带式输送机课程设计一级圆柱齿轮4.docx

1、带式输送机课程设计一级圆柱齿轮4机械设计基础课程设计计算说明书一、传动方案拟定2二、电动机的选择2三、计算总传动比及分配各级的传动比3四、运动参数及动力参数计算3五、传动零件的设计计算4六、轴的设计计算10七、滚动轴承的选择及校核计算13八、键的选择和校核计算14 九、联轴器的选择15十、润滑密封16十一、设计结果17十二、参考文献17设计计算一、传动方案拟定1、工作条件：使用年限8年，每年按300天计算，两班工作制，连续单向运转，载荷平稳。环境温度20摄氏度。2、原始数据：滚筒圆周力F2.6KN；带速V1.45m/s；滚筒直径D420mm。3、设计方案:单级圆柱齿轮减速器和一级带传动方案简图

2、：图1 带式输送机的传动装置简图1、 电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机表1 常用机械传动效率机械传动类型传动效率圆柱齿轮传动闭式传动0.960.98（7-9级精度）开式传动0.940.96圆锥齿轮传动闭式传动0.940.97（7-8级精度）开式传动0.920.95带传动平型带传动0.950.98V型带传动0.940.97滚动轴承（一对）0.980.995联轴器0.99-0.995传动类型选用指标平型带三角带齿轮传动功率（KW）小（20）中（100）大（最大可达50000）单级传动比（常用值）2-42-4圆柱圆锥3-62-3最大值615106-10表2

3、 常用机械传动比范围二、传动系统的参数设计（一）电动机选择1、电动机类型的选择： Y型三相异步电动机2、电动机功率选择：传动装置的总功率：查表2-4取弹性连轴器、圆柱齿轮、滚动轴承、V带的效率分别为带=0.95 轴承=0.98 齿轮=0.98 联轴器=0.99 总=带轴承2齿轮联轴器联轴器 =0.950.9820.980.990.99 =0.876 电机所需的工作功率：Pd=FV/滚筒. 传总=26001.45/10000.960.876=4.48 kW确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n筒=601000V/D =6010001.45/420 =65.97r/min按课本推荐的传动比合理范

4、围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为n筒=（624）65.97=763.9230556.68r/min符合这一范围的同步转速有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：因此有三种传支比方案：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按手册表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I1=36。取V带传动比I2=24，则总传动比范围为I总=624。n电动机=I总n筒=(624)

5、65.97=395.81583.3r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。3、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Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5 kW，满载转速960r/min。(二)计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/65.97=14.55 2、分配各级传动比 （1）根据指导书，取齿轮i带=3.3（单级减速器i=24合理） （2）i总=i齿轮i带 i带=i总/i齿轮=14.55/3.3=4.4 （三）运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（r/min

6、） nI=n电动机 =960r/minnII=nI/i带=960/3.3=290.9 r/minnIII=nII/i齿轮=290.9/4.4=65.97 r/min 2、计算各轴的功率PI= 4.39 kW; PII=PI带=4.390.95=4.17 kWPIII=PII轴承齿轮=4.170.990.96=3.96 kW3、计算各轴扭矩T1 = 9550Po/nI=95504.39/960 =43.67 NmTII=9550PII/nII=95504.17/290.9=136.9 NmTIII=9550PIII/nIII=95503.96/65.97=573.26 Nm三、传动零件的设计计算

7、.V带传动的设计计算1).确定计算功率Pc由于每天工作时间T=16h，运输装置工作时有轻度冲击，由表8-7查得工作情况系数KA=1.2，故Pca=KAP1=1.24.48kW =5.38kW2).选择V带的带型根据Pca,n1由图8-10选择B型V带。3).确定带轮的基准直径dd1并验算带速由表8-6和8-8，取小带轮的基准直径dd1=125mm 。 按式（8-13）验算带速:=dd1nI/(601000)=125960/60000=6.28m/s因为5m/s30m/s,故带速合适。4).计算大带轮的基准直径dd2 根据式(8-15a)则dd2= i带dd1=3.3125=412.5 mm查表

8、8-3取dd2=400mm5).确定V带的中心距a和基准长度Lo根据式0.7(dd1+dd2)a2(dd1+dd2) 算得367.5a1200 7).计算带的根数z 单根V带传递的额定功率.据dd1和n1，查课本1表15-7得 P01.16KWi1时单根V带的额定功率增量. P0Kbn1(1-1/Ki)=0.036KW查1表15-10，得K0.957；查1表15-12得 KL1.06ZPC/(P0+P0)KKL5.24/(1.16+0.036) 0.9571.064.31 取Z5根8)计算轴上压力由课本1表15-1查得q0.11kg/m，单根V带的初拉力：F0500PC/ZV（2.5/K-1）

9、+qV2500x5.24/5x5.63(2.5/0.957-1)+0.11x5.632 153.55kN则作用在轴承的压力FQFQ2ZF0sin(1/2)25153.55sin(159.23/2)1519.7N9)计算带轮的宽度BB（Z-1）e+2f（5-1）15+21080 mm10)大带轮结构设计 可知dd2300mm,则选择轮辐式V带轮。与大带轮相配的轴直径大带轮可以采用轮辐式结构，带速30 m/s 用铸铁HT150轮槽宽度 145=70 .齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿

10、面硬度229-286HBW；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为169-217HBW；精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度（2）按齿面接触疲劳强度设计该传动为闭式软齿面，主要失效形式为疲劳点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。设计公式为：d1 76.43KT1(U+1)/duH2) 1/3载荷系数K 查课本1表13-8 K1.2 转矩TI TI138210Nmm 解除疲劳许用应力H Hlim ZNT/SH按齿面硬度中间值查1图13-32 Hlim1600Mpa Hlim2550Mpa接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N60nj

11、Lh 计算N160290.98300166.7x108N2N1/i齿6.7x109 /4.41.52108查1课本图13-34中曲线1，得 ZNT11.04 ZNT21.12按一般可靠度要求选取安全系数SH1.0H1Hlim1ZNT1/SH600x1.04/1624 MpaH2Hlim2ZNT2/SH550x1.12/1616Mpa故得：H 605Mpa计算小齿轮分度圆直径d1由1课本表13-9 按齿轮相对轴承对称布置,取 d1.0 U4.4由1课本表13-10得ZE189.8(Nmm2)12将上述参数代入下式d176.43KT1(U+1)/duH2) 1/362.44mm 取d165 mm计

12、算圆周速度V nId1（601000）290.93.1465（601000）0.99msV6ms 故取8级精度合适（3）确定主要参数齿数 取Z125 Z2Z1i齿254.4110模数 md1Z165252.6查模数标准表格，取m=3mm分度圆直径d1m Z225375mm d2m Z21103330mm中心距a（d1+ d2）2（75+330）2202.5mm齿宽 bd*d11.06565mm取b265mm b1b2+5 mm70 mm(4)校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数YF 查1课本表10.13 YF12.65 YF22.176应力修正系数YS查1课本表10.14YS11.59 YS21.80

13、8 许用弯曲应力F FFlim YNT/SF由课本1图10.25 按齿面硬度中间值得Flim1240Mpa Flim2 220Mpa由课本1图13-33 得弯曲疲劳寿命系数YNT：YNT1YNT21按一般可靠性要求，取弯曲疲劳安全系数SF1计算得弯曲疲劳许用应力为F1Flim1 YNT1/SF2401/1240MpaF2 Flim2 YNT2/SF 2201/1220Mpa校核计算F12kT1YF1YS1/ （bm2Z1）21.21382102.651.59/（653225）95.56Mpa F1F22kT1YF2YS2/ （bm2Z1）95.561.8082.716/(1.592.65)11

14、3.37Mpa1.52.0 m/s故轴采用油滴润滑3=3mm轴承宽：33mm选用弹性套柱联轴器查表得可算得m=22mm e=12mm所以可以设计出各段轴的长度，分别为110mm 46mm 41mm 59mm 8mm 32mm轴上零件的周向固定齿轮、大带轮与轴的周向定位采用平键连接.齿轮处轴由表6-1查得平键bh=1811mm,键槽用键槽铣刀加工,长为63mm,为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择配合为H7/n6,同样,大带轮与轴的连接选用平键bh=149mm,长32mm,配合为过渡配合H7/k6确定轴上圆角与倒角尺寸查表15-2,轴左端倒角为245o,右端倒角为245o.轴肩处圆角半径见

15、图纸标注. 轴的校核计算对于输入轴校核：TIII=9550PIII/nIII=95508.14/127.17 =611.28Nm Ft=2TIII/d1=611.28/321=3080.8N Fr= Fttan=1386N绘制轴受力简图（a）绘制垂直面弯矩图（b）FAY=FBY=Fr/2=0.693N MC1=FAYL/2=40.194Nm绘制水平面弯矩图（c）FAZ=FBZ=Ft/2=1504.4N MC2=FAZL/2=87.232Nm绘制合弯矩图（d）MC=(MC12+MC22)1/2=96.046Nm绘制扭矩图（e）T=9.55（P1/n1）=61.16Nm绘制当量弯矩图（f）Mec=

16、Mc2+（T）2 1/2=102.362Nm校核危险截面C的强度e=Mec/0.1d3=49.8MPa -1b该轴强度足够。四、滚动轴承的选择计算(1)根据根据条件，轴承预计寿命Lh83001638400h 从动轴上的轴承由初选的轴承的型号为: 6211, 查2附表5-1基本额定动载荷Cr43.2KN 查1表19-6 Kp1.2 两轴承径向反力：FARFBR（FHA2+ FVA2）12(604.82+1661.52) 121768.2N PKpFR11.21768.22121.8NCrP(Lhn16667)132121.8(2400095.5216667)1310952.6 NCr 故所选用轴

17、承合适(2)主动轴上的轴承: 由初选的轴承的型号为:6208 查2附表5-1基本额定动载荷Cr31.5KN 查1表19-6 Kp1.2 左端轴承径向反力：FBR（FHB2+ FVB2）12（2175.72+ 1661.52）122737.6N PKpFBR1.22737.63285.12NCrP(Lhn16667)133285.12(2400038416667)1326963.7NCr 故所选用轴承合适五、键的选择校核计算（1）主动轴外伸端d=30mm，考虑到键在轴中部安装，故选键10x70 (GB/T1096-2003)b=10mm h=8mm L=70mm选择45钢，其许用挤压应力p=10

18、0 MPap= 4TI/dhL =4x104.45x1000/34x8x(70-10) =25.6 MPap故所选键联接强度足够。（2）从动轴外伸端d=45mm，考虑到键在轴中部安装，故选键14x100 (GB/T1096-2003)b=14mm h=9mm L=100mm选择45钢，其许用挤压应力p=100 MPap= 4TI/dhL =4x402.92x1000/45x9x(100-14) =46.3 MPap故所选键联接强度足够。（3）与齿轮联接处d=60mm，考虑到键在轴中部安装，故在同一方为母线上。选键16x63 (GB/T1096-2003)b=16mm h=11mm L=63mm

19、选择45钢，其许用挤压应力p=100 MPap= 4TI/dhL =4x402.92x1000/60x11x(63-16) =52 MPap故所选键联接强度足够。六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸（略）七、联轴器的选择 型号公称转矩T(Nm)许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)轴孔长度L(mm)材料轴孔类型YLD10630360045112HT200Y八、润滑与密封l)润滑方式1.齿轮=0.99m/s12 m/s应用喷油润滑,但考虑成本及需要。选用浸油润滑。2.轴承采用润滑脂润滑。2)润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用100号机械油

20、，最低最高油面矩（大齿轮）1020mm，需油量为1.5L左右。2.轴承润滑选用ZL-3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。3)密封形式1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处结合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸，垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖间的间隙，由于=3m/s，故选用半粗羊毛毡加以密封。4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。九、设计结果大带轮：基准直径400 mm轮槽数：5安装轴；直径26 mm，材料45钢普通V带：型号A型,基准长度2000mm,根数5根小齿轮:1)结构：实心结构的齿轮2）材料：45钢（调质）3）尺寸：模数m=3.0 mm，齿数z1=25，分度圆直径d1=75 mm，齿轮宽度B1=70 mm大齿轮:1）结构：模锻腹板式结构设计2）材料：45号钢（正火）3）尺寸：模数m=3.0 mm ，齿数z2=110，分度圆直径d1=330mm，齿轮宽度B2=65 mm4）键的类型：键1811 GB/T 1096-19795）安装要求：中心距a=202.5mm电动机:1）类型: Y132M2-62）主要性能：额定功率：5.5 kW，满载转速960r/min联轴器：