胶带式运输机传动装置设计教案资料.doc

胶带式运输机传动装置设计

精品文档

胶带式运输机传动装置设计
计算说明书

设计题目 胶带式运输机传动装置
学院专业 材料科学与工程学院 无机非金属专业
班 级 材料1408
学 号 5120141828
设 计 者 王振兴
辅导老师 曹剑
校 名 西南科技大学

2015年12月
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目 录

一． 电机的选择.............................................................................3
二、 确定传动装置的总传动比和分配传动比........4

三、 传动零件的设计计算........................5

四、减速器结构设计............................9

五、 轴的效核及计算............................9

六 键连接的选择和计算,.......................14

七，联轴器的选择..............................15

八，减速器的设计..............................15

九，设计小结..................................15

十，资料参考...................................
一、电动机的选择：
1、选择电动机的类型：
按工作要求和条件，选用三机笼型电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。
2、选择电动机容量 ：
电动机所需的功率为：
（其中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。）
传动效率分别为：
联轴器的效率
滚动轴承效率
闭式齿轮传动效率
链传动效率
卷筒效率
传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率只之乘积,即：

负载功率:

折算到电动机的功率为:

3、确定电动机转速：
卷筒轴工作转速为：

查表得：二级圆梯形齿轮减速器传动比,链传动传动比；减速器的总传动比，所以电机的可选范围为：。
则符合这一范围的同步转速有1500和3000 ，所以可供选择的的电机有：

序号
电动机型号
额定功率
满载转速
堵转转矩
最大转矩
质量
（kg）
额定转矩
额定转矩
1
Y112M-2
4
2890
2.2
2.3
45
2
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
43

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，可以选择的电机型号为 Y112M-2 ，其主要性能如上表的第 1 种电动机。

二、 确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、减速器的总传动比为：

2、分配传动装置传动比：

（式中为联轴器的传动比，为减速器的传动比，为链传动的传动比。）
取链传动的传动比
则减速器的传动比
3、按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由展开式曲线查得 ，则。
4、计算各轴的动力和动力参数
(1)各轴的转速
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
卷筒轴：
（2）各轴的输入功率
Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
卷筒轴：
Ⅰ-Ⅲ轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98.
(3)各轴的转矩
电动机的输出转矩：

Ⅰ轴：
Ⅱ轴：
Ⅲ轴：
卷筒轴：
Ⅰ-Ⅲ轴的输出转矩则分别为各轴的输入输入转矩乘轴承效率0.98.
运动动力参数计算结果整理于下表

轴名
功率 P/KW
转距T/N*M
转速n
r/min
转动比i
效率
输入
输出
输入
输出
电机轴

3.48

28.65
2890
1
0.99
Ⅰ轴
3.445
3.376
11.375
27.797
2890
Ⅱ轴
3.275
3.210
36.764
124.191
850
3.4
0.95
Ⅲ轴
3.113
3.051
147.831
378.958
200.9
4.23
0.95
卷筒轴
3.020
2.959
143.425
367.666
200.9
1
0.97
三、传动零件的设计计算
1、材料选择齿轮。
初选大小齿轮的材料均45钢，经调质处理。其硬度在210-250HBS，齿轮等级精度为8级。由于减速器要求传动平稳，所以用圆柱斜齿轮。初选。
2、计算高速级齿轮
（1）、查取教材可得： ， ， ，；

传动比由表查得各数据如下：
， ， ，取则
（2）、接触疲劳施用应力
查图可知： ；
则应力循环次数：

又查图可知： 则：

(3)、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数

(4)、确定 中心距

就尽量圆整成尾数为0或5,以得于制造和测量，所以初定。
(5)、选定模数、齿数、和螺旋角

一般，。初选，，则

由标准模数取 ，则

取
则
取

齿数比：
与的要求比较，误差为0.1% ，可用。于是

满足要求。
（6）、计算齿轮分度圆直径
小齿轮

大齿轮

（7）、齿轮宽度

圆整大齿轮宽度

取小齿轮宽度

（8）、校核齿轮弯曲疲劳强度
查表可知：； ； ；

根据、查表则有：；；；；

则

所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。

3、计算低速级齿轮
（1）、查取教材可得： ， ， ，；

传动比由表查得各数据如下：
， ， ，取则
（2）、接触疲劳施用应力
查图可知： ；
则应力循环次数：

又查图可知： 则：

(3)、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数

(4)、确定 中心距

就尽量圆整成尾数为0或5,以得于制造和测量，所以初定。
(5)、选定模数、齿数、和螺旋角

一般，。初选，，则

由标准模数取 ，则

取
则
取

齿数比：
与的要求比较，误差为2.3% ，可用。于是

满足要求。
（6）、计算齿轮分度圆直径
小齿轮

大齿轮

（7）、齿轮宽度

圆整大齿轮宽度

取小齿轮宽度

（8）、校核齿轮弯曲疲劳强度
查表可知：； ； ；

根据、查表则有：；；；；

则

所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。
所以齿轮的基本参数如下表所示:

名称
符号
公式
齿1
齿2
齿3
齿4
齿数

23
76
30
124
分度圆直径

46.464
153.535
60.6
250.5
齿顶高

2
2
3
3
齿根高

2.5
2.5
3.75
3.75
齿顶圆直径

50.464
157.535
66.6
254.5
齿根圆直径

43.964
151.035
56.85
246.75
中心距

100
155
孔径
b

齿宽

62
56
67
73

四、减速器结构设计

名称
符号
减速器型式及尺寸关系/mm
箱座壁厚

10
箱盖壁厚

10
箱盖凸缘厚度

15
箱座凸缘厚度

15
箱座底凸缘厚度

25
地脚螺钉直径

16
地脚螺钉数目

6
轴承旁联接螺栓直径

12
机盖与座联接螺栓直径

12
联接螺栓的间距

180
轴承端盖螺栓直径

8
视孔盖螺钉直径

6
定位销直径

8
、、到外箱壁距离

22、18、20
、至凸缘边缘距离

20、20
轴承旁凸台半径

13
凸台高度

50
外箱壁至轴承座端面距离

40
大齿轮顶圆与内箱壁距离

14
齿轮端面与内箱壁距离

13
箱盖、箱座肋厚
、
；
轴承端盖外径

112，120，140
轴承端盖凸缘厚度

10
轴承旁联接螺栓距离

113，147，155

五、轴的效核及计算：
（1）、计算轴的最小直径(查表取C=110)
Ⅰ轴:最小直径为
考虑到联轴器的内径,故最小直径取20 ㎜
Ⅱ轴:最小直径为
考虑到滚子轴承的内径,故最小直径取30 ㎜
Ⅲ轴:最小直径为㎜
考虑到滚子轴承的内径,故最小直径取45 ㎜
（2）轴的校核3
选材45钢，调质处理，其机械性能由表查=60MPa，=640MPa, =275MPa,=155MPa ,P=6.57KW, =328.522N.mm,
=36
联轴器的计算转距查表取=1.3，=1.3*328522=427078.6N.mm
选择联轴器为联轴器1为弹性柱销联轴器：型号如下
HL3联轴器 (GB 5014-85)，其工称转距为630N.m,
轴3的结构、尺寸如下图：

1、 求作用齿轮上的力：d=225.42mm, =349640N.mm

2、 求作用于轴上的支反力：
A、 水平支反力：
得 =1929N =930N
垂直面内支反力：

得=453N =604N
B、 作出弯距图
根据上述简图，分别求出水平面和垂直平面内各力产生的弯距：
=138972N.mm =32618N.mm =89392N.m
总弯距
=142749N.mm =165248N.mm
3、 作出扭距图
4、 作出计算弯距图
=267046N.mm
==142749N.mm
5、 校核轴的强度
=24.146MPa<[]故安全

六，精确校核轴的疲劳强度
（1） 、截面I左侧
抗弯截面模量按表中的公式计算
W==9113
抗弯截面模量 =18225
抗弯截面扭距为 =349640N.mm
截面上的弯曲应力 =7.052MPa
截面上的扭转切应力=19.18MPa
截面I左侧的弯距M为165240*（72-44）/72=64260N.mm
因 r/d=0.022 D/d=1.07查表得
由查表计算得，理论应力集中系数=2.2 =1.6
又查表得轴的材料敏性系数为=0.8
故效应力集中系数为
=1+（-1）=1.72
=1+（-1）=1.432
查表的尺寸系数=0.70 扭转尺寸系数=0.83
轴按磨削加工，得表现质量系数为==0.92
轴未经表面强化处理，即=1 计算综合系数值为
=/+1/-1=2.373
=/+1/-1=1.723
材料特性系数=0.1 =0.05
计算安全系数
=/（+）=16.436
=/（+）=9.116
=/=7.97>>S=1.5
故可知其安全。
（1） 截面II右侧
抗弯截面模量按表11.5中的公式计算
W=0.1=11059
抗扭截面模量 =0.2=22118
弯矩M为 M=1652401*=64260N.mm
截面II上的扭矩T=349640 N.mm 截面上弯曲切应力==5.811MPa
截面上的扭转切应力 ==15.808MPa
过盈配合处的/值，由手册可知/=0.8/ 于是得
/=2.457 /=1.966
轴按磨削加工，得表现质量系数为==0.92
故得综合系数为：
=/+1/-1=2.544
=/+1/-1=2.053
轴在截面4的左侧的安全系数为
=/（+）=18.602
=/（+）=9.325
=/=8.336>>S=1.5 故该轴在I右侧的强度也是足够的。又因本传动无大的瞬时过载及严重的应力循环对称性，故可略去静强度校核。
一、 轴承的选择和计算选择轴承
（1）、选择轴承
轴承1 深沟球轴承6005C (GB/T292-94)
轴承2 深沟球轴承 6008C (GB/T292-94)
轴承3 深沟球轴承 6009C (GB/T292-94)
（2）校核轴承（3轴）
深沟球轴承6005C 查手册得 =25800N =20500N =1981N =1116N

计算派生力系、，由表得s=0.5R
=0.5=9905N =0.5=558N
因+=1023> 故2边为紧边，所以
=+=1023N ==558N
计算当量动负荷
轴承I：=1023/20500=0.050 由表8.5得 =0.42
=1023/1116=0.52>由表8.5得=0.44 =1.32
=（+）=2222N 同理可得=1277.82<
轴承寿命=250000h>=23360h
寿命选用合乎要求。
六，键连接的选择和计算
根据轴的各个阶梯的直径和长度尺寸选取键的尺寸，查有关资料如下： 本减速器的工作条件为有轻度冲击载荷，选择键如下：
键名
国标
1 (联轴器)
键6X6 GB1096-79 A型
2（齿轮2）
键14X9 GB1096-79 A型
3（齿轮3）
键14X9 GB1096-79 A型
4（齿轮4）
键14X9 GB1096-79 A型
5（输出轴）
键10X8 GB1096-79 A型

查表的钢的静联接在时的许用应力[]=100~120MPa
校核键1 ==12.54MPa〈 []
校核键2 ==12.41 MPa〈[]
校核键3 ==24.04 MPa〈[]
校核键4 ==10.1 MPa〈[]
校核键5 ==29.03 MPa〈[]
校核键6、7 ==46.95 MPa〈[]
所以所有键均符合设计要求，可用。
七，联轴器的选择
考虑到电动机转轴直径、轴的最小直径、传动转矩选取联轴器
联轴器1为弹性柱销联轴器：型号如下
HL2联轴器 (GB 5014-85)
公称转矩T=315N/m 额定转速 n=5600r/min
质量 5Kg D=120㎜
联轴器2为弹性柱销联轴器：型号如下
HL3联轴器 (GB 5014-85)
公称转矩T=630N/m 许用转速 n=5000r/min
质量 8g D=160㎜
八，减数器的润滑方式和密封类型的选择
1、 减数器的润滑方式：飞溅润滑方式
2、 选择润滑油：工业闭式齿轮油（GB5903-95）中的一种。
3、 密封类型的选择：密封件：毡圈1 30 JB/ZQ4606-86
毡圈2 40 JB/ZQ4606-86
十一、设计小节
通过课程设计二级减速器，让我们更为系统地认识了解了机械设计的 全 过程，增强了我们对机械行业的深入了解。课程设计的优点：可以让我 们提前了解设计的全过程，及及时了解我们的不足，可以及时改进。
十二、参考资料
1、 机械设计/杨明忠，朱家诚主编 编号 ISBN 7-5629-1725-6
武汉理工大学出版社 2006年6月第2次印刷。
2、 机械设计课程设计手册/吴忠泽，罗圣国主编 编号ISBN7-04-005841-3
高等教育出版社 2003年8月第7次印刷。
3、 机械设计课程设计/王大康，卢颂峰主编 编号ISBN 7-5639-0880-3
北京工业大学出版社 2000年2月第1次出版。