带式输送机课程设计-毕业论文.doc

带式输送机_课程设计 设计项目 计算及说明 主要结果一、确定传动方案二、选择电动机（1）选择电动机机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。单机圆柱齿轮减速器由带轮和齿轮传动组成，根据各种传动的特点，带传动安排在高速级，齿轮传动放在低速级。传动装置的布置如图A-1所示，带式输送机各参数如表A-1所示。图 A-1表 A-1 (N) (m/s) (mm) w(%) 200 2.7 380 0.95 1)选择电动机类型和结构形式 根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，结构为卧室封闭结构 2)确定电动机功率 工作机所需的功率（kW）按下式计算 =式中，=2000N,=2.7m/s，带式输送机=0.95，代入上式得 =5.68KW 电动机所需功率P0(kW)按下式计算 = 式中，为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率，根据传动特点， =5.68KW 设计项目 计算及说明 主要结果 设计项目由表2-4查的：V带传动=0.96,一对滚动轴承=0.99，弹性联轴器= 0.99，一对齿轮传动=0.97，因此总效率为 =0.96x0.97x0.992x0.99=0.904= /=5.68/0.904=6.28KW确定电动机额定功率Pm（kW），使=（11.3) =6.28(11.3) =6.288.164KW查表2-1，取=7.5(kW) 3）确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为= = =135.77r/min根据表2-3各类传动比的取值范围，取V带传动的传动比=2 4，一级齿轮减速器=3 5，传动装置的总传动比=6 20，故电动机的转速可取范围为 =（6 20）135.77r/min=814.62 2715.4r/min符合此转速要求的同步转速有1000r/min,1500r/min两种，考虑综合因素，查表2-1，选择同步转速为1500r/min的Y系列电动机Y132M-4，其满载转速为=1440r/min 电动机参数见表A-2 A-2型号额定功率 /KW 满载转速/r额定转矩 最大转矩Y132M-4 7.5 1440 2.2 2.2 计算及说明=6.28KW=7.5KW=135.77r/min Y132M-4=1440r/min 主要结果 （2）计算传动装置的总传动比并分配各级传动比 (3)计算传动装置的运动参数和动力参数 1)传动装置的总传动比为 = / =1440/135.77=10.61 2)分配各级传动比 为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑，必须使各级传动比都在各自的合理范围内，且使各自传动尺寸协调合理匀称，传动装置总体尺寸紧凑，重量最小，齿轮浸油深度合理。 本传动装置由带传动和齿轮传动组成，因=，为使减速器部分设计合理方便，取齿轮传动比=3.5则带传动的传动比为 =/=10.61/3.5=3.03 1)各轴转速 I轴=/=1440r/min/3.03=475.25r/min II轴=/=475.25r/min/3.5=135.79r/min 滚筒轴=135.79r/min 2)各轴功率 I轴=6.280.96=6.03KW II轴=6.030.970.99 =5.79KW 滚筒轴= =5.790.990.99 =5.67KW 3)各轴承转矩 电动机轴 =9.55=9.55=41648.61Nmm I轴 =41648.613.030.96 =121147.48Nmm II轴 = =10.61=3.5=3.03=475.25r/min=135.79r/min=135.79r/min=6.03KW =5.79KW=5.67KW=41648.61Nmm=121147.48Nmm 设计项目 计算及说明 主要结果三、 传动零件的设计计算(1) 普通V带传动 =121147.483.50.970.99 =407182.74Nmm 滚筒轴 = = =407182.740.990.99 =399079.8Nmm 根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表，见表A-3 A-3 参数轴号电动机轴 I轴 II轴 滚筒轴 转速n(r) 1440 475.25 135.79 135.79功率P/KW 6.28 6.03 5.79 5.67 转矩T(Nmm) 41648.61121147.48407182.74 399079.8 传动比 3.03 3.5 1 效率 0.96 0.96 0.98 带传动的计算参数见表A-4 A-4 项目 /KW/r 参数 6.28 1440 3.03 1)计算功率 根据工作条件，查教材表8-9取=1.2 =1.26.28KW=7.536KW=407182.74Nmm=399079.8Nmm 设计项目 计算及说明 主要结果 2)选择V带类型 由=7.536KW、=1440r/min查教材图8-10处于A、B区 域,综合机器使用年限因素各方面因素,这里选择B型带 3)确定V带基准直径 查教材表8-11，可取=125mm =378.75mm 按教材表8-11将取标准为400mm，则实际从动轮转速 =1400=450r/min 4)验算带速 转速误差(475.25-450)/475.25100%=5.3% 在5%允许的 误差范围内 由教材8-12式得 =9.42m/s在5 25m/s之间 合适 5)初定中心距 由教材8-13式得 0.7(+)2(+) 367.51050 取=600mm 6)初算带长 由下式计算带的基准长度 =2+(+)+ =2600+(125+400)+ =1.2 =7.536KW =125mm =400mm =600mm 设计项目 计算及说明 主要结果 =2056mm 7)计算中心距 由教材表8-8查得相近的基准长度=2000mm =+=600+=572mm 考虑安装调整和补偿紧力的需要，中心距应有一定的调节范围 =572-0.0152000=542mm =572+0.032000=632mm 8)验算小带轮的包角 =180-=180- =152.5120 合适 9)确定V带根数 查教材表8-5，用插值法求得单根V带的基本额定功率=2.18KW =1.93+=2.18KW 查教材表8-6，用插值法求得增量功率 =0.45KW =0.15KW 查教材表8-7，用插值法求得包角系数=0.925 =0.925 查教材表8-8，带长修正系数=0.98 由教材8-17式得 Z/(+) =2000mm =572mm =542mm =632mm 152.5120 合适 =2.18KW =0.15KW =0.925 =0.98 设计项目 计算及说明 主要结果(2)圆柱齿轮设计 Z=3.16 取Z=4 10)计算初拉力 查教材表8-2，B型V带质量m=0.19kg/m 由教材8-18式得 = = =187N 9)计算对轴压力 =1493N 已知齿轮传动的参数，见表A-5齿轮相对于轴承为对称布置，单向运输、输送机的工作状况应为轻微冲击 A-5 项目 /KW /r 参数 6.03 475.25 3.5 由于该减速器无特殊要求，为制造方便，选用价格便宜、货源充足的优质碳素钢，采用软齿面 1)选择齿轮材料 查教材图10-22 b得 小齿轮 42SiMn调质 217286HBS 大齿轮 45钢 正火 169217HBS B型带Z=4根 =187N =1493N 设计项目 计算及说明 主要结果 2）按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径 首先确定教材10-24式中各参数： 查教材表10-8取K=1.2 查教材表10-10取=1 u=i=3.5 =9.566.03/475.25 =121171Nmm 查教材表10-9取=189.8 查教材图10-21得=700MPa =540MPa 查教材表10-11=1 由教材10-25式计算得=700MPa =540MPa H取较小的=540MPa 按教材公式10-24计算小齿轮直径 66.07mm 3）齿轮的主要参数和计算几何尺寸 确定齿轮的齿数：取=20，则大齿轮=203.5=70 确定齿轮模数：=66.07/20=3.3 查教材表10-1取mm 计算齿轮传动中心距：=/2=3.590/2=157.5mm=121171Nmm=20=70=157.5mm 设计项目 计算及说明 主要结果 计算齿轮的几何参数： 分度圆直径=3.520=70mm =3.570=245mm 齿宽=170=70mm 取75mm 70mm(齿宽尺寸的尾数应为0或5；为便于安装，mm） 齿顶圆直径77mm 252mm 齿根圆直径=61.25mm =236.25mm 4）校核齿轮弯曲疲劳强度 查教材表10-12，取=2.8 =1.55 =2.2 =1.78 查教材图10-22得=550MPa =410MPa 查教材表10-11取=1 由教材10-26式计算得=550MPa =410MPa 由教材10-26式验算齿根疲劳强度 = =73.6MPa = =66.4MPa 经验算，齿根弯曲疲劳强度满足要求，故合格 5）验算齿轮的圆周速度=70mm=245mm75mm 70mm=77mm252mm61.25mm=236.25mm 设计项目 计算及说明 主要结果四、 低速轴的结构设计(1)轴的结构设计 =1.74m/s根据圆周速度=1.74m/s，查教材齿轮的圆周速度表10-7可取齿轮传动为8级精度低速轴的参数见表A-6 A-6 项目 /KW /r 参数 5.79KW 135.79 1)轴上的零件布置 对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座内，相对于齿轮对称布置；联轴器安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒2)零件的拆装顺序轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧拆装，也可以从右侧拆装。从方便加工角度选从右端拆装，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入3) 轴的结构设计为便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下轴段安装联轴器，用键周向固定轴段高于轴段形成轴肩，用来定位联轴器轴段高于轴段，方便安装轴承轴段高于轴段，方便安装齿轮；齿轮在轴段上用键周向固定轴段高于轴段形成轴环，用来定位齿轮轴段直径应和轴段直径相同，以便使左右两端轴承型号一致轴段高于轴段形成轴肩，用来定位轴承；轴段高于轴段的部分取决于轴承标准轴段与轴段的高低没有影响，只是一般的轴身连接低速轴的结构如图A-2所示=1.74m/s 设计项目 计算及说明 主要结果（2）确定各轴段的尺寸 图 A-2 1）各段轴的直径 因本减速器为一般常规用减速器，轴的材料无特殊要求故选用45钢 查教材13-10 45钢的 A=118107 代入设计公式 =（118107）41.2237.38 考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大5%即 （37.3841.22）（1+0.05）=39.2543.28mm 轴段的直径确定为=42mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度。这里取定位轴肩高度=(0.070.1)=3mm，即 =+2=42+23=48mm 考虑该段轴安装密封圈，故其直径还要符合密封圈的标准取=50mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合。这里取=55mm 同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即=55mm 轴段上安装齿轮，为安装方便取=58mm 轴段高于=42mm=48mm=55mm=58mm 设计项目 计算及说明 主要结果(3)确定各轴段长度设计项目轴段只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算=1.5mm 轴段的直径=+2 是定位环的高度取=(0.070.1)=5.0mm 即=58+25=68mm 轴段的直径应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该段轴承用6311轴承(深沟球轴承，轴承数据见课程设计指导书附录B)，查得=65mm 2）各段轴的长度 如图A-3 A-3 轴段安装有齿轮，故该段的长度与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓应使略小于齿轮轮廓的宽度，一般情况下=23mm，=70mm，取=68mm 轴段包括三部分：= ，为滚动轴承的宽度，查得指导书附录B可知6311轴承B=29mm为齿轮端面至箱体的内壁的距离，查指导书表5-2，通常可取=1015mm；为滚动轴承内端面的至减速器内壁的距离，轴承的润滑方式不同，的取值也不同，这里选油润滑方式，查指导书表5-2，可取=35mm，这里取=10mm， 计算及说明 =68mm=65mm=68mm 主要结果=5mm ，即 = =29+10+5+2 =46mm 轴段的长度应包含三部分：=，为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，查指导书表5-2，通常可取1520mm。部分为轴承端盖的厚度，查指导书表5-7(6311轴承D=120mm，=10mm)，=1.2=1.210=12mm；部分则为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，轴承座孔的宽度=+510mm，为下箱座壁厚，应查指导书表5-3，这里取=8mm，、为轴承座旁联接到箱体外壁及箱边的尺寸，应根据轴承座旁连接螺栓的直径查表5-3，这里取轴承座旁连接螺栓=10mm，查表5-3得：=20mm、=16mm；为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面，一般可取两者的差值为510mm；故最终的=（8+20+16+6）=50mm,反算=（50-5-29）=16mm，=15+12+16=43mm 轴段安装联轴器，其长度L1与联轴器的长度有关，因此先选择联轴器的型号和类型，才能确定的长度。为了补偿和安装等的误差及两轴线的偏差，优先考虑弹性套柱销联轴器，根据安装联轴器轴段的直径，查附录指导书F选联轴器的型号为TL7型轴孔，联轴器安装长度L=84mm，考虑到联轴器的链接和固定的需要，因此取=82mm 轴段的长度轴环的宽度b（一般b=1.4），取=7mm 轴段长度由、的尺寸减去的尺寸来确定，=+-=10+5-7=8mm 轴段的长度应等于或略大于滚动轴承的宽度B,B=29mm，取=30mm 轴的总长度等于各轴段长度之和即=46mm=43mm=82mm=7mm=8mm 设计项目 计算及说明 主要结果（4） 按扭转和弯曲强度组合进行强度校核 =+ =82+43+46+68+7+8+30 =284mm轴段之间的砂轮越程槽包含在轴段的长度之内 低速轴轴承的支点之间距离为 =70+152+29=129mm 1）计算轴上的作用力 从动轮的转矩 T=4027182.74 Nmm 齿轮分度圆直径=245mm齿轮的圆周力Ft=Nmm=3323.9 Nmm齿轮的径向力Fr=Nmm=1209.8 Nmm 2）计算支反力及弯矩 计算垂直平面内的支反力及弯矩 a.求支反力；对称布置，只受一个力，故FAV=FBV=Fr/2=1209.8/2=604.9N b.求垂直平面的弯矩 -截面：=604.964.5mm=39016.05Nmm -截面：=604.931.5mm=19054.35Nmm 计算水平平面内的支反力及弯矩 a.求支反力：对称布置，只受一个力，故 =Ft/2=3323.9/2N=11661.95N b.求水平平面的弯矩 -截面：=1661.9564.5=107195.78Nmm -截面：=1661.9531.5=52351.43Nmm =284mm=129mmT=4027182.74 NmmFt=3323.9 NmmFr=1209.8 NmmFAV=FBV=604.9N=39016.05Nmm=19054.35Nmm =11661.95N=107195.78Nmm=52351.43Nmm 设计项目 计算及说明 主要结果 求各截面的合成弯矩-截面：= =114075.7Nmm-截面：= =55711.2Nmm 计算转矩 T=407182.74Nmm 确定危险截面及校核其强度按弯矩组合计算时，转矩按脉动循环变化考虑，取=0.6.按两个危险截面校核: -截面的应力：= =16.21MPa -截面的应力：= =15.06MPa 查教材表13-3得 =54MPa. 、 均小于 ，故轴的强度满足要求 3）绘制轴的计算简图 为计算轴的强度，应将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力Ft、径向力Fr。两端轴承可简化为一端活动铰=114075.7Nmm=55711.2NmmT=407182.74Nmm=16.21MPa=15.06MPa 设计项目 计算及说明 主要结果五、高速轴的设计链。一端为固定铰链，如图A-4 所示。为计算方便，选择两个危险截面-、-、-危险截面选择安装齿轮的轴段中心位置，位于两个支点的中间，距B支座距离为129/2=64.5mm；-危险截面选择在轴段和轴段的截面处，距B支座的距离为29/2+15+2mm=31.5mm 图A-4 轴的强度计算 高速轴的设计主要是设计各轴段的直径，为设计俯视图做准备。有些轴段的长度可以根据轴上的零件来确定；有些轴段的长度在确定低速轴处的箱体后，取箱体内壁为一直线就可确定 经设计高速轴可以做成单独的轴面而不是齿轮轴。为使零件定位和固定，高速轴也和低速轴一样设计为七段,如下图A-5 设计项目 计算及说明 主要结果（1） 轴的结构设计 图A-5 高速轴的参数见如下表A-7 A-7 项目 /KW /r 参数 6.03 475.251) 轴上的零件布置对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个V带轮，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座内，相对于齿轮对称布置；V带轮安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒2)零件的拆装顺序轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧拆装，也可以从右侧拆装。从方便加工角度选从右端拆装，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、V带轮依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入3) 轴的结构设计为便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下轴段安装V带轮，用键周向固定轴段高于轴段形成轴肩，用来定位V带轮轴段高于轴段，方便安装轴承轴段高于轴段，方便安装齿轮；齿轮在轴段上用键周 设计项目 计算及说明 主要结果（2）确定各轴段的尺寸向固定轴段高于轴段形成轴环，用来定位齿轮轴段直径应和轴段直径相同，以便使左右两端轴承型号一致轴段高于轴段形成轴肩，用来定位轴承；轴段高于轴段的部分取决于轴承标准轴段与轴段的高低没有影响，只是一般的轴身连接 1）各段轴的直径 因本减速器为一般常规用减速器，轴的材料无特殊要求故选用45钢 查教材13-10 45钢的 A=118107 代入设计公式 =（118107）27.524.9 考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大7%即 （27.524.9）（1+0.07）=26.629.4mm 轴段的直径确定为=28mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度。这里取定位轴肩高度=(0.070.1)=2mm，即 =+2=28+22=32mm 考虑该段轴安装密封圈，故其直径还要符合密封圈的标准取=35mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段要安装滚动轴承（6308），故其直径要与滚动轴承内径相符合。这里取=40mm 同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即=40mm 轴段上安装齿轮，为安装方便取=43mm 轴段高于轴段只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算=1.5mm 轴段的直径=+2 是定位环的高度取=(0.070.1)=6mm 即=43+26=55mm=28mm=32mm=40mm=43mm=55mm 设计项目 计算及说明 主要结果（3）确定各段轴的长度 轴段的直径应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该段轴承用6308轴承(深沟球轴承，轴承数据见课程设计指导书附录B)，查得=49mm 2）各段轴的长度 如图A-6 A-6 轴段安装有齿轮，故该段的长度与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓应使略小于齿轮轮廓的宽度，一般情况下=23mm，=75mm，取=75-3=72mm 轴段包括三部分：= ，为滚动轴承的宽度，查得指导书附录B可知6308轴承B=23mm为齿轮端面至箱体的内壁的距离，查指导书表5-2，通常可取=1015mm；为滚动轴承内端面的至减速器内壁的距离，轴承的润滑方式不同，的取值也不同，这里选油润滑方式，查指导书表5-2，可取=35mm，这里取=7.5mm，=5mm均由前面低速轴距离而确定，即 = =23+7.5+5+3 =38.5mm轴段的长度应包含三部分：=，为V带轮的内端面至轴承端盖的距离，查指导书表5-2，通常可取1520mm。部分为轴承端盖的厚度，查指导书表5-7(6308轴承 D=90mm，=49mm=72mm=38.5mm 设计项目 计算及说明 主要结果六 键的选择及强度校核（1）选择键的尺寸=8mm)，=1.2=1.28=9.6mm；部分则为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，轴承座孔的宽度=+510mm，为下箱座壁厚，应查指导书表5-3，这里取=8mm，、为轴承座旁联接到箱体外壁及箱边的尺寸，应根据轴承座旁连接螺栓的直径查表5-3，这里取轴承座旁连接螺栓=10mm，查表5-3得：=20mm、=16mm；为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面，一般可取两者的差值为510mm；故最终的=（8+20+16+6）=50mm,反算=（50-5-23）=22mm，=15+9.6+2=46.6mm 轴段的长度轴环的宽度b（一般b=1.4），=8.4mm 轴段长度由、的尺寸减去的尺寸来确定，=+-=7.5+5-8.4=4.1mm 轴段的长度L7应等于或略大于滚动轴承的宽度B,B=23mm，取=24mm 轴的总长度等于各轴段长度之和即 =+ =50+46.6+38.5+72+8.4+4.1+24 =243.6mm 低速轴上在段轴和段轴两处各安装一个键，按一般使用情况选择采用A型普通平键连接，查教材表选取键的参数，见表A-8 A-8段轴d1=42mmbh=12mm8mmL1=80mm段轴d4=58mmbh =16mm10mmL2=64mm键1：GB/T1096-79 键 128 键2：GB/T1096-79 键 1811=46.6mm=8.4mm=4.1mm=24mm=243.6mm 设计项目 计算及说明 主要结果（2) 校核键的强度七 选择轴承及计算轴承寿命（1） 轴承型号的选择（2）轴承寿命计算轴段上安装联轴器，联轴器的材料为铸铁，载荷性质为轻微冲击，查教材表6-3=5060MP 轴段上安装齿轮，齿轮的材料为钢，载荷性质为轻微冲击，=100120MPa 静联接校核挤压强度: 轴段：=60.59MPa ,计算应力略大于许用应力，因相差不大，可以用以确定的尺寸，不必修改 轴段：=43.2MPa 小于许用应力 合理 所以键连接强度满足要求 高速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为6308低速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为6311 高速轴： 高速轴的外端安装有带轮，中间安装有齿轮，要计算轴承的寿命，就要先求出轴承支座的支反力，进一步求出轴承的当量动载荷，然后计算轴承的寿命画出高速轴的受力图并确定支点之间的距离见