带式运输机传动装置的设计.docx
《带式运输机传动装置的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带式运输机传动装置的设计.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
带式运输机传动装置的设计
机械设计基础课程设计说明书
设计题目：
带式运输机传动装置的设计
姓名：
专业：
材料成型及控制工程
学号：
指导教师:
.设计说明
带式运输机传动装置的设计（A-5）
同轴式二级圆柱齿轮减速器的设计
1—电动机
2—联轴器
3—二级圆柱齿轮减速器
4—联轴器
3—带式运输机
用于带式运输机的同轴式二级圆柱齿轮减速器。
传动装置简图如右图所示。
视情况可增加一级带传动或链传动。
（1）带式运输机数据
运输机工作轴转矩T=5300（N•m）运输带工作速度v=0.9（m/s）运输带滚筒直径D=450mm
（2）工作条件
单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。
运输带速度允许速度误差为土5%
（3）使用期限
工作期限为十年，检修期间隔为三年。
4）生产批量及加工条件
小批量生产。
2.设计任务（详见基本要求）
1）选择电动机型号；
2）选择联轴器；
3）设计减速器；
3.成果要求（详见基本要求）
1）减速器装配图一张；
2）零件工作图1张；
3）设计说明书一份。
二.选择电动机型号
电动机是最常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简单和维护容易等优点。
电动机的选择主要包括选择其类型和结构型式、容量（功率）和转速、确定具体型号。
选择电动机类型
根据任务书要求可知：
本次设计的机械属于恒功率负载特性机械，且其负载较小，故采用Y
型三相异步电动机（全封闭结构）即可达到所需要求。
2、选择电动机容量
riff=
lOOOx^
kw=5_07Jtw
工作机所需的功率
其中带式输送机的效率%°94
电动机的输出功率
其中n为电动机至滚筒主动轴传动装置的总效率，包括V带传动、一对齿轮传动、两对滚动轴承及联轴器等的效率，n值计算如下：
n=em冷并
由《机械设计基础课程设计》表10-1查得V带传动效率卩叮鮎,一对齿轮传动的效率沪°，一对滚动球轴承传动效率3联轴器效率®“％,因此
7=0_%x0^7x0^95x0^8=0_908
所以
A=—二広ffltwn
根据h选取电动机的额定功率p■使厲（-T几275“，并由
《机械设计基础课程设计》表10-110查得电动机的额定功率为确定电动机转速：
60x1000v
滚筒转速为：
取v带传动的传动比范围为：
-'id
取单级齿轮传动的传动比范围为:
则可得合理总传动比的范围为:
^=6-20
故电动机转速可选的范围为:
心二二冃卫二22932-764_4r/mni
在这个范围内的电动机的同步转速有*阴厂5和1欧厂min两种，综合考虑电动机和传动装置的情况再确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可选择同步转速为1（W°r，min。
根据同步转速查《机械设计基础课程设计》表10-110确定电动机型号为7160£"6，其满载转速m刃°厂皿皿。
此外，电动机的中心高、外形尺寸、轴伸尺寸等均可查表得出。
三•选择联轴器，设计减速器
总传动比的计算与分配
电动机确定后面，根据电动机的满载转速和工作装置的转速，就可以计算传动装置的总传动比。
总传动比的分配是个比较重要的问题。
它将影响到传动装置的外轮廓尺寸、重量、润滑等许多问题。
1、计算总传动比
2、分配各级传动比
为使带传动的尺寸不至过大，满足「5，可取^=3，贝U齿轮的传动比
传动装置的运动和动力参数计算
传动装置的运动和动力参数是指各轴的转速、功率和转矩，这些参数是设计传动零件（齿轮和带轮）和轴时所必需的已知条件。
计算这些参数时，可以按从高速轴往低速轴的顺序进行。
1、各轴的转速
nrtn=—
323J3
4_35
r/man=7433dnin
n=^^Fyiniii=323_33r;/iniiiu3
=m=74_33rimin
2、各轴的功率
丹=H=10J6x0^95x0_97^=10_19HF
=1019x0^5xO^ft£»r=9_?
4£>r
3、各轴的转矩
r.=955□—=9550x—蚤hi=108J0Wmn.^70
2网吟亠皿器EE如"
论対吟"込黠心"嗨纹”
pq94
7^=9550—=9550x-jw=1277_10i^m
47433
最后，将计算结果填入下表:
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n
（r/min）
970
323.33
74.33
74.33
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
311.9
1309.22
1277.1
传动比i
3
4.35
1
效率n
0.96
0.965
0.975
传动零件的设计计算
设计时，一般先作减速器箱外传动零件的设计计算，以便确定减速器内的传动比及各轴转速、转矩的精确数值，从而使所设计的减速器原始条件比较准确。
第一节减速器外传动零件的设计
本传动方案中，减速器外传动即电动机与减速器之间的传动，采用V带传动。
V带已经标准化、系列化，设计的主要内容是确定V带型号和根数，带轮的材料、直径和轮毂宽度、中心距等。
1、求计算功率只
查《机械设计基础》表13-8得基匸口，故
R==lJ2xlO_45=12J4
2、选V带型号
根据几心5，由《机械设计基础》图13-15查出此坐
标点位于B型号区域。
3、求大、小带轮基准直径归出
查《机械设计基础》表13-9，鬲应不小于125mm现取dl=15°™"，由《机
rfi=—血戸）970x!
50x（l-0_02）nmn=441mm
械设计基础》式（13-9）得
式中m皿323min
由《机械设计基础》表13-9，取=450mm。
4、验算带速
Krfini
150x970.十』
u—~~
60x1000
GdMOZE
带速在八Fz范围内，合适。
5、求V带基准长度D和中心距。
初步选取中心距
皿"卡（也+小）=1芍昭0）R=900im
由《机械设计基础》式（13-2）得带长
Z*=2a+-（rfi+rft）
=2xQOO+-x（15Q+450）^450"150）3!
^
24x900
=27fi7_48mm
查《机械设计基础》表13-2，对B型带选用矗-幽心™
再由《机械设计基础》式（13-16）计算实际中心距
Zrf-i-
am
2
&验算小带轮包角血
由《机械设计基础》式（13-1）得
01=180-^^x573=lW-⑹—他x573-=161J34'>12ffa916J26
合适。
7、求V带根数£
13-15）得
由《机械设计基础》式
A
令970rmm..J,巧，查《机械设计基础》表13-3得
P^=2_4&KW
匾H150Q-0_（K9
由《机械设计基础》式（13-9）得传动比
查《机械设计基础》表13-5得
Apt=030£JF
由血=1612T查《机械设计基础》表13-7得乩—0少，查《机械设计基础》表13-2得=105，由此可得
二<52
12_54
（248+0JO）x0^5x105
取5根。
8、求作用在带轮轴上的压力叱
查《机械设计基础》表13-1得7°17^^，故由《机械设计基础》式（13-17）
得单根V带的初拉力
“SOOJlfU」,r500X12J4（2j5„仃“J”―如北“
F・=111+=JC1.（L17x7^2]用=278L3SJV
zv〔上二}[5x762\0_95JJ
作用在轴上的压力
Pq=2^.sm—=2x5x27XJ8xsui"皿N=2746j58JV
22
9、带轮结构设计
带轮速度"We，可采用铸铁材料。
小带轮直径乩-£咲，采用实心式；大带轮直径^=450^，采用轮辐式。
传动比及运动参数的修正
外传动零件设计完成后，V带的传动比随之确定。
用新的传动比对减速器内轴I的转速、转矩数值进行修正。
1、对轴I转速的修正
2、对轴I转矩的修正
Fi=955tt—=9550x10j56Nm=318_1Wmn316J99
最后，将修正结果填入下表：
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n/（r/min）
970
316.99
74.33
74.33
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
318.14
1309.22
1277.1
传动比i
3.06
4.35
1
效率n
0.96
0.965
0.975
减速器内传动零件的设计
减速器内的传动零件主要是指齿轮轴。
本传动方案中的减速器采用直齿圆柱齿轮进行传动。
直齿圆柱齿轮传动设计需要确定齿轮的材料、模数、齿数、分度圆、顶圆和根圆、齿宽和中心距等。
1、选择材料及确定许用应力
小齿轮用柚必曲调质，齿面硬度24—型H昭，6■心720肚甩，
CTm=5KifFa（《机械设计基础》表11-1），大齿轮用如553还调质，齿面硬度241-269^兀（《机械设计基础》表11-1）。
由《机械设计基础》表11-5，取皿一L1，$■-13，
[cihI-Cgfal=—Jffti=
L」品11
[CTjftl==—MPa=559JQSMP^
LJ&1_1
ri口脑595
如=——=——MPa=Jn6MPa
L」&1J25
r1□fSi510.
[J==——MPa=4mMRi
LJ*1J25
2、按齿面接触强度设计
设齿轮齿面按7级精度制造。
取载荷系数K=1A（《机械设计基础》表11-3），齿宽系数（《机械设计基础》表11-6）。
小齿轮上的转矩
n=Ti=9550—=9550xNm=318_14J^m=3_l&14xl（/jVmm
取矗二188（《机械设计基础》表11-4）
岛＞J叫空陛丫=狄竺坷壘竺丫…=
丫帕u11°甑］丿10-84J27I559JJ9）
137i=—=4J28
齿数取^=32,则却二4为灯2"即。
故实际传动比
“色严―
模数
齿贲*一：
起丄一Q-Ek91_3饰e-73.lOnrn取75ffwn&l=M+（5-10mrn）i=80-85iwn，这里取岛dQmn。
按《机械设计基础》表4-1取m=3，
小齿轮实际的分度圆直径出=mxzd=3x32j7Pn=96rnn
大齿轮实际的分度圆直径右二幻即亦
齿根高
hf=（隘+c*jf«=（l+OJ25）x3nvn=3_75jmw
小齿轮齿顶圆直径松"'53+
小齿轮齿根圆直径弘山圾伽2X375）“辎—:
大齿轮齿顶圆直径山小心（111，2xi）™"1,7™"
大齿轮齿根圆直径‘a40"
dZ恥Mil
a—二mm—2jJ_3hvh
中心距22
3、验算轮齿弯曲强度
齿形系数F心塚（《机械设计基础》图11-8），=（《机械设计基
础》图11-9）
Fai—2.12X&l—IJB
?
由《机械设计基础》式（11-5）
2xl_lx3_1414xltfx2J6xl_0
75x33x32
MPa=135J2U4M<["]=476MPa
Z"證步如鑑罟込心i
4、齿轮的圆周速度
兀dtJh
7^x96x970,―
V60x1000
=6oxioooTS
对照《机械设计基础》表11-2可知选用7级精度是合宜的。
轴U运动参数的修正
内传动零件设计完成后，齿轮的传动比随之确定。
用新的传动比对减速器内轴U的转速、转矩数值进行修正。
1、对轴U、工作装置转速的修正
Ar=no=74_04r/min
2、对轴U、工作装置转矩的修正
rn=9550-—=9550x^-^-^Jf=13143Wif
p»q44
Kr=9550—=!
>550xNM=UX1WNM
a.7404
最后，将修正结果填入下表:
参数
轴名
电动机轴
I轴
U轴
滚筒轴
转速n/（r/min）
970
316.99
74.04
74.04
功率P/KW
11
10.56
10.19
9.94
转矩T/（N.M）
108.3
318.14
1314.35
1282.1
传动比i
3.06
4.28
1
效率n
0.96
0.965
0.975
轴的设计计算
第一节高速轴I的计算
已知轴I传递的功率-1O-56AJF，转速™31699rmin，小齿轮的齿宽缶乜T,齿数”込模数^=3，压力角3=20-，载荷平稳。
1、初步估算轴的直径
查《机械设计基础》表14-1《轴的常用材料及其主要力学性能表》，选取45号钢作为轴I的材料，并进行调质处理。
查《机械设计基础》表14-2《常用材料的［可值和C值》，取C=1（n。
由《机械设计基础》式（14-2）得
普"
考虑到有键槽的存在，轴径加大5流右即dx（1+5%>/r
dini=40nnn
2、轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。
齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。
（2）确定轴的各段直径
1
2
3
4
5
6
轴结构示意图
1轴段安装带轮，轴径取不大于70m的标准值，这里取=；2轴
段安装轴承端盖，取虫=4弘"；3轴段安装轴承，轴径为轴承内径的大小。
查《机械设计基础课程设计》续表10-35:
选取深沟球轴承6311，轴承内径心T，外径7）=120™"，轴承宽5=。
这里取;轴两端
安装轴承处轴径相等，则6段取心叫;4轴段安装齿轮，齿轮内径叭55™m，齿轮的轴向定位轴肩心fJSn，取虬dmn。
（3）确定轴的各段长度
结合绘图后确定各轴段长度如下：
1轴段的长度取・（根据带轮结构及尺寸）；2轴段总长度（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，起厚度H出‘加’门卩"】011>5，还有箱体的厚度取伽巾；3轴段（轴承的宽挡油环的长度和）；4轴段77™（因为小齿轮的齿宽为80mm轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mn）,5轴段长度15mrp6轴段/i=4°如（轴承的宽挡油环的长度和）。
3、按弯扭合成强度对轴I的强度进行校核
已知：
转矩迟二工昭血1沪小齿轮分度圆直径
。
殆竺=空竺竺竺样曲创
圆周力叫X
法向力
6627J92
cos20"
cosa
径向力
（1）绘制轴受力简图（如下）
=^tMa=6627_92xLn20-N=2412S6N
垂直面内的轴承支反力：
比=%=理=吨绥"=331眇SV
水平面内的轴承支反力：
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
T1«2
Me=J^x-=1206_18x——jcMF’JVM=5H_tf7再M
22
v巧2
Afet=Fjz^-=3313_96x——xlO』科M=2S1MNM
22
Mc二1%:
二7m_673+251^62J/-M二26802WM
（5）绘制扭矩图（如上）
扭矩:
（6）当量弯矩计算
扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取a=0.6，截面C处的当量弯矩:
佐二jW+gry=J沁＜rF十@6“砧_tc『mm=
（7）校核危险截面C的强度
判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，调质处理，查《机
械设计基础》表14-1得门方出皿肌;查《机械设计基础》表14-3查得
［门宙］60例幻则：
•••该轴强度足够
第二节低速轴U的计算
已知轴U传递的功率皿=10-19幻T，转速«n=74_o+r/™，大齿轮的齿宽応7讪"，齿数,137，模数帀-孑，压力角£=20・，载荷平稳。
1、初步估算轴的直径
查《机械设计基础》表14-1《轴的常用材料及其主要力学性能表》，选取45号钢作为轴I的材料，并进行正火处理。
查《机械设计基础》表14-2《常用材料的［刃值和C值》，取^^107。
由《机械设计基础》式（14-2）得
根据联轴器结构及尺寸，取。
2、轴的结构设计
（1）确定轴的结构方案
右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。
齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承右端面得以定位，左右轴承均采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得到圆周固定。
（2）确定轴的各段直径
■•»■
1
2
3
4
5
e
由图中个零件配合尺寸关系知
轴结构示意图
——1I^^hih
o
?
（3）确定轴的各段长度
结合绘图后确定各轴段长度如下：
1轴段的长度取S加™（根据联轴器
结构及尺寸）；2轴段总长度祕（根据外装式轴承端盖的结构尺寸，其厚度b>ff+^=2J^+1=2Jjcl0+1=23，还有箱体的厚度取伽巾；3轴段
*Em（轴承的宽挡油环的长度和）；4轴段72mm（因为大齿轮的齿宽为75mm轴段的长度应比零件的轮毂短2-3mn））5轴段=15"°"；6轴段
16二40mm
■。
3、按弯扭合成强度对轴U的强度进行校核
已知：
转矩：
迟亠M珈WWE大齿轮分度圆直径必
着=竺半竺竺联丽如
29S
°
圆周力
径向力巧可曲“S910^xi；in20-mXN
COSfZCDS20*
（1）绘制轴受力简图（如下）
（2）绘制垂直面弯矩图（如下）
垂直面内的轴承支反力:
水平面内的轴承支反力：
"■_22
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
=162164x—xlOr4#M=124-87W
22
（4）绘制合弯矩图（如上）
Mc二升％;=J124^73+343_073WAf=3453.09^-5/
（5）绘制扭矩图（如上）
T=Ft-=&91O^5x—xltr1^AT=400空W船
扭矩：
丄2
（6）当量弯矩计算
扭矩产生的扭转力按脉动循环变化，取a=0.6，截面C处的当量弯矩：
W二J庐I百歹=7365+（P6x400-99）^-M=437^4JV-M
（7）校核危险截面C的强度
判定危险截面为第四段轴的中心面，轴的材料选用45钢，正火处理，查《机械设计基础》表14-1得5血阿丄;查《机械设计基础》表14-3查得
[-J同处则：
•••该轴强度足够
键的选择与强度验算
1、高速轴I上键的选择与校核
（1）最小直径处：
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为叭，轴长儿旳即卿，查《机械设计基础课程设
计》表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为温曲Hee。
3）强度校核：
轴所受转矩G—恥-MWM。
查《机械设计基础》表10-10，取1叩⑷",W一亠-
由《机械设计基础》式（10-26）有:
4x31«l14
=40x8x63xl（T*
键连接的挤压强度
Pa=63_12MPii<[o^]=lOO&fPa
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强加
=40；腸MiTg叶5
O
强度满足要求
该键标记为：
键12x63G5/T1096-97
（2）齿轮处
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为心%"，轴长，查《机械设计基础课程设计》表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为心10J70。
3）强度校核：
查《机械设计基础》表10-10，取，卩［40刖儿。
由《机械设计基础》式（10-26）有：
4x31814
55x10x70x10^
键连接的挤压强度
Pa=33J>5AfPki<[oJ]=lOOMPa
由《机械设计基础》式（10-27）有：
P=—=一Pa=ViS2MPa<\P\=WMPa
键连接的压强
强度满足要求。
该键标记为：
键127。
GQ'HIO%刃。
2、低速轴U上键的选择与校核
（1）最小直径处
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为叫叫e，轴长匚门―质，查《机械设计基础课程设
计》表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为h空h14J1000
3）强度校核：
轴所受转矩“小"MTMo
查《机械设计基础》表10-10，取心1一1°°3皿，I.竹40的丄
由《机械设计基础》式（10-26）有：
键连接的挤压强度
4Tn
cr.二=
9血
二ra=46_94Z/Pffl80x14xlOOxltr*L八
0
由《机械设计基础》式（10-27）有：
P=—=—2X1314J5=\4^4MP窿<\P]=WAfPa
键连接的压强
强度满足要求。
该键标记为：
键辽皿GEE映幻
（2）齿轮处：
1）选择键型：
该键为静联接，为了便于安装固定，选择普通A型平键。
2）确定键的尺寸：
该轴上最小直径为心9"，轴长「5，查《机械设计基础课程设计》表10-33得，用于此处连接的键的尺寸为“gW"o
3）强度校核：
查《机械设计基础》表10-10，取叫"心，卩也的」o
由《机械设计基础》式（10-26）有：
键连接的挤压强度
4Tn4x131435
=SZ5xl4x63xl
由《机械设计基础》式（10-27）有:
键连接的压强闵
2x1314
=_aPa=YT^JMPa<\Fl=^MPa
55x25x63x10^1-1
0
强度满足要求。
该键标记为：
键25x90-2M3
滚动轴承的选择及联轴器的选择
第一节滚动轴承的选择
根据设计条件，轴承预计寿命：
^=10x300x16=48000小时
1、计算高速轴处的轴承
对于高速轴处的轴承选择，
升级会员 