設(shè)計帶式運輸機傳動裝置課程設(shè)計報告書

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書題 目 設(shè)計帶式運輸機傳動裝置 專業(yè)班級學(xué) 號學(xué)生指導(dǎo)教師文理學(xué)院2012年 12 月 30 日西 安 文 理 學(xué) 院機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生 肖海江 專業(yè)班級 10級機械2班 學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱教研室題目 設(shè)計帶式運輸機傳動裝置 傳動系統(tǒng)圖：原始數(shù)據(jù)：表1-1運輸帶工作力矩T/NM運輸帶工作速度卷筒直徑D/mm12500.7420工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，單班制工作，運輸帶速度允許誤差為要求完成：1.部件裝配圖1（A2）2.零件工作圖3。3.設(shè)計說明書1份，6000-8000字。開始日期 2010年12月11日 完成日

2、期 2010年12月31日 2010年 12 月 11 日目 錄1 傳動裝置總體分析41.1 原始數(shù)據(jù)41.2 方案分析42 電動機的選擇與傳動比的分配52.1 電動機的選擇52.2 計算總傳動比與分配各級的傳動比62.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算73 V帶設(shè)計93.1 確定帶輪93.2 確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長度93.3 驗算小帶輪上的包角103.4 計算帶的根數(shù)103.5 計算單根v帶初拉力的最小值103.6 計算壓軸力114 齒輪的設(shè)計124.1 高速級齒輪傳動的計算設(shè)計124.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計165 軸的設(shè)計175.1 輸出軸的設(shè)計175.2 主動軸和中間軸的設(shè)計186箱體

3、的設(shè)計與其附件的選擇216.1 箱體的設(shè)計216.2 聯(lián)軸器的選擇226.3 軸承的選擇226.4 潤滑方式的選擇226.5 減速器附件的選擇237校核247.1 鍵的強度校核247.2 軸承的強度校核247.3 軸的校核25參考資料281 傳動裝置總體分析1.1 原始數(shù)據(jù)（1）運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩 ；（2）運輸帶工作速度 ；（3）卷筒直徑 ；（4）卷筒工作效率 =0.96；（5）工作壽命 10年單班制；（6）工作條件 連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動。（7）傳動系統(tǒng)圖 圖1-1 1.2方案分析本設(shè)計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級斜

4、齒圓柱齒輪減速器。 帶傳動承載能力較低，在傳遞一樣轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護的優(yōu)點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。 齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的機構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是展開式兩級直齒輪傳動。總體來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。2 電動機的選擇與傳動比的分配2.1電動機的選擇2.1.1 傳動裝置的總效率其中為工作機傳動效率。為了計算電動機所需功率,需確定傳動裝置總功率a。 , 設(shè)各效率分別為：、1（V

5、帶傳動效率）、2（滾動軸承）、3（閉式齒輪傳動效率）、（聯(lián)軸器效率），查表得：，,。則傳動裝置的總效率為：,2.1.2工作機所需的輸入功率工作機所需要的有效功率為：=； 電動機所需功率為： 。2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速查表2-1,表2-2得,所以,電動機的轉(zhuǎn)速為,2.1.4確定電動機型號 根據(jù)動力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動機。使電動機的額定功率P （11.3）P ，由查表19-1,得電動機的額定功率P4KW，電機型號有三種，現(xiàn)將三種方案列表如下表1-1 三種電動機的數(shù)據(jù)比較方案電動機型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r min-1）滿載（）傳動裝置傳動比總傳動比V帶Y132M2-64100

6、0960 61.13Y132S-47.51000970 30.142.5Y180L-6111000960 20.102.8由上表的性價比和整體傳動比綜合考慮，可知方案更好，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，因此選用方案。2.2計算總傳動比與分配各級的傳動比2.2.1總傳動比 2.2.2分配各級傳動比 假定高速軸則i=ia/i0,2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算2.3.1各軸轉(zhuǎn)速的計算2.3.2各軸輸入P輸出P功率的計算=5.82kW2.3.3各軸的輸入T輸出T轉(zhuǎn)矩的計算將各軸的運動和動力參數(shù)列于表2。表1-2 各軸的運動和動力參數(shù)軸名功率 p/kw轉(zhuǎn)矩 T/NM轉(zhuǎn)速(r/min)傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動

7、機軸軸軸滾筒軸5.585.315.044.895.85.4185.1514.8964.56137.52529.441509.81464.857.3134.77518.851479.661435.5797038895.831.9331.932.5i00.9124.05i10.912383.0i20.912381i30.921643 V帶設(shè)計3.1 確定帶輪3.1.1 確定計算功率Pca由表8-7查得工作情況系數(shù)，故3.1.2選取v帶帶型根據(jù)、由圖8-11選用A型。3.1.3確定帶輪的基本直徑dd1并驗算帶速v初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑；驗算帶速v；按式8-13

8、驗算帶的速度 ；因為5m/sv25m/s,故帶速合適；計算帶輪的基準(zhǔn)直徑；根據(jù)式8-15a，計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑；根據(jù)表8-8取350mm.3.2確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長度根據(jù)式8-20 初定中心距;由式8-22計算帶所需的基準(zhǔn)長度由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度；按式8-23計算實際中心距由式8-24 得中心距的變化圍為473-554mm。3.3 驗算小帶輪上的包角。3.4 計算帶的根數(shù)計算單個v帶的額定功率。由，查表8-4a得。根據(jù)查表8-5得，表8-2得，于是計算v帶的根數(shù)z所以取4根。3.5 計算單根v帶初拉力的最小值由表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量,所以應(yīng)使帶的初拉力。3.6計算壓軸力壓軸力

9、的最小值為。4 齒輪的設(shè)計4.1高速級齒輪傳動的計算設(shè)計4.1.1選定高速級齒輪類型、精度等級、材料與齒數(shù)（1）按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動。（2）輸送機為一般工作機械，速度不高，故選用8級精度。（3）材料選擇 選則小齒輪材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，平均硬度為280HBS。大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)， 則：。（5）初選螺旋角。4.1.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1)確定公式的各項數(shù)值試選載荷系數(shù) 查表10-30選取區(qū)域系數(shù)查表10-6選取材料的彈性系數(shù)（大小齒輪均采用鍛造）為。由圖10-26查得； ，；小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩表10-7選取齒

10、寬系數(shù)。查圖10-21d，按齒面硬度查取齒輪的接觸疲勞強度極限小齒輪的接觸疲勞強度極限,大齒輪接觸疲勞強度極限。由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1， (2)計算計算小齒輪分度圓直徑計算圓周速度v=計算齒寬b與模數(shù)=齒高計算縱向重合度計算載荷系數(shù)K查表10-2得：使用系數(shù)；根據(jù)、8級精度，查圖10-8得動載系數(shù)；查表10-3得； 查表10-4調(diào)質(zhì)小齒輪支承非對稱布置、8級精度利用插值法計算得查表10-13根據(jù)、得：故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：計算模數(shù)4.1.3、按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計（1）確

11、定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度2.061，查圖10-28得螺旋角影響系數(shù)計算當(dāng)量齒數(shù)，查取齒數(shù)系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù) 查表10-15得：，查圖10-21C按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強度極限查圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大（2）按小齒輪計算；=對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)。故可取由彎曲強度算得的模數(shù)并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，而按接觸強度算得

12、的分度圓直徑=73.13mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有，取4.1.4幾何尺寸計算（1）中心距計算 將中心距圓整為188mm，a=188。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因為螺旋角變化不大，所以無需修正。（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度，圓整后取 4.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計低速級齒輪傳動的設(shè)計過程與高速級的一樣，此處從略。將計算所得齒輪的參數(shù)列表如下：表4-1：高速級低速級大小大小2.04z146367525i4.053.0d300.974.2309103302.976.2311105296.970.230799a188206B7570105110 （齒頂圓直徑齒根圓直徑，）5

13、 軸的設(shè)計5.1 輸出軸的設(shè)計5.1.1 求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=5.049KW =31.93/min =1509.86Nm5.1.2 求作用在齒輪上的力已知低速級大齒輪的分度圓直徑為=309而 F= F= F5.1.3初步確定軸的最小直徑按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，取，于是得。 根據(jù)聯(lián)軸器的計算公式，查表14-1，取;則有，選用GL10聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑。5.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案 （2）初步選擇深溝球軸承根據(jù)工作條件選用角接觸球軸承。參照工作要求，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選用0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的72

14、12。其尺寸為。5.1.5軸的各段直徑5.1.6 軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。根據(jù)由表14-24查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，；同樣，齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的。5.2 主動軸和中間軸的設(shè)計 圖5-15.2.1 主動軸(高速軸)的相關(guān)參數(shù)選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，取，于是得。選取各段軸徑尺寸如下：5.2.2 中間軸的相關(guān)參數(shù)選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，取，于是得選取各段軸徑尺寸如下：6箱體的設(shè)計與其附件的選擇6.1 箱體的設(shè)計箱座壁厚： ， 而，取。箱蓋壁厚：，取。箱座、箱蓋、凸緣的厚度：b=b1=,取

15、b=b1=12箱底座凸緣的厚度：b2=2.5，b2=20mm箱座、箱蓋的肋厚：取m=8mm地腳螺釘?shù)闹睆剑?取df= 18mm；數(shù)目：n=6軸承旁聯(lián)接螺栓的直徑：，d1=16；箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓的直徑：，取d2=10 mm，間距l(xiāng)=150200mm軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑?，取d3=8 mm；窺視孔蓋板螺釘?shù)闹睆剑海琩4=6mm;定位銷直徑：d=10mm軸承旁凸臺的半徑：至箱外壁的距離：至凸緣邊緣的距離：。 外箱壁到軸承座端面的距離：=48mm。齒輪頂圓與箱壁距離：，?。?10mm。齒輪端面與箱壁距離：，?。?10mm。軸承蓋外徑：（其中，D為軸承外徑，為軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑?高速軸：中間軸：低速軸：

16、6.2聯(lián)軸器的選擇,所以聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩查表14-1，取，則，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-1995，選用GL10型彈性聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250，半聯(lián)軸器的孔徑半聯(lián)軸器的長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。6.3 軸承的選擇高速軸：滾動軸承6208 GB/T 294，d=40mm,D=80mm,B=18mm； 中間軸：滾動軸承6208 GB/T 294，d=40mm,D=80mm,B=18mm；低速軸：滾動軸承6013C GB/T 294, d=65mm,D=100mm,B=18mm。6.4 潤滑方式的選擇6.4.1高速級齒輪的圓周速v=所以，軸承采用脂潤滑；高速級小齒輪處用封油盤。6.4.2滾

17、動軸承的潤滑采用脂潤滑，并在靠近箱體壁處加封油板。6.4.3齒輪的潤滑因齒輪的圓周速度12 m/s，所以采用浸油潤滑的潤滑方式。高速齒輪浸入油里約為0.7個齒高，但不小于10mm，低速級齒輪浸入油高度約為1個齒高（不小于10mm），1/6齒輪。6.4.4密封方式選?。哼x用凸緣式端蓋，易于調(diào)整軸承間隙，采用端蓋安裝氈圈油封實現(xiàn)密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承外徑?jīng)Q定6.5 減速器附件的選擇6.5.1通氣器：由于在外界使用，有粉塵，選用通氣室采用M161.56.5.2油面指示器：選用油標(biāo)尺，規(guī)格M126.5.3起吊裝置：采用箱蓋吊耳，箱座吊鉤6.5.4放油螺塞裝置：選用外六角細(xì)牙螺塞與墊片M1

18、61.56.5.5窺視孔與視孔蓋：選用板結(jié)構(gòu)的視孔蓋6.5.5鍵的選擇：選普A型通平鍵，鑄鐵鍵，所有齒輪與軸的聯(lián)接中可采用此平鍵。7校核7.1 鍵的強度校核鍵，L=90mm連接強度計算，根據(jù)式查表得，因為，故鍵槽的強度足夠。其它鍵的驗算方法同上，經(jīng)過計算可知它們均滿足強度要求。7.2軸承的強度校核7.2.1 輸出軸軸承的校核軸上齒輪受力情況如圖所視 切向力徑向力軸向力 圖7-1所以，同理，取同理,7.2.2 主動軸和中間軸軸承的校核主動軸和中間軸軸承的校核同輸出軸一樣，其驗算方法同上，經(jīng)過計算可知它們均滿足強度要求。7.3軸的校核 圖 7-2 輸出軸（1）在垂直面上左側(cè)右側(cè)彎矩（2）在水平面上左