天津理工大学课程设计

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1、#理工大学机械设计基础课程设计设计题目：带式输送机传动装置学 院：机械工程学院班 级：2012级机电一班_学 号：指导一 设计目的二 设计题目三 传动装置简图四 原始数据五 技术条件六 设计计算步骤 1.选择电动机 2.分配各级传动比 3.计算各轴的N,P,T 4.V带传动的计算 5.齿轮传动的设计和计算 6.验算系统速度误差 7.轴的设计和计算 8.滚动轴承的选择和计算 9.键连接的选择和计算 10.联轴器的选择和计算 11.润滑方式的选择和计算 12.减速器的密封七 设计总结八 参考资料27 / 27一 设计目的： 1综合运用先修课理论,培养分析和解决工程实际问题的能力. 2、学习简单机械

2、传动装置的设计原理和过程. 3、进行机械设计基本技能训练.设计计算、绘图、使用技术资料.二 设计题目：带式输送机传动装置三 传动装置简图四 原始数据已知输送带拉力FN输送带速度vm/s卷筒直 径Dmm五 技术条件1、 工作有轻微振动,空载起动,工作时经常满载,单向运转.2、 单班制工作,减速器使用寿命为5年,小批量生产.3、 输送带速度误差为5%.4、 起动载荷/名义载荷为1.5倍.项目设计计算与说明计算结果1. 选择电动机电动机转速选定电动机2.分配各级传动比电动机功率计算P工作机效率 Pw=FV/1000=/1000=kw查手册：卷筒轴承效率：卷筒轴承=卷筒效率：卷筒=低速级联轴器效率：联

3、轴器 =轴轴承效率：轴承=低速级齿轮啮和效率：齿轮=轴轴承效率：轴承=高速级齿轮啮和效率：齿轮=轴轴承效率：轴承=带传动效率：带=传动装置的总效率:总=卷筒轴承*卷筒*带=0.820.83电动机需要功率：Pd=Pw/总=1=kw工作机转速nw=V*60*1000/D=r/min根据所需功率与转速选定电动机型号：Y数据如下：同步转速n;r/min满载转速nm;r/min额定功率P;kw轴的中心高;电动机轴经;最大转矩/额定转矩;取电动机转速为满载转速nm=r/mini总=nm/nw=i带=i减=i总/i带=i总= i带* i减= i带* i高*i低i高=1.3i低i减= 1.3 i低i高= i低

4、=Pw=总=Pd=kwnw=r/minn=r/minnm=r/minP=kwi高=i低=项目设计计算与说明计算结果3. 计算各轴的N,P,T高速轴I轴中间轴II轴低速轴III轴滚筒轴 IV轴电机轴0轴输入功率:P0=Pw/总= Pd=kw 转速: n0 =nm=r/min输入扭矩:T0=9550*P0/n0=9550*=Nm高速轴I轴输入功率:PI入=P0 带=kw输出功率:PI出=PI入 轴承=kw转速: n1=n0/ i带=r/min输入扭矩:TI入=9550*P I入/n1=Nm输出扭矩:TI出= TI入 轴承=Nm中间轴II轴输入功率:PII入=PI出 齿轮=kw输出功率:PII出=P

5、II入 轴承=kw转速: n2=n1/i高=r/min输入扭矩:TII入=9550*PII入/n2=Nm输出扭矩:TII出=TII入 轴承=Nm低速轴III轴输入功率:PIII入=PII出 齿轮=kw输出功率:PIII出=PIII入 轴承=kw转速: n3=n2/i低=r/min输入扭矩:TIII入=9550*PIII入/n3=9550*Nm输出扭矩:TIII出=TIII入 轴承=Nm滚筒轴 IV轴输入功率:PIV入=PIII出 联轴器=kw输出功率:PIV出=PIV入 轴承kw转速: n4=n3=r/min输入扭矩:TIV入=9550*PIV入/n4=Nm输出扭矩:TIV出= TIV入 轴承

6、=Nm将以上数据整理后列入下表P0=kwn0 =r/minT0=NmPI入= kwPI出=kwn1=r/minTI入=NmTI出=NmPII入=kwPII出=kwn2=r/minTII入=NmTII出=NmPIII入=kwPIII出=kwn3=r/minTIII入=NmTIII出=NmPIV入=kwPIV出=kwn4=r/minTIV入=NmTIV出=Nm项目设计计算与说明计算结果4. V带传动的计算计算功率Pc选带型号验算带速求Ld和中心距a轴号功率P kw扭矩T Nm转速n r/min传动比i电动机轴i=I轴i12=5I23=3I34=1II轴III轴IV轴 主动轮的转速n0 =nm=r/

7、min从动轮的转速n1=r/min传递的功率Pd=kw 根据工作条件 单班制工作每天工作8小时 查表13-8得KA=1.1 Pc=KA*Pd=kw根据Pc=kw n0=r/min查图13-15选型带查表13-9 d1=, 取 d1=mm 取=0.01d2=n1d1/n2=mm查表13-9取d2=mmV=d1n1/60*1000=m/s带速在525m/s范围内,合适初选中心距a0=1.5=mm取a0=mm 符合0.7*ao2L0=2a0+/2+/4a0 = =mm查表13-2 取Ld=mm Kl=实际中心距a=a0+ /2 =mma=mmPc=kwd1=mmd2=mmV=m/sLd=mma=mm

8、项目设计计算与说明计算结果验算小带轮的包角求带根数求作用在轴上的压力5. 齿轮传动的设计和计算（一） 高速级齿轮传动的设计计算确定许用应力验算小带轮的包角118057.3d2d1/a=120合适 求带的根数zn0 =r/mind1=mm查表13-3 P0=kw传动比i=d2/d1=查表13-5得Po=kw1=查表13-7 K= 查表13-2 KL=求带根数Z=Pc/Po+PoKKL=Z取5根求作用在带轮上的压力查表13-1得q=kg/mFo= 500*Pc/zv + qv2 =N作用在轴上的压力FQ=2zFosin 1=N已知：TI出=Nmn1=r/min i高=选材：小齿轮用40MnB调质,

9、大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：d=0.8初选=15按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0 SF=1.25小齿轮Him=MPa FE=Pa大齿轮Him=MPa FE=PaH1=Him/SH=MPaF1=F1/SH=MPaH2=Him/SH=MPaF2=F2/SH=MPa1=Z=FQ=NH1=MPaF1=MPaH2=MPaF2=MPa项目设计计算与说明计算结果按齿面接触强度设计验算齿轮的弯曲强度齿轮圆周速度查表得ZE= u= ZH= K=1.1 Z=cos=0.983 d=0.8 初算小齿轮直径=30.02mm初估小齿轮齿数 取Z1=25 Z2=i*Z1=i实=误差=i实-

10、i/i=%5%端面模数mt=d1/Z1= 法面模数mn=mtcos=1.198 取1.5中心距a=mn/2cos=118.8 a取120 确定=arc cosmn/2a=分度圆直径d1=mnZ1/cos=1.5x25/0.9563=mmd2=mnZ2/cos=1.5x128/0.9563=200.77mmb=dxd1= b2= b1=计算齿形系数Zv1=Z1/cos=Zv2=Z2/cos查图11-8 11-9Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2= F1=2KTYsa1YFa1/b1mZ1=F1F2=2KTYsa2YFa2/b2mZ2=F2校核结果安全齿轮圆周速度V=d1n1/60x100

11、0=m/sZE=K=1 ZH= Z=0.983 d=0.8d1=mmZ1 Z2=i实=mt=mn=a=mm=d1=mmd2=mmb1=b2=Zv1=Zv2Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2=校核结果安全项目设计计算与说明计算结果高速级主要尺寸参数二低速级齿轮传动的设计计算确定许用应力按齿面接触强度设计高速级主要尺寸参数d1=mm d2=mmha=mn=mmhf=1.25mn=mmh=ha+hf=mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mmda2=d2+2ha=mmdf1=d1-2hf=mmdf2=d2-2hf=mm已知：T出=Nmn1=r/min i低=选材：小齿轮用40MnB调

12、质,大齿轮用45钢调质精度等级：8级齿宽系数：d=0.8初选=15按闭式软齿面传动设计计算查表11-5取SH=1.0 SF=1.25小齿轮Him=MPa FE=Pa大齿轮Him=MPa FE=PaH1=Him/SH=MPaF1=F1/SH=MPaH2=Him/SH=MPaF2=F2/SH=MPa查表得ZE=188 u=53.93 ZH= K=1.1 Z=cos=0.983初算小齿轮直径=mmZE=188K=1.1 ZH= Z=0.983 d=0.8d1=mm项目设计计算与说明计算结果验算齿轮的弯曲强度齿轮圆周速度低速级主要尺寸参数初估小齿轮齿数 取Z3= Z4=i*Z1=i实=118/30=3

13、误差=i实-i/i=%5%端面模数mt=d1/Z1= 法面模数mn=mtcos= mn取中心距a=mn/2cos= a取mm 确定=arc cosmn/2a=分度圆直径d3=mnZ3/cos=mmd4=mnZ4/cos=mmb=dxd3= b4=mm b3=mm计算齿形系数Zv1=Z1/cos=Zv2=Z2/cos=查图11-8 11-9Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2= F1=2KTYsa1YFa1/b1mZ1=F1F2=2KTYsa2YFa2/b2mZ2=F2校核结果安全齿轮圆周速度V=d1n1/60x1000=m/s低速级主要尺寸系数d3=mm d2=mmha=mn=mmhf=

14、1.25mn=mmh=ha+hf=4mmc=hf-ha=mmda1=d1+2ha=mmda2=d2+2ha=mmdf1=d1-2hf=mmdf2=d2-2hf=mmZ3= Z4=i实=mt= mn=a=mm=d3=mmd4=mmb3=mmb4=mmZv1Zv2=Ysa1= YFa2=Ysa1= YFa2=校核结果安全V=m/s项目设计计算与说明计算结果检查浸油深度6.验算系统速度误差7轴的设计和计算初估轴的最小最小直径当高速级大齿轮浸油1个齿高时,低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一由于工作机的转速n4=n3=r/minVw=n3D/60x1000=m/s误差=V-Vw/V

15、=0%5%所以系统速度误差合适考虑到键槽对轴的削弱作用 当该轴有一个键槽时,d值增大5% 有两个键槽时 d值增大8%高速级IdImm有一个键槽dImm取dI=mm中间轴II dIImm有一个键槽dIxmm取dII=mm系统速度误差合适dI=mmdII=mm项目设计计算与说明计算结果中间轴的结构设计低速级III dIIImm有二个键槽dIxmm取dIII=mm传递轴IVdIV=mmdIV取mm初选轴承使用深沟球轴承轴承620 d=mm D=mm B=mm轴的相关数据轴全长 L=内壁厚l=壁厚 S=箱体壁=受力中心计算L1=L2=L3=L1+L2+L3=dIII=mmdIV=mmL=l=S=L1=

16、L2=L3=项目设计计算与说明计算结果中间轴的校核 确定齿轮旋向计算齿轮2,3所受各力的大小求轴承的支反力并画出弯矩图水平面上支反力H垂直面上支反力V根据设计要求,中间轴上的齿轮2,3的轴向力应该相反,因此规定Fa2和Fa3相向,通过主动轮即高速轴的转向和轴向力方向,判断1轮为右旋,2轮为左旋,3轮为左旋,4为右旋齿轮2所受各力的大小TII入= d2= 取n=20 =tan20=0.3640 圆周力 Ft2=2TII入/d2=径向力 Fr2=Ft2*tann/cos=轴向力 Fa2=Ft2*tan=齿轮3所受各力的大小TIII入= d3= 取n=20 =tan20=0.3640 圆周力 Ft3

17、=2TII入/d3=径向力 Fr3=Ft3*tann/cos=轴向力 Fa3=Ft3*tan=轴的受力简图如a水平面上的受力简图如b对右侧支点取力矩为0M右=0R1H+Fr3-Fr2L3-Fa3*d3/2-Fa2*d2/2=0所以R1H=R2H=Fr2-R1H-Fr3=注 结果所带负号表示力的方向与受力图所示的方向相反垂直面上支反力V垂直面受力图如图d对右侧取力矩为0M右=0R1V+Ft3-Ft2L3=0R1V=R2V=-R1V+Ft3+Ft2=1,4轮为右旋,2,3轮为左旋Ft2=Fr2=Fa2=Ft3=Fr3=Fa3=R1H=R2H=R1V=R2V=-项目设计计算与说明计算结果总支反力求弯

18、矩图水平面内弯矩图垂直面内弯矩图合成弯矩求当量弯矩MeR1=R1H+R1V=R2=R2H+R2V=A左侧有MAH左=R1H*L1=A右侧有MAH右=R1H*L1-Fa3*d2/2=B右侧有MBH右=R2H*L3=B左侧有MBH左=R2H*L+Fa2*d2/2= 水平面的弯矩图见图c根据受力关系可知MAV左=MAV右=MAV MBV左=MBV右=MBVMAV=R1V*L1=MBV=R2V*L3=垂直面的弯矩图见图eMA合左=MAH左+MAV=MA合右=MAH右+MAV=MB合右=MBH右+MBV=MB合左=MBH左+MBV=合成弯矩图见图f根据中间轴的载荷特点,取系数=0.6扭矩T=TII=扭矩

19、合成得当量弯矩MeMeA左=MA合左+0=MeA右=MA合右+T=MeB左=MB合左+T=MeB右=MB合右+0= 当量弯矩图见图h,扭矩图见图gR1=R2=MAH左=MAH右=MBH右=MBH左=MAV=MBV=MA合左=MA合右=MB合右=MB合左=MeA左=MeA右=MeB左=MeB右=项目设计计算与说明计算结果计算危险截面处的直径由当量弯矩图知轴的危险截面位于A处轴的材料选用45钢调制处理查手册知B= -16=Me max=所以 d =考虑到键槽的削弱作用d1+0.05x =已知初估轴为30mm,所以符合要求d所以合适项目设计计算与说明计算结果a中间轴的受力图b水平面受力简图Hc水平面

20、弯矩图MHd垂直面受力简图Ve垂直面弯矩图MVf合成弯矩图M合g扭矩图Th当量弯矩图Me项目设计计算与说明计算结果8. 滚动轴承的选择和计算选择轴承轴承校核根据设计要求的需要,轴承选用6类轴承,即深沟球轴承I轴根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d= D= B=合成支反力Fr1=R1= N Fr2=R2= N查手册知Cor= Cr=轴的轴向力FAFA=Fa1=Fa/Cor=查手册知e= X= Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=P=maxP1,P2=查手册取载荷系数fp= 温度系

21、数ft=根据选用深沟球轴承知=3使用寿命Lh=5x365x8=14600h nI=C= Cr寿命符合要求 即选用62 合适I轴620Fr1= N Fr2= NFA=e= X= Y=Pmax=Lh=C= Cr项目设计计算与说明计算结果选择轴承轴承校核II轴根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d= D= B=合成支反力Fr1=R1= N Fr2=R2= N查手册知Cor= Cr=轴的轴向力FAFA=Fa3-Fa2=Fa/Cor=查手册知e= X= Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=

22、P=maxP1,P2=查手册取载荷系数fp= 温度系数ft=根据选用深沟球轴承知=3使用寿命Lh=5x365x8=14600h nII=C= Cr寿命符合要求 即选用62 合适I轴620Fr1= N Fr2= NFA=e= X= Y=Pmax=Lh=C= Cr项目设计计算与说明计算结果选择轴承轴承校核III轴根据带轮处的轴的直径为d= mm为轴的最小直径选取I轴轴承为深沟球轴承62轴承的相关数据为d= D= B=合成支反力Fr1=R1= N Fr2=R2= N查手册知Cor= Cr=轴的轴向力FAFA=Fa4=Fa/Cor=查手册知e= X= Y=FA/Fr1=FA/Fr2=求当量动载荷PP1

23、=XFr1+YFa1=P1=XFr1+YFa1=P=maxP1,P2=查手册取载荷系数fp= 温度系数ft=根据选用深沟球轴承知=3使用寿命Lh=5x365x8=14600h nII=C= Cr寿命符合要求 即选用62 合适III轴620Fr1= N Fr2= NFA=e= X= Y=Pmax=Lh=C= Cr项目设计计算与说明计算结果9.键连接的选择和计算键的选择I轴高速级小齿轮做成齿轮轴,I轴仅在轴与带轮配合处使用键材料 型号 dI= Ld=查手册bxh= L=II轴高速级大齿轮与II轴配合处使用键,低速级小齿轮做成齿轮轴材料 型号 dI= Ld=查手册bxh= L=III轴低速级大齿轮与

24、III轴配合处,以与III轴与联轴器配合处均使用键大齿轮处材料 型号 dI= Ld=查手册bxh= L=联轴器处材料 型号 dI= Ld=查手册bxh= L=键的强度校核建的材料为查手册得键连接挤压应力p=按挤压强度进行校核I轴TI入= bxh= L=l=L-h= d= p=4*TI入/dhl=pp 符合要求II轴 TII入= bxh= L=l=L-h= d= p=4*TI入/dhl=pp 符合要求bxh= L=bxh= L=bxh= L=bxh= L=p=l=p=l=p=项目设计计算与说明计算结果10. 联轴器的选择和计算11. 润滑方式的选择和计算III轴 大齿轮处TIII入= bxh=

25、L=l=L-h= d=p=4*TIII入/dhl=pp 符合要求联轴器处IV轴TIV入= bxh= L=l-L-h= d= p=4*TIV入/dhl=pTc 扭矩合适TL6的许用转速 np= nIv= npnIv转速合适 TL6联轴器合适安装轴经d=轴长L=I轴 dI= nI= dI*nI=II轴 dII= nII= dII*nII=III轴 dIII= nIII= dIII*nIII=均小于25x104mm r/min所以轴承采用脂润滑方式润滑l=p=l=p=T=TIII出=Tc=KAT=d=L=dI*nI=dII*nII=dIII*nIII=轴承采用脂润滑项目设计计算与说明计算结果齿轮润滑方式12.减速器的密封齿轮的圆周速度高速级齿轮的圆周速度V高=低速级齿轮的圆周速度V低=齿轮的圆周速度都小于12m/s所以齿轮均采用浸油油池润滑齿轮均采用浸油油池润滑项目设计计算与说明计算结果项目设计计算与说明计算结果项目设计计算与说明计算结果项目设计计算与说明计算结果