一级带式运输机传动装置机械设计课程设计讲解.docx
《一级带式运输机传动装置机械设计课程设计讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一级带式运输机传动装置机械设计课程设计讲解.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
一级带式运输机传动装置机械设计课程设计讲解
机械设计课程设计
计算说明书
设计题目：
设计带式运输机传动装置
姓名：
、学号：
班级：
成绩：
指导教师：
完成时间：
2
机械设计课程设计任务书
设计题目：
设计带式运输机传动装置
运动简图：
工作条件及原始数据：
电动机驱动，工作寿命8年（每年工作300天、两班制、每班8小时），带式输送机工作载荷平稳，单向运转。
输送带拉力
F＝
1.4
kN
输送带速
v＝
1.55
m/s
滚筒直径
D＝
250
mm
设计工作量：
1.减速器0#装配图1张（0#坐标草图一同交上）
2.主要零件图2～3张（输入轴、输出轴、大齿轮，均为3#白图）
3.设计说明书1份（手写、打印均可）
完成时间：
1、传动方案拟定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
2、电动机的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3
3、计算总传动比及分配各级的传动比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5
4、运动参数及动力参数计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6
5、传动零件的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7
6、轴的设计计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14
7、滚动轴承的选择及校核计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20
8、键联接的选择及计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21
9、箱体结构的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22
10、润滑密封设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25
11、联轴器设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25
12、设计参考资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26
13、设计小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26
结果
F=1400N
V=1.55m/s
D=250mm
计算过程及计算说明
一、传动方案拟定
第七组：
设计带式运输机传动装置
1、工作条件：
使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。
2、原始数据：
滚筒圆周力F=1400N；带速V=1.55m/s；滚筒直径D=250m。
m
3、传动简图：
图一
二、电动机选择
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：
3、传动装置的总功率：
=0.95×0.993×0.97×0.99×0.96
=0.8494、电机所需的工作功率：
Pw=FV/1000
=1400×1.55/1000=2.17KW
Pd=Pw/η总
=2.17/0.849=2.56KW
5、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
n筒=60×1000V/πD
=60×1000×1.55/（π×250）=118.47r/min
按手册表1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I齿轮=3~5。
取V带传动比I带=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nd=Ia×n筒=（6~20）×118.47=711~2374r/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，由有表19-1查出适用的电动机型号：
η总=0.849
Pw=2.17KW
Pd=2.56KWn筒=
118.47r/min
方
案
电动机型号
额定PedKw
电动机转速n（r/min）
同步转速
满载转速
1
Y100L2-4
3
1500
1440
2
Y132S-6
3
1000
960
3
Y132M-8
3
750
710
综合考虑多方面因素，选择第二种方案，即选电动机型号为Y132S-6，则电动机的技术参数如下表：
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Y132S-6。
其主要性能：
额定功率：
3KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0。
i总=8.10
三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：
i总=n电动/n筒=960/118.47=8.102、分配各级传动比
据指导书表2-1，取齿轮i齿轮=4（单级减速器i=3~5
合理）
∵i总=i齿轮×i带
∴i带=i总/i齿轮=8.10/4=2.025
四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速
n电机=960r/min
nI=n电机/i带=960/2.025=474.07（r/min）
nII=nI/i齿轮=474.07/4=118.51（r/min）2、计算各轴的功率（KW）
P电机=2.56KW
输入轴：
PI=P电机×η带×η轴承=2.56×0.95×0.99=2.41KW输出轴：
2
PII=p电机带轴承齿轮
2
=2.56×0.95×0.992×0.97
=2.31KW
滚筒轴：
3
i齿轮=4
i带=2.025
n电机=960r/minnI=474.07r/minnII=118.51r/min
P电机=2.56KW
PI=2.41KW
PII=2.31KW
PIII=2.27KW
PIII=η带×η轴承×η齿轮×η联轴器
TI=48549N·mm
TII=
186149N·mm
TIII=
182987N·mm
=48549N·mm
TII=9.55×106PII/nII
=9.55×106×2.31/118.51
=186149N·mm
TIII=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.27/118.47=182987N·mm
轴的明细表：
轴名
功率P（KW）
转矩T（N·mm）
转速r/min
传动
比
电动
2.56
25467
960
机轴
Ⅰ轴
2.41
48549
474.
4
07
Ⅱ轴
2.31
186149
118.
51
2.025
卷筒
2.27
182987
118.
轴
47
五、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2-10得：
ka=1.1
PC=KaP=1.1×2.56=2.82KW
由课本2-17得：
选用A型V带
（2）、确定带轮基准直径，并验算带速推荐的小带轮基准直径为≥75mm则取dd1=125mm
dd2=n1/n2·dd1=960/474.07×125=253mm
取dd2=250mm
实际从动轮转速n2'=n1dd1/dd2=960×125/250
=480r/min
传动比误差为：
（i。
—i）/i=2.025-2/2.025
=0.0125<0.05（允许）
带速V：
V=πdd1n1/60×1000
=π×125×960/60×1000
=6.28m/s
在5~25m/s范围内，带速合适。
（3）、确定带长和中心矩
0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）
0.7（100+200）≤a0≤2×（100+200）
所以有：
262.5mm≤a0≤750mm
初选a0=600mm
L0=2a0+1.57（dd1+dd2）+（dd2-dd1）/4a0
PC=2.82KW
dd1=125mm
取标准值dd2=250mm
n2'=
480r/min
V=6.28m/s
取a0=600
=2×600+1.57（125+250）+（250-125）2/4×600
Ld=1800mm
a=602.37mm
=1795.26mm取Ld=1800mm
a≈a0+Ld-L0/2=600+（1800-11795.26）/2=602.37mm
（4）验算小带轮包角α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30
=168.10>1200（适用）
（5）
P0=1.37KW
△P0
=0.11KW
Kα=0.974
KL=1.01
Z=2根
确定带的根数根据课本表（2-5）P0=1.37KW根据课本表（2-7）△P0=0.11KW根据课本表（2-9）Kα=0.974根据课本表（2-2）KL=1.01
Z=PC/（P0+△P0）KαKL=2.82/（1.37+0.11）×0.974×1.01
=1.87根
Z=2根
（6）计算轴上拉力
由课本表2-1查得q=0.1kg/m，由式单根V带的初拉力：
F0=177.33N
F0=500PC（2.51）+qV2
ZVK
=[5002.82×（2.5/0.974-1）+0.1×6.282]N26.28
=177.33N
10
则作用在轴承的压力FQ
FQ=2ZF0sinα1/2=2×2×177.33sin（168.1/2）
=705.51N
2、齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。
小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为241~286HBW，取260HBW。
大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度197~255HBW，取230HBW；选8级精度。
（2）确定许用应力
确定有关参数如下：
传动比i齿=4取小齿轮齿数Z1=24。
则大齿轮齿数：
Z2=iZ1=4×24=96
齿数比：
u=i=4
查表4.19—3得：
αHlim1=710MpaαHlim2=580Mpa查表4.21—3得：
αFlim1=600MpaαFlim2=450Mpa查表4—10得：
SHlim1=1.1
FHlim1=1.25
N1=60×474.07×8×300×12
=8.19×108
N2=N1/u=2.05×108
查图4—20ZN1=1.016ZN2=1.068
FQ=705.51N
i齿=4
Z1=24
Z2=96
u=4
N1=8.19×108
N2=2.05×108
ZN1=1.016
ZN2=1.068
11
查图4—22YN1=0.872YN2=0.898
查图4—23YX1=YX2=1
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=（710×1.016/1.1）Mpa=655.78Mpa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=（580×1.068/1.1）Mpa
=563.13Mpa
[σF]1=σFlim1YX1YN1/SFmin=（600×0.872/1.25）Mpa
=418.56Mpa
[σF]2=σFlim2YX2YN2/SFmin=（450×0.898/1.25）Mpa
=323.28Mpa
（3）按齿面接触疲劳强度设计
1、转矩T1
TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.41/474.07=48549N·mm
2、初步算小齿轮的直径
d1≥Ad3T12u1
1d3dH2u
取Ad=96d=1
d1≥963T12u1=55.24mm
dH2u
取d1=60mm
则齿宽B1=d×d1=60mm
2、按齿面接触疲劳强度设计
[σH]1=655.78Mpa
[σH]2=563.13Mpa
[σF]1=418.56Mpa
[σF]2=323.28Mpa
T1=
48549N·mm
d1=60mm
B1=60mm
12
d1≥32KT1u1（zEzHz）2duH
KA=1.5
设计齿轮精度等级为8级，
V=d1n160474.071.49m/s取Kv=1.02
601000601000
d=1查图4.12，取K=1.05
KAFtKA2T1/d11.5248549/60
AtA1140.29
bb60
表4—5K=1.1
K=KAKvKK=1.5×1.02×1.05×1.1=1.77
4、计算齿面接触应力查图4.14得ZH=2.5查表4—6得ZE=189.8MPa
1111
=1.883.2（）cos1.883.2（）=1.713
Z1Z22496
41.713
0.93
KA=1.5
Kv=1.02
K=1.05
K=1.1
K=1.77
3
d1≥3
2KT1u1zEzHz2
du（EHH）
m=2.5mmd1=60mmB1=60mm
d1=m×Z1=60mm
B1=60mm
13
2KT1YYY
F1YFa1YFa2Y
bd1m
=21.7748549
2.581.620.688
60602.5
=54.68<[σF1]=418.56Mpa
F2
2KT1
bd1m
YFa2YFa2Y
F1=54.68
<[σF1]
F2=37.09
<[σF2]
21.7748549
1.621.750.688
60602.5
=37.09<[σF2]=323.28Mpa
大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求
（5）确定齿轮主要尺寸d1=60mmB1=dd1=60mm
d2=d1i=60×4=240mmB2=54mm
a=（d1+d2）/2=（60+240）/2=150mm
（6）计算齿轮的圆周速度VV=πd1n1/60×1000
名称
小齿轮
大齿轮
中心距a
150mm
=3.14×60×474.07/60×1000=1.49m/s
a=150mm
B1=60mm
B2=54mm
V=1.49m/s
14
传动比i
4
d
60mm
240mm
Z
24
96
m
2.5mm
2.5mm
齿顶高系数
1
1
顶隙系数
0.25
0.25
da
65mm
245mm
df
53.75mm
233.75mm
齿宽b
60mm
54mm
六、轴的设计计算
1、低速轴的设计计算
各轴间用圆角过渡倒角
（1）按扭矩初算轴径选用45钢调质，硬度217～255HBW根据表3—1，取C=120
d0≥C3P2=120×（2.31/118.47）
1/3
1/3mm=32.29mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d0=32.29×（1+5%）mm=33.90mm
15
∴选d0=34mm
2、轴的结构设计
为满足轴上的零件的定位，紧固要求和便于轴的装拆，常将轴做成阶梯状。
小齿轮的直径小，可以直接铸造到轴上，为了能选用合适的圆钢和减少切削加工量，阶梯轴各相邻轴段的直径不宜相差太大，一般非定位轴肩取1～2mm，定位轴肩取5～10mm。
各段的两个阶梯之间的直径之差视具体情况而定。
为了便于切削加工，一根轴上的圆角半径应尽可能相同；各退刀槽（砂轮越程槽）应取相同的宽度及相同的倒角尺寸；一根轴上各键槽应开在轴的同一母线上。
为了便于加工和检测，轴的直径应取圆整值；与标准件配合的轴段应取标准值。
为了便于装配，轴端应加工出倒角。
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、圆角和长度
由外向内确定各段直径，由内向外确定各段长度工段：
d1=34mm长度取L1=50mm
d0=34mm
16
有表12-13R=1.6mmh=3mm
考虑轴承端面和箱体内壁，齿轮端面和箱体内壁
d1=34mm
应有一定距离，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽
L1=50mm
度。
d2=40mm
II段:
d2=d1+2h=34+2×3=40mm
d2=40mmL2=40mm
初选用6009型申购球轴承，其内径为45mm,
L2=40mm
宽度为16mm.
d3=45mm
取套筒长为20mm，取该段长为mm，安装齿轮段长
L3=42mm
度应比轮毂宽度小2mm,故III段长：
L3=（2+24+16）=42mm直径d3=45mm
Ⅳ段直径：
c=1h=1.5
d4=48mm
d4=d3+2h=45+2×1.5=48mm
L4=52mm
长度L4=54-2=52mm
d5=56mm
Ⅴ段直径d5=56mm.长度L5=12mm
L5=12mm
Ⅵ段直径d6=45mm长度L6=28mm
d6=45mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=224mm
L6=28mm
3、按弯矩复合强度计算
L=224mm
①已知d1=34mm
②求转矩：
已知T2=186149N·mm
③求圆周力：
Ft
根据课本P142得
17
Ft=2T2/d1=2×186149/34=10949N
④求径向力Fr
Fr=Ft·tanα=10949×tna200=3985.45
⑤因为该轴两轴承对称，所以：
（1）绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=1992.73N
FAZ=FBZ=Ft/2=5474.5N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。
截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAyL/2=1992.73×50/2=49818.25N·mm
（3）绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：
MC2=FAZL/2=5474.5×50/2=136862.5N·mm
（4）绘制合弯矩图（如图d）
221/2221/2
MC=（MC12+MC22）1/2=（49818.32+136862.52）1/2=145647N·mm
Ft=10949N
Fr=3958.45N
FAY=1992.73N
FAZ=5474.5N
MC1=
49818.3N·mm
MC2=136862.5
N·mm
MC=145647
N·mm
18
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α
T=186149
N·mm
Mec=236356N·mm
19
=21.31MPa<[σ-1b]=60MPa∴该轴强度足够。
2、高速轴的设计计算
（1）按扭矩初算轴径选用45调质钢，硬度（217～255HBW）根据课本表6-3取c=115
d0≥c（P3/n3）1/3=115（2.41/474.07）1/3=19.8mm
取d0=22mm
6.2.2轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选6006型深沟球轴承，其内径为30mm，宽度为13mm。
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为18mm，则该段长
31mm。
d0=22mm
σe=21.31Mpa
<[σ-1b]=60MPa故该轴强度足够
d0=22mm
20
d1=22mm
L1=40m
d2=28mm
L2=40mm
d3=30mm
L3=31mm
d4=36mm
L4=10mm
d5=48mm
L5=60mm
d6=36mm
L6=10mm
d7=30mm
L7=31mm
L=226mm
轴的明细表
低速轴
高速轴
d1=34mm
L1=50mm
d1=22mm
L1=40mm
d2=40mm
L2=40mm
d2=28mm
L2=30mm
d3=45mm
L3=42mm
d3=30mm
L3=31mm
d4=48mm
L4=52mm
d4=36mm
L4=10mm
d5=56mm
L5=12mm
d5=48mm
L5=60mm
d6=45mm
L6=28mm
d6=30mm
L6=33mm
L=224mm
d7=30mm
L7=31mm
L=222mm
七、滚动轴承的选择及校核计算
低速轴轴承6009B=16mmd=45mmD=75mm
低速轴轴承6006B=13mmd=30mmD=55mm
八、键联接的选择及校核计算
8.1输入轴与带轮联接采用平键联接
轴径d1=22mm,L1=40mm
d1=22mm
L1=40mm
d2=28mm
L2=40mm
d3=30mm
L3=31mm
d4=36mm
L4=10mm
d5=48mm
L5=60mm
d6=36mm
L6=10mm
d7=30mm
L7=31mm
L=222mm
21
查手册123页得，选用A型平键，得：
键A6×32GB/T1096-2003L=32mmTI=48549N·mmh=6mm根据课本P149（6.15）式得
33
σp=2T104T10=4×48549/22×6×32kdldhl
=45.97Mpa<[σp]=110Mpa
8.2输出轴与大齿轮联接用平键联接轴径d4=48mmL4=64mmT2=186149N·mm查手册123页得，选用A型平键
键14×56GB/T1096-2003
L=56mmh=9mm
据课
升级会员 