设计一带式输送机传动装置.docx
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机械设计课程设计
计算说明书
设计题目 1—D设计一带式输送机传动装置
复合材料与工程 专业 04031101 班
设计者 赵
指导老师张
2014年9月18日
西北工业大学
目 录
一、设计任务书
二、传动方案的拟定
三、传动装置的数据计算
四、传动零件的设计计算
五、润滑和密封设计
六、箱体结构尺寸
七、设计总结
八、参考文献
计算项目及内容
主要结果
一、设计任务书
传动简图如图所示,设计参数列于表中2-1中。
工作条件:
连续单向运转,载荷平稳,空载启动,使用期十年(每年300个工作日),小批量生产,两班制工作,输送机工作转速允许误差为±5%。
带式输送机的传动效率为0.96。
图2-1
(一)、原始数据:
输送带的牵引力F(KN)
输送带的速度V(m/s)
输送带滚筒的直径D(mm)
使用年限(年)
1.6
1.6
240
10
(二)、设计内容和要求:
1、编写设计计算说明书一份,其内容通常包括下列几个方面:
(1)传动系统方案的分析和拟定以及减速器类型的选择。
(2)电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算。
(3)传动零件的设计计算(如齿轮传动,带传动等)。
(4)轴的设计计算(初估轴径、结构设计和强度计算)。
(5)键连接的选择和计算。
(6)滚动轴承的选择和计算。
(7)联轴器的选择。
(8)箱体设计(箱体结构及附件等的设计和选择)。
(9)润滑和密封设计。
(10)装配图和零件图的绘制。
(11)设计小结。
(12)参考文献。
2、要求每个学生完成以下工作:
(1)减速器装配图1张(A1图纸)
(2)零件工作图2张(A3图纸)。
(3)设计计算说明书1份。
二、传动方案的拟定
由图可知,该设备原动机为电动机,传动装置为减速器,工作机为带式输送机。
减速器为一级斜齿圆柱齿轮传动和一级带传动,轴承初步选用圆锥滚子轴承。
联轴器选用弹性套柱销联轴器。
三、传动装置的数据计算
(一)、电动机的选择
1、选择电动机系列
按工作要求及工作条件,选用三相异步电动机,封闭式扇式结构,即:
电压为380V Y系列的三相交流电源电动机。
2、选择电动机
(1)、工作机输出轴所需的功率
(2)、电动机至工作机的总效率
式中、、、分别为联轴器、一对角接触球轴承、斜齿圆柱齿轮传动、V带传动效率。
查课程设计指导书P13表3-1可得:
,,,
则
(3)、所需电动机的功率
(4)、选择电动机
根据课程设计指导书第178页,由选择电动机的型号为。
技术数据如下表:
电动机型号
额定功率(kW)
满载转矩(r/min)
(kN)
(kN)
质量
(kg)
Y112M-4
4
1440
2.2
2.3
43
(二)、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1、带轮转速为
电动机的满载转速为
2、总传动比
3、分配减速器的各级传动比
按带传动与一级齿轮减速器关系进行设计,设带传动的传动比为,一级齿轮减速器的传动比为,应使,以便使整个传动系统的尺寸较小,结构紧凑。
又带传动比一般取2~4,故取,则。
4、计算传动装置的运动和动力参数
Ⅰ轴:
电动机转轴
Ⅱ轴:
高速轴
Ⅲ轴:
输出轴
Ⅳ轴:
滚筒轴
根据以上计算数据列出下表,供以后设计计算使用:
电机轴Ⅰ
轴Ⅱ
轴Ⅲ
滚筒轴
功率
4
3.84
3.73
3.65
转矩
26.53
72.83
279.63
274.63
转速
1440
503.5
127.39
127.39
传动比
2.86
3.95
1
效率
0.96
0.9702
0.9801
四、传动零件的设计计算
(一)、V带的设计
由《机械设计》带传动的设计可得设计步骤如下:
1、确定计算功率由带的工作条件从表6.7查得工况
2、选定带的型号根据和,根据图6.10确定为A型普通V带。
3、传动比
4、确定带轮的基准直径
由表6.8,表6.9,和图6.10,取小带轮基准直径。
大带轮基准直径,由表6.9取。
5、轴Ⅱ的实际转速
6、验算带速
带速合适。
7、初定中心距按公式,可取:
8、确定所需带的基准长度
由表6.2选取带的基准长度
9、确定实际中心距
安装时所需最小轴间距离
张紧或补偿所需最大轴向距离
10、验算小带轮包角
包角合适。
11、单根V带的基本额定功率由和,
由表6.4查得A型V带基本额定功率为。
12、单根V带的额定功率 考虑传动比的影响,额定功率的增量查表6.5得;按包角,查表6.6得:
;按带长,查表6.2得:
,单根V带的额定功率:
13、计算V带的根数
取4根A型V带。
14、计算单根V带的初拉力由表6.3查得A型V带的单位长度质量,所以
15、计算压轴力
方向指向圆心
16、轮槽的基准宽度
(二)、齿轮传动的设计
由《机械设计》斜齿圆柱齿轮的设计可得设计步骤如下:
1、选择齿轮材料及精度等级
由于要求结构尺寸紧凑,采用软齿面齿轮传动,小齿轮用40Cr调质,齿面平均硬度为250HBS, 大齿轮为45钢调质,硬度为210HBS,二者材料硬度差为40HBS。
参考表8.7和表8.8运输机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度。
2、参数选择及计算
(1)、选择齿数
由于采用硬齿面闭式传动,故, 取。
实际齿数比:
;齿数比误差:
,可用。
(2)、选择齿宽系数
由于是单级齿轮传动,两支承相对齿轮为对称布置,且两轮均为软面,查表得到。
(3)、初选螺旋角,法向压力角。
(4)、计算几何参数
3、按齿面接触疲劳强度设计
(1)、确定计算参数
a)载荷比较平稳,齿轮为软面,齿轮在两轴承间对称布置
故取载荷系数。
b)计算转矩 。
c)区域系数 。
d)对于钢对钢齿轮,弹性影响系数。
e)计算 大齿轮为碳钢调质,由表8.6所列公式, 。
f)计算寿命系数
取。
g)计算 由表8.5,选安全系数,
(2)、计算齿轮参数
a)计算
b)计算法面模数
4、按齿根弯曲疲劳强度设计
(1)、确定计算参数
a)确定复合齿形系数 计算当量齿数:
,
由表8.3查取相关数据,可得,。
b)计算螺旋角系数 ,取。
c)计算
d)计算寿命系数
,
取。
e)计算 选取安全系数。
(2)、计算齿根弯曲疲劳强度
a)判断大小轮的弯曲疲劳强度
比较与,由于,故按大齿轮计算弯曲疲劳强度。
b)计算齿轮的法面模数
5、确定模数
按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算
由查表得到
6、齿轮传动的中心距
取。
7、实际螺旋角为
8、计算齿轮的几何尺寸
选用
9、计算节圆速度
(三)、传动比验证
传动机构的实际传动比为
与所要求传动比的偏差:
满足要求,故所选V带及齿轮适合。
五、轴的设计计算
(一)、输入轴及其装置的设计
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢为轴的材料,调质处理,查课本表12.5可得。
由于,将的值代入上式可确定的范围,可选取。
考虑有键槽,将直径增大7%,则。
2、输入轴的结构设计
(1)、轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将齿轮轴的齿轮部分安排在箱体中央,由于轴径太小而采用齿轮轴式固定齿轮。
并且小齿轮转速快,为了避免润滑油烧坏轴承,所以要在齿轮两边安装甩油环,因此要在齿轮一边制出轴肩来定位甩油环,另一边用套筒来定位甩油环。
轴承都用甩油环来定位,而轴承靠轴承端盖来固定,输入轴的伸出段与大带轮通过键连接,并用轴端挡圈来实现轴向定位。
(2)、确定轴各段直径和长度
a)计算出最小轴径,增加7%,
第1轴段结构参数。
b)第2轴段结构参数初定 定位轴肩
轴径。
密封圈选型:
(摘自JB/ZQ4606-1986)摘自书P164页表16-9
型号:
毡圈30
内径
外径
宽度
所以,第2轴段结构参数,这段用来和轴承端盖连接。
c)第3轴段结构参数 非定位轴肩自由确定, 即可。
轴承选型:
(摘自GB/T292-1994)P152表15-3
型号:
30207
基本尺寸/mm|d:
35
基本尺寸/mm|D:
72
基本尺寸/mm|B:
17
安装尺寸/mm|da(min):
42
安装尺寸/mm|Da(max):
65
第3轴段结构参数。
d)第4轴段结构参数, 非定位轴肩自由确定, 即可。
为配合尺寸,取标准尺寸41mm。
e)第5轴段结构参数 定位轴肩轴径。
f)第6轴段结构参数
(3)、轴上零件的周向定位
大带轮与轴的周向定位采用平键连接,轴与大带轮之间的平键,按,查得平键截面。
键槽用键槽铣刀加工。
为保证大带轮与轴配合有良好的对中性,故选择大带轮与轴的周向定位是由过渡配合来为,滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的尺寸公差为k6。
3、轴的强度校核
(1)、求轴上的载荷
,,,
列出力的平衡方程组,解出:
,
,
分别做出轴的弯矩图、扭矩图和计算弯矩图:
(2)、校核轴的强度
轴的材料是45号钢,调质处理。
由表12.1查得,则
为,即58.5~65MPa,取=60MPa。
轴的计算应力为
因此该轴满足强度要求。
(二)、输出轴及其装置的设计
1、按照扭转强度初定直径
选用45号钢为轴的材料,调质处理,查课本表12.5可得。
由于,将的值代入上式可确定的范围,可选取。
考虑有键槽,将直径增大7%,则:
2、输出轴的结构设计
(1)、轴上零件的定位,固定和装配
联轴器通过设计阶梯轴定位,并与轴通过键连接,大齿轮通过套筒和轴肩定位配合,为防止油流入轴承而加甩油环,轴承分别以套筒与齿轮轴轮毂和轴肩定位,用轴承端盖固定,靠轴端挡圈来实现轴向定位。
(2)、确定轴各段直径和长度
a)计算出最小轴径,增加7%则
连接联轴器选型:
LT型弹性套柱销联轴
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- 设计 一带 输送 传动 装置