机械设计螺旋输送机传动装置的设计.docx

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机械设计螺旋输送机传动装置的设计

机械设计课程设计

计算说明书

设计项目：

螺旋输送机传动装置的设计

院别：

机电工程学院

专业：

机电一体化

班级：

10级机电2班

姓名：

学号：

10062102

指导老师：

一、机械设计课程设计任务书…………………………3

二、减速器各零件的设计计算及说明……………5

1、电动机的选择……………………………………………………….5

2、传动装置的总传动比与各级传动比的计算分配..7

3、各轴的转速和转矩计算……………………………………….7

4、V带和带轮传动设计及计算…………………………………9

5、齿轮传动的设计及计算………………………………………15

6、输出传动轴的设计及计算…………………………………20

7、输入传动轴的设计及计算…………………………………24

8、滚动轴承的选择…………………………………………….….29

9、联轴器选择………………………………………………………..29

10、减速器附件的选择及箱体的设计……………….…..30

11、润滑密封………………………………………….……….……..31

12、减速器装配图………………………………………………....32

三、参考文献………………………………………………….....32

一、机械设计课程设计任务书

题目：

螺旋输送机传动装置的设计

（一）、总体布置简图：

（二）、工作条件

螺旋输送机主要用于运送粉状或碎粒物料，如面粉、灰、砂、糖、谷物等，工作时运转方向不变，工作载荷稳定；工作寿命8年，每年300个工作日，每日工作8h。

（三）、螺旋输送机的设计参数：

（题号4）

参数、题号

1

2

3

4

减速器输出轴转矩T/（N.m）

80

95

100

150

减速器输出轴转速n/（r/min）

180

150

170

115

（四）、设计内容

1.电动机的选择与运动参数计算

2.传动装置的总传动比、各级传动比的计算分配

3.各轴的转速和转矩计算

4.设计V带和带轮及计算

5.设计齿轮的计算

6.设计输出传动轴的计算

7.设计输入传动轴的计算

8.滚动轴承的选择

9.联轴器的选择及计算

10.润滑与密封

11.减速器附件的选择

12.装配图、零件图的绘制

13.设计计算说明书的编写

（五）、设计任务

2．减速器总装配图一张

3．齿轮、带轮各一张、输出传动轴零件图、输入传动轴零件图各一张

4．设计说明书一份

二、减速器各零件的设计计算及说明

1、电动机的选择

计算内容

计算说明

计算结果

（1）确定电动机功率

输送机的输出功率为：

P减=9550T/n减=1.5kw

查《机械零件手册（第五版》.（周开勤主编）P5表2-2得，η轴承=0.98，η齿轮=0.97，η带轮=0.96，η联轴器=0.99

则电动机输出功率：

P电=P减/η总=2.03kw

电动机输出功率P电机输出=2.03kw

（2）确定电动机的转速

根据《机械零件手册（第五版》.（周开勤主编）P5表2-1和《机械设计课程设计》—徐起贺，P12表2-1得，i带=2~4,单级减速器中i齿轮=3~6，则i总轮=6~24，i总=n电机／n减，n电机=（6~24）x115=（690~2760）r/min,

根据《机械设计课程设计》.（徐起贺刘静香程鹏飞主编）的P279表20-1可知，符合这一范围的电机有750r/min,1000r/min,1500r/min,综合考虑电动机的尺寸,装置机构结构紧凑性,重量及价格等因素选用转速为1500r/min的电动机.其型号为Y100L1-4。

其额定功率为2.2kw，满载转速为1420r/min。

选用转速为1500r/min的电动机.

（3）选择电动机类型

根据《机械设计课程设计》.（徐起贺刘静香程鹏飞主编）的P279表20-1可知，电机转速为1500r/min,属于Y系列笼型三相异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V,其满载转速为1420r/min,额定功率为2.2kw,型号为Y100L1-4.

选用转速为1500r/min,Y系列笼型三相异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V,其满载转速为1420r/min,额定功率为2.2kw,型号为Y100L1-4

2、传动装置的总传动比、各级传动比的计算分配

计算内容

计算说明

计算结果

（1）总传动比

总传动比i=n电机动/n输送机=1420/115=12.3

总传动比i=12.3

（2）分配传动比

因为i总=i齿轮*i带轮。

所以i平均=EMBEDEquation.3=2.86

根据《机械零件手册（第五版》--周开勤P5表2-2和《机械设计课程设计》—徐起贺，P12表2-1考虑到加工工艺、加工成本、润滑条件及各传动比范围知，i带轮=3，i齿轮=i/i带轮=12.3/3=4.1根据传动比范围及考虑到润滑条件，确定传动比为

i带轮=3，i齿轮=i总/i带轮=12.3/3=4.1

i带轮=3，

i齿轮=4.1

3、计算各轴的转速和转

计算内容

计算说明

计算结果

（1）各轴的转速

由题知

n电机=1420r/min,

齿轮主动轮轴n1=n电/i带轮=471.5r/min,

齿轮从动轮轴n2=115r/min

带轮主动轮轴n3=n电=1420r/min

带轮从动轮轴n4=n1=471.5r/min

n电=1420r/min

n1=471.5r/min

n2=115r/min

n3=1420r/min

n4=471.5r/min

（2）各轴的传动功率

电动机输出功率P电机=2.03kW

齿轮主动轮轴输入功率P1=P电机*η轴承*η联轴器*η带轮=1.9kW

齿轮从动轮轴输出功率P2=P1*η齿轮=1.8kW

带轮主动轮轴输入功率P3=P电机*η联轴器=2.01kW

带轮从动轮轴输出功率P4=P1=1.9kW

螺旋输送机输入功率P输送机=P2*η轴承*η联轴器=1.75kW

P1==1.9kW

P2=1.8kW

P3=2.01kW

P4=1.9kW

P工作机=1.75kW

（3）各轴的传动转矩

带轮主动轮轴：

T0=9550（P电机/n电机）=9550*（2.03/1420）=13.65N·m

带轮从动轮轴齿轮主动轮轴：

T1=9550（P1/n1）=9550*（1.9/471.5）=38.48N·m

齿轮从动轮轴：

T2=9550（P2/n2）=9550*（1.8/115）=149.48N·m

输送机轴：

TW=9550（P输送机/n输送机）=9550*（1.75/115）=145.33N·m

T0=13.65N·m

T1==38.48N·m

T2==149.48N·m

TW=145.33N·m

4、V带和带轮传动设计及计算

计算内容

计算说明

计算结果

（1）确定计算功率Pc

根据V带传动工作条件，查《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）P143表11-7，可得工作情况系数KA=1.2,则Pc=KA*P电=1.2×2.03kw=2.4kw

Pc=2.4kw

（2）选取V带型号

根据Pc、n电机，由《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）P143图11-6选用Z型V带

选用Z型V带

（3）确定带轮基准直径dd1、dd2

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P143图11-6,P144表11-8,选dd1=80㎜，则

从动轮基准直径初步计算dd2=i带轮*dd1=235.2mm

由《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）P144表11-8选dd2=236mm

dd1=80㎜

dd2=236mm

（4）验算带速v

v=（πdd1n1）/（60×1000）=（3.14×80×1420）/（60×1000）

=5.95m/s,

因为带速v在5～15m/s范围内，故带的速度合适.

v=5.95m/s

（5）确定V带的基准长度和传动中心距a

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P144式（11-3）计算初选中心距a0,

0.7（dd1+dd2）

故初选中心距a0=500mm,

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P144式（11-4）计算V带所需基准长度L0,

L0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0≈1508.5mm

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P137表11-2，选取带基准长度Ld=2000mm

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P144式（11-5）计算实际中心距

a=a0+（Ld-L0）/2=545.75mm

a0=500mm

L0=1508.5mm

Ld=2000mm

a=545.75mm

（6）验算主动轮上的包角α1

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P144式（11-6）得

α1=180°-57.3°（dd2-dd1）/a=163.6°>120°,

故包角合适

α1=163.6°

（7）计算V带的根数Z

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P144式（11-7）得Z=Pc/（P0+△P0）KaK

P141表11-3得P0=0.355kw（内插法）

P141表11-4得△P0=0.0355（内插法）

P142表11-5得Ka=0.96

P142表11-6得KL=1.16

则Z=Pc/（P0+△P0）KaKL=5.51（根）取Z=6根

Z=6根

（8）计算V带合适的初拉力Fo

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P136表11-1，得q=0.06kg/m。

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P145式（11-9）得

Fo=500Pc（2.5/Ka-1）/+qv2=56.04N

Fo=56.04N

（9）计算作用在带轮轴上的压力FQ

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P145式（11-8）得

FQ=2FoZsin（α1/2）=665.6N

FQ=665.6N

（10）带轮结构设计

A确定结构类型

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P148得主动轮dd1=80mm,采用实心式；从动轮dd2=236mm,采用腹板式。

主动轮采用实心式，从动轮采用腹板式。

B结构尺寸

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P148计算主动轮尺寸，由表15-2得c=118~107

P219式（15-2）得ds=c3√p/n≈12.05~14.93mm

考虑到键槽的影响增大5%，即ds=20mm

L=2ds=40mm

da1=dd1+2ha=90mm

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P148计算从动轮尺寸，由表15-2得c=118~107

P219式（15-2）得ds=c3√p/n≈17.03~18.78mm

考虑到键槽的影响增大5%，即ds=30mm

L=2ds=60mm

da2=dd2+2ha=246mm

dh=2ds=60mm，dr=da2-2（h0+a）=216mm

d0=（dh+dr）/2=138mm，S=（0.2~0.3）B=15.2~22.8mm

S1=1.5S=30mm，S2=0.5S=10mm

主动轮：

da1=90mm：

ds=20mm

L=40mm.

从动轮

da2=246mmds=30mm

L=2ds=60mm

dh=60mm

dr=216mm

d0=138mm

S==20mm

S1=30mm，S2=10mm

C轮槽尺寸

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P148表11-9得

主动轮：

bd=8.5mm，ha=5.0mm，

e=12mm，f=8mm，

h0=9.5mm，δ=5.5mm，

=34°

从动轮：

bd=8.5mm，ha=5.0mm，

e=12mm，f=8mm，

h0=9.5mm，δ=5.5mm，

=38°

主动轮：

bd=8.5mm，ha=5.0mm，e=12mm，f=8mm，h0=9.5mm，

δ=5.5mm，

=34o

从动轮：

bd=8.5mm，ha=5.0mm，e=12mm，f=8mm，h0=9.5mm，

δ=5.5mm

=38o

D材料选择

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P146,11.4节，速度小于30，所以选用铸铁HT150.

采用铸铁HT150

E带轮结构图

5、齿轮传动的设计及计算

计算内容

计算说明

计算结果

（1）确定齿轮类型

根据工作要求及使机构结构紧凑性好，选择斜齿轮圆柱齿轮

斜齿轮圆柱齿轮

（2）选择齿轮材料及精度等级

据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P169表12-3及齿轮工作条件和功率选用硬齿面齿轮组合。

小齿轮选用40Cr,调质，硬度为240~285HBW;

大齿轮选用45钢,调质，硬度为217~255HBW，

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P166表12-2由工作机工作条件要求，选择8级精度。

小齿轮选用40Cr,调质，大齿轮选用45钢,调质。

精度等级选8级精度

（3）确定转距T1，载荷系数K

1）转矩T1=9.55×106P减/n减=38.48N·mm

2）载荷系数K,

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P171表12-4取K=1.2

T1=38.48N·mm

K=1.2

（4）齿数Z1、螺旋角β、齿形系数Ψa

小齿轮齿数Z1取20，则大齿轮齿数Z2=82，初选螺旋角β=15°，则

ZV1=Z1/cos2β=22.19，ZV2=Z2/cos2β=90.99,

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P174图12-25查得

齿形系数YF1=2.82，YF2=2.22，取Ψa=0.5

Z1=20，Z2=82

ZV1=22.19

ZV2=90.99

β=15°，

Ψa=0.5

（5）许用弯曲应力[σF]

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P175图12-26查得σFlim1=250MPa,σFlim2=190MPa,

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P173表12-5查得SF=1.5，SH=1.2

则[σF]1=σFlim1/SF≈166.66MPa,

[σF]2=σFlim2/SF≈126.66MPa

因YF1/[σF]1≈0.0169,YF2/[σF]2≈0.0175

且YF1/[σF]1

mn≥3√3.2KT1YF2cos2β/Ψa（u+1）Z12[σF]2≈1.3mm，根据设计需要和实际工作情况由《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P160表12-1取mn=2.5mm

[σF]1=166.66

MPa,

[σF]2=126.66

MPa,

mn=2.5mm

（6）确定中心距及螺旋角β

根据《机械设计基础》（含工程力学）--李国斌-主编P178表12-6得中心距a=mn（Z1+Z2）/2cosβ=131.98mm,取a=132mm

螺旋角β=arccos[mn（Z1+Z2）/2a]=15°0′

齿宽b=Ψa·a=0.5×132mm=66mm

经圆整后取b2=70mm,b1=75mm

a=132mm

β=15°

b1=70mm

b2=75mm

（7）验算齿面接触强度

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P172图12-23、P173表12-5可得，σHlim1=700MPa

σHlim2=560MPa，SH=1.1，故

[σH]1=σHlim1/SH=636.36MPa,

[σH]2=σHlim2/SH=509.11MPa,则

σH=305√（u+1）KT1/uba2=337.56MPa<[σH2],

因此安全

σH=337.56MPa

（8）齿轮的圆周速度

根据《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）公式V=πd1n1/60/100=1.28m/s，

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P166表12-2可知，选8级精度等级是合适的。

V=1.28m/s

（9）齿轮的结构设计

A.确定结构类型

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P178表12-6得

分度圆直径d1=（mn*z1）/cosβ≈52mm

d2=（mn*z2）/cosβ≈212mm

齿顶高ha=mn=2.5mm

齿顶圆直径da1=d1+2ha=57mmda2=d2+2ha=217mm

根据《机械设计基础》（含工程力学）.（李国斌主编）

P187知因为da1≤200mm主动轮选用实心式。

da2=200~500mm从动轮选用腹板式。

主动轮选用实心式

从动轮选用腹板式

B.确定结构尺寸

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P219表15-2查的C=118~107，则轴的最小直径为：

dm1≥

=17.03~18.78mm

考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大5%，即ds1=dm1（1+5%）。

参考《机械零件手册（第五版》（周开勤--主编）取ds1=25mm

dm2≥

=26.8~29.5mm

考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大5%，即ds2=dm2（1+5%）参考《机械零件手册（第五版》（周开勤--主编）取ds2=45mm

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P178表12-6得

端面模数m1=mn/cos15=2.59mm

齿顶高ha=mn=2.5mm齿根高hf=1.25mn=3.125mm

全齿高h=ha+hf=5.625mm顶隙c=0.25mn=0.625mm

分度圆直径d1=（mn*z1）/cosβ≈52mmd2=（mn*z2）/cosβ≈212mm

齿顶圆直径da1=d1+2ha=57mmda2=d2+2ha=217mm

齿根圆直径df1=d1-2hf=46mm；df2=d2-2hf=206mm

D0=1.6ds2=72mmD1=da2-10ma=192mmD2=0.5（D0+D1）=132mmC1=0.3D2=21mm

m1=2.59mm

d1=52mm

d2=212mm

da1=57mm

da2=217mm

df1=46mm

df2=206mm

ha=2.5mm

hf=3.125mm

h=5.625mm

at=20.6°

D0=72mm

D1=192mm

D2=132mm

C1=21mm

C.齿轮结构简图

6、输出传动轴的设计及计算

计算内容

计算说明

计算结果

1选择轴的材料，确定许用应力。

由已知条件得知减速器传递功率

P=1.8kw

故选择45号钢，调质处理。

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P215表15-1查的σb=650Mpa，

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P220表15-3查的许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa

选用45号钢，调质处理

σb=650Mpa

[σ-1b]=60Mpa

2初步设计轴结构图

如左图

3按抗扭强度估算轴的直径

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P219表15-2查的C=118~107，则轴的最小直径为：

dD≥

=110

=26.8~29.5mm

考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大5%，即dm=d（1+5%）=28.14~30.98mm。

参考《机械零件手册（第五版》（周开勤--主编）取dD=30mm。

根据轴系结构确定取dc=40mm。

dD=30mm

dc=40mm

4齿轮上的作用力的计算

齿轮所受的转矩为：

T=9.55×106×

=149480N·mm

圆周力Ft=

=1377.7N·mm

径向力Fr=

=519.13N

轴向力Fa=Frtanβ=369.15N

T=149480N·mm

Ft=1377.7N·mm

Fr=519.13N

Fa=369.15N

5画出轴的受力图

如左图

6计算水平支反力，画水平弯矩图

水平支反力为：

FAH=FBH=

=688.85N

C-C截面处的水平面弯矩为：

MCH=688.85×

N·mm=68885N·mm

FAH=688.85N

MCH=68885N·mm

7计算垂直面支反力，画垂直面弯矩图

垂直面支反力为：

FAV×L－Fr×

+Fa×

=0

FAV=59.3N

FBV=Fr－FAV=459.83N

C-C截面的左侧垂直面弯矩

MCV左=FAV×

N·mm=5930N·mm

C-C截面的右侧垂直面弯矩：

MCV右=FBV×

N·mm=45983N·mm

FAV=226.64N

FBV=5771.7N

MCV左=5930N·mm

MCV右=45983N·mm

8画合成成弯矩图

MC左=

≈69139.7N·mm

MC右=

≈82822.58N·mm

MC左=69139.7N·mm

MC右=82822.58N·mm

9画出转矩图

由题知T=149480N·mm

T

如左图

10计算当量弯矩

参考《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）p219因减速器单向运转,故可认为转矩脉动循环变化,取系数

=0.6,

Mec=

≈1.22×105N·mm

Mec=1.89×106N·mm

11校核强度

=

<[σ-1b]=60Mpa

<[σ-1b]=60Mpa

故轴的强度足够。

轴强度足够

12轴的零件图

7、输入传动轴的设计及计算

计算内容

计算说明

计算结果

1选择轴的材料，确定许用应力。

由已知条件得知减速器传递功率

P=1.9kw

故选择45号钢，调质处理。

由《机械设计基础》（含工程力学）-（李国斌-主编）P215表15-1查的σb=650Mpa，

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P220表15-3查的许用弯曲应力[σ-1b]=60Mpa

选用45号钢，调质处理

σb=650Mpa

[σ-1b]=60Mpa

2初步设计轴结构图

如左图

3按抗扭强度估算轴的直径

由《机械设计基础》（含工程力学）（李国斌-主编）P219表15-2查的C=118~107，则轴的最小直径为：

dD≥

=110

=17.03~18.78mm

考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大7%，即dm=d（1+7%）=18.22~20.09mm。

参考《机械零件手册（第五版》（周开勤--主编）取dE=20mm。

根据轴系结构确定取

dA=20mm,dB=25mm。

dA=20mm

dB=2