西北工业大学机械设计课程设计带式输送机.docx
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西北工业大学机械设计课程设计带式输送机
机械设计课程设计说明书
设计题目:
一带式输送机传动装置
设计
指导
班级
第一部分传动方案拟定
第二部分电动机的选择
第三部分运动参数及动力参数计算
第四部分传动零件的设计计算
第五部分轴的设计计算
第六部分轴承的选择及校核计算
第七部分键联接的选择及校核计算
第八部分联轴器的选择
第九部分润滑及密封
第十部分箱体及附件的结构设计和选择
第十一部分设计小结
第十二部分参考资料
1、传动方案拟定
设计一带式输送机传动装置
1.1工作条件:
连续单向运转,载荷平稳,空载启动。
减速机小批量生产,使用期限10年,两班制工作。
运输带允许速度误差5%。
带式输送机的传动效率为0.96。
1.2原始数据:
题号
输送带的牵引力F/KN
输送带的速度v/m.s-1
输送带滚筒的节圆直径直径D/mm
1-E
1.8
1.5
220
方案由题目所知传动机构类型为:
V带传动与齿轮传动的结合。
传动简图如下:
2、电动机选择
2.1电动机类型和结构选择
因为运输机的工作条件是:
连续单向工作,工作时有轻微振动。
所以选用常用的Y系列三相异步电动机。
此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2.2电动机容量的选择
1)工作机所需功率
=(kw)
2)电动机的输出功率
=(kw)
由电动机至输送带的传动总效率为:
=
式中:
、、、、分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的传动效率。
查表3-1(P13):
取=0.96、=0.99、=0.97、=0.99、=0.96
则:
=0.960.990.970.990.96=0.8587
所以:
电动机的输出功率
===3.144(kw)
2.3确定电动机输出转速
===138.90r/min
根据表3.2(P14)推荐传动比范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3~5。
取V带传动比=2~4。
则总传动比理论范围为:
=6~20。
故电动机转速的可选范围为
==(6~20)138.90=833.4~2778r/min
根据容量和转速,由表17-7(P178)查出二种适用的电动机型号:
(如下表)
方案
电动机型号
额定功率/kw
满载转速(r/min)
堵转转矩
最大转矩
1
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
2
Y132M1-6
4
960
2.0
2.0
综合考虑初选电动机型号为Y112M-4,电动机额定功率4KW,满载转速1440r/min,电动机中心高度为112mm。
.
3、计算传动装置的运动和动力参数
3.1确定传动装置的总传动比和分配级传动比
由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速
可得传动装置总传动比为:
===10.37
总传动比等于各传动比的乘积:
=
(式中和分别为带传动和减速器的传动比)
分配各级传动装置传动比:
根据表3.2(P14),取=3.0(普通V带)
因为:
=
所以:
==3.457
3.2计算各轴的转速:
高速轴I:
==480(r/min)
低速轴Ⅱ:
==138.9(r/min)
卷筒轴:
==138.90(r/min)
3.3计算各轴的功率:
高速轴Ⅰ的输入功率:
==40.96=3.84(KW)
低速轴Ⅱ的输入功率:
3.840.990.97
=3.688(KW)
卷筒轴的输入功率:
=3.6880.990.99
=3.615(KW)
(式中、、分别为相邻两轴的传动效率
=、=、=)
3.4计算各轴的输入转矩:
电动机轴输出转矩为:
Ⅰ轴:
9550=9550=76.4N·m
Ⅱ轴:
9550=9550=253.57N·m
卷筒轴:
248.55N·m
4、传动零件的设计计算
4.1V带的设计
1.确定输送机载荷
由课本表6-6(P77)查得工况系数=1.3
==1.34=5.2kw.
2.选取V带型号
根据Pd=5.2kW和n0=1440r/min,由课本图6-10(P80)确定为A型V带。
3.确定带轮直径,
1)选小带轮直径课本参考表6-7和图6-10选取=95mm
2)验算带速
===7.16m/s
(小带轮转速)
3)确定从动轮基准直径
=i(1-)=395(1-0.01)=282.15mm,由课本表6-8取标准值=280mm
4)计算实际传动比
===2.947
5)验算传动比相对误差
理论传动比=3.0
传动比相对误差=1.77%
4.定中心距和基准带长
1)初定中心距
0.7()2()
262.5750
按要求可取500mm;
2)计算带的基准长度
2+()+
2=1606mm
取表6-2(课本P66)标准值1600mm
3)计算中心距
500+=497mm
4)确定中心距调整范围
mm
mm
5)验算包角
合适;
6.确定V带根数
1)确定额定功率
由及查表6-4用插值法求得
=1.195(kw)
2)确定各修正系数
功率增量查表6-4得=0.17(kw)
包角系数查表6-9得=0.9447
长度系数查表6-2得=0.99
3)确定V带根数
==4.07
选择5根A型V带;
7.确定单根V带出拉力
查表6-3单位长度质量=0.10kg/m
=
==123.62N
8.计算压轴力
=
=1214.85N
9.带轮结构设计
小带轮=95mm采用实心式结构
大带轮=280mm采用孔板式结构
计算带轮轮宽B查表6-10:
B=()+2
=()=80mm
4.2齿轮的设计
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1)类型选择
选用斜齿圆柱齿轮传动
2)精度选择
输送机为普通减速器对精度无特殊要求,查表8-4取8级精度
3)材料选择
选择小齿轮材料为45钢调质处理齿面硬度,大齿轮材料为45钢正火处理齿面硬度为,两轮齿面硬度差为40在25~50之间合格;
4)初选齿数
现为软齿面齿轮,齿数以比根切齿数较多为宜,初选小齿轮齿数,大齿轮齿数取=69
实际传动比为,误差很小,故可以满足要求;
选螺旋角,则
同理,
2.按齿面接触疲劳强度设计
确定设计公式中各参数:
1)选载荷系数:
参考表8-3,原动机为平稳工作的电动机,载荷均匀,K为1.0~1.2,取较大值1.2.;
2)小齿轮传递的转矩
=76400Nmm
3)选取齿宽系数查表
减速器为一级齿轮结构,可设计齿轮支承对称,参考表8-5,,为0.9~1.4,现选=1.0;
4)弹性系数
钢对钢,=189.8
5)齿面的接触疲劳强度极限即为大齿轮的接触疲劳极限
由,从表8-7插值得
=510Mpa
6)应力循环次数
7)接触疲劳寿命系数
因N>N0,故KHN=1
8)计算许用应力
由表8-6取安全系数SH=1.0
9)ZH=2.457,
试算小齿轮分度圆直径
计算模数
3.按齿根弯曲疲劳强度设计
1)由表8-8,查得齿形系数
2)由表8-9,对小齿轮,大齿轮,插值得
3)由表8-6取安全系数SF=1.3,计算弯曲疲劳寿命系数
因为,故
许用应力
4)比较
前者较大
由此可得,
4决定模数
因为取
5计算中心距:
6修正螺旋角:
7端面模数
6主要几何尺寸计算
1)计算分度圆直径、,齿顶圆直径、,齿轮中心距,齿宽、
6计算节圆速度
===1.658m/s
8级精度可以,前面选择正确。
7.载荷变动小,不需静强度校核
8.结构设计
大齿轮采用孔板式
小齿轮与轴制成齿轮轴
5.轴的设计及计算
5.1高速齿轮轴设计
1.估算轴的基本直径
选用45钢,调质处理,估计直径d由表12-1查得查表取(45号钢118~107,取最大)
所求d应为受扭部的最细处,即装带轮处的轴径,该处有一键槽,故轴径应增大5%即d=1.05取标准值d=25mm;
2.初定各轴段直径
带轮处:
按传递转矩估算直径25mm;油封处:
为满足带轮的轴向固定要求设一轴肩,该段轴径应满足油封标准((摘自GB/T13871-1992)P164表16-9)该段轴径取=30mm;轴承处:
轴承受径向力,选用深沟球轴承,为便于装拆,轴承内径应大于油封处轴径,并符合轴承标准内径,取轴径=35mm,初选轴承型号6207,两端相同;齿轮与轴承之间设一轴肩,两端相同。
轴径取=40mm;齿轮处取齿根圆直径为轴径。
3.确定各轴段长度
带轮处:
带轮轮毂宽为80mm为保证轴端挡圈能压紧带轮,取轴段长76mm;油封处:
为便于轴承端盖的拆装及对轴承加润滑脂,取轴承端盖外端面与带轮左端面间距15mm,取轴承右端面与轴承盖外端面间距为30mm故该段轴长为45mm;轴承处:
由轴承基本尺寸可知17mm,两端对称;齿轮与轴承之间长度取17mm,两端相同;=17mm;齿轮处:
齿轮轮毂宽度为68mm为保证套筒能压紧,故该处轴长为=66mm;全轴长:
。
4.传动零件的周向固定及其他尺寸
带轮处采用A型普通平键,键(GB1095-1990,GB1096-1990)键长选择比带轮宽度稍短,选70mm.为加工方便,参照6207型轴承安装尺寸,轴上过渡圆角半径全部取r=1mm轴端倒角为
5.轴的受力分析
1)求轴传递的转矩
2)求轴上作用力
齿轮上圆周力
齿轮上的径向力
轴向力:
3)求支反力
求弯矩
求合成弯矩
4)按当量弯矩校核轴的强度
齿轮右端面与轴之间的截面弯矩较大是一个危险截面,对其校核,该处轴的最大弯矩为,截面弯矩根据三角形相似求得=
当量弯矩。
视=0.59,T=76400Nmm
对于45钢,
<,满足强度要求,轴径小处
0.59
=35.35Mpad
5.2低速轴的设计
1.估算轴的基本直径
选用45钢,正火处理估计直径由表12-1查得查表取(45号钢118~107,取最大)
由于该处装联轴器且一键槽估值径应增大5%即取值初选联轴器GY5;
2.初定各轴段直径
联轴器处:
按传递转矩估算的基本直径38mm;油封处:
设轴肩且要求满足油封标准取轴径为=44mm;轴承处:
轴径应稍大于油封处并符合滚动轴承的标准内径取轴径为=50mm,两端相同,选用6210型轴承;齿轮处:
稍大于轴承处轴径取标准直径53mm;轴环处:
齿轮左端用轴环定位,按齿轮处轴径53mm由轴环高度h=2(0.07~0.1)取a=4.5mm故轴径取62mm;左端轴承轴肩处:
为便于拆卸,轴肩高度不能过高按6210型轴承安装尺寸故取轴肩高度为3mm故轴径为=56mm。
3.确定各轴段长度
联轴器处:
联轴器(GY5)轴孔宽度为82mm,故轴长取80mm;油封处:
便为于轴承的拆卸及对轴承加润滑脂,取轴承盖外端与联轴器左端间距15mm,减速器及轴承盖的结构设计,取轴承右端面与轴承盖由外端面的间距为35mm。
故该轴段长为50mm;右端轴承处含套筒:
该段轴长为=32mm;齿轮处:
已知齿轮轮毂宽度为68mm为保证套筒能压紧此轴段长取66mm;轴环处b=1.4a=6.3轴长取b=10mm,轴长为;左端轴承轴肩处:
轴承右端面至齿轮左端面的距离与轴环宽度之差即7mm;左端轴承处:
6210型轴承内圈宽度为
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