带式运输机传动装置的课程设计.pdf
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1、.机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书设计题目 带式运输机传动装置的设计 机械工程学院 院(系)农业机械化及自动化 专业年级 2010 设计者 指导教师 年 月 日宁宁 夏夏 大大 学学1目录目录1 传动方案的分析论证.41.1 传动装置的组成.41.2 传动装置的特点.41.3 确定传动方案.41.4 传动方案的分析.42.电动机的选择.42.1 选择电动机的类型.42.2 选择电动机的功率.42.3 确定电动机的转速.53.传动比的计算及分配.53.1 总传动比.53.2 分配传动比.54.传动装置运动及动力参数计算.64.1 各轴的转速.64.2 各轴的功率.64.3 各轴的转矩
2、.65.减速器的外传动件的设计.75.1 选择 V 带型号.75.2 确定带轮基准直径.75.3 验算带的速度.75.4 确定中心距和 V 带长度.75.5 验算小带轮包角 .85.6 确定 V 带根数.85.7 计算初拉力.85.8 计算作用在轴上的压力.85.9 带轮结构设计.86.高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算.96.1 选择材料、热处理方式和公差等级.96.2 初步计算传动的主要尺寸.96.3 确定传动尺寸.106.4 校核齿根弯曲疲劳强度.126.5 计算齿轮传动其他几何尺寸.137.低速级直齿圆柱齿轮的设计计算.147.1 选择齿轮的材料.147.2 确定齿轮许用应力.147.3 计
3、算小齿轮分度圆直径.157.4 验算接触应力.157.5 验算弯曲应力.167.6 计算齿轮传动的其他尺寸.167.7 齿轮作用力的计算.178 中间轴的设计计算.178.1 已知条件.1728.2 选择轴的材料.188.3 初算轴径.188.4 结构设计.188.5 键连接.208.6 轴的受力分析.208.7 校核轴的强度.228.8 校核键连接的强度.228.9 校核轴承寿命.229.高速轴的设计与计算.239.1 已知条件.239.2 选择轴的材料.239.3 初算最小轴径.239.4 结构设计.249.5 键连接.269.6 轴的受力分析.269.7 校核轴的强度.289.8 校核键
4、连接的强度.299.9 校核轴承寿命.2910.低速轴的设计与计算.3010.1 已知条件.3010.2 选择轴的材料.3010.3 初算轴径.3010.4 结构设计.3010.5 键连接.3210.6 轴的受力分析.3210.7 校核轴的强度.3410.8 校核键连接的强度.3410.9 校核轴承寿命.3511 润滑油与减速器附件的设计选择.3511.1 润滑油的选择.3511.2 油面指示装置.3511.3 视孔盖.3611.4 通气器.3611.5 放油孔及螺塞.3611.6 起吊装置.3611.7 起盖螺钉.3611.8 定位销.3612 箱体结构设计.3713 设计小结.3814 参
5、考文献.38附:装配图与零件图3设计任务设计任务带式运输机传动装置的设计。已知条件:1运输带工作拉力 F=2 kN;2运输带工作速度 v=1.1 m/s;3滚筒直径 D=300 mm;4滚筒效率j=0.96(包括滚筒与轴承的效率损失);5工作情况:两班制,连续单向运转,载荷较平稳;6使用折旧期:8 年;7工作环境:室内,灰尘较大,环境最高温度 35;8动力来源:电力,三相交流,电压 380/220V;9检修间隔期:4 年一次大修,2 年一次中修,半年一次小修;10制造条件与生产批量:一般机械厂制造,小批量生产。图 1动力及传动装置DvF4设计计算及说明结果1.传动方案的分析论证传动方案的分析论
6、证机器通常是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。其中传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它通常具备减速(或增速)、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递与分配的作用。1.1 传动装置的组成:传动装置的组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。1.2 传动装置的特点:传动装置的特点:齿轮相对于轴承的位置不对称,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。1.3 确定传动方案:确定传动方案:合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求,还要与工作条件相适应。同时,还要求工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护方便、工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求是比较
7、困难的。因此,要分清主次,首先满足重要要求,同时要分析比较多种传动方案,选择其中既能保证重点,又能兼顾其他要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。初步确定传动系统总体方案为二级展开式圆柱齿轮减速器,设计图如下:23541IIIIIIIVPdPw图一:传动系统总体方案设计图1.4 传动方案的分析传动方案的分析:结构简单,采用带传动与齿轮传动组合,即可满足传动比要求,同时由于带传动具有良好的缓冲,吸振性能,适应大起动转矩工况要求,成本低,使用维护方便。2.电动机的选择电动机的选择2.1 选择电动机的类型选择电动机的类型根据用途选用 Y(IP44)系列一般用途的全封闭式自冷式三相异步电动机2.2
8、选择电动机的功率选择电动机的功率由已知条件可知,传送带所需的拉力 F=2KN,传输带工作速度 v=1.1 m/s,故F=2000N5输送带所需功率为=2.2KWwP1000Fv由【2】表 1-7 查得滚筒效率=0.96,轴承效率=0.99,联轴器效滚轴承率=0.99,带传动的效率=0.96,齿轮传递效率 =0.97。联带齿轮电动机至工作机之间传动装置的总效率为=0.824642 总带联轴承齿轮滚电动机总的传递效率为=2.66kw0Pwp总查2表 12-1,选取电动机的额定功率为=3KWedp2.3 确定电动机的转速确定电动机的转速由已知,滚筒的直径为 D=300mm,工作速度为 v=1.1 m
9、/s,所以输送带带轮的工作转速为=70wn1000*60*vDr/minV 带传动比=24,二级减速器常用的传动比为=840i带i内总传动比的范围=*=16160i总i带i内电动机的转速范围为=*=112011200 0ni总wnr/min查2表 12-1,符合这一转速的范围的电动机同步转速有 1500,3000三种,初选 1500,满载转速=1420r/minr/minr/minmn型号 Y100L2-4 的电动机。r/min3.传动比的计算及分配传动比的计算及分配3.1 总的传动比总的传动比=20.28i总mwnn142070r/minr/min3.2 分配传动比分配传动比根据带传动比范围
10、,取 V 带传动比为=2.46,则i带减速器的传动比为 i=8.23ii总带=2200KWwP=0.96总=0.82460P=3000KWedP=70wnr/min=1420mnr/min=20.28i总r/min=2.46i带i=8.23=3.3i高6高速级传动比为=3.273.39。取=3.3i高(1.31.4)*ii高低速级传动比为=2.49i低ii高8.233.34.传动装置运动及动力参数计算传动装置运动及动力参数计算4.1 各轴的转速各轴的转速轴(高速轴)011420/min577.23/min2.46nnrri带轴(中间轴)12577.23/min174.91/min3.3nnrr
11、i高轴(低速轴)23174.91/min70.24/min2.49nnrri低轴(滚筒轴)370.24/minwnnr4.2 各轴的功率各轴的功率轴(高速轴)=*=0.96*2.66kw=2.55kw1p带0p轴(中间轴)=*=0.99*0.97*2.55kw=2.45kw2p轴承齿轮1p轴(低速轴)=*=0.45*0.99*0.97kw=2.35kw3p齿轮轴承2p轴(滚筒轴)=*=0.99*0.99*2.35kw=2.31kwwp4p联轴承3p4.3 各轴的转矩各轴的转矩电动机轴 =9550*=9550*=17.890T00Pn2.661420N mN m轴(高速轴)=9550*=9550
12、*=42.191T11pn2.55577023N mN m轴(中间轴)=9550*=9550*=133.772T22pn2.45174.91N mN m=2.49i低1577.23/minnr2174.91/minnr370.24/minnr70.24/minwnr=2.55kw1p=2.45kw2p=2.35kw3p=2.31kwwp=17.890TN m=42.191TN m=133.772TN m7轴(低速轴)=9550*=9550*=319.513T33pn2.3570.24N mN m轴(滚筒轴)=9550*=9550*=314.074Twwpn2.3170.24N mN m表一表一
13、 传动装置各轴主要参数计算结果传动装置各轴主要参数计算结果轴号输入功率 P/kW转速 n/(r/min)转矩 T/N m传动比 i电动机轴2.66142017.89轴(高速轴)2.55577.2342.19轴(中间轴)2.45174.91133.77轴(低速轴)2.3570.24319.51轴(滚筒轴)2.3170.24314.07=2.46i带=3.3i高=2.49i低5.减速器的外传动件的设计减速器的外传动件的设计5.1 选择选择 V 带型号带型号 考虑到在和变动较小,查【1】表 7-5 得工作情况系数=1.1,则AK=*=1.1*2.66kw=2.93kwdpAK0p根据=1420r/m
14、in,=2.93kw,由【1】图 7-17 选择 A 型普通 V 带。nmdp5.2 确定带轮基准直径确定带轮基准直径由【1】图 7-17 可知,A 型普通 V 带推荐小带轮直径=80100,选小1D带轮=100mm,则大带轮直径为1D=*=2.46*100mm=246mm,由【1】表 7-7,取=250mm。2Di带1D2D5.3 验算带的速度验算带的速度=7.45m/s25m/sv带10n60 1000D100 142060 10005.4 确定中心距和确定中心距和 V 带长度带长度根据 0.7(+)mm=245mm 155.51205.6 确定确定 V 带根数带根数查【1】表 7-9=0
15、.95,由表 7-3 得,=1.11,由表 7-10 得,KlK=0.17,由表 7-8,得=0.630p0pz=3.4700()dlpppKK2.93(0.630.17)0.95 1.11取整 z=45.7 计算初拉力计算初拉力由【1】表 7-11 查得 V 带单位长度质量 m=0.1kg/m,则单根 V 带张紧力=0F22.5500mvdpKzvK带()+=500()+0.1=103.97N2.934 7.452.50.950.9527.455.8 计算作用在轴上的压力计算作用在轴上的压力Q=2zsin=24103.7sin=813.3N0F277.9=350mm0a=1250mmdLa=
16、342.08mm=1155.5120合格z=4=103.97N0FQ=813.3N95.9 带轮结构设计带轮结构设计小带轮采用实心质,由【1】表 7-4,e=150.3,=9,取 f=10.在minf【2】表 12-5 查得=28mm0D轮毂宽:=(1.52.0)=4256mm,初选=50mmL带轮0DL带轮轮缘宽:=(z-1)*e+2f=65mmB带轮大带轮采用孔板式结构,轮缘宽可与小带轮相同,轮毂宽可与轴的结构设计同步进行。6.高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算6.1 选择材料、热处理方式和公差等级选择材料、热处理方式和公差等级考虑到带式运输机为一般机械,故大、小齿轮
17、均选用 45 钢,小齿轮调质处理,大齿轮正火处理,由【3】表 8-17 的齿面平均=236,1HBW=190HBW,HBW-=46HBW,在 3050HBW 之间。选用 8 级2HBW2HBW精度6.2 初步计算传动的主要尺寸初步计算传动的主要尺寸因为平均硬度小于 350HBW,则齿轮为软面闭式传动,故按齿轮接触强度进行设计(外啮合)。213121 EHdHZ Z Z ZkT udu(1)小齿轮传递的转矩为=42190N*mm1T(2)初选=1.2,由【3】表 8-18 得=1.1kd(3)由【3】表 8-19 得弹性系数=189.8EZ(4)初选=12,由【3】图 9-2 查得 查得节点系数
18、=1.72。HZ(5)齿轮的传动比为 u=3.3,初选=23,则=u*=3.3*23=75.9,取整1Z2Z1Z45 钢小齿轮调质处理大齿轮正火处理8 级精度=231Z=75.92Z10数 76,则端面重合度为=1.88-3.2*()cos=1.66 轴向重合度1211ZZ为=0.318*=1.71 d1Ztan(6)由3图 8-3 查得 重合度系数=0.775Z(7)由3图 11-2 查得 螺旋角系数=0.99Z(8)许用接触应力可用下式计算=Hlim*NHHZS计算=2HBW+69=2*236+69=541MPalim1H =2HBW+69=2*190+69=449 MPalim2H大小齿
19、轮的应力循环次数为=60*a=60*577023*2*8*365*8=1.618*h1N1nhL910=4.903*h2N1Nu91.618*103.3810由【3】图 8-5 查得 寿命系数=1.0,=1.051NZ2NZ取安全系数=1.0HS则小齿轮的许用接触应力为 =541 MPa1 Hlim1*NHHZS大齿轮的许用接触应力为 =471.45 MPa2 Hlim2*NHHZS故=472 MPamin H初算小齿轮的分度圆得1td213121 EHtdHZ Z Z ZkT udu =232 1.2 42190(3.3 1)189.8 2.46 0.775 0.99()1.13.3472
20、=41.03mm=541 MP1 H=471.45 MPa2 H=472 MPamin H41.03mm1td 116.3 确定传动尺寸确定传动尺寸计算载荷系数 查得使用系数=1.0AKv=1.24m/s11*n60*1000td41.03*577.2360*1000由3图 8-6 查得 齿间载荷分配系数=1.05vK由3图 8-7 查得 齿向载荷分配系数=1.21K由3表 8-22 查得 齿间载荷分配系数=1.2K载荷系数 k=*=1.*1.05*1.21*1.2=1.52KKvKAK对进行修正,因与 k 有较大的差异,故需对由计算出的进行修正1tdkk=*=41.03*=44.39mm1d
21、1td3kk31.521.2确定模数=1.89 取整=2nm11*cosdznm中心距 =101.21mm 圆整=100mm1a122coszz23762cos121a螺旋角为=arcos=8.1121*()2nmzza因 值与初选值相差较大,故对与 有关的参数进行修正,由【3】图9-2 查得,=2.48HZ端面重合度系数=1.88-3.2,()cos=1.681211ZZ轴向重合度为=0.318=1.37 d1Ztan由【3】图 8-3 查得 重合度系数=0.774Z由【3】图 11-2 查得 螺旋角系数=0.992Z213121*EHtdHZ Z Z ZkTuduK=1.52=100mm1
22、a 44.66mm1td 12 =232*1.52*42190(3.3 1)189.8*2.48*0.774*0.992*()1.13.3472 =44.66mm精确计算圆周速度为v=1.35m/s11*n60*1000td44.6*577.2360*1000由图 8-6 查得 动载荷系数=1.09vKk=*=1.0*1.08*1.21*1.2=1.58KKvKAK=*=*=45.24mm1d1td3kk31.581.2=1.95,取标准值=2nm11*cosdznm=mm=46.46mm1d1*cosnmz2*23cos8.1=mm=116.68mm2d1*cosnmz2*76cos8.1b
23、=*=1.1*46.46=50.11mm,取整=50mmd1d2b=+(510)mm 取=60mm1b2b1b6.4 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度齿根的疲劳强度条件12*FFSBFnk TY Y Y Yb md其中 k=1.52,=42190Nmm,=2,=46.46mm,b=50mm1Tnm1d齿形系数 和应力修正系数,当量齿数为FYSY=23.701vZ13cosz323cos12=78.322vZ23cosz376cos12=2nm=46.46mm1d=116.68mm2d=50mm2b=60mm1b13由3图 8-8 查得=2.68,=2.25FYSY由3图 8-9 查得=
24、1.57,=1.761SY2SY由3图 8-10 查得 重合度系数=0.72Y由3图 11-3 查得 螺旋角系数=0.93Y许用弯曲应力 lim*NFFFYS由3表 8-11 查得 弯曲疲劳极限应力为=1.8HBS=425MPalim1F=1.8HBS=342 MPalim2F由3图 8-11 查得 寿命系数=11NY2NY由3表 8-20 查得 安全系数=1.6FS=265.6MPa1lim11*NFFFYS=213.8MPa2lim22*NFFFYS111112*FFSnk TY Y Y Yb md=2*1.58*42190*2.68*1.57*0.72*0.9350*2*45.24 =8
25、3.03 MPa,则 1F1 F=2F22111*SFFSFY YY Y=83.03*2.25*1.762.68*1.57=78.14 MPa 2 F6.5 计算齿轮传动其他几何尺寸计算齿轮传动其他几何尺寸满足齿根弯曲疲劳强度14端面模数 =2.02015tmcosnm2cos8.1齿顶高 =1*2=2ah*ahnm齿根高 =()=(1+0.25)*2=2.5mmfh*ahcnm全齿高 h=+=2+2.5=4.5mmahfh顶隙 c=0.285*2=0.5 *nc m齿顶圆直径=1ad1246.462*250.46adh 222153.532*2157.53aaddh齿根圆直径 11222(4
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