*e+2f=65mm大帶輪采用孔板式結(jié)構(gòu)，輪緣寬可與小帶輪相同，輪轂寬可與軸的

18、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。6. 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 選擇材料、熱處理方式和公差等級(jí)考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用45 鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，由【3】表8-17的齒面平均 HBW1=236,HBW2 =190HBW ， HBW- HBW2 =46HBW ，在 3050HBW 之間。選用 8 級(jí)精度6.2 初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸因?yàn)槠骄捕刃∮?350HBW ，則齒輪為軟面閉式傳動(dòng)，故按齒輪接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（外嚙合） 。2kT1 u12ZEZH Z Zd13u Hd(1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為T1 =42190N*mm45 鋼小齒輪調(diào)質(zhì)處理大齒輪正火處理8 級(jí)精

19、度(2)初選 k ' =1.2，由 【3】表 8-18 得 d =1.1(3)由【 3】表 8-19 得彈性系數(shù)ZE =189.8(4)初選 =12o，由 【 3】圖 9-2 查得 查得節(jié)點(diǎn)系數(shù) ZH =1.72 。Z1 =23(5)齒輪的傳動(dòng)比為 u=3.3，初選Z1 =23 ，則 Z2 =u* Z1 =3.3*23=75.9 ，取整數(shù)Z2 =75.91176,則端面重合度為=1.88-3.2*()cos =1.66軸向重合度為Z1Z2=0.318*d * Z1 * tan =1.71(6) 由3 圖 8-3查得 重合度系數(shù) Z =0.775(7) 由3 圖 11-2 查得 螺旋角系

20、數(shù) Z =0.99(8) 許用接觸應(yīng)力可用下式計(jì)算 HZ N *H lim=SH計(jì)算H lim1 =2HBW+69=2*236+69=541MPaH lim2 =2HBW+69=2*190+69=449 MPa大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N1 =60*n1 *aLh =60*577023*2*8*365*8=1.618* 109hN2 =N1 =1.618*10 9=4.903*108 hu3.3由【3】圖8-5 查得 壽命系數(shù)ZN1 =1.0， ZN 2 =1.05取安全系數(shù)SH =1.0則小齒輪的許用接觸應(yīng)力為 H1= ZN *H lim1=541 MPaSH大齒輪的許用接觸應(yīng)力為 H 2=Z

21、N*H lim2=471.45 MPaSH故 H min =472 MPa初算小齒輪的分度圓d1t 得2kT1 u1ZEZHZ Z2d1t3u Hd= 3 2 1.2 42190 (3.3 1) (189.8 2.46 0.775 0.99)21.13.3472H1 =541 MP H 2 =471.45 MPa H min =472 MPad1t41.03mm=41.03mm6.3 確定傳動(dòng)尺寸計(jì)算載荷系數(shù)查得使用系數(shù)K A =1.0v=d1t * n1 =41.03*577.23=1.24m/s60*100060*1000由 3 圖 8-6查得齒間載荷分配系數(shù)K v =1.05由 3 圖

22、8-7查得齒向載荷分配系數(shù)K=1.21由 3 表 8-22 查得 齒間載荷分配系數(shù)K =1.2載荷系數(shù) k= K *K* Kv * K A =1.*1.05*1.21*1.2=1.52K=1.52對(duì) d1t 進(jìn)行修正，因k ' 與 k 有較大的差異，故需對(duì)由計(jì)算出的k ' 進(jìn)行修正d1 = d1t * 3k=41.03* 3 1.52=44.39mmk '1.2確定模數(shù)d1*cos=1.89取整 mn =2mn =z1中心距a1 = z1z2=23 76=101.21mm 圓整 a1 =100mma1 =100mm2cos2 cos12螺旋角為 =arcos mn *(

23、 z1 z2 ) =8.1o2a1因 值與初選值相差較大，故對(duì)與 有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行修正，由【 3】圖 9-2查得， ZH =2.48端面重合度系數(shù)=1.88-3.2,(11Z1)cos =1.68Z2軸向重合度為=0.318 d Z1 tan=1.37 o由【 3】圖 8-3查得 重合度系數(shù)Z =0.774由【 3】圖 11-2 查得 螺旋角系數(shù) Z =0.9923 2kT1u1ZEZHZ Z2d1t 44.66mm*d1tu* Hd= 32*1.52*42190*(3.31)*(189.8*2.48*0.774*0.992)21.13.3472=44.66mm精確計(jì)算圓周速度為v= d1t *

24、 n1 =44.6*577.23=1.35m/s60*100060*1000由圖 8-6查得 動(dòng)載荷系數(shù)K v =1.09k= K * K* K v * K A =1.0*1.08*1.21*1.2=1.58d = d1t * 3k=* 3 1.58=45.24mm1k '1.2mnd1 *cos=1.95,取標(biāo)準(zhǔn)值 mn =2m =2=nz1d = mn * z1 =2*23mm=46.46mmd1 =46.46mm1coscos8.1d2mn * z1=2*76mm=116.68mmd2 =116.68mm=coscos8.1b=d * d1 =1.1*46.46=50.11mm

25、，取整 b2 =50mmb2 =50mmb1 = b2 +（ 510） mm取 b1 =60mmb1 =60mm6.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根的疲勞強(qiáng)度條件2* k * TF* YFYSYBYFb * mn * d1其中k=1.52 ， T1 =42190N ?mm， mn =2， d1 =46.46mm ，b= 50mm齒形系數(shù)YF 和應(yīng)力修正系數(shù)YS ，當(dāng)量齒數(shù)為Zv1z123=3=coscos12Zv2z276=3=coscos1233=23.70=78.32由 3圖 8-8查得 YF =2.68， YS =2.25由 3圖 8-9查得 YS=1.57， YS =1.7612由 3 圖

26、 8-10 查得 重合度系數(shù) Y =0.72由 3 圖 11-3 查得 螺旋角系數(shù)Y =0.93許用彎曲應(yīng)力YN *F lim FSF由 3 表 8-11 查得 彎曲疲勞極限應(yīng)力為F lim1 =1.8HBS=425MPaF lim2 =1.8HBS=342 MPa由 3 圖 8-11 查得壽命系數(shù)YN 1 = YN 2 =1由 3 表 8-20 查得 安全系數(shù) SF =1.6 F1YN1 *F lim1=265.6MPaSF F 2YN2*F lim2 =213.8MPaSFF 12* k * T1 * YF 1YS1Y Yb * mn * d12*1.58*42190*2.68*1.57*

27、0.72*0.93=50*2*45.24=83.03 MPaF1< F1,則滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度YS2 YF 2F 2 =F1*YYS1 F183.03*2.25*1.76=2.68*1.57=78.14 MPaF 26.5 計(jì)算齒輪傳動(dòng)其他幾何尺寸端面模數(shù)mt =mn=2mt =2.02015cos=2.02015cos8.1ha =2ha*齒頂高h(yuǎn)a =mn =1*2=2hf =2.5mmhf =（ ha *c*齒根高） mn =（ 1+0.25 ） *2=2.5mm全齒高h(yuǎn)= ha + hf=2+2.5=4.5mmh=4.5mmc=0.5頂隙c= c* m =0.285*2=0.5nda1 =50.46齒頂圓直徑 da1 = d12ha46.46 2*250.46da2d22ha153.532*2157.53da 2 =157.53齒根圓直徑d f 1 =41.46d f 1d12hf(46.462*2.5) mm41.46mmd f