機械設計課程設計帶式輸送機傳動裝置說明書

1、學院： 專業(yè)： 課程名稱：機械設計基礎設計日期：2011年12月19日指導老師：學生名字： 學號：目錄一、設計任務.3二、傳動方案擬定.4 三、電動機的選擇.5 四、計算總傳動比的分配.6 五、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數計算.7六、加速器傳動零件的設計計算.8 七、減速器軸的設計計算16 八、減速器滾動軸承的選擇及壽命計算 26 九、鍵聯接的選擇及計算28 十、聯軸器的選擇.29十一、加速其箱體及附件設計十二、潤滑與密封.29十三、小結.十四、參考文獻30十五、附錄（零件及裝配圖）30一、設計任務1、帶式輸送機的原始數據輸送帶拉力F/kN2.6輸送帶速度v/(m/s)1.4滾筒直徑D/mm360

2、2、工作條件與技術要求1）輸送帶速度允許誤差為：xx%；3）工作情況：連續(xù)單向運轉，兩班制工作，載荷變化不大；4）工作年限：5年；6）動力來源：電力，三相交流，電壓380V，3、設計任務量：1) 減速器裝配圖一張（A0）；2) 零件工作圖（包括齒輪、軸的A3圖紙）；3）設計說明書一份。計 算 及 說 明結 果二、傳動方案擬定方案：1、結構特點：1）外傳動機構為帶傳動；2）減速器為一級齒輪傳動。2、該方案優(yōu)缺點：優(yōu)點： 適用于兩軸中心距較大的傳動；、帶具有良好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動；過載時打滑防止損壞其他零部件；結構簡單、成本低廉。缺點： 傳動的外廓尺寸較大；、需張緊裝置； 由于打滑，不能

3、保證固定不變的傳動比 ；帶的壽命較短；傳動效率較低。三、電動機的選擇1.電動機的類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機，臥式封閉自扇冷式結構，電壓380V。2. 工作機功率PW（KW） 式中Fw=2600N V=1.4m/s W是帶式輸送機的功率，取W=0.95 代入上式得=3.83Kw電動機的輸出功率功率 按下式 式中為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置總效率經查表，彈性聯軸器 1個，聯軸器傳動效率=0.99; 滾動軸承 2對，滾動軸承效率=0.99; 圓柱齒輪閉式 1對，齒輪傳動效率=0.97; V帶開式傳動 1幅 ，1=0.95; 卷筒軸滑動軸承潤滑良好 1對，5=0.98; 總功

4、率=15=0.8762 所以電動機所需工作功率為 4.37Kw考慮1.01.3的系數，電動機額定功率Pm= (1.01.3) P0 Pm=4.375.68 kW，取5.5kW3.確定電動機轉速按機械設計課程設計表2-3推薦的傳動比合理范圍，一級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比而工作機卷筒軸的轉速為 所以電動機轉速的可選范圍為nm =455.861486.2電動機選型：Y132M1-6 參數如下額定功率Pm=5.5 kW 電動機轉速nm =960四、計算總傳動比及分配各級的傳動比1）總傳動比i=nm / nw=960/74.31= 12.922)總傳動比i =i1×i2試取i1 =3.2，i

5、2=4五、運動參數及動力參數計算1、各軸的轉速 軸 n1 軸 n2=300 滾筒軸 nw= n2=3002、各軸轉速輸入功率 =4.37kw軸=4.33kw軸=4.15 kw滾筒軸=4.07kw3、各軸的輸入轉矩計算 軸 =43.07軸 T2=132.11工作軸 =129.56 電機軸 Tm=54.71 六、傳動零件的設計計算1、 皮帶輪傳動的設計計算（1） 選擇普通V帶截型由課本3P153表8-9得：kA=1.3 P0=4.37KWV帶傳送功率 Pc=KAP0=1.3×4.37=5.681KW據Pc =5.681KW和n1=960由課本3P154圖8-12得：選用B型V帶（2） 確

6、定帶輪基準直徑，并驗算帶速由3課本P145表8-4，取d1=140mm>dmin=125d2=i帶d1(1-)=3.2×125×(1-0.02)= 392mm由3課本P145表8-4，取d2=400mm帶速V：V=d1n1/60×1000=×125×960/60×1000 =6.28m/s在525m/s范圍內，帶速合適。（3） 確定帶長和中心距初定中心距a0=1.5×（d1+ d2）=810mmL0=2a0+(d1+d2)/2+(d2-d1)2/4a0=2×810+3.14(140+400)+(400-140

7、)2/4×450=3336.46mm根據課本3表P143（8-5）選取相近的Ld=3550mm確定中心距aa0+(Ld-L0)/2=810+(3550-3336.46)/2=916.77mm (4) 驗算小帶輪包角1=180·-57.3·×(d2-d1)/a=180·-57.3·×(400-140)/916.77=163.75·>120·（適用） （5）確定帶的根數單根V帶傳遞的額定功率.據d1和n1，查課本3P151圖8-6得 P0=2.08KW，由課本3式（8 -17）得傳動比 i=d2/d1(

8、1-)=400/140(1-0.02)=2.92查3表8-8，得K=0.95；查3表8-3得 KL=1.09，查3表8 -7得Po =0.3 KWZ= PC/(Po+Po)KKL=5.681/(2.08+0.3) ×0.95×1.09=2.31 (取3根) (6)計算軸上壓力由課本3表8-2，查得q=0.,17kg/m，由課本3式（8-32）單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV2.5/Ka-1+qV2=500x5.681/3x6.28(2.5/0.95-1)+0.17x39.4384=252.69N則作用在軸承的壓力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=2×3&

9、#215;252.69sin(163.75·/2)=291.55N2、齒輪傳動的設計計算（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱表3 表5-5，選用價格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調質，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，查閱表3 表5-4，故選8級精度。(2)按齒面接觸疲勞強度設計由d1 (6712×kT1(u+1)/duH2)1/3確定有關參數如下：傳動比i齒=4取小齒輪齒數Z1=20。則大齒輪齒數：Z2=iZ1= 4×20=80 取

10、Z2=80根據工作條件，選取載荷系數為K=1.3 由課本3表5-8取d=1.1(3)轉矩T1T1=9550×10×10×10×P1/n1=9550×10×10×10×4.37/960=43472.4Nm(4) 根據工作條件，選取載荷系數為K=1.32、齒輪傳動的設計計算（1）選擇齒輪材料與熱處理：所設計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱表3 表5-5，選用價格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調質，齒面硬度240HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為200HBS；精度等級：運輸機是一般機器

11、，速度不高，查閱表3 表5-4，故選8級精度。(2)按齒面接觸疲勞強度設計由d1 (2KT1/d)(u+1/u)（EH/H）21/3確定有關參數如下：傳動比i齒=4取小齒輪齒數Z1=20。則大齒輪齒數：Z2=iZ1= 4×20=80 取Z2=80根據工作條件，選取載荷系數為K=1.3 由課本3表5-8取d=1.1(3)轉矩T1T1=9550×10×10×10×P1/n1=9550×10×10×10×4.33/960=43074.48Nm(4) 根據工作條件，選取載荷系數為K=1.3,標準齒輪H=2.5(5

12、)由課本3表5-7查得材料的影響系數E=188 Mpa12(5)許用接觸應力H，由課本3圖5-28查得：Hlim1=600Mpa Hlim2=550Mpa(6)應力循環(huán)次數：按一年300個工作日，每班8h計算，由課本3公式(5-16) N=60njLh 計算N1=60×960×1×2×8×300×5=1.3824×109N2=N1/i齒=1.3824×109/4=3.456×108(7)查3課本圖5-26中曲線1，得 KHN1=1.0 ，KHN2=1.05(8)接觸疲勞許用應力取安全系數S=1.0，失效率

13、為1%，由3課本式5-15得：H1= KHN1Hlim1/S=600x1/1=600 MpaH2= KHN2Hlim2/S=550x1.05/1=577.5Mpa故得：(9)計算小齒輪分度直徑d1，帶入H中較小值d1(2KT1/d)(u+1/u)（EH/H）21/3 =(2×1.3×43074.48/1.1)(5/4)（2.5×188/577.5）21/3=43.85mm模數： m=d1/Z1=43.85/20=2.19mm由課本3表5-1，取模數m=2.5mm d1=m Z1=2.5×20=50mm(10)校核齒根彎曲疲勞強度由課本3表5-6，差得彎曲

14、疲勞壽命系數和應力修正系數：YFa1=2.8 YSa1=1.55；YFa2=2.22 YSa2=1.77由應力循環(huán)次數查課本3圖5-25得彎曲疲勞壽命系數： KFN1=0.85 KFN2=0.9由課本3圖5-27兩齒輪的彎曲疲勞強度極限分別為： FE1=500 Mpa FE2=380 Mpa計算彎曲疲勞強度，取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由課本3式5-15得：F1= KFN1FE1/S=0.85×500/1.4=303.57 MpaF2= KFN2FE2/S=0.9×380/1.4=244.29 Mpa分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm d2=m

15、Z2=2.5×80mm=200mm計算圓周力：F1=2T1/d1=2×43074.48/50=1772.98N計算輪齒齒根彎曲應力B=dd1=1.1×50=55由課本35-20得：F1=(KFt/Bm) YFa1 YSa1=(1.3×1772.98/55×2.5)×2.8×1.55=72.75Mpa303.57 MpaF2=(KFt/Bm) YFa12YSa1 =(1.3×1772.98/55×2.5)×2.22×1.77 =65.88Mpa244.29 Mpa故輪齒齒根彎曲疲勞強度足

16、夠(10)齒輪幾何參數計算：P=m=3.14×2.5=7.85mmPb=Pcosa=7.85×cos20°=7.38mmha=ha*m=1×2.5=2.5mmhf= (ha*+c *)m=(1+0.25)×2.5=3.125mmda1= d1+2ha=50+2×2.5=55mmda2=d2+2ha=200+2×2.5=205mmdf1 =d1-2hf=50-2×3.125=43.75mmdf2 =d2-2hf=200-2×3.125=193.75mma=m(z1+z2)/2= 2.5×(20+8

17、0)/2=125mm(10)計算齒輪的圓周速度VV=n1d1/60×1000=3.14×960×50/60×1000=2.512m/sV6m/s，故取8級精度合適 七、減速器軸的設計計算 從動軸設計 1、選擇軸的材料 確定許用應力選軸的材料為45號鋼，調質處理。查3表11-1可知得 b=650Mpa, s=360Mpa, -1b=60Mpa查3表11-3，取C=126，由式11-2得： dC(P/n)1/3=126×(4.15/300)1、3=30.25mm考慮鍵槽的影響以及聯軸器孔徑系列標準，應將該軸斷直徑增大3%，即d=30.25×

18、;1.03=31.2mmm，取標準直徑得d=35mm齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×4.15/300=132108Nmm2、齒輪作用力求圓周力：Ft=2T2/ d2=2×132108/200=1321.08N求徑向力：Fr=Fttan=1321.08×tan20。=480.83N3、軸的結構設計 軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。 （1）、聯軸器的選擇 可采用彈性柱銷聯軸器，查2表9.4可得聯軸器的型號為HL3聯軸器：35×82 GB5014-85（

19、2）、確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現軸向定位，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現軸向定位和周向定位 （3）、確定各段軸的直徑將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯軸器相配，考慮聯軸器用軸肩實現軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大于d2，取d3=45mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大于d3，

20、取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.(4) 選擇軸承型號.由1P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d5=52mm.(5）確定軸各段直徑和長度段： d1=35mm 長度取L150mmII段： d2=40mm 初選用6209深溝球軸承，其內徑為5×9=45mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的

21、寬度，并考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段： d3=45mm L3=L1-2=50-2=48mm段： d4=50mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm段： d5=52mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm(6)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d=200mm求轉矩：已知T=132.11求圓周力：Ft=2T/d=2×132.11/200=1.32N求徑向力FrFr=Fttan=1.32×tan200=0.48N因為

22、該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm主動軸的設計1、選擇軸的材料 確定許用應力選軸的材料為45號鋼，調質處理。查2表13-1可知：b=650Mpa,s=360Mpa,查2表13-6可知：b+1=215Mpa 0=102Mpa, -1=60Mpa2、按扭轉強估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯軸器相接，從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：dC (P/n)1/3查2表13-5可得，45鋼取C=126則d126×(4.33/960)1/3mm=20.81m考慮鍵槽的影響以系列標準，取d=22mm3、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉矩：T=9.55×

23、;106P/n=9.55×106×4.33/960=43074N齒輪作用力： 圓周力：Ft=2T/d=2×43074/50N=1723N徑向力：Fr=Fttan200=1723×tan200=627N 確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現 軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現軸向定位，4.確定軸的各段直徑和長度初選用6206深溝球軸承，其內徑為30mm,寬度為16mm.。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸

24、承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(2)按彎扭復合強度計算求分度圓直徑：已知d=50mm求轉矩：已知T=43.07Nm求圓周力Ft：Ft=2T/d=2×43.07/50=1.72N求徑向力Fr：Fr=Fttan=1.72×tan200=0.63N兩軸承對稱LA=LB=50mm八、減速器滾動軸承的選擇及壽命計算 從動軸上的軸承根據根據條件，軸承預計壽命Lh=5×300×2×8=24000h 由初選的軸承的型號為: 6209, 查1表14-19可知:d=55mm,外徑D=85mm

25、,寬度B=19mm,基本額定動載荷Cr=31500N, 基本靜載荷COr=20500N（1）已知n2=300 r/min兩軸承徑向反力：Fr1=Fr2=Fr=Fttan200=2T/d tan200=1748.5N根據課本2P265（11-12）得軸承內部軸向力FS=0.63Fr則FS1=FS2=0.63Fr1=0.63x1748.5=1101.555N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端Fa1=FS1=Fa2=FS2=1101.6N(3)求系數x、yFa1/Fr1=1101.6/1748.5=0.96Fa2/Fr2=1101.6/1748.5=0.96

26、Fa1/COr=1101.6/20500=0.054根據課本3表（12-6）得e=0.26Fa1/Fr1 e，查表12-6，可得 X=0.56 Y=1.71 (4)計算當量載荷P1、P2根據課本312-7,取fp=1.5，由式12-7得P=fP(XFr+YFa)=1.5×(0.56×1748.5+1.71×1101.6)=4294.3N (5)軸承壽命計算深溝球軸承=3 由課本12-6表得fT=1根據手冊得6209型的Cr=31500N由課本 312-3式得LH=106(fTCr/P)/60n=106(1×31500/4294)3/60X300=2193

27、11 h >48000h 預期壽命足夠 主動軸上的軸承選擇(1)由初選的軸承的型號為:6206 查1表14-19可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,基本額定動載荷Cr=19500N本靜載荷COr=11150N 查2表10.1可知極限轉速13000r/min根據根據條件，軸承預計壽命L'h=10×300×2×8=48000h （1）已知n1=960(r/min)兩軸承徑向反力：Fr1=Fr2= Fr=Fttan200=2T/d tan20=1045.18根據課本1（11-12）得軸承內部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0

28、.63Fr1=0.63x1045.18=658.46N(2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端Fa1=FS1= Fa2=FS2=658.46 N(3)求系數X、YFa1/Fr1=658.46/1045.18=0.63Fa2/Fr2=658.46/1045.18=0.63Fa1/COr =658.46/11150=0.06根據課本3表（12-6）得e=0.26Fa1/Fr1e Fa2/Fr2e 查表12-6，可得 X=0.56 Y=1.71(4)計算當量載荷P1、P2根據課本312-7,取fp=1.5，由式12-7得P= fP(XFr+YFa) =1.5

29、15;(0.56×1045.181.71×658.46)=2566.9N(5)軸承壽命計算P1=P2 故取P=2566.9N深溝球軸承=3 由課本 312-5表得fT=1根據手冊得6206型的Cr=19500N由課本12-3式得LH=106(fTCr/P)/60n=106(1×19500/2566.9)3/60X960=219311>48000h 預期壽命足夠 九、鍵聯接的選擇及計算1根據軸徑的尺寸，由1中表12-6高速軸(主動軸)與V帶輪聯接的鍵為：鍵8×36 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 14×45 GB1096-79軸

30、與聯軸器的鍵為：鍵10×40 GB1096-792鍵的強度校核 大齒輪與軸上的鍵 ：鍵14×45 GB1096-79b×h=14×9,L=45,則Ls=L-b=31mm圓周力：Fr=2T2/d=2×132108/200=1321.08N擠壓強度：P=2T/dkl=2×132108/200×9/2×31=9.47 MPa<100120MPa因此擠壓強度足夠十、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。3.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，