课程设计报告带式运输机传动装置设计.docx
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课程设计报告带式运输机传动装置设计
带式运输机传动装置的设计
一、传动方案拟定4
二、电动机的选择4
三、计算总传动比及分配各级的传动比6
四、运动参数及动力参数计算6
传动零件的设计计算
1.V带传动的设计7
2.高速级齿轮传动的设计及校核10
3.低速级齿轮传动的设计及校核14
五、轴的设计计算16
七、滚动轴承的校核计算25
8.键联结的选择及计算26
带式运输机传动装置设计（第三组）
F=2300N
V=1.imKN
D=300mm
（1）原始数据
已知条件：
输送带工作拉力F=2300N
输送带速度V=1.1m/s
卷筒直径D=300mm
（2）已知条件
1）工作条件：
两班制工作（每班按8h计算），连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，环境
最高温度35C;滚筒效率"・96。
2）使用折旧期：
8年。
3）检修间隔期：
4年一次大修，两年一次中修，半年一次小修。
4）动力来源：
电力，三相电流，电压380/220V。
5）输送带速度容许误差：
士5%
6）制造条件及批量：
一般机械厂制造，小批量生产。
总体设计
戊送带
nw=52521r/min
一.传动方案的拟定
根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为A3C）
若选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机,
则可估算出传动装置的总传动比i约为30或20
二.电动机的选择
PW=7.15KW
1）电动机类型的选择：
电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机
2）电动机功率的选择：
工作机所需要的有效功率为
Fv
1000
65001.1
1000
=7.15KW
设円—赳亠宀5分别为弹性联轴器，闭式齿轮传动（设齿轮精度为8级），滚动轴承,V形带传动。
滚筒的效率，由表2-2差得n1=0.99n2=0.97n3=0.99n4=0.95n5=0.96则传动装置的总效率为n="2口2^3^4口5=0.992X0.972X0.994X0.95X0.96=0.8079
P715
巳=w=.=8.850KW
电机所需功率为悶079
由第十六章表16-1选取电动机的额定功率为11KW
3）电动机转速的选择：
选择常用的同步转速为1500r/min和1000r/min两种。
4）电动机型号的确定：
根据电动机所需功率和同步转速，查第十六章表16-1
可知，电动机型号为Y160M-4和Y160L-6。
相据电动机的满载转速nm和滚筒转速nw可算出总传动比。
现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中：
□=0.8079
R=8.850KW
电动机型号
方案号
电动机
型号
额定功率
/kw
同步转速r/min
满载转速
r/min
总传动
比
轴外伸轴径/mm
轴外伸长度/mm
1
Y160M-4
11
I1500
1460
27.80
42
110
2
Y160L-6
11
1000
970
18.47
42
110
由上表可知，方案1中虽然电动机转速咼，价格低，但总传动比大。
为了能合理分配传动比，使传动比装置结构紧凑决定选用方案2,即电动机型号为Y160L-6。
查第十六章表16-2知，该电动机中心高H=160mr轴外伸轴径为42mm轴外伸长度为110mm
3.传动比的分配
根据表2-3，取带传动比为is=3，则减速机的总传动比
18.47
i==6.16
为3
双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为
h=J1.3^6.16=2.830
i2=丄2.177
低速级的传动比为i1
4.传动装置的运动和动力参数计算
（1）各轴的转速计算：
=nm=970r/min
n1970
n2———342.76r/min
112.830
n2342.76
n3—一一157.45r/min
122.177
n4=n3=157.45r/min
（2）各轴的输入功率计算
为Y160L-6
减速器的总
传动比为
i=6.16
h=2.830
i2=2.177
n1=970r/min
n2=342.76r/mirn3=157.45r/minn4=157.45r/min
R=8.762KW
F2=8.414KW
F3=8.080KW
F4=7.919KW
R=Pd3=8.850X0.99KW=8.762KW
F2二R23=8.7620.970.99KW=8.414KW
h=86.265Nm
T2=234.431Nm
T3=490.086Nm
T4=480.320Nm
R3=P223=8.4140.970.99KW=8.080KW
P4=P331=8.0800.990.99KW=7.919KW
（2）各轴的输入转矩计算
p8762
h=9550门=955086.265Nm
m970
P28.414
T2=9550丄=9550-234.431Nm
n2342.76
P38.080
T3=95503=9550490.086Nm
n3157.45
P47.919
T4=95504=9550：
480.320Nm
n4157.45
轴
号
转速
n/（r/min）
功率P/KW
转矩
T/（N-m）
传动比i
1
970
8.762
86.265
2
342.76
8.414
234.431
3
157.45
8.080
490.086
4
157.45
7.917
480.320
Ra=13.2KW
各轴的运动及动力参数
五.传动零件的设计计算
1.选V带
1•确定计算功率Pca
由表8-7查得工作情况系数心九2,故
PCa=KAP=1.211KW-13.2KW
2选择V带的带型
根据Pca?
n1由图8-11选用B型
3.确定带轮的基准直径dd并验算带速v
1）初选小带轮的基准值径dd1由表8-6和表8-8，取
小带轮的基准直径
dd1=140mm
2）验算带速v
“皿厲J14097°=7.11m/s601000601000
因为5m/svvv25m/s,故带速合适。
3）计算大带轮的基准直径dd2
dd2=idd1=6.16140mm=862mm
根据表8-8，为dd2=900
验算i误差:
.900
i6.43
140
643_616
■:
二100%=4.4%小于5%
0：
4730mm
6.16
4•确定V带的中心距a和基准长度Ld
）初定中心距0.7（dd1■dd2）a0'2（dd1dd2）
728mm込a0込2080mm
a。
=1500mm
）计算带所需的基准长度
2
”细2（dd1dd2）（臂）
J21500
K2
mm
二（140900）（900一140）2
4"500
:
4730mm
由表8-2选带的基准长度Ld=4500mm
3）计算实际中心距a
Ld-Ld0“cc4500-4730厂
a层a0+1500+1385mm
22
中心距的变化范围为728-2080mm
5.验算小带轮上的包角
._.,,.57.3°
otr屯180—（dd2_dd1）
a
573°
=180*（900140）汉
1385
胡49亠120°
&计算带的根数Z
1）计算单根V带的额定功率Pr
由dd1=140mm和n1=970r/min,查表8-4a得P°=2-111KW
根据厲=970「/旳ni=6.16和B型带查表8-4b得
△p0=0.31KW
查表8-5得K旷0.902,查表8-2得KL=1.15，于是
Pr=（Po+AP。
）KaKl
=（2.111+0.31）汇0.902X1.15KW=2.51KW
2）计算V带根数Z
Z=电=5.26
Pr2・51取6根
7.计算单根V带的初拉力的最小值（"in
由表8-3得B型带的单位长度质量q=0.18kg/m所以
Z=6
（F0）min=283N
伍人小。
。
®5；：
"+qv2
K0
-（2.5—0.902）x13.2
—Q00汽+0.18x7.11\
10.902疋6汉7.11」
=283N
F°=6.5KNK（F°）min
8.计算压轴力Fp
压轴力的最小值为：
■G1
（Fp）min=2Z（F0）minsin
149*
=2"783rin=3272N
2
2.高速级齿轮传动设计
已知输入功率P1=8.672KW小齿轮的转速n1=970r/min,齿数比U1=2.829.由电动机驱动，寿命为8年（设每年年工作300天），2班制
则
（1）选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数
a.按图10-23所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动
b.运输机为般工作机器，速度不高，故选用7级精度
（GB10095-88
c.材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40C（调质），硬度为280HBS大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBS
a.选小齿轮齿数乙=24,则大齿轮齿数乙=2.829X
24=67.896取乙=68
（fp1^3272N
「=86265Nmm
（2）按齿面接触强度设计
a.试选载荷系数Kt=1.3
b.计算小齿轮传递的扭矩Ti=95.5x105R/ni=95.5x105
5
x8.762/970=86265x10Nmm
c.由表10-7选取齿轮宽系数?
d=1
1
d.由表10-6查得材料弹性系数ZE=189.8MPa2
e.由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度
极限°Hlim1=600Mpa大齿轮的接触疲劳强度疲劳极限（T
Hlim2=550Mpa
f.计算应力循环次数
N1=60n1jLh=60x970x（2x8x300x8）x1=2.235x109
N2=2.235x109/2.829=7.9x108
g.由图10-19取接触疲劳寿命KHn=0.9;KHn2=0.92
h.计算接触疲劳许用应力（取失效概率为1%安全系数
S=1）
[°h]1=Khn〔x°Hlim1/S=0.9x600/1=540Mpa
[（Th]2=KhN2x（THlim2/S=0.92x550/1=506Mpa
计算:
a.小齿轮分度圆直径d1t，代入[th]3中较小的值
u1
u
d1t=64.365mm
=2.32』s86265io5竺竺卩89.町=64.365mm
Y12.829<506丿
b.计算圆周速度v
v=曲口=心64.365x970=327m/s
60“00060x1000
c.计算齿宽b
b=①dXdit=1X64.365=64.365
d.计算齿宽和齿高之比-
h
模数mt=-d2L=64.365=2.682mm
Z124
齿高h=2.25mt=2.25X2.682=6.03mm
b=64.365=10.67
h6.03
e.计算载荷系数
根据v=3.27m/s,7级精度，由图10-8查得动载系数
Kz=1.14
直齿轮K^=K^=1查10-4表，当小齿轮相对支承非对
称位置时KhP=1.422
由b=10.67心尸1.422查图10-13得K^=1.4，故载
h
荷系数
K=KAK/K^k^=1X1.14X1X1.422=1.621
f.按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得
d1=d1t3［丄=64.365=69.278
VKt'1.3
g.计算模数m
m=d1=69.278=2.89mm
Z124
（3）按齿根弯曲强度设计
1）确定各公示内的计算数值
a.由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳极限＜iFEi=500Mpa大齿轮的弯曲极限^E2=380Mpa
b.由图10-18取弯曲疲劳寿命系数Kfni=0.88Kfn2=0.9
c.计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则
玩卜心幼％1=°.88汽5°°=314.286
S1.4
毎2=52珀2=0.9X380=244.286
2S1.4
e.计算负载系数K
K二KaK/Kf.=1X1.14X1X1.4=1.596
f.查取齿形系数
由表10-5查得YFa1=2.65YFa2=2.248
g.查取应力校正系数
由表10-5查得Ysa1=1.58Ysa2=1.746
h.计算大小齿轮的*咛并加以比较
丫亍丫；1二2"65“58=0.01332
屛1314.286
K=1.596
丫严丫：
2=2.248灯.746=0.0!
607
bF2244.286
由此可见，大齿轮数值大
2）设计计算
^3'2KT2Yf^=J^1.59^8.626^10^0.01607=1.97
\4dZ12bF]V1汉242
圆整后得m=2
按接触强度算得分度圆直径di=74.721
所以，Zi=dl=69.278那35m2
Z2=2.829X3^99.05取乙=100
（4）几何尺寸计算
M=2mm
a.计算分度圆直径
di二Zim=3X2=70mmd2=Z2m=10X2=200mm
b.计算中心距
a=di+d2=7°+20°=i35mm
22
c.计算齿轮宽度
b=3、低速级齿轮传动设计
乙=35
（原理同高速级齿轮传动设计方案，求得以下数据）
乙=100
1.材料：
小齿轮40C280HBS大齿轮45钢（调质）
240HBS
2.选Z1=24z/=24X2.176=52.224取乙'=53Kt=1.3
1
帕=1Ze=189.8MPW
3.T3=95.5><1°5p3=490086N.mm
n3
4.查得erHlim1=600Mpa5.n/=60n3jLn=60X15745X1X（2X8X300X8）=3.628x108
F
8
N13.628"0
N2=一==1.667"0
u2.176
由图KHN1=0.92KHN2=0.95
FFFF
6.显1=Khn1Wim1=552MPakH]=Khn2口讪2=552.5MPa
SS
7.d3t=115.285mmv"=0.95m/sb=115.285mm
8.mt=4.804h'=10.808三=10.667
h‘
FFFF
9.Kv"=1.05Kh^=Ks=1KA=1K^=1.435
F
KfB=1.35
所以，K"=1.507
10.d3=121.105mmm=5.046mm
FFF
11.查得▽FE1=500MPaF
KFN1=0.9
所以，kF「=314.286MPatF]/=244.286MPa
a=70mmd2=200mm
A=135mm
b=70mm
3=75mm
B2=70mm
K'=1.4175
12.K二KaKvKf：
.KfI=1.4175
13.查得YFa1=2.65YFa2=2.248
YFa1Ysa1
»f1
=0.01332
=0.01607
YFa2Ysa2
Ysai=1.58Ysa2=1.746
所以，大齿轮的数值大
14.m_2.720圆整m=3
”d
15.Z^3：
31Z2=242.17653
m，
FFFF
d1=Z1m=313=93mmd2=Z2m=683=204mm
FF
pl+plt
a"==148.5mm『=4^=93mm
2
所以，R=95mm压100mm
六.轴的设计计算
1）输入轴的设计
a.初算轴径
3mm
选用45钢（调质）硬度217~255HBS查课本P235（10-2）得C=115
八iR-J8.7615ccc厂
d-C31=113=23.95mm
\n1V970
考虑有一键槽，直径增大5%
d=23.95（1+5%）=25.15mm所以，初选d=27mm
b.轴结构设计
1.
Zi=31
F
Z2=68
F
d1=93mm
F
d2=204mma二148.5mmb=93mm
=100mm
=95mm
轴上零件的定位固定和装配
齿轮相对轴承非对称分布，右面由轴肩固定，左面由套筒固定，连接以平键作过渡配合固定两轴承分别以轴肩和筒定位，则采用过渡配合固定
2.确定各段直径和长度
d1=27mm
L1=50mm
d2二33mm
L2=75mm
d3二40mm
L3=18mm
d4二44mm
L4=217.5mmd5二40mm
L5二18mm
VJ1Vivjvinn3
I段：
di=27mm长度取Li=50mm
因为，h=2cc=1.5mm
H段：
d2=di+2h=27+2x3=33mm
L2=20（套筒）+55（联轴箱与外壁距）=75mm
皿段：
d3=38mm
初选用7208c型角接触球轴承，内径为40mm,宽度
为18mm,D=80mm,L3=18mm
所以，取d3=40mmL3=18mm
W段：
d4=d32h=386二44mm
L4二217.5mm
V段：
取d5=40mmL5=18mm
则轴承跨距L=235.5mm
3.
Ft-246.4714N
Fr=897.083N
按弯矩复合强度设计计算
1已知di=70mmTi=86265N.mm
2圆周力：
Ft=2Tl=286265=2464.714N
LA=64mm
LB=214mm
Lc=134mm
di70
3径向力：
Fr二Ftana=2464.714xtan20°=897.083N
4由上可知：
LA=64mmLB=214mmLc=134mm
2）绘制垂直弯矩图（b）
轴承受反力FAy=690.388NFBy=206.695N
Faz=1897.289NFbz=567.416N
截面C在垂直面弯矩
M2=FAyLA=690.388X64=44.18Nm
3）绘制水平面弯矩图（c）
截面C在水平面弯矩为
Mc=129.22Nm
T=86.265Nm
Mc2=FAyLA=1897.289X64=121.43Nm
4）绘制合弯矩图（d）
MC=McjMc22=121.4344.18=129.22Nm
5）绘制扭矩图（e）
T=9.55X（Pn/nn）X106=T仁86.265Nm
6）绘制当量弯矩（f）
取a=1则
11
Mec=[M02+（：
T）2]2=[129.222+244.032]勺=276.13
Nm
7）校核危险截面
M2（T）2
W
29N2286.2652
0.1工443
=18.24：
[二J
•该轴强度足够
（2）输出轴的设计计算a.按扭矩初算轴径
先用45钢（调质）硬度217s255HBS,由P235
表10-2取C=115
d^CyPu/n川=11538.08/157.572=42.72mm
考虑到有键槽增大5%
d=42.72汉（1+5%）=44.86mm
b.联轴器型号的选取
查表14-1，取Ka=1.5
Tea=KaT3=1.5X490.086=735.129Nm
按计算转矩Tea小于联轴器的公称转矩的条件，查表8-2选用YL11型凸缘联轴器
其公称转矩为1000Nm，半联轴器孔径为50mm，
故选d1=50mm
C.轴的结构设计
1.轴的零件定位，固定和装配
齿轮相对轴承非对称布置，左面用套筒定位，
右端用轴肩定位，周向定位米用键和过度配合，
两轴承分别从轴肩和套筒定位，周向永过度或过
盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面，齿轮套筒右
轴承和皮带轮从右装入，低速级小齿轮与输出轴设计成齿轮轴
2.确定轴的各段直径和长度
Tea=735.129Nm
I段：
d-i=50mm长度取L|=84mm
II段:
d2二d；2h=50221.5=56mmL2=2055=75mm
皿段：
d3=d22h=62mm
初选用7213c型角接触球轴承，内径为65mm,宽度
I
23mm,D=120mm=23mm
L3二23mm
W段：
d4
=68mm
L4
=90mm
V段：
d5
=72mm
L5
=10mm
w段：
f
d6
二68mm
F
L6
二95mm
叫段：
r
d7
二65mm
F
L7
二43mm
所以d3=65mm
3.按弯扭复合强度计算
①已知
d1=93mm
二T2=234431Nmm
d1=50mm
L|=84mm
d2
L2
d3
L3
d4
L4
d5
L5
d6
L6
d7
=56mm
=75mm
=65mm
=23mm
二68mm
二90mm
=72mm
=10mm
=68mm
=95mm
二65mm
L7二43mm
Ft
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