機械設計螺旋輸送機傳動裝置的設計

1、機械設計課程設計計算說明書設計項目：螺旋輸送機傳動裝置的設計院別：機電工程學院專業(yè)：機電一體化班級：10級機電2班姓名：學號：10062102指導老師：目錄、機械設計課程設計任務書3-.、減速器各零件的設計計算及說明5-1、電動機的選擇.5 2、傳動裝置的總傳動比與各級傳動比的計算分配.73、各軸的轉速和轉矩計算 .74、V帶和帶輪傳動設計及計算 95、齒輪傳動的設計及計算 156、輸出傳動軸的設計及計算 20 7、輸入傳動軸的設計及計算 24 8、滾動軸承的選擇 .29 9、聯(lián)軸器選擇/.2910、減速器附件的選擇及箱體的設計 7.3011、潤滑密封 .3112、減速器裝配圖 .32二、參考

2、文獻 .32一、機械設計課程設計任務書題目：螺旋輸送機傳動裝置的設計（一）、總體布置簡圖：（二）、工作條件螺旋輸送機主要用于運送粉狀或碎粒物料，如面粉、灰、砂、糖、谷物等，工作時運轉方向不變，工作 載荷穩(wěn)定；工作壽命 8年，每年300個工作日，每日工作 8ho（三）、螺旋輸送機的設計參數(shù)：（題號 4）參數(shù)、題號1234減速器輸出軸轉矩T/（N.m）8095100150減速器輸出軸轉速n/（r/min）180150170115（四）、設計內(nèi)容1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算2. 傳動裝置的總傳動比、各級傳動比的計算分配3. 各軸的轉速和轉矩計算4. 設計V帶和帶輪及計算5. 設計齒輪的計算6.

3、設計輸出傳動軸的計算7. 設計輸入傳動軸的計算8. 滾動軸承的選擇9. 聯(lián)軸器的選擇及計算10. 潤滑與密封11. 減速器附件的選擇12. 裝配圖、零件圖的繪制13. 設計計算說明書的編寫（五）、設計任務2 .減速器總裝配圖一張3 .齒輪、帶輪各一張、輸出傳動軸零件圖、輸入傳動軸零件圖各一張4 .設計說明書一份、減速器各零件的設計計算及說明 1、電動機的選擇計算內(nèi)容計算說明計算結果(1)確定電動機功 率輸送機的輸出功率為：P減=9550T/n減=1.5kw查機械零件手冊(第五版.(周開勤 主編)P5表2-2得，刀軸承=0.98,刀齒輪=0.97,刀帶輪=0.96,固聯(lián)軸器=0.99則電動機輸出

4、功率：P電=P減/刀總=2.03kw電動機輸出功率P電機輸出=2.03kw確定電動機的轉 速根據(jù)機械零件手冊(第五版.(周開勤 主編)P5表2-1和機械設計課程設計一徐起賀，P12表2-1得，i帶=24,單級減速器中i齒輪=36,則i總輪 =624,總=n 電機/ n 減，n 電機=(624) x115= (6902760 ) r/min,根據(jù) 機械設計課程設計.(徐起賀劉靜香 程鵬飛 主編)的P279表20-1可知，符合這一氾圍的電機后 750r/min,1000r/min,1500r/min, 綜廿考慮電動機 的尺寸，裝置機構結構緊湊性，重量及價格等因素選用轉速為1500r/min的電動機

5、.其型號為 Y100L1-4。其額定功率為 2.2kw,滿載轉速為1420r/min。選用轉速為 1500r/min 的電動機.(3)選擇電動機類 型根據(jù) 機械設計課程設計.(徐起賀劉靜香 程鵬飛 主編)的P279表20-1可知，電機轉速為 1500r/min ,屬于Y系列籠型三相異步電動機，全封閉自扇冷 式結構，電壓380V,其滿載轉速為1420r/min,額定功率為2.2kw,型號為Y100L1-4.選用轉速為 1500r/min, Y系列籠型三相異步電 動機，全封閉自扇冷 式結構，電壓 380V,其 滿載轉速為1420r/min, 額定功率為2.2kw,型 號為 Y100L1-42、傳動

6、裝置的總傳動比、各級傳動比的計算分配計算內(nèi)容計算說明計算結果(1)總傳動比總傳動比i=n電機動/ n輸送機=1420/115=12.3總傳動比i=12.3(2)分配傳動比因為總=1齒輪*i帶輪。所以i平均=EMBED Equation.3 =2.86根據(jù)機械零件手冊(第五版-周開勤P5表2-2和機械設計課程設計 一徐起賀，P12表2-1考慮到加工工藝、加工成本、潤滑條件及各傳動比范圍知，i帶輪=3, i齒輪=i/ i帶輪=12.3/3=4.1 根據(jù)傳動比范圍及考慮到潤滑條件，確定傳動比為i 帶輪=3, i 齒輪=i," i 帶輪=12.3/3=4.1i帶輪=3,i齒輪=4.13、計算

7、各軸的轉速和轉計算內(nèi)容計算說明計算結果(1洛軸的轉速由題知n 電機=1420r/min,n 電=1420r/minn1=471.5r/min齒輪主動輪軸 ni=n電/i帶輪=471.5r/min,n2=115r/min齒輪從動輪軸 1 =115r/minn3=1420r/min帶輪主動輪軸 n3= n電=1420r/minn4= 471.5r/min帶輪從動輪軸n4=ni= 471.5r/min(2海軸的傳電動機輸出功率P電機=2.03kWP1=1.9kW動功率齒輪主動輪軸輸入功率Pl= P電機*”軸承* T聯(lián)軸器* T帶輪P2=1.8kW=1.9kWP3=2.01kW齒輪從動輪軸輸出功率 P

8、2= Pi*"齒輪=1.8 kWP4=1.9kW帶輪主動輪軸輸入功率 P3= P電機*“聯(lián)軸器=2.01kWP工作機=1.75帶輪從動輪軸輸出功率 P4= Pi=1.9kWkW螺旋輸送機輸入功率 P輸送機=P2* T軸承*“聯(lián)軸器=1.75kW(3海軸的傳帶輪主動輪軸：T0=13.65N m動轉矩T0=9550(P 電機/n 電機)=9550* (2.03/1420) =13.65N mT1=38.48N 帶輪從動輪軸齒輪主動輪軸：m*9550 (P1/n1) =9550* (1.9/471.5 ) =38.48N mT2=149.48N 齒輪從動輪軸：mT2=9550 (P2/n2

9、)=9550* (1.8/115) =149.48N mTw=145.33N 輸送機軸：mTW =9550 (P 輸送機/n 輸送機)=9550* (1.75/115)=145.33N m4、V帶和帶輪傳動設計及計算計算內(nèi)容計算說明計算結果（1腑定計算根據(jù)V帶傳動工作條件，查機械設計基礎（含Pc=2.4kw功率Pc工程力學）.（李國斌主編）P143表11-7,可得工作情況系數(shù) KA=1.2,則 Pc=KA*P 電=1.2X2.03kw=2.4kw（2選取V帶型根據(jù)Pc、n電機，由機械設計基礎（含工程力學）.選用Z型V帶號（李國斌主編）P143圖11-6選用Z型V帶（3腑定帶輪根據(jù)機械設計基礎（

10、含工程力學）.（李國斌 主dd1=80 mm基準直徑編）dd2=236mmdi、dd2P143 圖 11-6,P144表 11-8，選 dd1=80mn）,則從動輪基準直徑初步計算 dd2=i帶輪*d d1=235.2mm由機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P144 表 11-8 選 dd2=236mm（4臉算帶速vv=(兀 dd1m)/(60 X 1000)=(3.14 X 80X 1420)/(60 X1000)=5.95m/s,因為帶速v在515m/s范圍內(nèi)，故帶的速度合適.v=5.95m/s（5）確定V根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主a0=500mm帶的基準長度編）

11、l_0=1508.5mm和傳動中心距P144式（11-3）計算初選中心距a。，Ld=2000mma0.7 （dd1+dd2）<a0<2（dd1+dd2）,即 221.2< a0<632故初選中心距 a0=500mm,根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主a=545.75mm編）P144式（11-4）計算V帶所需基準長度Lo,L）=2a0+兀（ddi+dd2）/2+（dd2-ddi）2/4a0= 1508.5mm根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）P137表11-2,選取帶基準長度 Ld=2000mm根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）P14

12、4式（11-5）計算實際中心距a=a°+ ( Ld- L0) /2=545.75mm（6臉算主動根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.(李國斌 主 a 1=163.6°編）1P144 式(11-6)得a 1=180° -57.3° (dd2-dd1)/a=163.6° >120°.（李國斌主Z=6根故包角合適（7計算V帶的 根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）編）P144 式(11-7)得 Z=PC/(P0+AP0)K,KP141 表 11-3 得 P0=0.355kw (內(nèi)插法)P141 表 11-4 得 Po=0.0355 (內(nèi)插法)P

13、142 表 11-5 得 Ka=0.96P142 表 11-6 得 Kl=1.16貝U Z=PC/(P0+A P0)KaKL=5.51(B)取 Z=6 根（8計算V帶合 適的初拉力E根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）36表 11-1,得 q=0.06kg/m。根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）P145 式（119）得Fo=500Pc（2.5/Ka-1）/+qv2= 56.04NFo=56.04N（9計算作用在帶輪軸上的壓力FQ根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P145 式（118）得FQ=2FoZsin（a "2）=665.6NFq=665.6

14、N（10）帶輪結構設計A確定結構類型根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）Pi48得主動輪dd1=80mm,采用實心式；從動輪dd2=236mm,采用腹板式。主動輪采用實 心式，從動輪 采用腹板式。B吉構尺寸根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）P148計算主動輪尺寸，由表15-2得c=118107P219式（15-2）得ds=c3，p/n F2.0514.93 mm考慮到鍵槽的影響增大5%,即ds=20mm主動輪：da1=90mm :ds=20mmL=40mm.從動輪C侖槽尺寸L=2ds=40mmda2=246mmdai = ddi+2ha=90mm根據(jù)機械設計基礎（含工

15、程力學）.（李國斌 編）Pi48計算從動輪尺寸，由表15-2得c=118107 P219式（15-2）得ds=c3，p/n F7.03 18.78 mm 考慮到鍵槽的影響增大5%,即ds=30mmL=2ds=60mmda2 = dd2+2ha=246mmdh = 2ds=60mm, dr = da2-2 （h0+a）=216mmd 0= （dh+dr） /2=138mm , S= （0.20.3）B=15.222.8mmds=30mmL=2ds=60mmdh=60mmdr=216mmd 0=138mmS= =20mmSi=30mm,S2=10mmS=1.5S=30mm, S2=0.5S=10m

16、m根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）編）P148 表 11-9 得主動輪：bd=8.5mm, ha=5.0mm,e=12mm, f=8mm ,h0=9.5mm, 8 =5.5mm,=34°從動輪：.（李國斌主主動輪：bd=8.5mm, ha=5.0mm, e=12mm,f=8mm ,hc=9.5mm, 8 =5.5mm ,=34 o從動輪:bd=8.5mm,bd=8.5mm, ha=5.0mm,e=12mm, f=8mm , ho=9.5mm, 8 =5.5mm, =38°ha=5.0mm, e=12mm,f=8mm , ho=9.5mm,8 =5.5mm=38 oD材料選擇根

17、據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）Pi46,11.4節(jié)，速度小于30,所以選用鑄鐵 HT150.采用鑄鐵HT150Elf輪結構圖5、齒;輪傳動的設計及計算計算內(nèi)容計算說明計算結果1）確定齒輪類型根據(jù)工作要求及使機構結構緊湊性好，選擇斜齒輪圓柱齒輪斜齒輪圓柱齒輪2）選擇齒輪材料及精度等級據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌 主編）P169表12-3及齒輪工作條件和功率選用硬齒面齒輪組小齒輪選用40Cr,調(diào)質，大齒輪選用45鋼，調(diào)小齒輪選用40Cr調(diào)質，硬度為240285HBW;大齒輪選用45鋼,調(diào)質，硬度為217255HBW, 根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）Pi66

18、表12-2由工作機工作條件要求，選擇 8級精 度。質。精度等級選8級精度3）確定轉距Ti, 載荷系數(shù)K1）轉矩 Ti=9.55X 106P減/n 減=38.48N mm2）載荷系數(shù)K,根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P171 表 12-4 取 K=1.2T1=38.48N mmK=1.24）齒數(shù)Z1、螺旋 角B、齒形系數(shù)小齒輪齒數(shù)Z1取20,則大齒輪齒數(shù) Z2=82,初選螺旋角B =15° ,則Zv1=Z1/cos 2 B =22.19 , ZV2=Z2/cos2 B =90.99,根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P174圖12-25查得齒形系數(shù) Yf1=

19、2.82, Yf2=2.22,取W a=0.5乙二20, Z2=82Zv1=22.19Zv2=90.99B =15° , Wa=0.55）許用彎曲應力。F根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P175 圖 12-26 查得。Fiim1=250MPa,。Flim2 = 190MPa,(T f1=166.66MPa,(T f2=126.66MPa,根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P173 表 12-5 查得 &=1.5, Sh=1.2則"尸"limi/S產(chǎn) 166.66MPa,（TF2=（TFiim2/S產(chǎn) 126.66MPa因 Yfi/

20、（TFi= 0.0169, Yf2/（tf2-0.0175且 YFi/ cr f 1<Yf2/ CT F2,則mn）3,3.2KT1Y：2COs2B/Wa （u+D 212。4一1.3mm,根據(jù)設計需要和實際工作情況由機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P160表 12-1 取 mn=2.5mmmn=2.5mm6）確定中心距及螺旋角B根據(jù)機械設計基礎(含工程力學)-李國斌-主編 P178表 12-6 得中心距 a=mn(Z1+Z2)/2cos B=131.98mm,取 a=132mm螺旋角 B =arccos mn(Z1+Z2)/2a=15 ° 0'齒寬 b=Wa

21、 - a=0.5X 132mm=66mm經(jīng)圓整后取b2=70mm,b1=75mma=132mmB =15°b1=70mmb2=75mm7）驗算齒面接觸強度根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）匕72圖 12-23、巳73表 12-5 可得，（T Hlim1=700MPa。Hlim2=560MPa, &=1.1,故（TH1=（THlim1/SH=636.36MPa,（TH2=（THlim2/SH=509.11MPa,則(T H=337.56MPa(T H=305，(u+1)KT1/uba2=337.56MPa<。H2,因此安全8）齒輪的圓周速度根據(jù)機械設計基礎（含

22、工程力學）（李國斌-主編）公式 V=Tt d1n1/60/100=1.28m/s ,根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）Pi66表12-2可知，選8級精度等級是合適的。V=1.28m/s9）齒輪的結構設計A確定結構類型根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）P178 表 12-6 得分度圓直徑 di=（mn*z i）/ cos B «52mmd2=（mn*Z2）/ cos B 漢12mm齒頂身 ha=mn=2.5mm齒頂圓直徑 dai=di+2ha=57mmda2=d2+2ha=217mm根據(jù)機械設計基礎（含工程力學）.（李國斌主編）Pi87知因為dai <20

23、0 mm主動輪選用實心式。da2=200500mm從動輪選用腹板式。主動輪選用實心式從動輪選用腹板式崎定結構尺寸由機械設計基礎（含工程力學）（ 李國斌-主編）P219表15-2查的C=118107,則軸的最m=2.59 mmd1=52mm小直徑為：C3.Pdmi>n =17.0318.78mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將直徑增大5%即ds1=dm1 （1+5% 。參考機械零件手冊（第五版（周開勤-主編）取ds1=25mmC3 Pdm2）n =26.829.5mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將直徑增大5%即ds2=dm2 （1+5%參考機械零件手冊（第五版（周開勤-主編）取ds2=45mm由機械設計

24、基礎（含工程力學）（ 李國斌-主編）P178表12-6得端面模數(shù) m=m/cos15=2.59 mm齒頂高ha=m=2.5mm齒根高d2=212mmda1=57mmda2=217mmdf1 =46mmdf2=206mmha=2.5mmhf =3.125mmh=5.625mmat =20.6 °D0=72mmDi=192mmD2=132mmCi=21mmhf=1.25mn=3.125mm全齒高h=ha+hf =5.625 mm頂隙c=0.25mn=0.625mm分度圓直徑 d1=(mn*z)/cos B 52mmd2=(mn*z2)/cos B 212mm齒頂圓直徑 da=d+2ha=

25、57mm d a2=d2+2ha=217mm齒根圓直徑 df1 =d2h f=46mm df2=d2-2hf=206mmD0=1.6ds2=72mm D=da2-10ma=192mmD2=0.5(D 0+D1)=132mm C=0.3D2=21mm嚙輪結構簡圖6、輸出傳動軸的設計及計算計算內(nèi)容計算說明計算結果1選擇軸的 材料，確 定許用應力。由已知條件得知減速器傳遞功率P= 1.8kw故選擇45號鋼，調(diào)質處理。由機械設計基礎（含工程力學）（ 李國斌- 主編）P215表 15-1 查的（T b=650Mpa ,由機械設計基礎（含工程力學）（ 李國斌- 主編）P220表15-3查的許用彎曲應力（T

26、- ib=60Mpa選用45號鋼，調(diào)質處理cr b=650Mpa（r.1b=60Mpa2初步設計軸結構圖如左圖3按抗扭強度估算軸的直徑由機械設計基礎（含工程力學）（李國斌 -主編）P219表15-2查的C=118107,則軸的最小直徑為：dD> C3 P =110例但=26.829.5mm nn n考慮到鍵槽對軸的削弱，將直徑增大5%,即dm=d （1+5%） =28.1430.98mm。X機械零件手冊（第五版（周開勤-主編）取dD=30mm。根據(jù)軸系結構確定取dc=40mm。dD=30mmdc=40mm4齒輪上的作用齒輪所受的轉矩為：T=149480N mm力的計算T=9.55X 10

27、6x £=149480N mm n圓周力 Ft=2I=i377.7N mm d徑向力 F尸 Fttanan=5i9.i3N cos軸向力 Fa=Frtan B =369.15NFt=1377.7N mmFr=519.13NFa=369.15N5畫出軸的受力圖如左圖6計算水平支反力，畫水平彎矩圖水平支反力為：Fah=Fbh=-688.85N2C-C截面處的水平面彎矩為：Mch=688.85X |n mm=68885N mmFah=688.85NM eH=68885N m m7計算垂直面支反力，畫垂直面彎矩圖垂直面支反力為：FavX L- FrX +FaX =0 22Fav=59.3NF

28、bv=F-Fav=459.83NC-C截面的左側垂直面彎矩Mcv左=FwX N - mm=5930N - mm 2C-C截面的右側垂直面彎矩：Mcv右=FBvX LN - mm=45983N - mm 2Fav=226.64NFbv=5771.7NM cv左=5930N - mmM cv右=45983N - mm8畫合成成彎矩圖Mc左=Jmch2 Mcv左=69139.7N - mmMe右=UMch2 Mcv右2 82822.58N mmM e左=69139.7N mmM e=82822.58N mm9 畫出轉矩圖由題知T=149480N mmT如左圖10計算當量彎矩參考機械設計基礎（含工程力

29、學）（ 李國斌-主編）p219因減速器單向運轉，故可認為轉矩脈動循環(huán)受化，取系數(shù)a=0.6,MecKM" （aT）2 =1.22X 105N - mmMec=1.89X106N - mm11校核強度Mec 1.22 10 5N?mm 彳皿e = 19.7MPaWz0.1dC3<(r-1b=60MpaMeDT.d 45.21 MPa <(T -1b=60MpaWZ0.1dD3故軸的強度足夠。軸強度足夠12軸的零件圖7、輸入傳動軸的設計及計算計算內(nèi)容計算說明計算結果1選擇軸的由已知條件得知減速器傳遞功率材料，確P= 1.9kw選用45號鋼，調(diào)定許用應故選擇45號鋼，調(diào)質處理。

30、質處理力。由機械設計基礎（含工程力學）-（李國cr b=650Mpa斌-主編)P215表 15-1 查的 b b=650Mpa,s -1b=60Mpa由機械設計基礎（含工程力學）（ 李國斌-主編）P220表15-3查的許用彎曲應力（T-ib=60Mpa2初步設計軸結如左圖構圖3按抗扭強度估算軸的直徑由機械設計基礎（含工程力學）（ 李國斌-主編）P219表15-2查的C=118107,則軸的最小直徑為：dD> C3 P =110C3 P =17.0318.78mm考慮到鍵槽對軸的削弱，將直徑增大7%,即dm=d （1+7%） =18.2220.09mm。參考機械零件手冊（第五版（周開勤-主

31、編）取dE=20mm。根據(jù)軸系結構確定取dA=20mm,d B=25mm。4齒輪上的作用力的計算齒輪所受的轉矩為：T=9.55X 106x P=38480N mmn齒輪上所受的力：圓周力 Ft1=1350.18N mm d徑向力 FM= Ft1tanan=508.76N cos軸向力 Fa尸F(xiàn)r1tan B =361.78N帶輪上所受的力：圓周力 Ft2=312.85N mmda2dA=20mmdB=25mmdE=20mmT=38480N mm圓周力Ft1=1350.18N . mm徑向力Fr1= 508.76N軸向力Fa1=361.78N帶輪上所受的徑向力 Fr2= Ft2tan an=11

32、7.88N cos軸向力 Fa2=Fr2tan B =83.8N力：圓周力Ft2=312.85N . mm徑向力Fr2=117.88N軸向力Fa2=83.8N5畫出軸的受力圖如左圖6計算水平支反力，畫水平彎矩圖水平支反力為：Fch=Fdh=%=675.09N2A-A截面處的水平面彎矩為：MAH=Ft2*L0=31285N mmB-B截面處的水平面若矩為：Mbh=FchX L=67509N mm2Fah=675.09NMah=31285N m mMbh=67509N m m7計算垂直面支反力，畫垂直面若矩圖垂直面支反力為：FcvX L Fr1 x +Fa1 x =0 22Fcv=202.83NF

33、dv=Fi Fcv=305.93NB-B截面的左側垂直面彎矩Mbv左=FcvX LN mm=20283N mm 2B-B截面的右側垂直面彎矩：MBv右=FDvX -N - mm=30593N - mm2Fcv=202.83NFdv=305.93NM BV左=20283N mmM BV右 =30593N mm Mav=11788N m mMav=R*L0=11788N mm8畫合成成彎矩Mb左二二,MBh2Mcv左：M B右二二，MBh22Mcv右= 74117.45N mm"70490.18N mm70490.18N .mm9畫出轉矩圖10計算當量彎Ma=、mah2 mav2 =33432.14N mm由題知 T=38480N mm參考機械設計基礎（含工程力學）（李國74117.45N Ma=33432.14N mmmm如左圖MeB= "斌-主編）P219因減速器單向運轉，故可認為轉矩77630.23N mm