機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)方案擬定.2二、電動(dòng)機(jī)的選擇.2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.4四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.5五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.6六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.12七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.19八、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.22設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)06機(jī)械班設(shè)計(jì)者： 學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 2008年12月2009年1月計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明一、傳動(dòng)方案擬定（1） 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，兩班制，使用期限為10年，運(yùn)輸帶速度允許誤差為±5，室內(nèi)工作。（2） 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶有效拉力F1800N 運(yùn)輸帶工作速度V1.75m/s 卷筒直徑D280

2、mm。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇：選用Y型三相籠式異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：（1）傳動(dòng)裝置的總功率：總=帶×3軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒 =0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859 (2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/1000總=1800×1.75/(1000×0.859)=3.671KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D60×1000×1.75/(×280)r/

3、min 119.42r/min 按1表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ia=36。取V帶傳動(dòng)比I1=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ia×n筒=（624）×119.42r/min7172867r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由2可知有三種適用方案，如下表所示：方案電機(jī)型號(hào)額定功率電機(jī)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)V帶傳動(dòng)減速器1Y112M441500144012.566 34.189 2Y132M6410009608.377 32.792 3Y160

4、M1847507206.283 32.094綜合考慮，電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比選擇第一個(gè)方案，因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M4，其主要性能如下表：型號(hào)額定功率（KW）滿載時(shí)轉(zhuǎn) 速功 率功率因數(shù)Y112M44144084.50.824、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M4。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=1140/119.4212.0582、分配各級(jí)傳動(dòng)比為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致于過(guò)大，所以取帶傳動(dòng)比為3.12，而減速器為一級(jí)傳動(dòng)，故圓柱齒輪傳動(dòng)比i3.859。四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)

5、計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI= nm/ i帶=1440/3.125460.8（r/min）nII=nI/i齒輪=460.8/3.859=119.409(r/min)nIII=nII計(jì)算各軸的功率（KW）PI= Pd×帶=3.671×0.96=3.524KW PII=PI×軸承×齒輪=3.524×0.97×0.99=3.384KWP卷筒=PII×軸承×聯(lián)軸器=33.384×0.99×0.99 =3.317KW2、 計(jì)算各軸扭矩（N·mm）電機(jī)輸出轉(zhuǎn)距： Td=9.55×

6、;103Pd/nm=9.55×103×3.671/1440 =24346.868N·mmTI= Td ×i帶×帶=24346.868×3.125×0.96 N·mm=73040.604 N·mmTII= TI ×i齒輪×軸承×齒輪=270700 N·mmTIII= TII ×齒輪×聯(lián)軸器265300 N·mm 五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇普通V帶截型由3查表8-7可知工作情況系數(shù)：kA=1.1PCA =KA

7、P=1.1×3.671=4.038KW根據(jù)計(jì)算功率PCA 和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1，由3圖811選取普通V帶：A型帶。再根據(jù)V帶帶型，由3表86和表88確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=80mm。帶速：V=（×dd1×n1）/（60×1000）=6.029m/s因?yàn)?m/s<V<25m/s,所以帶速合適。 （2）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 由dd2=i·dd1=3.125×80250mm，dd2取250mm。 （3）確定中心距a，并選擇V帶的其準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld由3式820得0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(80+250)

8、a02×(80+250) 所以有：231mma0660mm初定中心距為a0= 500mm。則相應(yīng)的帶長(zhǎng)Ld0=2a0+/2(dd1+dd2)+ (dd2-dd1)2 /4a0=2×500+/2(85250)+(250-80)2/4=1532.550mm根據(jù)3表8-2取Ld=1600mm帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL=0.99傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為aa0 （Ld-L0）/2533.725mm。 （4）驗(yàn)算小帶輪包角1=1800-(dd2-dd1)/a×57.30 =1800-(250-80)×57.30/500 =161.749>900 （適用）（5）確定帶的根數(shù)

9、根據(jù)3表（8-4a）P0=0.68KW根據(jù)3表（8-4b）P0=0.17KW根據(jù)3表（8-5）K=0.95根據(jù)3表（8-2）KL=0.99ZPCA/ (P0+P0)KKL4.038/（0.680.17）×0.95×0.995.054Z取5。 （6）計(jì)算帶的初拉力由3表8-3查得q=0.1kg/m，單根V帶的最小初拉力：(F0) min=500PCA（2.5-K）/(ZV K)+qV2=112.912KN（7）計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力FpFp2ZF0sin1/22×5×112.912×0.9871114.829N齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 選擇齒輪類型、齒

10、數(shù)、材料及精度等級(jí) 1） 按任務(wù)書(shū)的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2） 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度240HBS，二者材料硬度差為40HBS；3）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選8級(jí)精度。2. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值；1） 由任務(wù)書(shū)選取區(qū)域系數(shù)=2.425；2） 試選載荷系數(shù)=1.6；3） 由2圖10-26查得=0.78，=0.92，則0.78+0.92=1.704） 取小齒輪齒數(shù)Z1=23。傳動(dòng)比i齒=3.859則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=3.859×23=

11、88.757 取Z2 =89；理論傳動(dòng)比I0=89/23=3.8705） 選取螺旋角，初選為156） 由2表10-7選取齒寬系數(shù)1；7） 由2表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8Mpa；8） 由2圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa；9） 由2式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)60*460.8*（2*8*300*10）=1.327*10 =3.429*10；10） 由2圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)0.921，0.98；11） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)1，由2式10-12得=552.6Mpa=539.

12、5Mpa12） 許用接觸應(yīng)力 =545.8Mpa3. 計(jì)算1） 試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得 2） 計(jì)算圓周速度=1.200m/s 3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù) 1*49.739=49.739mm h=2.25=2.25*2.089=4.700mm b/h=49.739/4.700=10.583 4）計(jì)算縱向重合度=0.318*1*23*tan15=1.965）計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)=1根據(jù)=1.200m/s，8級(jí)精度，由1圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)1.08，由表10-4查得的值與直齒輪的相同。故=1.349由2圖10-13查得1.39由2表10-3查得的載荷系數(shù)K=2.0406） 按實(shí)際的載

13、荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式10-10a得49.739*=53.9367）計(jì)算模數(shù) 4. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由2式10-17（1） 確定計(jì)算參數(shù)1） 計(jì)算載荷系數(shù)K=2） 根據(jù)縱向重合度1.960，從2圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)0.875；3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)4）查取齒形系數(shù)有2表10-5查得=2.61，=2.195）查取應(yīng)力校正系數(shù)由2表10-5查得=1.593，=1.7856）由2圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500Mpa，=380Mpa；7）由2圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.86，=0.91；8）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2式10

14、-12得9）計(jì)算大小齒輪的并加以比較大齒輪數(shù)值大；（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 =1.643對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=2即可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=53.936來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由取=26，則。5.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距將中心距圓整為131mm。2） 按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正；3） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑4） 計(jì)算齒輪寬度55mm，60mm六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)【3】查表15-3，取A0=110dA

15、0（PI/NI）1/3=110 (3.524/460.8) 1/3mm=21.672mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=21.672×(1+5%)mm=22.156選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡配合固定（2） 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，選擇深溝球軸承，軸d1=22mm 22mm，初選軸承代號(hào)6205，內(nèi)徑為25mm，寬度為15mm，查軸承基本尺寸得，工段：d1=22mm 長(zhǎng)度取L

16、1=36mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+2×2=26mm 通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取長(zhǎng)為30mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=63mmIII段直徑d3=30mm考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取擋油板為19mm，L3=19+16=35mm段直徑d4=34mm，長(zhǎng)度比齒輪寬略短，取L4=55由于軸肩高度h大于0.07d，所以取d5=40mm,L5=6mm第六段長(zhǎng)度由軸承和擋油板確定，即d6=30mm，L6=27mm 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選

17、用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)【3】查表15-3，取A0=110dc(P3/n3)1/3=110(3.384/119.409)1/3=33.537mm取d=34mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選6206型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為19mm。查軸承基本尺寸得，工段

18、：d1=35mm 長(zhǎng)度取L1=58mmII段:d2 =42mm 通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取長(zhǎng)為30mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小4mm,故II段長(zhǎng)：L2=65mmIII段直徑d3=45mm考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離4mm。取擋油板為21mm，L3=21+19+4=44mm段直徑d4=48mm，長(zhǎng)度比齒輪寬略短，取L4=50mm由于軸肩高度h大于0.07d，所以取d5=56mm,L5=10mm第六段長(zhǎng)度由軸承和擋油板確定，即d6=45, L6=19+11=30mm七. 輸出軸和軸承的校核：軸的校核：1.按彎

19、扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。（危險(xiǎn)截面C）取 則45鋼調(diào)質(zhì)處理，由表15-1得，故安全。1. 精確校核該軸的疲勞強(qiáng)度通過(guò)分析，該軸只需校核截面IV兩側(cè)即可。（1）. 截面IV左側(cè)抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面IV左側(cè)的彎矩為：扭矩為：截面上的彎曲應(yīng)力為：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：45鋼調(diào)質(zhì)處理，由表15-1得，軸肩應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取，取，因，得，由附圖3-1可得走的材料的敏性系數(shù)為：故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：由附圖3-2查得尺寸系數(shù)，由3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)為：又由§3-1及

20、7;3-2得碳鋼的特征系數(shù)為：，取，取于是，計(jì)算安全系數(shù) 值，按式15-615-8得：故可知其安全（2）. 截面IV右側(cè)抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面IV左側(cè)的彎矩為：扭矩為：截面上的彎曲應(yīng)力為：扭轉(zhuǎn)應(yīng)切應(yīng)力為：過(guò)盈配合處的，由附表3-8求出，并取，則 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為：，故綜合系數(shù)為：所以軸在截面IV右側(cè)的安全系數(shù)為：故該軸截面IV右側(cè)強(qiáng)度也足夠。 軸承壽命校核：根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16×365×8=48720小時(shí)2軸的滾動(dòng)軸承校核根據(jù)前面選擇的軸承6209進(jìn)行校核（1）計(jì)算動(dòng)載荷P，根據(jù)式（13-8a） 按照表13-6，=1.01.2，

21、取=1.2，根據(jù)表13-5，X=0.56，Y值查零件手冊(cè)得,取中值Y=1.5（2）查零件手冊(cè)得C=31500N（3）驗(yàn)算6209軸承的壽命，根據(jù)式（13-5）遠(yuǎn)高于預(yù)期壽命，故合適。八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1. 輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d1=48mm,L1=50mm查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得：鍵A 14×9 GB1095-1979 l=40mmT2=73.058N·m h=9mm根據(jù)課本P243（10-5）式得p=2T2/dhl=2×73058/48×9×40 =8.456Mpa<R(110Mpa)2、輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵

22、聯(lián)接軸徑d3=35mm L3=58mm T=73.038N·m查手冊(cè)P51 選A型平鍵鍵10×8 GB1096-79l=50mm h=8mmp=2T/dhl=2×73038/35×8×50 =100.434Mpa<p(110Mpa)3、輸出軸與齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d=22mm L=36mm T=270.664Nm查手冊(cè)P51 選用A型平鍵鍵6×6 GB1096-79l=28mm h=6mm據(jù)課本P106式（6-1）得p=2T/dhl=2×270664/22×6×28=104.635Mpa<p參考資料：【1】.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（第二版）2006-11【2】.機(jī)械零件手冊(cè)（第五版）2006-12【3】.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）2006-12【4】.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)（第三版）2006-8【5】.幾何畫(huà)法及機(jī)械制圖（第五版）2006-5F=1800NV=1.75m/sD=280mmn滾筒=119.409r/min總=0.858P工作=3.671KW電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M4i總=12.058i齒輪=3.859i帶=3.125nI =460.8r/minnII=nIII=119.409r/minPI=3