带式运输机传动装置.docx
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带式运输机传动装置.docx
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带式运输机传动装置
重庆交通大学
带式运输机传动装置说明书
2013—2014学年第二学期
学院:
专业:
班级:
机电与汽车工程学院机械电子工程机电子3班
姓名:
学号:
指导老师:
孙鹏飞
前言
在21世纪的今天,对现代带学生的能力要求越来越高了,为了能够熟练的掌握书本知识并用于实践中去,学校在我们学习《机械设计》的同时进行一次设计,以便提高我们在这方面的结合能力。
本说明书根据我们《机械设计》的老师的指导和书本的知识所设计的。
在设计过层中,邢老师给了一些宝贵意见,使我在设计过程和编写说明书是有了不少的改进。
本说明书把卷扬机的一些数据进行了简单的处理,使读者能够比较清楚的了解卷扬机的内部结构和工作原理。
在设计过程中老师给了许多宝贵的意见在此表示感谢。
书中存在着一定的错误和缺点,希望老师能给予指出改正。
设计者
2014年5月
一、课程设计的目的4
二、课程设计的内容4
三、课程设计的要求5
四、设计计算6
1、电动机的选择6
2、传动装置的数据处理7
3、带的设计8
4、涡轮蜗杆的设计10
5、轴的设计计算14
6、轴承的校核24
7、联轴器的选择25
8、箱体的结构26
五、总结28
课程设计的目的
机械设计课程教学基本要求规定,每个学生必须完成的一个课程设计。
它是
机械设计课程的最后一个重要环节,也是高等工科院校大多数专业学生第一次较全面的设计能力训练,其基本目的是:
a)培养理论联系实践的设计思想,训练综合运用机械设计和有关先休课程的
理论,结合生产实践分析和解决工程实际问题的能力,巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识;
b)通过制订设计方案,合理选择传动机构和零件类型,正确计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料,以及较全面地考虑制造工艺和维护要求,之后进行结构设计,达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法;
c)进行设计基本技能的训练。
例如计算.绘图.熟悉和运用设计资料(手册、
图册、标准和规范等)以及使用经验数据.进行经验估算和处理数据的能力。
二、课程设计的内容
课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械为题,如设计图1所示卷扬机的减速器或整机。
课程设计通常包括以下内容:
决定传动装置的总体设计方案;选择电动机:
计算传动装置的运动和动力参数;传动零件、轴的设计计算;轴承、联结件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算;机体结构及其附件的设计;绘制装配图及零件工作图;编写计算说明书。
三、课程设计的要求
、工作条件与计算要求
、原始数据
参数
D1
运输带工作拉力F/N
2400
运输带工作速度v/(m/s)
1.0
卷筒直径D/mm
380
连续单向运转,载荷有轻微振动。
运输带速度允许误差土5%;两班制工作,
3年大修,使用期限15年。
(卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力F中已考虑。
)
三、设计任务量
1)减速器装配图1张(0号或1号);
2)零件工作图1~3张;
3)设计说明书1份。
5-运输带
四•设计计算
1.电动机的选择
(1).按工作要求和条件,选用三相异步电动机,电压380V,丫型
(2).选择电动机容量
电动机所需的工作功由a=式中:
1、2、3、4、5
分别为带传动、轴承、单级蜗杆、联轴器和卷筒的传动效率。
取1=0.96,2=0.98(滚子轴承),3=0.90(蜗杆,不包括轴承效率),4=0.99
(滑块联轴器),5=0.96,则
a==0.80
的传动比i;=2〜4,单级蜗杆传动比i2=10〜40,则总传动比ia=20〜160,故电动机
转速的可选范围为n=ia2n=(20〜160)396=1920〜15360r.min符合这一范围的同步转速是3000r/min。
查《机械设计课程设计手册》表2.2可得如下表的1种传动方案
万案
电动机型
号
额定
Ped
kW
电动机转速
r/min
电机量
N
动
重
同步转
速
满在转
速
1
Y112M-2
4
3000
2890
45
由各因素考虑而选择1号方案
2传动装置的数据处理
由前面的传动计算可得传动装置的总传动比ia=nm=2890/5仁57。
n
由式ia=io•来分配传动装置的传动比,式中io、i分别为带传动和减速器的传动比。
由《机械设计课程设计指导书》表(常用传动机构的性能及使用范围)v带的传动比i0=3,
则减速器的传动比为
iai=上=57/3=19
10
(1).确定各轴转速
:
轴n-=匹=2890/3=963rmin
io
n轴n2=n=963/19=50.7rmin
11
卷筒轴n4=n2=50.7r.min
(2).确定各轴输入功率
I轴Pi=Pd201=pd2讦330.96=2.88kw
n轴P2=P1-12=P1-2-3=2.8830.9830.90=2.54kw
卷筒轴p4=p2-34=p3-2•4=2.5430.9830.99=2.46kw
式中01、12、34分别为相邻两轴间的传动效率;
(3).确定各轴的转距
电动机的转距Td=9550卫亠=955033.9/2890=9.91N2m
nm
1轴T1=Tdi001=Tdi0-1
=9.913330.96=28.54N2m
n轴T2=T12i12=T12i-2-3
=28.5431930.9830.90=478.29N2m
卷筒轴
T4=T222•4=478.2930.9830.99=460.03N2m
效率
P
转距T
转速n
传动比
效率
轴名
KW
N2m
nmin
i
n
输入
输出
输入
输出
电动机轴
3.0
3.82
2890
3
0.98
I轴
2.88
2.82
28.54
36.35
963
n轴
2.54
2.49
478.29
320.67
50.7
19
0.98
卷筒轴
2,。
46
2.44
460.03
314.29
50.7
1.00
0.99
3、带的设计
普通v带的计算功
率
选择带型
确定主动齿轮的
基准直径dd1
确定从动齿轮的
根据《机械设计》查的工作情况系数KA=1.2
贝VPea=kaXp=1.234=4.8KW
根据Pea和口1由《机械设计》选择SPZdd1=63〜
100型窄V带
根据《机械设计》选择小带轮基准直径dd1=90mm
根据公式从动齿轮的基准直径dd2
=idd1=3*90=270mm
根据表选择,取dd2=280mm
pea=4.8KW
选择SPZ
dd1=90mm
基准直径dd2
验算带的速度v
带的基准长度Ld
确定中心距a
实际中心距a
验算主动轮上的
包角
确定带的跟数
dd2=270mm
根据公式带的速度v=
n3ddi3N1/(6031000)=n39032890/(60
3100)=13.619m/s
*兀
Ld:
2a0+2(dd1+dd2)
=23500+—(280+90)+
2
v1==13.619m/s
2
+(dd2-dd1)
d2
4a0
280-902
4500
=1583伽由表8-2选带的基准长度为1640mm
根据0.7(dd1+dd2):
:
:
u0■■■■2(dd1+dd2)
0.7(90+270):
:
:
u0:
:
2(90+270)
252:
:
:
a0:
:
:
720取a0=500伽
F
ldld
a:
a0+dd=500+29.5=529.5伽
2
Qdd2—dd1QQ
:
1=180-d157.5=159.3°>120
a
所以符合要求
Pea
z=:
__:
ppk..k|
查《机械设计》表得匕=0.95查同页表得
Ld=1640mm
a。
=500伽
a=529.5mm
:
讦159.3
Z=3
确定预紧力F0
作用在轴上的压
力Fp
k|=0.99
由2=2890r/min,dd1=90mm,i=3.0查表8-5c和表8-5d得p0=1.64kwAp0=0.34kw
所以Z=4.8/[(1.64+0.34)*0.95*0.99]=2.58
取z=3根
F0=500^c^qv2查《机械设计》表
zv 得q=0.07 l9.22「2.5、/? F°=500汉1|+0.1汉19.17f 5"9.1710.95丿 =115.32N a1 Fp=2ZF0Sln一=681.41N p2 F0=115.32N Fp=681.41N 4蜗杆蜗轮的设计 1)选择蜗杆传动类型 根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。 2)选择材料 考虑到蜗杆的传动传递的功效率不大,速度只是中等,鼓蜗杆用45钢,因希望效率高些, 耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45s55HRC蜗杆用铸锡磷青铜ZCuSn10P1, 金属模铸造。 为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。 3)设计计算 计算项目 计算内容 计算结果 齿面接触疲劳强 度设计计算 相关公式来源于 《机械设计》 初步计算 使用系数kA 动载荷系数kv 齿向载何系数Ks 载荷系数K 弹性影响系数ZE 接触系数Zp 基本许用应力 「H]人 应力循环次数N 寿命设计计算Khn 查《机械设计》得: 转速不咼选;kv=1.05 载荷平稳选Ks=1; 选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配; 选蜗杆分度圆直径和传动中心距的比为 0.35; 查《机械设计》图; 蜗轮材料为铸锡磷青铜,蜗杆螺旋齿面硬 度>45HRC 查《机械设计》表; N=60jn? Lh其中j为蜗轮每转一转每个轮齿啮合 的次数;n2为蜗轮转速;Lh为工作寿命;N=60 31396331200-10=6900000 根据《机械设计》公式 kA=1.15 kv=1.05 Ks=1 K=1.7 ZE=160MPa Zp=2.9 [cH]A =158MPa N=6900000 Khn=0.59 许用应力载何 [dH] 中心距a 根据《机械设计》公式 根据《机械设计》公式 : dH]=268MPaa>275mm 校核计算: a>275mm取a=275mm因i=10,故从《机械设计》表11-2中取模数m=8mm蜗杆分度圆直径 d1=110mm 计算项目 计算内容 计算结果 蜗杆与蜗轮的主 要参数及几何尺寸 模数m 根据《机械设计》查表 M=8 蜗杆分度圆直径 d1 根据《机械设计》查表 d1=110mm 根据《机械设计》查表 Z1=2 蜗杆头数Z1 蜗杆直径系数q 根据《机械设计》查表 q=13.75 根据《机械设计》查表 分度圆倒程角丫 Y=1118'36" 蜗杆轴向齿距pa pa=25.12mm 根据《机械设计》查表得pa=nm =3.14*8 蜗杆齿顶圆直径 dal 根据《机械设计》查表得da1=dl+2ha1=80+2*1*8 da1=126mm 根据《机械设计》查表得 =80-2*(8+0.25)=90.8mm df1=d1-hf1 蜗杆齿根圆直径 根据《机械设计》表得 Sa=1/2mn=1/2*3.14*8 df1=90.8mm dfi Sa=12.56mm 蜗杆轴向齿厚 Sa 根据《机械设计》查表 蜗轮齿数Z2 根据《机械设计》查表 Z2=20 X2=-0.375 蜗轮变位系数 X2 蜗轮分度圆直径 根据《机械设计》查表得 d2=mZ2 d2=160mm d2 =8*20 da2=176mm 蜗轮喉圆直径 da2 根据《机械设计》查表得 da2=d2+2ha2=176mm 蜗轮齿根圆直径 根据《机械设计》查表得 df2 df2 =d2-2hf2=140.8mm df2=140.8mm 蜗轮咽喉母圆半 根据《机械设计》第245页表11-3得rg2 rg2=187mm 径rg a-1/2da2 验算传动比i=z1/z2=20/2=10 这时传动比误差为(11。 7-11)/11=0。 063 =6.3%,是允许的。 计算项目 计算内容 计算结果 计算项目 计算内容 计算结果 精度等级公差和表 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机 8级精度 面粗糙度的确定 械减速器,从GB/T10089-1988圆住蜗杆,蜗轮精度 中的选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8f 8f GB/T10089-1988。 5.轴的设计计算 .输出轴的设计 材料选择45钢 已知条件: n轴n2=^=963/10=50.7r/'min n轴p2=p1•12=p1•2•3=2.54kw n轴T2=T12in12=T12i•2•3=478.92N2m 计算项目 计算内容 计算结果 初步确定轴的最小p 按《机械设计》公式dmin=A严,根据表取 直径dmin°2 联轴器的选择 Ao=112, dmin=A3;巴=41.3mm vn2 输出轴的最小直径显然上安装联轴器的直径d1-2 与联轴器的孔径相适应,故需要同时选择联轴器的型号。 联轴器的计算转矩Tca=KT2,查表,考虑到转矩 很小故取Ka=1.3则: Tca=KAT2=1o33478290=621777N2mm 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查《机 械设计课程设计手册》《滑块联轴器 (JB/ZQ4384-1997)» 选择WH7型滑块联轴器其公称转矩为9000000N2mm 。 半联轴器的孔径d仁50mm故取d1-2=50mm 半联轴器的长度L=122mm半联轴器与轴配合的彀孔 长度L仁85mm dmin=41.3mm d仁50mm d1-2=50mn; L=122mm 2.轴的结构设计 计算项目 计算内容 计算结果 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度; 1)为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段右 端需制出一轴肩,故取2-3段的直径d2-3=48mm;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=52mm半联轴器与轴配合的彀孔长度L仁85mm为了保证轴端挡圈只压在半联 d1-2=50mn; l1-2=82mnod2-3=58mm l2-3=82mm d3-4=60mm 轴器上而不压在轴的端面上,故1-2段的长度 比Li略短一些,现取I1-2=82mm 2)初步选择滚动轴承。 因轴承同时受有径向力和 轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。 参照工作要求并根据d2-3=58mm由《机械设计课程设计手册》第75页表6-7选择0基本游戏组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30210,其 尺寸为d3D3T=50mr390mn321.75mm,故d3-4=d7-8=50mm;而I7-8=23mn。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。 ,由《机械设计课程设计手册》查得30212安装尺寸为 d6-7=60mr。 3)取安装蜗轮处的轴段4-5的直径d4-5=64mm 蜗轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。 已知 蜗轮轮彀的宽度为80mm为了使套筒端面可靠 地压紧蜗轮,此轴段应略短于轮彀宽度,故取 I4-5=76mm蜗轮的右端采用轴肩定位,轴肩的 高度h>0.07d,取h=6mm则轴环处的直径d5-6=76mm。 轴环宽度b>1.4h,取I5-6=12mm。 4)轴承端盖的总宽度为20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。 根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm,故取 I2-3=50mm I3-4=55mmd4-5=64mm I4-5=76mmd5-6=76mm I5-6=10mm d6-7=60mm> I6-7=12mmd7-8=60mm I7-8=23mm 5)取蜗轮距箱体内壁之距离a=16mm考虑到箱体 的铸造误差,在确定滚动轴承位置时应该距离 箱体内壁一段距离s,取s=8mm则 l3-4=T+s+a+(80-76)=22+8+16+4=55mm l6-7=a+s-l5-6=16+8-12=12mm 3.轴上零件的周向定位 计算项目 计算内容 计算结果 轴上零件的周向定 蜗轮,半联轴器的周向定位均采用平键连接。 按 蜗轮与轴 位 d4-5查机械设计课程设计手册》第53页表4-1得 b3h=14mm9mm b3h=14mr39mm键槽铳刀加工,长为63mm(标准 H7/n6 键长),冋时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中 性,故选择蜗轮轮彀与轴的配合H7/n6;同样,半 联轴器与轴的联结,选用平键为16mn310mn3 半联轴器与轴 70mm半联轴器与轴的配合为H7/k6。 滚动轴承与 16mm10mn370mm 轴的周向定位是借过度配合来保证的,此处选轴的 H7/k6 直径尺寸公差为m& 4.确定轴上圆角和倒角尺寸 计算项目 计算内容 计算结果 确定轴上圆角和倒 查《机械设计》第357页表15-2,取轴端倒角为 角尺寸 2345°,各轴肩的圆角半径见图 轴的受力简图 (d) Mec (f)^rrrrnTfT 5.轴上的载荷 计算项目 计算内容 计算结果 作用在蜗轮上的力 蜗轮分度圆直径 d2=160mm d2=160mm d2 圆周力Ft Ft=2T2/d2=23478290/160N=5741N Ft=5741N 径向力Fr Fr=2Tl/d仁23621777/110=7928N Fr=7928N 轴向力Fa Fa=Ft3tan3=57413tan11.8°=1168N Fa=1168N 支反力F 水平面FNH1=985N FNH1=985N FNH2=756N FNH2=756N 垂直面FNV1=948N FNV1=948N FNV2=-20N FNV2=-20N 水平面Mh=124047N2mm Mh=124047N2mm 弯矩M 垂直面M/1=60984N2mm M/1=60984N2mm M/2=-1640N2mm M/2=-1640N2mm M=138227N2mm M=138227N2mm M>=124057N2mm M=124057N2mm 总弯矩MiM2 扭矩T T2=478290N2mm T2=478290N2mm 6.校核轴的强度 计算项目 计算内容 计算结果 按弯扭合成应力校 核轴的强度aca 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩 的截面(即危险截面C)的强度。 根据公式(15-5) 及轴上的载荷,并取a=0.6 轴的计算应力aca==14.75MPa aca=14.75MPa 前面选顶的材料为45钢,调质处理,由《机械设计》 表15-1查得[a-1]=60MPa。 因此aca<[a-1] 故安全。 .输入轴的设计 材料选择45钢 已知条件: I轴n尸仏=2890/3=963r/min i0 I轴Pi=Pd2oi=Pd2i=2.98kw I轴T1=Ti-i001=Tdi0•1=28.54N2m 计算项目 计算内容 计算结果 初步确定轴的最小 直径dmin 联轴器的选择 按《机械设计》 dmi门=人3: 匕,根据表,取Aq=112, dmin=A3*PL=16.1mm 输出轴的最小直径显然上安装联轴器的直径d1-2 与联轴器的孔径相适应,故需要同时选择联轴器的型号。 联轴器的计算转矩Tca=KAT2,查表14-1,考虑到 转矩很小故取KA=1.3贝 Tca=KT2=1。 3328540=37102N2mm 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查《机 械设计课程设计手册》第101页表8-9《滑块联轴器(JB/ZQ4384-1997)》 选择WH3型滑块联轴器其公称转矩为63N2m 。 半联轴器的孔径d仁18mm故取d1-2=18mn; 半联轴器的长度L=42mm半联轴器与轴配合的彀孔 长度L仁23mm dmin=16.1mm d仁18mm d1-2=18mn; L=23mm 2.轴的结构设计 计算项目 计算内容 计算结果 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度; 6)为了满足半联轴器的轴向定位要求,1-2轴段右 d1-2=18mn; 端需制出一轴肩,故取2-3段的直径d2-3=24mm左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径D=28mm半联轴器与轴配合的彀孔长度L仁23mm为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2段的长度 比Li略短一些,现取I1-2=20mm 7)初步选择滚动
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