皮带输送机传动装置设计.doc

机械设计课程设计计算说明书课 程 名 称: 机械工程基础课程设计 题 目: 皮带输送机传动装置设计 学院(直属系): 电子科技大学成都学院 年级/专业/班: 2023级机械设计制造及其自动化5班 学 生 姓 名: 周犹彪 学 号: 指 导 教 师: 李世蓉 目录摘 要.3第一章 设计题目及重要技术说明.4 一、设计题目.4 二、重要技术说明内容.4第二章 结构设计.52.1传动方案拟定.52.2电动机选择.5 2.2.1电动机类型和结构的选择.5 2.2.2电动机容量选择.6 2.2.3拟定电动机转速.62.3拟定传动装置的总传动比和分派级传动比.82.4传动装置的运动和动力设计：.8 2.4.1运动参数及动力参数的计算.82.5 V带传动设计.10 2.6斜齿轮传动的设计.12 2.6.1斜齿圆柱齿轮传动.12 2.6.2齿面接触强度的计算.12 2.6.3齿根弯曲疲劳强度验算.15 2.7箱体结构设计.172.8轴的设计.182.8.1输入轴的设计.182.8.2输出轴的设计.252.9键的强度校核.31 2.9.1输入轴的键强度校核计算.31 2.9.2输出轴的键强度校核计算.32 2.10联轴器的选择.32 2.11滚动轴承设计.33 2.12润滑油及润滑方式的选择.34设计总结.35参考文献.35摘 要减速器原理减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置。此外，减速器也是一种动力传达机构，运用齿轮的速度转换器，将马达的问转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超过减速器额定扭矩。减速器的作用减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完毕，比较容易理解。减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器;按照传动的级数可分为单级和多级减速器;按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器;按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。齿轮减速器应用范围广泛，例如，内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比具有许多优点，可以合用于机械、冶金、矿山、建筑、轻工、国防等众多领域的大功率、大传动比场合，可以完全取代这些领域中的圆柱齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，因此，内平动齿轮减速器有广泛的应用前景。第一章 设计题目及重要技术说明一、 设计题目： 皮带输送机传动装置设计二、重要技术说明内容： 1、设计单级斜齿圆柱齿轮减速器2、工作条件： 使用年限年，工作为两班工作制，单向传动； 载荷有轻微振动； 卷筒转速允许误差为5%。 原始数据：输送带拉力F=3400N； 卷筒直径D=300mm； 卷筒转速n=60r/min。3、 规定完毕工作： 减速器装配图1张（原幅A2）； 轴类零件工作图1张（比例1:1）； 齿轮零件工作图1张（比例1:1）； 设计计算说明书1份； 计算及说明第二章 结构设计2.1传动方案拟定1、设计单级斜齿圆柱齿轮减速器2、工作条件：单向转动，轻微振动，连续工作，两班制，使用期限5年，卷筒转速允许误差为土5。 3、原始数据：输送带拉力F=3400N；卷筒直径D=300mm；卷筒转速n=60r/min。方案拟定：采用一级斜齿圆柱齿轮传动（传动比45），承载能力和速度范围大、传动比恒定、轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。同时由于弹性联轴器传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应本次设计转矩工况规定，结构简朴，成本低，使用维护方便。2.2电动机选择2.2.1电动机类型和结构的选择： 选择Y系列电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷 结果圆柱传动轮的重要性能参考至机械设计指导书P99-P100页重要参数：一级圆柱齿轮传动齿轮，斜齿传递效率：7级精度一般齿轮传动0.98单级传动传动比一般范围为45；V带传动比一般范围13。总的传动比范围415式鼠笼型三相异步电动机，其结构简朴，工作可靠，价格低廉，维护方便，合用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊规定的机械。 2.2.2电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：d总(kw)由式(2)：wFv/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000总 (KW)由电动机至运送带的传动总效率为：式中：，分别为V带传动，滚子轴承，斜齿轮传动，联轴器和卷筒的效率。取则：工作基座的功率 PW=Tn/9550=3.20Kw所以：电机所需的工作功率：Pd = PW/总 =3.25/0.84155 =3.80 (kw)2.2.3拟定电动机转速i总=415基座转速n=60r/mini总 * n=60*（415） =（240900）r/min则符合这一范围的同步转速有：750r/min，8级。电动机计算公式及传动效率引自机械设计指导书99页电动机技术数据引至设计指导书P263总=0.84155PW=3.20KwPd =3.80Kwi总 * n=60*（415）=（240900）r/min根据容量和转速，由相关手册查出合用的电动机型号：（如下表）方案型号额定功率电动机转速(r/min)堵转转矩最大转矩传动装置传动比同步转速满载转速总传动比减速器Y160M1-847507202.02.0124.8此选定电动机型号为Y112M-4，其重要性能：电动机重要外形和安装尺寸：基座号极数ABCDEFGHKABACADHDBBL160M4254210108421101237160153303252553852706002.3拟定传动装置的总传动比和分派级传动比：由选定的电动机满载转速和工作机积极轴转速n2.3.1可得传动装置总传动为i总=nm/n=720/60=12V带传动比初分派i1=2.5i2=i总/i1=4.8 （式中、i2分别为V带传动和斜齿圆柱齿轮传动的传动比）2.4传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，.以及，i2.为相邻两轴间的传动比，.为相邻两轴的传动效率，PIII.为各轴的输入功率 （KW），TIII.为各轴的输入转矩 （Nm）,nIII.为各轴的输入转速 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数2.4.1运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： 轴：= 为发动机满载转速 =720r/min 轴：= / =720/2.5=288 r/min III轴：= /i2=288/4.8=60 r/min IV轴：电动机技术数据引至设计指导书P263电动机的安装及外形尺寸引至指导书P265V带传动比i1=2.5斜齿圆柱齿轮传动比i2=4.8由指导书P99得到：1=0.962=0.983=0.984=0.99轴转数：=720r/minII轴转数：nII=288 r/minIII轴转数：nIII=60 r/minIV轴的转数：(2）计算各轴的输入功率：轴：轴： III轴： IV轴：（3） 计算各轴的输入转矩： 电动机输出电动机轴输入转矩为： Td=9550Pd/nm=95503.80/720=50.40 Nm 轴： = II轴： III轴： IV轴： 综合以上数据，得表如下:参数 轴号电动机轴I高速轴II低速轴III卷筒轴IV功率P/kw7202886060转速n/3.803.653.443.27转矩T/N*m50.40121.03547.53520.48传动比i2.54.81效率0.960.9410.952.5 V带传动设计（1） 拟定V带的型号kA=1.2 PC=KAP=1.24=4.8KW根据=4.8KW =720r/min,选择A型V带（表11.15）取。大轮的基准直径： 取（表11.3）。为带传动的弹性滑动 (2) 验算带速： 带速合适。（3）拟定V带基准长度和中心距：根据：可得应在之间，初选中心距=800mm带长：取(表11.4）。计算实际中心距：。（4）验算小带轮包角： 合适。（5） 求V带根数Z： 今得：传动比：由查表得，查表得：，由此可得：取Z=4根。（6）求作用在带轮轴上的压力：查表得q=0.10kg/m，故得单根V带的初拉力： 作用在轴上压力：。（7）拟定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径d1=140mm采用实心式结构。大带轮基准直径d2=355mm，采用腹板式结构。V=5.28m/sa=854.2mmZ=4根小带轮实心式结构大带轮腹板式结构2.6、斜齿轮传动的设计：2.6.1斜齿圆柱齿轮传动选定齿轮传动类型、材料、热解决方式、精度等级。 按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动，运送机为一般工作机器，速度不高，故选8级精度小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为40号钢调质，其硬度为HBCr=241286,取260HB，大齿应比小齿轮硬度低，选用45号钢调质，齿面硬度为229286HB，平均硬度240HB。2.6.2齿面接触疲劳强度的计算（1） 初步计算转矩齿宽系数（表12.13）估计 Ad=82（表12.16）初步计算许用接触应力 初步计算小齿轮分度圆直径 d1 Ad*mm 取 初步齿宽 b=d1*=1*70=70mm（2）校核计算圆周速度V V=1.06m/s6m/s齿数z，模数m，螺旋角取=27，大齿轮齿数=i1=4.8*27=130取（表12.3）和估计接近 精度等级 由表12.6 选8级精度 拟定各参数值 使用系数 =1.35（表12.9） 齿间载荷分派系数 =1.15（图12.9） 圆周系数 Ft=3457N=66.67N/mm 100N/mm=1.68 =由此可得：齿向载荷系数: =A+B=1.2载荷系数K：弹性系数：=189.8节点区域系数：=2.42 由图12.16重合度系数：=1.01 由式12.31，因螺旋角系数许用接触应力：=接触应力校核：=计算结果表白齿轮接触疲劳强度适宜，齿轮尺寸无需调整。(3)拟定传动重要尺寸：中心距a：实际分度圆d= 齿宽b： 积极轮：从动轮：2.6.3齿根弯曲疲劳强度验算：齿形系数（由图12.21）应力修正系数（由图12.22）重合度：（式12.18）=螺旋角系数（式12.36）（式12.35）齿间载荷分派系数： （ 由表12.10）齿间载荷分布系数（由图12.14），=1.36载荷系数K：K=*=3.69许用应力：=456Mpa=349Mpa验算：=254.7Mpa=253Mpa1.5S根据校核，V截面足够安全。对VI截面进行校核：轴材料为45号钢调质，由于，所以S=1.4-1.8所以，等效系数：截面VI上的应力应力集中系数安全系数弯曲安全系数扭转安全系数复合安全系数,S=4.671.5S根据校核，VI截面足够安全。对截面进行校核（运用第三强度理论）：弯曲正应力：扭转切应力：由于所以，通过校核，截面的安全足够。2.8.2输出轴的设计(1) 拟定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴环 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217286HBS轴的输入功率为=3.44 KW 转速为=60 r/min根据机械设计课本P314，并查表16-2，取c=110d=42.4mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=42.4*（1+5%）=44.5mm 所以，选d=45mm（3）拟定轴各段直径和长度从轴右起第一段，联轴器与轴通过键联接，查机械手册得右起第二段直径，轴肩高a=（0.07-0.1），根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的规定和箱体的厚度，取端盖的外端面与轴承的左端面间的距离为65mm，则取第二段的长度右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6011型轴承，其尺寸为dDB=559018，那么该段的直径为长度，考虑1.轴承宽度B=18mm 2.轴承润滑，选用套筒15mm 综上，长度取=33mm右起第四段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的宽度为70mm，则此段的长度为，由于要留出一点间隙便于安装，所以右起第五段，为轴环定位段。考虑轴肩，右起第六段，为滚动轴承和套筒的位置，所以，（4）计算齿轮受力 斜齿轮螺旋角 齿轮直径 大齿 大齿轮受力：转矩 圆周力 径向力Fr=Fttan/cos=1226.38N 轴向力（5）计算支承反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。平面的支反力： 垂直面的支反力：（6）画轴弯矩图 水平面弯矩图 见下图 垂直面弯矩图 见下图 合成弯矩图： 见下图 （7）画轴转矩图 轴受转矩 转矩图 见下图（8） 许用应力 许用应力值 用插值法由表16.3 =110Mpa，=65Mpa应力校正系数：a=0.59（9）画当量弯矩图：当量转矩：=0.59*547530=323042.7N*mm当量弯矩 在大齿轮截面处：=337465.29N*mm轴承处：=323042.7N*mm(10)校核轴径：齿根圆直径：=329.75mm轴径 (11)判断危险截面并验算强度 初步分析，,V,VI三个截面有较大的应力和应力集中。对V截面进行校核：轴材料为45号钢调质，由于，所以S=1.4-1.8所以，等效系数：截面V上的应力应力集中系数安全系数扭转安全系数1.5S根据校核，V截面足够安全。对VI截面进行校核：轴材料为45号钢调质，由于，所以S=1.4-1.8所以，等效系数：截面VI上的应力应力集中系数安全系数扭转安全系数1.5S根据校核，VI截面足够安全。对截面进行校核（运用第三强度理论）：弯曲正应力：扭转切应力：由于所以，通过校核，截面的安全足够。2.9键的强度校核公称直径bh/mm键长/mm键强度/30mm8745mm62.3Mpa125-150Mpa42mm12856mm32.75Mpa57mm161056mm96.06Mpa45mm14990mm71.15Mpa2.9.1 输入轴的键强度校核计算 输入轴与带轮处的键联接：轴径=30mm,查手册得：选用A型平键键87 GB/1096-2023键校核，=45mm,得，故键合适。 输入轴与齿轮处的键联接：轴径=42mm,查手册得：选用A型平键键128 GB/1096-2023键校核，=56mm,得，故键合适。2.9.2 输出轴的键强度校核计算 输出轴与齿轮处的联接：轴径=57mm,查手册得：选用A型平键键1610 GB/1096-2023键校核，=56mm,得，故键合适。 输出轴与联轴器处的联接：轴径=45mm,查手册得：选用A型平键键149 GB/1096-2023键校核，=90mm,得，故键合适。2.10 联轴器的选择选用弹性套柱销联轴器（GB/T-2023）所以，轴孔直径为45mm，选用LT7，Y型，L=110mm。2.11滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命=530016=24000小时1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=*Fr=1305N，轻微冲击，=1.2，引用机械设计P375（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值，寿命系数，球轴承=3，引用机械设计P375 （3）选择轴承型号查课程设计指导书表II-4.1，选择深沟球轴承6008，Cr=17000N由课本式18.7有预期寿命不够，可以两年过后更换一次，此轴承合格。2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=*Fr=980N，轻微冲击，=1.2，引用机械设计P375（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值，寿命系数，球轴承=3，引用机械设计P375 （3）选择轴承型号查课程设计指导书表II-4.1，选择深沟球轴承6011 Cr=30200N由课本式18.7有预期寿命不够，可以在两年后更换一次，此轴承合格。2.12润滑油及润滑方式的选择2.12.1滚动轴承的润滑轴承的润滑作用是减少摩擦和损失，同时有助于散热、防蚀和抗振延长轴承使用寿命。滚动轴承的润滑机重要是润滑油和润滑脂，一般可按轴承内径与转身的乘积值选取。已选的6008轴承的内径为40mm，已知转速n=288r/min，所以，采用润滑脂。已选的6011轴承的内径为55mm，已知转速n=60r/min，所以，采用润滑脂。2.12.2齿轮传动的润滑已知齿轮的圆周速度v=1.06m/s12m/s，通常采用浸油润滑和喷油润滑方式。浸入油中的深度约一个齿高，但少于10mm，不能过深，过深会变大运动阻力并使油温升高。箱体结构尺寸选择引至设