机械课程带式输送机传动系统设计Word格式文档下载.docx

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7）箱体结构及附件的计算

8）装配图及零件图的设计与绘制

9）设计计算说明书的整理和编写

10）总结和答辩

第二章带式传动机传动系统设计

1、设计题目：

单级圆柱齿轮减速器及V带传动

2、传动系统参考方案（如图）：

3、原始数据：

F=2500N　　　F：

输送带拉力；

　　　　V=1.5m/s　　V：

输送带速度；

　　　　D=450mmD：

滚筒直径。

4、工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；

空载起动，工作载荷平稳；

两班制（每班8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为3年，大批量生产；

输送带工作速度V的允许误差为+-5%，三相交流电源的电压为380/220V。

第三章电动机的选择

1、电动机类型和结构型式的选择：

按已知的工作要求和条件，选用Y系列三相交流异步电动机。

2、工作机所需要的有效功率

根据已知条件，工作机所需要的有效功率

Pw=F·

V/1000=2500×

1.5/1000=3.75kw

设：

η2w—输送机滚筒轴至输送带间的传动效率

ηc—联轴器效率0.99

ηg—闭式圆柱齿轮效率0.97

ηb—一对滚动轴承效率0.98

ηcy—输送机滚筒效率0.96

估算传动系数总效率:

η01=ηc=0.95

η12=ηb·

ηg=0.99×

0.97=0.9603

η34=ηb·

ηc=0.99×

0.99=0.9801

η3w=ηb·

ηcy=0.99×

0.96=0.9504

则传动系统的总效率η为：

η=η01·

η12·

η34·

η3w

=0.95×

0.9603×

0.9801×

0.9504=0.84

3、工作时电动机所需功率为：

Pd=Pw/η=3.75/0.84=4.46kw

由表12-1可知，满足Pe≥Pd条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率取为5.5kw。

4、电动机转速的选择：

nw=60000v/πd=60000×

1.5/3.14×

450=63.70r/min

初选同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，由表12-1可知对应额定功率Pe为5.5kw的电动机型号分别为Y132sM2-6和Y132s-4,现将两个型号的电动机有关技术数据及相应的算得的总传动比例表1-2中。

表1-2方案的比较

方案号

电动机型号

额电功率（kw）

同步转速（r/min）

满载转速（r/min）

Ⅰ

Y132M2-6

5.5

1000

960

Ⅱ

Y132s-4

1500

1440

总传动比

D（mm）

E（mm）

13.38

38

80

20.09

通过上述两种方案比较用以看出：

方案Ⅰ选用的电动机转速高，质量轻，价格低，总传动比为13.38，故选方案Ⅰ较为合理，由表12-2查得电动机中心高H=132mm；

轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为：

D=38mm和E=80mm。

第四章各级传动比的分配

1、总传动比:

i总=nm/nw=960/63.70=15.07

由传动方案图可知：

i1=3；

i2=5；

i3=1

传动系统各轴的转速，功率和转矩计算如下：

1轴（电动机轴）

n1=nm=960r/min

P0=pd=4.46kw

Td=9550·

pd/nm=29.58N·

m

2轴（减速器高速轴）

n2=n1/i1=320r/min

P2=p0·

n01=4.46×

0.95=4.23kw

T2=9550·

p2/n2=126.24N·

3轴（减速器低速轴）

n3=n2/i2=64r/min

P3=P2×

0.98×

0.97=3.94kw

T3=9550·

p3/n3=587.92N·

4轴（工作轴）

n4=n3=64r/min

P4=P3×

0.96=3.71kw

T4=9550·

p4/n4=553.60N·

2、将上述计算结果列于表1-3中以供应。

表1-3传动系统的远动和动力参数

电动机

2轴

3轴

工作机

转（r/min）

320

64

功率（kw）

4.46

4.23

3.94

3.71

转矩（N·

m）

29.58

126.24

587.92

553.60

传动比i

1

3

5

第五章齿轮的设计

1、选择材料和热处理方法，并确定材料的许用接触应力

根据工作条件，一般用途的减速器可采用闭式软齿面传动。

查表5-6得

小齿轮45钢调制处理齿面硬度HBS1=230

大齿轮45钢正火处理齿面硬度HBS2=190

两齿轮齿面硬度差为40HBS，符合软齿面传动的设计要求

2、确定材料许用接触应力

查表5-11得，两实验齿轮材料接触疲劳强度极限应力为：

由表5-12按一般重要性考虑，取接触疲劳强度的最小安全系数：

shlim1=1.0

两齿轮材料的许用接触应力分别为

[δH1]=δhlim1/shlim1=568.4Mpa

[δH2]=δhlim2/shlim1=531.2Mpa

3、根据设计准则，按齿面接触疲劳强度进行设计

查表5-8，取载荷系数K=1.2；

查表5-9，查取弹性系数ZE=189.8；

取齿宽系数Ψd=1

（闭式软齿面）；

[δH]取其中较小值为531.2Mpa代入。

故

d1≥

=76.34mm

4、几何尺寸计算

齿数由于采用闭式软齿面传动，小齿轮齿数的推荐值是20～40，取Z1=27，则Z2=81

模数m=d1/Z1=2.83mm

由表5-2，将m转换为标准模数，取m=3mm

中心距a=m（Z1+Z2）/2=162mm

齿宽b2=Ψdd1=1×

76.34=76.34mm，取整b2=76mm

b1=76+（5~10）mm，取b1=80mm

5、校核齿根弯曲疲劳强度

由校核公式（5-35）

δF=YFYs

查表5-10，两齿轮的齿形系数，应力校正系数分别是（YF2,Ys2由线性插值法求出）

Z1=27时YF1=2.57Ys1=1.60

Z2=81时YF2=2.218Ys2=1.77

查表5-11，两实验齿轮材料的弯曲疲劳极限应力分别为

δflim1=190+0.2（HBS1-135）=209Mpa

δflim2=190+0.2（HBS2-135）=201Mpa

查表5-12，弯曲疲劳强度的最小安全系数为sFlim1=1.0

两齿轮材料的许用弯曲疲劳应力分别为

[δF1]=δhlim1/shlim1=209Mpa

[δF2]=δhlim2/shlim2=201Mpa

将上述参数分别代入校核公式（5-35），可得两齿轮的齿根弯曲疲劳应力分别为

δF1=YF1Ys＜[δF1]=209Mpa

δF2=YF2Ys2＜[δF2]=201Mpa

所以两齿轮的齿根弯曲疲劳强度均足够。

6、齿轮其他尺寸计算

分度圆直径d1=mZ1=3×

27=81mm

d2=mZ2=3×

81=243mm

齿顶圆直径da1=d1+2ha=81+2×

3=87mm

da2=d2+2ha=243+2×

3=249mm

齿根圆直径df1=d1-2hf=81-2×

1.25=77.25mm

df2=d2-2hf=243-2×

1.25=239.25mm

中心距a=m（Z1+Z2）/2=162mm

齿宽b1=80mmb2=76mm

7、选择齿轮精度等级

齿轮圆周速度v1==1.36m/s

查表5-7，选齿轮精度等级：

第Ⅱ公差组为9级，由“齿轮传动公差”查得

从动轴的设计

1、选取材料和热处理方法，并确定轴材料的许用应力：

由于为普通用途，中小功率，选用45钢正火处理。

查表15-1得σb=600Mpa，查表15-5得[σb]-1=55Mpa

2、估算轴的最小直径：

由表15-2查得A=110，根据公式（15-1）得:

d1≥A=42.295mm

考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即42.295×

1.05=44.40mm。

该轴的外端安装联轴器，为了补偿轴的偏差，选用弹性柱销联轴器。

查手册表选用柱销联轴器，其型号为为HL3，最小直径d1=45mm

3、轴的设计计算并绘制结构草图：

（1）确定轴上零件的布置方案和固定方法：

参考一般减速器结构，将齿轮布置在轴的中部，对称于两端的轴承；

齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合（H7/r6）作轴向固定。

右端参考一般减速器结构，将齿轮布置在轴的中部，对称于两端的轴承齿轮用轴环和轴套作轴向固定，用平键和过盈配合（H7／r6）作周向固定，右端轴承用轴肩和过度配合（H7／K6）固定内套圈；

左端轴承用轴套和过渡配合（H7／K6）固定内套圈。

轴的定位则由两端的轴承端盖轴向固定轴承的外套圈来实现。

输出端的联轴器用轴肩和挡板轴向固定，用平键作周向定位。

（2）直齿轮在工作中不会产生轴向力，故两端采用深沟球轴承。

轴承采用润滑，齿轮采用油浴润滑。

（3）确定轴的各段直径：

外伸端直径d1=45mm

按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取通过轴承盖轴段的直径为d2=d1＋2h=d1＋2×

0.07d1=51.3mm由于该段处安装垫圈，故取标准直径d2=56mm

考虑轴承的内孔标准，取d3=d7=60,初选轴承型号6212。

直径为d4的轴段为轴头，取d4=66mm

轴环直径d5=d4＋2h=64×

（1＋2×

0.07）=70mm

根据轴承安装直径，查手册得d6=68mm

（4）确定轴的各段长度：

L4=74mm（轮毂宽度为B2=76mm。

L4比B2长1~3mm）

L1=58mm（HL3弹性注销联轴器J型轴孔长度为B1=60mmL1比B1短1~3mm）

L7=23mm（轴承宽度为B3=22mm,挡油环厚1mm）

L5=8mm（轴环宽度为b≥1.4h）

根据减速器结构设计的要求，初步确定Δ2=10~15mml2=5~10mm

L6=Δ2＋12﹣L3=11mm

L3=B3＋l2＋Δ2＋（1~3）=42mm

L2=55mm（根据减速器箱体结构等尺寸初步确定为（55~65mm）

两轴承之间的跨距：

L=B3＋2I2＋2Δ2＋B2=23＋2（5~10mm）＋2×

（10~15mm）＋82=135mm

4、从动齿轮的受力计算

分度圆直径d1=mz=3×

81=243mm

转矩T=9.55×

106×

P／n=587921N·

mm

圆周力Ft=2T／d1=4839N

径向力Fr=Ft×

tan20o=1761N

5、按扭矩和弯曲组合变形强度条件进行校核计算

1）绘制轴的受力简图见图8-2（a）

2）将齿轮所受力分解成水平H和铅垂平面V内的力

3）求水平面H和铅垂平面V的支座反力

1水平面H内的支座反力:

FH1=FH2=Fr/2=880N

2铅垂平面V内的支座反力：

RV1=RV2=Ft/2=2420N

4）绘制弯矩图:

1水平面H的弯矩图见图8-2（b）

MH=65FH1=65×

880=57200N

2铅垂面V的弯矩图见图8-2（c）

MV=65×

RV1=65×

2420=157300N

3合成弯矩图见8-2（d）

4绘制扭矩图见图8-2（e）

T=587921N·

5绘制当量弯矩图见图8-2（f）

单向转动，故切应力脉动循环，取α=0.6，b截面当量弯矩为：

Mea=αT=0.6×

587921=352752N·

6、校核轴的强度

根据总合成弯矩图、扭矩图和轴的结构草图的判断a、b截面为危险截面，下面分别进行校核：

1）校核a截面

da≥=40mm

考虑键槽后，由于da=40×

1.05=42mm<

d1=45mm，故a截面安全。

2）校核b截面

Meb=M合=167377N·

db≥=31mm

考虑键槽后，由于db=31×

1.05=32.55mm<

d4=63mm，故b截面安全。

因为危险截面a、b均安全，所以原结构设计方案符合要求。

主动轴的设计

1、选取材料和热处理的方法，并确定轴材料的许用应力

根据设计要求，普通用途，中小功率，单向运转，选用45钢正火处理。

查表15-1得δb=600Mpa,查表15-5[δ]0=55Mpa.

2、估算轴的最小直径由表15-2查取A=110，根据公式（15-1）得

d1≥=26.2mm

考虑轴端有一键槽，将上述轴径增大5%，即26.2×

1.05=27.51mm。

该轴的外端安装V带轮，为了补偿轴的偏差，选用腹板式带轮，最后取轴的最小直径为d1=30mm。

3、轴的结构设计并绘制草图。

1）确定轴上零件的布置方案和固定方式

2）参考一般减速器机构

3）确定轴的各端直径

外端直径d1=30mm

按工艺和强度要求把轴制成阶梯形，取穿过轴承盖周段的轴径为d2=d1+2h=d1+2×

0.07d1=34.2mm，由于该处安装垫圈，故取标准直径d2=36mm考虑到轴承的内孔标准。

取d3=d7=45mm（两轴承类型相同）。

初选深沟球轴承型号为6209。

直径为d4的轴段为轴头，取d4=54mm

轴环直径d5=50mm，

根据轴承安装直径，查手册得d6=47mm。

4、确定各轴的长度：

L4=84mm（轮毂宽度为B2=82mm。

L7=20mm（轴承的宽度B3为19mm，加1mm的挡油环）

根据减速器结构设计的要求，初步确定

Δ2=10~15mml2=5~10mm

L6=△2+L2-L5=11mm

L3=B3+L2+△2=42mm

L2=55mm

两轴承的跨距

L=B3+2L2+2△2+B2=22+2×

（5~10）+2×

（10~15）+56=135mm

5、主动轴的受力计算

27=81mm

P／n=126239N·

圆周力Ft=2T／d1=3117N

tan20o=1134N

6、按扭矩和弯曲组合变形强度条件进行校核计算

（1）绘制轴的受力简图

（2）将齿轮所受力分解成水平H和铅垂平面V内的力

（3）求水平面H和铅垂平面V的支座反力

FH1=FH2=Fr/2=567N

RV1=RV2=Ft/2=1558N

（4）绘制弯矩图:

1水平面H的弯矩图

567=36855N

2铅垂面V的弯矩图

MV=RV1=65×

1558=101270N

3合成弯矩图见8-2（f）

4绘制扭矩图

T=126239N·

5绘制当量弯矩图

126239=75743N·

7、校核轴的强度

1）校核a截面

da≥=23.96mm

考虑键槽后，由于da=23.96×

1.05=25.158mm<

d1=32mm，故a截面安全。

2）校核b截面

Meb=M合=107767N·

db≥=26.96mm

考虑键槽后，由于db=26.96×

1.05=28.3mm<

d4=47.5mm，故b截面安全。

因为危险截面a、b均安全，所以原结构设计方案符合要求。

8、绘制轴的零件图（略）

第七章V带传动的设计

1、选择V带型号：

由表11-7查得KA=1.1，PC=KA·

pd=1.1×

4.46=4.906kw

根据PC=4.906kw，nm=960r/min，由图11-8可选取普通B型的。

2、确定带轮基准直径，并验算带速V：

由图11-8可知，小带轮基准直径的推进值为112～140

由表11-8，则取dd1=125mm

由dd2=dd1·

nm/n1=125×

960/240=500mm

由表11-8取dd2=500mm,实际传动比i为：

i=dd2/dd1=500/125=4

由（11-14）式得：

v=兀dd1n0/60·

1000=6.28m/s

v值在5～25m/s范围内，带速合格。

3、确定带长Ld和中心距a：

由（11-15）式得：

0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

437.5mm≤a0≤1250mm

初选中心距：

a0=550mm

由（11-16）式得：

L0=2a0+兀（dd1+dd2）/2+（dd2－dd1）2/4a0=2145.17mm

由表11-2取Ld=2240mm

由式（11-17）得实际中心距为：

a≈a0+（Ld－L0）/2=597.415mm

4、验算小带轮的包角a1，由式（11-18）得：

a1=1800－57.30×

（dd2－dd1）/a=144.040＞1200（满足要求）

5、确定V带的根数z：

查表11-4，由线性插值法可得：

p=1.64+[（1.93－1.64）/（1200－950）]·

（960－950）=1.65kw

查表11-5，由线性插值法可得：

△p=0.25+[（0.3－0.25）/（980－800）]·

（960－800）=0.294kw

查表11-6，由线性插值法可得：

ka=0.89+[（0.92－0.89）/（150－140）]·

（144.04－140）=0.902

查表11-2，可得kL=1.00

由式（11-19）得V带根数z为：

z=pC/[（p＋△p）kakL]

=4.906/[（1.65＋0.294）0.902·

1.00]=2.8（根）

取整数：

故z=3（根）

6、计算单根V带预紧力F0:

查表11-1得q=0.17kg/m，由式（11-20）得单根V带的预紧力F0为：

F0=500pC/zV[（2.5/ka）－1]＋qV2

=500×

4.906/[3×

6.28（2.5/0.902－1）]＋0.17×

6.282

=237.15KN

7、计算V带对轴的压力Q：

由式（11-21）得V带对轴的压力Q为：

Q=2zF0sin（a1/2）=2×

3×

237.15sin（144.04o/2）=1232.23N

8、V带轮的结构设计，并绘制V带轮的零件工作图（略）。

标准键的选择包括键的选择，联轴器的选择，螺栓、螺母、螺钉的选择，销的选择、垫圈、垫片的选择。

1、键的选择

查表4-1（机械设计基础课程设计）

Ι轴与齿轮相配合的键：

b=10mm,h=8mm,t=5.0mm,t1=3mm

Π轴与大齿轮相配合的键：

b=16mm,h=10mm,t=6.0mm,t1=4mm

Π轴与联轴器相配合的键：

b=12mm,h=8mm,t=5mm,t1=3mm

2、联轴器的选择

根据轴设计中的相关数据，查表4-1（机械设计基础课程设计），选用联轴器的型号为HL2,GB5014–85。

3、螺栓、螺母、螺钉的选择

考虑到减速器的工作条件，后续想体的附件的结构，以及其他因素的影响

选用螺栓GB5782–86,M6*25和GB5782–86,M10*35，

GB5782–86,M10*25三种。

选用螺母GB6170–86,M10和GB6170–86,M12两种。

选用螺钉GB5782–86,M6*25和GB5782–86,M6*30两种。

1、减速器的润滑

为了降低摩擦，减少磨损和发热，提高机械效率，减速器的传动零件和轴承等必须进行润滑。

润滑油粘度的荐用值见表20-1

2、减速器的密封

为了阻止润滑剂流失和防止外界灰尘、水分及其他杂物渗入，减速器中应该设置密封装置。

由减速器的结构特点可选择接触式密封中的毡圈油封密封

第十一章

银金光王洪主编《机械设计课程设计》.

银金光王洪主编《机械设计基础》.

银金光王洪主编《工程力学》

赵近谊廖翠姣主编《AutoCAD》

刘东升主编《现代工程制图》