皮带输送机传动装置

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1、机械设计课程设计任务皮带输送机传动装置一一单级圆柱齿轮减速器滚筒圆周率 F=1000N ,带速v=2.0m/s ,滚筒直径 D=500mm滚筒圆周率 F=900N ,带速v=2.5m/s ,滚筒直径 D=400mm一、传动方案拟定第二组第三个数据：设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器(1)工作条件：使用年限 10年，每年按300天计算，两班制工作，载荷平稳。(2)原始数据：滚筒圆周力F=1.7KN ;带速V=1.4m/s ;滚筒直径 D=220mm 。运动简图二、电动机的选择1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和条件，选用 丫系列三相异步电动机。2、确定电动机的功率：(1)

2、传动装置的总效率：T总=T带X T釉承X曲轮X罐轴器X藤筒=0.96 4.992 P97 999 0.95=0.86(2)电机所需的工作功率：Pd=FV/1000 Tl 总 =1700X1.4/1000 0.86=2.76KW3、确定电动机转速： 滚筒轴的工作转速：Nw=60X 1000V/ ntD=60 x 1000 x 1.4/ x 220=121.5r/min根据【2】表2.2中推荐的合理传动比范围，取 V带传动比Iv=24 ,单级圆柱齿轮传动比范围Ic=35 ,则合理总传动比i的范围为i=620 ,故电动机转速的可选范围为nd=ixnw= (620) M21.5=7292430r/mi

3、n符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min 。由【2】表8.1查出有三种适用的电动机型号、如下表方案电动机型号额定功率电动机转速(r/min)传动装置的传动比KW同转满转总传动比带齿轮1 Y132S-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y10012-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案 2适中。故选择电动机型号Y10012-4 o4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动

4、机型号为Y10012-4。其主要性能：额定功率：3KW,满载转速1420r/min ,额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比： LE、=n 电动/n 筒=1420/121.5=11.682、分配各级传动比(1) 取i带=3(2) ：i总口齿Xi带无i 齿=i 总/i 带=11.68/3=3.89 四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速(r/min )nI=nm/i 带=1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i 齿=473.33/3.89=121.67(r/min)滚筒 nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、计算各轴的功率

5、(KW)PI=Pdx t带=2.76 X0.96=2.64KWPII=PI X 釉承 Xrj齿轮=2.64 0.99 X0.97=2.53KW3、计算各轴转矩Td=9.55Pd/nm=9550 x 2.76/1420=18.56N?mTI=9.55p2 入 /n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?mTII =9.55p2 入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算(1)选择普通V带截型由课本1P189 表 10-8 得：kA=1.2P=2.76KWPC=KAP=1.2X 2.76=3.3KW据 PC=3.3KW

6、 和 n1=473.33r/min由课本1P189图10-12得：选用 A型V带 (2)确定带轮基准直径，并验算带速由1课本 P190 表 10-9,取 dd1=95mmdmin=75dd2=i 带 dd1(1- e )=3 X 95x-g.02)=279.30 mm 由课本1P190 表 10-9 ,取 dd2=280带速 V: V=tt dd1n1/60X1000=兀 x 95 x 1420/60 x 1000=7.06m/s在525m/s范围内，带速合适。(3) 确定带长和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+ 兀(dd1+dd2)/2+(dd2 -dd1)2/4a0=2 X50

7、0+3.14(95+280)+(280-95)2/4450=1605.8mm根据课本1表(10-6)选取相近的 Ld=1600mm 确定中心距 a*a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2 =497mm(4) 验算小带轮包角a 1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a =1800-57.30 X(280-95)/497 =158.6701200(适用)(5) 确定带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1 ,查课本图10-9得 P1 = 1.4KWi wi时单根V带的额定功率增量.据带型及i查1表10-2得 P1=0.17KW 查1表 10-3 ,得 Ka

8、 =0.94 ;查1表 10-4 得 KL=0.99Z= PC/(P1+ P1)KaKL =3.3/(1.4+0.17)0.94 0.99=2.26(取 3 木g)(6) 计算轴上压力由课本1表10-5查得q=0.1kg/m ,由课本式(10-20 )单根V带的初拉力：F0=500PC/ZV(2.5/K 9-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN则作用在轴承的压力FQFQ=2ZF0sin( a 1/2)=2 X3X 134.3sin(158.67o/2) =791.9N2、齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮

9、传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表1表6-8,选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS ;大齿轮材料也为 45钢，正火处理，硬度为 215HBs ;精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选 8级精度。 (2)按齿面接触疲劳强度设计由 d10 (6712 xkT1(u+1)/(|)du(tH2)1/3确定有关参数如下：传动比 i齿=3.89取小齿轮齿数 Z1=20 。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= X20=77.8 取z2=78由课本表6-12取|)d=1.1(3)转矩T1T1=9. 55X 106X P1/n1=9.55 x 106X 2.61/47

10、3.33=52660N?mm(4)载荷系数k :取k=1.2(5)许用接触应力(rHtH= t Hlim ZN/SHmin 由课本1图 6-37 查得： rHlim1=610Mpa r Hlim2=500Mpa接触疲劳寿命系数 Zn:按一年300个工作日，每天16h计算，由公式 N=60njtn计算N1=60X 473.33 x10X300X18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查1课本图6-38中曲线1,得 ZN1=1ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0tH1= t Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa

11、tH2= (6712 xkT1(u+1)/ du rH2)1/3 =49.04mm模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取课本1P79标准模数第一数列上的值，m=2.5(6)校核齿根弯曲疲劳强度r bb=2KT1YFS/bmd1确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=2.5x 20mm=50mmd2=mZ2=2.5x 78mm=195mm齿宽：b=(|)dd1=1.1 X50mm=55mm取 b2=55mmb1=60mm(7)复合齿形因数 YFs 由课本1图6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)许用弯曲应力rbb根据课本1P116 :(T bb= (T bb

12、lim YN/SFmin由课本1图 6-41 得弯曲疲劳极限(T bblim 应为：(rbblim1=490Mpa (rbblim2 =410Mpa由课本1图6-42得弯曲疲劳寿命系数 YN: YN1=1YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin :按一般可靠性要求，取 SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为rbb1= Tbblim1 YN1/SFmin=490 x 1/1=490Mparbb2= rbblim2 YN2/SFmin =410 x 1/1=410Mpa校核计算rbb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa rbb1rbb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61

13、Mpa r bb2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm(10)计算齿轮的圆周速度V计算圆周速度 V=t n1d1/60 X 1000=3.14X473.33 X50/60 X1000=1.23m/s因为V6m/s ,故取8级精度合适.六、轴的设计计算从动轴设计1、选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查2表13-1可知：r b=650Mpa, r s=360Mpa,查2表 13-6 可知：r b+1bb=215MpaC查2表13-5可得,45钢取C=118则 d0 118X (2.53/121.6

14、7)1/3mm=32.44mm考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm3、齿轮上作用力的计算齿轮所受白转矩：T=9.55 X106P/n=9.55 X106X2.53/121.67=198582 N 齿轮作用力：圆周力：Ft=2T/d=2 X198582/195N=2036N 径向力：Fr=Fttan200=2036 xtan200=741N 4、轴的结构设计轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。 (1)、联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查 2表9.4可得联轴器白型号为 HL3联轴器：35X82 GB5014-85 (2)、确定

15、轴上零件的位置与固定方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴 承靠套筒实现轴向定位，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，联轴器靠轴肩平键和过盈配合 分别实现轴向定位和周向定位(3)、确定各段轴的直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径 di与联轴器相配(如图)，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2,取d3=4 5mm ,为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大

16、于d3 ,取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定 ，右端用轴环定位，轴环直径d5满足齿轮定位的同时，还应满足右侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同，取 d6=45mm.(4)选择轴承型号.由1P270初选深沟球轴承，代号为6209，查手册可得：轴承宽度B=19,安装尺 寸D=52,故轴环直径 d5=52mm.(5)确定轴各段直径和长度 I 段：d1=35mm 长度取 L1=50mmII 段:d2=40mm初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm ,通过密封盖轴段长应根据密

17、封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm ,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2= (2+20+19+55 ) =96mm III 段直径 d3=45mm L3=L1-L=50-2=48mm IV段直径d4=50mm 长度与右面的套筒相同，即 L4=20mm V 段直径 d5=52mm.长度 L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm(6)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径：已知 d1=195mm 求转矩：已知 T2=198 .58N?m 求圆周力：Ft根据课本P127 (6-34 )式得 Ft=2T2/d2=2 X198.58

18、/195=2.03N 求径向力Fr根据课本 P127 (6-35 )式得Fr=Ft?tan a =2.03 x tan200=0.741N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm(1)绘制轴受力简图(如图a)(2)绘制垂直面弯矩图(如图b)轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由两边对称，知截面 C的弯矩也对称。截面 C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=0.37 X 96 + 2=17.76N?m截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1.01 X 96-2=48.48N?m(4)绘制合弯矩图(如图 d)M

19、C=(MC12+MC22)1/2=( 17.762+48.482)1/2=51.63N?m绘制扭矩图(如图 e)转矩：T=9.55X (P2/n2 ) x 106=198.58N?m(6)绘制当量弯矩图(如图 f)转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取a =0.2,截面C处的当量弯矩:Mec=MC2+( a T)2 1/2=51.632+(0.2 X 198.58)21/2=65.13N?m(7)校核危险截面C的强度由式(6-3)r e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1 x 453=7.14MPa r-1b=60MPa二.该轴强度足够。主动轴的设计1、选择轴的材料确定

20、许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查2表13-1可知：r b=650Mpa, r s=360Mpa,查2表 13-6 可知：r b+1bb=215MpaC查2表13-5可得,45钢取C=118则 d0 118X (2.64/473.33)1/3mm=20.92mm考虑键槽的影响以系列标准，取 d=22mm3、齿轮上作用力的计算齿轮所受白转矩：T=9.55 Xl06P/n=9.55 X106X2.64/473.33=53265 N齿轮作用力：圆周力：Ft=2T/d=2 X53265/50N=2130N径向力：Fr=Fttan200=2130 xtan200=775N确定轴上零件的位置与固定

21、方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定,靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，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，4确定轴的各段直径和长度初选用6206深沟球轴承，其内径为 30mm,20mm ,则该段长宽度为16mm. o考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为36mm ,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(2)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知 d2=50mm求转矩：已知 T=53.26N?m求圆周力Ft：根据课本P127 (6-34 )式得Ft=2T3/d2

22、=2 X53.26/50=2.13N求径向力Fr根据课本P127 (6-35 )式得Fr=Ft?tan a =2.13 x 0.36379=0.76N：两轴承对称:.LA=LB=50mm(1)求支反力 FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2)截面C在垂直面弯矩为MC1=FAxL/2=0.38 x 100/2=19N?m(3)截面C在水平面弯矩为MC2=FAZL/2=1. 065 X 100/2=52.5N?m(4)计算合成弯矩MC= (MC12+MC22 ) 1/2=( 192+52.52 ) 1

23、/2=55.83N?m计算当量弯矩：根据课本 P235得a =0.4Mec=MC2+( a T)21/2=55.832+(0.4 X 53.26)21/2 =59.74N?m(6)校核危险截面C的强度由式(10-3)re=Mec/ (0.1d3 ) =59.74x1000/(0.1303)=22.12Mpa 300Xl6=48000h由初选的轴承的型号为：6209,查1表14-19可知：d=55mm,外彳5 D=85mm,宽度B=19mm,基本额定动载荷 C=31.5KN, 基本静载荷 CO=20.5KN,查2表10.1可知极BM转速 9000r/min(1)已知 nII=121.67(r/m

24、in)两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N根据课本P265 (11-12 )得轴承内部轴向力FS=0.63FR 贝U FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N.FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端FA1=FS1=682NFA2=FS2=682N(3)求系数x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根据课本 P265表(14-14 )得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h二.预期寿命足够二.主动轴上的轴承：(1)由初选的轴承的型号为：6206查1表

25、 14-19 可知：d=30mm,外径 D=62mm,宽度 B=16mm,基本额定动载荷 C=19.5KN,基本静载荷 CO=111.5KN,查2表10.1可知极BM转速 13000r/min根据根据条件，轴承预计寿命Lh=10 300X16=48000h(1)已知 nI=473.33(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1129N根据课本P265 (11-12 )得轴承内部轴向力FS=0.63FR 贝IJ FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N.FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端为压紧端，现取 1端为压紧端FA1=FS1=711.8NFA2=FS2=

26、711.8N(3)求系数x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根据课本 P265表(14-14 )得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h二.预期寿命足够七、键联接的选择及校核计算1 .根据轴径的尺寸，由1中表12-6高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键8X36 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 14X 45 GB1096-79轴与联轴器的键为：键10X40 GB1096-792 .键的强度校核大齿轮与轴上的键：键14X45 GB1096-79 bxh=14X9,L=45,贝Ll

27、 Ls=L-b=31mm圆周力：Fr=2TII/d=2 X198580/50=7943.2N挤压强度：=56.93125150MPa=bp因此挤压强度足够剪切强度：=36.608=12(4)箱座凸缘厚度 b=1.5z=1.5 8=12(5)箱座底凸缘厚度 b2=2.5z=2.5 X8=20(6)地脚螺钉直径df =0.036a+12=0.036 X122.5+12=16.41( 取 18)(7)地脚螺钉数目n=4(因为a9.6 mm(19)齿轮端面与内箱壁间的距离：=12 mm(20)箱盖，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm(21)轴承端盖外径：D+ (5-5. 5) d3D轴承外径(2

28、2)轴承旁连接螺栓距离：尽可能靠近，以 Md1和Md3互不干涉为准，一般取 S = D2.九、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 v12m/s,当m20时，浸油深度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为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3 .润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油 L-AN15润滑油。4 .密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-8

29、6-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经 历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后 出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了 口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、 看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到 了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。十一、参考资料目录1机械设计基础课程设计，高等教育出版社，陈立德主编，2004年7月第2版;2机械设计基础分，机械工业出版社胡家秀主编 2007年7月第1版回答者：zjhzwgh