2022年矿用链板输送机传动装置设计方案课程设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计基础课程设计设计说明书课题名称系 别专 业班 级姓 名学 号指导老师完成日期名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计任务书 设计题目 : 矿用链板输送机传动装置设计 1、设计条件：（1）机器功用：井下煤矿运输；（2）工作情形：单向运输,中等冲击；（3）运动要求：链板输送机运动误差不超过 7%；（4）工作才能：储备余量 15%；（5）使用寿命： 10 年,每年 300 天,每天 8 小时；（6）检修周期：半年小修,一年大修；（7）生产批量：小批量生产

2、；（8）生产厂型：矿务局中心机厂 中型机械厂2、链板输送机简图1 链板运输机 2 电动机 3 减速器 4 运输机主轴 5 运输机主动星轮名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、原始数据：题号 : G8 运输机链条拉力： 20KN；运输机链条速度： 0.6 m/s；主动星轮齿数： 11；主动星轮节距： 64mm；4、设计任务：（1）设计内容：电动机选型 传动件设计 减速器设计联轴器选型设计 其他；（2）设计工作量：减速器装配图一张 零件图二张设计运算说明书一份5、参考文献 : 【1】、机械设计课程上机与设计设计程志红

3、唐大放 编著 东南高校出版社；【2】、机械设计程志红 6、传动方案的确定 传动形式的挑选 :链传动主编 东南高校出版社出版社；名师归纳总结 减速器类型挑选 :二级锥圆柱直齿轮减速器1=0.97第 3 页,共 20 页三、电机的挑选2=0.96 1、电动机输出功率运算传动装置的总效率 3=0.96由参考文献 1 表 9-1 查得：4=0.992圆柱齿轮传动 =0.852 8 级精度的一般齿轮传动 : 1=0.97 ；圆锥齿轮传动P=14.085kw 8级精度的一般齿轮传动 : 2=0.96 ；P=16.20kw链传动- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 滚子

4、链 : 3=0.96 ；联轴器挠性联轴器 : 4=0.992；i=28.745滚动轴承球轴承 : 5=0.99；i 1=3.593 i 2=4n1=1470 r/min n2=409.13r/min n3=102.28r/min总效率 =123454 =0.97 0.96 0.96 0.992 0.994=0.852 已知工作机上的作用力F 和线速度 v 就 P= Fv/ 1000 = 20000 0.6/ 1000 0.852=14.085kw 2、确定电动机的型号对功率储备系数 K 取 1.15 电动机所需额定功率 P 和电动机输出功率 P 有 P1=15.9 kw P=PK=14.085

5、 1.15=16.20kw P2=15.11 kw查参考文献 1 表 16-2 挑选电动机的型号为 Y180M-4,P3=14.36 kw额定功率 18.5kw,满载转速 1470r/min ；3、总传动比及传动比安排 1、总传动比T1=103.30 N m T2=352.70 N mn= 60 1000v/Zp=60 1000 0.6/11 64=51.14 r/min（1）总传动比： i= n/ n =1470/51.14T3=1340.81 N mz1=19 z2=39Lp=110（2）链传动的传动比选2.0 就减速器总传动比为i 0=i/ 2=14.372 可得各级传动比：直齿圆锥齿轮

6、（高速级）传动比i 1=0.25i 0=3.593 直齿圆柱齿轮（低速级）传动比i 2=4 五、传动装置运动参数的运算（1）各轴转速运算名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - n1=n/ i 0=1470/1=1470 r/min n2=n1/ i 1=1470/3.593=409.13 r/min k A=1.3 kz=1 n3=n2/ i 2=409.13/4=102.28 r/min km=1 kL=1.03 P012.62kw 24A 单排链 P=38.1mm n电动机转速i 0电动机至轴传动比 i1 i2轴至轴

7、传动比 ,轴至轴传动比（2）各轴功率运算a1538.26mm P1=P12=16.2 0.992 0.99=15.9 kw v=1.23m/s符合估量F=13341.5N KQ=1.2 Q =16009.76P2=P123=15.9 0.99 0.96=15.11 kw P3=P223=15.11 0.99 0.96=14.36 kw 1联轴器效率2轴承效率1齿轮传动效率（3）各轴扭矩运算T1=9550P1/ n1=9550 15.9/1470=103.30 N m Hlim1=700N/mm2 T2=9550P2/ n2=9550 15.11/409.13=352.70 N m T3=955

8、0P3/ n3=9550 14.36/102.28=1340.81 N m 2Hlim1=550N/mm六、链传动的设计链传动的功率 P=16.41KW,转速 n=102.28 r/min ,求传动比 i=2 9 N1=2.12 108 N2=5.9 10ZN1=1ZN2=1.04（1）挑选链轮齿数 小链轮齿数 z1 估取链速为 0.63 m/s, 由查参考文献 2 表 5.3 取小链轮齿数 z2 z2=i z1=2 19=38 （2）确定链节数 Lp 初取 a0=40p,就链节数为SHmin=12 H1=700N/mm2 H2=572 N/mm2 H= 572N/mm名师归纳总结 L p=2

9、a0/p+ z1+z2/2+p/a0 z2- z1/2 2第 5 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - = 80p/p+ 19+39/2+p/40p39-19/2 2 Flim1=540N/mm2 Flim2=420N/mm2 = 109.25（3）确定链节距 p Y N1=Y N2=1载荷系数 kA 查表 5.4 Y X=1小链链齿系数 kz 查表 5.5 多排链系数 km查表 5.6 链长系数 kL 查图 5-13 SFmin=1.4 2 F1=386 N/mm2 F2=300 N/mm由式 5-9 P0kAP/k zkLkm （1.3

10、 10）/ （1 1.03 1）依据小链轮转速 n 和 P0,查图 5-12,确定链条型号（4）确定中心距 a 由式 5-12 apLpz 12z 2L Pz 12z 228z 2z 12 dm =0.54 42z1=25 z2=90 u=3.6 （5）验算链速 v v=z1np/60 1000=19 102.28 38.1/60 1000 合格（6）运算压轴力 QT1=103296N.m链条工作拉力 F F=1000P/v=100016.41/1.23 压轴力系数 KQ KQ=1.2KA=1.5/2 mm由式 5-13 压轴力 Q Q =KQF =1.2 13341.5 KV=1.2七、锥

11、齿轮的设计与校核K =1.1（1）挑选齿轮材料 , 确定许用应力K=1.98由表 6.2 选小齿轮： 40Cr,调质 HBS 1=260HBS ZE=189.8N大齿轮： 45 钢,正火 HBS 2=210HBS ZH =2.5许用接触应力H由式 6-6 HHlimZNd 193.3mm S Hminm=4mm接触疲惫极限 Hlim 查图 6-4 d1=100mm接触强度寿命系数ZN英里循环次数 N 由式 6-7 N1=60n1jL h=60 1470 1 12 300 8 dm1=87.37mm名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - -

12、- - - - N2=N1/i=2.12 10 9 /3.593 vm=6.72m/s查图得 ZN1 ZN2 612,b=50mm接触强度最小安全系数SHminz v1=24.09就 H1=700 1/1 H2=550 1.04/1 许用弯曲应力 F 由（机械设计课本）式FFlimY Y N Xzv2=312.21S FminYSF1 =2.62弯曲疲惫极限 Flim 查图 6-7 YSF2 =2.20弯曲强度寿命系数Y N 查图 6-8 YSa1 =1.59弯曲强度尺寸系数Y X查图YSa2 =1.78弯曲强度最小安全系数SFminF1=97.52就 F1=540 1 1/1.4 F2=91

13、.67 F2=420 1 1/1.4 （5）齿面接触疲惫强度设计运算小轮打断分度圆直径d1,由式 6-20 得d2=360mm R=186.82 da1=107.54mm da2=362.68d 11d m12KT 1u21Z ZH22 ud muH2齿宽系数 dm 查表6.14 小轮齿数 z1在举荐值 2040中选取大轮齿数 z2 z2=iz1=25 3.593 齿数比 u u= z2/z1=90/25=3.6 HBS1=260HBS传动比误差u/u u/u=3.6-3.593/3.6=0.00190.07 HBS2=210HBS小轮转矩 T1 T1=9.55 10 6P/n 1=9.55

14、10 615.9/1470 载荷系数 K K=K AKVK KA 使用系数 查表6.3 Hlim1=700N/mm2 Hlim1 =550N/mm2名师归纳总结 KV动载系数由举荐值 11.051.4 8 N1=5.89 10第 7 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - K 齿向载荷分布系数由举荐值 1.01.2 8 N2=1.47 10名师归纳总结 载荷系数 K K=K AKVK =1 1.2 1.1 ZN1=1.03 第 8 页,共 20 页材料弹性系数 ZE 查标6.4 ZN2=1.13节点区域系数 ZH查表6-3 SHmin=1故d

15、 110.5412 1.981032963.621189.82.522 H1=721N/mm2 H2=621.5N/mm57223.620.543.6 H= 621.5N/mm2齿轮模数 m m=d1/z 1=93.3/25=3.22 小轮大端分度圆直径 d1 d1=mz1=4 25 Flim1=378N/mm2小轮平均分度圆直径 dm1 dm 1d 1/1ud m1 Flim2=294N/mm22Y N1=Y N2=1圆周速度 vm vm= dm1n1/60000= 1470 87.37/60000 Y X=1齿宽b b= dmdm1=0.54 87.37=47.18 圆整SFmin=1.4

16、 2 F1=385.7N/mm（3）齿根弯曲疲惫强度校核运算 2 F2=300N/mm由式6-21 F2 KT d 1bd m/1ud m12Y Y SaF d=0.82当量齿数 zv zv1=z1/cos 1=25/u21u zv2=zv1u2/cos 1=24.09 3.62齿行系数 YFa查表6.5 小轮YSF1=2.62 大轮YSF2 =2.20 z1=25应力修正系数 YSa 查表6.5 小轮YSa1 =1.59 大轮YSa2 =1.78 z2=100故 F1= F12 1.98 10329610.5412 2.621.59u=450 10043.62T1=352700N.mmf2=

17、F22 1.98 10329610.5412 2.2 1.7850 10043.62KA=1.5（4）齿轮其他主要尺寸运算KV=1.2大轮大端分度圆直径 d2 d2=mz2=4 90 K =1.1 锥距 R R=Rd 12d2 2/ 22 1002 360 / 2K =1.1 小轮大端顶圆直径 da1=d1+2cos1=100+2 4 0.9423 K=2.178 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 大轮大端顶圆直径 da2=d2+2cos2= 360+2 4 0.3347 ZE=189.8N/2 mmZH =2.5八、圆柱 齿轮的设计与校核Z =0.8

18、7（1）挑选齿轮材料 , 确定许用应力由表 6.2 选小齿轮： 40Cr,调质d 1101.94mm 大齿轮： 45 钢,正火许用接触应力H由式 6-6 HHlimZNm=4 d1=100v m=2.14m/s a=250mm b=82mmb2=82mm b1=90mmS Hmin接触疲惫极限 Hlim查图 6-4 接触强度寿命系数ZN英里循环次数 N 由式 6-7 N1=60n1jL h=60 409.3 1 10 300 8 N2=N1/i5.89 10 8 /4 查图得 ZN1ZN2 名师归纳总结 接触强度最小安全系数SHmin SHmin=1 612,YFa1= 2.62就 H1=70

19、0 1.03/1 YFa2= 2.18 H2=550 1.13/1 YSa1=1.59许用弯曲应力 F 由（机械设计课本）式YSa2=1.79FFlimY Y X a=1.733S Fmin弯曲疲惫极限 Flim查图 6-7 Y =0.683 2 F1=177.78N/mm弯曲强度寿命系数Y N 查图 6-8 弯曲强度尺寸系数Y X查图 6-9 2 F2=182.78N/mm弯曲强度最小安全系数SFmind2=400mm就 F1=540 1 1/1.4 df1 =90mm F2=420 1 1/1.4 （2）齿面接触疲惫强度设计运算df2 =390mm小轮打断分度圆直径d1,由式 6-5 得d

20、a1=108mm第 9 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - d 13Z Z Z E H22KT 1uu1da2=408mmHd齿宽系数 d 查表6.9 小轮齿数 z1 在举荐值 2040中选取大轮齿数 z2 z2=iz1 =4 25T1=103300N mm dm =100mm齿数比 u u= z2/z1 =100/4 传动比误差 u/u u/u=0e,查表10.5 X=0.44,Y=1 故P2=fp（x2R2+y2A2）=4549.25N 因A3/R3=1.2e,查表10.5 X=0.44,Y=1 故P3=fp（x3R3+y3A3）=3

21、089.07N 5 运算轴承寿命名师归纳总结 因P2P3,故应按 P2运算,由表 10.3 取温度系数tf=1第 13 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 6故 L h 10 60 n f CP =36656.89H240000H寿命合格十、 轴的设计与校核滚动轴承的挑选与寿命运算（1）运算作用在圆柱齿轮上的力转矩 T2=352700Nmm 主动轮分度圆直径 d 2=100mm 圆周力 Ft2=2T2/d 2=2 352700/100=7054N 径向力 Fr1 = Ft1 tan a n =7054 tan20=2567.45N Fn=

22、 F t2 /cos =7054/cos20=7506.71N 运算作用在锥齿轮上的力圆周力 Ft1=- F t1=-2364.66N 径向力 Fr1= -Fa1=230.35N 轴向力 Fa1=- F r1=829.27N （2）初步估算轴的直径选取 45号钢作为轴的材料,调质处理由式 8-2 d3p运算轴的直径并加大 3%以考虑键槽的影响n查表 8.6 取A=115 d就dmin1.03115315.11409.1339.45mm （6）轴的结构设计1由参考文献得d140mm（轴承）,d2350mm（圆柱齿）,2）由轴承、齿轮d360mm 圆锥齿,d450mm ,d540mm（轴承）l14

23、8mm ,l290mm ,l60mm ,l458mm ,l554mm及键的位置可得力的作用点位置L 1=103.7mm L2=134mm L3=93.7mm 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - （7）绘制轴的弯矩图和扭矩图1求轴承反力 H水平面 RH1=4178N RH2=511.23N V水平面 Rv1=1435.66N Rv2=1362.14N 2）齿宽中点出的弯矩 H水平面 M H=433259N.mm V水平面 M v=148878N.mm 合成弯矩M2MH2MV2=458124N.mm 扭矩 T T2=3

24、52700 N.mm（5）按弯扭合成强度校核轴的强度轴的材料为 45 号钢调质处理,由表8.2 查得B640N/mm2由表 8.7查得材料许用应力1b60N/2 mm当量弯矩McaM2 T2取折合系数 =0.6 就齿宽中点处当量弯矩 M ca1=147459 N.mm caMcaMca=40.37N/mm2 W0 d3该轴满意强度要求 6 轴承较合查设计手册, 7408B轴承的主要性能参数为： Cr=67000N, Cor=475000N,e=0.43 1 运算轴承支反力合成支反力 R1=Fr2Ft2=1019.47N 11 R4=Fr2Ft2=4281.63N 442 运算轴承派生轴向力名师

25、归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由表10.7轴承派生轴向力 S S1=R1 0.5=509.74N S4=R4 0.5=2140.63N 3 运算轴承所受的轴向载荷 A1=2140.81N A2=2140.81N 4 运算轴承所受当量动载荷轴承工作有中等冲击,由表10.6载荷系数fp=1.5 因A1/R1e,查表 10.5 X=0.44,Y=1.3 故P1=fp（x1R1+y1A1）=3577.94N 因A3/R3=1.2e,查表10.5 X=0.44,Y=1 故P4=fp（x4R4+y4A4）=2260.70N

26、5 运算轴承寿命故Lh因P1P4,故应按 P2运算,由表 10.3 取温度系数tf=16 10 60 nf C=262400.70H240000H寿命合格P十一、轴的设计与校核及滚动轴承的挑选与寿命运算1 运算作用在圆柱齿轮上的力圆周力 Ft3=7054N 径向力 Fr3 =2567.45N Fn3=7506.712初步估算轴的直径 选取 45号钢作为轴的材料,调质处理由式 8-2 d3p运算轴的直径并加大 3%以考虑键槽的影响n查表 8.6 取A=115 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 就dmin1.0311

27、5314.36102.28（3） 轴的结构设计1由参考文献得d165mm（轴承）,d2d68mm 圆柱齿,d374mm ,d465mm ,558mm（轴承）l158mm ,l282mm ,l3105mm ,l473mm ,l583mm2）由轴承、齿轮及键的位置可得力 的作用点位置 L 1=125.5mm L2=245.5mm L3=25.82mm （4）绘制轴的弯矩图和扭矩图 1求轴承反力 H水平面 RH1=4667.8N RH2=2386.2N V水平面 Rv1=-1698.95N Rv2=868.50N 2）齿宽中点出的弯矩 H水平面 M H=585809N.mm V水平面 M v=213

28、218N.mm 合成弯矩M3MH2MV2=323405N.mm 扭矩 T T3=1340810N.mm（5）按弯扭合成强度校核轴的强度名师归纳总结 轴的材料为 45 号钢调质处理,由表8.2 查得2B640N/mm2第 17 页,共 20 页由表 8.7查得材料许用应力1b60N/mm- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当量弯矩McaM2 T2取折合系数 =0.6 就齿宽中点处当量弯矩 M ca1=1017758N.mm caMcaMca=32.37N/mm2 W0 d3该轴满意强度要求 6 轴承较合 查设计手册, 7412B轴承的主要性能参数为： Cr

29、=118000N, Cor=85500N,e=0.5 1 运算轴承支反力合成支反力 R1=Fr2Ft2=3969.83N 11 R3=Fr2Ft2=28683.48N 332 运算轴承派生轴向力 由表10.7轴承派生轴向力 S S1=R1 0.5=1984.92N S3=R3 0.5=14341.74N 3 运算轴承所受的轴向载荷 A1=14341.74N A3=14341.74N 4 运算轴承所受当量动载荷轴承工作有中等冲击,由表10.6载荷系数fp=1.5 因A1/R1e,查表 10.5 X=0.44,Y=1.12 故P1=fp（x1R1+y1A1）=21371.37N 因A3/R3=1.2e,查表10.5 X=0.44,Y=1 故P3=fp（x3R3+y3A3）=15144.88N 5 运算轴承寿命名师归纳总结 因P1P4,故应按 P2运算,由表 10.3 取温度系数tf=1第 18 页,共 20 页故Lh6 10 60 nf C=26897.59H240000HP- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 寿命合格十二、联轴器的挑选公称转矩：Tl = KT = 1 3.2501 . 63 = 3250 N m由文献【 2】表 2.6-3 选用 ML