哈工大机械设计课程设计带式运输机文档格式.docx

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2.各轴的输入功率 16

3.各轴的输出转矩 17

三.轴的设计计算 18

（一）高速轴（轴Ⅰ）的设计计算 18

1.轴的基本参数--Ⅰ轴：

18

2.选择轴的材料 18

3.初算轴径 18

4.确定联轴器 19

5.确定滚动轴承的类型及其润滑与密封方式 19

6.确定轴承端盖的结构形式 19

7.减速器机体结构方案 20

8.轴承部件的结构设计 20

9.轴上键校核设计 22

（二）中间轴（轴Ⅱ）的设计计算 22

1.轴的基本参数--Ⅱ轴：

22

2.选择轴的材料 23

3.初算轴径 23

4.确定滚动轴承的类型及其润滑与密封方式 24

5.确定轴承端盖的结构形式 24

6.轴承部件的结构设计 24

7.轴上键校核 25

（三）输出轴（轴Ⅲ）的设计计算 26

1.轴的基本参数--Ⅲ轴：

26

2.选择轴的材料 26

3.初算轴径 26

4.确定联轴器 27

5.确定滚动轴承的类型及其润滑与密封方式 27

6.确定轴承端盖的结构形式 28

7.轴承部件的结构设计 28

8.轴的强度校核 30

9.校核轴承寿命 32

四.减速器附件的设计:

32

五.参考文献:

33

一、传动装置的总体设计

（一）设计题目

课程设计题目：

带式运输机传送装置

设计的原始数据要求：

F=2500N；

d=260mm；

v=1.1m/s

机器年产量：

大批量；

机器工作环境：

清洁；

机器载荷特性：

平稳；

机器最短工作年限：

6年2班。

（二）选择电动机

1.选择电动机的类型

根据参考文献[2]，按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机。

全封闭自扇冷式结构，电压为380V。

2.选择电动机的容量

工作机的有效功率为：

从电动机到工作机传送带间的总效率为：

式中：

分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。

联轴器选用弹性联轴器，轴承为角接触球轴承，齿轮为8级精度齿轮，由参考文献[2]表9.1取η4=0.99,η4=0.99,η4=0.97,η4=0.95。

则：

=η12×

η24×

η32×

η4=0.992×

0.994×

0.972×

0.95=0.84

所以电动机所需要的工作功率为：

Pd=Pw=2.750.84kW=3.274kW

3.确定电动机转速

按参考文献[2]表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为：

nw=60×

1000×

vπ×

d=60×

1.1π×

260=81r/min

所以电动机转速的可选范围为：

符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min三种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机，另需要其中电机工作所需额定功率：

。

根据电动机类型、容量和转速，由参考文献[2]表15.1以及有关手册选定电动机型号为Y132M1-6。

其主要性能如下表：

电动机型号

额定功率/kW

满载转速/（r/min）

起动转矩额定转矩

最大转矩额定转矩

Y132M1-6

4

960

2.0

由参考文献[2]表15.2查得电动机的主要安装尺寸及外形尺寸如下：

型号

H

A

B

C

D

E

F×

GD

G

K

132

216

178

89

38

80

10×

8

33

12

----

b

b1

b2

h

AA

BB

HA

L1

280

210

135

315

60

238

18

515

电动机的外形尺寸图如下：

（三）计算传动装置的总传动比

1.总传动比为：

iΣ=nmnw=96081=11.85

2．分配传动比：

考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相接近，取，故：

iΙ=1.4iΣ=1.4×

11.85=4.07

iⅡ=11.854.07=2.91

（四）计算传动装置各轴的运动和动力参数

1.各轴的转速

Ⅰ轴 nⅠ=nm=960r/min

Ⅱ轴 nⅡ=nⅠiⅠ=9604.07=235.9r/min

Ⅲ轴 nⅢ=nⅡiⅡ=235.92.91=81r/min

卷筒轴 nw=nⅢ=81r/min

2.各轴的输入功率

Ⅰ轴 PⅠ=Pdη1=3.274×

0.99kW=3.24kW

Ⅱ轴 PⅡ=PⅠη2η3=3.24×

0.99×

0.97kW=3.11kW

Ⅲ轴 PⅢ=PⅡη2η3=3.11×

0.97kW=2.99kW

卷筒轴 P卷=PⅢη2η1=3.11×

0.99kW=2.93kW

3.各轴的输出转矩

电动机轴的输出转矩为

Td=9.55×

106Pdnm=9.55×

106×

3.274960=3.26×

104N∙mm

所以：

Ⅰ轴 TⅠ=Tdη1=3.26×

104×

0.99N∙mm=3.22×

Ⅱ轴 TⅡ=TⅠη2η3iⅠ=3.22×

0.97×

4.07N∙mm=1.26×

105N∙mm

Ⅲ轴 TⅢ=TⅡη2η3iⅡ=1.26×

105×

2.91N∙mm=3.52×

卷筒轴 T卷=TⅢη2η1=3.52×

0.99N∙mm=3.45×

将上述计算结果汇总于下表得:

轴名

功率kW

转矩T/（N·

mm）

转速n/（r/min）

传动比i

效率η

电机轴

3.27

3.26×

104

1

0.99

Ⅰ轴

3.24

3.22×

4.07

0.96

Ⅱ轴

3.11

1.26×

105

235.9

2.91

Ⅲ轴

2.99

3.52×

81

卷筒轴

2.93

3.45×

0.98

二、传动零件的设计计算

（一）高速齿轮传动

1．选择材料、热处理方式及精度等级

考虑到带式运输机为一般机械，故大小齿轮均选用45钢，采用软齿面，小齿轮调质处理，齿面硬度为215~255HBW，平均硬度236HBW；

大齿轮正火处理，齿面硬度162~217HBW，平均硬度190HBW。

大、小齿轮齿面平均硬度差为46HBW，在30~50HBW范围内。

选用8级精度。

2.初步计算传动主要尺寸

由于是软齿面闭式传动，故按照齿面接触疲劳强度进行。

由参考文献[1]式（6.21），即

d1≥32KT1∅du+1u（ZEZHZεZβ[σ]H）2

式中各参数为：

1）小齿轮传递的扭矩

TⅠ=3.22×

2）设计时，因v值未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数Kt=1.1~1.8，本题初选Kt=1.4

3）由参考文献[1]表6.6取齿宽系数∅d=1.1。

4）由参考文献[1]表6.5查得弹性系数ZE=189.8MPa。

5） 初选螺旋角β=12°

，由参考文献[1]图6.15查得节点区域系数为ZH=2.46。

6）齿数比u=iⅠ=4.07。

7）初选z1=19,则z2=i2×

z1=4.07×

19=77.33，取z2=77。

由参考文献[1]式（6.1）得端面重合度

εα=1.88-3.21z1+1z2cosβ=1.88-3.2×

119+177×

cos12°

=1.63

由参考文献[1]式（6.2）得轴面重合度

εβ=0.318∅dz1tanβ=0.318×

1.1×

19×

tan12°

=1.41

由参考文献[1]图6.16查得重合度系数Zε=0.78。

8）由参考文献[1]图6.26查得螺旋角系数Zβ=0.99。

9）许用接触应力由参考文献[1]式（6.26），即[σ]H=ZHσHlimSH算得。

由参考文献[1]图6.29e,图6.29a得解除疲劳极限应力σHlim1=570MPa,σHlim2=390MPa。

小齿轮1和大齿轮2的应力循环次数分别为

N1=60nⅠaL10h=60×

960×

1.0×

2×

8×

250×

6=1.3824×

109

N2=N1iⅠ=1.3824×

1094.07=3.4×

108

由参考文献[1]图6.30查得寿命系数ZN1=1.0,ZN2=1.12（允许局部点蚀）。

由参考文献[1]表6.7，取安全系数SH=1.0，得

[σ]H1=ZN1σHlim1SH=1.0×

5701.0MPa=570MPa

[σ]H2=ZN2σHlim2SH=1.12×

3901.0MPa=436.8MPa

故取[σ]H=[σ]H2=436.8MPa。

初算小齿轮1的分度圆直径d1t,得

d1t≥32KT1∅du+1uZEZHZεZβσH2=32×

1.4×

322001.14.07+14.07189.8×

2.46×

0.78×

0.99436.82mm=41.13mm

3.确定传动尺寸

1）计算载荷系数。

由参考文献[1]表6.3查得使用系数KA=1.0。

v=πd1tn160×

1000=π×

41.13×

96060×

1000ms=2.07ms

由参考文献[1]图6.7得动载荷系数Kv=1.17。

由参考文献[1]图6.12得齿向载荷分布系数Kβ=1.11（设轴刚性大）。

由参考文献[1]表6.4得齿间载荷分布系数Kα=1.2，则

K=KAKvKβKα=1.0×

1.17×

1.11×

1.2=1.56

2）对d1t进行修正。

因K于Kt有较大差异，故需对按Kt值计算出的d1t进行修正，即

d1=d1t3KKt=41.13×

31.561.4mm=42.64mm

3）确定模数mn。

mn=d1cosβz1=42.64cos12°

19mm=2.20mm

由参考文献[1]表6.1，取mn=2.5mm。

4）计算传动尺寸

中心距：

a=mn（z1+Z2）2cosβ=2.5×

（19+77）2×

mm=122.7mm

圆整为a=125mm,则螺旋角

β=arccosmn（z1+Z2）2a=arccos2.5×

125=16°

15'

37'

'

所以

d1=mnz1cosβ=2.5×

19cos16°

mm=49.479mm

d2=mnz2cosβ=2.5×

77cos16°

mm=200.521mm

b=∅d×

d1=1.1×

49.479mm=54.427mm

取b2=b=55mm,b1=b2+5~10mm,取b1=60mm。