设计带式输送机中的传动装置课程设计说明书.docx

1、设计带式输送机中的传动装置课程设计说明书 机械设计课程设计 计算说明书设计题目： 设计带式输送机中的传动装置 专业年级： 机械12-4 学 号： 1230060430 学生姓名： 张君鹏 指导教师： 刘丽芳 机械工程系完成时间 2014年 7 月 4 日机械设计课程设计任务书学生姓名：张君鹏 学号：1230060430 专业：机械12-4任务起止时间：2014年 6月 23 日至 2014年7 月4日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、传动方案如图1所示：1轴图1 带式输送机减速装置方案二、原始数据滚筒直径d /mm 800传送带运行速度v /(m/s) 1.8运输带上牵引力F /N 22

2、00每日工作时数T /h 24传动工作年限 5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.减速器装配图1张（A0图纸）2.低速轴零件图1张（A3图纸）3.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）4.设计说明书1份在三周内完成并通过答辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图指导教师签字：2014年 6月 23日一、电机的选择1.1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率 PW=Fv /1000= 3.96 kWV带效率 1: 0.96 滚动轴承效率（一对） 2: 0

3、.99 闭式齿轮传动效率（一对） 3: 0.97 联轴器效率 4: 0.99 工作机（滚筒）效率 5(w): 0.96 传输总效率 = 0.825 电动机所需的输出功率 Pd =PW/ = 4.8 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速 = 42.97 r/minV带传动比的合理范围为24，两级齿轮减速器传动比的合理范围为840，则总传动比的合理范围为=16160，故电动机转速的可选范围为：= 688 6875 r/min 在此范围的电机的同步转速有： 750r/min; 1000r/min; 1500r/min; 3000r/min 依课程设计18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T

4、9616-1999）选择电动机型 号： Y132S-4 额定功率Ped： 5.5kw 同步转速n： 1500r/min 满载转速nm： 1440r/min 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 33.51 2.1 分配传动比及计算各轴转速取V带传动的传动比 i0= 3 则减速器传动比 i=i/i0= 11.17 两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 3.954 则低速级传动比 2.825 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴） 4.8 kW 1440 r/min 31.8 Nm1轴（高速轴） 4.608 kW 480 r/min 91.68 Nm2轴（中间轴） 4.425 kW

5、 121.396 r/min 348 Nm3轴（低速轴） 4.249 kW 42.97 r/min 944 Nm4轴（滚筒轴） 4.164 kW 42.97 r/min 925.4 Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，13轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1 各轴运动和动力参数 轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i 输入 输出 输入 输出 0轴4.8 31.8 1440 1轴4.6084.5691.68.91.1 480 3 2轴4.4254.38 348344.5 121.396 3.954 3轴4.2494.219449

6、34.56 42.97 2.825 4轴4.1644.12925.4 915.75 42.97 1三、V带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材 机械设计 由表 8-8 得到工作情况系数KA= 1.4 ，故Pca=KAPd= 6.72 kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材 机械设计 由图 8-11确定所使用的V带为 A 型。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材 机械设计 由表 8-7 ; 8-9 ，初选小带轮直径dd1= 100 mm。(2) 验算带速： 7.54 m/s，满足5m/sv120合格。3.6 计算V带根数Z由nm，dd1结合教材 机械设

7、计 查表 8-4 得P0= 1.312 kW。由nm，i0， A 型带，查表 8-5 得P0= 0.169 kW。已知1查表 8-6 得K= 0.938 ，已知Ld查表 8-2 得KL= 1.00则V带根数 4.838 ，取z= 5 。3.7 计算压轴力 由教材 机械设计 表 8-3 ，可知 A 型带单位长度质量q= 0.105 kg/m。单根V带的初拉力最小值：= 154.38 N。压轴力的最小值：= 1512.8 N。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1 高速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计 表 10-1 确定以下参数：表4-1 高速级齿轮材料及许

8、用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/Mpa小齿轮40Cr 调质280HBS600500大齿轮45钢 调质240HBS550380由表10-22，10-23，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600 MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，由教材机械设计 204页 设定载荷系数K= 1.3 ，由表 10-7 得齿宽系数d= 1.0 ，由表 10-5 可得弹性系数ZE= 189.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 9.16810Nmm 小齿轮分度圆直径： 57.787 mm。齿数取z1= 24 ，z2=

9、i1z1 95 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 3.96 。齿宽 57.787 mm，圆整得b= 58 mm。取大齿轮齿宽b2=b= 58 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 66 mm。模数m=d1t/z1= 2.4077 ，按机械原理 P180 ，取标准模数m= 2.5 ，实际分度圆直径 60 mm， 237.5 mm，中心距 148.75 mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计 上图 10-17 ， 取齿形系数YFa1= 2.65 , YFa2= 2.23 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.76 。判断： 114.718MPa F

10、1判断： 107.534MPa F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 1.508 m/s。 (5) 计算实际载荷系数KH由表10-2 查得使用系数 KA=1根据v=1.508，8级精度，由图10-8 查得动载系数 KV=1齿轮的圆周力 Ft1=2 T1/ d1t=3329N KA Ft1/b=54.7N/mm100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数KH=1.2由表10-4查得齿向载荷分布系数KH=1.458由此得到实际载荷系数 KH= KA KV KH KH=1.8826(6)小齿轮实际分度圆直径d1= d1tKH/ KHt =65.3785(7)齿轮其它参数确定模数 m= d1/

11、 Z1=2.724 取标准模数 m=3实际齿数小齿轮 Z1= d1/ m =21.792 取Z1=22大齿轮 Z2= i1 Z1 =86.988 取Z2=87分度圆直径小齿轮 d1 = Z1 m =66 mm大齿轮 d2 = Z2 m =261 mm齿宽 b=d d1 =66 mm大齿轮 b2 =b=66 mm小齿轮 b1 = b2+8=74mm查得 Z1=22 Z2=87 时齿形系数YFa1= 2.72 , YFa2= 2.206 ，应力修正系数YSa1= 1.57 ，YSa2= 1.777 。判断： 103.42MPa F1判断： 94.94MPa F2齿轮的圆周速度 1.508 m/s校

12、核查得使用系数KA=1; 动载系数 KV=1.077；齿间载荷分配系KH=1.2载荷分布系数KH=1.458实际载荷系数 KH= KA KV KH KH=1.8843合格4.2 低速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计 表 10-1 确定以下参数：表4-2 低速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/Mpa/Mpa小齿轮调质280HBS600500大齿轮调质240HBS550380由表10-22，10-23，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600 MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按

13、8 级精度制造，由教材 机械设计 204页 设定载荷系数K= 1.3，由表 10-7 得齿宽系数d= 1.0 ，由表 10-5 可得弹性系数ZE= 189.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T2= 348106 Nmm小齿轮分度圆直径： 92.514 mm。齿数取z1= 24 ，z2=i1z1 68 ，故实际传动比i1=z2/ z1 2.83 。齿宽 92.514 mm，圆整得b= 93 mm。取大齿轮齿宽b2= 93 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 100 mm。模数m=d1t/z1= 3.85475 ，按表 10-1 ，取标准模数m= 5 ，实际分度圆直径 96

14、 mm， 272 mm，中心距 184 mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计 上图 10-17 ，取齿形系数YFa1= 2.65 , YFa2= 2.248 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.746 。判断： 106.114MPa F1判断： 99.474MPa F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 0.61 m/s。对照表 可知，选着 8 级精度是合适的。(5) 计算实际载荷系数KH由表10-2 查得使用系数 KA=1根据v=1.508，8级精度，由图10-8 查得动载系数 KV=1.032齿轮的圆周力 Ft1=2 T1/ d1t=7525N KA Ft

15、1/b=80.91N/mm100N/mm查表10-3得齿间载荷分配系数KH=1.2由表10-4查得齿向载荷分布系数KH=1.4705由此得到实际载荷系数 KH= KA KV KH KH=1.8211(6)小齿轮实际分度圆直径d1= d1tKH/ KHt =103.52(7)齿轮其它参数确定模数 m= d1/ Z1=4.313 取标准模数 m=5实际齿数小齿轮 Z1= d1/ m =20.704 取Z1=21大齿轮 Z2= i1 Z1 =59.325 取Z2=60分度圆直径小齿轮 d1 = Z1 m =105 mm大齿轮 d2 = Z2 m =300 mm齿宽 b=d d1 =105 mm大齿轮

16、 b2 =b=105 mm小齿轮 b1 = b2+7=112 mm查得 Z1=21 Z2=60 时齿形系数YFa1= 2.76 , YFa2= 2.28 ，应力修正系数YSa1= 1.56 ，YSa2= 1.73 。判断： 90.774MPa F1判断： 83.1589MPa F2齿轮的圆周速度 0.6674 m/s校核查得使用系数KA=1; 动载系数 KV=1.035；齿间载荷分配系KH=1.2载荷分布系数KH=1.4726实际载荷系数 KH= KA KV KH KH=1.829合格4.3 传动齿轮的主要参数表4-3 传动齿轮的主要参数高速级低速级齿数 z22872160中心距a /mm16

17、3.5202.5模数 m /mm35齿宽b /mm7466112105分度圆直径d/mm66261105300齿顶高ha /mm3355齿根高hf /mm3.753.756.256.25齿高h /mm6.756.7511.2511.25齿顶圆直径da /mm72267115310齿根圆直径df /mm58.5253.592.5287.5 五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1轴）根据表15-1 得，高速轴材料为： 40Cr ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 70 MPa。(1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0= 112 23.8 mm考虑到键

18、槽的作用，轴径增加6%为 25.218 mm，圆整后暂取d1= 26 mm。(2)轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图：表5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm 确定方法 说明d1=26 计算取值d2=30 毡圈内径d3=35 轴承内径d4=42轴承内径安装尺寸d5=72 高速轴小齿轮齿顶圆直径 齿轮轴d6=35 d6 d3(3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下 经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 17.4mm 箱座壁厚= 10mm 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 20mm；至凸缘边距离C2= 22mm 轴承座宽度L=C1+C2+(

19、510)= 60mm 齿轮至机体内壁的距离2= 15mm 轴承内侧至箱体内壁的距离4= 13mm （指导书38页图5-12）表5-2 高速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=52(1.52)dL1=2d=56L2=66LB4Le+LL=13，为带轮B-LL3=43尺寸确定L4=124尺寸确定L5=74高速轴小齿轮齿宽L6=492+4+Bl1=102.5L1 + L+B 2l2=193.5L5L4L3-Bl3=75.5L5+ L6B5.2 中间轴的计算（2轴）根据表 15-1 得，中间轴材料为： 40Cr ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 70 MPa。(1)初估轴径初

20、选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0= 112 37.135 mm(2)轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图表5-3 中间轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=40轴承内径d2=42d12d3=54d22hh=(23)C ; C=2d4=42d2d5=40d1(3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下 经验值的计算与选取：轮毂宽度与轴段长度之差= 2mm （指导书38页图5-10）小齿轮至机体内壁的距离2= 15mm 大齿轮齿轮端面的距离3= 13.5mm 轴承内侧至箱体内壁的距离4= 13mm （指导书38页图5-12）表5

21、-4中间轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=53B42B=23L2=110低速级小齿轮B1B1=112L3=103BB=112-105=7 ；3=13.5L4=64高速级大齿轮B2B=66L5=57尺寸确定l1=95.5L1B1Bl2=99B1L3B2l3=76.5L4L5BB25.3 低速轴的计算（3轴）根据表 15-1 得，低速轴材料为： 40Cr ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 70 MPa。(1)初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表15-3得常数A0= 97 44.855 mm考虑到键槽的作用，轴径增加6%为 47.54 mm，圆整后暂取d1= 50

22、 mm。(2)轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图表5-5 所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn /Nm许用转速n /mm轴孔直径d /mm轴孔长度L /mm轴孔长度L1 /mmTL9100028505011284DD1D2bA250951265表5-6 低速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=50联轴器标准尺寸d2=60毡圈内径d3=65轴承内径d4=72轴承内径安装尺寸d5=81d62hh=(23)C ; C=2.5d6=67d3(12)d7=65d7=d3(3)轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件

23、间的距离L= 19.4 mm 箱座壁厚= 10 mm 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 22 mm；至凸缘边距离C2= 20 mm 轴承座宽度L=C1+C2+(510)= 60 mm 齿轮至机体内壁的距离2= 18.5 mm 大齿轮齿轮端面的距离3= 13.5 mm 轴承内侧至箱体内壁的距离4= 13mm （指导书38页图5-12）轮毂宽度与轴段长度之差= 2mm （指导书38页图5-10）表5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=84联轴器标准确定L2=58LeL4Be=9.6mm ；B=18mmL3=33B4L4=86.5尺寸确定L5=101.4hh=（d5 d6）L6=

24、103B1B1=105L7=51.5B42l1=109BL2L1l2=173B1L5L4L3Bl3=93L7BL6B1六、轴的强度校核6.1 高速轴校核轴的受力分析如下图： (1)齿轮的受力 2778.18 N； 1011.17 N(2)水平面内轴承约束力FNH1=Fr l3/( l3+ l2) =283.8N ; FNH2=Fr l2/( l3+ l2) =727.37N(3)竖直面内轴承约束力FNV1=Ft l3/( l3+ l2) =779.75N ; FNV2=Ft l2/( l3+ l2) =1998.43N(4)弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图MH=Fr l2 l3/( l3+ l2)

25、 =54916.12竖直面内弯矩图MV=Ft l2 l3/( l3+ l2) =150881.51扭矩图(5)合成弯矩（考虑最不利的情况下）带轮的压轴力FP在支点产生的反力FP=1512.8N ; FN1= FP (l3+ l2+ l1) /( l3+ l2) =2089.24N ; FN2=576.44N弯矩图MFP= FN1 l1 ( l3+ l2) /( l3+ l2+ l1) =155062.1合成弯矩 315626.76 Nmm (6)按第三强度理论校核 42.61 MPa 满足强度要求。6.2 中间轴校核轴的受力分析如下图： (1)齿轮的受力大齿轮 2.666.67 N； 970.59 N小齿轮 6628.57 N； 2412.6 N(2)水平面内轴承约束力FNH1=Fr2(l3+l2)- Fr1l3/( l3+ l2+ l1) =1288.42N FNH2=Fr2 l1- Fr1(l1+l2) /( l3+ l2+ l1) =153.59N(3)竖直面内轴承约束力FNV1=Ft2(l3+l2)+ Ft1l3/