带式输送机传动装置设计及电动机选择.docx

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带式输送机传动装置设计及电动机选择

一、设计说明书目录………………………………………1

二、机械零件课程设计任务书……………………………2

三、机械传动装置设计……………………………………3

1、确定传动方案………………………………………3

2、选择电动机…………………………………………4

3、计算传动装置总传动比并分配各级的传动比……5

4、计算传动装置的运动参数及动力参数……………6

四、传动零件的设计计算…………………………………7

1、皮带轮传动的设计计算……………………………7

2、减速器齿轮传动设计计算…………………………9

3、轴的设计计算………………………………………11

五、传动装置零件图及装配图……………………………13

1、总体设计简图………………………………………13

2、一级齿轮减速器装配图……………………………14

3、齿轮减速器零件图…………………………………16

二、机械零件课程设计任务书

1、时间：

2009年6月8日至2009年6月19日

2、设计题目：

带式输送机传动装置设计及电动机选择

3、工作条件：

输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动；使用期限10年，两班制工作，输送带速度允许误差为±5%；输送带效率η=0.94-0.96;

工作环境为室内，环境温度30°左右；小批量制

造。

4、输送机应达到的要求：

输送带的拉力F=3000N

输送带速度V=2.8m/s

输送带滚筒直径D=380mm

5、完成设计任务工作量：

设计说明书一份

带式输送机传动方案简图1张

齿轮减速器总装图1张

齿轮减速器零件图2-3张

三、机械传动装置设计

1、确定传动方案

（1）工作条件：

连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限

10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差±5％。

（2）原始数据：

工作拉力F=3000N；带速V=2.8m/s；滚筒直径D=380mm。

2、选择电动机

（1）电动机类型的选择：

Y系列三相异步

电动机。

（2）电动机功率选择：

    ①传动装置的总效率：

     η总=η带×η轴承2×η齿轮×η联轴器

     =0.95×0.992×0.97×0.99

      =0.89

②电机所需的工作功率：

P0=FV/1000η总

      =3000×2.8/（1000×0.89）

      =8.8KW

选取电动机额定功率Pm，使Pm=（1~1.3）P0=8.8（1~1.3）=8.8~11.44查表2-1取Pm=11。

③确定电动机滚筒转速

n筒=60×1000V/πD

      =60×1000×2.8/（3.14×380）

     =140r/min

        按指导书P10表2－3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减

速器传动比范围Ia’=3~5。

取V带传动比I1’=2~4，则总传动比理时范围为Ia’=6~20。

故电动机转速的可选范围为n筒=（6~20）×140=840~2800r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：

因此有

三种传动比方案：

综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min

④确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机

型号为Y160M-4。

其主要性能：

额定功率：

P=11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。

3、计算机械传动装置总传动比并分配各级的传动比

（1）总传动比：

i总=n电动/n筒=1460/140=10.4   

（2）分配各级传动比

①据指导书，取齿轮传动比：

i带=3

② ∵i总=i齿轮×I带

    ∴i齿轮=i总/i带=10.4/3=3.5           

4、计算传动装置的运动参数及动力参数

（1）计算各轴转速（r/min）：

n1（输入轴）=n电机=1460r/min

n2（输出轴）=n1/i带=1460/3=487（r/min）

n3（滚筒轴）=n2/i齿轮=487/3.5=139（r/min）

（2）计算各轴的功率（KW）：

    P1（输入轴）=P0η带＝8.8×0.95=8.36KW

     P2（输出轴）=P1×η带=8.36×0.95=7.9KW

     P3（滚筒轴）=P2×η轴承×η齿轮=7.9×0.99×0.97=7.6KW

（3）计算轴扭矩（N·mm）：

T0（电机轴）=9.55×106P0/n电动

=9.55×106×8.8/1460

=57562N·mm

        T1（输入轴）=T0i带η带

=57562×2.08×0.95

           =113743N·mm

        T2（输出轴）=T1i齿轮η轴承×η齿轮

=113743×5×0.99×0.97=546137N·mm

     T3（滚筒轴）=T2×η轴承η联轴器

=546137×0.99×0.99

           =535269N·mm

四、传动零件的设计计算

    1、皮带轮传动的设计计算

 ①选择普通V带截型

   由课本表得：

kA=1.2理论传递功率P=11KW

         Pc=KAP=1.2×11=13.2KW

   由课本得：

选用B型V带

 ②确定带轮基准直径，并验算带速

   由机械基础课本得，推荐的小带轮基准直径为125~280mm，则取

dd1=160mm

dd2=n1/n2·dd1=（1460/487）×160=480mm

   查机械基础课本P228表9-8，取dd2=500mm

   实际从动轮转速：

n2’=n1dd1/dd2=1460×160/500

            =467r/min

   转速误差为：

（n2-n2’）/n2=（487－467）/487

               =0.04<0.05（允许）

   带速V：

V=πdd1n1/60×1000

=π×160×1460/60×100

=12.2m/s

   在5~25m/s范围内，带速合适。

③确定带长和中心矩

  1）根据机械基础课本P228（9-11）公式得，

0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

      0.7（160+500）≤a0≤2×（160+500）

   ∴得460mm≤a0≤1320mm

2）由机械基础课本P228课本得：

L0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0

      =2×1000+1.57×（160+500）+（500-160）2/（4×1000）

        =3065mm

   根据机械基础课本P226表9-6取，Ld=3150mm

    ∴a≈a0+（Ld-L0/2）=1000+（3150-3065）/2

            =1043mm

  ④验算小带轮包角：

         α1=1800-57.30×（dd2-dd1）/a

           =1800-57.30×（dd2-dd1）/a

           =1800-57.30×（500-160）/1043

           =161.30>1200（适用）

⑤确定带的根数：

   根据机械基础课本P224图9-3，得 P1=3.64KW

 根据机械基础课本P224图9-4，得△P1=0.46KW

   根据机械基础课本P225图9-5，得Kα=0.95

   根据机械基础课本P226图9-6，得K1=1.07

  根据机械基础课本P230图中公式：

Z=Pc/[P1]=Pc/[（P1+△P1）KαK1]

=11/[（3.64+0.46）×0.95×1.07]

≈2.64∴取Z=3

  ⑥计算轴上压力

   由机械基础课本P219图9-1，查得q=0.1kg/m，

由式（5-18）单根V带的初拉力：

     F0=500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

     =[500×3.9/5×5.03×（2.5/0.99-1）+0.1×5.032]N

     =160N

   则作用在轴承的压力FQ，

  FQ=2ZF0sinα1/2=2×5×158.01sin167.6/2

     =1250N

2、减速器齿轮传动设计计算

（1）选择齿轮材料和热处理方法

采用软齿面闭式齿轮减速器

小齿轮45号钢调质HBS=220大齿轮45号钢正火HBS=190

硬度由《机械基础》课本P181表6-3查得。

（2）齿轮的许用接触应力

①由《机械基础》课本P181表6-3查得

σHlim1=550Mpa，σHlim2=530Mpa

②软齿面齿的接触安全系数SH=1.0：

1.1，取SH=1.05

③[σH]1=σHlim1/SH=550/1.05=523.8Mpa

[σH]2=σHlim2/SH=530/1.05=504.7Mpa

用其中的小值作为[σH]2=504.7Mpa

（3）齿轮系数

ψ=中心距/齿宽=a/b，由《机械基础》课本P183表6-6取ψa=0.4

（4）载荷系数K

由《机械基础》课本P183表6-5，取K=1.2

（5）小齿轮轴上传递的扭矩T1

P小=P电×η带=11×0.95=10.45KW

n1=1460r/i带=1460/3=487r/min

∴T1=9.550×106P1/n1=9.550×106×（7.9/487）N.mm=154918N.mm

a≥（u+1）[（334/[σH]2）2×（KT1/ψau）]1/3

a≥193mm

齿轮尺寸的强度计算以中心距校核

（6）确定齿轮的主要参数

①确定小齿轮齿数

因为是闭式软齿轮而齿轮其失效形式为点蚀，所以取齿数不能太小，故在（20-40）范围内，取Z1=30,.式中Z2=Z1×i齿=30×3.5=105

②确定模数

amin=（d1+d2）/2=m（Z1+Z2）/2

m=2amin/（Z1+Z2）=2×193/（30+105）=2.8mm∴取模数m=3

③齿轮的几何尺寸

齿距：

P=πm=3.14×3=9.42mm

齿厚：

S=mπ/2=3×3.14/2=4.71mm

齿宽：

e=mπ/2=3×3.14/2=4.71mm

齿顶高：

ha=ha*m=1×3=3mm

齿根高：

hf=（ha*+c*）m=（1+0.25）×3=3.75mm

全齿高：

h=ha+hf=3+3.75=6.75mm

分度圆直径：

d1=mz1=3×30=90mm

d2=mz2=3×105=315mm

齿顶圆直径：

da1=d1+2ha=90+2×3=96mm

da2=d2+2ha=315+2×3=321mm

齿根直径：

df1=d1-2hf=90-2×3.75=82.5mm

df2=d2-2hf=315-2×3.75=307.5mm

中心距：

a=（m/2）×（Z1+Z2）

=（3/2）×（30+105）

=202.5mm

④齿轮宽度查《机械基础》课本P183表6-6，得ψd=1.2

由b=ψd1.2×60=72mm

取b2=72mm

得b1=b2+5=72+5=77mm

3、轴的设计计算

（1）按扭矩初算轴径

   ①材质：

选用45#调质，硬度217~255HBS

   ②根据课本并查表，取材料系数c=115

   ③大带轮轴的最小直径d≥3√9.55*106P/（0.2tn） =28mm 

考虑有键槽，将直径增大5%，则

d1=28×（1+5%）mm=29.4mm

∴取d=30mm

（2）轴的结构设计

   ①轴上零件的定位，固定和装配

单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。

②确定轴各段直径和长度

     1）工段：

d1=30mm  长度取L1=20mm

      ∵h=2c，c=1mm，II段:

d2=d1+2h=30+2×2×1=34mm

       ∴d2=34mm

初选用7307c型角接触球轴承，其内径为35mm,宽度为21mm.

  2）考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。

取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长

L2=（2+20+21+55）=98mm

3）同理H=2c ，c=1mm，d3=d2+2h=34+2*2*1=38mm

  得L3=L1-L=20-2=18mm

  4）又h=2c=2×1=2mm，c=1mm ，d4=d3+2h=38+2×2=42mm

  ∵长度与右面的套筒相同

即L4=20mm

    5）但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应

按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：

（30+3×2）

=36mm

因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mmⅤ段直径d5=30mm.长度L5=19mm

由上述轴各段长度可算得总长：

L总=L2＋L3＋L4＋L5=98＋18＋20＋19

=155mm

五、传动装置零件图及装配图

1、带式传输机传动方案设计简图