帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書. 2二、 精密機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書. 21傳動(dòng)方案擬定 22電動(dòng)機(jī)的選擇 23計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 44運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 55傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 66軸的設(shè)計(jì)計(jì)算………… 127滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 18鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算………..……………22設(shè)計(jì)小結(jié)…………………..23參考資料目錄……………..23三、設(shè)計(jì)圖紙 26河北聯(lián)合大學(xué)課程設(shè)計(jì)所在學(xué)院學(xué)生姓名所在學(xué)院學(xué)生姓名開始時(shí)間提交時(shí)間指導(dǎo)教師輕工學(xué)院 專業(yè) 冶金工程學(xué)號(hào)班級(jí)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)題目

性質(zhì)

及來

源性質(zhì)□理論研究 ■應(yīng)用研究 □技術(shù)開發(fā) □其他題目

性質(zhì)

及來

源性質(zhì)□理論研究 ■應(yīng)用研究 □技術(shù)開發(fā) □其他5ZI匚4V321匚26主要

內(nèi)容5ZI匚4V321匚26主要

內(nèi)容設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器傳動(dòng)簡圖如下:—V帶傳動(dòng)—電動(dòng)機(jī)—一級(jí)圓柱齒輪減速器—聯(lián)軸器—卷筒6 運(yùn)輸帶原始數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)編號(hào)12345運(yùn)輸帶工作拉力F/N11001150120012501300運(yùn)輸帶工作速度V/(m/s)1.51.61.71.51.55卷筒直徑D/mm250260270240250數(shù)據(jù)編號(hào)678910運(yùn)輸帶工作拉力F/N13501400145015001600運(yùn)輸帶工作速度V/(m/s)1.61.551.61.71.8卷筒直徑D/mm260250260280300工作條件：一班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵。使用期限：10年動(dòng)力來源：三相交流電(220V/380V)運(yùn)輸帶速度允許誤差：±5%。備注設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、傳動(dòng)方案擬定設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)工作條件：使用年限8年，工作為單班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F=1200N；帶速V=1.7m/s；1

滾筒直徑D=270mm；滾筒長度L=500mm。二、電動(dòng)機(jī)選擇1、 電動(dòng)機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、 電動(dòng)機(jī)功率選擇：(1)傳動(dòng)裝置的總功率：n=nxn2xnxnxn|總|帶|軸承|齒輪1聯(lián)軸器1滾筒=0.96X0.982X0.97X0.99X0.96=0.885(2)電機(jī)所需的工作功率：p=fv/(i000n工作 |總)=1200X1.7/(1000X0.885)=2.305KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n=60X1000V/(nD)筒=60X1000X1.7/(nX270)=120.25r/min按手冊P7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I'=3?5。取V帶傳a動(dòng)比1：=2?4，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為I'=6~20。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n'd=I'xn=(6~20)Xd a 筒120.25=721.5?2405.01r/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，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。4、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Y132S-6。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。三、 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、 總傳動(dòng)比：i=n/n=960/120.25=7.98總 電動(dòng) 筒2、 分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i°=3（單級(jí)減速齒輪器i=3~6合理）（2） Vi=ixl總 齒輪 帶??.i=i/i=7.98/3=2.66帶 總齒輪四、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）n0=n電疔960r/minni=n0/i=960/2.66=360.9（r/min）

n=n/i=120.3（r/min）ii i齒輪 ' 丿niiinii120.3（r/min）計(jì)算各軸的功率（KW）P=P=2.305KWo 工作P[=Pon帶=2.305X0.96=2.2128KWp=pxnxn=2.iokwI 齒 承P=Pxnxn=2.10X0.98X0.99IIx1承x1聯(lián)=2.037KW3計(jì)算各軸扭矩（N?mm）4T=9550xP/n=9550x2.305x1000/960o 0 0=22.93N?mTi=9550xPi/ni=9550x2.2128X1000/360.9=58.55N?mT=9550xP/nxiiii=9550x2.10x1000/120.3=166.71N?mT=9550xP/nxiiiiii=9550x2.037X1000/120.3=161.74N?m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選帶截型

由課本P83表5-9得：kA=1P=KP=lx2.305=2.305KWC A 入由課本P82圖5-10得：選用A型V帶確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為63?100mm則取d=100mm>dmin=63dld=n/n?d=960/360.9x100=266mmd21 2 d1由課本P74表5-4,取d=270mmd2實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2'=n1dd1/dd2=960x100/2702 1d1d2=355.56r/min轉(zhuǎn)速誤差為：(n2-叮)/n2=(360.9-355.56)/360.9=0.0148v0.05(允許)帶速V：V=ndn/60x1000d11=nx100x960/60x1000=5.03m/s在5~25m/s范圍內(nèi)，帶速合適。確定帶長和中心矩根據(jù)課本P84式(5-14)得0.7(d+d)WaW2(d+d)0.7(100+270)Wa0W2x(100+270)

所以有：259mmWa0W740mm由課本P84式(5-15)得：%=2屮.57口赳2)+%%)他=2x500+1.57(100+270)+(270-100)2/4x500=1595.35mm根據(jù)課本P71表(5-2)取L=1600mmd根據(jù)課本P84式(5-16)得：a^a+L-L/2=500+(1600-1595.35)/20d0=502.325mm(4)驗(yàn)算小帶輪包角a=1800-(d-d)/ax57.301 d2d1=1800-(270-100)/x502.325x57.30=1800-19.390=160.610>1200(適用)(5)確定帶的根數(shù)根據(jù)課本P]=0.97KW △P1=0.08KWKa=0.96 K=0.99得Z=P/P'=P(P+△P)KaK=2.305/【(0.97+0.08)x0.96x0.99】=2.38(6)計(jì)算軸上壓力

由課本表 查得q=0.1kg/m,單根V帶的初拉力：F=[500P/(ZV)]x(2.5/Ka-1)+qV2=[500x2.305/(3x5.03)]x(2.5/0.96-1)+0.1x5.032N=125.05N則作用在軸承的壓力Fq,FQ=2ZF0sin(a/2)=2x3x125.05sin(160.610/2)=739.58N2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選擇齒輪材料及精度等級(jí)考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240?260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)表選7級(jí)精度。齒面精糙度RWa1.6?3.2pm(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d]276.43(kT](u+1)?du[Oh]2)1/3由式(6-15)確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=3齒取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z=iZ=3x20=12021x實(shí)際傳動(dòng)比I0=60/20=3傳動(dòng)比誤差：(i-i0)/I=(3-3)/3=0%v2.5%可用

齒數(shù)比：u=i0=3由表取申d=0.9⑶轉(zhuǎn)矩T1T]=9.55x106xP/n]=9.55x106x2.1/120.3=166708.23N?mm載荷系數(shù)k取k=1許用接觸應(yīng)力[oH]H[O]=OrZ/SH由課本查得：LH」 HlimNTO =570Mpa O =350MpaHlimZ1 丄 HlimZ2由課本P133式6-52計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NlN=60n1rth=60x120.3x8x365x10=2.11x108N=N/i=2.11x108/3=7.03x107L2 L1 x x由課本查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：Z=0.92Z=0.98NT1 NT2通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H[O]=O Z/S=570x0.92/1.0MpaLH」1 Hlim1NT1H x r=524.4Mpa[O]=O Z/S=350x0.98/1.0MpalH」2 Hlim2NT2H x r=343Mpa

故得：d]276.43(kT](u+l)?du[Oh]2)i/3=76.43[1x166708.23x(3+l)/0.9X3X3432]i/3mm=97.8mm模數(shù)：m=d/Z]=97.8/20=4.98mm根據(jù)課本表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=5mm⑹校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度O=(2kT/bm2Z)YYW[o]F' 1 MFaSalH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d]=mZ]=5x20mm=100mmd2=mZ2=5X6°mm=3°°mm齒寬：b=^d=0.9X100mm=90mmd1取b=90mmb1=90mm齒形系數(shù)Yf和應(yīng)力修正系數(shù)YSFa Sa根據(jù)齒數(shù)Z]=20,Z2=90由表6-9相得=2.80 Y=1.55Fa1 Sa1=2.28 Y=1.69Fa2 Sa2許用彎曲應(yīng)力[OF][O]=O YY/SlF」 FlimSTNTF由設(shè)計(jì)手冊查得：O =290MpaO =210MpaFlim1 Flim2=0.88Y=0.9NT1 NT2

試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Yst=2按一般可靠度選取安全系數(shù)Sf=1.25F計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力[o]=a.YY/S=290x2xO.88/1.25MpaLF」1 FlimlSTNT1F 入入 r=408.32Mpa[o]=o YY/S=210x2x0.9/1.25MpalF」2 Flim2STNT2F 入入 r=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式(6-49)o=2kT/(bm2Z)YYFl l l7FalSal=2x1x166708.23/(90x52x20)x2.8x1.55Mpa=32.16Mpav[o窪o=2kT/(bm2Z)YYF2 l 2FalSal=2x1x166708.23/(90x52x60)x2.28x1.69Mpa=9.52Mpa〈[of]2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z]+Z2)=5/2(20+60)=200mm計(jì)算齒輪的圓周速度VV=nd]n/(60x1000)=3.14x100x120.3/(60x1000)=0.63m/s六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217?255HBS根據(jù)設(shè)計(jì)手冊例題，并查表10-2，取c=115d2115(2.2128/360.9)1/3mm=21.05mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%,則d=21.05x(1+5%)mm=22.10???選d=23mm2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定確定軸各段直徑和長度工段：d]=23mm 長度取L1=50mm*.*h=2c c=1.5mmII段:d=d+2h=23+2x2x1.5=29mm21?d2=29mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.

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。取套筒長為20mm,通過密圭寸蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矢矩離而定，為此，取該段長為55mm,安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L=(2+20+16+55)=93mm2III段直徑d3=35mmL=L-L=50-2=48mm1W段直徑d4=41mm由手冊得：c=1.5h=2c=2x1.5=3mmd=d+2h=35+2\3=41mm3長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取：(30+3x2)=36mm因此將W段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為36mmV段直徑d5=30mm.長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d]=100mm求轉(zhuǎn)矩：已知T=58554.28N?mm2求圓周力：Ft

Ft=2T/d=58554.28/50=1171.09N22求徑向力FrFr=Ft?tana=1171.09xtan2O0=426.24N因?yàn)樵撦S兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mmA B(1)繪制軸受力簡圖(如圖a)(2)繪制垂直面彎矩圖(如圖b)軸承支反力：F=F=Fr/2=213.12NAYBYF=F=Ft/2=585.55NAZ BZ由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=213.12x50=10.656N.m(3)繪制水平面彎矩圖(如圖c)

Mc2=FazL/2=585.55x50=29.2775N?m⑷繪制合彎矩圖(如圖d)Mc=(Mci2+Mc22)i/2=(10.6562+29.2782)i/2=31.156N.m(5)繪制扭矩圖(如圖e)轉(zhuǎn)矩：T=9.55x（P/n）x106=58.55N.m22⑹繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取a=1,截面C處的當(dāng)量彎矩:

Mec=[M2+(aT)2]i/2=[31.1562+(1x58.55)2]i/2=66.32N.m(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度Oe=Mec/(0.1d33)=66.32/(0.1x413)=9.62MPav[O丄=60MPa-1b???該軸強(qiáng)度足夠。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)鋼，硬度(217?255HBS)根據(jù)設(shè)計(jì)手冊表取c=115d2c(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、 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，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位米用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，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度初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271N.m求圓周力Ft：Ft=2T/d=2x271x103/300=1806.7N3 2求徑向力FrFr=Ft?tana=1806.7x0.36379=657.2N???兩軸承對稱?'?L=L=49mmA B(1)求支反力Fax、Fby、Faz、FbzF=F=Fr/2=657.2/2=328.6NAXBYF=F=Ft/2=1806.7/2=903.35NAZ BZ(2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAL/2=328.6x49=16.1N.mCl ^\Y

截面C在水平面彎矩為M=FL/2=903.35x49=44.26N.mC2 AZ 入 ?計(jì)算合成彎矩M=(M2+M2)1/2C C1 C2=(16.12+44.262)1/2=47.1N.m計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得a=1Mec=[M2+(aT)2]1/2=[47.12+(1x271)2]1/2=275.06N.m校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式(10-3)Oe=Mec/(0.1d)=275.06/(0.1x453)=1.36Mpav[O]]b=60Mpa-1b???此軸強(qiáng)度足夠七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命16x365x8=48720小時(shí)1、計(jì)算輸入軸承(1)已知n][=458.2r/min兩軸承徑向反力：Fr1=Fr2=500.2NR1 R2

初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型軸承內(nèi)部軸向F=0.63F則F=F=0.63F=315.1NS R S1 S2 R1⑵?迅嚴(yán)=尸52 Fa=O故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端F=F=315.1NF=F=315.1NA1 S1 A2S2⑶求系數(shù)x、y/F/F=315.1N/500.2N=0.63A1R1F/F=315.1N/500.2N=0.63A2R2根據(jù)課本表得e=0.68F/F<e x=1 F/F<e x=1A1R1 1 A2R2 2y1=0 y2=0計(jì)算當(dāng)量載何P］、P2根據(jù)課本表取fp=1.5P1=fp(x1FR1+y1FA1)=1.5x(1x500.2+0)=750.3NP2=fP(x2FR1+y2FA2)=1.5x(1x5°°.2+°)=75°.3N軸承壽命計(jì)算VP1=P2故取P=750.3N丄 厶???角接觸球軸承￡=3根據(jù)手冊得7206AC型的Cr=23000NLH=16670/n(ftCr/P)￡=16670/458.2x(1x23000/750.3)3

=1047500h>48720h???預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸承已知n[[=76.4r/minFa=0F=F=903.35NRAZ試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本得Fs=0.063Fr,則F=F=0.63F=0.63乂903.35=569.1NS1 S2 R 入計(jì)算軸向載荷Fa1、Fa2?.?F+Fa=F Fa=0S1 S2???任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：Fa1=Fa2=Fs1=569.1N⑶求系數(shù)x、yF/F=569.1/903.35=0.63A1R1F/F=569.1/930.35=0.63A2R2根據(jù)課本表得：e=0.68?.?F/F<e ???x=1A1R1 1y1=0?.?F/F<e ???x=lA2R2 2丫2=0(4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P]、P2

根據(jù)表取fp=1.5Pi=fp(xiFRi+yiFAi)=1.5x(1x903.35)=1355NP2=fP(x2FR2+y2