2022年机械设计方案之带式运输机传动装置的设计方案 .pdf

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1、- 1 - / 33 一带式运输机传动装置的设计- 4 - 二原动机的选择 - 4 - 三传动方案设计 - 6 - 四传动装置总体设计 - 6 - 1计算总传动比及分配各级传动比- 6 - 2计算各轴的功率和转矩- 7 - 五.轴径的初算 - 8- 1.大轴的计算 - 8 - 2.小轴的计算 - 8 - 六.设计带传动 - 8- 七大小齿轮的选择与设计-11- 1.材料及确定许用应力 - 11 - 2.按齿面接触强度设计 - 12 - 3.验算轮齿的弯曲强度 - 13 - 4.齿轮的圆周速度 - 13 - 5.小齿轮的结构设计 - 13 - 6.大齿轮的结构设计 - 14 - 八减速器各轴结构

2、设计-15 - 一.从动轴的设计 - 15 - 1.初步确定轴的尺寸进行轴的结构设计：- 16 - 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 33 页- 2 - / 33 2计算作用在轴上的力：- 16 - 3选择联轴器型号： - 16 - 4初选轴承选择 - 17 - 5.确定轴的轴向尺寸 - 17 - 6.轴承端盖的选择 -17- 二.主动轴的设计 . - 18 - 1.受力分析 - 18 - 2.确定轴上零件的位置与固定方式. - 18 - 3.初步确定轴的尺寸进行轴的结构设计- 19 - 4.确定轴的径向尺寸 - 19 -

3、 5.确定轴的轴向尺寸 - 19 - 6.轴承端盖的选择 - 20 - 九.输入轴和轴承的校核 -21- 1.求垂直面的支座反力 - 21 - 2.绘制垂直面弯矩图 - 21 - 3.绘制水平面弯矩图 - 21 - 4.轴传递的转矩的弯矩图 - 21 - 5.求危险截面的当量弯矩 - 22 - 6.计算危险截面处轴的直径- 22 - 7.滚动轴承的选择及校核计算- 23 - 十输出轴和轴承的校核-23 - 1.求垂直面的支座反力 - 24 - 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 33 页- 3 - / 33 2.求水平面的支

4、座反力 - 24 - 3.F力在支点产生的支撑反力- 24 - 5.绘制水平面弯矩图 - 24 - 6.F力产生的弯矩图 - 24 - 8.求危险截面的当量弯矩 - 25 - 9.计算危险截面处轴的直径- 25 - 10.滚动轴承的选择及校核计算- 26 - 十一.键联接的选择及校核计算. - 27 - 一根据轴径的尺寸选定键- 27 - 二.键的强度校核 . - 27 - 1.大带轮处的键 - 27 - 2.大齿轮与轴上的键 . - 27 - 3.联轴器处的键 - 28 - 十二.减速器箱体、箱盖及附件的设计计算. - 28 - 十三.润滑与密封 . - 32 - 小结- 33 - 十四参考

5、文献 - 34 - 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 33 页- 4 - / 33 一带式运输机传动装置的设计已知条件：1.工作条件：单班制，十年一大修，传动平稳2.运输机工作拉力 F=1.8KN 3.运输带工作速度 V=1.2m/s 4.卷筒直径 D=400mm 二原动机的选择1. 工作现场有三相交流电源，因无特殊要求，一般选用三相交流异步电动机。最常用的电动机为Y 系列鼠笼式三相异步交流电动机，其效率高，工作可靠，结构简单，维护方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。本装置的工作场合属一般情

6、况，无特殊要求。故采用此系列电动机。2.选择电动机的功率工作机所需功率 Pw=故Pw= 2.16 kw 工作机实际需要的电动机输出功率Pd=其中查表得：为联轴器的效率为 0.98 为8级精度的一般齿轮的传动效率为0.97 为V带轮的传动效率为 0.96 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 33 页- 5 - / 33 为球轴承的效率为 0.99 平带无压紧轮的开式传动效率0.98 故Pd=2.464 KW 3.选择电动机的转速 r/min 查表得： V带传动其传动比常用值 i1为 2-4 圆柱齿轮其传动比常用值i2为3-5

7、故电动机的转速大致范围为：r/min r/min 故对Y系列电动机来说可选择同步转速为1500r/min.1000r/min和750r/min 但由于 750r/min的电动机价格比较高 .若选择 1500r/min则减速器的体积会过大，故选择转速为 1000r/min的。电动机的主要技术数据电动机型号额定功率kw）满载转速传动比i电动机轴2.464 24.5 960 3.8 1 轴2.365 89.4 252.6 4.409 2 轴2.272 378.5 57.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 33 页- 8 - /

8、 33 五.轴径的初算1.大轴的计算选择轴的材料为 45钢P=2.272KW n=57.3r/min查表得有键槽时直径增大 3%5% 即 d 39.4mm 2.小轴的计算选择轴的材料为 45crP=2.365KW n=252.6r/min查表得 c=100 有键槽时直径增大 3%5% 即 d 22.13mm 六.设计带传动由电动机的型号 Y132S-6可知其外伸毂轮直径 D=38mm 其输入功率 P为2.464KW 转速n=960 r/min 1. 计算功率 PC 查表得 KA=1.1故PC=KAP=1.1 2.464=2.71 KW 1 1 工作机轴2.204 367.2 57.3 精选学习

9、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 33 页- 9 - / 33 2. 选择V带型号选择窄 V带 根据PC=2.71 KW n=960 r/min查表得选择 A型带3. 求大小带轮的基准直径 d2 d1 查表得 d1不小于75mm 现取 d1=100mmd2=mm查表得取 d2=375 mm 4. 验算带速 V m/s在5 25 m/s之间 故合适5. 求V带基准长度 Ld和中心距 a 初步选取中心距 a= d2+d1=375+100=475 mm 取500 mm 符合0.7d2+d1）2d2+d1）求带长 L0=2a0+n=45+

10、10=55mm 故 L=L1+L2+L3+L4+L5+l6=335mm 设计的形状和尺寸如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 33 页- 18 - / 33 二.主动轴的设计1.受力分析已知：分度圆直径，初步估算轴的直径：材料为 45cr 钢, 调质处理计算作用在轴上的力：右端轴受到的压力F=FQ=907.2N 2.确定轴上零件的位置与固定方式考虑到减速器主动轴和从动轴上齿轮的正确啮合，故将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置且跨距相等。由于齿轮的分度圆直径比较小故将轴做成齿轮轴，轴向定位和固定，两端轴承靠挡油环实现轴向定

11、位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 33 页- 19 - / 33 3.初步确定轴的尺寸进行轴的结构设计轴的大概形状如下：4.确定轴的径向尺寸初步选取可同时承受径向力与轴向力的深沟球轴承，选择6208 深沟球轴承轴承，其尺寸为故， 由 大 带 轮 的 孔 径ds=30mm可 得d1=30mm,d2=35mm 5.确定轴的轴向尺寸考虑到减速器主动轴和从动轴上齿轮的正确啮合轴承支撑距离相等因素。其中挡油环厚度取m=20mm 故L7=L3=B+m=18+20=38mm,由

12、齿轮的宽度 b=60mm 得 L5=60mm ，考虑到齿轮 的 正 确 啮 合 ， 由 从 动 轮 两 轴 承 之 间 的 跨 距可 得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 33 页- 20 - / 33 6.轴承端盖的选择其轴承端盖同样选择凸缘式轴承端盖查表得：端盖上螺钉的个数为4 螺钉直径d3=8mm e=1.2d3=9.6mm. 端盖处密封件的选择，选择半粗羊毛毡由于查表得能满足要求的选择：毡圈40.其中装毡圈的沟槽尺寸B=20mm, 毡圈厚度B1=8mm b=7mm d1=39mm 螺钉直径d3=8mm, D0=D+

13、2.5d3=100mm,D2=D0+2.5d3=120mm,d0=d3+1=9mm其中轴承端盖的材料选择铸铁且 e+m=46mm 同时考虑到轴承端盖上螺钉的拆装问题故轴承端盖和大带轮 之 间 的 间 隙n 3.54d3=3.5 84 8=2832mm取n=34mm 故L2=e+m+n=46+34=80mm,由带轮的宽度B=50mm, 为了保证带轮的轴向固定故取L1=48mm 故 L=L1+L2+L3+L4+L5+l6+L7=48+80+38+16+60+16+38=296mm 设计的形状和尺寸如下：九.输入轴和轴承的校核已知：作用在齿轮上的圆周力Ft=2980N 径向力 Fr=1084.6N

14、右端中轴受到的压力F=FQ=907.2N 且其方向与 Fr 同向，其中两轴承之间的距离L=150mm,K=114mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 33 页- 21 - / 33 1.求垂直面的支座反力F1v+F2v=Fr+F 带入数据计算得F1v=-147.2N F2v=2139N 1. 求水平面的支座反力2.绘制垂直面弯矩图3.绘制水平面弯矩图4.轴传递的转矩的弯矩图T=89.4N.m 5.求危险截面的当量弯矩a-a 处水平面和垂直面的和弯矩其当量弯矩为如果认为轴的扭切应力是脉动循环的变应力，取折合系数中=0.6

15、 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 33 页- 22 - / 33 6.计算危险截面处轴的直径轴的材料选用 45cr 钢，调质处理查表得故该轴的设计合理，满足强度要求7.滚动轴承的选择及校核计算根据条件单班制，十年一大修可得轴承的预计寿命1. 由初选轴承的型号为： 6208 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 33 页- 23 - / 33 查表可知 d=40mm 外径 D=80mm 宽度 B=18mm 基本额定动载荷 cr=29.5KN极限转速 n

16、=8000r/min已知转速 n=252.6r/min 取轴承径向载荷大的一个故轴受径向载荷P=2607N 故其可以达到的寿命为21000 故能满足使用要求十输出轴和轴承的校核已知：作用在齿轮上的圆周力Ft=2980N 径向力 Fr=1084.6N 右端中轴受到的压力F=FQ=907.2N 其中两轴承之间的距离L=150mm,K=114mm 1.求垂直面的支座反力F1v=F2v=520带入数据计算得2.求水平面的支座反力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 33 页- 24 - / 33 3.F力在支点产生的支撑反力4.绘制

17、垂直面弯矩图5.绘制水平面弯矩图6.F力产生的弯矩图a-a 面7.轴传递的转矩的弯矩图T=378.5N.m 8.求危险截面的当量弯矩a-a 面最危险其当量弯矩为如果认为轴的扭切应力是脉动循环的变应力，取折合系数中=0.6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 33 页- 25 - / 33 9.计算危险截面处轴的直径轴的材料选用 45cr 钢，调质处理查表得考虑到键槽对轴的削弱将d 值增大 5%故D=37.8x1.05=39.7mm 故该轴的设计合理，满足强度要求精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

18、 - - - - - - -第 25 页，共 33 页- 26 - / 33 10.滚动轴承的选择及校核计算根据条件单班制，十年一大修可得轴承的预计寿命由初选轴承的型号为： 6210 查表可知 d=50mm外径D=90mm基本额定动载荷 cr=35KN极限转速 n=8000r/min由于轴承受水平和垂直方向的力相等只有外力F 对它们的作用力不同且与直接相加算得轴承的径向力=5002N 故轴受径向载荷P=5002N 故其可以达到的寿命为21000 故能满足使用要求十一.键联接的选择及校核计算一根据轴径的尺寸选定键1.高速轴与 V 带轮联接的键为：键 8 7 36 GB/T 1096-2003 2

19、.大齿轮与轴连接的键为：键 16 10 56 GB/T 1096-2003 3.轴与联轴器的键为：键 128 80 GB/T 1096-2003 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 33 页- 27 - / 33 二.键的强度校核1.大带轮处的键根据轴的直径选择：键8 7 36 GB/T 1096-2003 b h=87,L=36, 则 l=L-b=28mm 转矩 T=89.3N.m 故挤压强度为：小于 125150MPa= p因此挤压强度足够2.大齿轮与轴上的键根据轴的直径选择：键16 56 GB1096-79 b h=

20、1610,L=56, 则 l=L-b=40mm, 转矩 T=378.5 N.m 故挤压强度为：小于125150MPa= p因此挤压强度足够3.联轴器处的键根据轴的直径选择：键12 80 GB1096-79 b h=128,L=80, 则 l=L-b=68mm, 转矩 T=367.2 N.m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 33 页- 28 - / 33 故挤压强度为：小于箱座壁厚=0.025a+1=0.025 162.5+1= 5.025 因为壁厚要8 故取=8mm (2箱盖壁厚 =0.02a+1=0.02 162.5

21、+1= 4.25mm 因为壁厚要8 故取=8mm (3箱盖凸缘厚度b1=1.5=1.5 8=12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 33 页- 30 - / 33 (4箱座凸缘厚度 b=1.5=1.5 8=12 (5箱座底凸缘厚度 b2=2.5=2.5 8=20 (6地脚螺钉直径 =0.036a+12= 0.036 162.5+12=17.85( 取 18 (7)地脚螺钉数目 n=4 (因为 a (8轴承旁连接螺栓直径= 0.75 =0.75 18= 13.5 ( 取 14 (9盖与座连接螺栓直径=(0.5-0.6 =0

22、.55 18=9.9 ( 取 10 (10连接螺栓的间距L=150-200 取 150mm (11轴承端盖螺钉直=(0.4-0.5=0.4 18=7.2( 取 8 (12检查孔盖螺钉=(0.3-0.4=0.3 18=5.4 ( 取 6 (13定位销直径 d=(0.7-0.8=0.8 10=8 (14. 至外箱壁距离 C1 查表得分别为： 24.27.16 (15 . 至凸缘边缘的距离c2 查表得分别为22.21.14 (16凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取45mm (17外箱壁至轴承座端面的距离C1C2齿轮顶圆与内箱壁间的距离：9.6 mm 取 15mm (19齿轮端

23、面与内箱壁间的距离取24mm (20箱座肋厚 取 8mm (21轴承端盖外径从动轴的： D2=D+5d3=90+40=130mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 33 页- 31 - / 33 主动轴的： D2=D+5d3=80+40=120mm 总结列表如下：减速器箱体用HT200 制造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。铸造箱体多用于批量生产。箱体主要结构尺寸名称数值(mm 箱座壁厚1=8 箱盖壁厚=8 箱体凸缘厚度b=12 b1=12 b2=20 加强肋厚m=7 m1=7 地脚螺钉直径18 地脚螺钉数

24、目n=4 轴承旁联接螺栓直径M14 箱盖、箱座联接螺栓直径M10 观察孔盖螺钉直径M6 df、d1、d2至箱外壁距离dfC1= 24 d127 d216 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 33 页- 32 - / 33 df、d1、d2至凸缘边缘的距离dfC2= 22 d120 d214 轴承旁凸台半径 R1 R1=C2=22 凸台高度90mm 外箱壁至轴承端盖距离l1 60 大齿轮顶圆与内壁距离15 齿轮端面与内机壁距离24 十三.润滑与密封1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s ，浸油深

25、度 h 约为 1 个齿高，但不小于10mm ，所以浸油高度约为36mm 。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度分别为v1=252.6=0.6612m/s ，v1=57.3 =0.122m/s 所以采用脂润滑。选择GB/T491-1987 L-XAAMHA1 3.润滑油的选择精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 33 页- 33 - / 33 齿轮的润滑选择油润滑，润滑油选用GB443-1989 全损耗系统用油 L-AN32润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整密封圈型号按所装配轴的直径选取且选择毛毡圈密封，分别为毡圈

26、 45 和毡圈 35 小结本次的课程设计真正的让我感到了时间的紧迫，当老师把设计题目分发下来的时候我就开始对此准备，依然设计的很费力，在设计的过程中往往因为某些小细节而导致要重新设计，仅仅齿轮的设计由于忽略了齿面对齿数的限制就让我从头开始设计。本来想在设计的一周内把图画好的，但由于CAD用的不熟练仅仅画图以及制表格就花费了太多的时间，每天不停的加班加点终于把设计完成了。我感觉本次的课程设计涉及到了我们开学以来所学过的与设计有关的课程，是一个大的综合，对我们所学的内容是一次全面的考察，我学到了很多，对以前所学的知识是一次很好的复习。经过这次的课程设计让我感受到时间的可贵，应该好好的利用所有的时间，好好去学习专业知识，来充实自己。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 33 页