机械设计课程设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器全套图纸.pdf
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1、带式输送机传动装置带式输送机传动装置设计计算说明书设计计算说明书设计课题带式输送机传动装置中的设计课题带式输送机传动装置中的一一级圆级圆柱柱齿轮齿轮减速器的减速器的设计设计机械系(院)机械系(院)机械机械设计课设计课程程设计计设计计算算说说明明书书一、一、传动传动方案方案拟拟定定.4.4二、二、电动电动机的机的选择选择.5.5三、确定三、确定传动传动装置装置总传动总传动比及分配各比及分配各级级的的传动传动比比.6.6四、四、传动传动装置的运装置的运动动和和动动力力设计设计.7.7五、普通五、普通 V V 带带的的设计设计.10.10六、六、齿轮传动齿轮传动的的设计设计.15.15七、七、传动轴
2、传动轴的的设计设计.18.18八、箱体的八、箱体的设计设计.27.27九、九、键连键连接的接的设计设计2929十、十、滚动轴滚动轴承的承的设计设计3131十一、十一、润润滑和密封的滑和密封的设计设计3232十二、十二、联轴联轴器的器的设计设计3333十三、十三、设计设计小小结结.33.332机械机械设计设计 课课程程设计设计任任务书务书一、设计题设计题目目:设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器二、传动传动方案方案图图:三、原始数据三、原始数据输送带压力 F(N)输送带速度v(m/s)滚 筒 直 径 D(mm)250mm1.5ms1500N3四、工作条件:四、工作条件:输送机连续工作,单向运转
3、,工作中有轻微振动,空载起动,两班制工作,输送带速度容许误差为5%,要求尺寸较为紧凑,电动机与输送带滚筒轴线平行。使用期限为 10 年,减速器中等批量生产。要求齿轮传动中心距在 90130mm 之间。五、五、设计设计工作量:工作量:1、减速器装配图一张(A1图纸:手工图或 CAD 图)2、零件图 2 张(一个组应有一套完整的非标准零件的零件图)3、设计说明书一份4计算过程及计算说明一、一、传动传动方案方案拟拟定定第八组:设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动、工作条件:使用年限年,工作为一班工作制,载荷平稳,环境清洁。、原始数据:滚筒圆周力 F=1500N;带速 V=1.5m/s;滚筒直径 D=2
4、50mm;方案拟定:采用带传动与齿轮传动的组合,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,结构简单,成本低,使用 维护方便。1.电动机2.V 带传动3.圆5柱齿轮减速器4.连轴器输带5.滚筒6.运6二、二、电动电动机机选择选择1、电动机类型和结构的选择:选择 Y 系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐 蚀性气体和无特殊要求的机械。2、电动机容量选择:电动机所需工作功率为:式(1):da(kw)由式(2):V/1000因此 Pd=FV/1000a(KW)(KW
5、)由电动机至运输带的传动总效率为:总=5式中:1、2、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取=0.96,0.99,0.97,.99则:总=0.960.980.970.990.96=0.83所以:电机所需的工作功率:Pd=FV/1000总7=(15001.5)/(10000.83)=4.5(kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为:n 卷筒601000V/(D)=(6010001.5)/(250)=77.3r/min根据手册表推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。取带传动比=。则总传动比理论范围为:a。故电动机转速的可选范为Nd=Ian 卷筒=(
6、1624)77.3=463.81855.2 r/min则符合这一范围的同步转速有:750、1000 和1500r/min根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:(如下表)8方 电动案额电 动电动机参传动装置定机转速机 功传动比考价(r/mi 重量N同满型号率n)格总V减步转载转速1Y5速116传动带传速比1动1.513.322.444器5132S-4.52Y500 440 5051900200 8.681132M2.5-63Y000 60500 2.42.85507207129.52.723160M2.5-8240 100.31综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格9和带传动、
7、减速器传动比,可见第 2 方案比较适合。此选定电动机型号为 Y132M2-6,其主要性能:电动机主要外形和安装尺寸:中心高 H尺寸外形底角地脚轴 伸装键安 装 尺 寸 螺 栓 孔 直尺 寸LAB径KDE部 位 尺 寸FGD(AC/2+AD)HD132520345315216178101228801041三、确定三、确定传动传动装置的装置的总传动总传动比和分配比和分配级传动级传动比:比:由选定的电动机满载转速 nm 和工作机主动轴转速 n1、可得传动装置总传动比为:=960/77.3=12.42总传动比等于各传动比的乘积分配传动装置传动比ia=i0i(式中 i0、i 分别为带传动和减速器的传动比
8、)ia=nm/n=nm/n 卷筒2、分配各级传动装置传动比:根据指导书 P7 表 1,取 i0=2.8(普通 V 带 i=24)因为:iai0i所以:iiai012.42/2.84.44四、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i0,i1,.为相邻两轴间的传动比1101,12,.为相邻两轴的传动效率P,P,.为各轴的输入功率(KW)T,T,.为各轴的输入转矩(Nm)n,n,.为各轴的输入转矩(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1、运动参数及动力参数的计算(1)计算各轴的转数:轴:n=nm/i0=960/2.8=342.
9、86(r/min)轴:n=n/i1=324.86/4.44=77.22 r/min卷筒轴:n=n由 指 导 书的表 1 得到:1=0.9612(2)计算各轴的功率:轴:P=Pd01=Pd1=4.50.96=4.32(KW)轴:P=P12=P23=4.320.980.972=0.983=0.974=0.99=4.11(KW)卷筒轴:P=P23=P24(KW)计算各轴的输入转矩:电动机轴输出转矩为:Td=9550Pd/nm=95504.5/960i0 为 带 传动传动比i1 为 减 速器传动比滚 动 轴 承的效率为=4.110.980.99=4.07=44.77 Nm轴:T=Tdi001=Tdi0
10、1=44.772.80.96=120.33 Nm轴:T=Ti112=Ti124=120.334.440.980.99=518.34 Nm卷筒轴输入轴转矩:T=T24Nm=502.900.980.995 在本设计中取 0.9813计算各轴的输出功率:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:故:P=P轴承=4.320.98=4.23KWP=P轴承=4.230.98=4.02KW计算各轴的输出转矩:由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:则:T=T轴承=120.330.98=117.92NmT=T轴承=518.340.98=507.97Nm综合以上数据,得表如下:轴名效 率P(KW)输入电动
11、机轴轴4.54.120出4.77117342输入转矩T速 n输出44.n9602.80.96r/mi转传动比 i率效(Nm)输1432轴11卷筒轴074.4.234.023.99.33518.34502.90.92507.97492.84.8677.42277.0224.40.951.00.97五.V 带的设计(1)选择普通 V 带型号由 PC=KAP=1.15.5=6.05(KW)由课本P134 表 9-5 查根据课本 P134 表 9-7 得知其交点在 A、B 型交界线处,故 A、B 型两方案待定:方案 1:取 A 型 V 带确定带轮的基准直径,并验算带速:则取小带轮d1=100mm得 K
12、A=1.1d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-)由 课 本=2.8100(1-0.02)=274.4mmP132 表 9-2 得,(虽使 n2 略有减少,推荐的 A 型小带轮基准直径带速验算:V=n1d1/(100060)为75mm125mm由表 9-2 取 d2=274mm但其误差小于 5%,故允许)15=960100/(100060)=5.024 m/s介于 525m/s 范围内,故合适确定带长和中心距 a:0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(100+274)a02(100+274)262.08 a0748.8初定中心距 a0=500,则带长为L0=2a0+(d1+d2)
13、+(d2-d1)2/(4a0)=2500+(100+274)/2+(274-100)2/(4500)=1602.32 mm由表 9-3 选用 Ld=1400 mm 的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=500+(1400-1602.32)/2=398.84mm验算小带轮上的包角11=180-(d2-d1)57.3/a=180-(274-100)57.3/398.84=155.01120合适确定带的根数书表 9-4 查得P0=0.95由机械设计16Z=PC/((P0+P0)KLK)=6.05/(0.95+0.11)0.960.95)=6.26得由表 9-6 查P0=0.11由表 9-7 查得
14、K=0.95由表 9-3 查得 KL=0.96故要取 7 根 A 型 V 带计算轴上的压力由书 9-18 的初拉力公式有F0=500PC(2.5/K-1)/z c+q v2=5006.05(2.5/0.95-1)/(75.02)+0.175.022=144.74N由课本 9-19 得作用在轴上的压力FQ=2zF0sin(/2)=27242.42sin(155.01/2)=1978.32N方案二:取 B 型 V 带确定带轮的基准直径,并验算带速:d1=140mm则取小带轮d2=n1d1(1-)/n2=id1(1-)=2.8140(1-0.02)=384.16mm(虽使 n2 略有减少,由课本表9
15、-2 得,推荐的由表 9-2 取 d2=384mm但其误差小于 5%,故允许)带速验算:V=n1d1/(100060)17=960140/(100060)=7.03 m/sB 型小带轮基准直径125mm280mm介于 525m/s 范围内,故合适确定带长和中心距 a:0.7(d1+d2)a02(d1+d2)0.7(140+384)a02(140+384)366.8a01048初定中心距 a0=700,则带长为L0=2a0+(d1+d2)+(d2-d1)2/(4a0)=2700+(140+384)/2+(384-140)2/(4700)=2244.2 mm由表 9-3 选用 Ld=2244 mm
16、 的实际中心距a=a0+(Ld-L0)/2=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm验算小带轮上的包角11=180-(d2-d1)57.3/a=180-(384-140)57.3/697.9=160.0120 合适确定带的根数Z=PC/((P0+P0)KLK)=6.05/(2.08+0.30)1.000.95)=2.6818故取 3 根 B 型 V 带计算轴上的压力由书 9-18 的初拉力公式有F0=500PC(2.5/K-1)/z c+q v2=5006.05(2.5/0.95-1)/(37.03)+0.177.032=242.42Ndd 课本 9-19 得作用在轴上的压力由F
17、Q=2zF0sin(/2)=23242.42sin(160.0/2)H=1432.42N得LK=0.95由表 9-3 查得 KL=1.00得P0=0.30由表 9-7 查书表 9-4 查得P0=2.08由表 9-6 查由机械设计综合各项数据比较得出方案二更适合带轮示意图如下:19SLdddddSSB斜 度20六、齿轮传动的设计:(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面,大齿轮选软齿面,小齿轮的材料为 45 号钢调质,齿面硬度为 250HBS,大齿轮选用 45 号钢正火,齿面硬度为 200HBS。齿轮精度初选 8 级(2)、初选主要参数Z1=20,u=4.5Z2=Z1
18、u=204.5=90取a=0.3,则d=0.5(i+1)=0.675(3)按齿面接触疲劳强度计算计算小齿轮分度圆直径22kT1u 1 ZEZHZd13duH确定各参数值 1 载荷系数 查课本表 6-6 取 K=1.2 2 小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551064.23/342.86=1.18105Nmm 3 材料弹性影响系数21由课本表 6-7ZE=189.8MPa 4 区域系数ZH=2.5 5 重合度系数t=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)=1.88-3.2(1/20+1/90)=1.694t341.69 0.773Z=6 许用应力 查课本图 6-21(a)610M
19、PaH lim1H lim2 560MPa查表 6-8按一般可靠要求取 SH=1则H1H lim1 610MPaSHH lim2 560MPaSHH2取两式计算中的较小值,即H=560Mpa2kT1u 1 ZEZHZ于是 d13duH221.21.181054.51189.82.50.77=314.55602=52.82 mm(4)确定模数m=d1/Z152.82/20=2.641取标准模数值 m=322(5)按齿根弯曲疲劳强度校核计算F2KT1校核YFSYFbd1m式中 1小轮分度圆直径 d1=mZ=320=60mm 2齿轮啮合宽度 b=dd1=1.060=60mm 3复合齿轮系数 YFS1
20、=4.38YFS2=3.95 4重合度系数 Y=0.25+0.75/t 5许用应力 查图 6-22(a)Flim1=245MPaFlim2=220Mpa查表 6-8,取 SF=1.25则F1F lim1245196MPaSF1.25F lim2220176MPaSF1.25YFS并进行比较F=0.25+0.75/1.69=0.6938F2 6计算大小齿轮的YFS1YFS24.383.95 0.02234 0.02244F1961761F2YFS1YFS2FF21取较大值代入公式进行计算 则有2KT121.21.18105F2YFS2Y3.950.6938bd1m6060323=71.86F2故
21、满足齿根弯曲疲劳强度要求(6)几何尺寸计算d1=mZ=320=60 mm24d2=mZ1=390=270 mma=m(Z1+Z2)=3(20+90)/2=165 mmb=60 mmb2=60取小齿轮宽度 b1=65 mm(7)验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 v=d1n1/(601000)=3.1460342.86/(601000)=1.08 m/s对照表 6-5 可知选择 9 级精度合适。七 轴的设计1,齿轮轴的设计(1)确定轴上零件的定位和固定方式(如图)251,5滚动轴承2轴4套筒3齿轮轴的轮齿段P的值为前面第 10页中给出6密封盖7轴端挡圈8轴承端盖9带轮10键(2)按扭转强度估算
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